JP2009250139A - Engine waste heat collection system - Google Patents
Engine waste heat collection system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2009250139A JP2009250139A JP2008100159A JP2008100159A JP2009250139A JP 2009250139 A JP2009250139 A JP 2009250139A JP 2008100159 A JP2008100159 A JP 2008100159A JP 2008100159 A JP2008100159 A JP 2008100159A JP 2009250139 A JP2009250139 A JP 2009250139A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- engine
- working fluid
- waste heat
- heat recovery
- condenser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 title claims abstract description 40
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 47
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 35
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 claims description 17
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 16
- 230000005494 condensation Effects 0.000 abstract 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 62
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 8
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 8
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 6
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 1
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 1
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Abstract
Description
本発明は、エンジン廃熱回収システム、すなわち、エンジンの廃熱からエネルギーを回収するシステムに関する。 The present invention relates to an engine waste heat recovery system, that is, a system for recovering energy from engine waste heat.
この種のシステムとして、例えば、特開平6−88523号公報等に記載されたものが知られている。このシステムは、エンジンを冷却水の気化熱によって冷却するとともに、当該エンジンの冷却に伴って発生した蒸気の膨張エネルギーを機械的エネルギーに変換することで、燃焼熱や摩擦熱等の廃熱からエネルギーを回収し得るように構成されている。具体的には、このシステムは、シリンダブロックと、加熱器と、エキスパンダと、コンデンサと、を備えている。 As this type of system, for example, a system described in JP-A-6-88523 is known. This system cools the engine with the heat of vaporization of the cooling water and converts the expansion energy of the steam generated with the cooling of the engine into mechanical energy, thereby reducing the energy from waste heat such as combustion heat and friction heat. It is comprised so that it can collect | recover. Specifically, this system includes a cylinder block, a heater, an expander, and a condenser.
前記シリンダブロックには、冷却水が供給されるウォータージャケットが設けられている。前記加熱器は、前記ウォータージャケットから流出した前記冷却水の蒸気を、排気ガスの熱によって加熱するように構成されている。前記エキスパンダは、前記加熱器を経た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、当該蒸気を液体に凝縮するように構成されている。 The cylinder block is provided with a water jacket to which cooling water is supplied. The heater is configured to heat the cooling water vapor flowing out of the water jacket by heat of exhaust gas. The expander is configured to convert expansion energy of steam that has passed through the heater into mechanical energy. The condenser is configured to condense the vapor into a liquid by cooling the vapor that has lost its energy and has become low pressure.
かかる構成のエンジン廃熱回収システムにおいては、前記冷却水が前記ウォータージャケットに供給される。これにより、前記シリンダブロックが冷却されるとともに、当該ウォータージャケット内にて前記冷却水が蒸発して蒸気が発生する。 In the engine waste heat recovery system having such a configuration, the cooling water is supplied to the water jacket. As a result, the cylinder block is cooled, and the cooling water evaporates in the water jacket to generate steam.
この蒸気は、前記加熱器により、排気ガスとの熱交換でさらに加熱された後、前記エキスパンダに供給される。そして、前記エキスパンダにて、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。 This steam is further heated by the heater by heat exchange with the exhaust gas, and then supplied to the expander. Then, the steam expands in the expander. Thereby, mechanical energy is recovered.
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、凝縮されて液体となる。このようにコンデンサにて凝縮されることで液体となった前記冷却水は、再び前記ウォータージャケットに供給される。 Thereafter, the low-pressure vapor that has lost energy flows into the condenser and is condensed into a liquid. Thus, the cooling water that has become liquid by being condensed in the condenser is supplied again to the water jacket.
なお、この種のシステム(いわゆるランキンシステム)は、例えば、ハイブリッド車に搭載され得る(例えば、特開2002−115573号公報、特開2004−239179号公報、特開2007−205283号公報、特開2008−57340号公報、等参照。)。
上述のシステムは、(ハイブリッド車に搭載された場合には車両が走行中であっても)前記エンジンの停止中には停止される。すると、当該エンジン停止中には、前記コンデンサによる蒸気の凝縮動作も停止する。このため、エンジン再始動の際に、上述のシステムを再度稼働させるために充分な量の前記冷却水が確保されていない事態が生じ得る。 The above-described system is stopped while the engine is stopped (even if the vehicle is running when mounted on a hybrid vehicle). Then, the steam condensing operation by the condenser is also stopped while the engine is stopped. For this reason, when the engine is restarted, a situation may occur in which a sufficient amount of the cooling water is not ensured to operate the system again.
なお、液状の前記冷却水を貯留するリザーバータンクの容量を大きくすると、当該システムの装置構成が大型化し、当該システムの車両への搭載性が悪化してしまう。 In addition, if the capacity | capacitance of the reservoir tank which stores the said liquid cooling water is enlarged, the apparatus structure of the said system will enlarge, and the mounting property to the vehicle of the said system will deteriorate.
