JP2000297632A - 自動車用排熱発電装置 - Google Patents
自動車用排熱発電装置Info
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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Abstract
(57)【要約】
【課題】熱電素子を用いる排熱発電装置を利用して、触
媒の活性を早めると共に、触媒保護のためのエンジン出
力の制限を緩和できるようにする。 【解決手段】触媒の上流側に排熱発電装置を配置し、触
媒入口の排気温度が第１判定値よりも低いときには（Ｓ
２）、熱電素子に対して電力を供給することで、熱電素
子の発熱で排気を暖めるようにする（Ｓ３）。触媒入口
の排気温度が第２判定値（＞第１判定値）よりも高いと
きには（Ｓ４）、熱電素子で発電を行わせることで、排
熱を吸熱して排気温度を低下させる（Ｓ６）。触媒入口
の排気温度が第１判定値よりも高くかつ第２判定値より
も低いときには、熱電素子に対する電力の供給及び発電
を停止させる（Ｓ５）。
媒の活性を早めると共に、触媒保護のためのエンジン出
力の制限を緩和できるようにする。 【解決手段】触媒の上流側に排熱発電装置を配置し、触
媒入口の排気温度が第１判定値よりも低いときには（Ｓ
２）、熱電素子に対して電力を供給することで、熱電素
子の発熱で排気を暖めるようにする（Ｓ３）。触媒入口
の排気温度が第２判定値（＞第１判定値）よりも高いと
きには（Ｓ４）、熱電素子で発電を行わせることで、排
熱を吸熱して排気温度を低下させる（Ｓ６）。触媒入口
の排気温度が第１判定値よりも高くかつ第２判定値より
も低いときには、熱電素子に対する電力の供給及び発電
を停止させる（Ｓ５）。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用排熱発電装
置に関し、詳しくは、熱電素子によってエンジンの排温
エネルギーを電気エネルギーとして回収する構成の自動
車用排熱発電装置に関する。
置に関し、詳しくは、熱電素子によってエンジンの排温
エネルギーを電気エネルギーとして回収する構成の自動
車用排熱発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、上記構成の自動車用排熱発電装置
としては、特開平６−００２５３８号公報、特開平９−
３２９０５８号公報、特開平８−２６１０６４号公報等
に開示されるようなものがあった。
としては、特開平６−００２５３８号公報、特開平９−
３２９０５８号公報、特開平８−２６１０６４号公報等
に開示されるようなものがあった。
【０００３】このものは、エンジンからの排気を導出す
る排気管の外表面に、熱電素子の一側面を接触させて取
り付けると共に、該熱電素子の他側面を水冷式や空冷式
の冷却部に接触させ、前記熱電素子のゼーベック効果を
利用し、前記熱電素子の一側面と他側面との温度差に応
じた起電力を発生させるものであり、前記温度差が大き
いほど発電効率が良く、出力も大きくなる。尚、前記熱
電素子としては、Ｂi−Ｔe，Ｓi−Ｇe等の熱電素子が用
いられる。
る排気管の外表面に、熱電素子の一側面を接触させて取
り付けると共に、該熱電素子の他側面を水冷式や空冷式
の冷却部に接触させ、前記熱電素子のゼーベック効果を
利用し、前記熱電素子の一側面と他側面との温度差に応
じた起電力を発生させるものであり、前記温度差が大き
いほど発電効率が良く、出力も大きくなる。尚、前記熱
電素子としては、Ｂi−Ｔe，Ｓi−Ｇe等の熱電素子が用
いられる。
【０００４】ここで、前記熱電素子は種類によって作動
温度領域が異なるため、前記作動温度領域に応じて排気
管の異なる場所に熱電素子を配設するようにしていた
（特開平６−００２５３８号公報参照）。
温度領域が異なるため、前記作動温度領域に応じて排気
管の異なる場所に熱電素子を配設するようにしていた
（特開平６−００２５３８号公報参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、熱電素子を排
気通路に介装される触媒の上流側に配置した場合、触媒
上流側の熱電素子で排気熱が奪われることになるため、
以下のような問題が発生する場合があった。
気通路に介装される触媒の上流側に配置した場合、触媒
上流側の熱電素子で排気熱が奪われることになるため、
以下のような問題が発生する場合があった。
【０００６】エンジンの始動時から触媒の温度が活性温
度に到達するまでの間は、触媒が不活性であるために排
気中の有害成分が充分に浄化されない期間となるが、上
記のように触媒の上流側に熱電素子を配置した場合に
は、前記熱電素子が排気の熱を奪うため、熱電素子を備
えない場合に比べ、前記不活性期間が長くなり、始動直
後における有害成分の排出量が増加するという問題があ
