JP2010188949A - Vehicle having waste heat recovery system mounted thereon - Google Patents

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潤一郎 粕谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the efficiency of a waste heat recovery system in terms of control of a motor fan in a vehicle mounting the waste heat recovery system for recovering waste heat of an engine. <P>SOLUTION: The vehicle having the waste heat recovery system mounted thereon includes: the engine 1; a cooling water circuit 10 including a radiator 12 for releasing the heat of the cooling water of the engine 1 to open air, through which the cooling water is circulated between the engine 1 and the radiator 12; a Rankine cycle 20 including a heater 22 for heating coolant by recovering the heat of the cooling water; an expander 23 for outputting power by expanding the heated coolant, and a Rankine condenser 24 for condensing the coolant by releasing the heat of the expanded coolant to the open air; a first fan 2 for sending air to the Rankine radiator 24; a second fan 3 for sending air to the radiator 24; and a fan control means 4 for controlling operations of the first fan 2 and the second fan 3. The fan control means 4 activates only the first fan 2 when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの廃熱を回収する廃熱回収システムを搭載した車両におけるモータファンの制御に関する。   The present invention relates to control of a motor fan in a vehicle equipped with a waste heat recovery system that recovers waste heat of an engine.

特許文献1には、車両において、エンジンの冷却水を冷却するラジエータと、エアコン用冷媒を冷却するコンデンサとを共通のモータファンによって冷却することが記載されている。さらに、車速、エンジンの冷却水温度、エアコン用冷媒の圧力に基づいてモータファンの作動又は停止を切り替え制御することで、ラジエータやコンデンサの過剰冷却による燃費性能の悪化を防止することが記載されている。   Patent Document 1 describes that in a vehicle, a radiator that cools cooling water for an engine and a condenser that cools refrigerant for an air conditioner are cooled by a common motor fan. Furthermore, it is described that the deterioration of fuel consumption performance due to excessive cooling of the radiator and condenser is prevented by switching and controlling the operation or stop of the motor fan based on the vehicle speed, the coolant temperature of the engine, and the pressure of the refrigerant for the air conditioner. Yes.

また特許文献2には、ランキンサイクルを用いてエンジンの廃熱を回収する廃熱回収システムが記載されている。廃熱回収システムでは、加熱器においてエンジンの冷却水との熱交換によって冷媒を加熱し、高圧の冷媒を膨張機において断熱膨張させることで動力を回収している。また膨張後の冷媒は凝縮器においてモータファンによって冷却され、再度加熱器へと送られる。   Patent Document 2 describes a waste heat recovery system that recovers engine waste heat using a Rankine cycle. In the waste heat recovery system, the refrigerant is heated by exchanging heat with the engine coolant in the heater, and the high-pressure refrigerant is adiabatically expanded in the expander to recover power. The expanded refrigerant is cooled by a motor fan in the condenser and sent to the heater again.

特開2003−204686公報Japanese Patent Laid-Open No. 2003-204686 特開2004−232492公報JP-A-2004-232492

しかし、上記特許文献2に記載のような廃熱回収システムを搭載した車両に、上記特許文献1に記載のようなモータファンの制御を適用した場合、エンジンの冷却水温度が上昇するとモータファンが作動してラジエータからの放熱が促進され、エンジンの冷却水温度が低下する。冷却水温度の低下により加熱器において回収できる熱エネルギーが減少するので、膨張機において動力として取り出せる機械エネルギーが低下し、廃熱回収システムの効率が低下する。   However, when the motor fan control as described in Patent Document 1 is applied to a vehicle equipped with a waste heat recovery system as described in Patent Document 2, when the engine coolant temperature rises, When activated, heat dissipation from the radiator is promoted, and the cooling water temperature of the engine is lowered. Since the heat energy that can be recovered in the heater is reduced due to the decrease in the cooling water temperature, the mechanical energy that can be extracted as power in the expander is reduced, and the efficiency of the waste heat recovery system is reduced.

本発明は、廃熱回収システムの効率を向上させることを目的とする。   An object of the present invention is to improve the efficiency of a waste heat recovery system.

