JP2008240613A - Engine cooling system and engine waste heat recovery system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷却媒体(coolant)によってエンジンを冷却し得るように構成された、エンジン冷却システムに関する。また、本発明は、前記エンジンの廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成された、エンジン廃熱回収システムに関する。 The present invention relates to an engine cooling system configured to be able to cool an engine with a coolant. The present invention also relates to an engine waste heat recovery system configured to recover mechanical energy from the waste heat of the engine.
上述のようなエンジン冷却システムにおいて、エンジンの暖機(warming-up)が早期に行われることが要求されている。暖機が早期に行われることで、例えば、フリクションロスが低減され、燃費が向上する。また、暖機が早期に行われて燃焼室や吸気ポートの内壁面の温度が早期に上昇することで、例えば、燃料の気化が適切に行われ、排気エミッションが改善される。 In the engine cooling system as described above, it is required that the engine is warmed-up early. By performing warm-up early, for example, friction loss is reduced and fuel efficiency is improved. Moreover, warming up is performed early and the temperatures of the inner wall surfaces of the combustion chamber and the intake port are raised early, so that, for example, fuel is vaporized appropriately and exhaust emission is improved.
エンジンの暖機性能を向上させるための構成としては、例えば、実開昭61−39426号公報(特許文献1)、特開2000−220457号公報(特許文献2)、特開2002−138835号公報(特許文献3)、特開2005−351173号公報(特許文献4)に記載されたものが知られている。 As a configuration for improving the warm-up performance of the engine, for example, Japanese Utility Model Publication No. 61-39426 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-220457 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-138835. (Patent Document 3) and JP-A-2005-351173 (Patent Document 4) are known.
例えば、実開昭61−39426号公報(特許文献1)に開示されているエンジン冷却装置は、暖機運転時にウォータージャケット内の冷却水を抜き取り、暖機完了後に前記ウォータージャケットに前記冷却水を戻すように構成されている。 For example, an engine cooling device disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-39426 (Patent Document 1) extracts cooling water from a water jacket during warm-up operation, and supplies the cooling water to the water jacket after warm-up is completed. It is configured to return.
また、上述のようなエンジン廃熱回収システムとして、例えば、特開平6−88623号公報(特許文献5)、特開2000−73753号公報(特許文献6)、特開2000−345835号公報(特許文献7)に記載されたものが知られている。これらのエンジンは、燃焼熱や摩擦熱等の廃熱によって冷却水(冷却媒体)から蒸気を発生させ、この蒸気の膨張によって機械的エネルギーを回収し得るように構成されている。 Further, as the engine waste heat recovery system as described above, for example, JP-A-6-88623 (Patent Document 5), JP-A 2000-73753 (Patent Document 6), JP-A 2000-345835 (Patent Document). Those described in the literature 7) are known. These engines are configured such that steam is generated from cooling water (cooling medium) by waste heat such as combustion heat and frictional heat, and mechanical energy can be recovered by expansion of the steam.
これらのエンジン廃熱回収システムは、一般に、エンジンブロックと、供給ポンプと、流入路と、流出路と、加熱器(過熱器)と、エキスパンダ(タービン)と、コンデンサと、を備えている。 These engine waste heat recovery systems generally include an engine block, a supply pump, an inflow path, an outflow path, a heater (superheater), an expander (turbine), and a condenser.
前記エンジンブロックには、冷却水循環経路の一部を構成するウォータージャケットが設けられている。前記供給ポンプは、前記流入路を介して、前記ウォータージャケットに前記冷却水を供給するように構成されている。 The engine block is provided with a water jacket that forms part of the cooling water circulation path. The supply pump is configured to supply the cooling water to the water jacket via the inflow passage.
前記流出路は、前記加熱器に連通している。この加熱器は、排気ガスの熱を熱源として、前記ウォータージャケットから流出した蒸気をさらに加熱(過熱)するように構成されている。 The outflow passage communicates with the heater. This heater is configured to further heat (overheat) the steam flowing out of the water jacket using the heat of the exhaust gas as a heat source.
前記エキスパンダは、過熱蒸気の膨張エネルギーを機械的エネルギーに変換するように構成されている。前記コンデンサは、エネルギーを失って低圧となった蒸気を冷却することで液体に凝縮するように構成されている。 The expander is configured to convert the expansion energy of superheated steam into mechanical energy. The condenser is configured to condense into a liquid by cooling the steam that has lost its energy and has become low pressure.
かかる構成においては、前記冷却水が、前記流入路から前記ウォータージャケットに供給される。このウォータージャケット内にて、前記冷却水から蒸気が発生する。この蒸気が、前記加熱器により、排気ガスとの熱交換でさらに加熱(過熱)される。 In this configuration, the cooling water is supplied from the inflow path to the water jacket. Within the water jacket, steam is generated from the cooling water. The steam is further heated (overheated) by heat exchange with the exhaust gas by the heater.
そして、前記エキスパンダにて、加熱(過熱)された蒸気が膨張する。これにより、機械的エネルギーが回収される。その後、エネルギーを失った低圧蒸気は、前記コンデンサに流入し、凝縮されて液体(前記冷却水)となる。このコンデンサにて凝縮された前記冷却水は、再び前記供給ポンプによって前記ウォータージャケットに供給される。
前記エンジンブロックには、シリンダヘッドが備えられている。このシリンダヘッドには、前記燃焼室やシリンダと連通する排気通路が形成されている。この排気通路は、前記燃焼室における燃料混合気の燃焼によって生じた、比較的高温の排気ガスが、通過する通路である。 The engine block is provided with a cylinder head. The cylinder head is formed with an exhaust passage communicating with the combustion chamber and the cylinder. This exhaust passage is a passage through which a relatively high-temperature exhaust gas generated by the combustion of the fuel mixture in the combustion chamber passes.
このシリンダヘッドには、排気弁ステムガイド孔が設けられている。この排気弁ステムガイド孔には、排気弁ステムが貫通されている。この排気弁ステムは、前記燃焼室ないし前記シリンダ側から前記排気通路を閉鎖し得る排気弁が下端に設けられた棒状の部材である。また、前記シリンダヘッドには、前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするためのバルブステムシール部材が装着されている。 The cylinder head is provided with an exhaust valve stem guide hole. The exhaust valve stem guide hole penetrates the exhaust valve stem. The exhaust valve stem is a rod-like member provided at the lower end with an exhaust valve capable of closing the exhaust passage from the combustion chamber or the cylinder side. The cylinder head is mounted with a valve stem seal member for sealing a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem.
ここで、これらのエンジン冷却システムやエンジン廃熱回収システムにおいて、前記ウォータージャケット内への前記冷却媒体の供給量が少なくなる場合がある。前記ウォータージャケット内がほぼ空になる場合もあり得る。 Here, in these engine cooling system and engine waste heat recovery system, the supply amount of the cooling medium into the water jacket may be reduced. There may be a case where the water jacket is almost empty.
このような場合、前記シリンダヘッドにおける、前記排気通路近傍の部分が高温となる。すると、前記バルブステムシール部材が、熱によって劣化することがあり得る。 In such a case, a portion of the cylinder head near the exhaust passage becomes hot. Then, the valve stem seal member may be deteriorated by heat.
本発明は、前記バルブステムシール部材の熱による劣化が抑制されることで、信頼性が向上した、エンジン冷却システム及びエンジン廃熱回収システムを提供するものである。 The present invention provides an engine cooling system and an engine waste heat recovery system with improved reliability by suppressing deterioration of the valve stem seal member due to heat.
<エンジン冷却システム>
本発明のエンジン冷却システムは、液体状の冷却媒体によってエンジンを冷却し得るように構成されている。このエンジン冷却システムは、エンジンブロックと、冷却媒体循環路と、蓄熱タンクと、循環状態制御部と、を備えている。
<Engine cooling system>
The engine cooling system of the present invention is configured so that the engine can be cooled by a liquid cooling medium. The engine cooling system includes an engine block, a cooling medium circulation path, a heat storage tank, and a circulation state control unit.
前記エンジンブロックには、冷却媒体ジャケットが形成されている。この冷却媒体ジャケットは、前記冷却媒体が通過し得る空間である。 A cooling medium jacket is formed on the engine block. The cooling medium jacket is a space through which the cooling medium can pass.
前記冷却媒体循環路は、前記冷却媒体ジャケットに接続されている。 The cooling medium circulation path is connected to the cooling medium jacket.
前記蓄熱タンクは、前記冷却媒体を保温しながら貯留するように構成されている。この蓄熱タンクは、前記冷却媒体循環路に接続されている。 The heat storage tank is configured to store the cooling medium while keeping the temperature. The heat storage tank is connected to the cooling medium circulation path.
前記循環状態制御部は、前記冷却媒体循環路における前記冷却媒体の循環状態を制御するように構成されている。この循環状態制御部は、暖機運転中における前記冷却媒体ジャケット内を、前記冷却媒体が前記蓄熱タンクに排出された状態とするように構成されている。 The circulation state control unit is configured to control a circulation state of the cooling medium in the cooling medium circulation path. The circulation state control unit is configured so that the inside of the cooling medium jacket during the warm-up operation is in a state where the cooling medium is discharged to the heat storage tank.
本発明の特徴は、前記エンジン冷却システムにおける前記エンジンブロックが、以下の構成を備えたことにある。 The present invention is characterized in that the engine block in the engine cooling system has the following configuration.
前記エンジンブロックは、シリンダヘッドを備えている。このシリンダヘッドには、燃焼室と連通する排気通路が形成されている。 The engine block includes a cylinder head. An exhaust passage communicating with the combustion chamber is formed in the cylinder head.
また、前記シリンダヘッドには、排気弁ステムガイド孔が設けられている。この排気弁ステムガイド孔には、棒状の部材である排気弁ステムが貫通されている。この排気弁ステムの下端には、排気弁が設けられている。この排気弁は、前記燃焼室側から前記排気通路を閉鎖し得るように構成及び配置されている。 The cylinder head is provided with an exhaust valve stem guide hole. An exhaust valve stem, which is a rod-shaped member, passes through the exhaust valve stem guide hole. An exhaust valve is provided at the lower end of the exhaust valve stem. The exhaust valve is configured and arranged so that the exhaust passage can be closed from the combustion chamber side.
また、前記シリンダヘッドには、バルブステムシール部材が装着されている。このバルブステムシール部材は、前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするように構成されている。 A valve stem seal member is attached to the cylinder head. The valve stem seal member is configured to seal a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem.
また、前記シリンダヘッドには、オイル噴射部が設けられている。このオイル噴射部は、前記バルブステムシール部材に向けて潤滑オイルを噴射するように構成されている。 The cylinder head is provided with an oil injection unit. The oil injection unit is configured to inject lubricating oil toward the valve stem seal member.
