JP2010190185A - Vehicle loaded with rankine cycle system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle loaded with a rankine cycle system having a clutch on a path transmitting regenerated power to an engine, in which prediction accuracy of the regenerated power is improved, and engagement and release of the clutch can be properly performed. <P>SOLUTION: The clutch 60 is arranged on the power transmission path between an expander 23 and the engine 10. An ECU 40 predicts the regenerated power based on rotating speed of the expander 23 and refrigerant pressure in an upstream side. When a predicted value of the regenerated power is positive, the clutch 60 is engaged, and when the value is zero or negative, the clutch 60 is released. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、エンジンの廃熱を回収するランキンサイクルシステムを搭載した車両に関する。   The present invention relates to a vehicle equipped with a Rankine cycle system that recovers waste heat of an engine.

エンジンの排気、冷却水から車外へ捨てられていた熱エネルギーを動力として回生する廃熱回収装置を備え、回生した動力を用いてエンジンをアシストすることで、エンジンの燃費を向上させる技術が提案されている。   A technology has been proposed to improve the fuel efficiency of the engine by providing a waste heat recovery device that regenerates the heat energy that has been thrown out of the vehicle from the exhaust and cooling water of the engine as power, and assists the engine with the regenerated power. ing.

特許文献1は、このような廃熱回収装置において、回生した動力をエンジンに伝達する経路上にクラッチを配置することを提案している。この構成によれば、急加速時等、廃熱回収装置がエンジンの負荷となる場合は、該クラッチを解放することで廃熱回収装置をエンジンから切り離すことができ、本来燃費を向上させるための廃熱回収装置が逆にエンジンの燃費悪化の原因となるのを回避できる。   Patent Document 1 proposes that in such a waste heat recovery apparatus, a clutch is disposed on a path for transmitting the regenerated power to the engine. According to this configuration, when the waste heat recovery device becomes a load on the engine, such as during rapid acceleration, the waste heat recovery device can be disconnected from the engine by releasing the clutch, which is originally intended to improve fuel efficiency. It can be avoided that the waste heat recovery device causes the deterioration of the fuel consumption of the engine.

特開2007−231857公報JP 2007-231857 A

特許文献1では、排気温度に基づき廃熱回収装置により回生される動力が予測され、これに基づきクラッチの締結、解放が制御される。   In Patent Document 1, the power regenerated by the waste heat recovery device is predicted based on the exhaust temperature, and based on this, the engagement and disengagement of the clutch are controlled.

しかしながら、排気温度の変化が回生される動力に表れるまでには遅れがあるため、かかる予測方法では、実際には負荷とならない場合であってもクラッチを解放してしまう、あるいは、負荷となる場合であってもクラッチを締結してしまう可能性があった。   However, since there is a delay before the change in the exhaust temperature appears in the regenerative power, such a prediction method releases the clutch even when it does not actually become a load, or when it becomes a load. Even so, there was a possibility of engaging the clutch.

本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、回生した動力をエンジンに伝達する経路上にクラッチを配置したランキンサイクルシステム搭載車両において、回生される動力の予測精度を向上させ、クラッチの締結、解放を適切に行えるようにすることを目的とする。   The present invention has been made in view of such technical problems, and in a vehicle equipped with a Rankine cycle system in which a clutch is disposed on a path for transmitting regenerated power to the engine, the accuracy of regenerating power is improved. An object of the present invention is to appropriately engage and disengage the clutch.

本発明のある態様によれば、エンジンと、該エンジンの廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を膨張機で動力(以下、この動力を「回生動力」という。)として回生するランキンサイクルシステムと、を備えたランキンサイクルシステム搭載車両であって、前記回生動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構によって形成される前記膨張機と前記エンジンの間の動力伝達経路上に配置されるクラッチと、前記膨張機の回転速度を取得する回転速度取得手段と、前記膨張機に流入する冷媒の圧力である上流側冷媒圧力を取得する上流側冷媒圧力取得手段と、前記膨張機の回転速度及び上流側冷媒圧力に基づき前記回生動力を予測する回生動力予測手段と、前記回生動力の予測値が正のときに前記クラッチを締結し、ゼロないし負のときに前記クラッチを解放するクラッチ制御手段と、を備えたことを特徴とするランキンサイクルシステム搭載車両が提供される。   According to an aspect of the present invention, an engine and a Rankine cycle in which waste heat of the engine is recovered in a refrigerant and the recovered waste heat is regenerated as power by an expander (hereinafter, this power is referred to as “regenerative power”). A Rankine cycle system-equipped vehicle comprising: a power transmission mechanism that transmits the regenerative power to the engine; and a power transmission path between the expander and the engine formed by the power transmission mechanism. A rotation speed acquisition means for acquiring a rotation speed of the expander, an upstream refrigerant pressure acquisition means for acquiring an upstream refrigerant pressure that is a pressure of a refrigerant flowing into the expander, and the expansion Regenerative power prediction means for predicting the regenerative power based on the rotational speed of the machine and the upstream refrigerant pressure, and the clutch is engaged when the predicted value of the regenerative power is positive, Rankine cycle system-equipped vehicle that is characterized in that and a clutch control means for releasing the clutch when the negative is provided.