本発明は、エンジンと、エンジンの冷却水の熱を外気に放出するラジエータを有し、冷却水がエンジンとラジエータとの間を循環する冷却水回路と、冷却水の熱を回収して冷媒を加熱する加熱器と、加熱後の冷媒を膨張させることで動力を出力する膨張機と、膨張後の冷媒の熱を外気に放出して冷媒を凝縮させるランキン用凝縮器とを有するランキンサイクルと、ランキン用凝縮器に送風する第1のファンと、ラジエータに送風する第2のファンと、第1のファン及び第2のファンの作動を制御するファン制御手段とを備える廃熱回収システム搭載車両において、ファン制御手段は、冷却水の温度が所定の温度より低いとき第1のファンのみを作動させることを特徴とする。   The present invention includes an engine, a radiator that discharges heat of engine cooling water to the outside air, a cooling water circuit in which the cooling water circulates between the engine and the radiator, and recovers heat of the cooling water to generate a refrigerant. A Rankine cycle having a heater that heats, an expander that outputs power by expanding the heated refrigerant, and a Rankine condenser that releases the heat of the expanded refrigerant to the outside air to condense the refrigerant; In a vehicle equipped with a waste heat recovery system, comprising: a first fan that blows air to a Rankine condenser; a second fan that blows air to a radiator; and a fan control means that controls the operation of the first fan and the second fan. The fan control means operates only the first fan when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature.

本発明によれば、エンジンの冷却水の温度が所定の温度より低いときは、ランキン用凝縮器に送風する第1のファンのみを作動させるので、ラジエータから外気へと放出される熱量を極力低減することができる。これによりランキンサイクルによって回収できる熱量が増大してより多くの動力を出力することができるので、廃熱回収システムの効率を向上させることができる。   According to the present invention, when the cooling water temperature of the engine is lower than the predetermined temperature, only the first fan that blows air to the Rankine condenser is operated, so that the amount of heat released from the radiator to the outside air is reduced as much as possible. can do. As a result, the amount of heat that can be recovered by the Rankine cycle can be increased and more power can be output, so that the efficiency of the waste heat recovery system can be improved.

本実施形態における廃熱回収システム搭載車両の構成を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the structure of the waste heat recovery system mounting vehicle in this embodiment. 本実施形態における廃熱回収システム搭載車両の制御を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows control of the vehicle with a waste heat recovery system in this embodiment. 本実施形態における廃熱回収システム搭載車両の制御を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows control of the vehicle with a waste heat recovery system in this embodiment. モータファン作動エンジン冷却水温と外気温度との関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between a motor fan operation | movement engine cooling water temperature and external temperature. 本実施形態における車速、エアコンサイクルの冷媒圧力、冷却水温、モータファンの出力の関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between the vehicle speed in this embodiment, the refrigerant | coolant pressure of an air-conditioner cycle, cooling water temperature, and the output of a motor fan. 従来例における車速、エアコンサイクルの冷媒圧力、冷却水温、モータファンの出力の関係を示すマップである。It is a map which shows the relationship between the vehicle speed in a prior art example, the refrigerant pressure of an air-conditioner cycle, cooling water temperature, and the output of a motor fan.

以下では図面を参照して本発明の実施の形態について詳しく説明する。図1は本実施形態における廃熱回収システム搭載車両の構成を示す概略構成図である。本実施形態における廃熱回収システム搭載車両は、エンジン1を冷却する冷却水回路10と、冷却水からエンジン1の廃熱を回収するランキンサイクル20と、車室内へ供給される空調風を冷却するエアコンサイクル30と、第1のモータファン2(第1のファン)と、第2のモータファン3(第2のファン)と、コントローラ4(ファン制御手段)とから構成される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a configuration of a vehicle equipped with a waste heat recovery system in the present embodiment. The vehicle equipped with the waste heat recovery system in the present embodiment cools the cooling water circuit 10 that cools the engine 1, the Rankine cycle 20 that recovers the waste heat of the engine 1 from the cooling water, and the conditioned air supplied to the vehicle interior. The air conditioner cycle 30 includes a first motor fan 2 (first fan), a second motor fan 3 (second fan), and a controller 4 (fan control means).

冷却水回路10について説明する。   The cooling water circuit 10 will be described.

冷却水回路10は、ウォータポンプ11、ラジエータ12、バイパス通路13、サーモスタット14を備え、回路内には冷却水(不凍液)が充填される。   The cooling water circuit 10 includes a water pump 11, a radiator 12, a bypass passage 13, and a thermostat 14, and the circuit is filled with cooling water (antifreeze).

ウォータポンプ11は、エンジン1によって駆動され、冷却水を回路内に循環させる。なお、ウォータポンプ11は電動モータによって駆動してもよい。ラジエータ12は、冷却水と外気との間で熱交換を行い、冷却水の熱を外部に放熱する。バイパス通路13は、ラジエータ12の入口側と出口側とに接続され、ラジエータ12を迂回するように冷却水を流す流路である。サーモスタット14はバイパス通路13の入口側に設けられ、冷却水の温度によって開閉する弁である。すなわち、冷却水温度が高いときは開弁して冷却水をラジエータ12へと流通させ、冷却水温度が低いときは閉弁して冷却水をバイパス通路13へと流通させる。   The water pump 11 is driven by the engine 1 to circulate cooling water in the circuit. The water pump 11 may be driven by an electric motor. The radiator 12 performs heat exchange between the cooling water and the outside air, and radiates the heat of the cooling water to the outside. The bypass passage 13 is connected to the inlet side and the outlet side of the radiator 12, and is a flow path through which cooling water flows so as to bypass the radiator 12. The thermostat 14 is a valve that is provided on the inlet side of the bypass passage 13 and opens and closes depending on the temperature of the cooling water. That is, when the cooling water temperature is high, the valve is opened to allow the cooling water to flow to the radiator 12, and when the cooling water temperature is low, the valve is closed to allow the cooling water to flow to the bypass passage 13.

