JP2009243387A - Engine exhaust heat recovery system - Google Patents
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Abstract
Description
燃料タンクへ戻されるリターン燃料の廃熱を利用することができる装置に関する。 The present invention relates to an apparatus capable of utilizing waste heat of return fuel returned to a fuel tank.
従来、ガソリンタンク内のガソリンが蒸発することを抑制するために、ポンプによる断熱圧縮の他、高温のエンジンルーム内を通過することで温度上昇した余剰ガソリンを冷却するガソリン冷却装置が開示されている。 Conventionally, in order to suppress evaporation of gasoline in a gasoline tank, a gasoline cooling device that cools surplus gasoline whose temperature has increased by passing through a high-temperature engine room is disclosed in addition to adiabatic compression by a pump. .
このようなガソリン冷却装置を改良したものが特許文献1に開示されている。特許文献1に開示されたガソリン冷却装置では、ガソリンの冷却と自動車室内の冷房とをいずれも良好に行うことを目的とした構成が開示されている。具体的には、被冷却管と冷却管とを配設した蓄熱式熱交換器内に蓄熱剤を充填した構成を有している。このガソリン冷却装置は、冷房負荷が低い場合には電磁弁を開放して冷却管内に冷媒を流し、蓄熱剤を冷却すると同時に被冷却管内のガソリンを冷却する。一方、冷房負荷が高い場合には、電磁弁を閉じて蓄熱剤によって被冷却管内を流れるガソリンを冷却する。
An improved version of such a gasoline cooling device is disclosed in
このように、特許文献1における蓄熱式熱交換器はガソリンの冷却を目的として配置されており、蓄熱剤は、いわば、保冷剤として機能している。このような蓄熱式熱交換器において熱交換されたガソリンの熱は冷媒によって持ち去られ、コンデンサによって大気に放出され、この熱を活用することは何ら提案されていない。この点は、他の従来のガソリン冷却装置においても同様である。
Thus, the heat storage type heat exchanger in
そこで、本発明は、ガソリン等の燃料が有する熱を有効に活用することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to utilize the heat | fever which fuels, such as gasoline, have effectively.
かかる課題を解決する本発明のエンジンの廃熱回収装置は、リターン燃料が流通するリターン燃料通路と、当該リターン燃料の廃熱を回収する蓄熱手段と、を備えたことを特徴とする(請求項1)。このような構成とすることにより、回収した廃熱を、保温効果を有する蓄熱手段に蓄えることができる。さらに、廃熱回収装置は、このように回収した熱を、各部の昇温に活用することができる。このような廃熱回収装置は、ディーゼルエンジンにおける蓄圧式燃料システムで有効に利用することができる。ディーゼルエンジンにおける蓄圧式燃料噴射システムでは、燃料噴射の際に、高圧の状態で蓄積した燃料の一部を筒内へ噴射せず、燃料タンクへリターンするものがある。このように燃料タンクへリターンする燃料は、高圧状態から減圧される際に温度が上昇する。これにより、このような燃料は、高温に達し、熱エネルギーを有することとなる。本発明の廃熱回収装置は、このような燃料の廃熱を回収し、この熱を活用することにより、エネルギーを有効に利用することができる。なお、リターン燃料とは、上述したような噴射に係る機器類からリターンするものに限られず、燃料タンクへリターンする燃料であって、回収可能な熱を有する燃料はいずれも含むものである。例えば、燃料タンクから揮発した燃料を液化し、再度、燃料タンクへ戻される燃料などもリターン燃料に含まれる。 The engine waste heat recovery apparatus of the present invention that solves such a problem includes a return fuel passage through which return fuel flows, and heat storage means for recovering waste heat of the return fuel. 1). By setting it as such a structure, the collect | recovered waste heat can be stored in the thermal storage means which has a heat retention effect. Furthermore, the waste heat recovery apparatus can utilize the heat recovered in this way for increasing the temperature of each part. Such a waste heat recovery apparatus can be effectively used in an accumulator fuel system in a diesel engine. Some accumulator fuel injection systems in diesel engines return to the fuel tank without injecting part of the fuel accumulated in a high pressure state into the cylinder during fuel injection. Thus, the temperature of the fuel returning to the fuel tank rises when the pressure is reduced from the high pressure state. Thereby, such a fuel reaches a high temperature and has thermal energy. The waste heat recovery apparatus of the present invention can effectively use energy by recovering the waste heat of such fuel and utilizing this heat. The return fuel is not limited to the fuel that returns from the equipment related to the injection as described above, but includes fuel that returns to the fuel tank and that has recoverable heat. For example, the fuel that volatilized from the fuel tank is liquefied and returned to the fuel tank again is included in the return fuel.
このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備えた構成とすることができる(請求項2)。このような構成とすることにより、蓄熱手段に蓄えた熱を活用してエンジンの暖機を促進することができる。 Such a waste heat recovery apparatus can be configured to include a refrigerant passage through which the refrigerant that circulates in the engine is supplied with heat in the heat storage means (Claim 2). By setting it as such a structure, the warming-up of an engine can be accelerated | stimulated using the heat | fever stored in the thermal storage means.
