JP2008157091A - Exhaust heat recovery system for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内燃機関の排気通路に導かれる排気と内燃機関の冷却水との間で熱交換を行う内燃機関の排気熱回収装置に関する。 The present invention relates to an exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine that exchanges heat between exhaust gas guided to an exhaust passage of the internal combustion engine and cooling water of the internal combustion engine.
内燃機関の排気の熱を回収する排気熱回収装置として、内燃機関の排気が通過する排気通過部を、冷媒を導く冷媒管に隣接する伝熱通路と、冷媒管を迂回するバイパス通路とに区分し、バイパス通路に設けられた開閉弁を開閉することにより排気の通過状態を切り替えるものが知られている(特許文献1)。その他、本発明に関連する先行技術文献として特許文献2が存在する。特許文献1の装置は、開閉弁にてバイパス通路が閉じられたときに排気通過部に流入した排気の全てが伝熱通路へ導かれて出口から排出される。一方、そのバイパス通路が開閉弁にて開かれたときには排気通過部に流入した排気の一部がバイパス通路を経由して出口に排出されるため、排気から冷媒への熱移動量が減る。
As an exhaust heat recovery device that recovers the heat of exhaust gas from an internal combustion engine, an exhaust passage portion through which the exhaust of the internal combustion engine passes is divided into a heat transfer passage adjacent to the refrigerant pipe that guides the refrigerant and a bypass passage that bypasses the refrigerant pipe And what switches the passage state of exhaust gas by opening and closing the on-off valve provided in the bypass passage is known (patent document 1). In addition, there is
しかしながら、特許文献1の装置では排気から冷媒への熱移動量を減少させるためにパイパス通路が開かれても伝熱通路が閉じられずに開かれたままであるので、一部の排気は伝熱通路を通過する。そのため、熱交換を制限すべき場合でも排気から冷媒への熱移動が生じるため、冷媒の温度が予期せずに上昇するおそれがある。
However, in the apparatus of
そこで、本発明は、内燃機関の冷却水と排気との熱交換を促進できる一方で、熱交換を確実に制限できるように排気の通過状態を切り替えることができる内燃機関の排気熱回収装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an exhaust heat recovery device for an internal combustion engine that can promote the heat exchange between the cooling water and the exhaust gas of the internal combustion engine and can switch the passage state of the exhaust gas so that the heat exchange can be surely limited. The purpose is to do.
本発明の内燃機関の排気熱回収装置は、内燃機関の排気が通過する排気通過部の外周に、前記内燃機関の冷却水が流れる熱回収部が配置され、前記排気通過部を通過する排気と前記熱回収部を流れる冷却水との間で熱交換を行う内燃機関の排気熱回収装置において、前記排気通過部が内側通路と前記内側通路の外側に位置する外側通路とに区分されるように前記排気通過部の入口から出口に向う方向に延びる区画壁と、前記内側通路における排気の通過を禁止し、かつ前記外側通路における排気の通過を許容する熱交換促進状態と、前記内側通路における排気の通過を許容し、かつ前記外側通路における排気の通過を禁止する熱交換制限状態との間で、前記排気通過部を通過する排気の通過状態を切り替える切替手段と、備えることにより、上述した課題を解決する(請求項1)。 In the exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to the present invention, a heat recovery portion through which cooling water of the internal combustion engine flows is arranged on an outer periphery of an exhaust passage portion through which the exhaust of the internal combustion engine passes, and the exhaust gas passing through the exhaust passage portion In an exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine that performs heat exchange with cooling water flowing through the heat recovery section, the exhaust passage section is divided into an inner passage and an outer passage located outside the inner passage. A partition wall extending in a direction from the inlet to the outlet of the exhaust passage, a heat exchange promotion state that prohibits passage of exhaust in the inner passage and allows passage of exhaust in the outer passage, and exhaust in the inner passage Switching means for switching a passage state of the exhaust gas passing through the exhaust passage portion between a heat exchange restricted state that allows passage of the exhaust gas and prohibits passage of the exhaust gas in the outer passage, To solve the problems mentioned (claim 1).
