JP2019507275A - 内燃機関の廃熱回収システム及び方法 - Google Patents

内燃機関の廃熱回収システム及び方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2019507275A
JP2019507275A JP2018540000A JP2018540000A JP2019507275A JP 2019507275 A JP2019507275 A JP 2019507275A JP 2018540000 A JP2018540000 A JP 2018540000A JP 2018540000 A JP2018540000 A JP 2018540000A JP 2019507275 A JP2019507275 A JP 2019507275A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
waste heat
heat recovery
turbocharger
working fluid
coupled
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018540000A
Other languages
English (en)
Inventor
フレデリック・エム・ハッシャー
Original Assignee
ボーグワーナー インコーポレーテッド
ボーグワーナー インコーポレーテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ボーグワーナー インコーポレーテッド, ボーグワーナー インコーポレーテッド filed Critical ボーグワーナー インコーポレーテッド
Publication of JP2019507275A publication Critical patent/JP2019507275A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02Profiting from waste heat of exhaust gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/065Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle the combustion taking place in an internal combustion piston engine, e.g. a diesel engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/0205Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust using heat exchangers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
    • F01N5/02Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/04Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
    • F02B37/10Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump at least one pump being alternatively or simultaneously driven by exhaust and other drive, e.g. by pressurised fluid from a reservoir or an engine-driven pump
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/085Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio the fluid drive using expansion of fluids other than exhaust gases, e.g. a Rankine cycle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/02Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
    • F02B39/08Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
    • F02B39/10Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