った。
度に到達するまでの間は、触媒が不活性であるために排
気中の有害成分が充分に浄化されない期間となるが、上
記のように触媒の上流側に熱電素子を配置した場合に
は、前記熱電素子が排気の熱を奪うため、熱電素子を備
えない場合に比べ、前記不活性期間が長くなり、始動直
後における有害成分の排出量が増加するという問題があ
った。
【０００７】また、従来の一般的な車両では、触媒の温
度が上限値を超えないようにするために、エンジンの出
力が制限されるという問題もあった。本発明は上記問題
点に鑑みなされたものであり、排熱発電装置により排温
エネルギーの回収を行わせつつ、エンジン始動から触媒
が活性化するまでの時間を排熱発電装置によって短縮で
きるようにして、始動時における有害成分の排出量を低
減することを目的とする。
度が上限値を超えないようにするために、エンジンの出
力が制限されるという問題もあった。本発明は上記問題
点に鑑みなされたものであり、排熱発電装置により排温
エネルギーの回収を行わせつつ、エンジン始動から触媒
が活性化するまでの時間を排熱発電装置によって短縮で
きるようにして、始動時における有害成分の排出量を低
減することを目的とする。
【０００８】また、触媒を保護するためのエンジン出力
の制限を排熱発電装置によって緩和できるようにするこ
とを目的とする。
の制限を排熱発電装置によって緩和できるようにするこ
とを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】そのため請求項１に係る
発明は、熱電素子によりエンジンの排温エネルギーを電
気エネルギーとして回収する自動車用排熱発電装置にお
いて、前記熱電素子を、エンジンの排気通路に介装され
る触媒よりも上流側の排気通路に設けると共に、前記触
媒の不活性状態において前記熱電素子に対して強制的に
電力を供給するよう構成した。
発明は、熱電素子によりエンジンの排温エネルギーを電
気エネルギーとして回収する自動車用排熱発電装置にお
いて、前記熱電素子を、エンジンの排気通路に介装され
る触媒よりも上流側の排気通路に設けると共に、前記触
媒の不活性状態において前記熱電素子に対して強制的に
電力を供給するよう構成した。
【００１０】かかる構成によると、触媒上流側に熱電素
子を配置することで、触媒上流側の排温エネルギーが前
記熱電素子により電気エネルギーとして回収されるが、
触媒の不活性状態においては、前記熱電素子により発電
を行わせるのではなく、逆に、熱電素子に電力を供給し
て熱電素子を発熱させ、触媒に流入する排気の温度を前
記発熱により高め、触媒温度が早期に活性温度にまで上
昇するようにする。
子を配置することで、触媒上流側の排温エネルギーが前
記熱電素子により電気エネルギーとして回収されるが、
触媒の不活性状態においては、前記熱電素子により発電
を行わせるのではなく、逆に、熱電素子に電力を供給し
て熱電素子を発熱させ、触媒に流入する排気の温度を前
記発熱により高め、触媒温度が早期に活性温度にまで上
昇するようにする。
【００１１】前記熱電素子は、発電状態では熱を吸収す
ることになるが、電力を供給することで発熱させること
ができるため、触媒の不活性状態においてはヒータとし
て機能させるものであり、触媒が活性化した後は通常の
発電が可能となる。
ることになるが、電力を供給することで発熱させること
ができるため、触媒の不活性状態においてはヒータとし
て機能させるものであり、触媒が活性化した後は通常の
発電が可能となる。
【００１２】請求項２に係る発明は、熱電素子によりエ
ンジンの排温エネルギーを電気エネルギーとして回収す
る自動車用排熱発電装置において、前記熱電素子を、エ
ンジンの排気通路に介装される触媒よりも上流側の排気
通路に設けると共に、前記熱電素子による発電状態と前
記熱電素子に対する電力供給状態とを、前記触媒入口の
排気温度に応じて切り換え制御する構成とした。
ンジンの排温エネルギーを電気エネルギーとして回収す
る自動車用排熱発電装置において、前記熱電素子を、エ
ンジンの排気通路に介装される触媒よりも上流側の排気
通路に設けると共に、前記熱電素子による発電状態と前
記熱電素子に対する電力供給状態とを、前記触媒入口の
排気温度に応じて切り換え制御する構成とした。
【００１３】かかる構成によると、触媒上流側に熱電素
子を配置し、触媒入口の排気温度に応じて前記熱電素子
で通常に発電を行わせて吸熱させるか、前記熱電素子に
対して電力供給して発熱させるかを切り換える。即ち、
触媒入口での排気温度が高いか低いかによって、触媒上
流側の熱電素子で吸熱を行わせるか又は発熱させるかを
決定し、触媒入口での排気温度を制御する。
子を配置し、触媒入口の排気温度に応じて前記熱電素子
で通常に発電を行わせて吸熱させるか、前記熱電素子に
対して電力供給して発熱させるかを切り換える。即ち、
触媒入口での排気温度が高いか低いかによって、触媒上