本発明の排気熱回収装置によれば、熱交換促進状態のときには内側通路における排気の通過が禁止されて、排気通過部を流れる排気が外側通路を通過するため、熱回収部における熱交換を無駄なく行うことができる。一方、熱交換制限状態のときには外側通路における排気の通過が禁止されて、排気通過部を流れる排気が内側通路を通過するため、熱回収部における熱交換を確実に制限することができる。これにより、熱交換促進状態に切り替えられた場合には冷却水を速やかに昇温することができる。一方、熱交換制限状態に切り替えられた場合には熱交換を確実に制限できるので、オーバーヒートを防止することができる。 According to the exhaust heat recovery apparatus of the present invention, when the heat exchange is in an accelerated state, the exhaust passage in the inner passage is prohibited and the exhaust flowing through the exhaust passage portion passes through the outer passage, so that the heat exchange in the heat recovery portion is wasted. Can be done without. On the other hand, in the heat exchange restricted state, the passage of exhaust gas in the outer passage is prohibited, and the exhaust gas flowing through the exhaust passage portion passes through the inner passage, so that heat exchange in the heat recovery portion can be reliably restricted. Thereby, when it switches to the heat exchange acceleration | stimulation state, a cooling water can be heated up rapidly. On the other hand, when switched to the heat exchange restricted state, heat exchange can be reliably restricted, so that overheating can be prevented.
本発明の排気熱回収装置においては、熱交換制限状態のときに外側通路における排気の通過を禁止できるものであれば切替手段の構成に特段の制限はない。例えば、本発明の排気熱回収装置の一態様において、前記切替手段は、前記排気通過部の入口側に位置して前記外側通路を開閉できる入口側弁体と、前記排気通過部の出口側に位置して前記内側通路を開閉できる出口側弁体と、前記熱交換促進状態のときに前記入口側弁体が前記外側通路を開くとともに前記出口側弁体が前記内側通路を閉じる一方で、前記熱交換制限状態のときに前記入口側弁体が前記外側通路を閉じるとともに前記出口側弁体が前記内側通路を開くように、前記入口側弁体と前記出口側弁体とを一体移動可能に連結する連結手段と、を備えてもよい(請求項2)。この態様によれば、連結手段によって連結された入口側弁体と出口側弁体とを一体移動することにより、外側通路の開通と内側通路の閉鎖とを同時に実現できるとともに、外側通路の閉鎖と内側通路の開通とを同時に実現できる。 In the exhaust heat recovery apparatus of the present invention, there is no particular limitation on the configuration of the switching means as long as the exhaust passage in the outer passage can be prohibited in the heat exchange restricted state. For example, in one aspect of the exhaust heat recovery apparatus of the present invention, the switching means is located on the inlet side of the exhaust passage portion and is provided on the inlet side valve body that can open and close the outer passage, and on the outlet side of the exhaust passage portion. An outlet-side valve element that can be positioned to open and close the inner passage, and the inlet-side valve element opens the outer passage and the outlet-side valve element closes the inner passage when the heat exchange is promoted. The inlet-side valve body and the outlet-side valve body can be moved integrally so that the inlet-side valve body closes the outer passage and the outlet-side valve body opens the inner passage when in a heat exchange restricted state. And a connecting means for connecting (Claim 2). According to this aspect, by integrally moving the inlet side valve body and the outlet side valve body connected by the connecting means, the opening of the outer passage and the closing of the inner passage can be realized simultaneously, and the closing of the outer passage The opening of the inner passage can be realized at the same time.
この態様において、前記連結手段は、弾性変形可能な弾性部材を介在させて前記入口側弁体と前記出口側弁体とを連結してもよい(請求項3)。この場合には、熱交換促進状態において排気によって出口側弁体が押される力が増加した場合に、弾性部材が弾性変形することにより内側通路が開かれるため排気を逃がすことができる。そのため、弾性部材の弾性係数を適宜設定することにより、熱交換促進状態において許容値を超える背圧上昇を防止できるようになる。 In this aspect, the connecting means may connect the inlet side valve body and the outlet side valve body with an elastically deformable elastic member interposed therebetween (claim 3). In this case, when the force with which the outlet side valve body is pushed by the exhaust gas in the heat exchange promotion state is increased, the elastic member is elastically deformed to open the inner passage so that the exhaust gas can be released. Therefore, by appropriately setting the elastic coefficient of the elastic member, it is possible to prevent an increase in back pressure exceeding an allowable value in the heat exchange acceleration state.