いくつかの変形例は、車両エンジンシステムから廃熱を回収するために、車両エンジンシステムに作動可能に結合された少なくとも第1ボイラーを有することができる廃熱回収システムと共に、電動ターボチャージャーを含むことができるシステムを含むことができる。廃熱回収システムは、少なくとも1つの廃熱回収膨張機をさらに含むことができる。廃熱回収システムは、少なくとも1つの電動ターボチャージャーを有することができるターボチャージャーシステムに作動可能に結合され得る。電動ターボチャージャー及び廃熱回収膨張機は、単一の電気機械に電気的に結合され得る。【選択図】 図1

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2016年2月1日に出願された米国仮出願第62/289,595号の利益を主張する。
本開示が一般的に関連する分野は、内燃機関の廃熱回収システム及びその製造及び使用方法を含む。
車両は、エンジン廃熱を生成することができる方式で作動することができる。
いくつかの変形例は、車両エンジンシステムから廃熱を回収するために、車両エンジンシステムに作動可能に結合された少なくとも第1ボイラーを有する廃熱回収システムを含み得るシステムを含むことができる。また、廃熱回収システムは、少なくとも1つの廃熱回収膨張機(expander)を含むことができる。さらに、廃熱回収システムは、少なくとも1つの電動(electrified)ターボチャージャーを有することができるターボチャージャーシステムに作動可能に結合され得る。最後に、電動ターボチャージャー及び廃熱回収膨張機は、電気機械に電子的に結合され得る。
本発明の範囲内の他の例示的な変形例は、先ず、少なくとも1つのターボチャージャーに作動可能に結合され得る廃熱回収システムを提供する方法を含むことができる。また、廃熱回収システムは、少なくとも1つの廃熱回収膨張機を含むことができる。ターボチャージャー及び廃熱回収システムは、単一の電気機械に作動可能に結合され得る。次に、廃熱は、車両エンジンシステムに作動可能に結合され得る少なくとも第1ボイラーを使用して廃熱回収システムから回収され得る。最後に、回収された廃熱は、廃熱回収膨張機をオフロード(off load)するために使用されることができ、またターボチャージャーを駆動するために使用され得る。
本発明の範囲内の他の例示的な変形例は、以下に提供される詳細な説明から明らかになるであろう。詳細な説明及び具体例は、本発明の範囲内の変形例を開示しているが、単なる例示の目的のためのものであり、本発明の範囲を限定しようとするものではないことを理解すべきである。
本発明の範囲内の変形例の選択的な実施例は、詳細な説明及び添付図面からより完全に理解されるであろう。
図1は、いくつかの変形例によるシステムの概路図である。 図2は、廃熱回収タービンが電動ターボ複合発電機と一体のいくつかの変形例による概路図である。
変形例に対する以下の説明は、本質的に単なる例示的なものであり、本発明の範囲、その適用または用途を決して限定しようとする意図ではない。
いくつかの変形例は、車両エンジンシステムから廃熱を回収するために、車両エンジンシステム40に作動可能に結合され得る少なくとも第1ボイラー50を有する廃熱回収システム14を含み得るシステム10を含むことができる。廃熱回収システム14は、少なくとも1つの廃熱回収膨張機82をさらに含むことができる。また、廃熱回収システムがターボチャージャーシステム18に作動可能に結合され得るターボチャージャーシステム18が提供され得る。また、ターボチャージャーシステム18は、少なくとも1つの電動ターボチャージャー12を含むことができる。最後に、電動ターボチャージャー12及び廃熱回収膨張機82は、単一のモーター16に電気的に結合され得る。
図1〜図2に示されたようないくつかの変形例は、廃熱回収システム14を含み得るシステム10を含むことができる。
さらに、車両エンジンシステム40が提供されることができ、ターボチャージャー12のコンプレッサー20に作動可能に連結され得るエアチャージャーライン30を含むことができる。また、エアチャージャーライン30にエアチャージャークーラー32が提供され得る。また、エアチャージャークーラーバイパスライン34がエンジンシステムに含まれることができ、その内部に少なくとも1つのバルブ36を有することができる。また、エアクーラーバイパスライン34は、エアチャージャーライン30を通って流れる流体の少なくとも一部が、所望する場合エアチャージャークーラー32をバイパスすることができるように構成及び配置され得る。
また、吸気マニホールド38がエアチャージャーライン30に作動可能に連結され得る。吸気マニホールド38は、車両エンジン40の複数の燃焼室42に空気流を提供するように構成及び配置され得る。さらに、排気マニホールド44がエンジン40に作動可能に連結されることができ、車両エンジン40の複数の燃焼室42から排出される排気を収容することができる。また、排気マニホールド44と排気ガス再循環バルブ46との間に排気導管47が提供され得る。高圧排気ガス再循環ルーフライン48が排気ガス再循環バルブ46に連結され得る。
