DE112012004082T5 - Rankine cycle - Google Patents

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Abstract

Der Rankine-Zyklus (31) umfasst eine Kühlmittelpumpe (32), einen Wärmetauscher (36), einen Expander (37) und einen Kondensator (38). Der Rankine-Zyklus (31) teilt den Kondensator (38) und das Kühlmittel mit einem Kältekreislauf einer Klimaanlage. Ein Kühlmitteldurchgang, der mit der Auslaßöffuung des Kondensators (38) verbunden ist, zweigt sich an einem Verzweigungspunkt (45) ab, um sich mit der Pumpe (32) und einem Verdampfer (55) des Kältekreislaufs zu verbinden. Beim Betrieb des Rankine-Zyklus wird der Kompressor (52) des Kältekreislaufs angetrieben, ohne dass der Betrieb der Klimaanlage angefordert wird.The Rankine cycle (31) comprises a coolant pump (32), a heat exchanger (36), an expander (37) and a condenser (38). The Rankine cycle (31) shares the condenser (38) and the refrigerant with a refrigeration cycle of an air conditioning system. A coolant passage, which is connected to the outlet opening of the condenser (38), branches off at a branch point (45) in order to connect with the pump (32) and an evaporator (55) of the refrigeration cycle. When operating the Rankine cycle, the compressor (52) of the refrigeration cycle is driven without the operation of the air conditioning system being requested.

Description

FACHGEBIETAREA OF EXPERTISE

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rankine-Zyklus, der die Abwärme eines Motors als Energie zurückgewinnt.The present invention relates to a Rankine cycle which recovers the waste heat of an engine as energy.

Stand der TechnikState of the art

Ein Rankine-Zyklus umfasst eine Kühlmittelpumpe, die ein Kühlmittel zirkuliert, ein Abwärmerückgewinnungsgerät (ARG), das die Rückgewinnung der Abwärme des Motors durch das Kühlmittel veranlasst, einen Expander, der die im Kühlmittel zurückgewonnene Abwärme durch Expandieren des Kühlmittels umwandelt, und einen Kondensator, der das vom Expander expandierte Kühlmittels kondensiert. Die vom Expander extrahierte Antriebskraft wird über Riemen usw. auf die Ausgangswelle eines Motors und einen Stromerzeuger übertragen.A Rankine cycle includes a coolant pump that circulates coolant, a waste heat recovery device (ARG) that causes the recovery of the exhaust heat of the engine by the coolant, an expander that converts the waste heat recovered in the coolant by expanding the coolant, and a condenser, which condenses the expanded refrigerant from the expander. The driving force extracted by the expander is transmitted to the output shaft of an engine and a power generator via belts, etc.

Beim Betriebsstopp des Rankine-Zyklus kommt es infolge eines zyklusinternen Temperaturunterschieds (Druckunterschied infolge von Verdampfung oder Kondensation des Kühlmittels) zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels. Zu Betriebsbeginn des Rankine-Zyklus ist es wichtig, dass an einer Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe hinreichend Kühlmittel in flüssiger Phase vorliegt. Dies liegt daran, dass die Kühlmittelpumpe nicht in der Lage ist, das Kühlmittel einem Wärmetauscher zuzuführen, wenn in der Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe nicht hinreichend flüssiges Kühlmittel vorhanden ist, und dass das Schmieröl im Kühlmittel enthalten ist; ist dieses Öl an der Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe nicht vorhanden, lässt sich die Pumpe nicht hinreichend schmieren.During the stoppage of the Rankine cycle, an uneven distribution of the coolant occurs due to a cycle-internal temperature difference (pressure difference due to evaporation or condensation of the coolant). At the beginning of operation of the Rankine cycle, it is important that sufficient refrigerant be present in the liquid phase at an inlet opening of the coolant pump. This is because the coolant pump is unable to supply the coolant to a heat exchanger when insufficient liquid coolant is present in the inlet port of the coolant pump, and that the lubricating oil is contained in the coolant; if this oil is not present at the inlet opening of the coolant pump, the pump can not be adequately lubricated.

Folglich ist in der JP 2005-337063 A der Eingang der Kühlmittelpumpe unterhalb eines Flüssigkeitsstands im Kondensator angeordnet, wobei in der Einlaßöffnung der Pumpe genügend flüssiges Kühlmittel vorhanden ist.Consequently, in the JP 2005-337063 A the inlet of the coolant pump is arranged below a liquid level in the condenser, wherein in the inlet opening of the pump sufficient liquid coolant is present.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Ein Rankine-System kann jedoch in einem begrenzen Raum in einem Maschinenraum angeordnet sein, so dass eine Konfiguration, bei der die Einlaßöffnung der Pumpe unterhalb des Flüssigkeitsstands des Kondensators angeordnet ist, keine nwendung finden kann. Selbst wenn diese Konfiguration verwendet wird, besteht je nach dem Temperaturunterschied und einer Ausfallzeit des Rankine-Zyklus aufgrund der ungleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels selbst dann die Möglichkeit, wenn diese Konfiguration verwendet wird, dass in der Einlaßöffnung der Pumpe nicht genügend flüssges Kühlmittel vorhanden ist.However, a Rankine system may be disposed in a limited space in an engine room, so that a configuration in which the inlet port of the pump is located below the liquid level of the condenser can not be used. Even if this configuration is used, depending on the temperature difference and downtime of the Rankine cycle, due to the uneven distribution of the refrigerant, even if this configuration is used, there is not enough liquid refrigerant in the inlet port of the pump.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Mangel an flüssigem Kühlmittel an der Einlaßöffnung einer Kühlmittelpumpe zu vermeiden, wenn ein Rankine-Zyklus betrieben wird.An object of the present invention is to avoid the lack of liquid refrigerant at the inlet port of a coolant pump when operating a Rankine cycle.

Unter einem bestimmten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst Rankine-Zyklus eine Kühlmittelpumpe, die ein Kühlmittel zirkuliert, einen Wärmetauscher, der die Rückgewinnung der Abwärme des Motors durch das Kühlmittel veranlasst, einen Expander, der die im Kühlmittel zurückgewonnene Abwärme durch Expandieren des Kühlmittels umwandelt, und einen Kondensator, der das vom Expander expandierte Kühlmittels kondensiert. Außerdem teilt der Rankine-Zyklus den Kondenator und das Kühlmittel mit einem Kältekreislauf einer Klimaanlage. Ein Kühlmitteldurchgang, der mit der Auslaßöffnung des Kondensators verbunden ist, zweigt sich an einem Verzweigungspunkt ab, um sich mit der Pumpe und einem Verdampfer des Kältekreislaufs zu verbinden. Beim Betrieb des Rankine-Zyklus wird ein Kompressor des Kältekreislaufs angetrieben, ohne dass der Betrieb der Klimaanlage angefordert wird.In a particular aspect of the present invention, Rankine cycle includes a coolant pump that circulates a coolant, a heat exchanger that causes the recovery of the waste heat of the engine by the coolant, an expander that converts the waste heat recovered in the coolant by expanding the coolant, and a condenser which condenses the expander-expanded refrigerant. In addition, the Rankine cycle divides the condenser and the refrigerant with a refrigeration cycle of an air conditioner. A refrigerant passage connected to the outlet port of the condenser branches off at a branching point to communicate with the pump and an evaporator of the refrigeration cycle. In the operation of the Rankine cycle, a compressor of the refrigeration cycle is driven without the operation of the air conditioner is requested.

Nachfolgend werden Ausführungsformen und Vorteile der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben.Hereinafter, embodiments and advantages of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

1 ist eine schematisches Konfigurationsdiagramm eines integrierten Zyklus. 1 is a schematic configuration diagram of an integrated cycle.

2A ist eine schematische Querschnittansicht einer Expanderpumpe, in die eine Pumpe und ein Expander integriert sind. 2A is a schematic cross-sectional view of an expander pump, in which a pump and an expander are integrated.

2B ist eine schematische Querschnittansicht einer Kühlmittelpumpe. 2 B is a schematic cross-sectional view of a coolant pump.

2C ist eine schematischeansicht eines Expanders. 2C is a schematic view of an expander.

3 ist eine schematische Darstellung eines Kühlmittel-Ventilsystems. 3 is a schematic representation of a coolant valve system.

4 ist eine schematische Ansicht einer Konfiguration eines hybriden Fahrzeugs. 4 is a schematic view of a configuration of a hybrid vehicle.

5 ist eine schematische Perspektivansicht eines Motors. 5 is a schematic perspective view of an engine.

6 ist ein schematische perspektivische Ansicht eines Fahrzeugs, von unten betrachtet. 6 is a schematic perspective view of a vehicle, viewed from below.

7A ist ein Diagramm eines Betriebsbereichs des Rankine-Zyklus. 7A is a diagram of an operating range of the Rankine cycle.

7B ist ein Diagramm eines Betriebsbereichs des Rankine-Zyklus. 7B is a diagram of an operating range of the Rankine cycle.

8 ist eine schematische Darstellung einer bestimmten Anordnung eines mit einer Kühlmittelpumpe verbundenen Kühlmitteldurchgangs. 8th is a schematic representation of a particular arrangement of a connected to a coolant pump coolant passage.

9 ist ein Flussdiagramm der Einzelheiten eines Startsteuergeräts. 9 FIG. 10 is a flowchart of the details of a startup control apparatus. FIG.

10 ist eine Tabelle eines Korrekturkoeffizienten der Vorbereitungszeit. 10 is a table of a correction coefficient of the preparation time.

11 ist ein Beispieldiagramm des Kühlmittelflusses bei der Startsteuerung. 11 is an example diagram of the coolant flow in the start control.

12 ist ein Flussdiagramm der Einzelheiten eines Startsteuergeräts zur Behebung eines Kühlmittelmangels (2. Ausführungsform). 12 FIG. 14 is a flowchart showing the details of a coolant supply control start control apparatus (2nd embodiment).

Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments

<1. Ausführungsform><First embodiment>

1 ist eine schematische Darstellung des Gesamtsystems eines Rankine-Zyklus 31 als Voraussetzung der vorliegenden Erfindung. Der Rankine-Zyklus 31 der 1 weist eine Konfiguration auf, bei der er einen Kältekreislauf 51, ein Kühlmittel und einen Kondensator 38 teilt, und ein Kreislauf, in den der Rankine-Zyklus 31 und der Kältekreislauf 51 integriert sind, wird als integrierter Zyklus 30 bezeichnet. 4 ist eine schematische Darstellung eines hybriden Fahrzeugs 1, in dem der integrierte Zyklus 30 installiert ist. Anzumerken ist, dass der integrierte Zyklus 30 ein Gesamtsystem ist, zu dem Kreisläufe (Durchgänge) für Kühlwasser und Abgas usw., sowie der Rankine-Zyklus 31, ein Kreislauf (Durchgang), durch den der Durchgang des Kältekreislaufs 51 zirkuliert, sowie dazwischengeschaltete Bestandteile wie z. B. eine Pumpe, ein Expander und Kondesnator gehören. 1 is a schematic representation of the overall system of a Rankine cycle 31 as a prerequisite of the present invention. The Rankine cycle 31 of the 1 has a configuration in which it has a refrigeration cycle 51 , a coolant and a condenser 38 divides, and a cycle, into the Rankine cycle 31 and the refrigeration cycle 51 are integrated, as an integrated cycle 30 designated. 4 is a schematic representation of a hybrid vehicle 1 in which the integrated cycle 30 is installed. It should be noted that the integrated cycle 30 a total system is to which circuits (passages) for cooling water and exhaust gas, etc., as well as the Rankine cycle 31 , a cycle (passage) through which the passage of the refrigeration cycle 51 circulates, and intervening components such. As a pump, an expander and condenser belong.

In einem hybriden Fahrzeug 1 sind ein Motor 2, ein Motorgenerator (MG) 81 und ein Automatikgetriebe 82 reihengeschaltet, und ein Ausgang des Automatikgetriebes 82 wird über eine Propellerwelle 83 und ein Differentialgetriebe 84 auf Antriebsräder 85 übertragen. Zwischen dem Motor 2 und dem MG 81 ist eine erste Antriebswellen-Kupplung (AWK) 86 angeordnet. Außerdem ist einer der Schleifbefestiger des Automatikgetriebes 82 ist als zweite AWK 87 konfiguriert. Die erste AWK 86 und die zweite AWK 87 sind mit einer Motorregelung 71 verbunden, und der Verbindungszustand der Kupplungen wird je nach Fahrtzustand des hybriden Fahrzeugs gesteuert. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit im in 7B dargestellten hybriden Fahrzeug 1 in einem EV-Fahrtbereich liegt, in dem die Effizienz des Motors 2 schlecht ist, wird der Motor 2 gestoppt, die 1. AWK 86 getrennt und die 2. AWK 87 verbunden, und dadurch wird das hybride Fahrzeug 1 ausschließlich mit der Antriebskraft des MG 81 betrieben. Wenn andererseits die Fahrzeuggeschwindigkeit vom EV-Fahrtbereich auf einen Rankine-Zyklus-Fahrtbereich (RZ-Bereich) abweicht, wird ein (nachfolgend beschriebener) Rankine-Zyklus 31 durch den Betrieb des Motors 2 betrieben. Der Motor 2 umfasst einen Abgasdurchgang 3, und der Abgasdurchgang 3 umfasst einen Auspuffkrümmer 4 und ein mit einem Bestandteil des Auspuffkrümmers 4 verbundenes Auspuffrohr 5. Das Auspuffrohr 5 verzweigt sich zu einer Abgas-Bypassleitung 6. Das Auspuffrohr 5, das zugunsten der Bypassleitung 6 umgangen wird, ist mit einem Abwärmerückgewinnungsgerät (ARG) 22 zum Wärmeaustausch zwischen dem Auspuff und dem Kühlwasser ausgestattet. Das ARG 22 und die Bypassleitung 6 sind als Abwärmerückgewinnungseinheit (ARE) 23 angeordnet, in die diese integriert sind, die zwischen einem weiter nachgeschalteten Fußbodenkatalysator 88 und Unterschalldämpfer 89 angeordnet ist, wie in 6 dargestellt.In a hybrid vehicle 1 are a motor 2 , a motor generator (MG) 81 and an automatic transmission 82 in series, and an output of the automatic transmission 82 is about a propeller shaft 83 and a differential gear 84 on drive wheels 85 transfer. Between the engine 2 and the MG 81 is a first drive shaft coupling (AWK) 86 arranged. In addition, one of the grinding fasteners of the automatic transmission 82 is the second AWK 87 configured. The first AWK 86 and the second AWK 87 are with a motor control 71 connected, and the connection state of the clutches is controlled depending on the running state of the hybrid vehicle. When the vehicle speed is in the in 7B illustrated hybrid vehicle 1 in an EV range of travel, in which the efficiency of the engine 2 Bad is the engine 2 stopped, the 1st AWK 86 separated and the 2nd AWK 87 connected, and thereby becomes the hybrid vehicle 1 exclusively with the driving force of the MG 81 operated. On the other hand, when the vehicle speed deviates from the EV travel range to a Rankine cycle travel range (RZ range), a Rankine cycle (described below) becomes 31 by the operation of the engine 2 operated. The motor 2 includes an exhaust passage 3 , and the exhaust passage 3 includes an exhaust manifold 4 and one with a component of the exhaust manifold 4 connected exhaust pipe 5 , The exhaust pipe 5 branches to an exhaust gas bypass line 6 , The exhaust pipe 5 that in favor of the bypass line 6 is bypassed with a waste heat recovery unit (ARG) 22 equipped for heat exchange between the exhaust and the cooling water. The ARG 22 and the bypass line 6 are as waste heat recovery unit (ARE) 23 arranged, in which they are integrated, between a downstream floor catalyst 88 and mufflers 89 is arranged as in 6 shown.