本発明の排気熱回収装置の一態様において、前記切替手段は、前記熱交換促進状態のときに前記排気通過部の出口を一端部にて塞ぎ、かつ前記熱交換制限状態のときに前記排気通過部の入口を他端部にて塞ぐように前記区画壁に沿ってスライド可能な状態で設けられた筒状体と、前記筒状体の前記他端部に設けられて前記熱交換促進状態のときに前記他端部を閉じ、かつ前記熱交換制限状態のときに前記他端部を開く開閉弁と、を備え、前記筒状体の周壁部には、前記熱交換促進状態のときに前記区画壁にて開かれ、かつ前記熱交換制限状態のときに前記区画壁にて閉じられる通過孔が設けられてもよい(請求項4)。この態様によれば、筒状体をスライドさせつつ筒状体の位置に応じて開閉弁を開閉することにより、外側通路の開通と内側通路の閉鎖とを同時に実現できるとともに、外側通路の閉鎖と内側通路の開通とを同時に実現できる。 In one aspect of the exhaust heat recovery apparatus of the present invention, the switching means closes an outlet of the exhaust passage portion at one end when the heat exchange is promoted and passes the exhaust when the heat exchange is restricted. A cylindrical body provided in a slidable state along the partition wall so as to close the inlet of the part at the other end, and provided at the other end of the cylindrical body in the heat exchange promotion state. An opening / closing valve that closes the other end and opens the other end when the heat exchange is in a restricted state, and the peripheral wall of the cylindrical body has the opening when the heat exchange is promoted. A passage hole may be provided that is opened at the partition wall and closed at the partition wall when the heat exchange is restricted (claim 4). According to this aspect, by opening and closing the on-off valve according to the position of the cylindrical body while sliding the cylindrical body, the opening of the outer passage and the closing of the inner passage can be realized simultaneously, and the closing of the outer passage and The opening of the inner passage can be realized at the same time.
また、本発明の排気熱回収装置の一態様において、前記切替手段は、前記熱交換促進状態のときと前記熱交換制限状態のときとの間で相対位置が変化するように相対回転可能な状態で組み合わされた一対の板状体を含み、かつ前記排気通過部の入口側に設けられた回転弁として構成され、前記回転弁の各板状体には、前記内側通路に対応した位置に設けられる内側通過孔と前記外側通路に対応した位置に設けられる外側通過孔とが形成されており、前記回転弁は、前記熱交換促進状態のときに一方の板状体の前記内側通過孔が他方の板状体にて塞がれ、かつ各板状体の前記外側通過孔が重なり合うとともに、前記熱交換制限状態のときに各板状体の前記内側通過孔が重なり合い、かつ一方の板状体の前記外側通過孔が他方の板状体にて塞がれるように、各板状体に形成される前記内側通過孔及び前記外側通過孔のそれぞれの大きさ及び位置が設定されていてもよい(請求項5)。この態様によれば、回転弁の少なくとも一方の板状体を回転移動することにより、外側通路の開通と内側通路の閉鎖とを同時に実現できるとともに、外側通路の閉鎖と内側通路の開通とを同時に実現できる。この態様の回転弁は、排気の通過状態を切り替えるために区画壁の延びる方向に移動しないので、回転弁の搭載スペースに加えて移動のためのスペースを余分に確保する必要がない。従って、区画壁の延びる方向への寸法の増大を抑制できる利点がある。 Further, in one aspect of the exhaust heat recovery apparatus of the present invention, the switching unit is capable of relative rotation so that a relative position changes between the heat exchange promotion state and the heat exchange restriction state. And is configured as a rotary valve provided on the inlet side of the exhaust passage portion, and each plate of the rotary valve is provided at a position corresponding to the inner passage. An inner passage hole and an outer passage hole provided at a position corresponding to the outer passage, and the rotary valve is configured such that the inner passage hole of one plate-like body is the other when the heat exchange is promoted. And the outer passage holes of the respective plate-like bodies overlap with each other, and the inner passage holes of the respective plate-like bodies overlap with each other in the heat exchange restricted state, and one plate-like body. The outer passage hole is closed by the other plate-like body As may be set each of the size and position of said inner passage hole and the outer passage hole formed in each plate-like body (Claim 5). According to this aspect, by rotating and moving at least one plate-like body of the rotary valve, the opening of the outer passage and the closing of the inner passage can be realized simultaneously, and the closing of the outer passage and the opening of the inner passage are simultaneously performed. realizable. Since the rotary valve of this aspect does not move in the direction in which the partition wall extends in order to switch the exhaust passage state, it is not necessary to secure an extra space for movement in addition to the space for mounting the rotary valve. Therefore, there exists an advantage which can suppress the increase in the dimension to the direction where a partition wall is extended.
