JP2015070732A - Vehicle mounted with waste heat recovery device - Google Patents

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奎成 金
Keisei Kin
奎成 金
裕司 薩川
Yuji Satsukawa
裕司 薩川
正宏 前川
Masahiro Maekawa
正宏 前川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle mounted with g a waste heat recovery device, the running fuel economy of which can be improved by reducing alternator drive by an internal combustion engine, and driving the alternator using a motive power extracted by the waste heat recovery device.SOLUTION: The vehicle mounted with a waste heat recovery device comprises: an alternator 5 generating a power by using a motive power of an expander 23; a first clutch 17 disconnecting and connecting between the alternator 5 and the expander 23; an alternator 3 with a motor generating a power by using a motive power of an internal combustion engine 1; a second clutch 33 disconnecting and connecting between the internal combustion engine 1 and the alternator 3 with a motor; and a control device 8 performing disconnection and connection control of the first clutch 17 and the second clutch 33. The control device 8 comprises: internal combustion engine initiation means connecting the second clutch 3 to drive the alternator 3 with a motor and to initiate the internal combustion engine 1; and initiation power supply means connecting the first clutch 17 to drive the alternator 5, to supply the generated power to the alternator 3 with a motor, and to initiate the internal combustion engine 1.

Description

本発明は、廃熱回収装置とモータ付オルタネータとを有して、効率のよい発電を行う廃熱回収装置を搭載した車両に関する。   The present invention relates to a vehicle having a waste heat recovery device and a motor-equipped alternator and equipped with a waste heat recovery device that performs efficient power generation.

内燃機関を搭載した車両において、内燃機関の廃熱エネルギーを廃熱回収装置（ランキンサイクル回路）により動力を回生することで、内燃機関の熱効率向上を図ることが行われている。
ランキンサイクル回路は、内燃機関の廃熱エネルギーにより加熱された媒体を膨張機に通すことで廃熱エネルギーを動力として回収する回路である。
この動力で発電機を駆動することにより、廃熱エネルギーを電力として回収できる。 In a vehicle equipped with an internal combustion engine, the heat efficiency of the internal combustion engine is improved by regenerating power from waste heat energy of the internal combustion engine by a waste heat recovery device (Rankine cycle circuit).
The Rankine cycle circuit is a circuit that recovers waste heat energy as power by passing a medium heated by waste heat energy of an internal combustion engine through an expander.
By driving the generator with this power, the waste heat energy can be recovered as electric power.

一方、車両の内燃機関には、該内燃機関の駆動力によって発電するオルタネータを備えており、車両で消費される電力を賄っている。
従って、ランキンサイクル回路を備えた車両では、２つの発電機を別々に持つことになる。
このような２つの発電機を１つにした技術が特許文献１に開示されている。 On the other hand, the internal combustion engine of the vehicle is provided with an alternator that generates electric power by the driving force of the internal combustion engine, and covers the electric power consumed by the vehicle.
Therefore, a vehicle equipped with a Rankine cycle circuit will have two generators separately.
Patent Document 1 discloses a technique in which two such generators are combined into one.

特許文献１によると、内燃機関のオルタネータとランキンサイクル回路の発電機を兼ねる発電機と、内燃機関の動力を第１クラッチを介して、該発電機に伝達する第１動力伝達機構と、ランキンサイクル回路で回収された動力を第２クラッチ介して、発電機に伝達する第２動力伝達機構と、前記第１及び第２クラッチの締結状態を制御するクラッチ制御手段とを備えている。
更に、内燃機関の廃熱量が、ランキンサイクル回路による動力回収が可能になると、第１クラッチを遮断して、第２クラッチを接続する技術開示がなされている。 According to Patent Document 1, a generator that serves as both an alternator for an internal combustion engine and a generator for a Rankine cycle circuit, a first power transmission mechanism that transmits the power of the internal combustion engine to the generator via a first clutch, and a Rankine cycle A second power transmission mechanism for transmitting the power recovered by the circuit to the generator via the second clutch; and a clutch control means for controlling the engaged state of the first and second clutches.
Furthermore, when the amount of waste heat of the internal combustion engine enables power recovery by the Rankine cycle circuit, a technical disclosure is made in which the first clutch is disconnected and the second clutch is connected.

このようにすることで、第１および第２クラッチの締結状態を制御することによって、内燃機関の動力、ランキンサイクル回路の回収動力のいずれかを使って発電機を駆動するかを切り替えることができる。
そして、ランキンサイクル回路による動力回収が可能になると、オルタネータ駆動を内燃機関から、ランキンサイクル回路による回収動力に切換えて、内燃機関の熱効率向上を図っている。 In this way, by controlling the engagement state of the first and second clutches, it is possible to switch whether to drive the generator using either the power of the internal combustion engine or the recovered power of the Rankine cycle circuit. .
When the power recovery by the Rankine cycle circuit becomes possible, the alternator drive is switched from the internal combustion engine to the recovery power by the Rankine cycle circuit to improve the thermal efficiency of the internal combustion engine.

特開２００９−２７８７２３号公報JP 2009-278723 A

特許文献１によると、内燃機関の廃熱量が少なくなると、内燃機関の駆動力によって、オルタネータによる発電を行うようになっている。
従って、車両の走行状態によって、頻繁にオルタネータ駆動源が切替り、内燃機関の駆動力によってオルタネータ駆動を実施している時は、内燃機関の動力を消費するため、車両の走行燃費が悪化する不具合を有している。 According to Patent Document 1, when the amount of waste heat of the internal combustion engine decreases, power is generated by the alternator by the driving force of the internal combustion engine.
Therefore, when the alternator drive source is frequently switched depending on the traveling state of the vehicle and the alternator drive is performed by the driving force of the internal combustion engine, the motive power of the internal combustion engine is consumed, so the traveling fuel consumption of the vehicle deteriorates. have.