かかる構成を備えた本発明のエンジン冷却システムにおいては、暖機運転中における前記冷却媒体ジャケット内が、前記冷却媒体が前記蓄熱タンクに排出された状態とされる。すなわち、暖機運転中に、前記冷却媒体ジャケット内から前記冷却媒体が抜かれた状態が実現される。この状態で暖機運転が行われることで、前記エンジンブロックが速やかに昇温する。 In the engine cooling system of the present invention having such a configuration, the inside of the cooling medium jacket during the warm-up operation is in a state where the cooling medium is discharged to the heat storage tank. That is, the state in which the cooling medium is removed from the cooling medium jacket during the warm-up operation is realized. When the warm-up operation is performed in this state, the engine block quickly rises in temperature.
なお、前記冷却媒体ジャケット内からの前記冷却媒体の前記蓄熱タンクへの排出は、少なくとも暖機運転の完了前に行われる。例えば、この冷却媒体の排出は、始動前(暖機運転開始前)に行われ得る。あるいは、この冷却媒体の排出は、始動後すぐ(暖機運転開始時)に行われ得る。 The discharge of the cooling medium from the cooling medium jacket to the heat storage tank is performed at least before the completion of the warm-up operation. For example, the cooling medium can be discharged before starting (before starting the warm-up operation). Alternatively, the cooling medium can be discharged immediately after starting (at the start of warm-up operation).
このように、前記冷却媒体ジャケット内から前記蓄熱タンクへ前記冷却媒体を排出して暖機運転が行われる場合、前記シリンダヘッドにおける、前記排気通路近傍の部分が高温となる。 As described above, when the cooling medium is discharged from the cooling medium jacket to the heat storage tank and the warm-up operation is performed, a portion of the cylinder head near the exhaust passage becomes high temperature.
もっとも、本発明においては、前記オイル噴射部により、前記潤滑オイルが前記バルブステムシール部材に向けて噴射される。これにより、前記バルブステムシール部材が冷却される。 However, in the present invention, the lubricating oil is injected toward the valve stem seal member by the oil injection portion. Thereby, the valve stem seal member is cooled.
本発明によれば、前記バルブステムシール部材の熱による劣化が抑制される。これにより、エンジン冷却システムの信頼性が向上する。 According to the present invention, deterioration of the valve stem seal member due to heat is suppressed. This improves the reliability of the engine cooling system.
・前記エンジン冷却システムにおける前記循環状態制御部は、前記エンジンの始動の際に前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットに前記冷却媒体を導入した後、前記冷却媒体ジャケットから前記蓄熱タンクに前記冷却媒体を排出するように構成されていてもよい。 The circulation state control unit in the engine cooling system introduces the cooling medium from the heat storage tank to the cooling medium jacket at the time of starting the engine, and then transfers the cooling medium from the cooling medium jacket to the heat storage tank. It may be configured to discharge.
かかる構成においては、まず、始動の際に(例えば始動前に)、前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットに、前記冷却媒体が導入される。すると、当該冷却媒体ジャケット内に導入された前記冷却媒体によって、前記エンジンブロックが加温される(プレヒート)。 In such a configuration, first, at the time of starting (for example, before starting), the cooling medium is introduced from the heat storage tank into the cooling medium jacket. Then, the engine block is heated by the cooling medium introduced into the cooling medium jacket (preheating).
続いて、前記冷却媒体ジャケットから前記蓄熱タンクに、前記冷却媒体が排出される。この冷却媒体の排出は、少なくとも暖機運転の完了前に行われる。例えば、この冷却媒体の排出は、始動前(暖機運転開始前)に行われ得る。あるいは、この冷却媒体の排出は、始動後すぐ(暖機運転開始時)に行われ得る。 Subsequently, the cooling medium is discharged from the cooling medium jacket to the heat storage tank. The cooling medium is discharged at least before the completion of the warm-up operation. For example, this cooling medium can be discharged before starting (before starting the warm-up operation). Alternatively, the cooling medium can be discharged immediately after starting (at the start of warm-up operation).
このように、暖機運転中における前記冷却媒体ジャケット内が、前記冷却媒体が前記蓄熱タンクに排出された状態とされる。すなわち、暖機運転中に、前記冷却媒体ジャケット内から前記冷却媒体が抜かれた状態が実現される。この状態で暖機運転が行われることで、前記エンジンブロックが速やかに昇温する。 Thus, the inside of the cooling medium jacket during the warm-up operation is in a state where the cooling medium is discharged to the heat storage tank. That is, the state in which the cooling medium is removed from the cooling medium jacket during the warm-up operation is realized. When the warm-up operation is performed in this state, the engine block quickly rises in temperature.
かかる構成によれば、以下の(A)(B)2つが同時に達成される:(A)前記蓄熱タンク内の比較的高温の前記冷却媒体によって前記エンジンブロックが良好に温められる、(B)前記冷却媒体が前記冷却媒体ジャケット内に収容され続けることに起因する暖機性能の低下が効果的に抑制される。 According to such a configuration, the following two (A) and (B) are achieved simultaneously: (A) the engine block is warmed well by the relatively high-temperature cooling medium in the heat storage tank, (B) A decrease in warm-up performance due to the cooling medium being continuously accommodated in the cooling medium jacket is effectively suppressed.
したがって、かかる構成によれば、暖機がよりいっそう早期に行われ得る。 Therefore, according to such a configuration, warm-up can be performed even earlier.
・前記オイル噴射部には、噴射制御弁が設けられていてもよい。この噴射制御弁は、前記エンジンの運転状態に応じて開閉されることで、前記バルブステムシール部材への前記潤滑オイルの噴射状態を制御するように構成されている。例えば、前記噴射制御弁は、前記シリンダヘッド又は前記冷却媒体の温度に応じて開閉するように構成され得る。 -The oil injection part may be provided with an injection control valve. The injection control valve is configured to control the injection state of the lubricating oil to the valve stem seal member by being opened and closed according to the operating state of the engine. For example, the injection control valve can be configured to open and close according to the temperature of the cylinder head or the cooling medium.
かかる構成においては、前記エンジンの運転状態(例えば、暖機運転の進行状態、前記シリンダヘッドの温度、前記冷却媒体の温度、等)に応じて、前記噴射制御弁が開閉する。これにより、前記エンジンの運転状態に応じて、前記バルブステムシール部材への前記潤滑オイルの噴射状態が制御される。 In such a configuration, the injection control valve opens and closes according to the operating state of the engine (for example, the progress state of the warm-up operation, the temperature of the cylinder head, the temperature of the cooling medium, etc.). Thereby, the injection state of the lubricating oil to the valve stem seal member is controlled according to the operating state of the engine.
かかる構成によれば、前記バルブステムシール部材の冷却のための、前記オイル噴射部による前記潤滑オイルの噴射が、前記エンジンの運転状態に応じて適切に行われ得る。 According to such a configuration, the injection of the lubricating oil by the oil injection unit for cooling the valve stem seal member can be appropriately performed according to the operating state of the engine.
・前記プレヒートが終了して前記冷却媒体ジャケットから前記蓄熱タンクに前記冷却媒体が排出された後、前記冷却媒体ジャケットに前記冷却媒体が再び導入されるように、前記循環状態制御部が構成されていてもよい。 The circulation state control unit is configured such that after the preheating is completed and the cooling medium is discharged from the cooling medium jacket to the heat storage tank, the cooling medium is reintroduced into the cooling medium jacket. May be.
かかる構成においては、前記冷却媒体ジャケットから前記冷却媒体が抜かれた状態で、暖機運転が進行する。そして、所定のタイミングで(例えば暖機運転の終了後に)、前記冷却媒体ジャケットに前記冷却媒体が再び導入される。 In this configuration, the warm-up operation proceeds with the cooling medium removed from the cooling medium jacket. Then, at a predetermined timing (for example, after completion of the warm-up operation), the cooling medium is again introduced into the cooling medium jacket.
かかる構成によれば、前記エンジンブロックの冷却が、適切に行われ得る。 According to such a configuration, the engine block can be appropriately cooled.
・前記循環状態制御部は、前記冷却媒体ジャケット内を減圧する減圧ポンプを備えていてもよい。この場合、前記循環状態制御部は、前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットに前記冷却媒体を導入する際に、前記冷却媒体が排出された状態の前記冷却媒体ジャケット内を減圧するように構成されている。 The circulation state control unit may include a decompression pump that decompresses the inside of the cooling medium jacket. In this case, the circulation state control unit is configured to depressurize the inside of the cooling medium jacket in a state where the cooling medium is discharged when the cooling medium is introduced from the heat storage tank to the cooling medium jacket. Yes.
かかる構成においては、前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットに前記冷却媒体を導入する際に、前記減圧ポンプが作動する。この減圧ポンプの作動により、前記冷却媒体が排出された状態の前記冷却媒体ジャケット内が、減圧される。すなわち、前記冷却媒体ジャケット内が、負圧になる。この負圧により、前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットへ前記冷却媒体が導入され得る。 In such a configuration, when the cooling medium is introduced from the heat storage tank into the cooling medium jacket, the decompression pump operates. By operating the decompression pump, the inside of the cooling medium jacket in a state where the cooling medium is discharged is decompressed. That is, the inside of the cooling medium jacket has a negative pressure. With this negative pressure, the cooling medium can be introduced from the heat storage tank to the cooling medium jacket.
かかる構成によれば、前記冷却媒体ジャケット内の負圧により、前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットへの前記冷却媒体の導入が促進され得る。あるいは、前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットへの前記冷却媒体の導入を行うためのポンプが、小型化、省力化、あるいは省略され得る。 According to this configuration, the introduction of the cooling medium from the heat storage tank to the cooling medium jacket can be promoted by the negative pressure in the cooling medium jacket. Alternatively, a pump for introducing the cooling medium from the heat storage tank to the cooling medium jacket may be reduced in size, labor-saving, or omitted.
<エンジン廃熱回収システム>
本発明のエンジン廃熱回収システムは、エンジンの廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成されている。このエンジン廃熱回収システムは、エンジンブロックと、冷却媒体噴射部と、蒸気導出路と、蒸気加熱器と、膨張器と、凝縮器と、を備えている。
<Engine waste heat recovery system>
The engine waste heat recovery system of the present invention is configured to recover mechanical energy from engine waste heat. The engine waste heat recovery system includes an engine block, a cooling medium injection unit, a steam lead-out path, a steam heater, an expander, and a condenser.