以上説明したように、本発明によれば、熱交換促進状態のときには内側通路における排気の通過が禁止されて、排気通過部を流れる排気が外側通路を通過するため、熱回収部における熱交換を無駄なく行うことができる。その一方で、熱交換制限状態のときには外側通路における排気の通過が禁止されて、排気通過部を流れる排気が内側通路を通過するため、熱回収部における熱交換を確実に制限することができる。これにより、熱交換促進状態に切り替えられた場合には冷却水を速やかに昇温することができるとともに、熱交換制限状態に切り替えられた場合には熱交換を確実に制限できる。 As described above, according to the present invention, when the heat exchange is promoted, the passage of the exhaust gas in the inner passage is prohibited, and the exhaust gas flowing through the exhaust passage portion passes through the outer passage. It can be done without waste. On the other hand, in the heat exchange restricted state, the passage of exhaust gas in the outer passage is prohibited and the exhaust gas flowing through the exhaust passage portion passes through the inner passage, so that heat exchange in the heat recovery portion can be reliably restricted. Thereby, when switched to the heat exchange promotion state, the temperature of the cooling water can be quickly raised, and when switched to the heat exchange restricted state, the heat exchange can be reliably restricted.
(第1の形態)
図1は本発明の排気熱回収装置の一形態を示し、図2は図1のII−II線に沿った断面図を示し、図3は図1のIII−III線に沿った断面図を示している。排気熱回収装置1Aは不図示の内燃機関の排気通路101に取り付けられ、その排気通路101に導かれる排気が通過する排気通過部2と、排気通過部2の外周に配置されて内燃機関の冷却水が流れる熱回収部3とを備えている。排気熱回収装置1Aは排気通過部2を通過した排気と熱回収部3を流れる冷却水との間で熱交換が行われ、熱交換後の冷却水は冷却水路102を通じて内燃機関の各部へ導かれる。
(First form)
1 shows an embodiment of the exhaust heat recovery apparatus of the present invention, FIG. 2 shows a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. Show. The exhaust
排気通過部2の内部には区画壁としての内管4が排気通過部2の入口2aから出口2bに向かう方向に延びるようにして設けられ、排気通過部2は内管4によって内側通路5とその内側通路5の外側に位置する外側通路6とに区分される。図示の形態では外側通路6が内側通路5を取り囲むように配置されている(図2及び図3参照)。
An
また、排気通過部2には排気の通過状態を切り替えるための切替手段としてのスライド弁7が設けられる。図4はスライド弁7の拡大斜視図である。図1〜図4に示すように、スライド弁7は排気通過部2の入口2a側に位置して外側通路6を開閉できる入口側弁体8と、排気通過部2の出口2b側に位置して内側通路5を開閉できる出口側弁体9と、入口側弁体8と出口側弁体9とを一体移動可能に連結する連結手段としての連結部材10とを備える。入口側弁体8は外側通路6を塞ぐことができる形状と大きさとを有し、出口側弁体9は内側通路5を塞ぐことができる形状と大きさとを有している。連結部材10は入口側弁体8と出口側弁体9との間隔が内管4の長手方向の寸法よりも大きくなるようにしてこれらの弁体8、9を連結する。これにより、スライド弁7は内管4に沿ってスライド可能に構成される。
The
図1に示すように、スライド弁7は駆動機構10にて駆動される。駆動機構10の詳細な構造の図示は省略するが、駆動機構10は駆動源としてのアクチュエータ11とアクチュエータの動力をスライド弁7に伝達する伝達機構12とを備える。図5はスライド弁7が図1の状態から図中右方向へ移動した状態を示している。図1及び図5に示すように、スライド弁7は駆動機構10によってスライドされることにより、内側通路5への排気の通過を禁止し、かつ外側通路6への排気の通過を許容する図1に示す熱交換促進状態と、内側通路5への排気の通過を許容し、かつ外側通路6への排気の通過を禁止する図5に示す熱交換制限状態との間で排気の通過状態を切り替えることができる。
As shown in FIG. 1, the
つまり、図1に示す熱交換促進状態のときには入口側弁体8が内管4の一方の端部から離れることにより外側通路6が開かれ、同時に出口側弁体9が内管4の他方の端部に接することにより内側通路5が閉じられる。そのため、図1の破線の矢印で示すように、排気通路101に導かれた排気は、排気通過部2の入口2aを経てから入口側弁体8の中央部及び外側通路6を通過して出口2bから排出される。これにより、外側通路6に隣接する熱回収部3における熱交換が促進されるため、冷却水を速やかに昇温することができる。