本発明はかかる技術的課題に鑑み、内燃機関によるモータ付オルタネータの駆動を少なくし、廃熱回収装置により取出した動力によってオルタネータ駆動すると共、モータ付オルタネータにて内燃機関を始動させることで、車両の走行燃費向上とコスト低減を図った廃熱回収装置を搭載した車両を提供することを目的とする。   In view of the technical problem, the present invention reduces the drive of the motor-equipped alternator by the internal combustion engine, drives the alternator with the power extracted by the waste heat recovery device, and starts the internal combustion engine with the motor-equipped alternator. An object of the present invention is to provide a vehicle equipped with a waste heat recovery device that improves the driving fuel consumption and reduces the cost.

本発明は、かかる課題を解決するため、内燃機関の廃熱エネルギーを動力として回収し、該回収した前記動力で発電機を駆動する廃熱回収装置を搭載した車両において、
前記廃熱回収装置の膨張機との動力の断接を可能に設けられ、前記動力によって発電するオルタネータと、
前記オルタネータと前記膨張機との前記動力の断接を行う第1クラッチと、
前記内燃機関に装着され、該内燃機関の動力によって発電するモータ付オルタネータと、
前記内燃機関と前記モータ付オルタネータとの動力の断接を行う第２クラッチと、
前記第１クラッチ及び第２クラッチの断接制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第２クラッチを接続して、前記モータ付オルタネータを駆動して前記内燃機関を始動する内燃機関始動手段と、
前記第１クラッチを接続して、前記オルタネータを駆動して、発電した電力を前記モータ付オルタネータに供給して前記内燃機関を始動させる始動電力供給手段と、を有していることを特徴とする廃熱回収装置を搭載した車両を提供できる。 In order to solve this problem, the present invention recovers waste heat energy of an internal combustion engine as power, and in a vehicle equipped with a waste heat recovery device that drives a generator with the recovered power,
An alternator that is capable of connecting / disconnecting power with the expander of the waste heat recovery device, and that generates electric power by the power;
A first clutch for connecting and disconnecting the power between the alternator and the expander;
An alternator with a motor that is mounted on the internal combustion engine and generates electric power by the power of the internal combustion engine;
A second clutch for connecting and disconnecting power between the internal combustion engine and the alternator with motor;
A control device for performing connection / disconnection control of the first clutch and the second clutch,
The control device comprises an internal combustion engine starting means for connecting the second clutch and driving the motor-mounted alternator to start the internal combustion engine;
And a starting power supply means for connecting the first clutch, driving the alternator, supplying the generated power to the alternator with motor and starting the internal combustion engine. A vehicle equipped with a waste heat recovery device can be provided.

かかる発明によれば、モータ付オルタネータの駆動によって、内燃機関を始動できるので、スタータモータが不要となりコスト低減が可能となる。
回収した電力をバッテリに貯溜せずに直接、再始動時にモータ付オルタネータに供給するので、バッテリの充電抵抗（充電効率）を排除でき、エネルギー効率向上が図れる。 According to this invention, since the internal combustion engine can be started by driving the alternator with a motor, the starter motor is not required and the cost can be reduced.
Since the collected electric power is supplied directly to the alternator with a motor at the time of restart without being stored in the battery, the charging resistance (charging efficiency) of the battery can be eliminated, and the energy efficiency can be improved.

かかる発明によれば、内燃機関によるモータ付オルタネータの駆動を少なくし、廃熱回収装置により取出した動力によってオルタネータ駆動すると共、モータ付オルタネータにて内燃機関を始動させることで、車両の走行燃費向上とコスト低減を図った廃熱回収装置を搭載した車両の提供が可能となる。   According to this invention, the driving of the alternator with a motor by the internal combustion engine is reduced, and the alternator is driven by the power extracted by the waste heat recovery device, and the internal combustion engine is started by the alternator with the motor, thereby improving the running fuel efficiency of the vehicle. It is also possible to provide a vehicle equipped with a waste heat recovery device that reduces costs.

本発明の第１実施形態にかかる全体を模式的に表した構成図を示す。The block diagram which represented typically the whole concerning 1st Embodiment of this invention is shown. 本発明の第１実施形態にかかる廃熱回収装置とオルタネータとによる発電装置の概略構成図を示す。The schematic block diagram of the electric power generating apparatus by the waste-heat recovery apparatus and alternator concerning 1st Embodiment of this invention is shown. 本発明の第１実施形態にかかる発電状況の説明図を示す。The explanatory view of the power generation situation concerning a 1st embodiment of the present invention is shown. 本発明を第１実施形態にかかる制御フロー図を示す。The control flowchart concerning 1st Embodiment of this invention is shown. 本発明を第２実施形態にかかる制御フロー図を示す。The control flowchart concerning 2nd Embodiment of this invention is shown.

以下、本発明に係る実施形態について図面を用いて説明する。
但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、その相対配置などはとくに特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
However, the dimensions, materials, and relative arrangements of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention only to specific examples unless otherwise specified. Absent.

（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態かかり、全体を模式的に表した構成図を示す。
図１は、車両に搭載された内燃機関（以後、エンジンと称す）１と、該エンジン１の廃熱回収源となる、エンジン冷却水と排ガスの熱エネルギーを吸収して、該熱エネルギーを電力に変換する廃熱回収装置（ランキンサイクル回路）２と、エンジン１の駆動力に機械的連結又は、遮断する、モータ付オルタネータ３とで発電装置を構成している。
また、廃熱回収装置２の膨張機２３にはオルタネータ５が、後述する第１クラッチ１７によって断接可能に連結している。
そして、モータ付オルタネータ３とオルタネータ５によって発電された電力は、車両６が走行するための諸機器の電源に使用されると共に、余剰電源はバッテリ７に充電される。 (First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing the whole according to an embodiment of the present invention.
FIG. 1 shows an internal combustion engine (hereinafter referred to as an engine) 1 mounted on a vehicle, and absorbs thermal energy of engine cooling water and exhaust gas, which is a waste heat recovery source of the engine 1, and converts the thermal energy into electric power. A power generation apparatus is constituted by a waste heat recovery device (Rankine cycle circuit) 2 that converts to a motor and an alternator with motor 3 that is mechanically connected to or disconnected from the driving force of the engine 1.
Further, the alternator 5 is connected to the expander 23 of the waste heat recovery apparatus 2 by a first clutch 17 which will be described later.
The electric power generated by the alternator 3 with motor and the alternator 5 is used as a power source for various devices for the vehicle 6 to travel, and the battery 7 is charged with the surplus power source.