また、このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備え、前記蓄熱手段は、前記リターン燃料通路及び前記冷媒通路が引き込まれ、内部に蓄熱剤を充填した蓄熱容器とすることができる(請求項3)。また、前記蓄熱手段は、前記冷媒通路を流通する冷媒を内部に貯留し、前記リターン燃料通路を引き込んだ蓄熱容器とすることができる(請求項4)。このような構成とすることにより、蓄熱手段は、リターン燃料の廃熱を蓄えることができる。 In addition, such a waste heat recovery apparatus includes a refrigerant passage through which a refrigerant circulated in the engine is supplied with heat in the heat storage means, and the return fuel passage and the refrigerant passage are drawn into the heat storage means. In addition, a heat storage container filled with a heat storage agent can be provided (claim 3). Further, the heat storage means may be a heat storage container that stores therein the refrigerant flowing through the refrigerant passage and draws in the return fuel passage. By setting it as such a structure, the thermal storage means can store the waste heat of a return fuel.
このような廃熱回収装置は、前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料を冷却する冷却手段を備えた構成とすることができる(請求項5)。このような構成とすることにより、リターン燃料の温度が予め設定した閾値の温度を超える場合等、燃料の流通する通路の過度の温度上昇による破損を防止することができる。また、高温となった燃料の燃料タンクへの流入を抑制し、燃料タンク内における燃料の温度の上昇を抑えることができる。このような廃熱回収装置において、当該冷却手段は、前記リターン燃料が前記蓄熱手段を迂回する第1バイパス通路と、前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料の前記第1バイパス通路への流通状態を制御する第1切替手段と、前記第1バイパス通路を通過する前記リターン燃料を冷却する冷却器と、を含むことができる(請求項6)。 Such a waste heat recovery apparatus can be configured to include a cooling means for cooling the return fuel based on temperature information of the return fuel. By adopting such a configuration, it is possible to prevent damage due to an excessive temperature rise in the passage through which the fuel flows, such as when the temperature of the return fuel exceeds a preset threshold temperature. In addition, it is possible to suppress the inflow of the fuel that has reached a high temperature into the fuel tank and to suppress an increase in the temperature of the fuel in the fuel tank. In such a waste heat recovery apparatus, the cooling means includes a first bypass passage through which the return fuel bypasses the heat storage means, and the return fuel to the first bypass passage based on temperature information of the return fuel. And a cooler that cools the return fuel passing through the first bypass passage (Claim 6).
さらに、このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第2バイパス通路を備えた構成とすることができる(請求項7)。このような構成とすることにより、蓄熱手段において高温に保たれたリターン燃料を直接、噴射に用いることができる。蓄熱手段におけるリターン燃料は、エンジン停止後も温度が維持される。このため、エンジン始動時のような燃料タンク内の燃料が低温の場合、リターン燃料を第2バイパス通路へ通すことにより、燃料タンク内の低温の燃料と比較して温度の高い燃料を筒内へ噴射できる。この結果、燃料の微粒化が良好となり、着火性が向上し、エンジンの始動性が改善される。 Furthermore, such a waste heat recovery apparatus may be configured to include a second bypass passage through which the return fuel that has passed through the heat storage means bypasses the fuel tank (claim 7). With such a configuration, the return fuel maintained at a high temperature in the heat storage means can be directly used for injection. The temperature of the return fuel in the heat storage means is maintained even after the engine is stopped. Therefore, when the fuel in the fuel tank is at a low temperature, such as when the engine is started, the return fuel is passed through the second bypass passage, so that the fuel having a higher temperature than the low-temperature fuel in the fuel tank is brought into the cylinder. Can be jetted. As a result, the atomization of the fuel is improved, the ignitability is improved, and the engine startability is improved.
また、このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第2バイパス通路と、前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料の温度及び気筒内へ噴射される燃料の温度に基づいて、前記リターン燃料の前記第2バイパス通路への流通状態を制御する第2切替手段と、を備えた構成とすることができる(請求項8)。このような構成とすることにより、リターン燃料の温度に基づいて、リターン燃料の流通する通路を切替えることができる。これにより、筒内へ噴射する燃料の温度を良好にし、エンジンの始動性を向上することができる。 In this waste heat recovery apparatus, the return fuel that has passed through the heat storage means is injected into the second bypass passage that bypasses the fuel tank, the temperature of the return fuel that has passed through the heat storage means, and the cylinder. And a second switching means for controlling the flow state of the return fuel to the second bypass passage based on the temperature of the fuel to be supplied (claim 8). By setting it as such a structure, the path | route which a return fuel distribute | circulates can be switched based on the temperature of a return fuel. Thereby, the temperature of the fuel injected into the cylinder can be improved, and the engine startability can be improved.
本発明の廃熱回収装置は、燃料タンクへ戻されるリターン燃料の廃熱を回収し、エンジンの暖機等に活用することによりエネルギーを有効に利用できる。 The waste heat recovery apparatus of the present invention can effectively use energy by recovering the waste heat of the return fuel returned to the fuel tank and using it for warming up the engine.