流側の熱電素子で吸熱を行わせるか又は発熱させるかを
決定し、触媒入口での排気温度を制御する。
【００１４】請求項３に係る発明では、前記排気温度が
第１判定値以下であるときに、前記熱電素子に対する電
力供給を行い、前記排気温度が前記第１判定値を超え前
記第１判定値よりも高い第２判定値以下であるときに、
前記熱電素子に対する電力供給を停止しかつ前記熱電素
子による発電を停止させ、前記排気温度が前記第２判定
値を超えるときに前記熱電素子による発電を行わせる構
成とした。
第１判定値以下であるときに、前記熱電素子に対する電
力供給を行い、前記排気温度が前記第１判定値を超え前
記第１判定値よりも高い第２判定値以下であるときに、
前記熱電素子に対する電力供給を停止しかつ前記熱電素
子による発電を停止させ、前記排気温度が前記第２判定
値を超えるときに前記熱電素子による発電を行わせる構
成とした。
【００１５】かかる構成によると、触媒入口での排気温
度を３段階に判別し、排気温度が最も低い領域では、熱
電素子に対する電力供給を行って熱電素子を発熱させ、
触媒に流入する排気を加熱する一方、中間的な排気温度
領域では、電力供給による発熱及び発電に伴う吸熱を共
に停止させて、熱電素子が排気温度に大きな影響を及ぼ
さないようにする。更に、排気温度が最も高い領域で
は、熱電素子による発電を行わせ、触媒上流側の排気か
ら吸熱させ、触媒に流入する排気の温度を積極的に低下
させる。
度を３段階に判別し、排気温度が最も低い領域では、熱
電素子に対する電力供給を行って熱電素子を発熱させ、
触媒に流入する排気を加熱する一方、中間的な排気温度
領域では、電力供給による発熱及び発電に伴う吸熱を共
に停止させて、熱電素子が排気温度に大きな影響を及ぼ
さないようにする。更に、排気温度が最も高い領域で
は、熱電素子による発電を行わせ、触媒上流側の排気か
ら吸熱させ、触媒に流入する排気の温度を積極的に低下
させる。
【００１６】請求項４に係る発明では、前記第１判定値
を前記触媒の不活性温度領域の閾値に相当する値とし、
かつ、前記第２判定値を前記触媒の使用上限温度に相当
する値とする構成とした。
を前記触媒の不活性温度領域の閾値に相当する値とし、
かつ、前記第２判定値を前記触媒の使用上限温度に相当
する値とする構成とした。
【００１７】かかる構成によると、触媒が不活性である
ときに、熱電素子に対して電力を供給することで発熱さ
せて触媒に流入する排気を暖め、逆に、触媒に流入する
排気温度が触媒の使用上限温度を超えるようなときに
は、熱電素子で発電を行わせることで、触媒に流入する
排気から熱を奪う。また、触媒が不活性となるほど排気
温度が低くなく、かつ、触媒の使用上限温度を下回る場
合には、触媒に流入する排気温度を制御する必要がない
ので、熱電素子において発電による吸熱及び電力供給に
よる発熱を停止させ、適正な温度の排気を触媒に流入さ
せる。
ときに、熱電素子に対して電力を供給することで発熱さ
せて触媒に流入する排気を暖め、逆に、触媒に流入する
排気温度が触媒の使用上限温度を超えるようなときに
は、熱電素子で発電を行わせることで、触媒に流入する
排気から熱を奪う。また、触媒が不活性となるほど排気
温度が低くなく、かつ、触媒の使用上限温度を下回る場
合には、触媒に流入する排気温度を制御する必要がない
ので、熱電素子において発電による吸熱及び電力供給に
よる発熱を停止させ、適正な温度の排気を触媒に流入さ
せる。
【００１８】請求項５に係る発明では、前記触媒の下流
側にも熱電素子を設け、該触媒下流側の熱電素子により
常時発電を行わせるよう構成した。かかる構成による
と、触媒の上流側と下流側とにそれぞれ熱電素子が配置
され、上流側の熱電素子は、上記のように、排気温度に
応じて発電状態（吸熱状態）と給電状態（発熱状態）と
に切り換えられるが、下流側の熱電素子における吸熱は
触媒活性に無関係であるため、下流側の熱電素子では常
時発電を行わせる。
側にも熱電素子を設け、該触媒下流側の熱電素子により
常時発電を行わせるよう構成した。かかる構成による
と、触媒の上流側と下流側とにそれぞれ熱電素子が配置
され、上流側の熱電素子は、上記のように、排気温度に
応じて発電状態（吸熱状態）と給電状態（発熱状態）と
に切り換えられるが、下流側の熱電素子における吸熱は
触媒活性に無関係であるため、下流側の熱電素子では常
時発電を行わせる。
【００１９】
【発明の効果】請求項１記載の発明によると、排温エネ
ルギーの回収を行う排熱発電装置を利用して、触媒が不
活性であるときに触媒に流入する排気温度を高めること
ができ、エンジン始動時における触媒活性を早めて始動
直後における排気有害成分の排出量を低減できるという
効果がある。
ルギーの回収を行う排熱発電装置を利用して、触媒が不
活性であるときに触媒に流入する排気温度を高めること
ができ、エンジン始動時における触媒活性を早めて始動