ランキンサイクル20について説明する。   The Rankine cycle 20 will be described.

ランキンサイクル20は、ポンプ21、加熱器22、膨張機23、凝縮器24(以下「ランキン用凝縮器」という)、気液分離器25を備え、回路内にはランキン用冷媒が充填される。   The Rankine cycle 20 includes a pump 21, a heater 22, an expander 23, a condenser 24 (hereinafter referred to as “Rankine condenser”), and a gas-liquid separator 25. The circuit is filled with Rankine refrigerant.

ポンプ21は、液相の冷媒を加圧して加熱器22へと圧送する。加熱器22では、冷媒と冷却水回路10の冷却水との間で熱交換が行われ、液体の冷媒が加熱されて気体になる。気体となった冷媒は膨張機23へと圧送される。膨張機23は、圧装された冷媒を断熱膨張させることにより冷媒の熱エネルギーを機械エネルギーに変換して動力を回収する。膨張機23において膨張した冷媒は凝縮器24へと送られる。凝縮器24は、冷媒と外気との間で熱交換を行うことで冷媒を冷却して液化する。液化した冷媒は気液分離器25において気液分離され、液相の冷媒のみがポンプ21へと送られる。   The pump 21 pressurizes the liquid-phase refrigerant and pumps it to the heater 22. In the heater 22, heat exchange is performed between the refrigerant and the cooling water in the cooling water circuit 10, and the liquid refrigerant is heated to become a gas. The gaseous refrigerant is pumped to the expander 23. The expander 23 adiabatically expands the pressure-fitted refrigerant to convert the heat energy of the refrigerant into mechanical energy and recover power. The refrigerant expanded in the expander 23 is sent to the condenser 24. The condenser 24 cools and liquefies the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and the outside air. The liquefied refrigerant is gas-liquid separated in the gas-liquid separator 25, and only the liquid-phase refrigerant is sent to the pump 21.

エアコンサイクル30について説明する。   The air conditioner cycle 30 will be described.

エアコンサイクル30は、圧縮機31、凝縮器32(以下「エアコン用凝縮器」という)、気液分離器33、膨張弁34、蒸発器35を備え、回路内にはエアコン用冷媒が流通する。   The air conditioner cycle 30 includes a compressor 31, a condenser 32 (hereinafter referred to as “air conditioner condenser”), a gas-liquid separator 33, an expansion valve 34, and an evaporator 35, and air conditioner refrigerant circulates in the circuit.

圧縮機31は、エンジン1からベルトを介して伝達される駆動力によって駆動され、気相の冷媒を高温高圧に圧縮する。高温高圧となった冷媒は凝縮器32へと送られる。なお、圧縮機31はエンジン1に代えて電動モータにより駆動するようにしてもよい。凝縮器32は、冷媒と外気との間で熱交換を行うことで冷媒を冷却して液化する。液化した冷媒は気液分離器33により気液分離され、液相の冷媒のみが膨張弁34へと送られる。膨張弁34では液相の冷媒が減圧膨張され、減圧膨張された冷媒は蒸発器35へと送られる。蒸発器35では、減圧膨張された冷媒を気化させ、その蒸発潜熱により蒸発器35を通過する空調風を冷却する。気化した冷媒は圧縮機31へと送られる。   The compressor 31 is driven by a driving force transmitted from the engine 1 via a belt, and compresses the gas-phase refrigerant to a high temperature and a high pressure. The high-temperature and high-pressure refrigerant is sent to the condenser 32. The compressor 31 may be driven by an electric motor instead of the engine 1. The condenser 32 cools and liquefies the refrigerant by exchanging heat between the refrigerant and the outside air. The liquefied refrigerant is gas-liquid separated by the gas-liquid separator 33, and only the liquid-phase refrigerant is sent to the expansion valve 34. In the expansion valve 34, the liquid-phase refrigerant is decompressed and expanded, and the decompressed and expanded refrigerant is sent to the evaporator 35. In the evaporator 35, the refrigerant expanded under reduced pressure is vaporized, and the conditioned air passing through the evaporator 35 is cooled by the latent heat of evaporation. The vaporized refrigerant is sent to the compressor 31.