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の実施例1について図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の廃熱回収装置1を組み込んだディーゼルエンジン(以下、単に「エンジン」と称する。)2の概略構成を示した説明図である。
廃熱回収装置1は、蓄熱容器3、燃料タンク4、コモンレール5、燃料ポンプ6、燃料通路7、リターン燃料通路8、インジェクタ9a、9b、9c、9dを備えている。
The waste
蓄熱容器3は、本発明の蓄熱手段に相当し、保温性を有するタンクであって、内部に冷媒を貯留することができる。蓄熱容器3には、冷媒が流通する第1冷媒通路10及び第2冷媒通路11が接続されている。この第1冷媒通路10及び第2冷媒通路11を形成する管が、蓄熱容器3の底面3a側から蓄熱容器3の内部に向かって挿入されている。冷媒は、第1冷媒通路10を通じて、蓄熱容器3内へ流入し、第2冷媒通路11を通じて、蓄熱容器3内から流出する。
The
燃料通路7は、燃料タンク4とコモンレール5とを接続している。この燃料通路7上には、燃料ポンプ6が配置されている。燃料ポンプ6は、燃料タンク4内の燃料を圧縮し、コモンレール5へ供給する。コモンレール5は、供給された燃料を高圧の状態で維持するとともに、高圧の状態の燃料を、各筒内に向けて配置されたインジェクタ9a、9b、9c、9dへ供給する。
The
リターン燃料通路8の一端は、燃料タンク4内に開口している。このリターン燃料通路8は通路の途中で分岐し、インジェクタ9a、9b、9c、9dのそれぞれと接続している。
One end of the
ところで、コモンレール5からインジェクタ9aへ供給される燃料は、筒内へ噴射する燃料と、インジェクタ9aの噴射弁へ背圧を与える燃料とに分けられる。インジェクタ9aの噴射弁へ背圧を与える燃料は、インジェクタ9aが筒内へ燃料を噴射する際に、インジェクタ9aから抜き取られ、リターン燃料通路8を通じて、燃料タンク4へリターンする。このように燃料タンク4へリターンする燃料を以下、「リターン燃料」と称する。このような燃料のリターンは、インジェクタ9b、9c、9dにおいても同様に行われている。なお、コモンレール5内から開放される燃料もリターン燃料通路8に合流する構成となっている。
By the way, the fuel supplied from the
また、このリターン燃料通路8では、通路の一部が、蓄熱容器3の内部に引き込まれている。このため、蓄熱容器3内において、リターン燃料通路8を通過するリターン燃料と蓄熱容器3内の冷媒とが熱交換を行う構成となっている。
In the
さらに、エンジン2のエンジン本体12は、ウォータジャケット13を備え、ウォータジャケット13の下流部にウォータポンプ14が備えられている。また、エンジン2は、エンジン2内を循環する冷媒の流通する第3冷媒通路15を備えている。第3冷媒通路15の上流側の端部は、ウォータジャケット13の下流部に接続されており、第3冷媒通路15の下流側の端部は、ウォータジャケット13の上流部に接続されている。すなわち、冷媒は、ウォータジャケット13と第3冷媒通路15とによりループ状に形成された通路を流通する。さらに、この第3冷媒通路15には、上流側から順に、サーモスタット16、ラジエータ17が配置されている。サーモスタット16には、第1冷媒通路10と第4冷媒通路18が接続されている。また、第3冷媒通路15のラジエータ17よりも下流側には第2冷媒通路11が接続されている。
Further, the
サーモスタット16は、冷媒の温度に応じて経路を変更する切替弁である。サーモスタット16は、ウォータポンプ14から圧送される冷媒を、第3冷媒通路15に沿って流通させる経路と、第1冷媒通路10へ送る経路と、第4冷媒通路18へ送る経路とを備えている。サーモスタット16は、冷媒の温度が低い場合には、第1冷媒通路10及び第4冷媒通路18へ冷媒を流通させる。一方、冷媒の温度が高い場合には、サーモスタット16は、第1冷媒通路10と、第4冷媒通路18と、第3冷媒通路15とへ冷媒を流通させる。サーモスタット16が経路を切替えるような冷媒の温度はエンジン本体12の暖機が完了したと判断される温度である。
The
また、第1冷媒通路10には、サーモスタット16に近い側から順に電動ポンプ19、第1逆止弁20が配置されている。第2冷媒通路11には第2逆止弁21が配置されている。電動ポンプ19は、第1冷媒通路10内の冷媒をサーモスタット16側から蓄熱容器3側へ圧送する。第1逆止弁20は、第1冷媒通路10内の冷媒の蓄熱容器3側からサーモスタット16側への流れを遮断する。第2逆止弁21は、第2冷媒通路11内の冷媒が蓄熱容器3へ向かう流れを遮断する。
Further, an
さらに、第4冷媒通路18には、サーモスタット16側から順に電磁弁22、ヒータ23が配置されている。電磁弁22は閉弁状態になると、第4冷媒通路18内の冷媒の流通を遮断する。ヒータ23は、冷媒の熱により室内への送風を暖める。
Further, an
また、廃熱回収装置1はECU(Electronic Control Unit)24を備えている。ECU24は電動ポンプ19と電気的に接続されており、電動ポンプ19へ駆動、停止についての制御信号を送信する。また、ECU24は、電磁弁22と電気的に接続されており、電磁弁22へ開弁及び閉弁についての制御信号を送信する。
The waste