前記エンジンブロックには、シリンダと、排気通路と、が形成されている。前記排気通路は、前記シリンダと連通するように設けられている。 A cylinder and an exhaust passage are formed in the engine block. The exhaust passage is provided so as to communicate with the cylinder.
前記冷却媒体噴射部は、液体状の冷却媒体を前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成されている。 The cooling medium injection unit is configured to inject a liquid cooling medium toward the engine block.
前記蒸気導出路は、前記冷却媒体噴射部によって噴射された後に気化した前記冷却媒体の蒸気を、前記エンジンブロックの外に導出するように構成されている。 The steam lead-out path is configured to lead out the steam of the cooling medium vaporized after being injected by the cooling medium injection unit to the outside of the engine block.
前記蒸気加熱器は、前記蒸気導出路に介装されている。この蒸気加熱器は、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって当該蒸気を加熱するように構成されている。 The steam heater is interposed in the steam lead-out path. The steam heater is configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam.
前記膨張器は、前記蒸気導出路に介装されている。この膨張器は、前記蒸気加熱器を経た前記蒸気から機械的エネルギーを回収するように構成されている。 The expander is interposed in the steam outlet path. The expander is configured to recover mechanical energy from the steam that has passed through the steam heater.
前記凝縮器は、前記膨張器を経た前記蒸気を凝縮するように構成されている。 The condenser is configured to condense the vapor that has passed through the expander.
本発明の特徴は、前記エンジン廃熱回収システムにおける前記エンジンブロックが、以下の構成を備えたことにある。 The present invention is characterized in that the engine block in the engine waste heat recovery system has the following configuration.
前記エンジンブロックは、シリンダヘッドを備えている。このシリンダヘッドには、前記排気通路が形成されている。 The engine block includes a cylinder head. The cylinder head is formed with the exhaust passage.
また、前記シリンダヘッドには、排気弁ステムガイド孔が設けられている。この排気弁ステムガイド孔には、棒状の部材である排気弁ステムが貫通されている。この排気弁ステムの下端には、排気弁が設けられている。この排気弁は、前記シリンダ側から前記排気通路を閉鎖し得るように構成及び配置されている。 The cylinder head is provided with an exhaust valve stem guide hole. An exhaust valve stem, which is a rod-shaped member, passes through the exhaust valve stem guide hole. An exhaust valve is provided at the lower end of the exhaust valve stem. The exhaust valve is configured and arranged so that the exhaust passage can be closed from the cylinder side.
また、前記シリンダヘッドには、バルブステムシール部材が装着されている。このバルブステムシール部材は、前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするように構成されている。 A valve stem seal member is attached to the cylinder head. The valve stem seal member is configured to seal a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem.
また、前記シリンダヘッドには、オイル噴射部が設けられている。このオイル噴射部は、前記バルブステムシール部材に向けて潤滑オイルを噴射するように構成されている。 The cylinder head is provided with an oil injection unit. The oil injection unit is configured to inject lubricating oil toward the valve stem seal member.
かかる構成を備えた本発明のエンジン廃熱回収システムにおいては、前記冷却媒体噴射部によって、液体状の前記冷却媒体が、前記エンジンブロック(前記シリンダヘッドを含む)に噴射される。これにより、当該エンジンブロックが冷却される。また、当該エンジンブロックの冷却に伴い、前記冷却媒体が吸熱する。これにより、前記冷却媒体の蒸気が発生する。 In the engine waste heat recovery system of the present invention having such a configuration, the cooling medium injection unit injects the liquid cooling medium into the engine block (including the cylinder head). Thereby, the engine block is cooled. Further, the cooling medium absorbs heat as the engine block is cooled. As a result, steam of the cooling medium is generated.
前記蒸気は、前記蒸気導出路を介して前記エンジンブロックから導出され、前記蒸気加熱器に達する。この蒸気加熱器において、前記蒸気は、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって加熱(過熱)される。 The steam is led out from the engine block via the steam lead-out path and reaches the steam heater. In this steam heater, the steam is heated (overheated) by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam.
加熱された前記蒸気は、前記膨張器にて膨張する。これにより、前記蒸気から機械的エネルギーが回収される。この膨張器を経た前記蒸気は、前記凝縮器に達する。この凝縮器にて、前記蒸気が凝縮される。すなわち、当該凝縮器にて、前記冷却媒体が液体となる。液体となった前記冷却媒体は、再度前記冷却媒体噴射部に供給され得る。 The heated steam expands in the expander. Thereby, mechanical energy is recovered from the steam. The steam passing through the expander reaches the condenser. In this condenser, the steam is condensed. That is, the cooling medium becomes a liquid in the condenser. The cooling medium that has become liquid can be supplied again to the cooling medium ejection unit.
ここで、上述のように、前記エンジン廃熱回収システムにおいては、前記シリンダヘッドに対して前記冷却媒体を噴射することで、当該シリンダヘッドが冷却される。よって、運転状態によっては、前記冷却媒体の前記シリンダヘッドに対する噴射によっても、当該シリンダヘッドが比較的高温となり得る。 Here, as described above, in the engine waste heat recovery system, the cylinder head is cooled by injecting the cooling medium onto the cylinder head. Therefore, depending on the operating state, the cylinder head can be relatively hot even when the cooling medium is sprayed onto the cylinder head.
もっとも、本発明においては、前記オイル噴射部により、前記潤滑オイルが前記バルブステムシール部材に向けて噴射される。これにより、前記バルブステムシール部材が冷却される。 However, in the present invention, the lubricating oil is injected toward the valve stem seal member by the oil injection portion. Thereby, the valve stem seal member is cooled.
本発明によれば、前記バルブステムシール部材の熱による劣化が抑制される。これにより、エンジン廃熱回収システムの信頼性が向上する。 According to the present invention, deterioration of the valve stem seal member due to heat is suppressed. This improves the reliability of the engine waste heat recovery system.
・前記オイル噴射部には、前記エンジンの運転状態に応じて開閉されることで前記バルブステムシール部材への前記潤滑オイルの噴射状態を制御するように構成された噴射制御弁が設けられていてもよい。 The oil injection unit is provided with an injection control valve configured to control the injection state of the lubricating oil to the valve stem seal member by being opened and closed according to the operating state of the engine. Also good.
かかる構成においては、前記エンジンの運転状態に応じて、前記噴射制御弁が開閉する。したがって、前記バルブステムシール部材の冷却のための、前記オイル噴射部による前記潤滑オイルの噴射が、前記エンジンの運転状態に応じて適切に行われ得る。 In such a configuration, the injection control valve opens and closes according to the operating state of the engine. Therefore, the injection of the lubricating oil by the oil injection unit for cooling the valve stem seal member can be appropriately performed according to the operating state of the engine.
・前記冷却媒体噴射部に前記冷却媒体を供給する冷却媒体供給路が、前記ステムシール部材の近傍を通るように、前記シリンダヘッドに形成されていてもよい。 -The cooling medium supply path which supplies the said cooling medium to the said cooling medium injection part may be formed in the said cylinder head so that the vicinity of the said stem seal member may be passed.
かかる構成においては、前記冷却媒体噴射部に供給される前記冷却媒体が、前記シリンダヘッドにおける前記ステムシール部材の近傍の部分を通る。すると、当該部分が、液体状の前記冷却媒体によって冷却される。 In such a configuration, the cooling medium supplied to the cooling medium injection unit passes through a portion of the cylinder head in the vicinity of the stem seal member. Then, the part is cooled by the liquid cooling medium.
かかる構成によれば、熱による前記ステムシール部材の劣化がより効果的に抑制され得る。したがって、エンジン廃熱回収システムの信頼性が、よりいっそう向上する。 According to this configuration, deterioration of the stem seal member due to heat can be more effectively suppressed. Therefore, the reliability of the engine waste heat recovery system is further improved.
以下、本発明の実施形態(本願の出願時点において取り敢えず出願人が最良と考えている実施形態)について図面を参照しつつ説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention (embodiments that the applicant considers best at the time of filing of the present application) will be described with reference to the drawings.
<エンジンの構成>
図1は、本発明の実施形態のエンジン冷却システム及びエンジン廃熱回収システムに適用される、複数気筒のエンジンの概略構成を示す、気筒配列方向と垂直な断面による側断面図である。
<Engine configuration>
FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a multi-cylinder engine applied to an engine cooling system and an engine waste heat recovery system according to an embodiment of the present invention, taken along a section perpendicular to the cylinder arrangement direction.