Ein Kühlwasserkreislauf eines Motors wird nun unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Das Kühlwasser tritt bei einer Temperatur von etwa 80 bis 90°C aus dem Motor 2 aus und fließt getrennt in einen durch einen Heizkörper 11 verlaufenden Kühlwasserdurchgang 13 sowie eine Kühlwasser-Bypassleitung 14, die den Heizkörper 11 überbrückt. Danach fließen die beiden Strömungen fließen an einem Thermostatventil 15 wieder zusammen, das die Einteilung der Durchflussmengen an Kühlwasser in den Durchgängen 13 und 14 steuert, und kehren zum Motor 2 zurück. Die Kühlwasserpumpe 16 wird vom Motor 2 angetrieben, und deren Rotationsgeschwindigkeit wird mit der Rotationsgeschwindigkeit des Motors synchronisiert. Wenn die Kühlwassertemperatur hoch ist, vergrößert das Thermostatventil 15 einen Öffnungsgrad des Ventils des Kühlwasserdurchgangs 13, um die durch den Heizkörper 11 fließende Durchflussmenge an Kühlwasser relativ zu erhöhen; ist die Kühlwassertemperatur niedrig, reduziert das Thermostatventil 15 den Öffnungsgrad des Ventils des Kühlwasserdurchgangs 13, um die durch den Heizkörper 11 fließende Durchflussmenge an Kühlwasser relativ zu reduzieren.A cooling water circuit of an engine will now be described with reference to FIG 1 described. The cooling water exits the engine at a temperature of about 80 to 90 ° C 2 out and flows separately into a through a radiator 11 running cooling water passage 13 and a cooling water bypass line 14 that the radiator 11 bridged. Thereafter, the two flows flow to a thermostatic valve 15 Together again, this is the division of the flow rates of cooling water in the passages 13 and 14 controls, and return to the engine 2 back. The cooling water pump 16 gets off the engine 2 driven, and whose rotational speed is synchronized with the rotational speed of the motor. When the cooling water temperature is high, the thermostatic valve increases 15 an opening degree of the valve of the cooling water passage 13 to get through the radiator 11 to relatively increase flowing flow rate of cooling water; If the cooling water temperature is low, the thermostatic valve reduces 15 the opening degree of the valve of the cooling water passage 13 to get through the radiator 11 to reduce flowing flow of cooling water relative.

Besonders wenn die Kühlwassertemperatur niedrig ist, z. B. im Falle der Anordnung vor einer Aufwärmeinheit des Motors 2, fließt die gesamte Menge an Kühlwasser auf der Seite der Bypassleitung 14 unter vollständiger Umgehung des Heizkörpers 14. Außerdem wird das Ventil der Kühlwasser-Bypassleitung 14 nicht vollständig eröffnet. Wird die Durchflussmenge des im Heizkörper 11 fließenden Kühlwassers erhöht, wird die Durchflussmenge des in der Bypassleitung 14 fließenden Kühlwassers gegenüber dem Fall, in dem die ganze Menge an Kühlwasser auf der Seite der Bypassleitung 14 fließt, gesenkt. Das Thermostatventil 15 ist jedoch derart konfiguriert, dass der Durchfluss nie vollständig gestoppt wird. Die Bypassleitung 14, die den Heizkörper 11 umgeht, umfasst eine erste Kühlwasser-Bypassleitung 24, die sich vom Kühlwasserdurchgang 13 abzweigt, um sich direkt mit einem nachfolgend beschriebenen Wärmetauscher 36 zu verbinden, sowie eine zweite Kühlwasser-Bypassleitung 25, die sich vom Kühlwasserdurchgang 13 abzweigt, um sich über den ARG 22 mit dem Wärmetauscher 36 zu verbinden.Especially when the cooling water temperature is low, z. B. in the case of the arrangement in front of a warm-up of the engine 2 , the entire amount of cooling water flows on the side of the bypass line 14 completely bypassing the radiator 14 , In addition, the valve of the cooling water bypass line 14 not completely opened. Is the flow rate of the radiator 11 flowing cooling water increases, the flow rate in the bypass line 14 flowing cooling water over the case in which the whole amount of cooling water on the side of the bypass line 14 flows, lowered. The thermostatic valve 15 however, is configured so that the flow is never completely stopped. The bypass line 14 that the radiator 11 bypasses, includes a first cooling water bypass line 24 extending from the cooling water passage 13 branches off to directly with a heat exchanger described below 36 to connect, as well as a second cooling water bypass line 25 extending from the cooling water passage 13 branches off to get over the ARG 22 with the heat exchanger 36 connect to.

Die Bypassleitung 14 umfasst den Wärmetauscher 36, der mit dem Kühlmittel des Rankine-Zyklus 31 Wärme austauscht. Der Wärmetauscher 36 integriert einen Verdampfer und einen Überhitzer. Mit anderen Wortne ist der Wärmetauscher 36 mit zwei Kühlwasserdurchgängen 36a, 36b versehen, die im Wesentlichen linear angeordnet sind, sowie mit einem Kühlwasserdurchgang 36c, in dem das Kühlmittel des Rankine-Zyklus 31 zum Wärmeaustausch zwischen dem Kühlmittel und dem Kühlwasser fließt, und der neben den Kühlwasserdurchgängen 36a und 36b angeordnet ist. Die Durchgänge 36a, 36b und 36c sind außerdem derart konfiguriert, dass die Fließrichtungen des Kühlmittels des Rankine-Zyklus 31 und des Kühlwassers einander entgegengesetzt sind, wenn der Wärmetauscher 36 insgesamt von oben betrachtet wird. The bypass line 14 includes the heat exchanger 36 that with the coolant of the Rankine cycle 31 Exchanges heat. The heat exchanger 36 Integrates an evaporator and a superheater. In other words, the heat exchanger 36 with two cooling water passages 36a . 36b provided, which are arranged substantially linearly, as well as with a cooling water passage 36c in which the coolant of the Rankine cycle 31 flows to the heat exchange between the coolant and the cooling water, and the next to the cooling water passages 36a and 36b is arranged. The passages 36a . 36b and 36c are also configured such that the flow directions of the refrigerant of the Rankine cycle 31 and the cooling water are opposite to each other when the heat exchanger 36 viewed from above.

Im Einzelnen ist ein dem Kühlmittel des Rankine-Zyklus 31 vorgeschalteter (links in 1) Kühlwasserdurchgang 36a in der ersten Bypassleitung 24 angeordnet. Ein linker Teil des Wärmetauschers, der aus dem Kühlwasserdurchgang 36a und einem Kühlmitteldurchgang neben dem Kühlwasserdurchgang 36a besteht, ist ein Verdampfer zur Heizung des Kühlmittels des Rankine-Zyklus 31, das im Kühlmitteldurchgang 36c fließt, durch unmittelbares Einführen des aus dem Motor 2 in den Kühlwasserdurchgang 36a eintretenden Kühlwassers.Specifically, one is the coolant of the Rankine cycle 31 upstream (left in 1 ) Cooling water passage 36a in the first bypass line 24 arranged. A left part of the heat exchanger coming out of the cooling water passage 36a and a coolant passage adjacent to the cooling water passage 36a is an evaporator for heating the refrigerant of the Rankine cycle 31 that in the coolant passage 36c flows by directly introducing the engine 2 into the cooling water passage 36a entering cooling water.

In den anderen Kühlwasserdurchgang 36b, der auf der dem Kühlmittel des Rankine-Zyklus 31 nachgeschalteten Seite (rechts in 1) angeordnet ist, wird das durch das ARG 22 über die zweite Bypassleitung 25 fließende Kühlwasser eingeführt. Ein rechter Teil des Wärmetauschers (die dem Kühlmittel des Rankine-Zyklus 31 nachgeschaltete Seite), der aus dem Kühlwasserdurchgang 36b und einem Kühlmitteldurchgang neben dem Kühlwasserdurchgang 36b besteht, ist ein Überhitzer, der das im Kühlmitteldurchgang 36c fließende Kühlmittel durch Einführen des durch weiteres Heizen des Kühlwasser 36b an der Auslaßöffnung des Motors 2 mit Abgas gewonnenen Kühlwassers überheizt.In the other cooling water passage 36b Being on the coolant of the Rankine cycle 31 downstream side (right in 1 ) is arranged by the ARG 22 over the second bypass line 25 flowing cooling water introduced. A right-hand part of the heat exchanger (the coolant of the Rankine cycle 31 downstream side) coming out of the cooling water passage 36b and a coolant passage adjacent to the cooling water passage 36b There is a superheater in the coolant passage 36c flowing coolant by introducing the by further heating the cooling water 36b at the outlet of the engine 2 overheated with exhaust gas obtained cooling water.

Ein Kühlwasserdurchgang 22a des ARG 22 ist neben dem Auspuffrohr 5 angeordnet. Indem das Kühlwasser an der Auslaßöffnung des Motors 2 in den Kühlwasserdurchgang 22a des ARG 22 eingeführt wird, kann das Kühlwasser auf Temperaturen von etwa 110–115°C z. B. durch das hochgradig gewärmte Abgas geheizt werden. Der Kühlwasserdurchgang 22a ist derart konfiguriert, dass das Abgas und das Kühlwasser jeweils in entgegengesetzten Richtungen fließen, wenn das ARG 22 insgesamt von oben betrachtet wird.A cooling water passage 22a of the ARG 22 is next to the exhaust pipe 5 arranged. By the cooling water at the outlet of the engine 2 into the cooling water passage 22a of the ARG 22 is introduced, the cooling water to temperatures of about 110-115 ° C z. B. heated by the highly heated exhaust gas. The cooling water passage 22a is configured such that the exhaust gas and the cooling water flow in opposite directions, respectively, when the ARG 22 viewed from above.

In der 2. Bypassleitung 25, die mit dem ARG 22 ausgestattet ist, ist ein Regelventil 26 angeordnet. Das Regelventil 26 ist derart konfiguriert, dass, wenn eine Meßtemperatur eines Kühlwassertemperatursensors 74 an der Auslaßöffnung des Motors 2 mindestens einen vorbestimmten Wert aufweist, der Öffnungsgrad des Regelventils 26 reduziert, damit verhindert wird, dass eine Motorwassertemperatur, die der Kühlwassertemperatur im Motor 2 entspricht, einen zulässigen Grenzwert (z. B. 100°C) übersteigt, um eine Verschlechterung der Effizienz und ein Klopfen des Motors 2 zu vermeiden. Da die durch das ARG 22 fließende Menge an Kühlwasser gesenkt wird, wenn sich die Motorwassertemperatur dem zulässigen Grenzwert nähert, kann auf zuverlässige Weise verhindert werden, dass die Motorwassertemperatur den zulässigen Grenzwert übersteigt.In the 2nd bypass line 25 that with the ARG 22 is equipped, is a control valve 26 arranged. The control valve 26 is configured such that when a measurement temperature of a cooling water temperature sensor 74 at the outlet of the engine 2 has at least a predetermined value, the opening degree of the control valve 26 reduces, so that a motor water temperature, which is the cooling water temperature in the engine 2 corresponds to a permissible limit (eg 100 ° C), to a deterioration of efficiency and knocking of the engine 2 to avoid. Since the by the ARG 22 flowing amount of cooling water is lowered when the engine water temperature approaches the allowable limit value, it can be reliably prevented that the engine water temperature exceeds the allowable limit value.

Wenn außerdem aufgrund einer Abnahme der Durchflussmenge in der 2. Bypassleitung 25 die Temperatur des Kühlwassers vom ARG 22 übermäßig erhöht und damit verdampft (gekocht) wird, wird die Kühlwasserströmung im Kühlwasserdurchgang negativ verschlechtert, was zu einer übermäßigen Zunahme der Temperatur der Bestandteile führt. Um dies zu vermeiden sind die Abgas-Bypassleitung 6, die das ARG 22 umgeht, sowie ein Thermostatventil 7, das eine Durchflussmenge an Abgas im ARG 22 und eine Durchflussmenge an Abgas der Bypassleitung 6 steuert, an einem Verzweigungspunkt der Bypassleitung 6 vorgesehen. Mit anderen Worten wird der Öffnungsgrad des Thermostatventils 7 aufgrund der Temperatur des aus dem ARG 22 austretenden Kühlwassers geregelt, damit die Temperatur des aus dem ARG 22 austretenden Kühlwassers einen vorbestimmten Grenzwert (z. B. eine Siedetemperatur von 120°C) nicht übersteigt.In addition, due to a decrease in the flow rate in the 2nd bypass line 25 the temperature of the cooling water from the ARG 22 is excessively increased and thus evaporated (boiled), the cooling water flow is negatively deteriorated in the cooling water passage, resulting in an excessive increase in the temperature of the components. To avoid this, the exhaust bypass line 6 that the ARG 22 bypasses, as well as a thermostatic valve 7 that has an exhaust gas flow rate in the ARG 22 and a flow rate of exhaust gas of the bypass line 6 controls, at a branch point of the bypass line 6 intended. In other words, the opening degree of the thermostatic valve 7 due to the temperature of the ARG 22 exiting cooling water regulated so that the temperature of the ARG 22 Exiting cooling water does not exceed a predetermined limit (eg., A boiling temperature of 120 ° C).