また、本発明の別の態様によれば、エンジンと、該エンジンの廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を膨張機で動力(以下、この動力を「回生動力」という。)として回生するランキンサイクルシステムと、を備えたランキンサイクルシステム搭載車両であって、前記回生動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構と、前記動力伝達機構によって形成される前記膨張機と前記エンジンの間の動力伝達経路上に配置されるクラッチと、前記膨張機の回転速度を取得する回転速度取得手段と、前記膨張機の上流側と下流側の冷媒圧力差を取得する冷媒圧力差取得手段と、前記膨張機の回転速度及び冷媒圧力差に基づき前記回生動力を予測する回生動力予測手段と、前記回生動力の予測値が正のときに前記クラッチを締結し、ゼロないし負のときに前記クラッチを解放するクラッチ制御手段と、を備えたことを特徴とするランキンサイクルシステム搭載車両が提供される。   According to another aspect of the present invention, the engine and the waste heat of the engine are recovered in a refrigerant, and the recovered waste heat is regenerated as power by an expander (hereinafter, this power is referred to as “regenerative power”). A Rankine cycle system-equipped vehicle, the power transmission mechanism transmitting the regenerative power to the engine, and the power between the expander and the engine formed by the power transmission mechanism A clutch disposed on a transmission path; a rotational speed acquisition unit that acquires a rotational speed of the expander; a refrigerant pressure difference acquisition unit that acquires a refrigerant pressure difference between an upstream side and a downstream side of the expander; and the expansion Regenerative power predicting means for predicting the regenerative power based on the rotational speed of the machine and the refrigerant pressure difference, and the clutch is engaged when the predicted value of the regenerative power is positive, and when zero or negative Rankine cycle system equipped vehicle, characterized by comprising: a clutch control means for releasing the serial clutch is provided.

これらの態様によれば、排気温度から回生動力を予測する場合と比べ、高い精度で回生動力を予測することができ、回生動力の発生状況に応じてクラッチの締結・解放を適切に行うことができる。   According to these aspects, the regenerative power can be predicted with higher accuracy than when the regenerative power is predicted from the exhaust temperature, and the clutch can be appropriately engaged and disengaged according to the generation state of the regenerative power. it can.

本発明の実施形態に係るランキンサイクルシステム搭載車両の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a Rankine cycle system according to an embodiment of the present invention. 動力伝達機構の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the power transmission mechanism. 動力伝達機構の別の例を示した図である。It is the figure which showed another example of the power transmission mechanism. クラッチの締結・解放制御の内容を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the content of the engagement / release control of a clutch. 膨張機トルクマップである。It is an expander torque map. 本発明の実施形態の作用効果を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect of embodiment of this invention. 膨張機トルクマップの別の例である。It is another example of an expander torque map. 膨張機トルクマップの別の例である。It is another example of an expander torque map.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、本発明の実施形態に係るランキンサイクルシステム搭載車両の概略構成図である。車両は、エンジン10とランキンサイクルシステム20を備える。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a Rankine cycle system according to an embodiment of the present invention. The vehicle includes an engine 10 and a Rankine cycle system 20.

エンジン10は、水冷式の内燃機関であり、内部を流通する冷却水によって温度制御される。エンジン10冷却後の冷却水は、流路11により後述する蒸発器22、図示しないラジエータへと送られ、冷却される。   The engine 10 is a water-cooled internal combustion engine, and is temperature-controlled by cooling water flowing through the inside. The cooling water after cooling the engine 10 is sent to an evaporator 22 (to be described later) and a radiator (not shown) through the flow path 11 and cooled.

ランキンサイクルシステム20は、エンジン10の冷却水からエンジン10の廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を動力として回生するシステムである。ランキンサイクルシステム20は、ポンプ21、蒸発器22、膨張機23及び凝縮器24を備え、各構成要素はR134a等の冷媒が流通する流路25a〜25dにより接続される。   The Rankine cycle system 20 is a system that recovers waste heat of the engine 10 from a coolant of the engine 10 into a refrigerant and regenerates the recovered waste heat as power. The Rankine cycle system 20 includes a pump 21, an evaporator 22, an expander 23, and a condenser 24, and each component is connected by flow paths 25a to 25d through which a refrigerant such as R134a flows.