図1を参照すると、このエンジン1は、エンジンブロック1aを備えている。エンジンブロック1aは、エンジン1の本体部を構成する部材である。このエンジンブロック1aは、シリンダブロック2と、シリンダヘッド3と、を備えている。
Referring to FIG. 1, the
シリンダヘッド3には、燃焼室3aと、吸気ポート3bと、排気ポート3cと、アッパージャケット3dと、動弁装置収容部3eと、動弁装置貫通孔3fと、が形成されている。
The
燃焼室3aは、シリンダヘッド3の下端部であって、気筒配列方向及びストローク方向と垂直な方向における略中央部に形成されている。吸気ポート3b、及び本発明の排気通路の始端部を構成する排気ポート3cは、燃焼室3aと連通するように設けられている。
The
本発明の冷却媒体ジャケットとしてのアッパージャケット3dは、その内部を冷却水(冷却媒体)やその蒸気が通過し得るように構成されている。アッパージャケット3dは、燃焼室3aや排気ポート3cの近傍の、シリンダヘッド3が比較的高熱になりそうな箇所に設けられている。なお、アッパージャケット3dは、吸気ポート3bの近傍や、吸気ポート3bと排気ポート3cとの間にも形成されている。
The
動弁装置収容部3eは、シリンダヘッド3に装着される後述の動弁装置を収容しつつ、当該動弁装置に潤滑オイルを供給可能な空間として形成されている。動弁装置貫通孔3fは、動弁装置収容部3eと吸気ポート3bとの間に設けられた貫通孔である。また、動弁装置貫通孔3fは、動弁装置収容部3eと排気ポート3cとの間にも設けられている。
The valve operating
シリンダブロック2には、略円筒形状の貫通孔であるシリンダ21が形成されている。シリンダ21は、その上端部が燃焼室3aと連通するように設けられている。このシリンダ21内には、ピストン22が、ストローク方向に沿って往復運動可能に収容されている。
The
シリンダブロック2には、本発明の冷却媒体ジャケットとしての、ロワージャケット23が形成されている。ロワージャケット23は、シリンダ21の外側にて、当該シリンダ21を囲むように設けられている。具体的には、ロワージャケット23は、平面視にて略リング状の空間として形成されている。このロワージャケット23は、その内部を冷却水及びその蒸気が通過し得るように構成されている。
The
<<動弁装置>>
シリンダヘッド3には、上述の動弁装置としての、排気側動弁装置30及び吸気側動弁装置30’が装着されている。
<< Valve operated device >>
The
図2は、図1に示されている排気側動弁装置30の拡大図である。以下、図1及び図2を参照しつつ、排気側動弁装置30の構成について説明する。なお、吸気側動弁装置30’は、排気側動弁装置30とほぼ同一の構成を備えている。よって、以下の排気側動弁装置30の構成についての説明は、吸気側動弁装置30’の構成の説明に援用される。
FIG. 2 is an enlarged view of the exhaust side
弁体31は、排気弁31aと、排気弁ステム31bと、から構成されている。排気弁31aは、燃焼室3a側から排気ポート3cを閉鎖し得るように、構成及び配置されている。排気弁ステム31bは、断面が円形の棒状部材である。この排気弁ステム31bの下端には、排気弁31aが設けられている。排気弁31aと排気弁ステム31bとは、一体に形成されている。
The
排気弁ステム31bの外側には、管状部材である排気弁ステムガイド32が設けられている。排気弁ステムガイド32は、動弁装置貫通孔3fに挿通されている。排気弁ステムガイド32は、その外周面が、動弁装置貫通孔3fの内周面と液密的に密着するように、当該動弁装置貫通孔3fに装着されている。
An exhaust valve stem
排気弁ステムガイド32には、その軸中心を通るように、排気弁ステムガイド孔32aが設けられている。この排気弁ステムガイド孔32aには、排気弁ステム31bが貫通されている。排気弁ステムガイド孔32aは、排気弁ステム31bがその軸方向に沿って自由に往復移動し得るような内径に形成されている。
The exhaust valve stem
排気弁ステムガイド32の上端部には、バルブステムシール部材33が装着されている。バルブステムシール部材33は、排気弁ステムガイド孔32aと排気弁ステム31bとの隙間をシールするように構成されている。すなわち、バルブステムシール部材33は、排気弁ステムガイド孔32aの上端部にて、排気弁ステム31bと排気弁ステムガイド孔32aとの隙間への潤滑オイルの進入を抑制し得るように構成されている。
A valve
バルブステムシール部材33は、ゴムシーラー33aと、シーラー取付環33bと、ガータースプリング33cと、から構成されている。
The valve stem
ゴムシーラー33aは、合成ゴム製の管状部材である。このゴムシーラー33aは、排気弁ステムガイド32の上端部を覆うように設けられている。って、ゴムシーラー33aの外側は、シーラー取付環33bによって覆われている。
The
シーラー取付環33bは、側断面視にて略U字状の金属製の部材である。このシーラー取付環33bの平面部の中央には貫通孔が形成されていて、この貫通孔を介して、ゴムシーラー33aの上端部が、シーラー取付環33bの平面部から上方に突出している。このゴムシーラー33aの上端の突出部には、貫通孔が形成されていて、この貫通孔には排気弁ステム31bが挿通されている。
The
また、ゴムシーラー33aの上端の突出部の外側には、ガータースプリング33cが装着されている。ガータースプリング33cは、金属製のリング状の部材であって、ゴムシーラー33aの上端の突出部を外側から締め付けることで、当該突出部を排気弁ステム31bの外周面に圧接させるように構成されている。
A
排気弁ステム31bの上端部には、バルブコッタ34が装着されている。このバルブコッタ34の外側には、コイルスプリングリテーナ35が装着されている。すなわち、コイルスプリングリテーナ35は、バルブコッタ34を介して、排気弁ステム31bの上端部に装着されている。
A
コイルスプリングリテーナ35は、上端にフランジ部を備えた管状の部材であって、その下側にはコイルスプリング36が配置されている。コイルスプリング36は、コイルスプリングリテーナ35のフランジ部を上方に付勢するように構成されている。
The coil spring retainer 35 is a tubular member having a flange portion at the upper end, and a
コイルスプリング36の上端部、及びコイルスプリングリテーナ35は、バルブリフター37によって覆われている。
The upper end portion of the
バルブリフター37は、排気弁31aの動きをスムースにするための部材であって、側断面視にて略U字状に形成されている。このバルブリフター37の頂面は、カム38に当接されている。
The
<<動弁装置への注油部>>
また、シリンダヘッド3には、動弁装置注油部40が設けられている。動弁装置注油部40は、排気側動弁装置30及び吸気側動弁装置30’にそれぞれ対応するように配置されている。
<< Oil lubrication part for valve gear >>
Further, the
動弁装置注油部40は、動弁装置収容部3e内に配置された配管部材から構成されている。具体的には、本実施形態における動弁装置注油部40は、オイル輸送管41と、カムシャフト注油部42と、シール注油部43と、噴射制御弁44と、を備えている。
The valve operating
カムシャフト注油部42は、オイル輸送管41から分岐するように設けられた細管状のオイルジェットであって、カム38が装着されたカムシャフトに向けて潤滑オイルを噴射し得るように構成されている。本発明のオイル噴射部としてのシール注油部43も、オイル輸送管41から分岐するように設けられた細管状のオイルジェットであって、バルブステムシール部材33に向けて潤滑オイルを噴射し得るように構成されている。
The
噴射制御弁44は、エンジン1の運転状態に応じて開閉されることで、バルブステムシール部材33への潤滑オイルの噴射状態を制御するように構成されている。具体的には、本実施形態においては、噴射制御弁44は、シリンダヘッド3の温度に応じて作動するバイメタル機構を備えた感温作動弁として構成されている。
The
<実施形態のエンジン冷却システムの概略構成>
図3は、図1に示されているエンジン1を備えた、本発明のエンジン冷却システムの一実施形態の概略構成図である。本実施形態のエンジン冷却システム100は、液体状の冷却媒体としての冷却水によって、エンジン1を冷却し得るように構成されている。
<Schematic Configuration of Engine Cooling System of Embodiment>
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the engine cooling system of the present invention including the
図3を参照すると、エンジン冷却システム100は、エンジン1と、ラジエータ105と、蓄熱タンク106と、これらを接続する本発明の冷却媒体循環路としての冷却水循環路170と、循環状態制御部180と、を備えている。エンジン1、ラジエータ105、及び蓄熱タンク106は、冷却水循環路170に接続されている。
Referring to FIG. 3, the
蓄熱タンク106は、冷却水を保温しながら貯留するように構成されている。本実施形態においては、蓄熱タンク106は、エンジンブロック1aよりも低い位置に配置されている。すなわち、蓄熱タンク106は、ロワージャケット23及びアッパージャケット3d(図1参照)よりも低い位置に配置されている。
The
<<冷却水循環路の構成>>
冷却水循環路170は、シリンダヘッド接続路171と、ラジエータ流入路172と、ラジエータ流出路173と、シリンダブロック接続路174と、ラジエータバイパス路175と、第一タンク接続路176と、第二タンク接続路177と、を備えている。
<< Configuration of cooling water circulation path >>
The cooling
シリンダヘッド接続路171の一端部は、シリンダヘッド3(図1におけるアッパージャケット3d)と接続されている。シリンダヘッド接続路171の他端部は、ラジエータ流入路172の一端部と接続されている。ラジエータ流入路172の他端部は、ラジエータ105における、冷却水流入口と接続されている。
One end of the cylinder
ラジエータ流出路173の一端部は、ラジエータ105における、冷却水排出口と接続されている。ラジエータ流出路173の他端部は、シリンダブロック接続路174の一端部と接続されている。シリンダブロック接続路174の他端部は、シリンダブロック2(図1におけるロワージャケット23)に接続されている。
One end of the
ラジエータ流入路172とラジエータ流出路173とを接続するように、ラジエータバイパス路175が設けられている。
A
第一タンク接続路176の一端部は、シリンダヘッド接続路171とラジエータ流入路172との接続部に接続されている。第一タンク接続路176の他端部は、蓄熱タンク106の上部に設けられた冷却水流入口と接続されている。
One end of the first
第二タンク接続路177の一端部は、蓄熱タンク106の底部に設けられた冷却水流出入口と接続されている。第二タンク接続路177の他端部は、シリンダブロック接続路174とラジエータ流出路173との接続部に接続されている。
One end of the second
第二タンク接続路177には、排気路178の一端部が接続されている。排気路178の他端部は、外気と連通するように設けられている。
One end of an
<<循環状態制御部の構成>>
循環状態制御部180は、エンジンコントロールユニット(ECU)180a、及び後述する各種のセンサ、ポンプ、及びバルブを備えている。ECU180aは、CPU、EEPROM、RAM等からなり、各種のセンサの出力に基づいて、各種のポンプやバルブの作動を制御するための信号を発するように構成されている。
<< Configuration of circulating state controller >>
The circulation
冷却水温センサ181は、シリンダヘッド3に設けられている。この冷却水温センサ181は、シリンダヘッド3(図1におけるアッパージャケット3d)内の冷却水温に応じた出力を生じるように構成されている。
The
壁温センサ182は、シリンダヘッド3に設けられている。この壁温センサ182は、シリンダヘッド3の壁温に応じた出力を生じるように構成されている。
The
シリンダヘッド接続路171とラジエータ流入路172と第一タンク接続路176との接続部には、第一バルブ183が設けられている。この第一バルブ183は、電動三方弁であって、ECU180aからの制御信号によって各ポートの開閉状態及び各ポート間の連通方向を切り換え得るように構成されている。
A
ラジエータ流出路173とシリンダブロック接続路174と第二タンク接続路177との接続部には、第二バルブ184が設けられている。この第二バルブ184は、電動三方弁であって、上述の第一バルブ183と同様に、ECU180aからの制御信号によって動作するように構成されている。
A
第二タンク接続路177と排気路178との接続部には、第三バルブ185が設けられている。この第三バルブ185は、電動三方弁であって、上述の第一バルブ183や第二バルブ184と同様に、ECU180aからの制御信号によって動作するように構成されている。
A
ラジエータ流出路173とラジエータバイパス路175との接続部には、第四バルブ186が設けられている。この第四バルブ186は、サーモスタット式三方弁であって、冷却水温に応じて各ポート間の連通方向を切り換え得るように構成されている。
A
ラジエータ流出路173における、第二バルブ184と第四バルブ186との間の位置には、第一クーラント送出ポンプ187が介装されている。この第一クーラント送出ポンプ187は、メカニカルポンプであって、エンジン1の運転(図1におけるピストン22の上下運動)によって回転駆動されるように構成されている。
A first
第二タンク接続路177における、第三バルブ185と蓄熱タンク106との間の位置には、第二クーラント送出ポンプ188が介装されている。この第二クーラント送出ポンプ188は、電動ポンプであって、ECU180aからの制御信号によって動作するように構成されている。
A second
バキュームポンプ189は、排気路178に介装されている。このバキュームポンプ189としては、例えば、ディーゼルエンジンを備えた車両に搭載される機械式のポンプ(ブレーキブースター用ポンプ等)が用いられ得る。
The
<実施形態のエンジン冷却システムの動作>
図4ないし図10は、図3に示されているエンジン冷却システム100の動作の様子を示す概略図である。以下、図4ないし図11を用いて、本実施形態のエンジン冷却システム100の動作について説明する。
<Operation of Engine Cooling System of Embodiment>
4 to 10 are schematic diagrams showing the operation of the
ここで、図4ないし図10において、各バルブにおけるポートで黒塗りになっているものは、当該ポートが閉塞されていることを示すものとする。また、ポンプで黒塗りになっているものは、当該ポンプが停止していることを示すものとする。 Here, in FIGS. 4 to 10, a port in each valve that is blacked out indicates that the port is closed. Moreover, what is black in a pump shall show that the said pump has stopped.