That is, when the heat exchange promotion state shown in FIG. 1 is established, the
一方、図5に示す熱交換制限状態のときには入口側弁体8が内管4の一方の端部と接することにより外側通路6が閉じられ、同時に出口側弁体9が内管4の他方の端部から離れることにより内側通路5が開かれる。そのため、図5の破線の矢印で示すように、排気通路101に導かれた排気は排気通過部2の入口2aを経てから入口側弁体8の中央部及び内側通路5を通過して、出口側弁体9の外側を回り込んで出口2bから排出される。これにより、外側通路6への排気の通過が禁止されるので、熱回収部3における熱交換が制限される。従って、冷却水の昇温が抑えられてオーバーヒートを防止することができる。
On the other hand, in the heat exchange restricted state shown in FIG. 5, the
排気熱回収装置1Aの熱交換促進状態と熱交換制限状態との切り替えは内燃機関の冷却水温に基づいて行われる。図6は制御装置13が実行する切替制御の制御ルーチンの一例を示したフローチャートである。この図に示すように、まず制御装置13はステップS1において内燃機関の冷却水温Twを取得する。冷却水温Twは冷却水路102に設けられた不図示の水温センサの出力信号に基づいて取得される。次に、ステップS2において、冷却水温Twが排気熱の回収を行う必要がない水温範囲の下限値である閾値Xよりも小さいか否かを判定する。冷却水温Twが閾値Xよりも小さい場合は排気熱の回収を行う必要があるので、ステップS3に進み、熱交換促進状態となるように駆動機構10を制御する。これにより、スライド弁7は図1の状態に切り替えられて、熱回収部3における熱交換が促進される。一方、冷却水温Twが閾値Xと等しい又はそれよりも大きい場合は排気熱の回収を行う必要がないため、ステップS4に進み、熱交換制限状態となるように駆動機構10を制御する。これにより、スライド弁7は図5の状態に切り替えられて熱回収部3における熱交換が制限されオーバーヒートが防止される。
Switching between the heat exchange promotion state and the heat exchange restriction state of the exhaust
(第2の形態)
次に、図7〜図9を参照して本発明の第2の形態を説明する。この形態は切替手段の形態を除き第1の形態と同一であるため、第1の形態と同一構成には同一符号を図面に付して説明を省略する。これらの図に示すように、排気熱回収装置1Bは切替手段としての円筒スライド弁21を有している。円筒スライド弁21はスライド可能な状態で内管4の内側に嵌め込まれる筒状体としての円筒体22と、排気通過部2の入口2a側に位置する円筒体22の一方(図の左方)の端部に回転可能に取り付けられた開閉弁23とを備えている(図8参照)。円筒体22は排気通過部2の入口2a及び出口2bのそれぞれを塞ぐことができ、かつ内管4の内周面との間に隙間を生じない外径を有する。円筒体22の他方(図の右方)の端部には、その周壁を貫く複数の通過孔22aが形成されている。開閉弁23は円筒体22の直線運動を弁軸回りの回転運動に変換する不図示の変換機構を介して回転駆動される。
(Second form)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since this form is the same as the first form except for the form of the switching means, the same components as those in the first form are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof is omitted. As shown in these drawings, the exhaust heat recovery apparatus 1B has a
図9は円筒スライド弁21が図7の状態から図中左方向へ移動した状態を示している。図7及び図9に示すように、円筒スライド弁22は駆動機構10によって円筒体22がスライドされ、そのスライドに伴って通過孔22aが内管4にて開閉され、かつ開閉弁23が円筒体22の位置に応じて変換機構にて開閉される。これにより、内側通路5への排気の通過を禁止し、かつ外側通路6への排気の通過を許容する図7に示す熱交換促進状態と、内側通路5への排気の通過を許容し、かつ外側通路6への排気の通過を禁止する図9に示す熱交換制限状態との間で排気の通過状態を切り替えることができる。即ち、図7に示す熱交換促進状態のときには排気通過部2の入口2aから円筒体22の一方の端部が離れ、他方の端部に形成された通過孔22aが内管4にて開かれ、かつ開閉弁23が全閉されることにより、外側通路6が開かれると同時に内側通路5が閉じられる。そのため、図7の破線の矢印で示すように、排気通路101に導かれた排気は、排気通過部2の入口2aを経てから外側通路6を通過し、円筒体22の通過孔22aを介して円筒体22の内部へ導かれて出口2bから排出される。これにより、外側通路6に隣接する熱回収部3における熱交換が促進されるため、冷却水を速やかに昇温することができる。
FIG. 9 shows a state where the
一方、図9に示す熱交換制限状態のときには排気通過部2の入口2aが円筒体22の一方の端部にて塞がれ、他方の端部に形成された通過孔22aが内管4にて閉じられ、かつ開閉弁23が全開されることにより、外側通路6が閉じられると同時に内側通路5が開かれる。そのため、図9の破線の矢印で示すように、排気通路101に導かれた排気は、排気通過部2の入口2aに位置する円筒体22の内部へ導かれて内側通路5を通過して出口2bから排出される。これにより、外側通路6への排気の通過が禁止されるので、熱回収部3における熱交換が制限される。従って、冷却水の昇温が抑えられるので、オーバーヒートを防止することができる。
