JP2021130327A - Vehicle and method for controlling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、車両およびその制御方法に関する。 The present disclosure relates to vehicles and methods thereof.
車両走行用の動力源である電動発電機とは別に配置される発電機をランキンサイクルシステムの動力を用いて発電させる技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 A technique is disclosed in which a generator arranged separately from a motor generator, which is a power source for traveling a vehicle, is generated by using the power of the Rankine cycle system (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載の技術は電動発電機が回生電力を得られない車両の加速時やクルーズ時にランキンサイクル装置により発電した電力をバッテリに充電している。
In the technique described in
ところで、ランキンサイクルシステムにより動力回生している状態で一時的にエンジンブレーキのみが作動して車両が減速する場合には、ランキンサイクルシステムの作動流体のエネルギーが高い状態にある。 By the way, when only the engine brake is temporarily operated and the vehicle is decelerated while the power is being regenerated by the Rankine cycle system, the energy of the working fluid of the Rankine cycle system is high.
特許文献1に記載の技術のように車両の加速時やクルーズ時にのみランキンサイクルシステムからの動力で発電する構成ではエンジンブレーキのみが作動した車両の減速時に作動流体のエネルギーが無駄になっている。
In the configuration in which power is generated from the Rankine cycle system only when the vehicle is accelerating or cruising as in the technique described in
本開示の目的は、排熱から回収したエネルギーを有効に活用して、燃費を向上する車両およびその制御方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide a vehicle and a control method thereof for improving fuel efficiency by effectively utilizing the energy recovered from exhaust heat.
上記の目的を達成するための本発明の態様の車両は、内燃機関と、電動発電機と、前記内燃機関から排出される排気の排熱を回収するランキンサイクルシステムと、前記内燃機関の動力が伝達されるプロペラシャフトと、前記電動発電機、前記ランキンサイクルシステムが有する膨張機、および、前記プロペラシャフトの間で動力を伝達する動力伝達機構と、車両の制動状態に関するパラメータを取得するパラメータ取得装置と、制御装置と、を備えて構成される車両において、前記ランキンサイクルシステムは、排気が蒸発器をバイパスするバイパス通路と、排気が前記蒸発器を通過する第一状態または排気が前記バイパス通路を通過する第二状態を切り換えるバイパス弁とを有し、前記制御装置は、前記バイパス弁により前記第一状態にし、前記動力伝達機構により前記電動発電機を独立させて、前記膨張機からの動力を前記プロペラシャフトに伝達している場合に、前記パラメータ取得装置の取得値によりエンジンブレーキのみが作動している制動状態と判定したときは、前記バイパス弁により前記第一状態を維持し、前記動力伝達機構により前記動力伝達機構の動力伝達系から前記プロペラシャフトを独立させて、前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達する制御を行うことを特徴とする。 The vehicle according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is the power of the internal combustion engine, the electric generator, the Rankin cycle system for recovering the exhaust heat of the exhaust discharged from the internal combustion engine, and the power of the internal combustion engine. A power transmission mechanism that transmits power between the propeller shaft to be transmitted, the electric generator, the expander of the Rankin cycle system, and the propeller shaft, and a parameter acquisition device that acquires parameters related to the braking state of the vehicle. In a vehicle configured to include, and a control device, the Rankin cycle system comprises a bypass passage in which the exhaust bypasses the evaporator and a first state in which the exhaust passes through the evaporator or the exhaust passes through the bypass passage. The control device has a bypass valve for switching the passing second state, the control device is brought into the first state by the bypass valve, the electric generator is made independent by the power transmission mechanism, and the power from the expander is transmitted. When transmitting to the propeller shaft, when it is determined from the acquired value of the parameter acquisition device that only the engine brake is operating in the braking state, the bypass valve maintains the first state and the power transmission. The propeller shaft is made independent from the power transmission system of the power transmission mechanism by a mechanism, and the power from the expander is controlled to be transmitted to the electric generator.
また、上記の車両を用いた本発明の態様の車両の制御方法は、上記の車両の制御方法において、前記バイパス弁により前記第一状態にし、前記動力伝達機構により前記電動発電機を独立させて、前記膨張機からの動力を前記プロペラシャフトに伝達しているか否かを判定するステップと、前記膨張機からの動力を前記プロペラシャフトに伝達している場合に、前記車両の制動状態に関するパラメータの取得値によりエンジンブレーキのみが作動している制動状態か否かを判定するステップと、エンジンブレーキのみが作動している制動状態と判定した場合に、前記バイパス弁により前記第一状態を維持し、前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達するステップと、前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達した後に、前記動力伝達機構により前記動力伝達機構の動力伝達系から前記プロペラシャフトを独立させるステップと、を含むことを特徴とする方法である。 Further, in the vehicle control method of the embodiment of the present invention using the vehicle, in the vehicle control method, the bypass valve is used to bring the vehicle to the first state, and the power transmission mechanism is used to make the electric generator independent. , A step of determining whether or not the power from the expander is transmitted to the propeller shaft, and a parameter relating to the braking state of the vehicle when the power from the expander is transmitted to the propeller shaft. The step of determining whether or not only the engine brake is operating in the braking state based on the acquired value, and when it is determined that only the engine brake is operating in the braking state, the bypass valve maintains the first state. After the step of transmitting the power from the expander to the electric generator and the power from the expander to the electric generator, the propeller shaft is transmitted from the power transmission system of the power transmission mechanism by the power transmission mechanism. It is a method characterized by including, and a step of making the independent.