第1のモータファン2及び第2のモータファン3について説明する。   The first motor fan 2 and the second motor fan 3 will be described.

第1のモータファン2はランキン用凝縮器24及びエアコン用凝縮器32の近傍に設けられ、各凝縮器24、32に対して外気を送風することで各凝縮器24、32における冷媒からの放熱を促進させる。第2のモータファン3はラジエータ12の近傍に設けられ、ラジエータ12に対して外気を送風することでラジエータ12における冷却水からの放熱を促進させる。すなわち、ラジエータ用のモータファン2は、ランキンサイクル用及びエアコンサイクル用のモータファン3とは独立して設けられる。   The first motor fan 2 is provided in the vicinity of the Rankine condenser 24 and the air conditioner condenser 32, and heat is radiated from the refrigerant in each condenser 24, 32 by blowing outside air to each condenser 24, 32. To promote. The second motor fan 3 is provided in the vicinity of the radiator 12 and promotes heat dissipation from the cooling water in the radiator 12 by blowing outside air to the radiator 12. In other words, the motor fan 2 for the radiator is provided independently of the motor fan 3 for the Rankine cycle and the air conditioner cycle.

コントローラ4は、車速Vを検出する車速センサ5、エンジン1の冷却水温度Twを検出する冷却水温センサ6、外気温Toを検出する外気温センサ7、エアコンの作動状態を検出するエアコン作動状態検出センサ8、エアコンサイクルの冷媒圧力Pdを検出する冷媒圧力センサ9から各検出値を受信し、第1のモータファン2及び第2のモータファン3の出力を制御する。第1のモータファン2及び第2のモータファン3は図示しないバッテリからの供給電力によって駆動され、第1のモータファン2及び第2のモータファン3の出力は、例えばPWMドライバなどによってディーティ比を変化させることで制御する。   The controller 4 includes a vehicle speed sensor 5 that detects the vehicle speed V, a cooling water temperature sensor 6 that detects the cooling water temperature Tw of the engine 1, an outside air temperature sensor 7 that detects the outside air temperature To, and an air conditioner operating state detection that detects the operating state of the air conditioner. Each detection value is received from the sensor 8 and the refrigerant pressure sensor 9 for detecting the refrigerant pressure Pd of the air conditioner cycle, and the outputs of the first motor fan 2 and the second motor fan 3 are controlled. The first motor fan 2 and the second motor fan 3 are driven by power supplied from a battery (not shown), and the outputs of the first motor fan 2 and the second motor fan 3 are set to a duty ratio by a PWM driver, for example. Control by changing.

次に、図2、図3を参照しながらコントローラ4による第1のモータファン2及び第2のモータファン3の制御について説明する。図2、図3は、本実施形態における廃熱回収システム搭載車両の制御を示すフローチャートであり、図2は第1のモータファンの制御を示し、図3は第2のモータファンの制御を示す。第1のモータファン2及び第2のモータファン3は独立して制御されており、図2、図3はいずれも所定の微小時間(例えば10ms)ごとに繰り返し実行される。   Next, control of the first motor fan 2 and the second motor fan 3 by the controller 4 will be described with reference to FIGS. 2 and 3 are flowcharts showing the control of the vehicle equipped with the waste heat recovery system in the present embodiment, FIG. 2 shows the control of the first motor fan, and FIG. 3 shows the control of the second motor fan. . The first motor fan 2 and the second motor fan 3 are controlled independently, and both FIG. 2 and FIG. 3 are repeatedly executed every predetermined minute time (for example, 10 ms).

初めに図2を参照しながら第1のモータファン2の制御について説明する。   First, the control of the first motor fan 2 will be described with reference to FIG.

ステップS11では、エンジン1の冷却水温度Tw、外気温度To、車速V、エアコンの作動状態をそれぞれ検出する。   In step S11, the coolant temperature Tw, the outside air temperature To, the vehicle speed V, and the operating state of the air conditioner of the engine 1 are detected.

ステップS12では、第1のモータファン2の作動冷却水温度TL、TM、TH(判定温度)を設定する。作動冷却水温度TL、TM、THは、第1のモータファン2の出力を設定するために後述するステップS15において用いる閾値であり、図4のマップを参照して外気温度に応じて設定される。作動冷却水温度TL、TM、THはそれぞれ外気温度が高いほど高い値に設定され、例えば外気温度が15℃であれば作動冷却水温度はTL=75℃、TM=85℃、TH=95℃と設定される。   In step S12, the operating coolant temperature TL, TM, TH (determination temperature) of the first motor fan 2 is set. The operating coolant temperatures TL, TM, and TH are threshold values used in step S15 described later for setting the output of the first motor fan 2, and are set according to the outside air temperature with reference to the map of FIG. . The operating cooling water temperatures TL, TM, and TH are set higher as the outside air temperature is higher. For example, if the outside air temperature is 15 ° C., the operating cooling water temperature is TL = 75 ° C., TM = 85 ° C., TH = 95 ° C. Is set.