Wärmetauscher 36, Thermostatventil 7 und ARG 22 sind als ARE 23 miteinander integriert, und sind in der Mitte des Auspuffrohrs unter dem Fußboden im Wesentlichen im Mittelpunkt der Breite des Fahrzeugs angeordnet ist. Das Thermostatventil 7 kann ein relativ einfach konfiguriertes Thermostatventil aus Bimetall oder dgl., oder ein Regelventil sein, das von einem Steuergerät gesteuert wird, das mit dem Ausgang eines Temperatursensors versorgt wird. Die Regelung des Ausmaßes an Wärmeaustausch vom Abgas an das Kühlwasser durch das Thermostatventil 7 ist mit einer relativ langen Verzögerung verbunden. Daher lässt sich schwer ausschließen, dass die Motortemperatur den zulässigen Grenzwert übersteigt, wenn das Thermostatventil 7 unabhängig eingestellt wird. Da das Regelventil 26 an der 2. Bypassleitung 25 jedoch derart konfiguriert ist, dass sie aufgrund der Motortemperatur (Auslaßtemperatur) gesteuert wird, lasst sich auf zuverlässige Weise vermeiden, dass die Motorwassertemperatur den zulässigen Grenzwert übersteigt, indem die zurückgewonnene Wärmemenge schnell reduziert wird. Wenn außerdem hinsichtlich der zulässigen Motorwassertemperatur ein Spielraum besteht, bis das aus dem ARG 22 austretende Kühlwasser durch Wärmeaustausch eine derart hohe Temperatur erreicht (z. B. 100–115°C), dass der Grenzwert überschritten wird, kann die zurückgewonnene Abwärmemenge erhöht werden. Das aus dem Kühlwasserdurchgang 36b austretende Kühlwasser fließt gemeinsam über die 2. Bypassleitung 25 in die erste Bypassleitung 24 hinein.heat exchangers 36 , Thermostatic valve 7 and ARG 22 are as ARE 23 integrated with each other, and are located in the middle of the exhaust pipe under the floor substantially at the center of the width of the vehicle. The thermostatic valve 7 may be a relatively simply configured thermostatic valve made of bimetal or the like, or a control valve which is controlled by a control unit which is supplied with the output of a temperature sensor. The regulation of the extent of heat exchange from the exhaust gas to the cooling water through the thermostatic valve 7 is associated with a relatively long delay. Therefore, it is difficult to rule out that the engine temperature is the permissible Limit exceeds when the thermostatic valve 7 is set independently. Because the control valve 26 at the 2nd bypass line 25 however, is configured to be controlled based on the engine temperature (outlet temperature), it is possible to reliably prevent the engine water temperature from exceeding the allowable limit value by rapidly reducing the recovered heat quantity. In addition, if there is a margin in the allowable engine water temperature until the ARG 22 Exiting cooling water by heat exchange reached such a high temperature (eg., 100-115 ° C) that the limit is exceeded, the recovered amount of waste heat can be increased. That from the cooling water passage 36b escaping cooling water flows together via the 2nd bypass line 25 in the first bypass line 24 into it.

Wird die Temperatur des vom Kühlwasserdurchgang 14 auf das Thermostatventil 15 zufließenden Kühlwassers hinreichend reduziert, so dass z. B. der Wärmetauscher mit dem Kühlmittel des Rankine-Zyklus 31 einen Wärmeaustausch vornimmt, wird der Öffnungsgrad des Thermostatventils 15 auf der Seite des Kühlwasserdurchgangs 13 reduziert, um auch die Durchflussmenge an Kühlwasser im Heizkörper 11 entsprechend zu reduzieren. Andererseits wird die Temperatur des vom Kühlwasserdurchgang 14 auf das Thermostatventil 15 zufließenden Kühlwassers erhöht, wenn der Rankine-Zyklus 31 nicht betrieben wird, usw.; dann wird der Öffnungsgrad des Thermostatventils 15 auf der Seite des Kühlwasserdurchgangs 13 erhöht, um auch die Durchflussmenge an Kühlwasser im Heizkörper 11 entsprechend zu erhöhen. So bildet sich eine Konfiguration, bei der aufgrund dieses Vorgangs des Thermostatventils 15 wird die Temperatur des Kühlwassers des Motors 2 entsprechend aufrecht erhalten wird, so dass dem Rankine-Zyklus 31 eine entsprechende Wärmemenge zugeführt (zurückgewonnen) wird.Will the temperature of the cooling water passage 14 on the thermostatic valve 15 inflowing cooling water sufficiently reduced, so that z. B. the heat exchanger with the coolant of the Rankine cycle 31 performs a heat exchange, the opening degree of the thermostatic valve 15 on the side of the cooling water passage 13 also reduces the flow rate of cooling water in the radiator 11 reduce accordingly. On the other hand, the temperature of the cooling water passage 14 on the thermostatic valve 15 inflowing cooling water increases when the Rankine cycle 31 not operated, etc .; then the degree of opening of the thermostatic valve 15 on the side of the cooling water passage 13 also increases the flow rate of cooling water in the radiator 11 increase accordingly. Thus, a configuration is formed in which due to this operation of the thermostatic valve 15 becomes the temperature of the cooling water of the engine 2 is maintained accordingly, leaving the Rankine cycle 31 a corresponding amount of heat is supplied (recovered).

Anschließend wird der Rankine-Zyklus 31 beschrieben. Der Rankine-Zyklus 31 ist vorliegend kein einfacher Rankine-Zyklus, sondern ist als Teil des integrierten Zyklus 30 konfiguriert, zu dem der Kältekreislauf 51 gehört. Nachfolgend wird zunächst der Rankine-Zyklus 31 als Grundlage beschrieben; danach wird der Kältekreislauf 51 erwähnt.Subsequently, the Rankine cycle 31 described. The Rankine cycle 31 is not a simple Rankine cycle, but is part of the integrated cycle 30 configured to which the refrigeration cycle 51 belongs. The following is the Rankine cycle 31 described as a basis; after that, the refrigeration cycle 51 mentioned.

Der Rankine-Zyklus 31 ist ein System, das die Rückgewinnung der Abwärme des Motors 2 durch das Kühlmittel über das Kühlwasser des Motors 2 veranlasst und die zurückgewonnene Abwärme als Energie regeneriert. Der Rankine-Zyklus 31 umfasst eine Kühlmittelpumpe 32, den Wärmetauscher 36 als Überhitzer, einem Expander 37 und den Kondensator 38. Die jeweiligen Bestandteile sind über Kühlmitteldurchgänge 41 bis 44 miteinander verbunden, in denen das Kühlmittel (z. B. R134a) zirkuliert wird.The Rankine cycle 31 is a system that recovers the waste heat of the engine 2 through the coolant through the cooling water of the engine 2 causes and regenerates the recovered waste heat as energy. The Rankine cycle 31 includes a coolant pump 32 , the heat exchanger 36 as a superheater, an expander 37 and the capacitor 38 , The respective components are via coolant passages 41 to 44 connected together, in which the coolant (eg R134a) is circulated.

Die Welle der Kühlmittelpumpe 32 ist koaxial mit einer Ausgangswelle des Expanders 37 verbunden. Die Kühlmittelpumpe 32 wird vom Ausgang (Energie) des Expanders 37 angetrieben, und erzeugte Energie wird der Ausgangswelle (Kurbelwelle) des Motors 2 zugeführt (siehe 2A). Mit anderen Worten sind die Welle der Pumpe 32 und die Ausgangswelle des Expanders 37 parallel zur Ausgangswelle des Motors 2 angeordnet. Zwischen einer Pumpenscheibe 33 an einem distalen Ende der Welle der Pumpe 32 sind ein Riemen 34 und eine Kurbelscheibe 2a (siehe 1). Hierbei ist anzumerken, dass eine Zahnradpumpe als Pumpe 32 und einen Rollexpander als Expander 37 verwendet wird (sehe 2B und 2C).The shaft of the coolant pump 32 is coaxial with an output shaft of the expander 37 connected. The coolant pump 32 becomes from the output (energy) of the expander 37 driven, and generated energy becomes the output shaft (crankshaft) of the engine 2 supplied (see 2A ). In other words, the shaft is the pump 32 and the output shaft of the expander 37 parallel to the output shaft of the engine 2 arranged. Between a pump disk 33 at a distal end of the shaft of the pump 32 are a belt 34 and a crank disc 2a (please refer 1 ). It should be noted that a gear pump as a pump 32 and a Rollexpander as an expander 37 is used (see 2 B and 2C ).

Dadurch, dass zwischen der Pumpenscheibe 33 und der Kühlmittelpumpe 32 eine elektromagnetische Kupplung (”Expanderkupplung”) 35 (1. Kupplung) angeordnet ist, können die Pumpe 32 und der Expander 37 mit dem Motor 2 verbunden und davon getrennt werden (siehe 2A). Wenn also der Ausgang des Expanders 37 die Antriebskraft der Pumpe 32 und die Reibung eines Drehkörpers übersteigt (d. h. wenn ein vorausgesagtes Drehmoment des Expanders positiv ist), wird die Expanderkupplung 35 verbunden, um die Rotation der Motor-Ausgangswelle mit dem Ausgang des Expanders 37 zu unterstützen. Auf diese Weise kann die Kraftstoffeffizienz dadurch verbessert werden, dass die Rotation der Motor-Ausgangswelle mit der durch Abwärmerückgewinnung erzeugten Energie unterstützt wird. Ferner kann die Antriebsenergie der Pumpe 32 zur Zirkulation des Kühlmittels auch von der zurückgewonnenen Abwärme bereitgestellt werden. Die Expanderkupplung 35 kann an einer beliebigen Stelle in der Mitte des Energieübertragungswegs vom Motor 2 zur Pumpe 32 und dem Expander 37 vorgesehen sein.Because of that between the pump disk 33 and the coolant pump 32 an electromagnetic clutch ("expander clutch") 35 (1st clutch) is arranged, the pump can 32 and the expander 37 with the engine 2 connected and disconnected (see 2A ). So if the output of the expander 37 the driving force of the pump 32 and exceeds the friction of a rotary body (ie, when a predicted torque of the expander is positive), the expander clutch becomes 35 connected to the rotation of the motor output shaft to the output of the expander 37 to support. In this way, the fuel efficiency can be improved by supporting the rotation of the engine output shaft with the energy generated by exhaust heat recovery. Furthermore, the drive energy of the pump 32 for the circulation of the coolant also be provided by the recovered waste heat. The expander clutch 35 can be anywhere in the middle of the energy transfer path from the engine 2 to the pump 32 and the expander 37 be provided.

Das Kühlmittel aus der Pumpe 32 wird dem Wärmetauscher 36 über den Kühlmitteldurchgang 41 zugeführt. Der Wärmetauscher 36 ist ein Wärmetauscher, der einen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser des Motors 2 und dem Kühlmittel veranlasst und das Kühlmittel verdampft und überhitzt.The coolant from the pump 32 becomes the heat exchanger 36 over the coolant passage 41 fed. The heat exchanger 36 is a heat exchanger that allows heat exchange between the cooling water of the engine 2 and the coolant causes and the coolant evaporates and overheats.

Das Kühlmittel aus dem Wärmetauscher 36 wird dem Expander 37 über den Kühlmitteldurchgang 42 zugeführt. Der Expander 37 ist eine Dampfturbine, die Wärme in Rotationsenergie durch Erweiterung des verdampften und überhitzten Kühlmittels umwandelt. Die vom Expander 37 zurückgewonnene Energie wird zum Antrieb der Pumpe 32 verwendet, sie wird auch über einen Riemenübertragungsmechanismus dem Motor 2 zugeführt, um die Rotation des Motors 2 zu unterstützen.The coolant from the heat exchanger 36 becomes the expander 37 over the coolant passage 42 fed. The expander 37 is a steam turbine that converts heat into rotational energy by expanding the vaporized and overheated coolant. The from the expander 37 recovered energy becomes the drive of the pump 32 It also becomes a motor via a belt transmission mechanism 2 fed to the rotation of the engine 2 to support.

Das Kühlmittel aus dem Expander 37 wird dem Kondensator 38 über den Kühlmitteldurchgang 43 zugeführt. Der Kondensator 38 ist ein Wärmetauschr, der einen Wärmeaustausch zwischen der Umgebungsluft und dem Kühlmittel veranlasst, und das Kühlmittel kühlt und verflüssigt. Der Kondensator 38 ist also mit dem Heizkörper 11 parallelgeschaltet und sie werden von Kühlerlüftern 12 gekühlt.The coolant from the expander 37 becomes the capacitor 38 over the coolant passage 43 fed. The capacitor 38 is a Heat exchanger, which causes a heat exchange between the ambient air and the coolant, and the coolant cools and liquefies. The capacitor 38 So it is with the radiator 11 they are connected in parallel and they are from radiator fans 12 cooled.

Das vom Kondensator 38 verflüssigte Kühlmittel wird über den Kühlmitteldurchgang 44 wieder der Pumpe 32 zugeführt. Das zur Pumpe 32 zurückgeführte Kühlmittel wird durch die Pumpe 32 dem Wärmetauscher 36 wieder zugeführt und durch die jeweiligen Bestandteile des Rankine-Zyklus 31 zirkuliert.That of the capacitor 38 liquefied coolant is passing through the coolant passage 44 again the pump 32 fed. That to the pump 32 recirculated coolant is pumped through 32 the heat exchanger 36 fed back and through the respective components of the Rankine cycle 31 circulated.

Hierbei ist anzumerken, dass sich der Kühlmitteldurchgang 44 von der Einlaßöffnung der Pumpe 32 nach oben erstreckt, wie in 8 dargestellt.It should be noted that the coolant passage 44 from the inlet port of the pump 32 extends upward, as in 8th shown.