図２は廃熱回収装置とオルタネータとによる発電装置の概略構成図を示す。
エンジン１には、モータ付オルタネータ３が取付けられている。
モータ付オルタネータ３には、該モータ付オルタネータ３に一体的に組付けられた変速機３２が設けられている。
変速機３２は第２クラッチ３３を介してエンジン１の駆動力をモータ付オルタネータ３に伝達する。
変速機３２は、エンジン１側から動力を伝達する場合、回転数をモータ付オルタネータ３に対して増速して伝達し、モータ付オルタネータ３側から第２クラッチ側に回転数を伝達する場合には、減速するようになっている。
クラッチ３３は、該クラッチ３３に取付けられたプーリ３４と、エンジン１側のプーリ１３とを駆動ベルト３５によって、エンジン１からの動力を伝達される。
また、モータ付オルタネータ３は、エンジン始動時、後述する廃熱回収装置２のオルタネータ５によって発電された電力によって、変速機３２、第２クラッチ３３(接続)を介してエンジン１の始動も可能になっている。(内燃機関始動手段) FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a power generation device including a waste heat recovery device and an alternator.
An alternator 3 with a motor is attached to the engine 1.
The alternator with motor 3 is provided with a transmission 32 that is integrally assembled with the alternator with motor 3.
The transmission 32 transmits the driving force of the engine 1 to the alternator 3 with a motor via the second clutch 33.
When transmitting power from the engine 1 side, the transmission 32 transmits the rotational speed at an increased speed to the alternator 3 with motor, and transmits the rotational speed from the alternator 3 with motor to the second clutch side. Is supposed to slow down.
The clutch 33 is transmitted with power from the engine 1 by a drive belt 35 through a pulley 34 attached to the clutch 33 and a pulley 13 on the engine 1 side.
The motor-mounted alternator 3 can also start the engine 1 via the transmission 32 and the second clutch 33 (connection) by the electric power generated by the alternator 5 of the waste heat recovery device 2 described later when the engine is started. It has become. (Internal combustion engine starting means)

廃熱回収装置２は、排気管１２を介して導入するエンジン１の排ガス及び冷却水路１１を介して導入するエンジン１の冷却水Ｒを熱源にして、廃熱回収装置２の作動流体Ｐと熱交換する蒸発器２２と、蒸発器２２で高圧高温になった作動流体Ｐを膨張させて動力を取出す膨張機２３と、該膨張機２３で作動した作動流体Ｐを凝縮する凝縮器２４と、凝縮された作動流体Ｐを圧縮高圧にして、蒸発器２２に圧送する電動モータにて駆動される作動流体ポンプ２１と、廃熱回収装置２を構成する各機器間を連結して作動流体Ｐを循環させる作動流体循環路２５と、膨張機２３に第１クラッチ１７を介して断接可能に配設されたオルタネータ５と、で構成されている。
２４ａは、凝縮器２４に外気を送風して、作動流体Ｐの凝縮を促進させる送風ファンである。
尚、熱源となる冷却水Ｒと排ガスは、エンジン１から排出された冷却水Ｒを排ガスで加温して、加温された冷却水Ｒを蒸発器２２に導入して、作動流体Ｐと冷却水Ｒとの熱交換が行われる。
また、本実施形態では、熱源として冷却水Ｒを排ガスで加温して蒸発器２２に導入させる方法としたが、冷却水Ｒ又は排ガスのいずれか一方を直接蒸発器２２に導入して、熱交換させるようにしてもよい。
１４はラジエータで、蒸発器２２から冷却水路１１に戻った冷却水温度が高い場合に冷却水Ｒを冷却する。 The waste heat recovery apparatus 2 uses the exhaust gas of the engine 1 introduced through the exhaust pipe 12 and the cooling water R of the engine 1 introduced through the cooling water passage 11 as heat sources, and the working fluid P and heat of the waste heat recovery apparatus 2 The evaporator 22 to be exchanged, the expander 23 that expands the working fluid P that has become high pressure and high temperature in the evaporator 22 to extract power, the condenser 24 that condenses the working fluid P operated by the expander 23, and the condensation The working fluid P is compressed and pressurized, and the working fluid pump 21 driven by an electric motor that is pumped to the evaporator 22 is connected to each device constituting the waste heat recovery device 2 to circulate the working fluid P. The working fluid circulation path 25 and the alternator 5 arranged to be connected to the expander 23 via the first clutch 17 are configured.
24 a is a blower fan that blows outside air to the condenser 24 and promotes condensation of the working fluid P.
In addition, the cooling water R and exhaust gas used as a heat source heat the cooling water R discharged from the engine 1 with the exhaust gas, introduce the heated cooling water R into the evaporator 22, and cool the working fluid P and the exhaust gas. Heat exchange with water R is performed.
In the present embodiment, the cooling water R as a heat source is heated with exhaust gas and introduced into the evaporator 22. However, either the cooling water R or the exhaust gas is directly introduced into the evaporator 22 to heat the cooling water R. You may make it exchange.
A radiator 14 cools the cooling water R when the temperature of the cooling water returned from the evaporator 22 to the cooling water channel 11 is high.