ステップS13では、エアコンの作動状態がON状態であるか否かを判定する。エアコンがON状態であればステップS14へ進み、OFF状態であればステップS15へ進む。   In step S13, it is determined whether or not the air conditioner is in an ON state. If the air conditioner is on, the process proceeds to step S14, and if it is off, the process proceeds to step S15.

ステップS14では、エアコンサイクルの冷媒圧力Pdを検出する。   In step S14, the refrigerant pressure Pd of the air conditioner cycle is detected.

ステップS15では、第1のモータファン2の出力を設定する。第1のモータファン2の出力は図5(a)のマップを参照して、エンジン1の冷却水温度Tw、外気温度To、車速V、エアコンの作動状態、エアコンサイクルの冷媒圧力Pdに基づいて設定される。   In step S15, the output of the first motor fan 2 is set. The output of the first motor fan 2 is based on the coolant temperature Tw of the engine 1, the outside air temperature To, the vehicle speed V, the operating state of the air conditioner, and the refrigerant pressure Pd of the air conditioner cycle with reference to the map of FIG. Is set.

図5(a)のマップは、エンジン1の冷却水温度Tw、外気温度To、車速V、エアコンの作動状態、エアコンサイクルの冷媒圧力Pdと第1のモータファン2の出力との関係を示しており、第1のモータファン2の出力はOFF(停止)、LOW(低風量)、MID(中風量)、HIGH(高風量)の4段階の中から選択される。また、作動冷却水温度TL、TM、THにはステップS2において設定された値が挿入される。   The map of FIG. 5A shows the relationship between the coolant temperature Tw of the engine 1, the outside air temperature To, the vehicle speed V, the operating state of the air conditioner, the refrigerant pressure Pd of the air conditioner cycle, and the output of the first motor fan 2. The output of the first motor fan 2 is selected from four stages of OFF (stop), LOW (low air volume), MID (medium air volume), and HIGH (high air volume). Further, the values set in step S2 are inserted into the operating cooling water temperatures TL, TM, and TH.

図5(a)に示すように、車速Vは0〜20km/h、20〜80km/h、80km/h以上の3つの領域に分けられ、車速Vが低い領域ほど第1のモータファンの出力が高くなるように設定される。   As shown in FIG. 5A, the vehicle speed V is divided into three regions of 0 to 20 km / h, 20 to 80 km / h, and 80 km / h or more, and the lower the vehicle speed V, the output of the first motor fan. Is set higher.

また、各速度領域はエアコン停止状態、作動状態の2つの領域に分けられ、さらにエアコンが作動状態である領域は、冷媒圧力Pdに応じて、Pd<A、A≦Pd<B、B≦Pd<C、C≦Pdの4つの領域に分けられる。第1のモータファン2の出力は、エアコンが停止状態より作動状態の方が高くなるように設定され、冷媒圧力Pdが高いほど高くなるように設定される。   Each speed region is divided into two regions of an air conditioner stop state and an operation state, and the region where the air conditioner is in an operation state is Pd <A, A ≦ Pd <B, B ≦ Pd depending on the refrigerant pressure Pd. <C, C ≦ Pd. The output of the first motor fan 2 is set so that the air conditioner is higher in the operating state than in the stopped state, and is set higher as the refrigerant pressure Pd is higher.

また、冷却水温度Twに応じて、Tw<TL、TL≦Tw<TM、TM≦Tw<TH、TH≦Twの4つの領域に分けられ、第1のモータファン2の出力は冷却水温度Twが高いほど高くなるように設定される。   Further, according to the cooling water temperature Tw, it is divided into four regions of Tw <TL, TL ≦ Tw <TM, TM ≦ Tw <TH, TH ≦ Tw, and the output of the first motor fan 2 is the cooling water temperature Tw. The higher the value, the higher the value.

ここで、作動冷却水温度TL、TM、THは外気温度Toが低いほど低くなるように設定されているので、第1のモータファン2の出力は外気温度Toが低いほど高くなるように設定される。これにより外気温度Toが低いほど、冷却水温度Twがより低温の状態から第1のモータファン2が作動することになる。   Here, since the operating cooling water temperatures TL, TM, and TH are set to be lower as the outside air temperature To is lower, the output of the first motor fan 2 is set to be higher as the outside air temperature To is lower. The As a result, the lower the outside air temperature To, the more the first motor fan 2 operates from a state where the cooling water temperature Tw is lower.