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものである。すなわち、本発明の目的は、エンジン再始動の際にすみやかに稼働され得るエンジン廃熱回収システムを提供することにある。 The present invention has been made to solve such problems. That is, an object of the present invention is to provide an engine waste heat recovery system that can be operated promptly upon engine restart.
<構成>
本発明のエンジン廃熱回収システムは、エンジンと、エネルギー回収部と、作動流体コンデンサと、を備えている。前記エネルギー回収部は、前記エンジンの廃熱によって加熱された作動流体の蒸気からエネルギーを回収するように構成されている。前記作動流体コンデンサは、前記エネルギー回収部を経た前記蒸気を凝縮させるように構成されている。
<Configuration>
The engine waste heat recovery system of the present invention includes an engine, an energy recovery unit, and a working fluid condenser. The energy recovery unit is configured to recover energy from the steam of the working fluid heated by the waste heat of the engine. The working fluid condenser is configured to condense the vapor that has passed through the energy recovery unit.
前記エンジン廃熱回収システムは、電動ポンプをさらに備え得る。この電動ポンプは、前記作動流体の循環経路に介装されている。 The engine waste heat recovery system may further include an electric pump. The electric pump is interposed in the working fluid circulation path.
前記エンジン廃熱回収システムは、液状の前記作動流体を貯留可能な作動流体タンクをさらに備え得る。この作動流体タンクは、前記作動流体コンデンサよりも前記作動流体の流動方向における下流側にて前記循環経路に介装されている。 The engine waste heat recovery system may further include a working fluid tank capable of storing the liquid working fluid. The working fluid tank is interposed in the circulation path downstream of the working fluid condenser in the flow direction of the working fluid.
前記エンジン廃熱回収システムは、作動流体量出力部をさらに備え得る。この作動流体量出力部は、前記エンジンに供給され得る液状の前記作動流体の量に対応する出力を生じるように構成されている。この作動流体量出力部は、具体的には、前記作動流体タンクに装着され得る。 The engine waste heat recovery system may further include a working fluid amount output unit. The working fluid amount output unit is configured to generate an output corresponding to the amount of the liquid working fluid that can be supplied to the engine. Specifically, the working fluid amount output unit can be attached to the working fluid tank.
本発明の特徴は、前記エンジン廃熱回収システムが、前記エンジンの停止時に前記作動流体コンデンサを冷却可能な冷却器をさらに備えたことにある。 The present invention is characterized in that the engine waste heat recovery system further includes a cooler capable of cooling the working fluid condenser when the engine is stopped.
ここで、前記冷却器は、空調系コンデンサ及び/又は電動機系冷媒冷却部をさらに備え得る。前記空調系コンデンサは、車両における空調システムの冷媒である空調系冷媒を凝縮させるように構成されている。前記電動機系冷媒冷却部は、ハイブリッド車両における電動機システムの冷媒である電動機系冷媒を冷却するように構成されている。 Here, the cooler may further include an air conditioning system condenser and / or an electric motor system coolant cooling unit. The air conditioning system condenser is configured to condense an air conditioning system refrigerant that is a refrigerant of an air conditioning system in a vehicle. The electric motor system refrigerant cooling unit is configured to cool an electric motor system refrigerant that is a refrigerant of an electric motor system in a hybrid vehicle.
また、前記エンジン廃熱回収システムは、制御部をさらに備え得る。この制御部は、前記作動流体量出力部の出力に応じて前記エンジンの停止時の前記作動流体コンデンサにおける凝縮動作状態を制御するようになっている。具体的には、前記制御部は、前記作動流体量出力部の出力に応じて前記エンジンの停止時における前記電動ポンプの作動状態を制御するように構成され得る。あるいは、前記制御部は、前記作動流体量出力部の出力に応じて前記エンジンの停止時における前記冷却器の作動状態を制御するように構成され得る。 The engine waste heat recovery system may further include a control unit. The control unit controls the condensing operation state in the working fluid condenser when the engine is stopped according to the output of the working fluid amount output unit. Specifically, the control unit may be configured to control an operating state of the electric pump when the engine is stopped according to an output of the working fluid amount output unit. Alternatively, the control unit may be configured to control an operating state of the cooler when the engine is stopped according to an output of the working fluid amount output unit.
<作用>
本発明のエンジン廃熱回収システムにおいては、前記エンジンの停止中にも、前記冷却器によって前記作動流体コンデンサが冷却される(このとき前記電動ポンプは駆動され得る)。
<Action>
In the engine waste heat recovery system of the present invention, the working fluid condenser is cooled by the cooler even when the engine is stopped (at this time, the electric pump can be driven).