On the other hand, in the heat exchange restriction state shown in FIG. 9, the
(第3の形態)
次に、図10〜図15を参照して本発明の第3の形態を説明する。この形態は切替手段の形態を除き第1の形態と同一であるため、第1の形態と同一構成には同一符号を図面に付して説明を省略する。図10は熱交換促進状態の排気熱回収装置を、図13は図10のXIII−XIII線に沿った拡大断面図を、図14は熱交換制限状態の排気熱回収装置を、図15は図14のXV−XV線に沿った拡大断面図をそれぞれ示している。排気熱回収装置1Cは切替手段としての回転弁31を有している。回転弁31は相対回転可能な状態で組み合わされた一対の円板(板状体)32、33を備える。図11及び図12は各円板32、33の平面図である。図10〜図12に示すように、各円板32、33は同一直径を有し、互いに密着した状態で、排気通過部2の入口2a側に配置される。一方の円板33は内管4の端部に突き当てられた状態で固定され、他方の円板32はその中心C1と一方の円板33の中心C2とを一致させた状態で駆動機構10にて回転駆動される。
(Third form)
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Since this form is the same as the first form except for the form of the switching means, the same components as those in the first form are denoted by the same reference numerals in the drawings, and description thereof is omitted. 10 is an exhaust heat recovery apparatus in a heat exchange accelerated state, FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view along the line XIII-XIII in FIG. 10, FIG. 14 is an exhaust heat recovery apparatus in a heat exchange restricted state, and FIG. 14 are enlarged cross-sectional views taken along line XV-XV. The exhaust
図11に示すように、円板32には外側通路6に対応する位置に8つの外側通過孔32aが周方向に並ぶように形成されるとともに、内側通路5に対応する位置に4つの内側通過孔32bが周方向に並ぶように形成される。一方、図12に示すように、円板33にも外側通過孔33aと内側通過孔33bとがそれぞれ形成されるが、円板33は外側通過孔33aに対する内側通過孔33bの配置が図11の円板32に関するその配置を基準として45°ずれている。そして、図11及び図12の向きで各円板32、33を重ねた場合に、円板32の外側通過孔32aと円板33の外側通過孔33aとが重なり合うと同時に、円板33の内側通過孔33bが円板32にて塞がれ、かつ図11の円板32を図示の位置から45°回転させた状態で各円板32、33を重ねた場合には、円板32の内側通過孔32bと円板33の内側通過孔33bとが重なり合うと同時に、円板33の外側通過孔33aが円板32にて塞がれるように各通過孔32a、33a、32b、33bの大きさ及び位置がそれぞれ設定されている(図13及び図15を参照)。
As shown in FIG. 11, the
これにより、図10及び図13に示した熱交換促進状態のときには、内側通路5が閉じられると同時に外側通路6が開かれることになるため、図10の破線の矢印で示すように、排気通路101に導かれた排気は排気通過部2の入口2aを経てから、互いに重なり合った外側通過孔32a、33aを介して外側通路6に導かれて、出口2bから排出される。これにより、外側通路6に隣接する熱回収部3における熱交換が促進されるため、冷却水を速やかに昇温することができる。一方、図14及び図15に示した熱交換制限状態のときには、内側通路5が開かれると同時に外側通路6が閉じられることになるため、図10の破線の矢印で示すように、排気通路101に導かれた排気は排気通過部2の入口2aを経てから、互いに重なり合った内側通過孔32b、33bを介して内側通路5に導かれ、出口2bから排出される。これにより、外側通路6への排気の通過が禁止されるので、熱回収部3における熱交換が制限されてオーバーヒートを防止することができる。
Accordingly, in the heat exchange acceleration state shown in FIGS. 10 and 13, the
本発明は上記の各形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の形態にて実施できる。図1に示した第1の形態のスライド弁7は、連結部材10にて入口側弁体8と出口側弁体9とを連結したが、図16に示すように、連結部材10に弾性変形可能なコイルばね等の弾性部材41を取り付けて入口側弁体8と出口側弁体9とを連結して本発明に係る連結手段を構成してもよい。これにより、入口側弁体8と出口側弁体9との間に弾性部材41が介在するため、図1に示した熱交換促進状態において排気によって出口側弁体9が押される力が増加した場合には弾性部材41が弾性変形して出口側弁体9が内管4の端部から離れることにより、排気を逃がすことができる。図16の形態においては弾性部材41の弾性係数を適宜設定することで、熱交換促進状態において許容値を超える背圧上昇を防止できるようになる。また、入口側弁体8の外周にシールリング等の密閉性を向上させるシール部材を装着してもよい。