ポンプ21は電動ポンプである。蒸発器22は、エンジン10の冷却水と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を加熱し気化する熱交換器である。膨張機23は、気化した冷媒を膨張させることにより熱を回転エネルギーに変換する蒸気タービンである。凝縮器24は外気と冷媒との間で熱交換を行わせ、冷媒を冷却し液化する熱交換器である。凝縮器24により液化された冷媒はポンプ21により再び蒸発器22に送られ、ランキンサイクルシステム20の各構成要素を循環する。   The pump 21 is an electric pump. The evaporator 22 is a heat exchanger that causes heat exchange between the coolant of the engine 10 and the refrigerant to heat and vaporize the refrigerant. The expander 23 is a steam turbine that converts heat into rotational energy by expanding a vaporized refrigerant. The condenser 24 is a heat exchanger that performs heat exchange between the outside air and the refrigerant, and cools and liquefies the refrigerant. The refrigerant liquefied by the condenser 24 is sent again to the evaporator 22 by the pump 21 and circulates through each component of the Rankine cycle system 20.

蒸発器22と膨張機23を接続する流路25aには、膨張機23に流入する冷媒の温度である上流側冷媒温度Tcを検出する上流側冷媒温度センサ31、膨張機23に流入する冷媒の圧力である上流側冷媒圧力Pdを検出する上流側冷媒圧力センサ32が取り付けられている。また、膨張機23と凝縮器24を接続する流路25bには、膨張機23から流出する冷媒の圧力である下流側冷媒圧力Psを検出する下流側冷媒圧力センサ33が取り付けられている。これらセンサ31〜33は電子制御ユニット(以下、「ECU」という。)40に電気的に接続されており、これらセンサ31〜33の検出信号はECU40に入力される。   In the flow path 25 a connecting the evaporator 22 and the expander 23, the upstream refrigerant temperature sensor 31 that detects the upstream refrigerant temperature Tc that is the temperature of the refrigerant flowing into the expander 23, and the refrigerant flowing into the expander 23 An upstream refrigerant pressure sensor 32 that detects the upstream refrigerant pressure Pd, which is a pressure, is attached. A downstream refrigerant pressure sensor 33 that detects a downstream refrigerant pressure Ps that is the pressure of the refrigerant flowing out of the expander 23 is attached to the flow path 25b that connects the expander 23 and the condenser 24. These sensors 31 to 33 are electrically connected to an electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 40, and detection signals of these sensors 31 to 33 are input to the ECU 40.

ランキンサイクルシステム20は以上のように構成され、膨張機23のトルク(以下、「膨張機トルク」という。特許請求の範囲中の「回生動力」に対応。)Texは、動力伝達機構50を介してエンジン10へと伝達される。   The Rankine cycle system 20 is configured as described above, and the torque of the expander 23 (hereinafter referred to as “expander torque”, corresponding to “regenerative power” in the claims) Tex is transmitted via the power transmission mechanism 50. Is transmitted to the engine 10.

図2Aは、動力伝達機構50の一例を示している。動力伝達機構50は、膨張機23の出力軸に取り付けられた膨張機プーリ51と、膨張機プーリ51、オルタネータのプーリ52、エンジン10のクランクプーリ53及びエアコンコンプレッサのプーリ54に掛け回されるベルト55により構成される。膨張機トルクTexは、ベルト55を介して、エンジン10、オルタネータ、エアコンコンプレッサに伝達され、エンジン10のアシストが行われる。   FIG. 2A shows an example of the power transmission mechanism 50. The power transmission mechanism 50 includes an expander pulley 51 attached to the output shaft of the expander 23, an expander pulley 51, an alternator pulley 52, a crank pulley 53 of the engine 10, and a belt wound around the pulley 54 of the air conditioner compressor. 55. The expander torque Tex is transmitted to the engine 10, the alternator, and the air conditioner compressor via the belt 55, and the engine 10 is assisted.

ここで、膨張機トルクTexが正のときは、これによってエンジン10をアシストすることができるので、エンジン10の燃費を向上させることができる。しかしながら、膨張機トルクTexがゼロないし負のときは、逆に膨張機23がエンジン10の負荷となり、エンジン10の燃費を悪化させる。   Here, when the expander torque Tex is positive, the engine 10 can be assisted by this, so that the fuel consumption of the engine 10 can be improved. However, when the expander torque Tex is zero or negative, conversely, the expander 23 becomes a load on the engine 10 and deteriorates the fuel consumption of the engine 10.