直後における排気有害成分の排出量を低減できるという
効果がある。
【００２０】請求項２記載の発明によると、排熱発電装
置による吸熱と発熱とを切り換え制御して触媒入口での
排気温度を制御することができ、以って、排温エネルギ
ーの回収を行う排熱発電装置を利用して触媒温度を制御
できるという効果がある。
置による吸熱と発熱とを切り換え制御して触媒入口での
排気温度を制御することができ、以って、排温エネルギ
ーの回収を行う排熱発電装置を利用して触媒温度を制御
できるという効果がある。
【００２１】請求項３記載の発明によると、触媒入口の
排気温度が適正温度範囲よりも低いときには、排熱発電
装置により排気を暖めて触媒の温度上昇を促進し、ま
た、前記適正温度範囲よりも高いときには、排熱発電装
置が排気熱を吸収して発電を行いつつ触媒温度の上昇を
抑制し、また、前記適正温度範囲内であるときには、排
熱発電装置が触媒入口温度に影響を与えることなく、適
正温度の排気をそのまま触媒に導入させることができる
という効果がある。
排気温度が適正温度範囲よりも低いときには、排熱発電
装置により排気を暖めて触媒の温度上昇を促進し、ま
た、前記適正温度範囲よりも高いときには、排熱発電装
置が排気熱を吸収して発電を行いつつ触媒温度の上昇を
抑制し、また、前記適正温度範囲内であるときには、排
熱発電装置が触媒入口温度に影響を与えることなく、適
正温度の排気をそのまま触媒に導入させることができる
という効果がある。
【００２２】請求項４記載の発明によると、エンジン始
動直後に触媒に導入される排気を暖めて触媒活性を早め
ることができる一方、触媒の使用上限温度を超えるよう
な排気温度が高い状態では、排熱発電装置による発電を
行わせることで触媒の温度上昇を抑制できるため、触媒
を保護するためのエンジン出力の制限を緩和できるとい
う効果がある。
動直後に触媒に導入される排気を暖めて触媒活性を早め
ることができる一方、触媒の使用上限温度を超えるよう
な排気温度が高い状態では、排熱発電装置による発電を
行わせることで触媒の温度上昇を抑制できるため、触媒
を保護するためのエンジン出力の制限を緩和できるとい
う効果がある。
【００２３】請求項５記載の発明によると、触媒上流側
では、触媒入口温度を適正温度にすべく、熱電素子の吸
熱・発熱を制御する一方、触媒下流側では、常時発電を
行わせて、排温エネルギーを効果的に回収できるという
効果がある。
では、触媒入口温度を適正温度にすべく、熱電素子の吸
熱・発熱を制御する一方、触媒下流側では、常時発電を
行わせて、排温エネルギーを効果的に回収できるという
効果がある。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図１は、実施の形態における
自動車用排熱発電装置の全体構成を示す概略図である。
に基づき詳細に説明する。図１は、実施の形態における
自動車用排熱発電装置の全体構成を示す概略図である。
【００２５】この図１において、図示しない車両に搭載
されたエンジン１から排気を導出するための排気管２の
途中には、排気中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯx）を
浄化するための触媒３が介装されている。
されたエンジン１から排気を導出するための排気管２の
途中には、排気中の有害成分（ＣＯ，ＨＣ，ＮＯx）を
浄化するための触媒３が介装されている。
【００２６】そして、前記触媒３上流側の排気管２に
は、熱電素子によりエンジン１の排温エネルギーを電気
エネルギーとして回収する排熱発電装置４が配置されて
いる。また、電力制御装置５は、前記排熱発電装置４に
より発電させる状態と、バッテリー６からの前記排熱発
電装置４へ電力を強制的に供給する状態とを切り換え制
御すると共に、オルタネータ７の発生電圧（励磁電流）
を制御する。
は、熱電素子によりエンジン１の排温エネルギーを電気
エネルギーとして回収する排熱発電装置４が配置されて
いる。また、電力制御装置５は、前記排熱発電装置４に
より発電させる状態と、バッテリー６からの前記排熱発
電装置４へ電力を強制的に供給する状態とを切り換え制
御すると共に、オルタネータ７の発生電圧（励磁電流）
を制御する。
【００２７】尚、前記排熱発電装置４・オルタネータ７
の発生電圧は、電気負荷への供給されるか、又は、前記
バッテリー６へ充電される。前記電力制御装置５には、
前記触媒３の上流側近傍で排気温度（触媒入口排温）を
検出する排温センサ８からの検出信号が入力される。
の発生電圧は、電気負荷への供給されるか、又は、前記
バッテリー６へ充電される。前記電力制御装置５には、
前記触媒３の上流側近傍で排気温度（触媒入口排温）を
検出する排温センサ８からの検出信号が入力される。
【００２８】前記排熱発電装置４は、図２（ａ），
（ｂ）に示すように構成されている。図２（ａ），