The present invention is not limited to the above embodiments, and can be implemented in various forms within the scope of the gist of the present invention. The
図7に示す第2の形態では、内管4の内側に円筒体22を嵌め込んでいるが、これとは反対に内管4の外側に円筒体22を嵌め込むように構成してもよい。また、図10に示す第3の形態では、入口側の円板32を回転させて出口側の円板33を固定しているが、これとは反対に入口側の円板32を固定して出口側の円板33を回転させてもよい。また、各円板32、33を回転させてもよい。また、各円板32、33に形成される通過孔32a、32b、33a、33bの形状、大きさ、位置、数には特に制限はなく、図示の形態と同等の機能を発揮する限りこれらは適宜に設定することができる。
In the second embodiment shown in FIG. 7, the
1A〜1C 排気熱回収装置
2 排気通過部
2a 入口
2b 出口
3 熱回収部
4 内管(区画壁)
5 内側通路
6 外側通路
7 スライド弁(切替手段)
8 入口側弁体
9 出口側弁体
10 連結部材(連結手段)
21 円筒スライド弁(切替手段)
22 円筒体(筒状部材)
22a 通過孔
23 開閉弁
31 回転弁(切替手段)
32 円板(板状体)
32a 外側通過孔
32b 内側通過孔
33 円板(板状体)
33a 外側通過孔
33b 内側通過孔
41 弾性部材
1A to 1C Exhaust
5
8 Inlet
21 Cylindrical slide valve (switching means)
22 Cylindrical body (tubular member)
32 disc (plate)
32a
33a
Claims (5)
前記排気通過部が内側通路と前記内側通路の外側に位置する外側通路とに区分されるように前記排気通過部の入口から出口に向う方向に延びる区画壁と、前記内側通路における排気の通過を禁止し、かつ前記外側通路における排気の通過を許容する熱交換促進状態と、前記内側通路における排気の通過を許容し、かつ前記外側通路における排気の通過を禁止する熱交換制限状態との間で、前記排気通過部を通過する排気の通過状態を切り替える切替手段と、備えることを特徴とする内燃機関の排気熱回収装置。 A heat recovery part through which the cooling water of the internal combustion engine flows is arranged on the outer periphery of the exhaust passage part through which the exhaust of the internal combustion engine passes, and between the exhaust gas that passes through the exhaust passage part and the cooling water that flows through the heat recovery part In an exhaust heat recovery device for an internal combustion engine that performs heat exchange,
A partition wall extending in a direction from the inlet to the outlet of the exhaust passage portion so that the exhaust passage portion is divided into an inner passage and an outer passage located outside the inner passage; and passage of exhaust gas in the inner passage. Between a heat exchange acceleration state that prohibits and allows passage of exhaust gas in the outer passage, and a heat exchange restriction state that permits passage of exhaust gas in the inner passage and prohibits passage of exhaust gas in the outer passage. An exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine, comprising: switching means for switching a passage state of the exhaust gas passing through the exhaust passage portion.
前記筒状体の周壁部には、前記熱交換促進状態のときに前記区画壁にて開かれ、かつ前記熱交換制限状態のときに前記区画壁にて閉じられる通過孔が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 The switching means closes the outlet of the exhaust passage part at one end when the heat exchange is promoted, and closes the inlet of the exhaust passage part at the other end when the heat exchange is restricted. A cylindrical body provided in a slidable manner along the partition wall; and provided at the other end of the cylindrical body and closing the other end when the heat exchange is promoted; and An on-off valve that opens the other end when the exchange is restricted, and