このため、この実施形態では、エンジン10のクランクシャフト(図示せず)とクランクプーリ53の間にクラッチ60が配置され、膨張機23を必要に応じてエンジン10から切り離すことができるようになっている。クラッチ60は、例えば、電磁クラッチであり、ECU40からの制御信号を受けて締結・解放される。   For this reason, in this embodiment, the clutch 60 is disposed between the crankshaft (not shown) of the engine 10 and the crank pulley 53 so that the expander 23 can be disconnected from the engine 10 as necessary. Yes. The clutch 60 is, for example, an electromagnetic clutch, and is engaged / released in response to a control signal from the ECU 40.

なお、クラッチ60を配置する位置はこの位置に限らず、動力伝達機構50によって形成される膨張機23とエンジン10の間の動力伝達経路上であればよい。例えば、図2Bに示すように、膨張機23の出力軸(図示せず)と膨張機プーリ51の間にクラッチ60を配置することも可能である。   The position where the clutch 60 is disposed is not limited to this position, and may be on the power transmission path between the expander 23 and the engine 10 formed by the power transmission mechanism 50. For example, as shown in FIG. 2B, a clutch 60 can be disposed between the output shaft (not shown) of the expander 23 and the expander pulley 51.

図1に戻り、ECU40は、CPU41、RAM・ROMからなる記憶装置42、入出力インターフェース43等を含む。記憶装置42には、後述する制御を実行するためのプログラム、マップ等が格納されている。入出力インターフェース43には、センサ31〜33の検出信号の他、図示しないエンジンコントローラからエンジン回転速度信号が入力される。CPU41は、記憶装置42に格納されるプログラムを読み出して実行し、膨張機23の回転速度Ne及び上流側冷媒圧力Pdに基づき膨張機23のトルクTexを予測する。そして、CPU41は、膨張機トルクTexが正か否かに応じてクラッチ60の締結・解放信号を生成し、入出力インターフェース43からクラッチ60に出力する。   Returning to FIG. 1, the ECU 40 includes a CPU 41, a storage device 42 including a RAM / ROM, an input / output interface 43, and the like. The storage device 42 stores a program, a map, and the like for executing control to be described later. In addition to the detection signals of the sensors 31 to 33, the input / output interface 43 receives an engine rotation speed signal from an engine controller (not shown). The CPU 41 reads and executes a program stored in the storage device 42, and predicts the torque Tex of the expander 23 based on the rotational speed Ne of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd. Then, the CPU 41 generates an engagement / disengagement signal for the clutch 60 according to whether the expander torque Tex is positive or not, and outputs it to the clutch 60 from the input / output interface 43.

図3はECU40が実行するクラッチ60の締結・解放制御の内容を示したフローチャートである。この制御は、ECU40において所定時間(例えば、10ミリ秒)毎に実行される。以下、これを参照しながらクラッチ60の締結・解放制御について説明する。   FIG. 3 is a flowchart showing the contents of the engagement / release control of the clutch 60 executed by the ECU 40. This control is executed in the ECU 40 every predetermined time (for example, 10 milliseconds). Hereinafter, the engagement / release control of the clutch 60 will be described with reference to this.

ST01では、ECU40は、上流側冷媒圧力センサ32から膨張機23の上流側冷媒圧力Pdを取得する。   In ST01, the ECU 40 acquires the upstream refrigerant pressure Pd of the expander 23 from the upstream refrigerant pressure sensor 32.

ST02では、ECU40は、図示しないエンジンコントローラからエンジン10の回転速度Neを取得する。そして、ECU40は、エンジン10の回転速度Neと、クランクプーリ53と膨張機プーリ51のプーリ比とに基づき、膨張機23の回転速度Nexを演算する。   In ST02, the ECU 40 acquires the rotational speed Ne of the engine 10 from an engine controller (not shown). Then, the ECU 40 calculates the rotational speed Nex of the expander 23 based on the rotational speed Ne of the engine 10 and the pulley ratio of the crank pulley 53 and the expander pulley 51.

ST03では、ECU40は、膨張機トルクTexを予測する。ECU40は、予め用意された膨張機トルクマップ(図4)から膨張機23の回転速度Nex及び上流側冷媒圧力Pdに対応する値を検索することで、膨張機トルクTexを予測する。膨張機23は上流側冷媒圧力Pdを受けて回転するので、膨張機トルクTexは、膨張機23の回転速度Nexが同一であれば、上流側冷媒圧力Pdが高くなるほど大きくなる。また、膨張機23の回転速度Nexが高いと、膨張機23に流入する冷媒量が不足するので、高回転域では膨張機トルクTexはゼロ以下となる。   In ST03, the ECU 40 predicts the expander torque Tex. The ECU 40 predicts the expander torque Tex by searching for values corresponding to the rotational speed Nex of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd from an expander torque map (FIG. 4) prepared in advance. Since the expander 23 receives the upstream refrigerant pressure Pd and rotates, the expander torque Tex increases as the upstream refrigerant pressure Pd increases if the rotational speed Nex of the expander 23 is the same. Further, if the rotational speed Nex of the expander 23 is high, the amount of refrigerant flowing into the expander 23 is insufficient, so that the expander torque Tex is zero or less in the high rotation range.