次に、廃熱回収装置1の作用を説明する。まず、エンジン2が暖機を完了して稼動している場合について説明する。エンジン2の稼働時では、機械式のウォータポンプ14が稼働し、冷媒がウォータジャケット13、第3冷媒通路15を流通する。また、電動ポンプ19は、ECU24から駆動の信号を受け取り、駆動されている。エンジン2が暖機を完了している場合、サーモスタット16は、第1冷媒通路10、第3冷媒通路15、第4冷媒通路18へ冷媒が流通できるように経路を形成している。このうち、第3冷媒通路15を流通する冷媒は、ラジエータ17において冷却される。ラジエータ17で冷却された冷媒は、ウォータジャケット13へ流れ込む。
Next, the operation of the waste
第1冷媒通路10へ流入する冷媒は、電動ポンプ19に圧送され、蓄熱容器3へ流入する。ところで、インジェクタ9a、9b、9c、9d、コモンレール5からのリターン燃料は、高圧の状態から圧力が低下する際に、温度が上昇する。このため、リターン燃料通路8を通過する燃料は高温である。蓄熱容器3内では、このようなリターン燃料通路8を通過するリターン燃料と冷媒とが熱交換をする。これにより、蓄熱容器3内において、冷媒は温度が上昇し、リターン燃料は温度が低下する。このように温度の上昇した冷媒は、第2冷媒通路11を通り、蓄熱容器3から流れ出て、第3冷媒通路15を流れる冷媒と合流する。また、蓄熱容器3で温度の低下したリターン燃料は、燃料タンク4へ流入する。このように燃料タンク4へ流入するリターン燃料の温度が低下するため、燃料タンク4内の温度上昇が抑制され、燃料の揮発が抑えられる。
The refrigerant flowing into the first
第4冷媒通路18では、ECU24の信号に基づいて電磁弁22が冷媒の流通状態を制御している。電磁弁22が開弁状態の場合は、冷媒が第4冷媒通路18を流通し、ヒータ23で室内へ送風される空気を暖める。ヒータ23を通過した冷媒は第3冷媒通路15を流れる冷媒と合流する。一方、電磁弁22が閉弁状態の場合では、第4冷媒通路18の冷媒の流れが停止する。ECU24は、室内の暖房の設定温度、冷媒の温度の情報に基づいて、電磁弁22の開弁、閉弁の状態を決定し、電磁弁22へ制御信号を送る。
In the fourth
上述のように、エンジン2の暖機完了後の運転中には、蓄熱容器3において、高温のリターン燃料から冷媒へ熱の移動が行われる。このように熱交換が行われた後、エンジン2が停止すると、ECU24は、電動ポンプ19を停止する。これにより、第1冷媒通路10の冷媒の流れが停止する。このため、蓄熱容器3内に冷媒が滞留する。蓄熱容器3は保温性に優れているため、次回のエンジン2の始動時まで冷媒が高温の状態で維持される。
As described above, during the operation after the warm-up of the
次に、エンジン2が冷間状態から始動する場合について説明する。エンジン2が始動する以前では、ウォータジャケット13内や第3冷媒通路15内の冷媒の温度は、暖機完了と判断される温度よりも低下している。このため、サーモスタット16は、第1冷媒通路10及び第4冷媒通路18へ冷媒が流通できるように経路を形成している。
Next, a case where the
このようなエンジン2が始動する以前、例えば、イグニションがONになる時点で、ECU24は、電動ポンプ19を駆動する。これにより電動ポンプ19の圧送により、第1冷媒通路10内の冷媒は、蓄熱容器3へ流入する。第1冷媒通路10から冷媒が流入すると、蓄熱容器3内の冷媒が第2冷媒通路11へ流出する。蓄熱容器3内の冷媒は、保温されていたため、第2冷媒通路11を通過する冷媒の温度は高い状態である。このような冷媒は、第3冷媒通路15を経由してウォータジャケット13へ流入する。このため、エンジン本体12は高温の冷媒より暖められ、暖機が促進される。
Before the
廃熱回収装置1は、電動ポンプ19の駆動が開始されてから所定時間経過後に、エンジン2の始動を許容する。これにより、ウォータポンプ14が稼働し、冷媒がウォータジャケット13、第3冷媒通路15を流通する。また、燃料の循環が開始され、インジェクタ9a、9b、9c、9d、コモンレール5からリターン燃料がリターン燃料通路8へ流入する。蓄熱容器3内では、このようなリターン燃料通路8を通過するリターン燃料と冷媒とが熱交換をする。すなわち、蓄熱容器3内の冷媒は高温のリターン燃料から熱を付与され、温度が上昇する。このように、温度の上昇した冷媒は、第2冷媒通路11、第3冷媒通路15を経由して、ウォータジャケット13へ流入するため、エンジン本体12の暖機がさらに促進される。
The waste
また、このようなエンジン2の暖気中において、第4冷媒通路18では、ECU24が室内の暖房の設定温度、冷媒の温度の情報に基づいて、電磁弁22の開弁、閉弁の状態を決定し、冷媒の流通状態を変化する。
Further, during such warming of the
以上のように、廃熱回収装置1は、エンジン2の運転時に、燃料タンク4へ戻される高温のリターン燃料から廃熱を蓄熱容器3内の冷媒へ付与し、蓄熱する。廃熱回収装置1は、このように蓄えた熱をエンジン2の始動時にエンジン本体12の暖機に利用し、有効に活用している。これにより、廃熱回収装置1は、燃料から得る熱を効率よく変換するとともに、外部への放出熱を減少させている。
As described above, the waste
次に、本発明の実施例2について説明する。図2は本実施例の廃熱回収装置31を組み込んだエンジン2の概略構成を示した説明図である。本実施例の廃熱回収装置31は、実施例1の廃熱回収装置1と同様の構成をしている。但し、本実施例の廃熱回収装置31は、蓄熱容器3を迂回する第1バイパス通路32を備えている点で実施例1の廃熱回収装置1と相違している。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the