具体的には、例えば、前記作動流体量出力部の出力に応じて、前記エンジンの停止時の前記作動流体コンデンサにおける凝縮動作状態(前記電動ポンプや前記冷却器の作動状態)が制御される。すなわち、前記作動流体タンク内の貯留量が所定量より少なくなったことが前記出力によって判定された場合、前記エンジンの停止中であっても、前記電動ポンプや前記冷却器が駆動される。 Specifically, for example, the condensing operation state (the operating state of the electric pump or the cooler) in the working fluid condenser when the engine is stopped is controlled according to the output of the working fluid amount output unit. That is, when it is determined by the output that the storage amount in the working fluid tank is less than a predetermined amount, the electric pump and the cooler are driven even when the engine is stopped.
<効果>
本発明によれば、前記エンジンの停止中においても、前記作動流体コンデンサによる前記作動流体の前記蒸気の凝縮性能が確保され得る。よって、前記エンジンの再始動の際に、当該エンジン廃熱回収システムの再稼働のために充分な量の、液状の前記作動流体が確保され得る。したがって、当該システムが、前記エンジン再始動の際にすみやかに稼働され得る。
<Effect>
According to the present invention, the vapor condensing performance of the working fluid by the working fluid condenser can be ensured even when the engine is stopped. Therefore, when the engine is restarted, a sufficient amount of the liquid working fluid can be secured for restarting the engine waste heat recovery system. Therefore, the system can be operated immediately upon restarting the engine.
また、前記作動流体タンクの容量を過度に大きくしなくても、当該エンジン廃熱回収システムの再稼働のために充分な量の、液状の前記作動流体が、良好に確保され得る。したがって、当該システムの前記車両への良好な搭載性が実現され得る。 Further, even if the capacity of the working fluid tank is not excessively increased, a sufficient amount of the liquid working fluid can be secured sufficiently for restarting the engine waste heat recovery system. Therefore, good mountability of the system on the vehicle can be realized.
さらに、前記冷却器として前記空調系コンデンサや前記電動機系冷媒冷却部を用いることで、前記車両へのさらなる良好な搭載性が実現され得る。 Furthermore, by using the air-conditioning system condenser and the electric motor system coolant cooling section as the cooler, it is possible to realize further favorable mounting properties on the vehicle.
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.
なお、以下の実施形態に関する記載は、法令で要求されている明細書の記載要件(記述要件・実施可能要件)を満たすために、本発明の具体化の単なる一例を、可能な範囲で具体的に記述しているものにすぎない。よって、後述するように、本発明が、以下に説明する実施形態の具体的構成に何ら限定されるものではないことは、全く当然である。本実施形態に対して施され得る各種の変更(modification)は、当該実施形態の説明中に挿入されると、一貫した実施形態の説明の理解が妨げられるので、末尾にまとめて記載されている。 In addition, the description about the following embodiment is specific to the extent possible, merely an example of the embodiment of the present invention in order to satisfy the description requirement (description requirement / practicability requirement) of the specification required by law. It is only what is described in. Therefore, as will be described later, it is quite natural that the present invention is not limited to the specific configurations of the embodiments described below. Various modifications that can be made to the present embodiment are listed together at the end, as they would interfere with the understanding of the consistent description of the embodiment if inserted during the description of the embodiment. .
<第一実施形態のシステム構成>