（ｂ）において、排気管２を両側から挟むようにして熱
電素子１１を配置し、該熱電素子１１の一側面１１ａが
排気管２の外表面に接触して排気の熱を吸熱するように
してある。一方、前記熱電素子１１の他側面１１ｂに、
冷却フィン１２ａを備えた空冷式の冷却部１２を接触さ
せて取付けてある。
（ｂ）に示すように構成されている。図２（ａ），
（ｂ）において、排気管２を両側から挟むようにして熱
電素子１１を配置し、該熱電素子１１の一側面１１ａが
排気管２の外表面に接触して排気の熱を吸熱するように
してある。一方、前記熱電素子１１の他側面１１ｂに、
冷却フィン１２ａを備えた空冷式の冷却部１２を接触さ
せて取付けてある。
【００２９】更に、前記熱電素子１１の一側面１１ａが
外表面に接触する排気管３の内周壁に、吸熱用のフィン
３ａを複数突出形成してあり、これにより、排気と排気
管３との間における熱伝達を促進させるようにしてあ
る。
外表面に接触する排気管３の内周壁に、吸熱用のフィン
３ａを複数突出形成してあり、これにより、排気と排気
管３との間における熱伝達を促進させるようにしてあ
る。
【００３０】前記熱電素子１１は、ゼーベック効果を利
用して発電を行う素子であり、排気管２に接触して高温
となる一側面１１ａと、冷却部１２に接触して放熱され
る他側面１１ｂとの間の温度差によって発電を行う。ま
た、前記熱電素子１１に対して逆に電力を供給すること
で、一側面１１ａと他側面１１ｂとの間に積極的に温度
差を発生させる（他側面１１ｂの温度に対して一側面１
１ａの温度を高める）ことができる特性を有する。
用して発電を行う素子であり、排気管２に接触して高温
となる一側面１１ａと、冷却部１２に接触して放熱され
る他側面１１ｂとの間の温度差によって発電を行う。ま
た、前記熱電素子１１に対して逆に電力を供給すること
で、一側面１１ａと他側面１１ｂとの間に積極的に温度
差を発生させる（他側面１１ｂの温度に対して一側面１
１ａの温度を高める）ことができる特性を有する。
【００３１】ここで、前記電力制御装置５は、図３のフ
ローチャートに示すようにして、前記熱電素子１１の発
電と、前記熱電素子１１に対する電力の供給とを切り換
え制御する。
ローチャートに示すようにして、前記熱電素子１１の発
電と、前記熱電素子１１に対する電力の供給とを切り換
え制御する。
【００３２】図３のフローチャートにおいて、Ｓ１で
は、前記排温センサ８で検出された触媒入口温度を読込
む。Ｓ２では、前記読込んだ触媒入口温度が、触媒３の
活性に必要な温度よりも低いか否かを判定する。具体的
には、触媒３の不活性温度領域の閾値温度に相当する温
度として予め記憶されている第１判定値（図４参照）よ
りも、前記読込んだ触媒入口温度が低いか否かを判定す
る。
は、前記排温センサ８で検出された触媒入口温度を読込
む。Ｓ２では、前記読込んだ触媒入口温度が、触媒３の
活性に必要な温度よりも低いか否かを判定する。具体的
には、触媒３の不活性温度領域の閾値温度に相当する温
度として予め記憶されている第１判定値（図４参照）よ
りも、前記読込んだ触媒入口温度が低いか否かを判定す
る。
【００３３】前記読込んだ触媒入口温度が前記第１判定
値よりも低い場合、即ち、触媒３が不活性状態であると
推定されるときには、Ｓ３へ進み、前記熱電素子１１に
対してバッテリー６から電力を強制的に供給して、熱電
素子１１の一側面１１ａと他側面１１ｂとの間に温度差
を発生させる。
値よりも低い場合、即ち、触媒３が不活性状態であると
推定されるときには、Ｓ３へ進み、前記熱電素子１１に
対してバッテリー６から電力を強制的に供給して、熱電
素子１１の一側面１１ａと他側面１１ｂとの間に温度差
を発生させる。
【００３４】上記のように、触媒入口温度が触媒３の活
性に必要な温度よりも低い場合に、熱電素子１１に対し
てバッテリー６から電力を供給すれば、熱電素子１１の
発熱によって触媒３上流側で排気が暖められ、触媒３に
流入する排気の温度を高めることができるので、エンジ
ン始動直後の排気温度が低い状態において、触媒３の活
性を早めることができ、以って、始動直後における有害
成分の排出量を低減できる。
性に必要な温度よりも低い場合に、熱電素子１１に対し
てバッテリー６から電力を供給すれば、熱電素子１１の
発熱によって触媒３上流側で排気が暖められ、触媒３に
流入する排気の温度を高めることができるので、エンジ
ン始動直後の排気温度が低い状態において、触媒３の活
性を早めることができ、以って、始動直後における有害
成分の排出量を低減できる。
【００３５】一方、Ｓ２で触媒入口温度が前記第１判定
値以上であると判定されたときには、Ｓ４へ進み、Ｓ１
で読込んだ触媒入口温度が、触媒３の使用上限温度に相
当する第２判定値（＞第１判定値：図４参照）よりも高
いか否かを判定する。
値以上であると判定されたときには、Ｓ４へ進み、Ｓ１
で読込んだ触媒入口温度が、触媒３の使用上限温度に相