さらに、廃熱回収システム14の第1ボイラー50が高圧排気ガス再循環ルーフライン48に提供され得る。第1ボイラー50は、廃熱回収システム14の作動流体が第1ボイラー50に流入するための入口56を含むことができ、また、作動流体が第1ボイラー50から排出されるための出口58を含むことができる。さらに、廃熱回収第1ボイラーバイパスライン52が提供されることができ、その内部にバルブ54を含むことができる。廃熱回収第1ボイラーバイパスラインバルブ54は、高圧排気ガス再循環ルーフライン48を通って流れる排気の少なくとも一部が、所望する場合第1ボイラー50をバイパスすることができるように構成及び配置され得る。また、高圧排気ガス再循環ルーフライン48は、第1ボイラー50及びバイパスライン52から直接または間接方式で吸気マニホールド38に連結され得る。
排気導管45は、排気ガス再循環バルブ46からターボチャージャー12のタービン22まで延びることができる。タービン22からの排気は、排気ライン49を通って第2ボイラー62内に排出され得る。第2ボイラー62は、排気ライン49に作動可能に連結され得る。また、第2ボイラー62は、廃熱回収システム14からの作動流体が第2ボイラー62に流入することができるようにする入口64を含むことができると考慮される。作動流体が導管71を介して第2ボイラー62に流入することができると考慮される。また、第2ボイラー62は、作動流体が第2ボイラー62から排出され得るようにする出口66を含むことができる。導管73は、第2ボイラー62の出口66から連結され得ると考慮される。また、追加の排気ライン51が第2ボイラー62に作動可能に連結されることができ、排気を大気中に排出するように構成及び配置され得る。ユーザーによって所望する場合、低圧排気ガス再循環ルーフが排気ライン51及び吸気ライン30に連結され得る。後処理システム81が第2ボイラー62の上流に提供され得る。
作動流体ライン96は、冷却流体入口ライン92及び冷却流体出口ライン94を含むことができる凝縮器90に連結され得る。また、作動流体ライン96は、凝縮器90から作動流体の圧力を増加させるように構成及び配置され得るポンプ98に連結され得る。作動流体ライン100は、ポンプ98に連結されることができ、第1ボイラー50内に流入する作動流体ライン70を通る作動流体の流れを制御し得る三方バルブ68に追加的に連結され得る。図2に示されたように、作動流体ライン100は、第1ボイラー50に作動可能に直接連結され得ると考慮される。
コントローラー102が提供され得ると考慮される。コントローラー102は、エンジン40に対するセンサー108、コンプレッサー20に対するセンサー110、例えば、作動流体ラインのうちの1つ96におけるセンサー112、または車両エンジンシステム40や廃熱回収システム14の任意の他の部分におけるセンサーを含むが、これらに限定されない複数のセンサーから入力信号104を受信するように構成及び配置され得る。コントローラー102は、車両システム10の1つ以上の構成部品を制御することができる出力信号106を送信するように構成及び配置され得る。
電動ターボチャージャー12は、車両エンジンシステム40に含まれることができると考慮される。図1及び図2に示されたように、電動ターボチャージャー12は、メインターボチャージャーシャフト上に同軸に位置し得る追加のタービンステージを含むことができる。これは、作動流体及び回転式膨張機82を使用して廃熱回収システム14を含む車両に電動ターボチャージャー12を含ませることが可能である。廃熱回収システム14のタービンステージは、気密にシールされ、シャフト120に磁気的に結合され得ると考慮される。これは、ターボチャージャー12と作動流体との間の交差汚染の可能性を除去することができる。廃熱回収システム14は、車両が正常状態にある間に、大部分のエネルギーを生成することができると考慮される。廃熱回収システム14は、システムの高い熱慣性によって過渡状態に大きく影響を受けない状態に維持され得る。電動ターボチャージャーシステム12は、負荷速度正常状態マップの極端的なコーナーを含むが、これに限定されない過渡状態中にエネルギーに対する利益を有することができる。しかしながら、電動ターボチャージャーシステム12は、正常状態またはエンジン過渡状態中にエネルギーをアシスト及び生成することもできる。
廃熱回収システム14の熱慣性のために、廃熱回収システム14からの追加のエネルギーは、持続時間が短いことができる高負荷過渡状態の間に利用可能であると考慮される。このようなエネルギーは、電気損失なしにコンプレッサー20によって直接消費され得る。さらに、廃熱回収システム14における過剰エネルギーの時に、過剰エネルギーがターボチャージャータービン22をオフロードし、タービン過速度を防止するようにバイパスされる代わりにターボチャージャーコンプレッサー20に動力を供給するために使用され得る。廃熱回収システムタービン22は、電気ターボ複合タービン発電機122と結合され得ると考慮される。これは、排気ガス再循環ボイラーを除去するとか、エンジンに近い廃熱回収部品に対する必要性を除去することができ、排気ガス再循環を使用しないエンジンアーキテクチャーを含む適用例に使用され得る。廃熱回収タービン膨張機82は、追加的な空間がないことができるアンダーフードエンベロープ(underhood envelope)の外部に付加的にまたは代替的に配置され得る。また、廃熱回収タービン122は、車両エンジンシステムの最大の熱源からの寄生熱損失を最小化することができるテールパイプ熱交換器にできるだけ近くに配置され得る。