図1は、本発明の第一の実施形態に係るエンジン廃熱回収システム1(以下、単に「システム1」と略称する。)の概略構成図である。本実施形態のシステム1は、ハイブリッド車両に搭載されている。図1を参照すると、このシステム1は、エンジン2と、エネルギー回収機構3と、冷却水循環経路4と、電子制御ユニット5と、電動機システム6と、を備えている。
<System configuration of the first embodiment>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an engine waste heat recovery system 1 (hereinafter simply referred to as “
<<エンジン>>
エンジン2に備えられたクランクシャフト21には、クランクシャフトプーリー22が装着されている。このクランクシャフトプーリー22は、無端ベルト状の駆動伝達ベルト22bを駆動するように構成されている。また、エンジン2には、排気管23が接続されている。さらに、エンジン2には、温度センサ24が装着されている。この温度センサ24は、エンジン2の温度(例えばエンジン2の内部に貯留された液状の冷却水の温度)に応じた出力を生じるように構成されている。
<< Engine >>
A
<<エネルギー回収機構>>
エネルギー回収機構3は、本発明の作動流体としての冷却水によってエンジン2を冷却するとともに、この冷却の際に生じた冷却水の蒸気からエネルギーを回収し得るように、以下の構成を備えている。
<< Energy recovery mechanism >>
The
気液分離器31は、エンジン2内にて冷却水が沸騰することで発生した湿り蒸気(水分と蒸気とが共存する状態のもの)を気液分離するように構成されている。ラジエータ32は、気液分離器31にて蒸気から分離された液状の冷却水、及びエンジン2内の液状の冷却水を、外気との熱交換によって冷却するように構成されている。
The gas-
過熱器33は、排気管23に介装されている。この過熱器33は、気液分離器31を経た蒸気を、排気ガスの熱によって加熱することで、過熱蒸気を生成するように構成されている。
The
本発明のエネルギー回収部としてのタービン34は、過熱器33を経た過熱蒸気からエネルギーを回収するように構成されている。すなわち、タービン34のロータに結合された出力シャフトにはタービンプーリー34aが装着されていて、このタービンプーリー34aは、上述の駆動伝達ベルト22b及びクランクシャフトプーリー22を介してクランクシャフト21と結合されている。
The
多機能コンデンサ35は、より低温の車両走行風を受けることでラジエータ32よりも良好に冷却され得るように、ラジエータ32よりも前面に配置されている。この多機能コンデンサ35は、エンジン冷却水コンデンサ35aと、ハイブリッドラジエータ35bと、空調系コンデンサ35cと、を備えている。
The
本発明の作動流体コンデンサとしてのエンジン冷却水コンデンサ35aは、外気との熱交換、及び本発明の冷却器としてのエンジン冷却水コンデンサ35a及びハイブリッドラジエータ35bによる冷却によって、タービン34を経た低圧の冷却水の蒸気を凝縮させるように構成されている。
The
本発明の電動機系冷媒冷却部としてのハイブリッドラジエータ35bは、電動機システム6(具体的にはこれに備えられたインバータ等)を冷却するための冷媒である電動機系冷媒を外気との熱交換によって冷却するように構成されている。空調系コンデンサ35cは、図示しない空調システムの冷媒である空調系冷媒を外気との熱交換によって冷却することで凝縮させるように構成されている。エンジン冷却水コンデンサ35a及びハイブリッドラジエータ35bは、エンジン2の停止中にも、電子制御ユニット5の制御下で駆動されることでエンジン冷却水コンデンサ35aを冷却し得るようになっている。
The
本発明の作動流体タンクとしてのキャッチタンク36は、エンジン冷却水コンデンサ35aよりも、冷却水の流動方向における下流側にて、冷却水循環経路4に介装されている。このキャッチタンク36は、エンジン冷却水コンデンサ35aを経た液状の冷却水を貯留するように構成されている。
The
電動ポンプ37は、冷却水循環経路4における、エンジン2内の冷却水を貯留可能な空間(ウォータージャケット)の底部とキャッチタンク36との間に介装されている。本実施形態においては、電動ポンプ37は、エンジン2の内部に設けられている。
The
バイパス切換バルブ38は、いわゆる三方弁であって、気液分離器31及び過熱器33を接続した状態と、過熱器33をバイパスして気液分離器31及びラジエータ32を接続した状態と、を択一的に切り換えるように構成されている。
The
<<冷却水循環経路>>
冷却水循環経路4は、冷却水供給路41と、蒸気導出路42と、分離冷却水導出路43と、温水導出路44と、冷水供給路45と、タービン導出路46と、バイパス路47と、タンク接続路48と、を備えている。
<< Cooling water circulation path >>
The cooling
冷却水供給路41は、エンジン冷却水コンデンサ35aと、エンジン2内の冷却水を貯留可能な空間(ウォータージャケット)の底部と、を接続するように設けられている。この冷却水供給路41には、キャッチタンク36と電動ポンプ37とが、冷却水の流動方向における上流側から下流側に向かって、この順に配列するように介装されている。
The cooling
蒸気導出路42は、エンジン2内の上述の空間の上部とタービン34とを接続するように設けられている。この蒸気導出路42には、気液分離器31と、バイパス切換バルブ38と、過熱器33とが、冷却水の蒸気の流動方向における上流側から下流側に向かって、この順に配列するように介装されている。
The
分離冷却水導出路43は、気液分離器31とラジエータ32とを接続するように設けられている。温水導出路44の上流側の端部は、エンジン2内の上述の空間と接続されている。この温水導出路44は、その下流側の端部にて、分離冷却水導出路43と合流するように設けられている。冷水供給路45は、ラジエータ32と、エンジン2内の上述の空間の底部と、を接続するように設けられている。
The separation cooling
タービン導出路46は、タービン34とエンジン冷却水コンデンサ35aとを接続するように設けられている。バイパス路47は、バイパス切換バルブ38とラジエータ32とを接続するように設けられている。タンク接続路48は、ラジエータ32の上端部とキャッチタンク36の上端部とを接続するように設けられている。すなわち、このタンク接続路48は、ラジエータ32から溢れ出た液状の冷却水をキャッチタンク36に導入するように設けられている。
The turbine lead-
<<電子制御ユニット>>