当する第２判定値（＞第１判定値：図４参照）よりも高
いか否かを判定する。
【００３６】触媒入口温度が、前記第２判定値以下であ
ると判定されたときには、排気温度が、触媒３の活性に
必要な温度を超えていて、しかも、使用上限温度よりも
低い、適正温度範囲内であることになる。この場合に
は、Ｓ５へ進み、熱電素子１１に対する電力供給を停止
させると共に、熱電素子１１の出力回路を遮断すること
で発電も停止させる。
ると判定されたときには、排気温度が、触媒３の活性に
必要な温度を超えていて、しかも、使用上限温度よりも
低い、適正温度範囲内であることになる。この場合に
は、Ｓ５へ進み、熱電素子１１に対する電力供給を停止
させると共に、熱電素子１１の出力回路を遮断すること
で発電も停止させる。
【００３７】熱電素子１１に対する電力供給を停止させ
れば、熱伝素子１１が発熱することがなく、また、発電
を停止させれば排気熱の積極的な吸熱も停止されること
になり、しかも、前記熱電素子１１として用いられる半
導体は金属に比べて熱伝導が悪いため、フィン３ａによ
って排気と排気管との間における熱伝導を促進させるよ
うになっていても、排気の温度低下は、排熱発電装置４
を備えない場合と同等となる。従って、排気温度が適正
温度範囲内であると判定されて、Ｓ５へ進むと、排熱発
電装置４が排気温度に影響を与えることがなく、適正温
度の排気を触媒３に導入させることができる。
れば、熱伝素子１１が発熱することがなく、また、発電
を停止させれば排気熱の積極的な吸熱も停止されること
になり、しかも、前記熱電素子１１として用いられる半
導体は金属に比べて熱伝導が悪いため、フィン３ａによ
って排気と排気管との間における熱伝導を促進させるよ
うになっていても、排気の温度低下は、排熱発電装置４
を備えない場合と同等となる。従って、排気温度が適正
温度範囲内であると判定されて、Ｓ５へ進むと、排熱発
電装置４が排気温度に影響を与えることがなく、適正温
度の排気を触媒３に導入させることができる。
【００３８】また、Ｓ４で触媒入口温度が前記第２判定
値を超えていると判定されたときには、Ｓ６へ進み、前
記熱電素子１１による発電を行わせる。前記発電によっ
て排気熱が電気エネルギーとして回収され、排気熱を奪
うことになるため、触媒入口での排気温度を積極的に下
げることができ、触媒３の温度が使用上限温度を超える
ことを抑止する。
値を超えていると判定されたときには、Ｓ６へ進み、前
記熱電素子１１による発電を行わせる。前記発電によっ
て排気熱が電気エネルギーとして回収され、排気熱を奪
うことになるため、触媒入口での排気温度を積極的に下
げることができ、触媒３の温度が使用上限温度を超える
ことを抑止する。
【００３９】前記熱電素子１１による吸熱が行われない
場合には、前記使用上限温度を超えることがないよう
に、エンジン１の出力を制限する必要があるが、上記の
ように熱電素子１１による発電に伴って触媒３上流側で
排気温度を積極的に低下させることができれば、エンジ
ン出力の制限が緩和でき、しかも、排温エネルギーを電
気エネルギーとして回収できる。
場合には、前記使用上限温度を超えることがないよう
に、エンジン１の出力を制限する必要があるが、上記の
ように熱電素子１１による発電に伴って触媒３上流側で
排気温度を積極的に低下させることができれば、エンジ
ン出力の制限が緩和でき、しかも、排温エネルギーを電
気エネルギーとして回収できる。
【００４０】図５は、第２の実施形態を示すものであ
り、この図５では、上記図１に示した第１の実施形態と
同様に、触媒３の上流側の排気管３に排熱発電装置４ａ
を備えると共に、触媒３の下流側の排気管３にも排熱発
電装置４ｂを配置してある。
り、この図５では、上記図１に示した第１の実施形態と
同様に、触媒３の上流側の排気管３に排熱発電装置４ａ
を備えると共に、触媒３の下流側の排気管３にも排熱発
電装置４ｂを配置してある。
【００４１】前記排熱発電装置４ａは、第１の実施形態
と同様に、触媒入口の排気温に応じて吸熱と発熱とが切
り換え制御されるが、前記触媒３の下流側の排熱発電装
置４ｂは、常時発電（吸熱）を行わせる。
と同様に、触媒入口の排気温に応じて吸熱と発熱とが切
り換え制御されるが、前記触媒３の下流側の排熱発電装
置４ｂは、常時発電（吸熱）を行わせる。
【００４２】前記排熱発電装置４ｂは触媒３の下流側に
設けられるので、発電によって排気温度が低下しても、
該排気温度の低下が触媒３に影響することがないため、
たとえ触媒３の不活性状態であっても発電を行わせるこ
とができるものであり、該排熱発電装置４ｂを設けるこ
とで、排温エネルギーをより効果的に回収することがで
きる。
設けられるので、発電によって排気温度が低下しても、
該排気温度の低下が触媒３に影響することがないため、
たとえ触媒３の不活性状態であっても発電を行わせるこ