ST04では、ECU40は、膨張機トルクTexが正か否かを判定する。膨張機トルクTexが正のときは処理がST05に進み、膨張機トルクTexがゼロないし負のときは処理がST06に進む。   In ST04, the ECU 40 determines whether or not the expander torque Tex is positive. When the expander torque Tex is positive, the process proceeds to ST05, and when the expander torque Tex is zero or negative, the process proceeds to ST06.

ST06では、ECU40は、クラッチ60に締結信号を出力し、クラッチ60を締結する。これにより、膨張機トルクTexがエンジン10に伝達され、エンジン10のアシストが行われる。   In ST06, the ECU 40 outputs a fastening signal to the clutch 60 and fastens the clutch 60. Thereby, the expander torque Tex is transmitted to the engine 10 and the engine 10 is assisted.

ST07では、ECU30は、クラッチ60に解放信号を出力し、クラッチ60を解放する。これにより、膨張機23がエンジン10から機械的に切り離され、膨張機23がエンジン10の負荷になるのが防止される。   In ST07, the ECU 30 outputs a release signal to the clutch 60 to release the clutch 60. As a result, the expander 23 is mechanically disconnected from the engine 10, and the expander 23 is prevented from becoming a load on the engine 10.

続いて、本実施形態の作用効果について説明する。   Then, the effect of this embodiment is demonstrated.

本実施形態では、膨張機23とエンジン10の間の動力伝達経路上にクラッチ60が配置される。そして、膨張機23の回転速度Ne及び上流側冷媒圧力Pdに基づき膨張機トルクTexが予測され、膨張機トルクTexの予測値が正のときにクラッチ60が締結され、ゼロないし負のときにクラッチ60が解放される。   In the present embodiment, the clutch 60 is disposed on the power transmission path between the expander 23 and the engine 10. The expander torque Tex is predicted based on the rotational speed Ne of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd. The clutch 60 is engaged when the predicted value of the expander torque Tex is positive, and the clutch is engaged when the value is zero or negative. 60 is released.

膨張機23の回転速度Ne及び上流側冷媒圧力Pdに基づき膨張機トルクTexを予測する場合、排気温度から予測する場合に比べて、高い精度で膨張機トルクTexを予測でき、膨張機トルクTexの発生状況に応じてクラッチ60の締結・解放を適切に行うことができる。つまり、本実施形態では、実際には負荷とならない場合であってもクラッチ60を解放してしまう、あるいは、負荷となる場合であってもクラッチ60を締結してしまうのを防止できる。   When the expander torque Tex is predicted based on the rotational speed Ne of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd, the expander torque Tex can be predicted with higher accuracy than when predicted from the exhaust temperature. Engagement / release of the clutch 60 can be appropriately performed in accordance with the state of occurrence. That is, in the present embodiment, it is possible to prevent the clutch 60 from being released even when it is not actually a load, or to be engaged even when it is a load.

図5(A)は車両加速中に膨張機トルクTexによりエンジン10のアシストが行われる様子を示したタイムチャートである。また、図5(B)はこのときに膨張機23の運転状態が推移する様子を膨張機トルクマップ上に表したものである。   FIG. 5A is a time chart showing how the engine 10 is assisted by the expander torque Tex during vehicle acceleration. FIG. 5B shows a state where the operating state of the expander 23 changes on the expander torque map.

時刻t1では、運転者がアクセルペダルを踏み込み、アクセル開度APOが増大する。この時点では膨張機23が正のトルクを発生させており、膨張機トルクTexによるエンジン10のアシストが行われている。   At time t1, the driver depresses the accelerator pedal, and the accelerator opening APO increases. At this time, the expander 23 generates a positive torque, and the engine 10 is assisted by the expander torque Tex.

時刻t1以降、膨張機23の回転速度Nexがエンジン10の回転速度Neに比例して上昇し、エンジン10の回転速度Neの上昇に遅れてエンジン10の放熱量Qが増大する。また、ランキンサイクルシステム20により回収される熱量はエンジン10の放熱量Qに比例する。   After time t1, the rotational speed Nex of the expander 23 increases in proportion to the rotational speed Ne of the engine 10, and the heat dissipation amount Q of the engine 10 increases with a delay in increasing the rotational speed Ne of the engine 10. Further, the amount of heat recovered by the Rankine cycle system 20 is proportional to the heat dissipation amount Q of the engine 10.