廃熱回収装置31では、リターン燃料通路8の蓄熱容器3の上流側に第1三方弁33が配置されている。第1三方弁33には、第1バイパス通路32の一端が接続されている。第1バイパス通路32の他端は、蓄熱容器3と燃料タンク4との間で、リターン燃料通路8に合流している。第1三方弁33は、リターン燃料をリターン燃料通路8に沿って流通させる経路と、第1バイパス通路32へ流通させる経路とを切替える切替弁である。第1バイパス通路32には、本発明の冷却器に相当する燃料クーラ34が配置されている。燃料クーラ34には冷媒が流通する第五冷媒通路35が備えられており、第5冷媒通路35を流通する冷媒と、第1バイパス通路32を流通するリターン燃料とが熱交換するように構成されている。この第5冷媒通路35は、ラジエータ17の上流側と下流側とで第3冷媒通路15と合流しており、ラジエータ17で冷却された冷媒が流通する。このような燃料クーラ34は、蓄熱容器3と比較してリターン燃料をさらに冷却することができる。
In the waste
また、廃熱回収装置31は、リターン燃料通路8の第1三方弁33の上流側に第1温度センサ36を備えている。さらに、第1温度センサ36は、ECU24と電気的に接続されており、第1温度センサ36で計測されたリターン燃料の温度情報がECU24に伝達される。また、第1三方弁33とECU24とが電気的に接続されており、ECU24は、第1温度センサ36で計測されたリターン燃料の温度情報に基づいて、第1三方弁33へ経路の状態を切替える信号を送信する。このように、第1三方弁33とECU24とは本発明の第1切替手段を構成する。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
In addition, the waste
次に、ECU24の制御の流れを説明しつつ、廃熱回収装置31の動作を説明する。図3は、廃熱回収装置31におけるECU24の制御の流れを示したフローチャートである。
Next, the operation of the waste
ECU24はステップS1で、エンジン2の暖機が完了しているか否かを判断する。ECU24は、ステップS1でYESと判断する場合、すなわち、エンジン2の暖機が完了している場合、ステップS2へ進む。
In step S1, the
ECU24はステップS2で、電動ポンプ19を停止する。これにより、第1冷媒通路10内の冷媒の流通が遮断され、蓄熱容器3内の冷媒が滞留する。ECU24はステップS2の処理を終えると、ステップ3へ進む。
In step S2, the
ECU24はステップS3で、リターン燃料通路8を流通するリターン燃料の温度Tfrtが基準温度T1以下か否かを判断する。温度Tfrtは第1温度センサ36において計測される温度情報である。また、基準温度T1は燃料系に損傷を及ぼさない範囲の温度であり、この基準温度T1は予め設定された温度である。ここで、燃料系とは、燃料通路7、リターン燃料通路8や燃料の流通する機器類を示している。ECU24はステップS3でYESと判断する場合、すなわち、リターン燃料の温度Tfrtが基準温度T1以下である場合、ステップS4へ進む。
In step S3, the
ECU24はステップS4で、第1三方弁33を制御し、リターン燃料がリターン燃料通路8に沿って流通する経路、すなわち、リターン燃料が蓄熱容器3側へ流入する経路へ切替させる。このため、リターン燃料と蓄熱容器3内の冷媒との間で熱交換が行われ、リターン燃料の温度が低下し、蓄熱容器3内の冷媒の温度が上昇する。ECU24はステップS4の処理を終えるとリターンとなる。
In step S4, the
一方、ECU24はステップS3でNOと判断する場合、すなわち、リターン燃料の温度Tfrtが基準温度T1よりも高い場合、ステップS5へ進む。ECU24はステップS5で、第1三方弁33の経路を、リターン燃料が第1バイパス通路32へ流入する経路とする。リターン燃料の温度Tfrtが基準温度T1よりも高い場合、蓄熱容器3では、リターン燃料の温度を十分に低下することができない。このようなリターン燃料が燃料タンク4へ流入すると、燃料タンク4内の燃料の温度が上昇してしまう。このため、リターン燃料を蓄熱容器3よりも冷却能力の高い燃料クーラ34へ送り、燃料タンク4内の燃料の温度が上昇することを抑制している。ECU24はステップS5の処理を終えるとリターンとなる。
On the other hand, if the
ところで、ECU24はステップS1でNOと判断する場合、すなわち、エンジン2の暖機が完了していない場合、ステップS6、ステップS7の処理を行う。ECU24は、ステップS6で電動ポンプ19を駆動する。また、ECU24はステップS7で、第1三方弁33の経路を、リターン燃料がリターン燃料通路8に沿って流通する経路、すなわち、リターン燃料が蓄熱容器3側へ流入する経路とする。エンジン2の暖機が完了していない場合には、蓄熱容器3内における冷媒とリターン燃料の熱交換を促進し、エンジン2の暖機を促進する。なお、ここでのステップS6の処理とステップS7の処理は順序を入れ替えても良い。ECU24はステップS6の処理を終えるとリターンとなる。
By the way, when the
以上のように、廃熱回収装置31は、リターン燃料の温度が基準温度を超える場合、リターン燃料を蓄熱容器3よりも冷却能力の高い燃料クーラ34へ送り、燃料系を保護している。
As described above, when the temperature of the return fuel exceeds the reference temperature, the waste