とができるものであり、該排熱発電装置４ｂを設けるこ
とで、排温エネルギーをより効果的に回収することがで
きる。
【００４３】尚、排熱発電装置４ｂが配置される触媒３
の下流側は、触媒３の上流側に比べて排気温度が低いた
め、排熱発電装置４ｂに用いられる熱電素子１１は、前
記排熱発電装置４ａに比べ作動温度領域の低いものを用
いる。
の下流側は、触媒３の上流側に比べて排気温度が低いた
め、排熱発電装置４ｂに用いられる熱電素子１１は、前
記排熱発電装置４ａに比べ作動温度領域の低いものを用
いる。
【００４４】上記第１及び／又は第２の実施形態におい
て、排熱発電装置の発電状態に応じて前記オルタネータ
７の励磁電流を制御し、排熱発電装置の発電量が多い時
にオルタネータ７の駆動負荷を低減させるようにしてあ
り、これにより、車両の総合的な燃費性能をより向上さ
せることができる。
て、排熱発電装置の発電状態に応じて前記オルタネータ
７の励磁電流を制御し、排熱発電装置の発電量が多い時
にオルタネータ７の駆動負荷を低減させるようにしてあ
り、これにより、車両の総合的な燃費性能をより向上さ
せることができる。
【００４５】本発明に係る排熱発電装置は、エンジンと
モータとの組み合わせを動力源として用いるハイブリッ
ドシステムの車両にも適用することができ、例えば、エ
ンジンを高負荷で運転させつつモータの駆動力を付加し
て走行するときに、排熱発電装置４（或いは排熱発電装
置４ａ，４ｂ）で発電させた電力をバッテリーや電装品
に供給した後の余剰電力でモータを作動させるよう構成
することができる。
モータとの組み合わせを動力源として用いるハイブリッ
ドシステムの車両にも適用することができ、例えば、エ
ンジンを高負荷で運転させつつモータの駆動力を付加し
て走行するときに、排熱発電装置４（或いは排熱発電装
置４ａ，４ｂ）で発電させた電力をバッテリーや電装品
に供給した後の余剰電力でモータを作動させるよう構成
することができる。
【００４６】また、排熱発電装置における冷却部は、空
冷式のものに限定されず、水冷式の物であっても良い。
更に、上記実施の形態では、排気管２を両側から挟むよ
うに熱電素子１１を配置したが、排気管２の一側面にの
み熱電素子１１を配置する構成であっても良い。
冷式のものに限定されず、水冷式の物であっても良い。
更に、上記実施の形態では、排気管２を両側から挟むよ
うに熱電素子１１を配置したが、排気管２の一側面にの
み熱電素子１１を配置する構成であっても良い。
【００４７】また、触媒入口での排気温度を排温センサ
８で直接的に検出する代わりに、エンジン１の運転条件
から前記排気温度を推定する構成としても良い。
８で直接的に検出する代わりに、エンジン１の運転条件
から前記排気温度を推定する構成としても良い。
【図１】第１の実施形態の全体構成を示すシステム概略
図。
図。
【図２】実施形態における排熱発電装置の構造を示す断
面図。
面図。
【図３】実施形態における排熱発電装置の制御を示すフ
ローチャート。
ローチャート。
【図４】上記排熱発電装置の制御に用いる排温判定値の
特性を示す線図。
特性を示す線図。
【図５】第２の実施形態の全体構成を示すシステム概略
図。
図。
１…エンジン ２…排気管 ３…触媒 ４…排熱発電装置 ５…電力制御装置 ６…バッテリー ７…オルタネータ ８…排温センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｎ 11/00 Ｈ０２Ｎ 11/00 Ａ Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA14 AB01 BA03 BA04 BA05 BA14 BA15 BA19 BA32 BA36 CA01 CA03 CA05 CA08 CB08 DA01 DA02 DB10 EA17 EA26 FA02 FA04 FA12 FA13 FA14 FB02 FB03 FC04 FC07 FC08 HA36
Claims (5)
- 【請求項１】熱電素子によりエンジンの排温エネルギー
を電気エネルギーとして回収する自動車用排熱発電装置
において、 前記熱電素子を、エンジンの排気通路に介装される触媒
よりも上流側の排気通路に設けると共に、前記触媒の不
活性状態において前記熱電素子に対して強制的に電力を
供給するよう構成したことを特徴とする自動車用排熱発
電装置。 - 【請求項２】熱電素子によりエンジンの排温エネルギー
を電気エネルギーとして回収する自動車用排熱発電装置
において、 前記熱電素子を、エンジンの排気通路に介装される触媒
よりも上流側の排気通路に設けると共に、前記熱電素子
による発電状態と前記熱電素子に対する電力供給状態と
を、前記触媒入口の排気温度に応じて切り換え制御する
よう構成したことを特徴とする自動車用排熱発電装置。 - 【請求項３】前記排気温度が第１判定値以下であるとき
に、前記熱電素子に対する電力供給を行い、前記排気温