電子制御ユニット5は、温度センサ24等のセンサ類、及び電動ポンプ37やバイパス切換バルブ38等の動作部と、電気的に接続されている。この電子制御ユニット5は、上述の各種センサ類からの出力に基づいて、上述の各動作部の動作を制御するようになっている。
<< Electronic control unit >>
The electronic control unit 5 is electrically connected to sensors such as the
<第一実施形態のエンジン廃熱回収システムの動作>
以下、上述の構成を有する本実施形態のシステム1の動作について、図1を参照しつつ説明する。
<Operation of Engine Waste Heat Recovery System of First Embodiment>
Hereinafter, the operation of the
車両停止中や、電動機システム6の出力のみによる車両走行中には、エンジン2は停止する。一方、電動機システム6の出力のみによる車両走行中、及び、車両停止中での電動機システム6の起動時(特に当該電動機システム6の冷却が必要なとき)には、当該電動機システム6の冷却のために、ハイブリッドラジエータ35bによる冷却動作が行われる。また、空調システムの起動時には、空調系コンデンサ35cにて、空調系冷媒の凝縮動作が行われる。
The
<<エンジン温度が高温でない場合>>
エンジン2の起動中であって、エンジン2の温度が所定の上限値(例えば90℃)以下である場合、蒸気導出路42における、バイパス切換バルブ38の上流側と下流側とが連通させられる。このとき、バイパス路47と蒸気導出路42におけるバイパス切換バルブ38よりも上流側との連通は遮断される。
<< When engine temperature is not high >>
When the
この状態で、電動ポンプ37が駆動されることで、キャッチタンク36内の液状の冷却水が、エンジン2に供給される。このエンジン2の内部にて冷却水が沸騰することで、当該エンジン2の内部に湿り蒸気が発生する。この湿り蒸気は、蒸気導出路42によってエンジン2の外部に導出される。その後、この湿り蒸気が気液分離器31に到達する。
In this state, when the
気液分離器31にて、水滴と蒸気とが分離される。分離された蒸気は、蒸気導出路42における気液分離器31よりも下流側に導出される。一方、分離された水滴は、分離冷却水導出路43を介して、ラジエータ32に送出される。
In the gas-
気液分離器31を経た蒸気は、過熱器33にて排気ガスの熱によって加熱されることで過熱蒸気となる。この過熱蒸気がタービン34に導入されることで、当該タービン34にてエネルギーが回収される。この回収されたエネルギーは、タービンプーリー34a、駆動伝達ベルト22b、及びクランクシャフトプーリー22を介してクランクシャフト21に伝達される。すなわち、エンジン2の廃熱が、クランクシャフト21の回転駆動力として回収される。
The steam that has passed through the gas-
タービン34を経て低圧となった蒸気は、60℃程度(ラジエータ32における冷却水の上限温度よりもかなり低温)になることがある。よって、この低圧蒸気は、ラジエータ32よりも低温とされ得るエンジン冷却水コンデンサ35aにて冷却されることで凝縮され、液状となる。その後、液状となった冷却水は、キャッチタンク36に回収される。
The steam that has become a low pressure through the
<<エンジン停止直後>>
エンジン2が停止直後であっても、システム1の起動中は、電動ポンプ37の駆動が適宜継続される。この電動ポンプ37の駆動により、液状の冷却水の循環が行われるとともに、負圧により蒸気がエンジン冷却水コンデンサ35aに導入され続ける。
<< immediately after engine stop >>
Even after the
ここで、本実施形態においては、エンジン2の停止後であっても、ハイブリッドラジエータ35bを含む電動機システム6の冷却系と、電動ポンプ37とが駆動されている。
Here, in the present embodiment, the cooling system of the electric motor system 6 including the
これにより、エンジン2及び冷却水循環経路4の内部の蒸気がエンジン冷却水コンデンサ35aに導入されつつ、当該エンジン冷却水コンデンサ35aがハイブリッドラジエータ35b等によって冷却され続ける。よって、エンジン2の停止中の、エンジン冷却水コンデンサ35aにおける冷却水の凝縮性能が、良好に確保される。
Thereby, the steam inside the
<<エンジン温度が高温である場合>>
エンジン2の起動中であって、高負荷運転時等においては、エンジン2の温度が上述の上限値を超えることがある。この場合、バイパス切換バルブ38が上述の状態から切り換えられる。すなわち、蒸気導出路42におけるバイパス切換バルブ38の上流側と下流側との連通が遮断され、バイパス路47と蒸気導出路42におけるバイパス切換バルブ38よりも上流側とが連通される。
<< When engine temperature is high >>
During the start of the
この状態で、液状の冷却水が、大量に循環される。これにより、エンジン2が良好に冷却され、オーバーヒートが回避される。
In this state, a large amount of liquid cooling water is circulated. Thereby, the
<実施形態の構成による作用・効果>
上述した通り、本実施形態の構成においては、エンジン2の停止後も、エンジン冷却水コンデンサ35aにおける冷却水の凝縮性能が確保される。
<Operation / Effects of Configuration of Embodiment>
As described above, in the configuration of the present embodiment, the cooling water condensing performance in the engine cooling
これにより、エンジン2の再始動の際に、当該エンジン廃熱回収システム1(エネルギー回収機構3)の再稼働のために充分な量の、液状の冷却水が、キャッチタンク36内に確保され得る。したがって、当該システム1(エネルギー回収機構3)が、エンジン2の再始動の際にすみやかに稼働され得る。
As a result, when the
また、本実施形態の構成においては、ハイブリッド車両に通常設けられている多機能コンデンサ35の一部を、いわゆるランキンサイクルにおけるコンデンサとして利用できる。すなわち、ランキンサイクルにおけるコンデンサを、ハイブリッド車両に通常設けられている多機能コンデンサ35と一体化することができる。