図1及び図2に示されたように、車両システム10は、共通電気機械またはモーター16を使用することができる共通のパッケージ内に電動アシストターボチャージャー12及びタービン廃熱回収システム膨張機82を含むことができると考慮される。電気機械またはモーター16は、ターボチャージャーコンプレッサーステージをアシスト、排気ストリームからまたは廃熱回収システム作動流体を介して廃熱を回収するために使用され得る。廃熱回収システム14が利用可能な過剰エネルギーを有する場合、一体型廃熱回収タービン22は、ターボチャージャーコンプレッサー20を駆動するために、排気駆動タービンをオフロードすることができる。電動ターボチャージャー12及び廃熱回収システム膨張機82は、共に、共通のモーター16または発電機に電気的に結合され得ると考慮される。
廃熱回収システム膨張機82は、シャフト作業を生成するように構成及び配置され得ると考慮される。廃熱回収システム膨張機82は、発電機またはモーター16のシャフトに連結され得る膨張機ファンホイールを含むことができる。発電機またはモーター16は、必要に応じてコンバータに伝達された後、バッテリーに格納され得る電気を生成することができる。バッテリー充填コントローラーは、バッテリーの充填のタイミングレート及び周囲(perimeter)を制御するために提供され得る。電気出口ラインがバッテリーに連結されることができ、少なくとも1つの廃熱回収システムポンプ98、凝縮器冷却剤ポンプ、またはそれに電力を選択的に供給するための当業者によって公知されたような他の構成部品に連結され得る。
いくつかの変形例において、コントローラー102または他の装置は、エンジンに対する負荷要求の急激な増加を決定するために使用され得る。エンジンに対する負荷要求の急激な増加は、車両運転者が他の車両を追い越すためにアクセレレーターを急激に踏み込んで車両を加速する場合、急激な車線変更、または当業者によって公知されたようなこれと同様の状況を含むことができるが、これに限定されない過渡条件で発生することができる。ターボチャージャー遅延を減少及び/または車両運転者の要求により迅速に応答するために、コントローラー102または他の装置は、作動流体の少なくとも一部が廃熱回収膨張機82をバイパスしてターボチャージャーアシストタービンを回転させるためにターボチャージャーアシストタービン26に流れるように、三方バルブ78を稼動させることができる。ターボチャージャーアシストタービン26は、コンプレッサー20の回転をアシストしてエンジン40内により多くの注入ガスを充填させることができ、結果的に、エンジン40からより多くの動力を生成することができると考慮される。
いくつかの変形例において、廃熱回収システム14の作動流体は、エタノール、水、トルエン、メタノール、または当業者によって公知されたような他の冷媒のうちの少なくとも1つを含むことができるが、これに限定されない。
いくつかの変形例において、コントローラー102は、エンジン40、モーター16、機械的エネルギー回収部品及び熱エネルギー回収を含むが、これらに限定されない複数の車両部品に連結され得る電子制御モジュールであり得る。コントローラー102は、廃熱回収システム14及び車両エンジンシステム40の部品を含む構成部品を制御するように構成及び配置され得るハードウェア及びソフトウェアを含むことができる。また、第2電子制御モジュールが車両の1つ以上の部品の動作を制御するために提供され得ると考慮される。第2電子制御モジュールは、構成部品と関連した様々な動作プロセスを実行するように構成及び配置され得るハードウェア及びソフトウェアを含むことができる。
電子制御モジュール及び第2電子制御モジュールは、それぞれ、様々なセンサーからの入力を受信及び処理し、出力信号を様々なアクチュエーターに送信することができる。電子制御モジュール及び第2電子制御モジュールは、相互独立して動作され得るか、電子制御モジュール及び/または第2電子制御モジュールのうちの1つは、少なくとも一部動作及びプロセス制御状況で電子制御モジュールまたは第2電子制御モジュールのうちのいずれか1つに対してスレーブであり得る。電子制御モジュール及び第2電子制御モジュールは、電気回路、電気回路またはチップ及び/またはコンピューターを含むことができる。電子制御モジュール及び第2電子制御モジュールがコンピューターを含む例示的な変形例において、電子制御モジュール及び第2電子制御モジュールは、それぞれ、一般的に1つ以上のプロセッサ、プロセッサに結合され得るメモリ素子、及びプロセッサを1つ以上の他の装置に結合する1つ以上のインタフェースを含むことができる。プロセッサ及び他の電動システム装置は、電源供給器によって電気が供給され得ると考慮される。電源供給器は、バッテリー燃料電池または当業者によって公知されたような類似の電源供給器のうちの1つ以上であり得る。プロセッサは、開示されたシステム及び/または方法に対する少なくても一部の機能を提供することができる命令を実行することができる。