度が前記第１判定値を超え前記第１判定値よりも高い第
２判定値以下であるときに、前記熱電素子に対する電力
供給を停止しかつ前記熱電素子による発電を停止させ、
前記排気温度が前記第２判定値を超えるときに前記熱電
素子による発電を行わせることを特徴とする請求項２記
載の自動車用排熱発電装置。 - 【請求項４】前記第１判定値を前記触媒の不活性温度領
域の閾値に相当する値とし、かつ、前記第２判定値を前
記触媒の使用上限温度に相当する値とすることを特徴す
る請求項３記載の自動車用排熱発電装置。 - 【請求項５】前記触媒の下流側にも熱電素子を設け、該
触媒下流側の熱電素子により常時発電を行わせるよう構
成したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに
記載の自動車用排熱発電装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106880A JP2000297632A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 自動車用排熱発電装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11106880A JP2000297632A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 自動車用排熱発電装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000297632A true JP2000297632A (ja) | 2000-10-24 |
Family
ID=14444833
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11106880A Pending JP2000297632A (ja) | 1999-04-14 | 1999-04-14 | 自動車用排熱発電装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000297632A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006034046A (ja) * | 2004-07-20 | 2006-02-02 | Denso Corp | 排熱回収装置 |
| CN100360771C (zh) * | 2004-03-19 | 2008-01-09 | 丰田自动车株式会社 | 废热回收系统 |
| US7467513B2 (en) | 2003-10-06 | 2008-12-23 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Exhaust emission control system |
| FR2923858A1 (fr) * | 2007-11-21 | 2009-05-22 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de recuperation et de generation d'energie apte a etre commande pour pot d'echappement catalytique et pot d'echappement catalytique equipe d'un tel dispositif |
| DE102005005078B4 (de) * | 2004-02-05 | 2009-08-13 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha, Toyota-shi | Thermoelektrischer Generator für eine Brennkraftmaschine |
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| JP2012082828A (ja) * | 2010-10-11 | 2012-04-26 | Robert Bosch Gmbh | 排気ガス浄化設備の温度管理のための方法及び装置 |
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| JP2019064303A (ja) * | 2017-09-28 | 2019-04-25 | 株式会社Ｓｕｂａｒｕ | 車両用補助暖房装置 |
-
1999
- 1999-04-14 JP JP11106880A patent/JP2000297632A/ja active Pending
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