前回のエンジン停止後しばらく経過した状態においては、図4に示されているように、エンジンブロック1aから蓄熱タンク106に冷却水が排出されている。すなわち、蓄熱タンク106には、前回の運転時にエンジンブロック1aによって暖められた温水が貯留されている。
In a state after a while since the previous engine stop, the cooling water is discharged from the
この状態においては、すべてのポンプは停止している。また、第一バルブ183における、第一タンク接続路176へのポートが閉塞されている。また、第二バルブ184における、第二タンク接続路177へのポートが閉塞されている。また、第三バルブ185における、排気路178と蓄熱タンク106との連通が遮断されている。すなわち、第三バルブ185における、第二タンク接続路177における蓄熱タンク106側の部分(第三バルブ185と蓄熱タンク106との間の部分)へのポートが閉塞されている。また、第四バルブ186における、ラジエータ流出路173の前記一端部(ラジエータ105の冷却水排出口と接続されている部分)へのポートが閉塞されている。
In this state, all pumps are stopped. Further, the port to the first
ここで、所定の条件により、エンジンが始動されようとしていることが検知される。この検知は、例えば、ドアカーテシ照明のスイッチ、着座スイッチ、イグニッションスイッチ、シートベルト装着センサ、等の、各種のスイッチ及びセンサの信号に基づいて行われ得る。 Here, it is detected that the engine is about to be started based on a predetermined condition. This detection can be performed based on signals from various switches and sensors such as a door courtesy lighting switch, a seating switch, an ignition switch, and a seat belt wearing sensor.
すると、図5に示されているように、第一バルブ183における、シリンダヘッド接続路171へのポートが閉塞される。また、第二バルブ184においては、ラジエータ流出路173へのポートが閉塞され、シリンダブロック接続路174と第二タンク接続路177とが連通される。また、第三バルブ185においては、第二タンク接続路177における蓄熱タンク106側の部分(第三バルブ185と蓄熱タンク106との間の部分)へのポートが閉塞され、第二タンク接続路177におけるシリンダブロック2側の部分(第三バルブ185と第二バルブ184との間の部分)と排気路178とが連通される。
Then, as shown in FIG. 5, the port to the cylinder
この状態で、バキュームポンプ189が駆動される。これにより、エンジンブロック1a内(図1におけるアッパージャケット3d及びロワージャケット23内)が減圧され、負圧となる。同様に、第二タンク接続路177におけるシリンダブロック2側の部分、及びシリンダブロック接続路174もまた減圧され、負圧となる。
In this state, the
その後、図6に示されているように、第三バルブ185の動作によって、第二タンク接続路177におけるシリンダブロック2側の部分は、排気路178との連通が遮断される一方、第二タンク接続路177における蓄熱タンク106側の部分と連通される。これにより、シリンダブロック2と、蓄熱タンク106の底部に設けられた冷却水流出入口とが、第二タンク接続路177を介して連通する。
After that, as shown in FIG. 6, the operation of the
また、第一バルブ183においては、ラジエータ流入路172へのポートが閉塞される一方、シリンダヘッド接続路171と第一タンク接続路176とが連通される。これにより、シリンダヘッド3と、蓄熱タンク106の上部に設けられた冷却水流入口とが、第一タンク接続路176を介して連通する。
In the
このように、第一バルブ183及び第二バルブ184によってエンジンブロック1aと蓄熱タンク106とが連通された状態で、第二クーラント送出ポンプ188が、冷却水を蓄熱タンク106からシリンダブロック2に送る方向に駆動される。すると、上述の負圧、及び第二クーラント送出ポンプ188の駆動により、蓄熱タンク106内の温水がシリンダブロック2(エンジンブロック1a)に導入される。
In this way, the second
シリンダブロック2(エンジンブロック1a)に対する温水の導入が終了すると、図7に示されているように、第一バルブ183及び第二バルブ184によってエンジンブロック1aと蓄熱タンク106との連通が遮断され、第二クーラント送出ポンプ188が停止する。
When the introduction of hot water to the cylinder block 2 (
このように、シリンダブロック2に温水が導入されることで、始動前にシリンダブロック2が温水によって暖められる。すなわち、「プレヒート」が行われる。
Thus, the warm water is introduced into the
プレヒート終了後、図8に示されているように、各バルブが図6の温水導入時と同じ状態に設定されるとともに、第二クーラント送出ポンプ188が、冷却水をシリンダブロック2から蓄熱タンク106に送る方向に駆動される。これにより、冷却水が、エンジンブロック1aから蓄熱タンク106に排出される。
After completion of preheating, as shown in FIG. 8, each valve is set to the same state as when hot water is introduced in FIG. 6, and the second
エンジンブロック1aから蓄熱タンク106への冷却水の排出が完了すると、図9に示されているように、第一バルブ183及び第二バルブ184の状態が、エンジンブロック1aと蓄熱タンク106との連通を遮断するような状態(図7と同様の状態)に設定される。
When the discharge of the cooling water from the
このように、プレヒートが終了してエンジンブロック1aから蓄熱タンク106に冷却水が排出された状態で、暖機運転が行われる。これにより、エンジンブロック1a(特にシリンダブロック2)の暖機が早期に行われる。
As described above, the warm-up operation is performed in a state where the preheating is finished and the cooling water is discharged from the
図1を参照すると、暖機運転中を含むエンジン1の運転中は、動弁装置注油部40におけるカムシャフト注油部42によって、カム38及び38’が設けられたカムシャフトに対して、潤滑オイルが噴射される。ここで、シリンダヘッド3の壁温が低温のうちは、噴射制御弁44は開弁しない。よって、シリンダヘッド3の壁温が低温のうちは、シール注油部43からの潤滑オイルの噴射は行われない。
Referring to FIG. 1, during the operation of the
壁温センサ182の出力により、シリンダヘッド3の壁温が所定の高温となったことが判定されると、噴射制御弁44が開弁する。すると、シール注油部43から、バルブステムシール部材33及び33’への潤滑オイルの噴射が行われる。これにより、バルブステムシール部材33及び33’が冷却される。特に、排気側動弁装置30におけるバルブステムシール部材33が、潤滑オイルの噴射によって冷却される。したがって、バルブステムシール部材33(特にゴムシーラー33a)の熱による劣化が抑制される。
When it is determined from the output of the
エンジンブロック1a(特にシリンダブロック2)の暖機が所定の程度行われた後には、上述と同じ要領で、エンジンブロック1a内に冷却水が再導入される。
After the
冷却水の再導入後であって、冷却水温が所定温度以下の場合、図10に示されているように、第一クーラント送出ポンプ187の動作によって、冷却水が、シリンダブロック2→シリンダヘッド3→シリンダヘッド接続路171→ラジエータバイパス路175→シリンダブロック接続路174→シリンダブロック2、という経路で循環する。
After the reintroduction of the cooling water and the cooling water temperature is equal to or lower than the predetermined temperature, as shown in FIG. It circulates in the path of cylinder
冷却水温センサ181の出力により、冷却水温が所定温度を超えたことが判定された場合、図11に示されているように、第四バルブ186が切り換えられる。これにより、却水が、シリンダブロック2→シリンダヘッド3→シリンダヘッド接続路171→ラジエータ流入路172→ラジエータ105→ラジエータ流出路173→シリンダブロック接続路174→シリンダブロック2、という経路で循環する。
When it is determined from the output of the cooling
<<実施形態のエンジン冷却システムによる効果>>
・本実施形態のエンジン冷却システム100においては、エンジンブロック1aから冷却水が排出された状態で暖機運転が行われる際に、シリンダヘッド3の壁温が所定の高温となると、シール注油部43によってバルブステムシール部材33に潤滑オイルが噴射され、バルブステムシール部材33が冷却される。これにより、バルブステムシール部材33の熱による劣化が抑制され、エンジン冷却システム100の信頼性が向上する。
<< Effects of Engine Cooling System of Embodiment >>
In the
・本実施形態のエンジン冷却システム100においては、シリンダヘッド3の壁温が低温のうちは、噴射制御弁44が開弁せず、シール注油部43からの潤滑オイルの噴射が行われない。よって、排気側動弁装置30に対する潤滑オイルの噴射が、エンジン1の運転状態に応じて適切に行われ得る。
In the
・本実施形態のエンジン冷却システム100においては、蓄熱タンク106内に貯留されている温水が、エンジン1の始動の際に、エンジンブロック1a(アッパージャケット3d及びロワージャケット23)に導入され、その後に、エンジンブロック1aから蓄熱タンク106に冷却水が排出される。
In the
これにより、エンジンブロック1aが良好にプレヒートされるとともに、暖機運転の進行が良好に促進される。
Thereby, the
・本実施形態のエンジン冷却システム100においては、プレヒートが終了してエンジンブロック1a(アッパージャケット3d及びロワージャケット23)から蓄熱タンク106に冷却水が排出された後、エンジンブロック1aに冷却水が再び導入される。これにより、エンジンブロック1aの冷却が、適切に行われ得る。
In the
・本実施形態のエンジン冷却システム100においては、エンジンブロック1a(アッパージャケット3d及びロワージャケット23)内に冷却水を導入する際に、バキュームポンプ189によってエンジンブロック1a内が減圧され、負圧となる。これにより、エンジンブロック1a内へ冷却水の導入が良好に促進される。したがって、第二クーラント送出ポンプ188が、小型化、省力化され得る。
In the
<実施形態のエンジン廃熱回収システムの概略構成>
図12は、図1に示されているエンジン1を備えた、本発明のエンジン廃熱回収システムの一実施形態の概略構成図である。本実施形態のエンジン廃熱回収システム200は、エンジン1の廃熱から機械的エネルギーを回収し得るように構成されている。また、本実施形態のエンジン廃熱回収システム200は、エンジン冷却システムとしての機能も備えるように構成されている。
<Schematic Configuration of Engine Waste Heat Recovery System of Embodiment>
FIG. 12 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the engine waste heat recovery system of the present invention including the
本実施形態のエンジン廃熱回収システム200は、冷却水循環路270と、循環状態制御部280と、廃熱回収部290と、を備えている。
The engine waste
冷却水循環路270は、第一シリンダヘッド接続路271と、第二シリンダヘッド接続路272と、シリンダブロック接続路273と、ラジエータ流入路274と、ラジエータ流出路275と、タンク流入路276と、タンク流出路277と、噴射部供給路278と、廃熱回収循環路279と、を備えている。
The
第一シリンダヘッド接続路271の一端部は、シリンダヘッド3(アッパージャケット3d)と接続されている。第二シリンダヘッド接続路272の一端部も、シリンダヘッド3と接続されている。第二シリンダヘッド接続路272の他端部は、シリンダブロック接続路273と接続されている。
One end of the first cylinder
シリンダブロック接続路273の一端部は、シリンダブロック2と接続されている。シリンダブロック接続路273の他端部は、第二シリンダヘッド接続路272と接続されている。
One end of the cylinder