８は、廃熱回収装置２の各機器類の作動を制御する制御装置である。
制御装置８には、モータ付オルタネータ３からの発電量Ｗ１及びオルタネータ５からの発電量Ｗ２、エンジン１内の冷却水路に配置され温度センサ８２が検知する冷却水温度Ｔｒ、バッテリ７の充電容量を検知するバッテリセンサ８３から電圧Ｖが入力される。
一方、制御装置８からは、入力される信号に基づいて、第１及び第２クラッチ１７，３３の断接制御信号Ｃ１，Ｃ２、モータ付オルタネータ３及びオルタネータ５からの発電量Ｗ１，Ｗ２に基づきバッテリ７への出力Ｖｊ（充電）、車両に搭載されている機器類６が消費する車両側電気負荷量Ｗｏ、廃熱回収装置２の作動流体ポンプ２１の駆動制御信号Ｗｍ、凝縮器２４を冷却するため、該凝縮器２４に外気を送風する電動ファン２４ａの回転制御信号Ｗｆを送信する。 A control device 8 controls the operation of each device of the waste heat recovery device 2.
The control device 8 includes a power generation amount W1 from the alternator 3 with a motor and a power generation amount W2 from the alternator 5, a cooling water temperature Tr disposed in a cooling water passage in the engine 1 and detected by a temperature sensor 82, and a charging capacity of the battery 7. The voltage V is input from the battery sensor 83 to be detected.
On the other hand, based on the input signal, the control device 8 is based on the connection / disconnection control signals C1 and C2 of the first and second clutches 17 and 33, and the power generation amounts W1 and W2 from the motor-mounted alternator 3 and the alternator 5. The output Vj (charge) to the battery 7, the vehicle-side electric load Wo consumed by the equipment 6 mounted on the vehicle, the drive control signal Wm of the working fluid pump 21 of the waste heat recovery device 2, and the condenser 24 are cooled Therefore, the rotation control signal Wf of the electric fan 24a that blows outside air to the condenser 24 is transmitted.

図３の車両の発電状況説明図及び図４の制御フローに基づいて、発電方法について説明する。
尚、本実施形態は、車両が信号、渋滞等で停車した際に、エンジン１を停止し、走行開始の際にブレーキペダル、クラッチペダル等の操作により、自動的に始動させる、所謂、アイドルストップ＆スタート装置（ＩＳＳ）搭載車の例で説明する。
ステップＳ１にて、制御装置８が始動する。
ステップＳ２において、ＩＳＳ装置が始動作動して、モータ付オルタネータ３にバッテリ７からの電力が供給されて、モータ付オルタネータ３の回転駆動力によってエンジン１を始動させる。 The power generation method will be described based on the vehicle power generation state explanatory diagram of FIG. 3 and the control flow of FIG.
In this embodiment, the engine 1 is stopped when the vehicle stops due to a signal, traffic jam, or the like, and is automatically started by operating a brake pedal, a clutch pedal, or the like at the start of traveling. An example of a vehicle equipped with a & start device (ISS) will be described.
In step S1, the control device 8 is started.
In step S <b> 2, the ISS device is started and the electric power from the battery 7 is supplied to the motor-mounted alternator 3, and the engine 1 is started by the rotational driving force of the motor-mounted alternator 3.

ステップＳ３において、エンジン１の冷却水温度Ｔ＞規定値Ｔｏになっているか否かを判断する。
冷却水温度Ｔは、温度センサ８２からの検知信号Ｗｍによって判断される。
ステップＳ３は、廃熱回収装置２を作動させるか否かを判断するステップであり、始業時等のエンジン１が暖気運転前の場合には、冷却水温度Ｔ＜規定値Ｔｏとなっており、ＮＯを選択して、ステップＳ４に進む。暖気運転の促進を図っている。
ステップＳ４では第１クラッチ１７を遮断させて、廃熱回収装置２による発電は行われないようにして、エンジン１の暖気運転の促進を図っている。
尚、本実施形態では、規定値Ｔｏ＝７０℃としたが、エンジン１の仕様、構造及び等により廃熱回収装置２の形態により適宜変更するとよい。 In step S3, it is determined whether or not the coolant temperature T of the engine 1> the specified value To.
The coolant temperature T is determined by the detection signal Wm from the temperature sensor 82.
Step S3 is a step of determining whether or not to operate the waste heat recovery device 2. When the engine 1 at the start of operation or the like is before the warm-up operation, the cooling water temperature T <the specified value To, Select NO and proceed to step S4. We are trying to promote warm-up operation.
In step S4, the first clutch 17 is disengaged so that power generation by the waste heat recovery device 2 is not performed, thereby promoting the warm-up operation of the engine 1.
In the present embodiment, the specified value To = 70 ° C., but may be appropriately changed depending on the configuration of the waste heat recovery device 2 depending on the specification, structure, and the like of the engine 1.

ステップＳ５において、ＩＳＳがエンジン１を停止又は稼働(運転)かを判断する。
ＩＳＳがＯＮ制御（エンジン１を停止させる）すると、ＹＥＳを選択して、ステップＳ６において、エンジン１が停止される。
エンジン１が停止すると車両は停止状態を維持する。
一方、ＩＳＳ装置がエンジン１の運転継続を判断した場合は、ＮＯを選択してステップＳ１０に進む。 In step S5, it is determined whether the ISS stops or operates (operates) the engine 1.
When the ISS is turned on (stops the engine 1), YES is selected and the engine 1 is stopped in step S6.
When the engine 1 stops, the vehicle maintains a stopped state.
On the other hand, when the ISS device determines that the operation of the engine 1 is continued, NO is selected and the process proceeds to step S10.