本明細書で使用されるように、命令という用語は、制御ロジッグ、コンピューターソフトウェア及び/またはファームウエア、プログラマブル命令、または他の適切な命令を含むことができるが、これらに限定されない。プロセッサは、例えば、1つ以上のマイクロプロセッサ、マイクロコントローラー、特定用途向け集積回路、プログラマブルロジックデバイス、フィールドプログラマブルゲートアレイ及び/または任意の他の適切なタイプの電子処理装置を含むことができる。メモリ素子はまた、エンジンシステムによって受信されるか、エンジンシステムにローディングされるデータ、及び/またはプロセッサ実行可能命令のためのストレージを提供するように構成され得る。データ及び/または命令は、例えば、ルックアップテーブル、数式、アルゴリズム、マップ、モデル、及び/または任意の他の適切なフォーマットとして格納され得る。
メモリは、RAM、ROM、EPROM、及び/または任意の他の適切なタイプのストレージ物品及び/または素子を含むことができる。また、インタフェースは、アナログ、デジタルまたはデジタルアナログコンバータ、シグナルコンディショナ、増幅器、フィルター、他の電子装置またはソフトウェアモジュール、及び/または任意の他の適切なインタフェースを含むことができる。インタフェースは、例えば、RS232、パラレル、小型コンピューターシステムインタフェース、ユニバーサル・シリアル・バス、CAN、MOST、LIN、フレックスレイ、及び/または任意の他の適切なプロトコルを製造及び形成される。また、インタフェースは、回路、ソフトウェア、ファームウエア、またはECM及びSECMがそれぞれ他の装置と通信することを助けるか、可能にする任意の他の装置を含むことができる。
本方法またはその一部は、1つ以上の方法ステップを具現するために、1つ以上のプロセッサによる使用のためのコンピューター可読媒体で実行される命令を含むコンピュータープログラム製品で具現され得る。コンピュータープログラム製品はまた、プログラム命令及びソースコード、オブジェクトコード、実行可能コード、または他のフォーマットから構成された1つ以上のソフトウェアプログラム;1つ以上のファームウエアプログラム;またはハードウェア記述言語ファイル;及び任意のプログラム関連データを含むことができる。データは、データ構造、ルックアップテーブル、または任意の他の適切なフォーマットのデータを含むことができる。プログラム命令は、プログラムモジュール、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネントなどを含むことができる。コンピュータープログラムは、プロセッサまたは相互に通信する複数のプロセッサにおいて実行され得る。
プログラムは、1つ以上の記憶装置、製造社の物品などを含むことができるコンピューター可読媒体で具現され得る。例示的なコンピューター可読媒体は、コンピューターシステムメモリ、RAM、ROM、半導体メモリ、電子的に消去可能なプログラマブルリードオンリーメモリ、フラッシュメモリ、磁気または光学ディスクまたはテープなどを含む。また、コンピューター可読媒体は、例えば、有線、無線またはそれらの組み合わせでも、ネットワークまたは他の通信ネットワークを介してデータが転送または提供される場合、コンピューター対コンピューター連結を含むことができる。前記例の任意の組み合わせもまたコンピューター可読媒体の範囲内に含まれる。したがって、方法は、開示された方法の1つ以上のステップに対応する命令を実行することができる任意の電子製品及び/または装置によって少なくとも部分的に実行され得ることを理解すべきである。
経験的モデルは、廃熱回収システム、EGRルーフ及びその構成部品並びにエンジンまたはエンジンと共にターボチャージャーアシストタービンを含むがこれらに限定されない様々な部品のうちの1つ以上の動作を制御することから開発され得る。エンジンは、ルックアップテーブルマップまたは酸素濃度とシリンダー圧力を交差参照することができる他の参照を含むことができる。本明細書で使用されるように、モデルという用語は、ルックアップテーブルマップ数式アルゴリズムまたは当業者によって公知された他の表現のような変数を使用して何かを表現する任意の構成を含むことができる。モデルは、任意の与えられたエンジンシステムの正確な設計及び性能仕様に対する特定の、そして、特有のアプリケーションであり得る。
以下の変形例の説明は、本発明の範囲内に属するものと見なされる構成部品、構成要素、動作、製品及び方法の単なる例示に過ぎず、具体的に開示されるか、または明示的に記載されていないことによってその範囲を任意の方式に限定しようとする意図ではない。本明細書に記載された構成部品、構成要素、動作、製品及び方法は、本明細書に明示的に記載されたもの以外で組み合わせ及び再配置されることができ、依然として本発明の範囲内にあるものと見なされる。