Further, in the configuration of the present embodiment, a part of the
したがって、車両への良好な搭載性が実現される。また、ハイブリッド車両に通常備えられている多機能コンデンサ35の構造の一部を変更するだけで、電動機システム6の冷却性能や空調性能を低下させることなく、当該ハイブリッド車両にランキンサイクルシステムを良好に搭載することができる。
Therefore, good mountability on the vehicle is realized. In addition, the Rankine cycle system can be improved in the hybrid vehicle without reducing the cooling performance and air conditioning performance of the electric motor system 6 only by changing a part of the structure of the
<第二実施形態>
図2は、本発明の第二の実施形態に係るシステム1の概略構成図である。なお、本実施形態の説明において、上述の第一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、図1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、上述の第一の実施形態における説明が援用され得るものとする。
<Second embodiment>
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the
本実施形態においては、キャッチタンク36に、冷却水量センサ51が装着されている。この冷却水量センサ51は、電子制御ユニット5と電気的に接続されている。
In the present embodiment, a cooling
本発明の作動流体量出力部としての冷却水量センサ51は、エンジン2に供給され得る(キャッチタンク36に貯留されている)液状の冷却水の量に対応する出力を生じ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、冷却水量センサ51は、キャッチタンク36内の冷却水の貯留量が所定量より少なくなったか否かに対応する出力を生じるように構成されている。
The cooling
本発明の制御部としての電子制御ユニット5は、冷却水量センサ51の出力に応じてエンジン2の停止時のエンジン冷却水コンデンサ35aにおける凝縮動作状態を制御するようになっている。具体的には、電子制御ユニット5は、冷却水量センサ51の出力に応じて、エンジン2の停止時における、ハイブリッドラジエータ35bを含む電動機システム6の冷却系、及び電動ポンプ37の作動状態を制御するように構成されている。
The electronic control unit 5 as a control unit of the present invention controls the condensing operation state in the engine cooling
かかる構成においては、キャッチタンク36内の冷却水の貯留量が所定量より少なくなったことが判定された場合、エンジン2の停止中であっても、エンジン冷却水コンデンサ35aにおける凝縮動作が継続されるように、各部が駆動される。
In such a configuration, when it is determined that the amount of coolant stored in the
一方、キャッチタンク36内の冷却水の貯留量が所定量確保されていることが判定された場合、エンジン2の停止中は、電動ポンプ37の駆動は停止される。また、この場合、電動機システム6の温度が低温であれば、ハイブリッドラジエータ35bを含む電動機システム6の冷却系も停止される。
On the other hand, when it is determined that a predetermined amount of cooling water is stored in the
本実施形態によれば、キャッチタンク36内の冷却水の貯留量が不足した場合にのみ、エンジン2の停止中のエンジン冷却水コンデンサ35aにおける凝縮動作が継続される。したがって、より良好な燃費低減効果が得られる。
According to the present embodiment, the condensing operation in the
<変形例の例示列挙>
なお、上述の実施形態は、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>
Note that, as described above, the above-described embodiments are merely examples of typical embodiments of the present invention that the applicant has considered to be the best at the time of filing of the present application. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment. Therefore, it goes without saying that various modifications can be made to the above-described embodiment 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。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。本発明は、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。 Hereinafter, some typical modifications will be exemplified. 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. The present invention should not be limitedly interpreted based on the description of the above-described embodiment and the following modified examples.