ラジエータ流入路274の始端部は、第二シリンダヘッド接続路272とシリンダブロック接続路273との接続部と接続されている。ラジエータ流入路274の末端部は、ラジエータ205における、冷却水流入口と接続されている。
The starting end of the
ラジエータ流出路275の始端部は、ラジエータ205における、冷却水排出口と接続されている。ラジエータ流出路275の末端部は、第一シリンダヘッド接続路271の前記一端部と反対側の他端部と接続されている。ラジエータ流出路275と第一シリンダヘッド接続路271との接続部と、蓄熱タンク206とは、タンク流入路276によって接続されている。タンク流入路276は、蓄熱タンク206の上部に設けられた冷却水流入口と接続されている。
A starting end portion of the
タンク流出路277の始端部は、蓄熱タンク206の底部に設けられた冷却水排出口と接続されている。タンク流出路277の末端部は、第二シリンダヘッド接続路272と接続されている。また、タンク流出路277から分岐するように、噴射部供給路278が設けられている。
The starting end of the
本発明の蒸気導出路としての廃熱回収循環路279の始端部は、シリンダヘッド3(アッパージャケット3d)の最上部に設けられた蒸気排出口と接続されている。すなわち、廃熱回収循環路279は、気化した冷却水の蒸気を、エンジンブロック1a(アッパージャケット3d)の外に導出するように構成されている。廃熱回収循環路279の末端部は、タンク流入路276と接続されている。
The start end portion of the waste heat
循環状態制御部280は、エンジンコントロールユニット(ECU)280a、及び後述する各種のセンサ、ポンプ、及びバルブを備えている。ECU280aは、CPU、EEPROM、RAM等からなり、各種のセンサの出力に基づいて、各種のポンプやバルブの作動を制御するための信号を発するように構成されている。
The circulation
温度センサ280dは、シリンダヘッド3に設けられている。この温度センサ280dは、シリンダヘッド3内(アッパージャケット3d内)の冷却水の温度に応じた信号を生じるように構成されている。
The
シリンダブロック接続路273には、第一ポンプ280P1が介装されている。また、シリンダブロック接続路273とラジエータ流入路274との接続位置には、三方弁からなるラジエータバイパスバルブ280V1が設けられている。すなわち、ラジエータバイパスバルブ280V1とシリンダブロック2との間に、第一ポンプ280P1が介装されている
A first pump 280P1 is interposed in the cylinder
噴射部供給路278がタンク流出路277から分岐する位置には、三方弁からなるタンク貯留制御バルブ280V2が介装されている。また、タンク流出路277における、タンク貯留制御バルブ280V2と蓄熱タンク206との間には、第二ポンプ280P2が介装されている。
A tank storage control valve 280V2 composed of a three-way valve is interposed at a position where the injection
切換バルブ280V3は、三方弁からなり、第一シリンダヘッド接続路271とタンク流入路276とが接続されている位置に介装されている。
The switching valve 280V3 is a three-way valve, and is interposed at a position where the first cylinder
廃熱回収部290は、過熱器291と、排気通路292と、タービン293と、コンデンサ294と、冷却水噴射部295と、を備えている。過熱器291、タービン293、及びコンデンサ294は、廃熱回収循環路279における蒸気の流動方向に沿って、この順で廃熱回収循環路279に介装されている。冷却水噴射部295は、噴射部供給路278と接続されている。
The waste
本発明の蒸気加熱器としての過熱器291は、排気ポート3c(図1参照)から排出された排気ガスの通路である排気通路292と接続されている。この過熱器291は、排気ガスと蒸気との熱交換によって、シリンダヘッド3から排出された蒸気を加熱し得るように構成されている。
The
本発明の膨張器としてのタービン293は、過熱器291を経て生成された過熱蒸気から、機械的エネルギーを回収し得るように構成されている。すなわち、タービン293は、回転羽根を備えていて、過熱器291から導入された過熱蒸気の膨張によって当該回転羽根が回転するように構成されている。
The
コンデンサ294は、タービン293を経た蒸気を、外気との熱交換によって冷却することで、凝縮し得るように構成されている。このコンデンサ294は、ラジエータと同様の構造に構成されている。
The
シリンダヘッド3には、本発明の冷却媒体噴射部としての冷却水噴射部295が装着されている。この冷却水噴射部295は、液体状の冷却水を、アッパージャケット3dの内壁面に向けて噴射し得るように、構成及び配置されている。具体的には、本実施形態においては、冷却水噴射部295は、燃料噴射用ノズルと同様の構造を有していて、冷却水を細かい液滴状にして勢いよく噴射し得るように構成されている。
The
<実施形態のエンジン廃熱回収システムの動作>
図13ないし図17は、図12に示されているエンジン廃熱回収システム200の動作の様子を示す概略図である。以下、図13ないし図17を用いて、本実施形態のエンジン廃熱回収システム200の動作について説明する。
<Operation of Engine Waste Heat Recovery System of Embodiment>
FIGS. 13 to 17 are schematic views showing the operation of the engine waste
ここで、図13ないし図17において、各バルブにおけるポートで黒塗りになっているものは、当該ポートが閉塞されていることを示すものとする。また、ポンプで黒塗りになっているものは、当該ポンプが停止していることを示すものとする。 Here, in FIGS. 13 to 17, the ports in each valve that are painted black indicate that the ports are closed. Moreover, what is black in a pump shall show that the said pump has stopped.
まず、始動前の初期状態においては、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3内から冷却水が排出されている一方、温水が蓄熱タンク206内に貯留されている。また、すべてのポンプは停止している。
First, in an initial state before starting, cooling water is discharged from the
ここで、上述と同様に、エンジンが始動されようとしていることが検知されると、プレヒートが行われる。この始動前のプレヒート時においては、まず、図13に示されているように、ラジエータバイパスバルブ280V1によって、第二シリンダヘッド接続路272とシリンダブロック接続路273とが連通される一方、これらとラジエータ205との連通は遮断される。
Here, as described above, when it is detected that the engine is about to be started, preheating is performed. At the time of preheating before starting, first, as shown in FIG. 13, the second cylinder
また、タンク貯留制御バルブ280V2によって、第二ポンプ280P2と第二シリンダヘッド接続路272とが連通される一方、これらと噴射部供給路278との連通は遮断される。
Further, the tank storage control valve 280V2 allows the second pump 280P2 and the second cylinder
さらに、切換バルブ280V3によって、第一シリンダヘッド接続路271とタンク流入路276とが連通される一方、これらとラジエータ流出路275との連通は遮断される。
Further, the first cylinder
この状態で、第一ポンプ280P1及び第二ポンプ280P2が駆動される。これにより、蓄熱タンク206内の温水が、タンク流出路277及び第二シリンダヘッド接続路272(タンク流出路277との接続部とラジエータバイパスバルブ280V1との間の部分)を通って第一ポンプ280P1に達し、シリンダブロック2内に流入する。シリンダブロック2に流入した温水は、シリンダヘッド3(アッパージャケット3d)に流入する。
In this state, the first pump 280P1 and the second pump 280P2 are driven. Accordingly, the hot water in the
シリンダヘッド3から第二シリンダヘッド接続路272に流出した温水は、第一ポンプ280P1により、当該第二シリンダヘッド接続路272及びシリンダブロック接続路273を通って、シリンダブロック2に再度流入する。シリンダヘッド3から第一シリンダヘッド接続路271に流出した温水は、タンク流入路276を通って、蓄熱タンク206に還流する。
The warm water flowing out from the
このようにして、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3に蓄熱タンク206から温水が供給されることで、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3がプレヒートされる。
In this way, the
その後、図14に示されているように、第一ポンプ280P1及び第二ポンプ280P2が、プレヒート時とは逆方向に冷却水を送出するように駆動されることで、シリンダブロック2及びシリンダヘッド3内の冷却水が、蓄熱タンク206に回収される。この状態で暖機運転が行われることで、シリンダブロック2の暖機が早期に行われ得る。
Thereafter, as shown in FIG. 14, the first pump 280P1 and the second pump 280P2 are driven so as to send the cooling water in the direction opposite to that during preheating, whereby the
シリンダヘッド3は、燃料混合気の燃焼による熱や、排気ガスの持つ熱により、シリンダブロック2よりも早期に昇温する。よって、シリンダブロック2が所定の温度に達すると、図15に示されているように、冷却水噴射部295によって、冷却水がシリンダヘッド3の内壁面(アッパージャケット3dの内壁面)に対して勢いよく噴射される。これにより、シリンダヘッド3が良好に冷却されるとともに、アッパージャケット3d内に蒸気が発生する。
The temperature of the
冷却水噴射部295による冷却水の噴射は、以下のようにして行われる。
The cooling water injection by the cooling
ラジエータバイパスバルブ280V1及び切換バルブ280V3は、全方向に閉弁される。タンク貯留制御バルブ280V2によって、第二ポンプ280P2と噴射部供給路278とが連通される一方、これらと第二シリンダヘッド接続路272との連通は遮断される。第一ポンプ280P1は停止される。
Radiator bypass valve 280V1 and switching valve 280V3 are closed in all directions. The tank storage control valve 280V2 allows the second pump 280P2 and the injection
この状態で第二ポンプ280P2が駆動されることで、蓄熱タンク206内の冷却水が、噴射部供給路278に送出される。そして、この噴射部供給路278に送出された冷却水は、冷却水噴射部295によって、細かい液滴状に噴射される。
By driving the second pump 280P2 in this state, the cooling water in the
アッパージャケット3d内に発生した蒸気は、廃熱回収循環路279に導出される。この蒸気は、過熱器291にて、排気ガスとの熱交換によって加熱され、過熱蒸気となる。過熱器291にて発生した過熱蒸気は、タービン293にて、膨張により、前記回転羽根を回転させる。これにより、過熱蒸気の有する熱エネルギーが、タービン293の前記回転羽根の運動(回転)のエネルギーに変換される。すなわち、過熱蒸気から機械的エネルギーが回収される。
The steam generated in the
タービン293を経て低エネルギーとなった蒸気は、コンデンサ294にて冷却されることで、凝縮される。コンデンサ294にて凝縮された冷却水は、タンク流入路276を経て、蓄熱タンク206に還流する。
The steam that has become low energy through the
なお、冷却水噴射部295によって噴射された冷却水のうち、蒸気とならなかったものは、シリンダブロック2内に滞留する。
Of the cooling water jetted by the cooling