図2に戻ってステップS16では、ステップS15において設定された出力に基づいて第1のモータファン2の出力を制御する。   Returning to FIG. 2, in step S16, the output of the first motor fan 2 is controlled based on the output set in step S15.

次に図3を参照しながら第2のモータファン3の制御について説明する。   Next, the control of the second motor fan 3 will be described with reference to FIG.

ステップS21では、エンジン1の冷却水温度Twを検出する。   In step S21, the coolant temperature Tw of the engine 1 is detected.

ステップS22では、第2のモータファン3の出力を設定する。第2のモータファン3の出力は図5(b)のマップを参照して、エンジン1の冷却水温度Twに基づいて設定される。   In step S22, the output of the second motor fan 3 is set. The output of the second motor fan 3 is set based on the coolant temperature Tw of the engine 1 with reference to the map of FIG.

図5(b)のマップは、エンジン1の冷却水温度Twと第2のモータファン3との関係を示しており、第2のモータファン3の出力はOFF(停止)、HIGH(高風量)の2段階から選択される。   The map of FIG. 5B shows the relationship between the coolant temperature Tw of the engine 1 and the second motor fan 3, and the output of the second motor fan 3 is OFF (stop) and HIGH (high air flow). Are selected from the following two stages.

図5(b)に示すように第2のモータファン3の出力はエンジン1の冷却水温度Twのみに応じて変化し、冷却水温度Twが105℃以上ではHIGHに設定され、105℃未満ではOFFに設定される。すなわち、第2のモータファン3は冷却水温度Twが105℃に達するまでは常に停止させておく。   As shown in FIG. 5 (b), the output of the second motor fan 3 changes only according to the cooling water temperature Tw of the engine 1, and is set to HIGH when the cooling water temperature Tw is 105 ° C. or higher, and below 105 ° C. Set to OFF. That is, the second motor fan 3 is always stopped until the cooling water temperature Tw reaches 105 ° C.

図3に戻ってステップS23では、ステップS22において設定された出力に基づいて第2のモータファン3の出力を制御する。   Returning to FIG. 3, in step S23, the output of the second motor fan 3 is controlled based on the output set in step S22.

以下、本実施形態における作用について従来例と比較しながら説明する。   Hereinafter, the operation of the present embodiment will be described in comparison with a conventional example.

従来、エアコン用凝縮器はラジエータの近傍に設けられ、モータファンによってラジエータとエアコン用凝縮器とが冷却される構成であった。このような構成では、モータファンの出力は例えば図6のマップに示されるように制御される。すなわち、エアコンが作動状態のときはエアコン用凝縮器を冷却する必要があるので、エアコンサイクルの冷媒圧力Pdに応じてモータファンの出力が制御される。   Conventionally, an air conditioner condenser is provided in the vicinity of a radiator, and the radiator and the air conditioner condenser are cooled by a motor fan. In such a configuration, the output of the motor fan is controlled, for example, as shown in the map of FIG. That is, since the air conditioner condenser needs to be cooled when the air conditioner is in an operating state, the output of the motor fan is controlled according to the refrigerant pressure Pd of the air conditioner cycle.

モータファンが作動すると、ラジエータも同時に冷却されるので、エンジンの冷却水の熱が放出され、冷却水温度Twが低下する。よって、このような従来の構成にランキンサイクルを適用すると、ランキンサイクルによって回収できる熱量が低下する。   When the motor fan is operated, the radiator is also cooled at the same time, so that the heat of the engine coolant is released and the coolant temperature Tw is lowered. Therefore, when the Rankine cycle is applied to such a conventional configuration, the amount of heat that can be recovered by the Rankine cycle decreases.

これに対して本実施形態では、ランキン用凝縮器24とエアコン用凝縮器32とを第1のモータファン2によって冷却し、ラジエータ12を第2のモータファン3によって冷却する構成とし、第1のモータファン2はエンジン1の冷却水温度Twが高いほど、より高い出力となるように制御し、第2のモータファン3はエンジン1の冷却水温度Twが105℃未満であるときは運転状態にかかわらず停止するように制御する。   On the other hand, in the present embodiment, the Rankine condenser 24 and the air conditioner condenser 32 are cooled by the first motor fan 2, and the radiator 12 is cooled by the second motor fan 3. The motor fan 2 is controlled so that the higher the cooling water temperature Tw of the engine 1 is, the higher the output is. The second motor fan 3 is in the operating state when the cooling water temperature Tw of the engine 1 is lower than 105 ° C. Control to stop regardless.