次に、本発明の実施例3について説明する。図4は本実施例の廃熱回収装置41を組み込んだエンジン2の概略構成を示した説明図である。本実施例の廃熱回収装置41は、実施例1の廃熱回収装置1と同様の構成をしている。本実施例の廃熱回収装置41は、燃料タンク4を迂回する第2バイパス通路42を備えている点で実施例1の廃熱回収装置1と相違している。
Next,
廃熱回収装置41は、リターン燃料通路8の蓄熱容器3の下流側に第2三方弁43を備えている。第2三方弁43には、第2バイパス通路42の一端が接続している。第2バイパス通路42の他端は、燃料タンク4と燃料ポンプ6との間で、燃料通路7に合流している。第2三方弁43は、リターン燃料をリターン燃料通路8に沿って流通させる経路と、第2バイパス通路42へ流通させる経路とを切替える切替弁である。
The waste
また、廃熱回収装置41は、第2温度センサ44と、第3温度センサ45を備えている。第2温度センサ44は、リターン燃料通路8の蓄熱容器3と第2三方弁43との間に配置されている。第3温度センサ45は、燃料タンク4内に配置されている。さらに、第2温度センサ44、第3温度センサ45のそれぞれは、ECU24と電気的に接続されており、第2温度センサ44で計測された蓄熱容器3を通過したリターン燃料の温度情報、第3温度センサ45で計測された燃料タンク4内の燃料の温度情報がECU24に伝達される。また、第2三方弁43はECU24と電気的に接続されており、ECU24は、第2温度センサ44、第3温度センサ45のそれぞれで計測された温度情報に基づいて、第2三方弁43の経路の状態を切替える信号を送信する。このように、第2三方弁43とECU24とは本発明の第2切替手段を構成する。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
Further, the waste
次に、ECU24の制御の流れを説明しつつ、廃熱回収装置41の動作を説明する。図5は、廃熱回収装置41におけるECU24の制御の流れを示したフローチャートである。
Next, the operation of the waste
ECU24はステップS11で、燃料ポンプ6を通過したリターン燃料の温度Tf_pmp_outが基準温度T2以下であるか否かを判断する。温度Tf_pmp_outは第3温度センサ45において計測された温度情報から予測される筒内へ噴射される燃料の温度である。基準温度T2は予め設定された温度である。例えば、筒内へ噴射される燃料の温度が基準温度T2以上である場合、未燃燃料の排出が低減する。基準温度T2はこのような燃料の温度の閾値である。ECU24はステップS11でYESと判断する場合、すなわち、筒内へ噴射される燃料の温度Tf_pmp_outが基準温度T2以下である場合、ステップS12へ進む。なお、筒内へ噴射される燃料の温度Tf_pmp_outの予測を行うために取得される温度は、燃料タンク4内の燃料の温度でなくともよい。例えば、燃料ポンプ6からコモンレール5へ流入する燃料の温度から予測することができる。また、このように取得する温度は、筒内へ噴射される燃料の温度Tf_pmp_outが予測できるものであれば良い。
In step S11, the
ECU24はステップS12で、蓄熱容器3を通過したリターン燃料の温度Tf_pmp_inが基準温度T3以下であるか否かを判断する。温度Tf_pmp_inは第2温度センサ44において計測される温度情報である。基準温度T3は、筒内へ噴射される燃料がコモンレール5、燃料通路8、インジェクタ9a、9b、9c、9dやエンジン本体12など(以下、「噴射系」と称する。)に悪影響を及ぼさない範囲の温度である。このような基準温度T3は予め設定された温度である。ECU24はステップS12でYESと判断する場合、すなわち、蓄熱容器3を通過したリターン燃料の温度Tf_pmp_inが基準温度T3以下である場合、ステップS13へ進む。
In step S12, the
ECU24はステップS13で、第2三方弁43の経路を、リターン燃料が第2バイパス通路42へ流入する経路とする。ECU24がステップS13の処理をする場合、筒内へ噴射される燃料は、良好な燃焼が行われる温度に達していない。一方、蓄熱容器3内のリターン燃料は、保温状態で維持されて、燃料タンク4内の燃料と比較して温度が高い状態である。このため、このような蓄熱容器3内の燃料を筒内へ導入することにより、燃料の着火性を向上させる。これにより、エンジン2における未燃燃料の発生を抑制している。また、蓄熱容器3内の燃料は、噴射系に悪影響を及ぼすほどの高温でないため、良好な燃焼が行われる。ECU24はステップS13の処理を終えるとリターンとなる。
In step S <b> 13, the
ところで、ECU24はステップS11でNOと判断する場合、すなわち、筒内へ噴射される燃料の温度Tf_pmp_outが基準温度T2より高い場合、ステップS14へ進む。ECU24はステップS14で、第2三方弁43の経路を、リターン燃料がリターン燃料通路8に沿って流通する経路、すなわち、リターン燃料が燃料タンク4へ流入する経路とする。ECU24がステップS11でNOと判断する場合、燃料タンク4内の燃料は、筒内で良好に燃焼できる温度である。このため、燃料タンク4内の燃料を噴射系に供給する。
When the
また、ECU24はステップS12でNOと判断する場合、すなわち、蓄熱容器3を通過したリターン燃料の温度Tf_pmp_inが基準温度T3より高い場合も、ステップS14へ進む。ECU24はステップS12でNOと判断する場合、蓄熱容器3内のリターン燃料を噴射系へ供給すると、噴射系を破損するおそれがある。このため、蓄熱容器3内のリターン燃料がこのように高温である場合は、蓄熱容器3内のリターン燃料を噴射系へ直接、供給することを停止する。ECU24はステップS14の処理を終えるとリターンとなる。