(A)本発明は、ハイブリッド車両への適用に限定されない。すなわち、ハイブリッドラジエータ35bは省略され得る。この場合、空調系コンデンサ35cによって、エンジン2の停止時のエンジン冷却水コンデンサ35aに対する冷却が行われ得る。
(A) The present invention is not limited to application to a hybrid vehicle. That is, the
(B)エネルギー回収機構3や冷却水循環経路4の構成も、上述の実施形態にて開示されたものから適宜変更され得る。
(B) The configurations of the
例えば、タービン34によって回収されたエネルギーは、電気に変換されてもよい。また、エネルギー回収部としては、タービン34に代えて、ピストンを備えた機構が用いられてもよい。
For example, the energy recovered by the
ラジエータ32とキャッチタンク36とは、互いに接続されていなくてもよい。
The
電動ポンプ37は、エンジン2と別体に設けられていてもよい。あるいは、電動ポンプ37に代えて、機械式ポンプ及びクラッチ機構(当該機械式ポンプとクランクシャフト21との間の駆動力伝達を切り換える機構)が用いられてもよい。また、電動ポンプ37に加えて、エンジン2とラジエータ32との間で液状の冷却水を循環させるためのポンプが設けられていてもよい。
The
システム1のエネルギー回収機構3における作動流体としては、エンジン冷却水以外のものが用いられ得る。この場合、システム1には、冷却水循環経路4の他に、作動流体循環経路が設けられ、この作動流体循環経路にエネルギー回収機構3の要部(過熱器、エネルギー回収部、作動流体コンデンサ、冷却器、等)が介装される。
As the working fluid in the
冷却水量センサ51は、キャッチタンク36以外の箇所(例えば冷却水供給路41におけるエンジン冷却水コンデンサ35aとキャッチタンク36との間の位置)に設けられ得る。
The cooling
(C)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。 (C) In addition, in the elements constituting the means for solving the problems of the present invention, the elements that are 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 … エンジン廃熱回収システム
2 … エンジン 21 … クランクシャフト
22 … クランクシャフトプーリー 22b… 駆動伝達ベルト
23 … 排気管 24 … 温度センサ
3 … エネルギー回収機構 31 … 気液分離器
32 … ラジエータ 33 … 過熱器
34 … タービン 34a… タービンプーリー
35 … 多機能コンデンサ 35a… エンジン冷却水コンデンサ
35b… ハイブリッドラジエータ 35c… 空調系コンデンサ
36 … キャッチタンク 37 … 電動ポンプ
38 … バイパス切換バルブ
4 … 冷却水循環経路 41 … 冷却水供給路
42 … 蒸気導出路 43 … 分離冷却水導出路
44 … 温水導出路 45 … 冷水供給路
46 … タービン導出路 47 … バイパス路
48 … タンク接続路
5 … 電子制御ユニット 51 … 冷却水量センサ
6 … 電動機システム
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記エネルギー回収部を経た前記蒸気を凝縮させる作動流体コンデンサと、
前記エンジンの停止時に前記作動流体コンデンサを冷却可能な冷却器と、
を備えたことを特徴とするエンジン廃熱回収システム。 In the engine waste heat recovery system configured to recover the energy of the steam of the working fluid heated by the waste heat of the engine by the energy recovery unit,
A working fluid condenser that condenses the vapor that has passed through the energy recovery unit;
A cooler capable of cooling the working fluid condenser when the engine is stopped;
An engine waste heat recovery system characterized by comprising:
前記冷却器は、車両における空調システムの冷媒である空調系冷媒を凝縮させる空調系コンデンサを備えた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 1,
An engine waste heat recovery system, wherein the cooler includes an air conditioning system condenser that condenses an air conditioning system refrigerant that is a refrigerant of an air conditioning system in a vehicle.
前記冷却器は、ハイブリッド車両における電動機システムの冷媒である電動機系冷媒を冷却する電動機系冷媒冷却部を備えた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 1 or 2,
2. The engine waste heat recovery system according to claim 1, wherein the cooler includes an electric motor refrigerant cooling unit that cools an electric motor refrigerant that is a refrigerant of the electric motor system in the hybrid vehicle.
前記エンジンに供給され得る液状の前記作動流体の量に対応する出力を生じる作動流体量出力部と、
前記作動流体量出力部の出力に応じて前記エンジンの停止時の前記作動流体コンデンサにおける凝縮動作状態を制御する制御部と、
を備えた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 any one of claims 1 to 3,
A working fluid amount output section for generating an output corresponding to the amount of the liquid working fluid that can be supplied to the engine;
A control unit for controlling a condensing operation state in the working fluid condenser when the engine is stopped according to an output of the working fluid amount output unit;
An engine waste heat recovery system characterized by comprising:
前記作動流体の循環経路に介装された電動ポンプをさらに備え、
前記制御部は、前記作動流体量出力部の出力に応じて前記エンジンの停止時における前記電動ポンプの作動状態を制御す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,
An electric pump interposed in the working fluid circulation path;
The engine waste heat recovery system, wherein the control unit controls an operating state of the electric pump when the engine is stopped according to an output of the working fluid amount output unit.