ステップＳ７に進み、エンジン１の再始動か、または停止かを判断する。
停止状態が継続される場合はステップＳ４に戻り、継続状態が続く。
ステップＳ７において、ドライバーによって、ブレーキペダル、クラッチペダル等の操作が行われると、再始動と判断して、ステップＳ２に戻り、ＩＳＳがＯＮ制御（エンジン１を始動させる）してエンジン１を始動させる。（内燃機関始動手段）
再び、ステップＳ３に進み、却水温度Ｔ＞規定値Ｔｏになっている場合はＹＥＳを選択してステップＳ１０に進む。
ステップＳ１からステップＳ７はＩＳＳの作動制御を表したものである。 In step S7, it is determined whether the engine 1 is restarted or stopped.
When the stop state is continued, the process returns to step S4 and the continuation state continues.
In step S7, when the driver operates the brake pedal, the clutch pedal, etc., it is determined that the engine is restarted, and the process returns to step S2, and the ISS is turned on (starts the engine 1) to start the engine 1. . (Internal combustion engine starting means)
Again, the process proceeds to step S3, and when the water rejection temperature T> the specified value To, YES is selected and the process proceeds to step S10.
Steps S1 to S7 represent ISS operation control.

ステップＳ１０において、エンジン回転数は、エンジン回転数Ｎ＞規定回転数Ｎｏで且つ、燃料噴射量＝０(燃料無噴射状態)かを判断する。
これは、図３に示す、車両が降坂中でエンジン１が燃料噴射していない状態を検知している。
車両の走行状態が、平坦路又は登坂中の場合、回転数はＮｏ以上で且つ、燃料噴射が行われていると、ＮＯを選択してステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１においては、第２クラッチ３３の遮断と第１クラッチ１７の接続制御が実行される。
即ち、廃熱回収装置２の膨張機２３とオルタネータ５とが第１クラッチ１７によって連結され、一方、モータ付オルタネータ３とエンジン１からの駆動力を伝える第２クラッチは遮断される。
廃熱回収装置２のみによる発電が実行されるステップＳ１２に進む。 In step S10, it is determined whether the engine speed is engine speed N> specified speed No and fuel injection amount = 0 (no fuel injection state).
This is shown in FIG. 3 when the vehicle is descending and the engine 1 is not injecting fuel.
When the running state of the vehicle is a flat road or uphill, if the rotational speed is No or higher and fuel injection is being performed, NO is selected and the process proceeds to step S11.
In step S11, the disconnection of the second clutch 33 and the connection control of the first clutch 17 are executed.
That is, the expander 23 of the waste heat recovery apparatus 2 and the alternator 5 are connected by the first clutch 17, while the alternator with motor 3 and the second clutch that transmits the driving force from the engine 1 are disconnected.
The process proceeds to step S12 where power generation by only the waste heat recovery apparatus 2 is executed.

ステップＳ１２において、廃熱回収装置２のオルタネータ５による発電（廃熱発電量Ｗ２）が行われる。
この状態は、図３におけるＡ域又は、Ｂ域の走行状態を示す。
即ち、燃料が噴射され、エンジン回転数Ｎ＞Ｎｗ規定回転数の状態であり、廃熱回収装置２における、熱エネルギーの回収量が多くなる。
一方、モータ付オルタネータ３とエンジン１からの駆動力を伝える第２クラッチは遮断されているので、エンジン１はモータ付オルタネータ３を駆動する負荷が軽減され、車両駆動燃費が向上する効果が得られる。 In step S12, power generation (waste heat power generation amount W2) by the alternator 5 of the waste heat recovery apparatus 2 is performed.
This state shows the traveling state of the A region or the B region in FIG.
That is, fuel is injected and the engine rotational speed N> Nw is the specified rotational speed, and the amount of recovered heat energy in the waste heat recovery apparatus 2 increases.
On the other hand, since the motor-mounted alternator 3 and the second clutch that transmits the driving force from the engine 1 are disconnected, the engine 1 can reduce the load for driving the motor-mounted alternator 3, and the vehicle driving fuel efficiency can be improved. .

ステップＳ１３において、モータ付オルタネータ３に発電した電力を供給するか否かを判断する。
エンジン１が停止して、且つドライバーによってブレーキペダル、クラッチペダル等の操作が行われている場合は、ＹＥＳを選択して、オルタネータ５で発電された電力はステップＳ２のモータ付オルタネータ３を駆動して、エンジン１を始動する。（始動電力供給手段）
一方、エンジン１が運転中の場合には、ＮＯを選択して、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４において、廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２≧車両側電気負荷量Ｗｏを判断する。
ステップＳ１４にて、廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２≧車両側電気負荷量Ｗｏの場合は、ＹＥＳを選択してステップＳ１５に進む。 In step S13, it is determined whether or not the generated power is supplied to the alternator 3 with motor.
When the engine 1 is stopped and the driver operates the brake pedal, the clutch pedal, etc., select YES and the electric power generated by the alternator 5 drives the motor-mounted alternator 3 in step S2. Then, the engine 1 is started. (Starting power supply means)
On the other hand, if the engine 1 is in operation, NO is selected and the process proceeds to step S14.
In step S14, the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery apparatus 2 ≧ the vehicle-side electric load amount Wo is determined.
In step S14, if the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery apparatus 2 is greater than or equal to the vehicle-side electric load amount Wo, YES is selected and the process proceeds to step S15.