Anschließend wird der Kältekreislauf 51 beschrieben. Da der Kältekreislauf 51 das im Rankine-Zyklus 31 zirkulierte Kühlmittel teilt, ist der Kältekreislauf 51 mit dem Rankine-Zyklus 31 intergriert und die Konfiguration des Kältekreislaufs 51 ist an sich einfach. Mit anderen Worten umfasst der Kältekreislauf 51 einen Kompressor 52, den Kondensator 38 und einen Verdampfer 55.Subsequently, the refrigeration cycle 51 described. As the refrigeration cycle 51 that in the Rankine cycle 31 circulated coolant divides, is the refrigeration cycle 51 with the Rankine cycle 31 integrated and the configuration of the refrigeration cycle 51 is simple in itself. In other words, the refrigeration cycle includes 51 a compressor 52 , the condenser 38 and an evaporator 55 ,

Der Kompressor 52 ist eine Strömungsmaschine zum Komprimieren des Kühlmittels im Kältekreislauf 51 auf hohe Temperatur und Druck, und wird vom Motor 2 angetrieben. Mit anderen Worten, wie auch in 4 gezeigt wird, ist eine Kompressorscheibe 53 auf der Antriebswelle des Kompressors 52 befestigt, und der Riemen 34 erstreckt sich über die Kompressorscheibe 53 und die Kurbelscheibe 2a. Die Antriebskraft des Motors 2 wird über den Riemen 34 auf die Kompressorscheibe 53 übertragen, um den Kompressor 52 anzutreiben. Dadurch, dass zwischen der Kompressorscheibe 53 und dem Kompressor 52 eine elektromagnetische Kupplung (”Kompressorkupplung”) 54 (2. Kupplung) angeordnet ist, können Kompressorscheibe 53 und Kompressor 52, Kompressor 52 und Kompressorscheibe 53 miteinander 2 verbunden und voneinander getrennt werden.The compressor 52 is a turbomachine for compressing the refrigerant in the refrigeration cycle 51 on high temperature and pressure, and gets off the engine 2 driven. In other words, as well as in 4 is shown is a compressor disk 53 on the drive shaft of the compressor 52 attached, and the belt 34 extends over the compressor disk 53 and the crank disc 2a , The driving force of the engine 2 is over the belt 34 on the compressor disk 53 transferred to the compressor 52 drive. Because of that between the compressor disk 53 and the compressor 52 an electromagnetic clutch ("compressor clutch") 54 (2nd clutch) can be arranged compressor disk 53 and compressor 52 , Compressor 52 and compressor disk 53 2 are connected and separated from each other.

Nachdem in der 1 das Kühlmittel aus dem Kompressor 52 über einen Kühlmitteldurchgang 56 in den Kühlmitteldurchgang 43 einfließt, wird es dem Kondensator 38 zugeführt. Der Kondensator 38 ist ein Wärmetauscher, der das Kühlmittel durch Wärmeaustausch mit der Umgebungsluft kondensiert und verflüssigt. Das flüssige Kühlmittel aus dem Kondensator 38 wird über den vom Kühlmitteldurchgang 44 abgezweigten Kühlmitteldurchgang 57 dem Verdampfer 55 zugeführt. Der Verdampfer 55 ist innerhalb desselben Gehäuses einer Klimaanlage, ähnlich einer nicht dargestellten Heizvorrichtung angeordnet. Der Verdampfer 55 ist ein Wärmetauscher zum Verdampfen des flüssigen Kühlmittels aus dem Kondensator 38 sowie zum Kühlen der klimatisierten Luft aus einem Gebläse mit der zu diesem Zeitpunkt erzeugten latenten Verdunstungswärme.After in the 1 the coolant from the compressor 52 via a coolant passage 56 in the coolant passage 43 it flows into the condenser 38 fed. The capacitor 38 is a heat exchanger that condenses and liquefies the refrigerant through heat exchange with the ambient air. The liquid coolant from the condenser 38 is over that of the coolant passage 44 branched coolant passage 57 the evaporator 55 fed. The evaporator 55 is disposed within the same housing of an air conditioner, similar to a heater, not shown. The evaporator 55 is a heat exchanger for vaporizing the liquid refrigerant from the condenser 38 and for cooling the conditioned air from a fan with the latent heat of vaporization generated at that time.

Das vom Verdampfer 55 verdampfte Kühlmittel wird über den Kühlmitteldurchgang 58 wieder dem Kompressor 52 zugeführt. Hinsichtlich der vom Verdampfer 55 gekühlten und von der Heizvorrichtung geheizten klimatisierten Luft ist anzumerken, dass ihr Mischverhältnis je nach Öffnungsgrad einer Luftmischtür verändert wird, damit eine vom Fahrer eingestellte Temperatur erreicht werden kann.That from the evaporator 55 vaporized coolant is passing through the coolant passage 58 back to the compressor 52 fed. Regarding the evaporator 55 cooled and heated by the heater conditioned air is to be noted that their mixing ratio is changed depending on the degree of opening of an air mixing door, so that a driver-set temperature can be achieved.

Der Verdampfer 55, ein den Kondensator 38 mit dem Verdampfer 55 verbindender Teil des Kühlmitteldurchgangs 44, und ein Kühlmitteldurchgang 57 sind an höheren Stellen angeordnet als die Einlaßöffnung der Pumpe 32. Der Kühlmitteldurchgang 44 zweigt sich von einem Verzweigungspunkt 45 des Kältekreislaufs ab und ist mit dem Kühlmitteldurchgang 57 verbunden (siehe 8).The evaporator 55 , a the capacitor 38 with the evaporator 55 connecting part of the coolant passage 44 , and a coolant passage 57 are arranged at higher points than the inlet opening of the pump 32 , The coolant passage 44 branches from a branch point 45 of the refrigeration cycle and is with the coolant passage 57 connected (see 8th ).

Im integrierten Zyklus 30, der aus dem Rankine-Zyklus 31 und dem Kältekreislauf 51 besteht, sind nach Bedarf in der Mitte des Kreislaufs verschiedene Ventile vorgesehen, um das im Kreislauf fließende Kühlmittel zu steuern. Um das im Rankine-Zyklus 31 fließende Kühlmittel steuern zu können, ist beispielsweise der Kühlmitteldurchgang 44, der den Verzweigungspunkt 45 und die Pumpe 32 verbindet, mit einem vorgeschalteten Ventil 61 versehen, und der Kühlmitteldurchgang 42, der den Wärmetauscher 36 und den Expander 37 verbindet, ist mit einem vorgeschalteten Ventil 62 versehen. Außerdem ist der Kühlmitteldurchgang 41, der die Kühlmittelpumpe 32 und den Wärmetauscher 36 verbindet, mit einem Rückventil 36 versehen, um den Rückfluss des Kühlmittels vom Wärmetauscher 36 zur Pumpe 32 zu verhindern. Ferner ist der Kühlmitteldurchgang 43, der den Expander 37 und einen Verzweigungspunkt 46 verbindet, ist mit einem Rückventil 64 versehen, um den Rückfluss des Kühlmittels vom Verzweigungspunkt 46 zum Expander 37 zu verhindern. Außerdem ist eine dem vorgeschalteten Ventil 62 vorgeschaltete Expander-Bypassleitung 65 vorgesehen, die den Expander umgeht und sich mit der dem Rückventil 64 vorgeschalteten Leitung verbindet. Die Bypassleitung 65 ist mit einem Bypassventil 66 ausgestattet. Ferner ist an einem Durchgang 67, der ein Bybassventil 66 umgeht, ein Druckeinstellventil 68 vorgesehen. Außerdem ist auf der Seite des Kältekreislaufs 51 ein Klimatisierungskreislaufventil 69 auf dem Kühlmitteldurchgang 57 vorgesehen, der den Verzweigungspunkt 45 und den Verdampfer 55 verbindet.In the integrated cycle 30 that's from the Rankine cycle 31 and the refrigeration cycle 51 If necessary, in the middle of the cycle, various valves are provided as needed to control the circulating coolant. In the Rankine cycle 31 To control flowing coolant, for example, the coolant passage 44 that is the branch point 45 and the pump 32 connects, with an upstream valve 61 provided, and the coolant passage 42 that the heat exchanger 36 and the expander 37 connects, is with an upstream valve 62 Mistake. In addition, the coolant passage is 41 who has the coolant pump 32 and the heat exchanger 36 connects, with a return valve 36 provided to the backflow of the coolant from the heat exchanger 36 to the pump 32 to prevent. Further, the coolant passage 43 that the expander 37 and a branch point 46 connects, is with a return valve 64 provided to the reflux of the coolant from the branch point 46 to the expander 37 to prevent. There is also an upstream valve 62 upstream expander bypass line 65 provided, which bypasses the expander and deals with the return valve 64 connecting upstream line. The bypass line 65 is with a bypass valve 66 fitted. Further, at a passage 67 who has a bypass valve 66 bypasses, a pressure adjusting valve 68 intended. Besides, on the side of the refrigeration cycle 51 an air conditioning circuit valve 69 on the coolant passage 57 provided the branch point 45 and the evaporator 55 combines.

Die vorgenannten vier Ventile 61, 62, 66 und 69 sind alle elektromagnetische Auf-/Zu-Ventile. Ein vom Drucksensor 72 erkanntes Signal des dem Expander vorgeschalteten Drucks, ein Signal eines an der Auslaßöffnung des Kondensators 38 vom Drucksensor 73 erkannten Kühlmitteldrucks Pd, ein Rotationsgeschwindigkeitssignal des Expanders 37, usw. werden in die Motorregelung 71 eingegeben. Die Motorregelung 37 steuert den Kompressor 52 des Kältekreislaufs 51 und die Kühlerlüfter 12 auf der Grundlage dieser Eingangssignale je nach vorbestimmten Betriebszuständen, und steuert dabei auch die Öffnung und Schließung der vorgenannten elektromagnetischen Auf-/Zu-Ventile 61, 62, 66 und 69.The aforementioned four valves 61 . 62 . 66 and 69 are all electromagnetic on / off valves. One from the pressure sensor 72 detected signal of the pressure upstream of the expander, a signal at the outlet of the capacitor 38 from pressure sensor 73 detected refrigerant pressure Pd, a rotational speed signal of the expander 37 , etc. are in the engine control 71 entered. The engine control 37 controls the compressor 52 of the refrigeration cycle 51 and the radiator fans 12 on the basis of these input signals depending on predetermined operating conditions, and thereby also controls the opening and closing of the aforementioned electromagnetic open / close valves 61 . 62 . 66 and 69 ,

Aufgrund eines vom Drucksensor 72 erkannten, dem Expander vorgeschalteten Drucks sowie einer Rotationsgeschwindigkeit des Expanders wird z. B. das Drehmoment (Regenerationskraft) des Expanders) prognostiziert. Wenn das prognostizierte Drehmoment des Expanders positiv ist (wenn die Rotation der Motor-Ausgangswelle unterstützt werden kann) wird die Expanderkupplung 35 befestigt, und wenn das prognostizierte Drehmoment des Expanders gleich Null oder negativ ist, wird die Expanderkupplung 35 freigegeben. In diesem Fall kann das Drehmoment des Expanders auf der Grundlage des vom Sensor erkannten Drucks und der Rotationsgeschwindigkeit des Expanders mit höher Genauigkeit prognostiziert werden als wenn das Drehmoment (Regenerationskraft) des Expanders aufgrund einer Abgastemperatur prognostiziert wird; auf eine Situation hin, in der das Drehmoment des Expanders vorkommt, kann die Expanderkupplung 35 entsprechend befestigt oder freigegeben werden (Näheres siehe JP 2010-190185 A ).Because of a pressure sensor 72 detected, the expander upstream pressure and a speed of rotation of the expander is z. B. the torque (regeneration force) of the expander) predicts. If the predicted torque of the expander is positive (if the rotation of the motor output shaft can be assisted) the expander clutch becomes 35 attached, and when the predicted torque of the expander is zero or negative, the expander clutch becomes 35 Approved. In this case, the torque of the expander can be predicted on the basis of the pressure detected by the sensor and the speed of rotation of the expander with higher accuracy than when the torque (regenerative force) of the expander is predicted based on an exhaust gas temperature; to a situation in which the torque of the expander occurs, the expander clutch 35 be fastened or released accordingly (for details see JP 2010-190185 A ).

Die vorgenannten vier Auf-/Zu-Ventile 61, 62, 66 und 69 sowie die beiden Rückventile 63 und 64 sind Ventile des Kühlmittelsystems. Die Funktionen dieser Ventile des Kühlmittelsystems werden in 3 dargestellt.The aforementioned four open / close valves 61 . 62 . 66 and 69 as well as the two return valves 63 and 64 are valves of the coolant system. The functions of these valves of the coolant system are in 3 shown.

In 3 ist das vorgeschaltete Ventil 61 an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 angeordnet (siehe 8). Das Ventil 61 soll z. B. dann geschlossen sein, wenn der Rankine-Zyklus 31 in einem vorbestimmten Zustand gestoppt ist, in dem gegenüber dem Kältekreislauf 51 eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels eher wahrscheinlich ist, wie z. B. Abbruch des Rankine-Zyklus 31, wobei eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels (insbesondere auch eines dazugehörigen Gleitmittels) im Rankine-Zyklus 31 verhindert wird. Wie nachfolgend beschrieben wird, schließt das Ventil 61 den Kreislauf des Rankine-Zyklus 31 im Zusammenwirken mit dem dem Expander 37 nachgeschalteten Rückventil 64. Das vorgeschaltete Ventil 62 kann das Kühlmittel aus dem Wärmetauscher 36 solange halten, bis das Kühlmittel aus dem Wärmetauscher 36 einen hohen Druck aufweist, indem der Kühlmitteldurchgang 42 blockiert wird, wenn der Kühlmitteldruck aus dem Wärmetauscher 36 relativ niedrig ist. Dann muß das Kühlmittel selbst dann geheizt werden, wenn das Drehmoment des Expanders unzureichend ist, wodurch es möglich wird, z. B. eine Zeit bis zum Neustart des Rankine-Zyklus 31 zu verkürzen (Eintritt in einen Zustand, in dem die eigentliche Regeneration stattfindet.) Das Bypassventil 66 soll eröffnet werden, damit die Pumpe 32 unter Umgehung des Expanders 37 funktionieren kann, z. B. wenn die auf der Seite des Rankine-Zyklus 31 zum Start des Ranine-Zyklus 31 vorliegende Menge an Kühlmittel, wobei die Startzeit des Rankine-Zyklus 31 verkürzt wird. Wenn durch den Betrieb der Pumpe 32 unter Umgehung des Expanders 37 ein Zustand realisiert wird, in dem die Kühlmitteltemperatur an der Auslaßöffnung des Kondensators 38 oder der Einlaßöffnung der Pumpe 32 von einem von dem in dem Abschnitt vorliegenden Siedepunkt mindestens um einen vorbestimmten Temperaturunterschied (Unterkühlungsgrad SC) absinkt, kann der Rankine-Zyklus 31 hinreichend mit flüssigem Kühlmittel versorgt werden.In 3 is the upstream valve 61 at the inlet of the pump 32 arranged (see 8th ). The valve 61 should z. B. then be closed when the Rankine cycle 31 is stopped in a predetermined state, in the opposite to the refrigeration cycle 51 an uneven distribution of the coolant is more likely such. B. Cancel the Rankine cycle 31 , wherein an uneven distribution of the coolant (in particular also an associated lubricant) in the Rankine cycle 31 is prevented. As will be described below, the valve closes 61 the cycle of the Rankine cycle 31 in cooperation with the expander 37 downstream return valve 64 , The upstream valve 62 can the coolant from the heat exchanger 36 hold until the coolant from the heat exchanger 36 has a high pressure by the coolant passage 42 is blocked when the coolant pressure from the heat exchanger 36 is relatively low. Then, the coolant must be heated even if the torque of the expander is insufficient, thereby making it possible, for. For example, a time to restart the Rankine cycle 31 to shorten (entry into a state in which the actual regeneration takes place.) The bypass valve 66 should be opened to allow the pump 32 bypassing the expander 37 can work, for. For example, if on the side of the Rankine cycle 31 to the start of the Ranine cycle 31 present amount of refrigerant, wherein the start time of the Rankine cycle 31 is shortened. If through the operation of the pump 32 bypassing the expander 37 a condition is realized in which the coolant temperature at the outlet port of the condenser 38 or the inlet port of the pump 32 may decrease from one of the boiling point present in the section by at least a predetermined temperature difference (supercooling degree SC), the Rankine cycle 31 be sufficiently supplied with liquid coolant.