膨張機23の回転速度Nexが上昇するにつれ、膨張機23に流入する冷媒が不足し、上流側冷媒圧力Pdが低下するため、膨張機トルクTexは低下する。   As the rotational speed Nex of the expander 23 increases, the refrigerant flowing into the expander 23 becomes insufficient and the upstream refrigerant pressure Pd decreases, so the expander torque Tex decreases.

時刻t2で膨張機トルクTexがゼロ以下になると、クラッチ60が解放される。これにより、膨張機23がエンジン10の負荷となるのが防止される。   When the expander torque Tex becomes zero or less at time t2, the clutch 60 is released. This prevents the expander 23 from becoming a load on the engine 10.

時刻t2以降、エンジン10の放熱量Qの上昇により膨張機23の上流側冷媒圧力Pdが上昇し、時刻t3で膨張機トルクTexが再び正になる。これを受けて、時刻t3では、クラッチ60が再び締結され、これにより、膨張機トルクTexによるエンジン10のアシストが再開される。   After time t2, the upstream refrigerant pressure Pd of the expander 23 increases due to the increase in the heat dissipation amount Q of the engine 10, and the expander torque Tex becomes positive again at time t3. In response to this, at time t3, the clutch 60 is engaged again, whereby the assist of the engine 10 by the expander torque Tex is resumed.

このように本実施形態では、膨張機トルクTexの発生状況に応じてクラッチ60の締結・解放を適切に行うことが可能である。   As described above, in the present embodiment, the clutch 60 can be appropriately engaged and disengaged according to the state of occurrence of the expander torque Tex.

なお、本実施形態では、膨張機23の回転速度Nex及び上流側冷媒圧力Pdに基づき膨張機トルクTexを予測しているが、膨張機23の回転速度Neと、膨張機23の上流側と下流側の冷媒圧力差ΔPexとに基づき膨張機トルクTexを予測するようにしてもよい。この場合、図3のST03において図6に示すマップを参照して膨張機トルクTexを予測する。膨張機トルクTexは、膨張機23の上流側冷媒圧力Pdだけでなく下流側冷媒圧力Psの影響も受け、両者の差が大きいほど膨張機トルクTexも大きくなる。したがって、上流側と下流側の冷媒圧力差ΔPexに基づき膨張機トルクTexを予測するようにすることで、膨張機トルクTexの予測精度をさらに高めることができる。   In this embodiment, the expander torque Tex is predicted based on the rotation speed Nex of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd. However, the rotation speed Ne of the expander 23 and the upstream side and downstream side of the expander 23 are estimated. The expander torque Tex may be predicted based on the refrigerant pressure difference ΔPex on the side. In this case, the expander torque Tex is predicted with reference to the map shown in FIG. 6 in ST03 of FIG. The expander torque Tex is affected by not only the upstream refrigerant pressure Pd of the expander 23 but also the downstream refrigerant pressure Ps, and the larger the difference between the two, the larger the expander torque Tex. Therefore, the prediction accuracy of the expander torque Tex can be further increased by predicting the expander torque Tex based on the refrigerant pressure difference ΔPex between the upstream side and the downstream side.

膨張機23の上流側と下流側の冷媒圧力差ΔPexは、上流側冷媒圧力センサ32から取得される上流側冷媒圧力Pdと下流側冷媒圧力センサ33から取得される下流側冷媒圧力Psの差を演算することで得られる。あるいは、膨張機23の上流側と下流側の圧力差を検出する差圧センサを取り付け、冷媒圧力差ΔPexを直接的に取得するようにしてもよい。   The refrigerant pressure difference ΔPex between the upstream side and the downstream side of the expander 23 is the difference between the upstream side refrigerant pressure Pd acquired from the upstream side refrigerant pressure sensor 32 and the downstream side refrigerant pressure Ps acquired from the downstream side refrigerant pressure sensor 33. Obtained by calculation. Alternatively, a differential pressure sensor that detects a pressure difference between the upstream side and the downstream side of the expander 23 may be attached to directly acquire the refrigerant pressure difference ΔPex.

また、膨張機トルクTexは膨張機23の上流側冷媒温度Tcの影響を受ける。膨張機23の回転速度Ne及び上流側冷媒圧力Pd(あるいは冷媒圧力差ΔPex)が同じであっても、上流側冷媒温度Tcが高いほど冷媒に回収されている廃熱の量が多いため、膨張機トルクTexも大きくなる。したがって、図7に示すように、上流側冷媒温度Tcに応じて複数のマップを用意しておき、上流側冷媒温度Tcに応じて図3のST03で参照するマップを切り換えるようにすれば、膨張機トルクTexの予測精度をさらに高めることができる。   The expander torque Tex is affected by the upstream side refrigerant temperature Tc of the expander 23. Even if the rotational speed Ne of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd (or refrigerant pressure difference ΔPex) are the same, the higher the upstream refrigerant temperature Tc, the more waste heat is recovered by the refrigerant. The machine torque Tex also increases. Therefore, as shown in FIG. 7, if a plurality of maps are prepared according to the upstream refrigerant temperature Tc, and the map referred to in ST03 of FIG. 3 is switched according to the upstream refrigerant temperature Tc, the expansion is performed. The prediction accuracy of the machine torque Tex can be further increased.