ステップＳ１５にて、再度、廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２＝車両側電気負荷量Ｗｏを判断する。ステップＳ１５にて、ＹＥＳならステップＳ１６に進み、廃熱回収装置２で発電した電力は全量が車両側の電気負荷に供給される。
車両側の電気負荷とは、ランプ類、オーディオ、エアコン等の車両走行中に必要となる電気機器類である。
また、ＮＯを選択した場合、即ち、廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２＞車両側電気負荷量Ｗｏの場合は、車両側電気負荷量Ｗｏより廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２の方が多い。
従って、ステップＳ２６において、車両側電気負荷量Ｗｏが車両側に供給され、廃熱発電量Ｗ２―車両側電気負荷量Ｗｏ＝Δαの差分がバッテリ７に充電される。 In step S15, the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery device 2 is determined again as the vehicle-side electric load amount Wo. If YES in step S15, the process proceeds to step S16, and the entire amount of electric power generated by the waste heat recovery apparatus 2 is supplied to the electric load on the vehicle side.
The electric load on the vehicle side is electric devices that are necessary during traveling of the vehicle, such as lamps, audio, and air conditioner.
When NO is selected, that is, when the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery device 2> the vehicle-side electric load amount Wo, the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery device 2 is determined from the vehicle-side electric load amount Wo. There are more.
Therefore, in step S26, the vehicle-side electric load amount Wo is supplied to the vehicle side, and the battery 7 is charged with a difference between the waste heat power generation amount W2−the vehicle-side electric load amount Wo = Δα.

一方、ステップＳ１４にて、廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２＜車両側電気負荷量Ｗｏの場合、ＮＯを選択して、ステップＳ１７に進む。
ステップＳ１７において、第１及び第２クラッチ１７，３３を接続状態に制御して、ステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８において、廃熱回収装置２によるオルタネータ５の廃熱発電量Ｗ２と、エンジン１からの駆動力により発電するモータ付オルタネータ３の負荷発電量Ｗ１が発電制御されて、ステップＳ１９に進む。
この状態は、廃熱回収装置２の廃熱発電量Ｗ２では、車両側電気負荷量Ｗｏを賄えられない場合に、廃熱回収装置の廃熱発電量Ｗ２と、エンジン負荷による負荷発電量Ｗ１とによって、車両側電気負荷量Ｗｏを賄うもので、図３のＤ及びＥの領域を示すものである。 On the other hand, if the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery device 2 is smaller than the vehicle-side electric load amount Wo in step S14, NO is selected and the process proceeds to step S17.
In step S17, the first and second clutches 17 and 33 are controlled to be connected, and the process proceeds to step S18.
In step S18, the waste heat power generation amount W2 of the alternator 5 by the waste heat recovery device 2 and the load power generation amount W1 of the motor-equipped alternator 3 that generates electric power by the driving force from the engine 1 are controlled, and the process proceeds to step S19.
In this state, when the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery device 2 cannot cover the vehicle-side electrical load Wo, the waste heat power generation amount W2 of the waste heat recovery device and the load power generation amount W1 due to the engine load 3 covers the vehicle-side electrical load Wo, and shows regions D and E in FIG.

ステップＳ１９において、廃熱発電量Ｗ２＋エンジン負荷による負荷発電量Ｗ１≧車両側電気負荷Ｗｏの判断を行う。
車両側電気負荷Ｗｏが廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１より大きい場合にはＮＯを選択して全量が、車両側電気負荷Ｗｏに使用される。
但し、車両側電気負荷Ｗｏが廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１より大きい場合には、不足の電力はバッテリ７から補充される。
ステップＳ１９において、廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１≧車両側電気負荷Ｗｏの場合、ＹＥＳを選択して、ステップＳ２０に進む。
ステップＳ２０において、廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１＝車両側電気負荷Ｗｏの判断を行う。
廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１＝車両側電気負荷Ｗｏの場合は、ＹＥＳを選択して、ステップＳ１６に進み、発電量全てを車両側電気負荷Ｗｏに使用する。
一方、廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１＞車両側電気負荷Ｗｏの場合はＮＯを選択してステップＳ２６に進む。
ステップＳ２６において、車両側電気負荷Ｗｏを車両側に供給し、廃熱発電量Ｗ２＋負荷発電量Ｗ１―車両側電気負荷Ｗｏ＝Δβの差分がバッテリ７に充電される。 In step S19, it is determined whether the waste heat power generation amount W2 + the load power generation amount W1 by the engine load ≧ the vehicle-side electric load Wo.
When the vehicle-side electric load Wo is larger than the waste heat power generation amount W2 + the load power generation amount W1, NO is selected and the entire amount is used for the vehicle-side electric load Wo.
However, when the vehicle-side electric load Wo is larger than the waste heat power generation amount W2 + the load power generation amount W1, the insufficient power is replenished from the battery 7.
In step S19, if waste heat power generation amount W2 + load power generation amount W1 ≧ vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S20.
In step S20, it is determined whether waste heat power generation amount W2 + load power generation amount W1 = vehicle-side electric load Wo.
In the case of waste heat power generation amount W2 + load power generation amount W1 = vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S16 to use all the power generation amount for the vehicle-side electric load Wo.
On the other hand, if waste heat power generation amount W2 + load power generation amount W1> vehicle-side electric load Wo, NO is selected and the process proceeds to step S26.
In step S <b> 26, the vehicle-side electrical load Wo is supplied to the vehicle side, and the battery 7 is charged with a difference of waste heat power generation amount W <b> 2 + load power generation amount W <b> 1 −vehicle-side electrical load Wo = Δβ.