温度センサ280dの出力に基づき、暖機運転が終了する。この暖機運転終了の際には、図16に示されているように、ラジエータバイパスバルブ280V1によって、第二シリンダヘッド接続路272とシリンダブロック接続路273とが連通される一方、これらとラジエータ205との連通は遮断される。また、タンク貯留制御バルブ280V2は全方向に開弁される一方、切換バルブ280V3は全方向に閉弁される。そして、第一ポンプ280P1が駆動される。これにより、シリンダブロック2内の冷却水も循環される。
Based on the output of the
その後、温度センサ280dの出力に基づき、冷却水温がさらに上昇して所定温度を超えたことが判定されると、図17に示されているように、冷却水がラジエータ205に導入される。これにより、冷却水がラジエータ205によって冷却される。
Thereafter, when it is determined that the cooling water temperature further rises and exceeds the predetermined temperature based on the output of the
<<実施形態のエンジン廃熱回収システムによる効果>>
本実施形態のエンジン廃熱回収システム200によれば、上述のエンジン冷却システム100によって得られる効果の他に、以下の効果が得られる。
<< Effects of engine waste heat recovery system of embodiment >>
According to the engine waste
・本実施形態のエンジン廃熱回収システム200においては、アッパージャケット3dに液体状の冷却水が満たされる時間が比較的短い。よって、シリンダヘッド3の壁温が比較的高温となりやすい。もっとも、本実施形態の構成によれば、シール注油部43によってバルブステムシール部材33に潤滑オイルが噴射され、バルブステムシール部材33が冷却される。これにより、バルブステムシール部材33の熱による劣化が抑制され、エンジン廃熱回収システム200の信頼性が向上する。
In the engine waste
・本実施形態のエンジン廃熱回収システム200においては、液体状の冷却水が、冷却水噴射部295によって、アッパージャケット3dの内壁面に、勢いよく噴射される。すなわち、アッパージャケット3dの内壁面に対して、液体状の冷却水が、勢いよく衝突する。これにより、アッパージャケット3dの内壁面に付着している、冷却水の蒸気による気泡が、良好に弾き飛ばされる。
In the engine waste
よって、高負荷運転等により、シリンダヘッド3が高温になって、アッパージャケット3dの内壁面にて大量の気泡が発生した場合であっても、膜沸騰現象の発生が、緩和又は抑制され得る。したがって、シリンダヘッド3の冷却が良好に行われ、バルブステムシール部材33の熱による劣化も効果的に抑制され得る。
Therefore, even when the
また、シリンダヘッド3にて発生している廃熱による冷却水の昇温が、効率的に行われる。よって、廃熱からの機械的エネルギーの回収効率が良好となる。
Further, the temperature of the cooling water is efficiently increased by the waste heat generated in the
<変形例の例示列挙>
なお、上述の各実施形態は、上述した通り、出願人が取り敢えず本願の出願時点において最良であると考えた本発明の代表的な実施形態を単に例示したものにすぎない。よって、本発明はもとより上述の各実施形態に何ら限定されるものではない。したがって、本発明の本質的部分を変更しない範囲内において、上述の各実施形態に対して種々の変形が施され得ることは、当然である。
<List of examples of modification>
In addition, each above-mentioned embodiment is only what illustrated the typical embodiment of this invention which the applicant considered the best at the time of the application of this application for the time being as mentioned above. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiments. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiments within the scope not changing the essential part of the present invention.
以下、代表的な変形例について、幾つか例示する。以下の変形例の説明において、上述の実施形態にて説明されているものと同様の構成及び機能を有する部材に対しては、上述の実施形態と同様の符号が付されているものとする。また、技術的に矛盾しない範囲内において、上述の実施形態における説明が、下記の変形例にて、適宜援用され得るものとする。 Hereinafter, some typical modifications will be exemplified. In the following description of modifications, members having the same configuration and function as those described in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above-described embodiment. Moreover, within the range which is not technically contradictory, description in the above-mentioned embodiment shall be suitably used in the following modification.
もっとも、言うまでもなく、変形例とて、以下に列挙されたもの限定されるものではない。また、複数の変形例が、技術的に矛盾しない範囲内において、適宜、複合的に適用され得る。 However, it goes without saying that the modifications are not limited to those listed below. In addition, a plurality of modified examples can be applied in a composite manner as appropriate within a technically consistent range.
本発明(特に、本発明の課題を解決するための手段を構成する各構成要素における、作用的・機能的に表現されているもの)は、上述の実施形態や、下記変形例の記載に基づいて限定解釈されてはならない。このような限定解釈は、(先願主義の下で出願を急ぐ)出願人の利益を不当に害する反面、模倣者を不当に利するものであって、許されない。 The present invention (especially those expressed functionally and functionally in the constituent elements constituting the means for solving the problems of the present invention) is based on the above-described embodiment and the description of the following modifications. Should not be construed as limited. Such a limited interpretation is unacceptable and improper for imitators, while improperly harming the applicant's interests (rushing to file under a prior application principle).
(1)本発明の適用対象は、複数気筒エンジンや直列型エンジンに限定されない。例えば、本発明は、単気筒エンジンにも適用され得る。あるいは、本発明は、V型、W型、水平対向型等、いずれの形式のエンジンにも好適に適用され得る。また、本発明の適用対象は、ガソリンエンジンに限定されない。例えば、本発明は、ディーゼルエンジンにも適用され得る。 (1) The application target of the present invention is not limited to a multiple cylinder engine or an inline engine. For example, the present invention can be applied to a single cylinder engine. Alternatively, the present invention can be suitably applied to any type of engine such as a V type, a W type, and a horizontally opposed type. Moreover, the application object of this invention is not limited to a gasoline engine. For example, the present invention can be applied to a diesel engine.
(2)上述の実施形態における各種のセンサ、ポンプ、バルブ等は、適宜変更されたり省略されたりすることがあり得る。 (2) Various sensors, pumps, valves and the like in the above-described embodiment may be appropriately changed or omitted.
例えば、第四バルブ186としては、サーモスタット式三方弁に代えて、電動三方弁が用いられ得る。また、第一クーラント送出ポンプ187として、電動ポンプが用いられ得る。
For example, as the
第二クーラント送出ポンプ188は、省略され得る。また、ECU180aによって冷却水温や壁温が推定される場合、冷却水温センサ181や壁温センサ182等は省略され得る。
The second
(3)動弁装置注油部40の構成も、上述の実施形態のものに限定されない。例えば、動弁装置注油部40(特にシール注油部43)の一部又は全部は、シリンダヘッド3の壁材の内部に設けられたオイル通路によって構成されていてもよい。また、噴射制御弁44は、省略され得る。また、吸気側動弁装置30’に対応する動弁装置注油部40は、省略され得る。
(3) The configuration of the valve operating
(4)噴射部供給路278が、シリンダヘッド3の壁材の内部に設けられた冷却水通路を備えていてもよい。この冷却水通路は、バルブステムシール部材33の近傍を通過することが好適である。これにより、バルブステムシール部材33冷却が良好に行われ得る。
(4) The injection
(5)タービン293に備えられた前記回転羽根の回転エネルギーは、電気に変換されてもよいし、他の回転駆動系の動力源として用いられてもよい。また、タービン293に代えて、ピストンを備えた機構を用いてもよい。
(5) The rotational energy of the rotary blades provided in the
(6)その他、本発明の課題を解決するための手段を構成する各要素における、作用・機能的に表現されている要素は、上述の実施形態や変形例にて開示されている具体的構造の他、当該作用・機能を実現可能な、いかなる構造をも含む。 (6) In addition, in the elements constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements expressed functionally and functionally are the specific structures disclosed in the above-described embodiments and modifications. In addition, any structure capable of realizing the operation / function is included.
1…エンジン 1a…エンジンブロック 2…シリンダブロック
3…シリンダヘッド 3a…燃焼室 3c…排気ポート(排気通路)
3d…アッパージャケット(冷却媒体ジャケット)
23…ロワージャケット(冷却媒体ジャケット) 30…排気側動弁装置
31…弁体 31a…排気弁 31b…排気弁ステム
32…排気弁ステムガイド 32a…排気弁ステムガイド孔
33…バルブステムシール部材 33a…ゴムシーラー
40…動弁装置注油部 41…オイル輸送管 42…カムシャフト注油部
43…シール注油部(オイル噴射部) 44…噴射制御弁
100…エンジン冷却システム
106…蓄熱タンク 170…冷却水循環路 180…循環状態制御部
200…エンジン廃熱回収システム 206…蓄熱タンク
270…冷却水循環路(冷却媒体循環路) 280…循環状態制御部
290…廃熱回収部 291…過熱器(蒸気加熱器)
292…排気通路 293…タービン(膨張器)
294…コンデンサ(凝縮器) 295…冷却水噴射部(冷却媒体噴射部)
DESCRIPTION OF
3d ... Upper jacket (cooling medium jacket)
DESCRIPTION OF
292 ...