なお、上流側冷媒温度Tcの影響を予測に用いる方法は、このようにマップを切り換える方法に限らず、膨張機23の回転速度Ne及び上流側冷媒圧力Pd(あるいは冷媒圧力差ΔPex)から予測した膨張機トルクTexを上流側冷媒温度Tcに応じて補正する等の方法であってもよい。   Note that the method of using the influence of the upstream refrigerant temperature Tc for prediction is not limited to the method of switching the map in this way, and is predicted from the rotational speed Ne of the expander 23 and the upstream refrigerant pressure Pd (or refrigerant pressure difference ΔPex). A method of correcting the expander torque Tex according to the upstream refrigerant temperature Tc may be used.

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。   The embodiment of the present invention has been described above, but the above embodiment is merely an example of application of the present invention, and the technical scope of the present invention is not intended to be limited to the specific configuration of the above embodiment.

例えば、上記実施形態におけるランキンサイクルシステム20は、エンジン10の冷却水からエンジン10の廃熱を回収するシステムであるが、エンジン10の排気からエンジン10の廃熱を回収するシステムであってもよい。この場合、冷媒としてはより沸点の高い水等を用いる。   For example, the Rankine cycle system 20 in the above embodiment is a system that recovers the waste heat of the engine 10 from the cooling water of the engine 10, but may be a system that recovers the waste heat of the engine 10 from the exhaust of the engine 10. . In this case, water having a higher boiling point is used as the refrigerant.

また、動力伝達機構50の構成は上記ベルト55を用いる構成に限定されず、ギヤを介してエンジン10やエンジン10に接続される変速機(図示せず)に伝達する機構であってもよい。   Further, the configuration of the power transmission mechanism 50 is not limited to the configuration using the belt 55, and may be a mechanism that transmits to the engine 10 or a transmission (not shown) connected to the engine 10 via a gear.

また、上記実施形態では、膨張機トルクTexに基づき制御が行われるが、膨張機トルクTexに代えてトルクTexに膨張機回転速度Nexを掛けて得られる膨張機出力Wexに基づいて上記制御を行うことも可能である。特許請求の範囲で用いられる「動力」という表現には、これらトルク、出力が含まれるものとする。   In the above embodiment, the control is performed based on the expander torque Tex. However, the control is performed based on the expander output Wex obtained by multiplying the torque Tex by the expander rotation speed Nex instead of the expander torque Tex. It is also possible. The expression “power” used in the claims includes these torques and outputs.

10…エンジン
20…ランキンサイクルシステム
21…ポンプ
22…熱交換器
23…膨張機
24…凝縮器
31…上流側冷媒温度センサ(上流側冷媒温度取得手段)
32…上流側冷媒圧力センサ(上流側冷媒圧力取得手段、冷媒圧力差取得手段)
33…下流側冷媒圧力センサ(冷媒圧力差取得手段)
40…電子制御ユニット(ECU)
50…動力伝達機構
60…クラッチ
ST02…回転速度取得手段
ST03…膨張機トルク予測手段
ST04〜ST06…クラッチ制御手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Engine 20 ... Rankine cycle system 21 ... Pump 22 ... Heat exchanger 23 ... Expander 24 ... Condenser 31 ... Upstream refrigerant temperature sensor (upstream refrigerant temperature acquisition means)
32 ... Upstream refrigerant pressure sensor (upstream refrigerant pressure acquisition means, refrigerant pressure difference acquisition means)
33 ... Downstream refrigerant pressure sensor (refrigerant pressure difference acquisition means)
40. Electronic control unit (ECU)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 50 ... Power transmission mechanism 60 ... Clutch ST02 ... Rotational speed acquisition means ST03 ... Expander torque prediction means ST04-ST06 ... Clutch control means

Claims (4)