変形例1は、廃熱回収システムと共に電動ターボチャージャーを含むことができるシステムを含むことができる。廃熱回収システムは、車両エンジンシステムから廃熱を回収するために、車両エンジンシステムに作動可能に結合され得る少なくとも第1ボイラーを含むことができ、少なくとも1つの廃熱回収膨張機をさらに含むことができる。廃熱回収システムは、少なくとも1つの電動ターボチャージャーを有するターボチャージャーシステムに作動可能に結合され得る。電動ターボチャージャー及び廃熱回収膨張機は、単一のモーターに電気的に結合され得る。
変形例2は、廃熱回収システムが、有機ランキン(Rankine)サイクルである、変形例1に記載のシステムを含むことができる。
変形例3は、第1ボイラーが、車両エンジンシステムのエンジンに連結され得る高圧EGRルーフに連結され得る、変形例1または2に記載のシステムを含むことができる。
変形例4は、作動流体が、有機作動流体である、変形例1〜3のいずれか1つに記載のシステムを含むことができる。
変形例5は、作動流体が、ターボチャージャーアシストエネルギーを提供することができる、変形例1〜4のいずれか1つに記載のシステムを含むことができる。
変形例6は、電気機械が、ターボチャージャーコンプレッサーステージをアシスト、排気ストリームまたは作動流体から廃熱を回収するために使用され得る、変形例1〜5のいずれか1つに記載のシステムを含むことができる。
変形例7は、廃熱回収タービンが、ターボチャージャーコンプレッサーを駆動するために、排気駆動タービンをオフロードすることができる、変形例1〜6のいずれか1つに記載のシステムを含むことができる。
変形例8は、少なくとも1つのターボチャージャーに作動可能に結合されることができ、少なくとも1つの廃熱回収膨張機を含むことができる廃熱回収システムを提供するステップを含み得る方法を含むことができる。ターボチャージャー及び廃熱回収システムは、単一の電気機械に作動可能に結合され得る。廃熱は、車両エンジンシステムに作動可能に結合され得る少なくとも第1ボイラー及び作動流体を使用して廃熱回収システムから回収され得る。最後に、回収された廃熱は、ターボチャージャータービンをオフロードし、ブースト装置コンプレッサーステージを駆動するために使用され得る。
変形例9は、廃熱回収システムが、有機ランキンサイクルである、変形例8に記載の方法を含むことができる。
変形例10は、作動流体が、有機作動流体である、変形例8または9に記載の方法を含むことができる。
変形例11は、電気機械が、モーターである、変形例8〜10のいずれか1つに記載の方法を含むことができる。
変形例12は、電気機械が、発電機である、変形例8〜11のいずれか1つに記載の方法を含むことができる。
変形例13は、電気機械が、ブースト装置をアシストするか、または排気ストリームまたは作動流体のうちのいずれか1つまたは両方から廃熱を回収する、変形例8〜12のいずれか1つに記載の方法を含むことができる。
変形例14は、第1ボイラーが、車両システムのエンジンに連結され得る高圧EGRルーフに連結される、変形例8〜13のいずれか1つに記載の方法を含むことができる。
本発明の範囲内において選択された変形例の前記説明は、本質的に単なる例示的なものであり、したがって、その変形または変異は、本発明の思想と範囲から逸脱するものと見なされるべきではない。

Claims (14)

  1. システムであって:
    車両エンジンシステムから廃熱を回収するために、車両エンジンシステムに作動可能に結合された少なくとも第1ボイラーを有する廃熱回収システムを含み;
    前記廃熱回収システムは、ターボチャージャーシステムに作動可能に結合された少なくとも1つの廃熱回収膨張機を含み、前記ターボチャージャーシステムは、少なくとも1つの電動ターボチャージャーを含み、前記電動ターボチャージャー及び前記廃熱回収膨張機は、電気機械に電気的に結合される、システム。
  2. 前記廃熱回収システムは、有機ランキンサイクルである、請求項1に記載のシステム。
  3. 前記第1ボイラーは、前記車両エンジンシステムのエンジンに連結され得る高圧EGRルーフに連結され得る、請求項1に記載のシステム。
  4. 前記作動流体は、有機作動流体である、請求項1に記載のシステム。
  5. 前記作動流体は、ターボチャージャーアシストエネルギーを提供する、請求項1に記載のシステム。
  6. 前記電気機械は、ターボチャージャーコンプレッサーステージをアシスト、前記排気ストリームまたは前記作動流体から廃熱を回収するために使用され得る、請求項1に記載のシステム。
  7. 前記廃熱回収タービンは、前記ターボチャージャーコンプレッサーを駆動するために、前記排気駆動タービンをオフロードすることができる、請求項1に記載のシステム。
  8. 方法であって:
    少なくとも1つのターボチャージャーに作動可能に結合され、少なくとも1つの廃熱回収膨張機を有する廃熱回収システムを提供するステップであって、前記ターボチャージャー及び前記廃熱回収システムが単一の電気機械に作動可能に結合されるステップと;
    車両エンジンシステムに作動可能に結合され得る少なくとも第1ボイラー及び作動流体を使用して前記廃熱回収システムから廃熱を回収するステップと;
    前記廃熱回収膨張機からの前記回収された廃熱を使用して前記ターボチャージャータービンをオフロードし、前記ブースト装置のコンプレッサーステージを駆動するステップと、を含む、方法。