Das dem Wärmetauscher 36 vorgeschaltete Rückventil 63 soll das dem Expander 37 zugeführte Kühlmittel im Zusammenwirken mit dem Bypassventil 66, dem Druckeinstellventil 68 und dem vorgeschalteten Ventil 62 bei hohem Druck halten. Wenn die Regenerationseffizienz des Rankine-Zyklus niedrig ist, wird der Betrieb des Rankine-Zyklus eingestellt und der Kreislauf wird über angrenzende Abschnitte des Wärmetauschers geschlossen, wobei der Rankine-Zyklus derart konfiguriert ist, dass er mit Hochdruck-Kühlmittel unter Erhöhung des Kühlmitteldrucks im gestoppten Zustand neu gestartet werden kann. Das Druckeinstellventil 68 fungiert als Entlastungsventil zum Ablassen des Kühlmittelüberschusses, wenn der Druck des dem Expander 37 zugeführten Kühlmittels zu hoch ist.That the heat exchanger 36 upstream return valve 63 should that be the expander 37 supplied coolant in cooperation with the bypass valve 66 , the pressure adjusting valve 68 and the upstream valve 62 hold at high pressure. When the regeneration efficiency of the Rankine cycle is low, the operation of the Rankine cycle is stopped and the circuit is closed over adjacent sections of the heat exchanger, the Rankine cycle being configured to be stopped with high pressure refrigerant increasing the refrigerant pressure State can be restarted. The pressure adjusting valve 68 acts as a relief valve for draining the excess coolant when the pressure of the expander 37 supplied coolant is too high.

Das dem Expander 37 nachgeschaltete Rückventil 64 soll im Zusammenwirken mit dem vorgeschalteten Ventil 61 eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels in Richtung des Rankine-Zyklus 31 verhindern. Wenn der Motor 2 gleich nach dem Start des hybriden Fahrzeugs 1 noch nicht aufgewärmt ist, kann die Temperatur des Rankine-Zyklus 31 die des Kältekreislaufs 51 unterschreiten, so dass auf der Seite des Rankine-Zyklus 51 eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittel vorliegt. Obwohl die Wahrscheinlichkeit einer ungleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels auf der Seite des Rankine-Zyklus 31 nicht sehr hoch ist, besteht hier der größte Bedarf an Kühlkapazität, denn z. B. gleich nach dem Start des Fahrzeugs im Sommer kommt es vor, dass das Fahrzeuginnere schnell gekühlt werden muss. Also muss der Kältekreislauf 51 dadurch mit Kühlmittel versorgt werden, dass selbst eine geringfügig ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels behoben wird. Deshalb ist das Rückventil 64 vorgesehen, um die ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels im Rankine-Zyklus 31 zu verhindern.The expander 37 downstream return valve 64 should work in conjunction with the upstream valve 61 an uneven distribution of the coolant in the direction of the Rankine cycle 31 prevent. If the engine 2 right after the start of the hybrid vehicle 1 not yet warmed up, the temperature of the Rankine cycle can 31 that of the refrigeration cycle 51 fall below, leaving on the side of the Rankine cycle 51 there is an uneven distribution of the coolant. Although the likelihood of uneven distribution of the coolant on the side of the Rankine cycle 31 is not very high, here is the greatest need for cooling capacity, because z. B. immediately after the start of the vehicle in summer, it happens that the vehicle interior must be cooled quickly. So the refrigeration cycle has to be 51 be supplied with coolant, that even a slightly uneven distribution of the coolant is eliminated. That's why the back valve is 64 provided the uneven distribution of the coolant in the Rankine cycle 31 to prevent.

Der Kompressor 52 weist keine Struktur auf, die das Kühlmittel im gestoppten Zustand frei fließen lässt, und kann eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels auf der Seite des Kältekreislaufs 51 im Zusammenwirkung mit dem Klimaanlageventil 69 verhindern. Dies wird beschrieben. Wird der Betrieb des Kältekreislaufs 51 eingestellt, bewegt sich das Kühlmittel vom Rankine-Zyklus 31, der bei stabilem Betrieb eine relativ hohe Temperatur aufweist, hin zum Kältekreislauf 51, was zu einem Kühlmittelmangel im Rankine-Zyklus 31 führt. Im Kältekreislauf 51 ist die Temperatur des Verdampfers 55 niedrig, gleich nachdem das Kühlen eingestellt wird, so dass das Kühlmittel dazu neigt, im Verdampfer 55 in relativ hohem Volumen und bei hoher Temperatur zu bleiben. In diesem Fall wird die Bewegung des Kühlmittels vom Kondensator 38 zum Verdampfer durch Einstellen des Betriebs des Kompressors 52 unterbrochen, und eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels auf der Seite des Kältekreislaufs 51 wird dadurch verhindert, dass das Klimaanlageventil 69 geschlossen wird. The compressor 52 has no structure that allows the coolant to flow freely in the stopped state, and may cause uneven distribution of the refrigerant on the side of the refrigeration cycle 51 in cooperation with the air conditioning valve 69 prevent. This will be described. Will the operation of the refrigeration cycle 51 set, the coolant moves from the Rankine cycle 31 , which has a relatively high temperature during stable operation, towards the refrigeration cycle 51 , resulting in a coolant shortage in the Rankine cycle 31 leads. In the refrigeration cycle 51 is the temperature of the evaporator 55 low just after the cooling is stopped, so that the coolant tends to evaporate 55 to stay in a relatively high volume and at high temperature. In this case, the movement of the coolant from the condenser 38 to the evaporator by adjusting the operation of the compressor 52 interrupted, and an uneven distribution of the refrigerant on the side of the refrigeration cycle 51 This prevents the air conditioning valve 69 is closed.

5 ist ein schematische perspektivische Ansicht des Motors 2 insgesamt. Die Besonderheit der 5 besteht darin, dass der Wärmetauscher 36 vertikal oberhalb des Auspuffkrümmers 4 angeordnet ist. Dadurch, dass der Wärmetauscher 36 vertikal oberhalb des Auspuffkrümmers 4 angeordnet ist, wird die Installierbarkeit des Rankine-Zyklus 31 auf den Motor 2 verbessert. Der Motor 2 ist außerdem mit einer Spannrolle 8 ausgestattet. 5 is a schematic perspective view of the engine 2 all in all. The peculiarity of 5 is that the heat exchanger 36 vertically above the exhaust manifold 4 is arranged. As a result, the heat exchanger 36 vertically above the exhaust manifold 4 is arranged, the installability of the Rankine cycle 31 on the engine 2 improved. The motor 2 is also equipped with a tension pulley 8th fitted.

Anschließend werden die Grundzüge des Betriebs des Rankine-Zyklus 31 unter Bezugnahme auf 7A und 7B beschrieben.Subsequently, the outline of the operation of the Rankine cycle 31 with reference to 7A and 7B described.

7A und 7B sind Diagramme der Betriebsbereiche des Rankine-Zyklus 31. 7A zeigt den Betriebsbereich des Rankine-Zyklus 31, wobei die horizontale Achse die Temperatur der Umgebungsluft und die vertikale Achse die Temperatur des Motorwassers (Kühlwassertemperatur) zeigt. 7B zeigt einen Betriebsbereich des Rankine-Zyklus 31, wobei die horizontale Achse eine Rotationsgeschwindigkeit des Motors und die vertikale Achse das Drehmoment des Motors (Motorbelastung) zeigt. 7A and 7B are diagrams of the operating areas of the Rankine cycle 31 , 7A shows the operating range of the Rankine cycle 31 , where the horizontal axis shows the temperature of the ambient air and the vertical axis the temperature of the engine water (cooling water temperature). 7B shows an operating range of the Rankine cycle 31 , where the horizontal axis shows a rotational speed of the motor and the vertical axis shows the torque of the motor (engine load).

In jeder der 7A und 7B wird der Rankine-Zyklus 31 betrieben, wenn eine vorbestimmte Bedingung erfüllt wird. Also wird der Rankine-Zyklus 31 betrieben, wenn beide Bedingungen erfüllt sind. In 7A wird der Betrieb des Rankine-Zyklus 31 in einem niedrigen Wassertemperaturbereich eingestellt, in dem die Aufwärmung des Motors 2 den Vorrang hat, sowie in einem hohen Umgebungstemperaturbereich, in dem die Belastung des Kompressors 52 erhöht wird. Im Aufwärmbetrieb bei niedriger Abgastemperatur und schlechter Rückgewinnungseffizienz wird die Kühlwassertemperatur eher durch das Nichtbetreiben des Rankine-Zyklus 31 schnell erhöht. Ist die Außenlufttemperatur hoch und wird eine hohe Kühlleistung benötigt, wird der Rankine-Zyklus 31 gestoppt, damit genug Kühlmittel und Kühlkapazität des Kondensators 38 dem Kältekreislauf 51 zugeführt werden können. Da in 7B das Fahrzeug ein hybrides Fahrzeug ist, wird der Betrieb des Rankine-Zyklus 31 in einem EV-Fahrtbereich sowie in einem hohen Rotationsgeschwindigkeitsbereich, in denen die Reibung des Expanders 37 erhöht wird, eingestellt. Der Expander 37 kann schwer eine hoch effiziente Struktur aufweisen, bei der der Expander 37 bei allen Rotationsgeschwindigkeiten weniger Reibung aufweist. Im Fall der 7B ist der Expander also (mittels der Dimensionierung usw. der verschiedenen Expanderteile) derart konfiguriert, dass er eine geringe Reibung und eine hohe Effizienz in einem Rotationsgeschwindigkeitsbereich des Motors aufweist, in denen die Betriebsfrequenz hoch ist.In each of the 7A and 7B becomes the Rankine cycle 31 operated when a predetermined condition is met. So the Rankine cycle will be 31 operated when both conditions are met. In 7A becomes the operation of the Rankine cycle 31 set in a low water temperature range, in which the warm-up of the engine 2 takes precedence, as well as in a high ambient temperature range, in which the load on the compressor 52 is increased. In the warm-up operation with low exhaust gas temperature and poor recovery efficiency, the cooling water temperature becomes more by not running the Rankine cycle 31 increased quickly. When the outside air temperature is high and a high cooling capacity is needed, the Rankine cycle becomes 31 stopped so that enough coolant and cooling capacity of the capacitor 38 the refrigeration cycle 51 can be supplied. Because in 7B the vehicle is a hybrid vehicle becomes the operation of the Rankine cycle 31 in an EV range of travel as well as in a high rotational speed range where the friction of the expander 37 is increased, set. The expander 37 Hardly can have a highly efficient structure where the expander 37 has less friction at all rotational speeds. In the case of 7B Thus, the expander is configured (by means of the sizing, etc. of the various expander parts) to have low friction and high efficiency in a rotational speed range of the engine in which the operating frequency is high.

Um eine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels (insbesondere auch eines dazugehörigen Gleitmittels) in Rankine-Zyklus 31 oder im Kältekreislauf 51 zu verhindern, sind dabei im integrierten Zyklus 30 das vorgeschaltete Ventil 61 und das Rückventil 64, sowie das Klimaanlageventil 69 vorgesehen (siehe 3). Je nach dem Verteilungszustand des Kühlmittels zum Zeitpunkt des Stopps des Rankine-Zyklus 31 oder dgl., kann eine ungleichmäßige Verteilung beim Stopp (ausgestecktem Schlüssel) jedoch nicht verhindert werden, wenn all diese Ventile geschlossen sind. Wenn die Ventile nicht geschlossen sind besteht außerdem die Möglichkeit verschiedener Veränderungen der Verteilung des Kühlmittels, wenn die Ventile nicht geschlossen sind und die Temperatur der Gesamtanlage (des integrierten Zyklus) nach dem Stopp sinken kann. Um den Rankine-Zyklus 31 zu starten, ist es insbesondere wichtig, dass an einer Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe 32 hinreichend Kühlmittel in flüssiger Phase vorliegt.To uneven distribution of the coolant (especially also an associated lubricant) in Rankine cycle 31 or in the refrigeration cycle 51 to prevent, are in the integrated cycle 30 the upstream valve 61 and the return valve 64 , as well as the air conditioning valve 69 provided (see 3 ). Depending on the distribution state of the coolant at the time of the stop of the Rankine cycle 31 or the like, but uneven distribution at the stop (unplugged key) can not be prevented when all these valves are closed. In addition, if valves are not closed there is a possibility of various changes of distribution of a coolant if valves are not closed and the temperature of the whole system (the integrated cycle) after stop can decrease. To the Rankine cycle 31 To start, it is particularly important that at an inlet opening of the coolant pump 32 sufficient coolant is present in the liquid phase.