これにより、ラジエータ12を冷却する第2のモータファン3を停止させておく領域(図5(b)におけるOFF状態の領域)が拡大されるので、ラジエータ12からの放熱量を低減することができる。また、第1のモータファン2はランキン用凝縮器24を冷却することでランキンサイクル20の冷媒を冷却し、これに応じてランキンサイクル20の冷媒はエンジン1の冷却水から、より多くの廃熱を回収して間接的にエンジン1の冷却水を冷却する。したがって、ラジエータ12からの放熱量が低減された分、ランキンサイクル20でより多くの廃熱を回収することができる。   As a result, the region where the second motor fan 3 that cools the radiator 12 is stopped (the region in the OFF state in FIG. 5B) is enlarged, so that the amount of heat released from the radiator 12 can be reduced. . In addition, the first motor fan 2 cools the Rankine cycle condenser 24 by cooling the Rankine condenser 24, and accordingly, the Rankine cycle 20 refrigerant generates more waste heat from the cooling water of the engine 1. And the cooling water of the engine 1 is indirectly cooled. Therefore, more waste heat can be recovered in the Rankine cycle 20 as much as the amount of heat released from the radiator 12 is reduced.

以上のように本実施形態では、エンジン1の冷却水温度Twが105℃より低いときは、ランキン用凝縮器24に外気を送風する第1のモータファン2のみを作動させるので、ラジエータ12から外気へと放出される熱量を極力低減して、その分ランキンサイクル20によって回収できる熱量を増大させることができる。よって膨張機23においてより多くの動力を出力することができるので、廃熱回収システムの効率を向上させることができる。   As described above, in the present embodiment, when the coolant temperature Tw of the engine 1 is lower than 105 ° C., only the first motor fan 2 that blows the outside air to the Rankine condenser 24 is operated. The amount of heat released into the can is reduced as much as possible, and the amount of heat that can be recovered by the Rankine cycle 20 can be increased accordingly. Therefore, since more power can be output in the expander 23, the efficiency of the waste heat recovery system can be improved.

また、ランキンサイクル20による廃熱回収だけでは冷却水の冷却能力が不足するような場合には、冷却水温度Twが105℃以上まで上昇すると第1のモータファン2に加えて第2のモータファン3も作動させるので、廃熱回収の効率を向上させながら冷却水温度Twの過剰な上昇を抑制することができる。   Further, in the case where the cooling capacity of the cooling water is insufficient only by the waste heat recovery by the Rankine cycle 20, when the cooling water temperature Tw rises to 105 ° C. or higher, the second motor fan in addition to the first motor fan 2 3 is also operated, so that an excessive increase in the cooling water temperature Tw can be suppressed while improving the efficiency of waste heat recovery.

さらに、第1のモータファン2の風量(出力)は、エンジン1の冷却水温度Twとモータファン作動冷却水温度TL、TM、THとの大小関係により、エンジン1の冷却水温度Twが高いほど大きくなるように制御され、さらに作動冷却水温TL、TM、THは外気温度Toが低いほど低くなるように設定されるので、外気温度Toが低いときでも外気温度Toと冷却水温度Twとの温度差を確保して廃熱回収を行うことができ、廃熱回収システムの効率をさらに向上させることができる。   Further, the air volume (output) of the first motor fan 2 is higher as the cooling water temperature Tw of the engine 1 is higher due to the magnitude relationship between the cooling water temperature Tw of the engine 1 and the motor fan operating cooling water temperatures TL, TM, and TH. Since the operating cooling water temperatures TL, TM, and TH are set to be lower as the outside air temperature To is lower, the temperature between the outside air temperature To and the cooling water temperature Tw is low even when the outside air temperature To is low. A difference can be ensured and waste heat recovery can be performed, and the efficiency of the waste heat recovery system can be further improved.

さらに、第1のモータファン2はランキン用凝縮器24及びエアコン用凝縮器32に外気を送風するように配置され、第2のモータファン3はラジエータ12に外気を送風するように配置されるので、エアコンの作動状態に関係なくエンジン1の冷却水温度Twが105℃に達するまでは第2のモータファン3を停止させておくことができ、ラジエータ12から外気へと放出される熱量を極力低減して、廃熱回収システムの効率を向上させることができる。   Further, the first motor fan 2 is arranged to blow outside air to the Rankine condenser 24 and the air conditioner condenser 32, and the second motor fan 3 is arranged to blow outside air to the radiator 12. The second motor fan 3 can be stopped until the coolant temperature Tw of the engine 1 reaches 105 ° C. regardless of the operating state of the air conditioner, and the amount of heat released from the radiator 12 to the outside air is reduced as much as possible. Thus, the efficiency of the waste heat recovery system can be improved.

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能である。   The present invention is not limited to the embodiment described above, and various modifications and changes can be made within the scope of the technical idea.