  9. 前記廃熱回収システムは、有機ランキンサイクルである、請求項8に記載の方法。
  10. 前記作動流体は、有機作動流体である、請求項8に記載の方法。
  11. 前記電気機械は、モーターである、請求項8に記載の方法。
  12. 前記電気機械は、発電機である、請求項8に記載の方法。
  13. 前記電気機械は、前記ブースト装置をアシストするか、または前記排気ストリームまたは作動流体のうちのいずれか1つまたは両方から廃熱を回収する、請求項8に記載の方法。
  14. 前記第1ボイラーは、前記車両システムのエンジンに連結され得る高圧EGRルーフに連結される、請求項8に記載の方法。
JP2018540000A 2016-02-01 2017-01-26 内燃機関の廃熱回収システム及び方法 Pending JP2019507275A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662289595P 2016-02-01 2016-02-01
US62/289,595 2016-02-01
PCT/US2017/015069 WO2017136214A1 (en) 2016-02-01 2017-01-26 System and method for internal combustion engine waste heat recovery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2019507275A true JP2019507275A (ja) 2019-03-14

Family

ID=58018236

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018540000A Pending JP2019507275A (ja) 2016-02-01 2017-01-26 内燃機関の廃熱回収システム及び方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20210140391A1 (ja)
EP (1) EP3411587A1 (ja)
JP (1) JP2019507275A (ja)
KR (1) KR20180103130A (ja)
CN (1) CN108779739A (ja)
WO (1) WO2017136214A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11833902B2 (en) * 2018-03-01 2023-12-05 Cummins Inc. Waste heat recovery hybrid power drive
KR102598538B1 (ko) * 2018-10-22 2023-11-03 현대자동차주식회사 차량용 배기 테일 트림
DE102019217031A1 (de) * 2019-11-05 2021-05-06 Mahle International Gmbh Verfahren zur Nutzung von Abwärme einer Wärmekraftmaschine
EP4023860B1 (en) * 2021-01-04 2023-08-23 Volvo Car Corporation Expander system
CN113202643B (zh) * 2021-05-28 2022-12-23 东风商用车有限公司 一种具有能量回收装置的系统及控制方法
EP4194248A1 (en) * 2021-12-13 2023-06-14 Volvo Truck Corporation A braking system and method of controlling such a braking system

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5786547A (en) * 1980-11-20 1982-05-29 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Suction/exhaust device for engine
FI94895C (fi) * 1993-05-31 1995-11-10 Kurki Suonio Eero Juhani Ilmar Järjestely kombivoimalaitoksessa
US5794431A (en) * 1993-07-14 1998-08-18 Hitachi, Ltd. Exhaust recirculation type combined plant
DE19939289C1 (de) * 1999-08-19 2000-10-05 Mak Motoren Gmbh & Co Kg Verfahren und Einrichtung zur Aufbereitung von Gasgemischen
JP2001132442A (ja) * 1999-11-04 2001-05-15 Hideo Kawamura エネルギ回収装置を備えたエンジン