Wenn genügend Kühlmittel in flüssiger Phase vorliegt, befindet sich das Kühlmittel in einem vorbestimmten Zustand, der für den Betrieb des Rankine-Zyklus 31 erforderlich ist. Im Einzelnen weist die Einlaßöffnung (oder Auslaßöffnung des Kondensators 38) der Pumpe 32 eine Temperatur mit einer Abnahme (Unterkühlungsgrad) von einem Siedepunkt unter Berücksichtigung eines Drucks im Feld auf, die gleich oder größer als eine vorbestimmte Größe ist.If enough coolant is in the liquid phase, the coolant is in a predetermined condition for operation of the Rankine cycle 31 is required. Specifically, the inlet port (or outlet port of the condenser 38 ) of the pump 32 a temperature having a decrease (supercooling degree) from a boiling point in consideration of a pressure in the field equal to or larger than a predetermined size.

Außerdem erfolgt vor jedem Start des Rankine-Zyklus 31 die unten beschriebene Startsteuerung, damit vor dem Start kein Kühlmittelmangel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 vorliegt.It also happens before every start of the Rankine cycle 31 the starting control described below, so before starting no lack of coolant at the inlet port of the pump 32 is present.

Die Startsteuerung ist ein Vorgang, bei dem beim Einstecken des Zündschlüssels das aus dem Kondensator 38 austretende flüssige Kühlmittel vorrangig der Einlaßöffnung der Pumpe 32 zugeführt wird, indem der Kompressor 52 im Kältekreislauf 51 für eine bestimmte Betriebszeit ohne Anforderung zum Betrieben der Klimaanlage funktioniert.The start control is a process in which when inserting the ignition key that from the condenser 38 escaping liquid coolant primarily the inlet port of the pump 32 supplied is done by the compressor 52 in the refrigeration cycle 51 for a certain operating time without requirement to operate the air conditioning works.

9 ist ein Flussdiagramm der Einzelheiten der Startsteuerung. Die Steuerung beginnt beim Einstecken des Zündschlüssels, und jeder Vorgang wird wiederholte Male in kurzen Zeitabständen von der Motorregelung 71 durchgeführt. Außerdem werden hierbei sowohl eine Endfahne als auch ein Timer beim Einstecken des Zündschlüssels auf 0 zurückgesetzt. 9 is a flowchart of the details of the start control. Control begins when the ignition key is inserted, and each operation is repeated a few times at short intervals from the engine control 71 carried out. In addition, both a final flag and a timer when inserting the ignition key are reset to 0 here.

Zunächst legt die Motorregelung 71 den Wert der Endfahne fest (S1). Wenn diese Steuerung erstmalig beim Einstecken des Schlüssels erfolgt, ist die Endfahne gleich 0 und das Verfahren geht von S1 auf S2 weiter.First, the engine control stops 71 the value of the final flag (S1). If this control occurs for the first time when inserting the key, the end flag is equal to 0 and the method proceeds from S1 to S2.

In S2 legt die Motorregelung 71 eine Vorbereitungszeit fest (Betriebszeit des Kompressors 52).In S2 sets the engine control 71 a preparation time (operating time of the compressor 52 ).

Die Vorbereitungszeit ist die Zeit vom Start des Kompressors 52 im Kältekreislauf 51 bis zum Vorliegen von genügend Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32. Im Einzelnen, wenn ein Klimaanlageventil 69 vorgesehen ist und zum Zeitpunkt des Stopps geschlossen ist, ist die zur hinreichenden Vorbereitung von Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 unter Berücksichtigung einer (gewissermaßen) ungleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels auf der Seite des Kältekreislaufs 51, die sich beim Betrieb des integrierten Zyklus ergeben kann, eine Referenzzeit. Kann das Ausmaß der ungleichmäßigen Verteilung gleich vor dem Stopp geschätzt werden, kann eine Referenzzeit zum Zeitpunkt des nächsten Starts aufgrund eines geschätzten Werts festgelegt werden. Im Fall eines Systems ohne Klimaanlageventil 69, wenn der Kompressor 52 nach Ablauf einer hinreichenden Zeit nach dem Ausstecken des Schlüssels gestartet wird, wird die Zeit bis zur hinreichenden Vorbereitung von Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 als Referenzzeit verwendet. Ein sich aus der Multiplikation der Referenzzeit mit einem Korrekturkoeffizienten aus der Tabelle der 10 ergebender Wert kann auch als Vorbereitungszeit festgelegt werden.The preparation time is the time from the start of the compressor 52 in the refrigeration cycle 51 until there is enough coolant at the inlet port of the pump 32 , Specifically, if an air conditioning valve 69 is provided and is closed at the time of the stop, which is for sufficient preparation of coolant at the inlet port of the pump 32 taking into account a (somewhat) uneven distribution of the refrigerant on the side of the refrigeration cycle 51 , which may arise during operation of the integrated cycle, a reference time. If the magnitude of the uneven distribution can be estimated just before the stop, a reference time at the time of the next start can be set based on an estimated value. In the case of a system without air conditioning valve 69 when the compressor 52 is started after a sufficient time after the removal of the key, the time is up to sufficient preparation of coolant at the inlet port of the pump 32 used as reference time. A way of multiplying the reference time by a correction coefficient from the table of 10 The resulting value can also be set as the preparation time.

In der Tabelle der 10 wird der Korrekturkoeffizient aufgrund einer Zeit vom letzten Einstecken des Schlüssels bis zum nächsten Einstecken des Schlüssels (”Stoppzeit”) festgelegt. Der Korrekturkoeffizient wird gleich Null festgelegt, wenn die Stoppzeit gleich Null ist; ist die Stoppzeit kurz, wird er auf einen höheren Wert als 1 eingestellt, und auf 1 eingestellt, wenn die Stoppzeit lang genug ist (z. B. gleich oder länger als eine Dauer, bis das Kühlwasser des Motors 2 eine normale Temperatur erreicht).In the table of 10 the correction coefficient is set based on a time from the last key insertion to the next key insertion ("stop time"). The correction coefficient is set equal to zero when the stop time is zero; if the stop time is short, it is set to a value higher than 1 and set to 1 if the stop time is long enough (eg, equal to or longer than a period until the cooling water of the engine 2 reaches a normal temperature).

Dies liegt daran, dass bei einer Stoppzeit gleich Null keine ungleichmäßige Verteilung des Kühlmittels vorliegt und der Kompressor 52 nicht betrieben werden muss, um dies zu beheben.This is because with a stop time equal to zero, there is no uneven distribution of the refrigerant and the compressor 52 does not need to be operated to correct this.

Außerdem liegt dies daran, dass, da die Kühlwassertemperatur des Motors 2 hoch ist, wenn die Stoppzeit kurz ist, die Verdampfung des Kühlmittels im Wärmetauschers 36 das Kühlmittel auf der Seite des Rankine-Zyklus 31 hin zum Kältekreislauf 51 verschiebt, was zu einer erheblich ungleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels führt.In addition, this is because, because the cooling water temperature of the engine 2 high, if the stop time is short, the evaporation of the coolant in the heat exchanger 36 the coolant on the side of the Rankine cycle 31 towards the refrigeration cycle 51 shifts, resulting in a significantly uneven distribution of the coolant.

Außerdem liegt dies daran, dass bei hinreichend langer Stoppzeit ein Absinken der Temperatur des Kühlwassers des Motors 2 ein Absinken der Temperatur des Rankine-Zyklus 31 nach sich zieht und ein Teil des Kühlmittels auf der Seite des Kältekreislaufs 51 zum Rankine-Zyklus 31 zurückkehrt, was zu einer gewissermaßen ungleichmäßigen Verteilung führt.In addition, this is because with a sufficiently long stop time, a drop in the temperature of the cooling water of the engine 2 a drop in the temperature of the Rankine cycle 31 entails and a part of the coolant on the side of the refrigeration cycle 51 to the Rankine cycle 31 returns, resulting in a somewhat uneven distribution.

Dann ermittelt die Motorregelung 71, ob der Timer die Vorbereitungszeit oder eine längere Zeit angibt (S3). Wenn diese Steuerung erstmalig beim Einstecken des Schlüssels erfolgt, zeigt der Timer 0 und das Verfahren geht von S3 auf S4 weiter.Then the engine control determines 71 whether the timer indicates the preparation time or a longer time (S3). If this control occurs for the first time when inserting the key, the timer shows 0 and the process proceeds from S3 to S4.

In S4 schließt die Motorregelung 71 das Klimaanlageventil 69 und beginnt, den Kompressor 52 anzutreiben. Außerdem fangt die Motorregelung 71 an, den Timer hochzuzählen. Dadurch, dass der Kompressor 52 bei geschlossenem Klimaanlageventil 69 betrieben wird, wird das aus dem Verdampfer 55 extrahierte oder aus dem Kondensator 38 extrudierte flüssige Kühlmittel vorrangig der Einlaßöffnung der Pumpe 32 durch den Kühlmitteldurchgang 44 zugeführt.In S4 the motor control closes 71 the air conditioning valve 69 and starts the compressor 52 drive. In addition, the engine control starts 71 to count up the timer. Because of the compressor 52 with closed air conditioning valve 69 is operated, that is from the evaporator 55 extracted or from the condenser 38 extruded liquid coolant primarily the inlet port of the pump 32 through the coolant passage 44 fed.

Dann ermittelt die Motorregelung 71, ob die Klimaanlage betrieben werden muss (S5). Dies wird auf der Grundlage eines Signals eines Steuergeräts der Klimaanlage ermittelt.Then the engine control determines 71 whether the air conditioner needs to be operated (S5). This is determined on the basis of a signal of a controller of the air conditioner.

Die Motorregelung 71 lässt das Gebläse betreiben, wenn der Betrieb der Klimaanlage angefordert wird (S6) und hemmt das Gebläse, wenn der Betrieb der Klimaanlage nicht angefordert wird (S7). So werden unangenehme oder unangemessene Gefühle der Besatzung unterdrückt, die ausgelöst werden, wenn das Gebläse ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage betrieben wird.The engine control 71 operates the fan when the operation of the air conditioner is requested (S6) and inhibits the fan when the operation of the air conditioner is not requested (S7). This suppresses unpleasant or inappropriate feelings of the crew that are triggered when the blower is operated without prompting the operation of the air conditioner.

Die Motorregelung 71 wiederholt die Bearbeitung von S1 bis S7 solange, bis der Timer die Vorbereitungszeit oder eine längere Zeit angibt.The engine control 71 Repeats the processing from S1 to S7 until the timer indicates the preparation time or a longer time.

Wenn danach der Timer die Vorbereitungszeit oder eine längere Zeit angibt, geht das Verfahren von S3 auf S8 weiter und die Motorregelung 71 stellt die Endfahne gleich 1 ein, um den Betrieb des Rankine-Zyklus 31 zu ermöglichen. In diesem Zustand wird das Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 hinreichend vorbereitet. Wenn die Betriebsbedingung (7A und 7B) des Rankine-Zyklus 31 weiterhin erfüllt wird, wird der Rankine-Zyklus 31 gestartet.Thereafter, when the timer indicates the preparation time or a longer time, the process proceeds from S3 to S8 and the motor control 71 provides the final flag equals 1 to operate the Rankine cycle 31 to enable. In this state, the coolant at the inlet port of the pump 32 sufficiently prepared. If the operating condition ( 7A and 7B ) of the Rankine cycle 31 continues to be satisfied, becomes the Rankine cycle 31 started.

Anschließend ermittelt die Motorregelung 71, ob das Klimaanlageventil 69 ermittelt, ob das Klimaanlageventil 69 geöffnet ist (S9). Ist das Klimaanlageventil 69 geschlossen, eröffnet das Klimaanlageventil 69 das Klimaanlageventil 69 auf eine Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage hin (S10, S11).Subsequently, the engine control determines 71 whether the air conditioning valve 69 determines if the air conditioning valve 69 is open (S9). Is the air conditioning valve 69 closed, opens the air conditioning valve 69 the air conditioning valve 69 upon a request to operate the air conditioner (S10, S11).

Nachfolgend werden Funktionsweise und Vorteile einer ersten Ausführungsform beschrieben.Hereinafter, operation and advantages of a first embodiment will be described.

In der ersten Ausführungsform ist die Startsteuerung vor dem Start des Rankine-Zyklus 31 derart konfiguriert, dass ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage der Kompressor 52 im Kältekreislauf 51 angetrieben wird (S4). Durch den Betrieb des Kompressors 52 wird der Einlaßöffnung der Pumpe 32 Kühlmittel zugeführt, damit an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 genügend flüssiges Kühlmittel vorbereitet werden kann. Dadurch wird ermöglicht, dass der Rankine-Zyklus 31 in kurzer Zeit auf zuverlässige Weise gestartet wird, und da das Kühlmittel ein Gleitmittel enthält, wird die Pumpe 32 auch geschmiert.In the first embodiment, the start control is before the start of the Rankine cycle 31 configured so that without request to operate the air conditioner of the compressor 52 in the refrigeration cycle 51 is driven (S4). By the operation of the compressor 52 becomes the inlet port of the pump 32 Coolant supplied, so at the inlet port of the pump 32 enough liquid coolant can be prepared. This will allow the Rankine cycle 31 is started in a reliable manner in a short time, and since the coolant contains a lubricant, the pump becomes 32 also lubricated.

Bei der Startsteuerung ist das Klimaanlageventil 69 derart konfiguriert, dass es geschlossen ist, wenn mindestens der Kompressor 52 betrieben wird (S4). Dadurch wird das aus dem Kondensator 38 austretende Kühlmittel vorrangig der Einlaßöffnung der Pumpe 32 zugeführt, was in 11 von einem Pfeil gezeigt wird, damit gegenüber dem Fall, in dem das Klimaanlageventil 69 nicht geschlossen ist, ein Kühlmittelmangel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 in kürzerer Zeit behoben werden kann.At the start control is the air conditioning valve 69 configured so that it is closed when at least the compressor 52 is operated (S4). This will remove it from the condenser 38 exiting coolant primarily the inlet port of the pump 32 fed what's in 11 shown by an arrow, thus facing the case in which the air conditioning valve 69 is not closed, a lack of coolant at the inlet opening of the pump 32 can be fixed in less time.