1 エンジン
2 第1のモータファン
3 第2のモータファン
4 コントローラ
10 冷却水回路
12 ラジエータ
20 ランキンサイクル
22 加熱器
23 膨張機
24 ランキン用凝縮器
30 エアコンサイクル
31 圧縮機
32 エアコン用凝縮器
35 蒸発器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine 2 1st motor fan 3 2nd motor fan 4 Controller 10 Cooling water circuit 12 Radiator 20 Rankine cycle 22 Heater 23 Expander 24 Rankine condenser 30 Air conditioner cycle 31 Compressor 32 Air conditioner condenser 35 Evaporator

Claims (4)

エンジンと、
前記エンジンの冷却水の熱を外気に放出するラジエータを有し、前記冷却水が前記エンジンと前記ラジエータとの間を循環する冷却水回路と、
前記冷却水の熱を回収して冷媒を加熱する加熱器と、加熱後の前記冷媒を膨張させることで動力を出力する膨張機と、膨張後の前記冷媒の熱を外気に放出して前記冷媒を凝縮させるランキン用凝縮器とを有するランキンサイクルと、
前記ランキン用凝縮器に送風する第1のファンと、
前記ラジエータに送風する第2のファンと、
前記第1のファン及び前記第2のファンの作動を制御するファン制御手段と、
を備える廃熱回収システム搭載車両において、
前記ファン制御手段は、前記冷却水の温度が所定の温度より低いとき前記第1のファンのみを作動させることを特徴とする廃熱回収システム搭載車両。
Engine,
A radiator that discharges heat of cooling water of the engine to the outside air, and a cooling water circuit in which the cooling water circulates between the engine and the radiator;
A heater that recovers heat of the cooling water to heat the refrigerant, an expander that outputs power by expanding the heated refrigerant, and releases the heat of the expanded refrigerant to the outside air. A Rankine cycle having a Rankine condenser for condensing
A first fan that blows air to the Rankine condenser;
A second fan for blowing air to the radiator;
Fan control means for controlling the operation of the first fan and the second fan;
In vehicles equipped with a waste heat recovery system,
The waste heat recovery system-equipped vehicle, wherein the fan control means activates only the first fan when the temperature of the cooling water is lower than a predetermined temperature.
前記ファン制御手段は、前記冷却水の温度が前記所定の温度以上となったとき前記第1のファンに加えて前記第2のファンも作動させることを特徴とする請求項1に記載の廃熱回収システム搭載車両。   2. The waste heat according to claim 1, wherein the fan control unit operates the second fan in addition to the first fan when the temperature of the cooling water becomes equal to or higher than the predetermined temperature. Vehicle with collection system. 前記ファン制御手段は、前記第1のファンの風量を第1の風量となるように制御しているときに、前記冷却水の温度が前記所定の温度より低い所定の判定温度以上となったとき、前記第1のファンの風量を前記第1の風量より大きい第2の風量となるように制御し、
前記所定の判定温度は、外気温度が低いほど低く設定されることを特徴とする請求項1又は2に記載の廃熱回収システム搭載車両。
When the fan control means is controlling the air volume of the first fan to be the first air volume, the temperature of the cooling water is equal to or higher than a predetermined determination temperature lower than the predetermined temperature. , Controlling the air volume of the first fan to be a second air volume larger than the first air volume,
The vehicle with a waste heat recovery system according to claim 1 or 2, wherein the predetermined determination temperature is set to be lower as the outside air temperature is lower.
エアコン用冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮後の前記エアコン用冷媒の熱を外気に放出して前記エアコン用冷媒を冷却して液化させるエアコン用凝縮器と、液化後の前記エアコン用冷媒を気化させることで車室内へ導入される空調風を冷却する蒸発器とを有するエアコンサイクルを備え、
前記第1のファン、前記第2のファン、前記ランキン用凝縮器、前記エアコン用凝縮器、前記ラジエータは、前記第1のファンが前記ランキン用凝縮器及び前記エアコン用凝縮器に送風し、前記第2のファンが前記ラジエータに送風するように配置されることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項に記載の廃熱回収システム搭載車両。
A compressor that compresses the air-conditioner refrigerant, an air-conditioner condenser that releases the heat of the compressed air-conditioner refrigerant to the outside air to cool and liquefy the air-conditioner refrigerant, and vaporizes the liquefied air-conditioner refrigerant An air conditioner cycle having an evaporator for cooling the conditioned air introduced into the passenger compartment,
The first fan, the second fan, the Rankine condenser, the air conditioner condenser, and the radiator, the first fan sends air to the Rankine condenser and the air conditioner condenser, The vehicle with a waste heat recovery system according to any one of claims 1 to 3, wherein the second fan is arranged so as to blow air to the radiator.
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