前記作動流体コンデンサよりも前記作動流体の流動方向における下流側にて前記循環経路に介装されていて、液状の前記作動流体を貯留可能な作動流体タンクをさらに備え、
前記作動流体量出力部は、前記作動流体タンクに装着されたことを特徴とするエンジン廃熱回収システム。 In the engine waste heat recovery system according to claim 4 or 5,
A working fluid tank that is interposed in the circulation path downstream of the working fluid condenser in the flow direction of the working fluid and can store the liquid working fluid;
The engine waste heat recovery system, wherein the working fluid amount output unit is attached to the working fluid tank.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008100159A JP2009250139A (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Engine waste heat collection system |
PCT/IB2009/005199 WO2009125276A1 (en) | 2008-04-08 | 2009-04-07 | Engine waste heat collection system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008100159A JP2009250139A (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Engine waste heat collection system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2009250139A true JP2009250139A (en) | 2009-10-29 |
Family
ID=40792583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008100159A Pending JP2009250139A (en) | 2008-04-08 | 2008-04-08 | Engine waste heat collection system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2009250139A (en) |
WO (1) | WO2009125276A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014173748A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Calsonic Kansei Corp | Complex type heat exchanger |
CN104389648A (en) * | 2014-09-18 | 2015-03-04 | 同济大学 | Double-source power system and control method thereof |
WO2017183754A1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 동아대학교 산학협력단 | Electricity generation device using organic rankine cycle |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102010001118B4 (en) * | 2010-01-22 | 2021-05-12 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating an internal combustion engine with a steam power plant |
CN104500192B (en) * | 2014-10-27 | 2017-10-03 | 吕传义 | Turbo-charged diesel intelligent high-efficiency purification method and device |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004196076A (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Toyota Motor Corp | Cooling device for vehicle |
JP2005273543A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Denso Corp | Waste heat utilization device |
JP2006316704A (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Yanmar Co Ltd | Exhaust heat recovery device |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4682649A (en) * | 1986-06-02 | 1987-07-28 | Greer J Rex | Auxiliary air conditioning, heating and engine warming system for trucks |
US6394210B2 (en) * | 1999-06-07 | 2002-05-28 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Temperature controller for vehicular battery |
US7181919B2 (en) * | 2004-03-31 | 2007-02-27 | Denso Corporation | System utilizing waste heat of internal combustion engine |
DE102006017246A1 (en) * | 2005-04-18 | 2006-10-19 | Denso Corp., Kariya | Waste heat recovery system for a motor vehicle engine |
-
2008
- 2008-04-08 JP JP2008100159A patent/JP2009250139A/en active Pending
-
2009
- 2009-04-07 WO PCT/IB2009/005199 patent/WO2009125276A1/en active Application Filing
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004196076A (en) * | 2002-12-17 | 2004-07-15 | Toyota Motor Corp | Cooling device for vehicle |
JP2005273543A (en) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Denso Corp | Waste heat utilization device |
JP2006316704A (en) * | 2005-05-13 | 2006-11-24 | Yanmar Co Ltd | Exhaust heat recovery device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014173748A (en) * | 2013-03-06 | 2014-09-22 | Calsonic Kansei Corp | Complex type heat exchanger |
CN104389648A (en) * | 2014-09-18 | 2015-03-04 | 同济大学 | Double-source power system and control method thereof |
WO2017183754A1 (en) * | 2016-04-22 | 2017-10-26 | 동아대학교 산학협력단 | Electricity generation device using organic rankine cycle |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2009125276A1 (en) | 2009-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4654655B2 (en) | Vapor compression refrigerator | |
JP5281587B2 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
EP2320058B1 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
JP4140544B2 (en) | Waste heat utilization equipment | |
JP5328527B2 (en) | Waste heat regeneration system and control method thereof | |
JP5333659B2 (en) | Waste heat regeneration system | |
JP5008441B2 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
US20110088397A1 (en) | Waste heat recovery system | |
JP2009287433A (en) | Waste heat utilizing device for internal combustion engine | |
JP2008128254A (en) | System having organic rankine cycle circulation for driving at least one inflating device, heat exchanger for driving inflating device, and method for operating at least one inflating device | |
JP2005201067A (en) | Rankine cycle system | |
JP2011102577A (en) | Waste heat regeneration system | |
JP2009250139A (en) | Engine waste heat collection system | |
JP5494514B2 (en) | Rankine cycle system | |
JP2014092042A (en) | Rankine cycle system | |
JP4140543B2 (en) | Waste heat utilization equipment | |
JP5452346B2 (en) | Engine exhaust heat regeneration system | |
JP5148448B2 (en) | Waste heat heat pump system | |
JP2011027000A (en) | Waste heat utilization device | |
WO2019163691A1 (en) | Waste heat utilization device | |
JP4699972B2 (en) | Waste heat utilization apparatus and control method thereof | |
JP7058247B2 (en) | Thermal cycle system | |
JP6222014B2 (en) | Deceleration regeneration control device for vehicle | |
JP4631426B2 (en) | Vapor compression refrigerator | |
KR20220113503A (en) | energy recovery device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091124 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100309 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100630 |