294 ... Condenser (condenser) 295 ... Cooling water injection part (cooling medium injection part)
Claims (5)
前記冷却媒体が通過し得る空間である冷却媒体ジャケットが形成された、エンジンブロックと、
前記冷却媒体ジャケットに接続された冷却媒体循環路と、
前記冷却媒体循環路に接続されていて、前記冷却媒体を保温しながら貯留するように構成された、蓄熱タンクと、
前記冷却媒体循環路における前記冷却媒体の循環状態を制御するように構成された、循環状態制御部と、
を備え、
前記循環状態制御部は、暖機運転中における前記冷却媒体ジャケット内を、前記冷却媒体が前記蓄熱タンクに排出された状態とするように構成され、
前記エンジンブロックは、
燃焼室と連通する排気通路が形成されたシリンダヘッドを備え、
前記燃焼室側から前記排気通路を閉鎖し得る排気弁が下端に設けられた棒状の部材である排気弁ステムが貫通される排気弁ステムガイド孔が設けられ、
前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするためのバルブステムシール部材が装着され、
前記バルブステムシール部材に向けて潤滑オイルを噴射するように構成されたオイル噴射部が設けられたことを特徴とする、エンジン冷却システム。 In an engine cooling system configured to cool an engine with a liquid cooling medium,
An engine block formed with a cooling medium jacket that is a space through which the cooling medium can pass;
A coolant circulation path connected to the coolant jacket;
A heat storage tank connected to the cooling medium circulation path and configured to store the cooling medium while keeping heat; and
A circulation state controller configured to control a circulation state of the cooling medium in the cooling medium circulation path;
With
The circulation state control unit is configured so that the inside of the cooling medium jacket during the warm-up operation is in a state where the cooling medium is discharged to the heat storage tank,
The engine block is
A cylinder head formed with an exhaust passage communicating with the combustion chamber;
An exhaust valve stem guide hole is provided through which an exhaust valve stem that is a rod-like member provided at the lower end with an exhaust valve capable of closing the exhaust passage from the combustion chamber side;
A valve stem seal member for sealing a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem is mounted,
An engine cooling system, comprising an oil injection portion configured to inject lubricating oil toward the valve stem seal member.
前記循環状態制御部は、前記エンジンの始動の際に前記蓄熱タンクから前記冷却媒体ジャケットに前記冷却媒体を導入した後、前記冷却媒体ジャケットから前記蓄熱タンクに前記冷却媒体を排出するように構成されたことを特徴とする、エンジン冷却システム。 The engine cooling system according to claim 1,
The circulation state control unit is configured to discharge the cooling medium from the cooling medium jacket to the heat storage tank after introducing the cooling medium from the heat storage tank to the cooling medium jacket when the engine is started. An engine cooling system characterized by that.
前記オイル噴射部には、前記エンジンの運転状態に応じて開閉されることで前記バルブステムシール部材への前記潤滑オイルの噴射状態を制御するように構成された噴射制御弁が設けられていることを特徴とする、エンジン冷却システム。 The engine cooling system according to claim 1 or 2,
The oil injection unit is provided with an injection control valve configured to control the injection state of the lubricating oil to the valve stem seal member by being opened and closed according to the operating state of the engine. Features an engine cooling system.
シリンダと、前記シリンダと連通する排気通路と、が形成された、エンジンブロックと、
液体状の冷却媒体を前記エンジンブロックに向けて噴射するように構成された、冷却媒体噴射部と、
前記冷却媒体噴射部によって噴射された後に気化した前記冷却媒体の蒸気を、前記エンジンブロックの外に導出するように構成された、蒸気導出路と、
前記蒸気導出路に介装されていて、前記排気通路内を通過する前記排気ガスと前記蒸気との熱交換によって当該蒸気を加熱するように構成された、蒸気加熱器と、
前記蒸気導出路に介装されていて、前記蒸気加熱器を経た前記蒸気から機械的エネルギーを回収するように構成された、膨張器と、
前記膨張器を経た前記蒸気を凝縮するように構成された、凝縮器と、
を備え、
前記エンジンブロックは、
前記排気通路が形成されたシリンダヘッドを備え、
前記シリンダ側から前記排気通路を閉鎖し得る排気弁が下端に設けられた棒状の部材である排気弁ステムが貫通される排気弁ステムガイド孔が設けられ、
前記排気弁ステムガイド孔と前記排気弁ステムとの隙間をシールするためのバルブステムシール部材が装着され、
前記バルブステムシール部材に向けて潤滑オイルを噴射するように構成されたオイル噴射部が設けられたことを特徴とする、エンジン廃熱回収システム。 In an engine waste heat recovery system configured to recover mechanical energy from engine waste heat,
An engine block formed with a cylinder and an exhaust passage communicating with the cylinder;
A cooling medium injection unit configured to inject a liquid cooling medium toward the engine block;
A steam outlet path configured to lead out the steam of the cooling medium vaporized after being injected by the cooling medium injection section, out of the engine block;
A steam heater that is interposed in the steam lead-out path and configured to heat the steam by heat exchange between the exhaust gas passing through the exhaust passage and the steam;
An expander interposed in the steam outlet and configured to recover mechanical energy from the steam that has passed through the steam heater;
A condenser configured to condense the vapor through the expander;
With
The engine block is
A cylinder head in which the exhaust passage is formed;
An exhaust valve stem guide hole through which an exhaust valve stem that is a rod-like member provided at the lower end with an exhaust valve capable of closing the exhaust passage from the cylinder side is provided,
A valve stem seal member for sealing a gap between the exhaust valve stem guide hole and the exhaust valve stem is mounted,
An engine waste heat recovery system comprising an oil injection portion configured to inject lubricating oil toward the valve stem seal member.
前記オイル噴射部には、前記エンジンの運転状態に応じて開閉されることで前記バルブステムシール部材への前記潤滑オイルの噴射状態を制御するように構成された噴射制御弁が設けられていることを特徴とする、エンジン廃熱回収システム。 The engine waste heat recovery system according to claim 4,
The oil injection unit is provided with an injection control valve configured to control the injection state of the lubricating oil to the valve stem seal member by being opened and closed according to the operating state of the engine. An engine waste heat recovery system.
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JP (1) | JP2008240613A (en) |
Cited By (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012021757A2 (en) * | 2010-08-11 | 2012-02-16 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Split radiator design for heat rejection optimization for a waste heat recovery system |
US8407998B2 (en) | 2008-05-12 | 2013-04-02 | Cummins Inc. | Waste heat recovery system with constant power output |
US8544274B2 (en) | 2009-07-23 | 2013-10-01 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Energy recovery system using an organic rankine cycle |
US8627663B2 (en) | 2009-09-02 | 2014-01-14 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Energy recovery system and method using an organic rankine cycle with condenser pressure regulation |
US8683801B2 (en) | 2010-08-13 | 2014-04-01 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Rankine cycle condenser pressure control using an energy conversion device bypass valve |
US8707914B2 (en) | 2011-02-28 | 2014-04-29 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Engine having integrated waste heat recovery |
US8752378B2 (en) | 2010-08-09 | 2014-06-17 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Waste heat recovery system for recapturing energy after engine aftertreatment systems |
US8776517B2 (en) | 2008-03-31 | 2014-07-15 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Emissions-critical charge cooling using an organic rankine cycle |
US8800285B2 (en) | 2011-01-06 | 2014-08-12 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US8826662B2 (en) | 2010-12-23 | 2014-09-09 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle system and method |
US8893495B2 (en) | 2012-07-16 | 2014-11-25 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Reversible waste heat recovery system and method |
US8919328B2 (en) | 2011-01-20 | 2014-12-30 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system and method with improved EGR temperature control |
US9021808B2 (en) | 2011-01-10 | 2015-05-05 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US9140209B2 (en) | 2012-11-16 | 2015-09-22 | Cummins Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US9217338B2 (en) | 2010-12-23 | 2015-12-22 | Cummins Intellectual Property, Inc. | System and method for regulating EGR cooling using a rankine cycle |
US9845711B2 (en) | 2013-05-24 | 2017-12-19 | Cummins Inc. | Waste heat recovery system |
-
2007
- 2007-03-27 JP JP2007081405A patent/JP2008240613A/en active Pending
Cited By (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8776517B2 (en) | 2008-03-31 | 2014-07-15 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Emissions-critical charge cooling using an organic rankine cycle |
US8407998B2 (en) | 2008-05-12 | 2013-04-02 | Cummins Inc. | Waste heat recovery system with constant power output |
US8635871B2 (en) | 2008-05-12 | 2014-01-28 | Cummins Inc. | Waste heat recovery system with constant power output |
US8544274B2 (en) | 2009-07-23 | 2013-10-01 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Energy recovery system using an organic rankine cycle |
US8627663B2 (en) | 2009-09-02 | 2014-01-14 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Energy recovery system and method using an organic rankine cycle with condenser pressure regulation |
US8752378B2 (en) | 2010-08-09 | 2014-06-17 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Waste heat recovery system for recapturing energy after engine aftertreatment systems |
WO2012021757A3 (en) * | 2010-08-11 | 2012-05-10 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Split radiator design for heat rejection optimization for a waste heat recovery system |
WO2012021757A2 (en) * | 2010-08-11 | 2012-02-16 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Split radiator design for heat rejection optimization for a waste heat recovery system |
US9470115B2 (en) | 2010-08-11 | 2016-10-18 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Split radiator design for heat rejection optimization for a waste heat recovery system |
US8683801B2 (en) | 2010-08-13 | 2014-04-01 | Cummins Intellectual Properties, Inc. | Rankine cycle condenser pressure control using an energy conversion device bypass valve |
US9217338B2 (en) | 2010-12-23 | 2015-12-22 | Cummins Intellectual Property, Inc. | System and method for regulating EGR cooling using a rankine cycle |
US8826662B2 (en) | 2010-12-23 | 2014-09-09 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle system and method |
US9745869B2 (en) | 2010-12-23 | 2017-08-29 | Cummins Intellectual Property, Inc. | System and method for regulating EGR cooling using a Rankine cycle |
US9702272B2 (en) | 2010-12-23 | 2017-07-11 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle system and method |
US8800285B2 (en) | 2011-01-06 | 2014-08-12 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US9334760B2 (en) | 2011-01-06 | 2016-05-10 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US9638067B2 (en) | 2011-01-10 | 2017-05-02 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US9021808B2 (en) | 2011-01-10 | 2015-05-05 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US8919328B2 (en) | 2011-01-20 | 2014-12-30 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system and method with improved EGR temperature control |
US11092069B2 (en) | 2011-01-20 | 2021-08-17 | Cummins Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system and method with improved EGR temperature control |
US8707914B2 (en) | 2011-02-28 | 2014-04-29 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Engine having integrated waste heat recovery |
US9702289B2 (en) | 2012-07-16 | 2017-07-11 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Reversible waste heat recovery system and method |
US8893495B2 (en) | 2012-07-16 | 2014-11-25 | Cummins Intellectual Property, Inc. | Reversible waste heat recovery system and method |
US9140209B2 (en) | 2012-11-16 | 2015-09-22 | Cummins Inc. | Rankine cycle waste heat recovery system |
US9845711B2 (en) | 2013-05-24 | 2017-12-19 | Cummins Inc. | Waste heat recovery system |
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