また、ステップＳ１０において、エンジン回転数Ｎ＞Ｎｏ規定回転数で且つ、燃料噴射量＝０(燃料無噴射状態)の場合、即ち、車両は、無負荷運転状態で走行することになる。
この場合、ＹＥＳを選択してステップＳ２１に進む。
ステップＳ２１においては、第２クラッチ３３を接続して、膨張機２３側の第１クラッチ１７を遮断する操作が実行される（オルタネータ発電手段）。
モータ付オルタネータ３による発電（無負荷発電量Ｗｆ）が実行されるとステップＳ２２に進む。
ステップＳ２２にて無負荷走行、即ち、図３においてＣ領域の降坂時に相当する。
降坂時には、図示省略の駆動系である車輪、駆動系、トランスミッションクラッチ、エンジン１の順に、車両の降坂走行エネルギーによって、エンジン１が回転され、エンジン１側のプーリ１３、駆動ベルト３５、プーリ３４、第２クラッチ３３の順に変速装置３２に伝達され、モータ付オルタネータ３による発電が実行される。
変速装置３２は第２クラッチ側からの回転数を増速してモータ付オルタネータ３側に伝達するので、モータ付オルタネータ３の回転数が増加して、発電効率を向上させている。 In Step S10, when the engine speed N> No specified speed and the fuel injection amount = 0 (no fuel injection state), that is, the vehicle travels in a no-load operation state.
In this case, YES is selected and the process proceeds to step S21.
In step S21, an operation of connecting the second clutch 33 and disconnecting the first clutch 17 on the expander 23 side is executed (alternator power generation means).
When power generation (no-load power generation amount Wf) by the alternator 3 with motor is executed, the process proceeds to step S22.
This corresponds to no-load running in step S22, that is, downhill in region C in FIG.
During downhill, the engine 1 is rotated by the downhill running energy of the vehicle in the order of the driving system (not shown), the drive system, the transmission clutch, and the engine 1, and the pulley 13 on the engine 1 side, the drive belt 35, the pulley 34 and the second clutch 33 are transmitted to the transmission 32 in this order, and power generation by the alternator 3 with motor is executed.
Since the transmission 32 speeds up the rotational speed from the second clutch side and transmits it to the alternator 3 with motor, the rotational speed of the alternator 3 with motor increases and the power generation efficiency is improved.

ステップＳ２３において、モータ付オルタネータ３に発電した電力を供給するか否かを判断する。
エンジン１が停止して、且つドライバーによってブレーキペダル、クラッチペダル等の操作が行われている場合は、ＹＥＳを選択してステップＳ２に進み、モータ付オルタネータ３を駆動する。
一方、エンジン１が運転中の場合には、ＮＯを選択して、ステップＳ２４に進む。 In step S23, it is determined whether or not the generated power is supplied to the alternator 3 with motor.
When the engine 1 is stopped and the driver operates the brake pedal, the clutch pedal, etc., YES is selected and the process proceeds to step S2 to drive the alternator 3 with motor.
On the other hand, if the engine 1 is in operation, NO is selected and the process proceeds to step S24.

ステップＳ２４において、無負荷発電量Ｗｆ≧車両側電気負荷Ｗｏを判断する。
無負荷発電量Ｗｆ＜車両側電気負荷Ｗｏの場合にはＮＯを選択して全発電量を車両側電気負荷Ｗｏに供給する。
但し、無負荷発電量Ｗｆ＜車両側電気負荷Ｗｏの場合には、不足の電力はバッテリ７から補充される。
一方、無負荷発電量Ｗｆ≧車両側電気負荷Ｗｏの場合には、ＹＥＳを選択して、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５において、再度、無負荷発電量Ｗｆ＝車両側電気負荷Ｗｏを判断する。
無負荷発電量Ｗｆ＝車両側電気負荷Ｗｏの場合いは、ＹＥＳを選択してステップＳ１６に進み、全量を車両側電気負荷Ｗｏとして供給する。
一方、無負荷発電量Ｗｆ＞車両側電気負荷Ｗｏの場合には、ステップＳ２６に進み、ステップＳ２６において、車両側電気負荷Ｗｏを車両側に供給し、無負荷発電量Ｗｆ―車両側電気負荷Ｗｏ＝Δγの差分がバッテリ７に充電される。 In step S24, the no-load power generation amount Wf ≧ vehicle-side electric load Wo is determined.
When the no-load power generation amount Wf <the vehicle-side electric load Wo, NO is selected and the total power generation amount is supplied to the vehicle-side electric load Wo.
However, when the no-load power generation amount Wf <the vehicle-side electric load Wo, the insufficient power is replenished from the battery 7.
On the other hand, if the no-load power generation amount Wf ≧ the vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S25.
In step S25, the no-load power generation amount Wf = vehicle-side electric load Wo is determined again.
If the no-load power generation amount Wf = the vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S16 to supply the entire amount as the vehicle-side electric load Wo.
On the other hand, if the no-load power generation amount Wf> the vehicle-side electric load Wo, the process proceeds to step S26. In step S26, the vehicle-side electric load Wo is supplied to the vehicle side, and the no-load power generation amount Wf−the vehicle-side electric load Wo. = The difference of Δγ is charged in the battery 7.

このようにすることで、スタータモータを廃止することができ、コスト低減が可能となる。
平坦及び登坂時、モータ付オルタネータ３駆動は廃熱回収エネルギーのみで駆動して電気を回収すると共に、降坂時の燃料無噴射時には、車両の降坂エネルギーを利用してモータ付オルタネータ３の駆動を行う制御方法としたので、燃費改善効果が得られる。
また、モータ付オルタネータ３は降坂時、廃熱発電量Ｗが負荷発電量Ｗｇより少ない場合以外は駆動されないので、モータ付オルタネータ３の耐久性が向上する。 By doing in this way, a starter motor can be abolished and cost reduction becomes possible.
When flat and uphill, the motor-driven alternator 3 is driven only with waste heat recovery energy to collect electricity, and when there is no fuel injection during downhill, the motor-driven alternator 3 is driven using the downhill energy of the vehicle. Since the control method is to perform the fuel consumption improvement effect.
Moreover, since the alternator 3 with a motor is not driven except when the waste heat power generation amount W is smaller than the load power generation amount Wg at a downhill, the durability of the motor alternator 3 is improved.