Further, if the
以上のように、エンジン2の始動時のような燃料タンク4内の燃料が低温の場合、燃料タンク4内と比較して高温に維持されている蓄熱容器3内の燃料を噴射に活用することにより、良好な燃焼が得られる。これにより、エンジン2の始動性が向上するとともに、未燃燃料の大気排出を抑制している。
As described above, when the fuel in the fuel tank 4 is at a low temperature, such as when the
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。 The above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention, and the present invention is not limited thereto. Various modifications of these embodiments are within the scope of the present invention. It is apparent from the above description that various other embodiments are possible within the scope.
例えば、実施例1の廃熱回収装置1は、蓄熱容器3に代えて、蓄熱剤を充填した蓄熱容器50を備えた構成とすることができる。図6は、蓄熱容器50の概略構成を示した説明図である。蓄熱容器50は、保温性を有するタンクであって、内部に蓄熱剤51が充填されている。蓄熱容器50の内部には、一端を第1冷媒通路10と接続し、他端を第2冷媒通路11と接続した容器内冷媒通路52が備えられている。また、蓄熱容器50の内部には、リターン燃料通路8の一部が引き込まれている。蓄熱容器50内において、容器内冷媒通路52を通過する冷媒と蓄熱剤51とは、熱交換を行う。このとき、冷媒は蓄熱剤51から熱を供給される。また、蓄熱容器50内において、リターン燃料通路8を通過するリターン燃料と蓄熱剤51とが熱交換を行い、このとき、リターン燃料は蓄熱剤51へ熱を供給する。なお、その他の構成は実施例1と同一であり、同一の作用と効果を奏する。
For example, the waste
さらに、本発明の廃熱回収装置は、蓄熱手段に蓄えた熱を、室内を暖めるヒータへ付与することができる。図7は、このような廃熱回収装置61を備えるエンジン2の概略構成を示した説明図である。廃熱回収装置61は、実施例1の廃熱回収装置1と略同様の構成をしている。廃熱回収装置61は、第1冷媒通路10及び第2冷媒通路11に代えて、蓄熱容器3内の冷媒が循環するループ状の第6冷媒通路62を備えている点で、実施例1の廃熱回収装置1と相違している。蓄熱容器3には、冷媒が流通する第6冷媒通路62の両端部62a、62bは、蓄熱容器3の底面3a側から蓄熱容器3の内部に向かって挿入されている。冷媒は、第6冷媒通路62の一端62aから蓄熱容器3へ流入し、他端62bから流れ出る。第6冷媒通路62には、蓄熱容器3に近い側から冷媒の流れる方向に、第2逆止弁21、電磁弁22、ヒータ23、電動ポンプ19、第1逆止弁20が順に配置されている。なお、その他の構成は実施例1と同一であるため、実施例1と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。廃熱回収装置61では、蓄熱容器3内において、リターン燃料通路8を通過するリターン燃料と蓄熱容器3内の冷媒とが熱交換を行う。エンジン2が稼働し、リターン燃料が高温となると、蓄熱容器3内の冷媒も暖められる。このように暖められた冷媒は、ヒータ23において、室内へ送風する空気を暖める構成となっている。
Furthermore, the waste heat recovery apparatus of the present invention can apply the heat stored in the heat storage means to the heater that warms the room. FIG. 7 is an explanatory view showing a schematic configuration of the
また、本発明の廃熱回収装置は、インジェクタ、及びコモンレールからのリターン燃料に限らず、回収可能な熱エネルギーを有するリターン燃料であれば、同様の構成により、廃熱を回収し、活用することができる。すなわち、本発明の廃熱回収装置は、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンに備えることもできる。 In addition, the waste heat recovery apparatus of the present invention is not limited to the return fuel from the injector and the common rail, but can recover and utilize the waste heat with the same configuration as long as the return fuel has recoverable thermal energy. Can do. That is, the waste heat recovery apparatus of the present invention can be provided not only in a diesel engine but also in a gasoline engine.