The peripheral wall portion of the cylindrical body is provided with a passage hole that is opened by the partition wall when the heat exchange is promoted and is closed by the partition wall when the heat exchange is restricted. The exhaust heat recovery device for an internal combustion engine according to claim 1.
前記回転弁は、前記熱交換促進状態のときに一方の板状体の前記内側通過孔が他方の板状体にて塞がれ、かつ各板状体の前記外側通過孔が重なり合うとともに、前記熱交換制限状態のときに各板状体の前記内側通過孔が重なり合い、かつ一方の板状体の前記外側通過孔が他方の板状体にて塞がれるように、各板状体に形成される前記内側通過孔及び前記外側通過孔のそれぞれの大きさ及び位置が設定されていることを特徴とする請求項1に記載の内燃機関の排気熱回収装置。 The switching means includes a pair of plate-like bodies combined in a relatively rotatable state so that a relative position changes between the heat exchange promotion state and the heat exchange restriction state, and It is configured as a rotary valve provided on the inlet side of the exhaust passage part, and each plate-like body of the rotary valve is provided at an inner passage hole provided at a position corresponding to the inner passage and at a position corresponding to the outer passage. Formed with an outer passage hole,
The rotary valve is configured such that when the heat exchange is promoted, the inner passage hole of one plate-like body is closed by the other plate-like body, and the outer passage holes of the respective plate-like bodies are overlapped, Formed in each plate-like body so that the inner passage holes of each plate-like body overlap and the outer passage holes of one plate-like body are blocked by the other plate-like body when in a heat exchange restricted state 2. The exhaust heat recovery apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein sizes and positions of the inner passage hole and the outer passage hole are set.
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---|---|---|---|
JP2006345892A JP2008157091A (en) | 2006-12-22 | 2006-12-22 | Exhaust heat recovery system for internal combustion engine |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20150072077A (en) * | 2013-12-19 | 2015-06-29 | 현대자동차주식회사 | Engine warm-up device for vehicle |
US9074506B2 (en) | 2013-09-16 | 2015-07-07 | Hyundai Motor Company | Structure for operating system for utilizing exhaust heat of vehicle |
-
2006
- 2006-12-22 JP JP2006345892A patent/JP2008157091A/en active Pending
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KR101976499B1 (en) | 2013-12-19 | 2019-05-10 | 현대자동차 주식회사 | Engine warm-up device for vehicle |
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