エンジンと、該エンジンの廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を膨張機で動力(以下、この動力を「回生動力」という。)として回生するランキンサイクルシステムと、を備えたランキンサイクルシステム搭載車両であって、
前記回生動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構によって形成される前記膨張機と前記エンジンの間の動力伝達経路上に配置されるクラッチと、
前記膨張機の回転速度を取得する回転速度取得手段と、
前記膨張機に流入する冷媒の圧力である上流側冷媒圧力を取得する上流側冷媒圧力取得手段と、
前記膨張機の回転速度及び上流側冷媒圧力に基づき前記回生動力を予測する回生動力予測手段と、
前記回生動力の予測値が正のときに前記クラッチを締結し、ゼロないし負のときに前記クラッチを解放するクラッチ制御手段と、
を備えたことを特徴とするランキンサイクルシステム搭載車両。
A Rankine cycle system comprising: an engine; and a Rankine cycle system that recovers the waste heat of the engine into a refrigerant and regenerates the recovered waste heat as power (hereinafter referred to as “regenerative power”) by an expander. An on-board vehicle,
A power transmission mechanism for transmitting the regenerative power to the engine;
A clutch disposed on a power transmission path between the expander and the engine formed by the power transmission mechanism;
Rotational speed acquisition means for acquiring the rotational speed of the expander;
Upstream refrigerant pressure acquisition means for acquiring an upstream refrigerant pressure that is the pressure of the refrigerant flowing into the expander;
Regenerative power prediction means for predicting the regenerative power based on the rotational speed and upstream refrigerant pressure of the expander;
Clutch control means for engaging the clutch when the predicted value of the regenerative power is positive, and releasing the clutch when zero or negative;
A vehicle equipped with a Rankine cycle system.
請求項1に記載のランキンサイクルシステム搭載車両であって、
前記膨張機に流入する冷媒の温度である上流側冷媒温度を取得する上流側冷媒温度取得手段を備え、
前記回生動力予測手段は、前記膨張機の回転速度、上流側冷媒圧力及び上流側冷媒温度に基づき前記回生動力を予測する、
ことを特徴とするランキンサイクルシステム搭載車両。
A vehicle equipped with a Rankine cycle system according to claim 1,
An upstream refrigerant temperature acquisition means for acquiring an upstream refrigerant temperature that is a temperature of the refrigerant flowing into the expander;
The regenerative power prediction means predicts the regenerative power based on the rotational speed of the expander, the upstream refrigerant pressure, and the upstream refrigerant temperature.
A vehicle equipped with a Rankine cycle system.
エンジンと、該エンジンの廃熱を冷媒に回収し、回収した廃熱を膨張機で動力(以下、この動力を「回生動力」という。)として回生するランキンサイクルシステムと、を備えたランキンサイクルシステム搭載車両であって、
前記回生動力を前記エンジンに伝達する動力伝達機構と、
前記動力伝達機構によって形成される前記膨張機と前記エンジンの間の動力伝達経路上に配置されるクラッチと、
前記膨張機の回転速度を取得する回転速度取得手段と、
前記膨張機の上流側と下流側の冷媒圧力差を取得する冷媒圧力差取得手段と、
前記膨張機の回転速度及び冷媒圧力差に基づき前記回生動力を予測する回生動力予測手段と、
前記回生動力の予測値が正のときに前記クラッチを締結し、ゼロないし負のときに前記クラッチを解放するクラッチ制御手段と、
を備えたことを特徴とするランキンサイクルシステム搭載車両。
A Rankine cycle system comprising: an engine; and a Rankine cycle system that recovers the waste heat of the engine into a refrigerant and regenerates the recovered waste heat as power (hereinafter referred to as “regenerative power”) by an expander. An on-board vehicle,
A power transmission mechanism for transmitting the regenerative power to the engine;
A clutch disposed on a power transmission path between the expander and the engine formed by the power transmission mechanism;
Rotational speed acquisition means for acquiring the rotational speed of the expander;
Refrigerant pressure difference acquisition means for acquiring a refrigerant pressure difference between the upstream side and the downstream side of the expander;
Regenerative power prediction means for predicting the regenerative power based on the rotational speed and refrigerant pressure difference of the expander;
Clutch control means for engaging the clutch when the predicted value of the regenerative power is positive, and releasing the clutch when zero or negative;
A vehicle equipped with a Rankine cycle system.
請求項3に記載のランキンサイクルシステム搭載車両であって、
前記膨張機に流入する冷媒の温度である上流側冷媒温度を取得する上流側冷媒温度取得手段を備え、
前記回生動力予測手段は、前記膨張機の回転速度、冷媒圧力差及び上流側冷媒温度に基づき前記回生動力を予測する、
ことを特徴とするランキンサイクルシステム搭載車両。
A Rankine cycle system-equipped vehicle according to claim 3,
An upstream refrigerant temperature acquisition means for acquiring an upstream refrigerant temperature that is a temperature of the refrigerant flowing into the expander;
The regenerative power prediction means predicts the regenerative power based on the rotational speed of the expander, the refrigerant pressure difference and the upstream refrigerant temperature.
A vehicle equipped with a Rankine cycle system.
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