1、31、41、61 廃熱回収装置
2 エンジン
3、50 蓄熱容器
4 燃料タンク
7 燃料通路
8 リターン燃料通路
10 第1冷媒通路
11 第2冷媒通路
12 エンジン本体
13 ウォータジャケット
15 第3冷媒通路
16 サーモスタット
17 ラジエータ
18 第4冷媒通路
19 電動ポンプ
22 電磁弁
23 ヒータ
24 ECU
32 第1バイパス通路
33 第1三方弁
34 燃料クーラ
35 第5冷媒通路
36 第1温度センサ
42 第2バイパス通路
43 第2三方弁
44 第2温度センサ
45 第3温度センサ
51 蓄熱剤
52 容器内冷媒通路
62 第6冷媒通路
1, 31, 41, 61 Waste
32 First bypass passage 33 First three-
Claims (8)
当該リターン燃料の廃熱を蓄熱する蓄熱手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 A return fuel passage through which return fuel circulates;
A heat storage means for storing waste heat of the return fuel;
An exhaust heat recovery device for an engine characterized by comprising:
前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
An engine waste heat recovery apparatus comprising a refrigerant passage through which heat is applied in the heat storage means and the refrigerant circulating in the engine flows.
前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備え、
前記蓄熱手段は、前記リターン燃料通路及び前記冷媒通路が引き込まれ、内部に蓄熱剤を充填した蓄熱容器であることを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
The heat storage means is provided with heat, and includes a refrigerant passage through which a refrigerant circulating in the engine flows.
The engine waste heat recovery apparatus, wherein the heat storage means is a heat storage container in which the return fuel passage and the refrigerant passage are drawn and a heat storage agent is filled therein.
前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備え、
前記蓄熱手段は、前記冷媒通路を流通する冷媒を内部に貯留し、前記リターン燃料通路を引き込んだ蓄熱容器としたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
The heat storage means is provided with heat, and includes a refrigerant passage through which a refrigerant circulating in the engine flows.
The waste heat recovery apparatus for an engine, wherein the heat storage means is a heat storage container that stores therein a refrigerant flowing through the refrigerant passage and draws the return fuel passage.
前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
An engine waste heat recovery apparatus comprising cooling means for cooling the return fuel based on temperature information of the return fuel.
前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料を冷却する冷却手段を備え、
当該冷却手段は、
前記リターン燃料が前記蓄熱手段を迂回する第1バイパス通路と、
前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料の前記第1バイパス通路への流通状態を制御する第1切替手段と、
前記第1バイパス通路を通過する前記リターン燃料を冷却する冷却器と、
を含むことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
Cooling means for cooling the return fuel based on temperature information of the return fuel;
The cooling means is
A first bypass passage through which the return fuel bypasses the heat storage means;
First switching means for controlling a flow state of the return fuel to the first bypass passage based on temperature information of the return fuel;
A cooler for cooling the return fuel passing through the first bypass passage;
An exhaust heat recovery device for an engine characterized by comprising:
前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第2バイパス通路を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
An engine waste heat recovery apparatus comprising a second bypass passage through which the return fuel that has passed through the heat storage means bypasses the fuel tank.
前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第2バイパス通路と、
前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料の温度及び気筒内へ噴射される燃料の温度に基づいて、前記リターン燃料の前記第2バイパス通路への流通状態を制御する第2切替手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。 The engine waste heat recovery apparatus according to claim 1,
A second bypass passage through which the return fuel that has passed through the heat storage means bypasses the fuel tank;
Second switching means for controlling the flow state of the return fuel to the second bypass passage based on the temperature of the return fuel that has passed through the heat storage means and the temperature of the fuel injected into the cylinder;
An exhaust heat recovery device for an engine characterized by comprising:
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2008092140A JP2009243387A (en) | 2008-03-31 | 2008-03-31 | Engine exhaust heat recovery system |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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- 2008-03-31 JP JP2008092140A patent/JP2009243387A/en active Pending
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