DE19960762A1 (de) * 1999-12-16 2001-06-28 Daimler Chrysler Ag Energiegewinnung aus der Abgaswärme eines Verbrennungsmotors
JP2007239566A (ja) * 2006-03-08 2007-09-20 Hino Motors Ltd Egrガスの排熱エネルギを利用した過給機の補助装置
JP2008175126A (ja) * 2007-01-18 2008-07-31 Ihi Corp 電動機付ターボチャージャ
RU2013125687A (ru) * 2010-11-05 2014-12-10 Мак Тракс, Инк. Термоэлектрическая система извлечения тепла и нагрева текучих сред двигателя

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017136214A1 (en) 2017-08-10
EP3411587A1 (en) 2018-12-12
KR20180103130A (ko) 2018-09-18
US20210140391A1 (en) 2021-05-13
CN108779739A (zh) 2018-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2019507275A (ja) 内燃機関の廃熱回収システム及び方法
US10047666B2 (en) Control system for turbo-compound system
US9096116B2 (en) Drive with an internal combustion engine and an expansion machine with gas return
US9151215B2 (en) Artificial aspiration methods and systems for increasing engine efficiency
EP2096277A1 (en) Supercharged internal-combustion engine
KR101449141B1 (ko) 차량의 폐열 회수 시스템을 이용한 터보장치
CN102003229A (zh) 一种车用柴油机余热发电控制系统及控制方法
EP4015807A1 (en) Boost pressure control for electrically assisted turbochargers
JP2008232069A (ja) 車両駆動制御装置
JP2006220005A (ja) 車両の熱電発電装置
JP5644227B2 (ja) 内燃機関の排気エネルギー回収装置
EP3663552B1 (en) Method and system for thermal management of an after treatment system of an internal combustion engine
EP2271831B1 (en) A method of and apparatus for operating a supercharger
JP6852180B2 (ja) 内燃機関の冷却制御装置
JP2007198253A (ja) 電動過給機を備える内燃機関の制御装置
JP2019510156A (ja) 二重モード廃熱回収膨張機及び制御方法
JP4959753B2 (ja) 電動過給機の制御装置
KR20130106495A (ko) 개선된 구조의 터보 컴파운드 시스템
WO2015195371A1 (en) Dual mode fan reverse flow function
JP2015048758A (ja) 内燃機関の排気圧力低減機構及び排気圧力低減方法
WO2017023686A1 (en) Turbocharger assist system using organic rankine cycle fluid energy
CN108087106A (zh) 安装在涡轮增压器旁通阀执行器内的智能数据修正装置
JP2010261313A (ja) 電動過給機
JP2015007385A (ja) 給気システム
JP5691400B2 (ja) 過給制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20181001

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191121

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201014

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201020

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210608