Hierbei ist anzumerken, dass obwohl das Ventil 69 bei der Startsteuerung geschlossen ist, der Öffnungsgrad des Ventils 69 nur im oder als im [sic] vorbestimmten Maße reduziert werden kann (das dem Kältekreislauf zugeführte Kühlmittel wird unterdrückt). Selbst in diesem Fall wird das aus dem Kondensator 38 austretende Kühlmittel der Einlaßöffnung der Pumpe 32 zugeführt, wobei die vorgenannten Vorteile erwartet werden.It should be noted that although the valve 69 is closed at the start control, the opening degree of the valve 69 can only be reduced in or as predetermined (the refrigerant supplied to the refrigeration cycle is suppressed). Even in this case, that will be out of the condenser 38 escaping coolant the inlet port of the pump 32 fed, the aforementioned advantages are expected.

Außerdem wird das Kühlmittel 51 durch den Betrieb nur des Rankine-Zyklus 31 schrittweise auf den Kältekreislauf 51 zu bewegt, wodurch ein Kühlmittelmangel im Rankine-Zyklus 31 entsteht, was den Ausgang des Rankine-Zyklus 31 reduziert. Da jedoch das Ventil 69 bis zum Betrieb der Klimaanlage, also bis zum Betrieb des Kältekreislaufs 51 (S9–S11) geschlossen ist (oder dessen Öffnungsgrad reduziert worden ist), wird eine Übertragung des Kühlmittels auf den Kältekreislauf 51 unterdrückt. und ein Absinken des Ausgangs des Rankine-Zyklus 31 kann reduziert werden.In addition, the coolant is 51 by operating only the Rankine cycle 31 gradually to the refrigeration cycle 51 to move, causing a coolant shortage in the Rankine cycle 31 arises, which is the outcome of the Rankine cycle 31 reduced. However, because the valve 69 until the operation of the air conditioning, ie until the operation of the refrigeration cycle 51 (S9-S11) is closed (or its degree of opening has been reduced), a transfer of the refrigerant to the refrigeration cycle 51 suppressed. and a decrease in the output of the Rankine cycle 31 can be reduced.

Ferner ist neben der Startsteuerung der Verdampfer 55 oberhalb der Pumpe 32 angeordnet, und die Kühlmitteldurchgänge (Teil des Kühlmitteldurchgangs 44 und des Kühlmitteldurchgangs 57) vom Kondensator 38 zum Verdampfer 55 sind oberhalb der Einlaßöffnung der Pumpe 32 angeordnet (8). Bei dieser Konfiguration kann das Kühlmittel unschwer der Einlaßöffnung der Pumpe 32 zugeführt werden, wenn der Kompressor 52 betrieben wird.Furthermore, in addition to the start control, the evaporator 55 above the pump 32 arranged, and the coolant passages (part of the coolant passage 44 and the coolant passage 57 ) from the condenser 38 to the evaporator 55 are above the inlet port of the pump 32 arranged ( 8th ). With this configuration, the coolant can not easily enter the inlet port of the pump 32 be fed when the compressor 52 is operated.

Außerdem erstreckt sich der Kühlmitteldurchgang 44, der an die Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe 32 anschließt, nach oben von der Einlaßöffnung der Pumpe 32, und die Einlaßöffnung der Pumpe 32 ist mit dem vorgeschalteten Ventil 61 ausgestattet, das beim Stopp des Rankine-Zyklus 31 geschlossen ist (8). Bei dieser Konfiguration bleibt das Kühlmittel oberhalb des Ventils 61 selbst nach dem Stopp des Kompressors 52 und bleibt auch beim Betrieb des Kompressors 52. Dieses Kühlmittel wird beim Betrieb des Rankine-Zyklus 31 der Pumpe 32 zugeführt. Also kann der Kühlmittel- und Gleitmittelmangel in der Pumpe 32 eher verhindert werden.In addition, the coolant passage extends 44 , which is connected to the inlet opening of the coolant pump 32 connects, upwards from the inlet port of the pump 32 , and the inlet port of the pump 32 is with the upstream valve 61 equipped to stop the Rankine cycle 31 closed is ( 8th ). In this configuration, the coolant remains above the valve 61 even after the compressor stops 52 and also stays in operation of the compressor 52 , This coolant is used in the operation of the Rankine cycle 31 the pump 32 fed. So the lack of coolant and lubricant in the pump 32 rather be prevented.

Außerdem ist bei der Startsteuerung das Gebläse der Klimaanlage derart konfiguriert, dass es gestoppt wird, wenn der Betrieb der Klimaanlage nicht angefordert wird (S7). Hierdurch kann das unangenehme oder unangemessene Gefühl unterdrückt werden, das ausgelöst wird, wenn das Gebläse ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage betrieben wird.In addition, in the start control, the air conditioner blower is configured to be stopped when the operation of the air conditioner is not requested (S7). This can suppress the unpleasant or inappropriate feeling that is caused when the blower is operated without prompting the operation of the air conditioner.

Außerdem ist die Betriebszeit (Vorbereitungszeit in S2) des Kompressors 52 bei der Startsteuerung derart konfiguriert, dass sie je nach einer Zeit (Fahrzeugstoppzeit) bis zum Einstecken des Schlüssels nach dem Ausstecken des Schlüssels eingestellt wird. Da das Ausmaß der ungleichmäßigen Verteilung des Kühlmittels im Rankine-Zyklus 31 von der Fahrzeugstoppzeit abhängt, kann die eine übermäßige oder unzureichende Kühlmittelzufuhr zur Einlaßöffnung der Pumpe 32 dadurch vermieden werden, dass die Betriebszeit des Kompressors 52 auf der Grundlage der Stoppzeit eingestellt wird. In addition, the operating time (preparation time in S2) of the compressor 52 is configured at the start control so as to be set according to a time (vehicle stop time) until the key is inserted after the key is removed. Because the extent of uneven distribution of the refrigerant in the Rankine cycle 31 Depending on the vehicle stop time, the excessive or insufficient coolant supply to the inlet port of the pump 32 This avoids the operating time of the compressor 52 is set based on the stop time.

Hierbei ist anzumerken, dass, da die Möglichkeit besteht, dass ein vom Kompressor inhalierter Kühlmitteldruck negativ werden kann, wenn der Kompressor 52 betrieben wird und dabei das dem Verdampfer 55 vorgeschaltete Klimaanlageventil 69 geschlossen ist, wird beorzugt, dass die Betriebszeit des Kompressors 52 kurz ist. Besteht die Möglichkeit, das dieser Kühlmitteldruck negativ wird, kann der Betrieb des Kompressors 52 eingestellt werden. Wenn außerdem der Kompressor 52 bei gestopptem Gebläse betrieben wird, besteht die möglichkeit, das das vom Verdampfer 55 nicht verdampfte Kühlmittel vom Kompressor 52 aufgenommen wird. Selbst bei dieser Möglichkeit kann der Betrieb des Kompressors 52 eingestellt werden. Da außerdem der Kompressor 52 vom Motor 2 angetrieben wird, wenn die Rotationsgeschwindigkeit des Motors beim vorübergehenden Betrieb des Kompressors 52 relativ hoch ist, ist die Wahrscheinlichkeit sehr hoch, dass diese Probleme auftreten. Daher kann die Betriebszeit des Kompressors 52 als Startsteuerung reduziert werden, wenn der Kompressor 52 betrieben wird und keine Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage erfolgt ist, da die Rotationsgeschwindigkeit des Kompressors 52 höher ist.It should be noted that there is a possibility that a refrigerant pressure inhaled by the compressor may become negative when the compressor 52 is operated while the evaporator 55 upstream air conditioning valve 69 is closed, it is preferred that the operating time of the compressor 52 is short. If there is a possibility that this refrigerant pressure is negative, the operation of the compressor 52 be set. In addition, if the compressor 52 when stopped Blower is operated, it is possible, that of the evaporator 55 non-evaporated coolant from the compressor 52 is recorded. Even with this option, the operation of the compressor can 52 be set. As well as the compressor 52 from the engine 2 is driven when the rotational speed of the engine during temporary operation of the compressor 52 is relatively high, the chances are very high that these problems occur. Therefore, the operating time of the compressor 52 be reduced as start control when the compressor 52 is operated and no request for operation of the air conditioner is made, as the rotational speed of the compressor 52 is higher.

<2. Ausführungsform><2nd embodiment>

Eine zweite Ausführungsform ist identisch mit der 1. Ausführungsform hinsichtlich der Konfiguration des Rankine-Zyklus 31, unterscheidet sich aber in Steuerungsdetails der Motorregelung 71 von der ersten Ausführungsform. Im Einzelnen wird der Mangel an flüssigem Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 dadurch behoben, dass eine unten beschriebene Steuerung zur Behebung von Kühlmittelmangel anstatt der oben beschriebenen Startsteuerung vorgenommen wird, wenn der Rankine-Zykjlus 31 betrieben wird.A second embodiment is identical to the first embodiment in the configuration of the Rankine cycle 31 , but differs in control details of the engine control 71 from the first embodiment. Specifically, the lack of liquid coolant at the inlet port of the pump 32 fixed by performing a below-described control for coolant shortage instead of the above-described start control when the Rankine Zykjlus 31 is operated.

Die Steuerung zur Behebung eines Kühlmittelmangels ist ein Vorgang, bei dem das aus dem Kondensator 38 austretende flüssige Kühlmittel vorrangig der Einlaßöffnung der Pumpe 32 zugeführt wird, indem der Kompressor 52 im Kältekreislauf 51 für eine mit dem Start des Rankine-Zyklus 31 übereinstimmende bestimmte Betriebszeit ohne Anforderung zum Betrieben der Klimaanlage funktioniert.The controller for remedying a coolant shortage is a process in which the out of the condenser 38 escaping liquid coolant primarily the inlet port of the pump 32 is supplied by the compressor 52 in the refrigeration cycle 51 for one with the start of the Rankine cycle 31 consistent operating time without requirement to operate the air conditioner works.

12 ist ein Flussdiagramm der Einzelheiten einer Steuerung zur Behebung eines Kühlmittelmangels. Die Steuerung beginnt, wenn die Betriebsbedingungen (7A und 7B) des Rankine-Zyklus 31 weiterhin erfüllt sind, und jeder Vorgang wird wiederholte Male in vorbestimmten kurzen Zeitabständen von der Motorregelung 71 durchgeführt. Außerdem werden bei dieser Steuerung verwendete RC-Abschlussfahne und die Zeit gleich 0 zurückgesetzt, wenn der Kühlmittelmangel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 behoben wird. 12 FIG. 11 is a flowchart of the details of a controller for remedying a refrigerant shortage. FIG. The control starts when the operating conditions ( 7A and 7B ) of the Rankine cycle 31 are still satisfied, and each operation is repeated times at predetermined short intervals from the engine control 71 carried out. In addition, the RC completion flag used in this control and the time equal to 0 are reset when the coolant shortage at the inlet port of the pump 32 is corrected.

Zunächst legt die Motorregelung 71 den Wert der Abschlussfahne fest (S21). Die Abschlusfahne ist eine Fahne, die gleich 1 eingestellt ist, wenn der Rankine-Zyklus 31 nach dem Einstecken des Schlüssels auch nur einmal betrieben wird. Wenn der Rankine-Zyklus 31 erstmalig beim Einstecken des Schlüssels betrieben wird, ist die Abschlussfahne gleich 0 und das Verfahren geht von S21 auf S22 weiter.First, the engine control stops 71 the value of the completion flag (S21). The final flag is a flag set equal to 1 when the Rankine cycle 31 is also operated only once after inserting the key. When the Rankine cycle 31 is operated for the first time when inserting the key, the final flag is equal to 0 and the process goes from S21 to S22 on.

In S22 legt die Motorregelung 71 eine Vorbereitungszeit fest (Betriebszeit des Kompressors 52). Die Vorbereitungszeit ist die Zeit vom Start des Kompressors 52 im Kältekreislauf 51 bis zur Behebung des Kühlmittelmangels an der Einlaßöffnung der Pumpe 32. Die Vorbereitungszeit bestimmt sich nach der Stoppzeit des Fahrzeugs vor dem Betreiben des Rankine-Zyklus, analog zum S2 der 9 usw. Da bei der 2. Ausführungsform der Kompressor 52 jedoch betrieben wird, während der Rankine-Zyklus 31 betrieben wird, weisen Vorbereitungszeit und Korrekturkoeffizient zur Einstellung der Vorbereitungszeit andere Werte auf als bei der 1. Ausführungsform.In S22 sets the engine control 71 a preparation time (operating time of the compressor 52 ). The preparation time is the time from the start of the compressor 52 in the refrigeration cycle 51 until the coolant shortage at the inlet port of the pump is corrected 32 , The preparation time is determined by the stop time of the vehicle before operating the Rankine cycle, analogous to S2 of 9 etc. Since in the second embodiment of the compressor 52 however, is operated during the Rankine cycle 31 is operated, preparation time and correction coefficient for setting the preparation time have different values than in the first embodiment.

Dann ermittelt die Motorregelung 71 bei S23, ob der Timer die Vorbereitungszeit oder eine längere Zeit angibt. Wenn der Rankine-Zyklus 31 erstmalig nach dem Einstecken des Schlüssels betrieben wird, zeigt der Timer 0 und das Verfahren geht von S23 auf S24 weiter.Then the engine control determines 71 at S23, whether the timer indicates the preparation time or a longer time. When the Rankine cycle 31 is operated for the first time after inserting the key, the timer shows 0 and the process proceeds from S23 to S24.

In S24 startet die Motorregelung 71 den Betrieb des Rankine-Zyklus 31, schließt das Klimaanlageventil 69 und startet den Kompressor 52. Mit anderen Worten werden Rankine-Zyklus 31 und Pumpe 32 gleichzeitig gestartet. Außerdem fängt die Motorregelung 71 an, den Timer hochzuzählen.The motor control starts in S24 71 the operation of the Rankine cycle 31 , closes the air conditioning valve 69 and starts the compressor 52 , In other words, Rankine cycle 31 and pump 32 started at the same time. In addition, the engine control begins 71 to count up the timer.

Dadurch, dass der Kompressor 52 bei geschlossenem Klimaanlageventil 69 betrieben wird, wird das aus dem Verdampfer 55 extrahierte oder aus dem Kondensator 38 extrudierte flüssige Kühlmittel vorrangig der Einlaßöffnung der Pumpe 32 durch den Kühlmitteldurchgang 44 zugeführt. Deshalb wird der Kühlmittelmangel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 schnell behoben.Because of the compressor 52 with closed air conditioning valve 69 is operated, that is from the evaporator 55 extracted or from the condenser 38 extruded liquid coolant primarily the inlet port of the pump 32 through the coolant passage 44 fed. Therefore, the lack of coolant at the inlet port of the pump 32 fixed quickly.