(第２実施形態)
第２実施形態は、アイドルストップ＆スタート装置（ＩＳＳ）を搭載しない非ＩＳＳ装着車の制御フローを図５に基づいて説明する。
尚、本実施形態は第１実施形態に対し、図５のステップＳ１〜ステップＳ３が異なる以外は作用効果も同じなので、異なる部分の説明のみにして、他の部分は説明を省略する。 (Second embodiment)
In the second embodiment, a control flow of a non-ISS-equipped vehicle not equipped with an idle stop & start device (ISS) will be described with reference to FIG.
In addition, since this embodiment is the same as the first embodiment except that Steps S1 to S3 in FIG. 5 are different, only the different parts will be described, and the description of the other parts will be omitted.

ステップＳ１でスタートし、ステップＳ２において制御装置８が始動する。
ステップＳ２において、モータ付オルタネータ３にバッテリ７からの電力が供給されて、モータ付オルタネータ３の回転駆動力によってエンジン１を始動させる。 In step S1, the control device 8 is started in step S2.
In step S <b> 2, the electric power from the battery 7 is supplied to the alternator 3 with motor, and the engine 1 is started by the rotational driving force of the alternator 3 with motor.

ステップＳ３において、エンジン１の冷却水温度Ｔ＞規定値Ｔｏになっているか否かを判断する。
冷却水温度Ｔは、温度センサ８２からの検知信号Ｗｍによって判断される。
ステップＳ３は、廃熱回収装置２を作動させるか否かを判断するステップであり、始業時等のエンジン１が暖気運転前の場合は、冷却水温度Ｔ＜規定値Ｔｏとなっており、ＮＯを選択して、ステップＳ３を繰返して、暖気運転の促進を図っている。
そして、ステップＳ３にて、冷却水温度Ｔ＞規定値Ｔｏとなった時点で、ステップＳ１０に進む。
この状態の冷却水温度（冷却水温度Ｔ＞規定値Ｔｏ）になると、廃熱回収装置２を作動させて、廃熱エネルギーの回生が可能となる。
ステップＳ１０以降は、第１実施形態と制御フロー及び作用効果も同じなので、説明は省略する。 In step S3, it is determined whether or not the coolant temperature T of the engine 1> the specified value To.
The coolant temperature T is determined by the detection signal Wm from the temperature sensor 82.
Step S3 is a step of determining whether or not to operate the waste heat recovery device 2. When the engine 1 at the start of operation or the like is before the warm-up operation, the coolant temperature T is less than the specified value To, and NO Is selected, and step S3 is repeated to promote warm-up operation.
In step S3, when the cooling water temperature T> the specified value To, the process proceeds to step S10.
When the cooling water temperature in this state (cooling water temperature T> specified value To) is reached, the waste heat recovery device 2 is operated to regenerate the waste heat energy.
After step S10, the control flow and the operational effects are the same as those in the first embodiment, and the description thereof will be omitted.

ランキンサイクルを利用した内燃機関の廃熱回収装置に利用できる。   It can be used for a waste heat recovery device of an internal combustion engine using Rankine cycle.

１ エンジン（内燃機関）
２ 廃熱回収装置
３ モータ付オルタネータ
６ 車両側電気負荷
７ バッテリ
８ 制御装置
１１ 冷却水路
１２ 排気管
１４ ラジエータ
１７ 第１クラッチ
２１ 作動流体ポンプ
２２ 蒸発器
２３ 膨張機
２４ 凝縮器
２５ 作動流体循環路
３２ 変速機
３３ 第２クラッチ
Ｐ 作動流体
Ｒ 冷却水
Ｗ 廃熱発電量
Ｗｆ 無負荷発電量
Ｗｇ 負荷発電量
Ｗｏ 車両側電気負荷量
1 engine (internal combustion engine)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Waste heat recovery apparatus 3 Motor alternator 6 Vehicle side electric load 7 Battery 8 Control apparatus 11 Cooling water path 12 Exhaust pipe 14 Radiator 17 1st clutch 21 Working fluid pump 22 Evaporator 23 Expander 24 Condenser 25 Working fluid circulation path 32 Transmission 33 Second clutch P Working fluid R Cooling water W Waste heat power generation amount Wf No-load power generation amount Wg Load power generation amount Wo Vehicle-side electric load amount

Claims (1)

内燃機関の廃熱エネルギーを動力として回収し、該回収した前記動力で発電機を駆動する廃熱回収装置を搭載した車両において、
前記廃熱回収装置の膨張機との動力の断接を可能に設けられ、前記動力によって発電するオルタネータと、
前記オルタネータと前記膨張機との前記動力の断接を行う第1クラッチと、
前記内燃機関に装着され、該内燃機関の動力によって発電するモータ付オルタネータと、
前記内燃機関と前記モータ付オルタネータとの動力の断接を行う第２クラッチと、
前記第１クラッチ及び第２クラッチの断接制御を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記第２クラッチを接続して、前記モータ付オルタネータを駆動して前記内燃機関を始動する内燃機関始動手段と、
前記第１クラッチを接続して、前記オルタネータを駆動して、発電した電力を前記モータ付オルタネータに供給して前記内燃機関を始動させる始動電力供給手段と、を有していることを特徴とする廃熱回収装置を搭載した車両。 In a vehicle equipped with a waste heat recovery device that recovers waste heat energy of an internal combustion engine as power, and drives a generator with the recovered power,
An alternator that is capable of connecting / disconnecting power with the expander of the waste heat recovery device, and that generates electric power by the power;
A first clutch for connecting and disconnecting the power between the alternator and the expander;
An alternator with a motor that is mounted on the internal combustion engine and generates electric power by the power of the internal combustion engine;
A second clutch for connecting and disconnecting power between the internal combustion engine and the alternator with motor;
A control device for performing connection / disconnection control of the first clutch and the second clutch,
The control device comprises an internal combustion engine starting means for connecting the second clutch and driving the motor-mounted alternator to start the internal combustion engine;
And a starting power supply means for connecting the first clutch, driving the alternator, supplying the generated power to the alternator with motor and starting the internal combustion engine. A vehicle equipped with a waste heat recovery device.
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