Obwohl bei S24 das Ventil 69 geschlossen ist, kann der Öffnungsgrad wie oder als vorbestimmt [sic] reduziert werden. Selbst in diesem Fall kann das aus dem Kondensator 38 austretende Kühlmittel vorrangig der Einlaßöffnung der Pumpe 32 zugeführt werden.Although at S24 the valve 69 is closed, the opening degree may be reduced as or as predetermined. Even in this case, that can be done from the condenser 38 exiting coolant primarily the inlet port of the pump 32 be supplied.

Dann ermittelt die Motorregelung 71 bei S25, ob die Klimaanlage betrieben werden muss. Dies wird z. B. auf der Grundlage eines Signals eines Steuergeräts der Klimaanlage ermittelt.Then the engine control determines 71 at S25, whether the air conditioner must be operated. This is z. B. determined based on a signal of a controller of the air conditioner.

Die Motorregelung 71 lasst das Gebläse betreiben, wenn der Betrieb der Klimaanlage angefordert wird (S26) und hemmt das Gebläse, wenn der Betrieb der Klimaanlage nicht angefordert wird (S27), um bei der Besatzung keine unangenehmen oder unangemessenen Gefühle zu wecken, falls dies nicht gewünscht ist.The engine control 71 Have the blower operated when the operation of the air conditioner is requested (S26) and inhibit the blower when the operation of the air conditioner is not requested (S27) so as not to awaken the crew from unpleasant or inappropriate feelings, if not desired.

Die Motorregelung 71 wiederholt die Bearbeitung von S21 bis S27 solange, bis der Timer die Vorbereitungszeit oder eine längere Zeit angibt.The engine control 71 repeats the processing from S21 to S27 until the timer indicates the preparation time or a longer time.

Wenn danach der Timer die Vorbereitungszeit oder eine längere Zeit angibt, geht das Verfahren von S23 auf S28 weiter und die Motorregelung 71 stellt die Abschlussfahne gleich 1 ein und setzt den Timer zurück.Thereafter, when the timer indicates the preparation time or a longer time, the process proceeds from S23 to S28 and the motor control 71 sets the completion flag equal to 1 and resets the timer.

Ist die Abschlussfahne auf 1 eingestellt, kann das Verfahren danach von S21 auf RETRUN weitergehen, damit der Kompressor 52 von der Steuerung zur Behebung des Kühlmittelmangels nicht betrieben wird. Dies liegt daran, dass selbst bei einmaligem Betrieb des Rankine-Zyklus 31 der Mangel an flüssigem Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 behoben wird.If the tail flag is set to 1, the procedure can then proceed from S21 to RETRUN to allow the compressor 52 is not operated by the controller to remedy the coolant shortage. This is because even with a single run of the Rankine cycle 31 the lack of liquid coolant at the inlet port of the pump 32 is corrected.

Danach wird die Klimaanlage vom entsprechenden Steuergerät gesondert gesteuert, und bei einer Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage wird das Ventil 69 eröffnet, um den Kompressor 52 anzutreiben.Thereafter, the air conditioner is controlled separately by the corresponding control unit, and when prompted to operate the air conditioner, the valve 69 opened to the compressor 52 drive.

Nachfolgend werden Funktionsweise und Vorteile der zweiten Ausführungsform beschrieben.Hereinafter, operation and advantages of the second embodiment will be described.

Die zweite Ausführungsform ist derart konfiguriert, dass beim Betrieb des Rankine-Zyklus 31 die Steuerung zur Behebung eines Kühlmittelmangels erfolgt, wobei ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage der Kompressor 52 des Kältekreislaufs 51 betrieben wird (S24). Da der Kompressor 52 gleichzeitig mit dem Rankine-Zyklus 31 gestartet wird, kann der Mangel an flüssigem Kühlmittel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 rasch behoben werden.The second embodiment is configured such that in operation of the Rankine cycle 31 the control is to remedy a lack of coolant, wherein without request to operate the air conditioner of the compressor 52 of the refrigeration cycle 51 is operated (S24). Because the compressor 52 simultaneously with the Rankine cycle 31 is started, the lack of liquid coolant at the inlet port of the pump 32 be remedied quickly.

Da der Kühlmittelmangel an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 nur eine kurze Zeit andauert, tritt keine Verringerung des Ausgangs des Rankine-Zyklus 31 infolge des Kühlmittel- und Gleitmittelmangels in der Pumpe 32 aufSince the lack of coolant at the inlet opening of the pump 32 lasting only a short while, there is no decrease in the output of the Rankine cycle 31 due to lack of coolant and lubricant in the pump 32 on

Auf eine Beschreibung der weiteren Funktionen und Vorteile wird verzichtet, da diese mit denen der ersten Ausführungsform identisch sind.On a description of the other features and advantages is omitted, since they are identical to those of the first embodiment.

Hierbei ist anzumerken, dass bei der 2. Ausführungsform, wie bei der ersten Ausführunsform auch, wenn die Möglichkeit besteht, dass der vom Kompressor inhalierte Kühlmitteldruck durch den Betrieb des Kompressors 52 negativ wird, oder dass das beim Stopp des Gebläses nicht vom Verdampfer 55 verdampfte Kühlmittel vom Kompressor 52 aufgenommen wird, der Betrieb des Kompressors 52 eingestellt werden kann. Da die Rotationsgeschwindigkeit des Kompressors 52 auch höher ist, kann die Betriebszeit (Vorbereitungszeit in S22) des Kompressors 52 verkürzt werden.It should be noted that in the second embodiment, as in the first Ausführunsform also, if there is a possibility that the refrigerant pressure inhaled by the compressor by the operation of the compressor 52 becomes negative, or that when stopping the blower is not from the evaporator 55 evaporated coolant from the compressor 52 is recorded, the operation of the compressor 52 can be adjusted. Because the rotational speed of the compressor 52 is also higher, the operating time (preparation time in S22) of the compressor 52 be shortened.

Obwohl vorstehend Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sind diese Ausführungsforme lediglich Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und sollen den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung keinesfalls auf die konkreten Konfigurationen der Ausführungsformen beschränken.Although embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are merely embodiments of the present invention and are not intended to limit the scope of the present invention to the specific configurations of the embodiments.

Beispielsweise wird bei jeder vorgenannten Ausführungsform der Kompressor 52 vor dem Start des Rankine-Zyklus 31 beim Einstecken des Schlüssels (1. Ausführungsform) oder gleichzeitig mit dem Start des Rankine-Zyklus 31 (2. Ausführungsform) gestartet. Der Startzeitpunkt des Kompressors 52 ist jedoch nicht darauf beschränkt.For example, in each embodiment mentioned above, the compressor 52 before the start of the Rankine cycle 31 when inserting the key (1st embodiment) or simultaneously with the start of the Rankine cycle 31 (2nd embodiment) started. The start time of the compressor 52 but is not limited to this.

Beispielsweise wird ermittelt, ob an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 ein Kühlmittelmangel vorliegt, und der Kompressor kann auch ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage 52 betrieben werden. Das Vorliegen eines Kühlmittelmangels an der Einlaßöffnung der Pumpe 32 wird z. B. aufgrund einer seit dem letzten Stopp des Rankine-Zyklus 31 abgelaufenen Zeit ermittelt. In diesem Fall wird der Kompressor 52 in regelmäßigen Abständen betrieben, während der Rankine-Zyklus 31 gestoppt ist. Diese Modifikation liegt im Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.For example, it is determined whether at the inlet port of the pump 32 There is a lack of coolant, and the compressor can also without request to operate the air conditioner 52 operate. The presence of a coolant shortage at the inlet port of the pump 32 is z. Due to one since the last stop of the Rankine cycle 31 elapsed time. In this case, the compressor becomes 52 operated on a regular basis during the Rankine cycle 31 is stopped. This modification is within the scope of the present invention.

Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der japanischen Patentanmeldung Nr. 2011-216747 , die am 30. September 2011 beim japanischen Patentamt eingereicht wurde und die vollinhaltlich als Bestandteil der vorliegenden Anmeldung gilt.The present application claims the priority of Japanese Patent Application No. 2011-216747 , filed with the Japanese Patent Office on September 30, 2011, which is incorporated herein by reference in its entirety.

Claims (12)

Rankine-Zyklus umfassend: eine Kühlmittelpumpe, die ein Kühlmittel zirkuliert; einen Wärmetauscher, der die Rückgewinnung der Abwärme des Motors durch das Kühlmittel veranlasst, einen Expander, der die im Kühlmittel zurückgewonnene Abwärme durch Expandieren des Kühlmittels umwandelt, und einen Kondensator, der das vom Expander expandierte Kühlmittels kondensiert, wobei der Rankine-Zyklus den Kondensator und das Kühlmittel mit einem Kältekreislauf einer Klimaanlage teilt. wobei ein Kühlmitteldurchgang, der mit der Auslaßöffnung des Kondensators verbunden ist, sich an einem Verzweigungspunkt abzweigt, um sich mit der Pumpe und einem Verdampfer des Kältekreislaufs zu verbinden; und der Rankine-Zyklus ein Steuergerät umasst, das beim Betrieb des Rankine-Zyklus einen Kompressor des Kältekreislaufs antreibt, ohne dass der Betrieb der Klimaanlage angefordert wird.Rankine cycle comprising: a coolant pump that circulates a coolant; a heat exchanger that causes the recovery of the waste heat of the engine by the coolant, an expander that converts the waste heat recovered in the refrigerant by expanding the refrigerant, and a condenser that condenses the expander-expanded refrigerant, the Rankine cycle the condenser and the coolant communicates with a refrigeration circuit of an air conditioner. a refrigerant passage connected to the outlet port of the condenser branches off at a branching point to communicate with the pump and an evaporator of the refrigeration cycle; and The Rankine cycle includes a controller that drives a compressor of the refrigeration cycle during operation of the Rankine cycle without requiring the operation of the air conditioner. Rankine-Zyklus nach Anspruch 1, wobei das Steuergerät den Kompressor des Kältekreislaufs vor dem Start des Rankine-Zyklus antreibt, ohne dass der Betrieb der Klimaanlage angefordert wird.Rankine cycle according to claim 1, wherein the controller before the compressor of the refrigeration cycle drives the start of the Rankine cycle without the operation of the air conditioning system being requested. Rankine-Zyklus nach Anspruch 1 oder 2: wobei ein Klimaanlageventil zwischen dem Verzweigungspunkt und dem Verdampfer vorgesehen ist, und beim Betrieb mindestens des Kompressors das Steuergerät das Klimaanlageventil schließt oder einen Öffnungsgrad des Klimaanlageventils reduziert.Rankine cycle according to claim 1 or 2: wherein an air conditioning valve is provided between the branch point and the evaporator, and When operating at least the compressor, the controller closes the air conditioning valve or reduces an opening degree of the air conditioning valve. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–3: wobei das Steuergerät das Klimaanlageventil solange schließt oder dessen Öffnungsgrad reduziert, bis es zum Betrieb der Klimaanlage aufgefordert wird.Rankine cycle according to any one of claims 1-3: wherein the controller closes the air conditioning valve or reduces its opening degree until prompted to operate the air conditioner. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–4: wobei der Verdampfer oberhalb der Kühlmittelpumpe angeordnet ist.Rankine cycle according to any one of claims 1-4: wherein the evaporator is arranged above the coolant pump. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–5: wobei ein Kühlmitteldurchgang vom Kondensator zum Verdampfer oberhalb der Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe angeordnet ist.Rankine cycle according to any one of claims 1-5: wherein a refrigerant passage from the condenser to the evaporator is arranged above the inlet port of the coolant pump. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–6: wobei sich ein Kühlmitteldurchgang, der an die Einlaßöffnung der Kühlmittelpumpe anschließt, nach oben von der Einlaßöffnung der Pumpe erstreckt, und die Einlaßöffnung der Pumpe ist mit einem vorgeschalteten Ventil ausgestattet ist, das beim Stopp des Rankine-Zyklus geschlossen ist.Rankine cycle according to any one of claims 1-6: wherein a coolant passage which adjoins the inlet port of the coolant pump extends upwardly from the inlet port of the pump, and the inlet port of the pump is provided with an upstream valve which is closed at the stop of the Rankine cycle. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–7: wobei beim Betrieb des Kompressors ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage das Steuergerät ein Gebläse der Klimaanlage stoppt.Rankine cycle according to any one of claims 1-7: wherein during operation of the compressor without request for operation of the air conditioner, the controller stops a fan of the air conditioner. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–8, wobei der Rankine-Zyklus auf ein Fahrzeug montiert ist: wobei das Steuergerät eine Betriebszeit des Kompressors auf der Grundlage einer Stoppzeit des Fahrzeugs vor dem Start des Rankine-Zyklus festlegt.Rankine cycle according to one of claims 1-8, wherein the Rankine cycle is mounted on a vehicle: wherein the controller determines an operating time of the compressor based on a stop time of the vehicle before the start of the Rankine cycle. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–9: wobei beim Betrieb des Kompressors ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage das Steuergerät eine Betriebszeit des Kompressors verkürzt, da die Rotationsgeschwindigkeit des Kompressors höher ist.Rankine cycle according to any one of claims 1-9: wherein in the operation of the compressor without request for operation of the air conditioner, the controller shortens an operating time of the compressor, since the rotational speed of the compressor is higher. Rankine-Zyklus nach einem der Ansprüche 1–9: wobei beim Betrieb des Kompressors ohne Aufforderung zum Betrieb der Klimaanlage das Steuergerät den Betrieb des Kompressors einstellt, wenn die Möglichkeit besteht, dass ein vom Kompressor inhalierter Kühlmitteldruck negativ wird.Rankine cycle according to any one of claims 1-9: wherein, in the operation of the compressor without request for operation of the air conditioner, the controller stops the operation of the compressor when there is a possibility that a refrigerant pressure inhaled by the compressor becomes negative. Rankine-Zyklus nach Anspruch 8, wobei bei gestopptem Gebläse der Betrieb des Kompressors gestoppt wird, wenn die Möglichkeit besteht, das das vom Verdampfer nicht verdampfte Kühlmittel vom Kompressor 2 aufgenommen wird.Rankine cycle according to claim 8, wherein when the fan is stopped, the operation of the compressor is stopped, if there is a possibility that the not evaporated by the evaporator coolant from the compressor 2 is recorded.
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