本開示によれば、排熱から回収したエネルギーを有効に活用して、燃費を向上する。 According to the present disclosure, the energy recovered from the exhaust heat is effectively utilized to improve fuel efficiency.
以下、本開示の実施形態の車両およびその制御方法について、図面を参照しながら説明する。なお、図1では、X方向を車長方向、Y方向を車幅方向と規定している。 Hereinafter, the vehicle according to the embodiment of the present disclosure and the control method thereof will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the X direction is defined as the vehicle length direction, and the Y direction is defined as the vehicle width direction.
図1に例示するように、本実施形態の車両1は、エンジン(内燃機関)2と、モータージェネレータ(電動発電機)3と、ランキンサイクルシステム4と、プロペラシャフト5と、動力伝達機構6と、制御装置7と、を備えて構成される。
As illustrated in FIG. 1, the
エンジン2は、各気筒2aで燃料噴射弁2bより噴射された燃料と新気との混合気を燃焼することにより車両の走行用の動力を得ている。エンジン2の排気通路8には、エンジン2から排出される排気Gの流れ方向に関して上流側より順に、ターボ式過給システムのタービン(図示しない)、排気後処理装置9、ランキンサイクルシステム4の蒸発器16が配置されている。排気後処理装置9は、その内部に各種触媒が配置されて、この各種触媒により排気Gに含まれる浄化対象物質(例えば、窒素酸化物や微粒子状物質等)を浄化処理する装置である。
The engine 2 obtains power for traveling of a vehicle by burning a mixture of fuel and fresh air injected from a
排気通路8には、排気Gが蒸発器16をバイパスするバイパス通路10が接続されている。排気通路8からバイパス通路10への分岐点には、三方弁(バイパス弁)11が配置されている。三方弁11は、排気Gが蒸発器16を通過する第一状態または排気Gがバイパス通路10を通過する第二状態を切り換える装置である。三方弁11の開閉状態により、排気Gは蒸発器16またはバイパス通路10のいずれか一方に流れる。排気通路8とバイパス通路10の合流点より下流側の排気通路8には、エキゾーストブレーキ弁49が配置されている。
A
モータージェネレータ3は、動力伝達機構6を介してランキンサイクルシステムの膨張機17やプロペラシャフト5に接続されるとともに、インバータ12を介してバッテリ13に接続されている。
The
モータージェネレータ3は、バッテリ13に充電された電力が供給されることで駆動する。この駆動力は動力伝達機構6を介してプロペラシャフト5に伝達されることで車両の走行用の動力となる。また、この駆動力は動力伝達機構6を介して膨張機17に伝達されることで膨張機17を始動させる。
The
モータージェネレータ3は、プロペラシャフト5の慣性力や膨張機17の駆動力が動力伝達機構6を介して伝達されることで発電する。この発電により得た電力はインバータ12を介してバッテリ13に充電される。
The
ランキンサイクルシステム4は、このシステム4の作動流体(例えば冷却水)Wと排気Gを熱交換させることで排気Gの排熱を回収するシステムである。ランキンサイクルシステム4は、作動流体Wが循環する流路14に作動流体Wの流通方向より順にポンプ(駆動装置)15、蒸発器16、膨張機17、凝縮器18およびタンク(作動流体の貯留装置)19を有する。
The Rankine cycle system 4 is a system that recovers the exhaust heat of the exhaust G by exchanging heat between the working fluid (for example, cooling water) W of the system 4 and the exhaust G. The Rankine cycle system 4 includes a pump (driving device) 15, an
ポンプ15は、作動流体Wを圧送する装置である。蒸発器16は、作動流体Wと排気Gを熱交換することで作動流体Wに排気Gの排熱を回収する装置である。膨張機17は、作動流体Wの熱量を駆動力に変換して出力する装置である。凝縮器18は、作動流体Wと冷却媒体(例えば冷却水)を熱交換して作動流体Wを冷却する装置である。タンク19は、作動流体Wを貯留する装置である。
The
プロペラシャフト5は、エンジン2にエンジンクラッチ20、変速機21を介して接続されるとともに、デファレンシャルギアやドライブシャフト(いずれも図示しない)を介して駆動輪(図示しない)に接続されている。また、プロペラシャフト5は、動力伝達機構6を介してモータージェネレータ3や膨張機17に接続されている。
The
エンジンクラッチ20は、プロペラシャフト5へのエンジン2の動力の伝達可否を切り替える装置である。エンジンクラッチ20の接状態時には、変速機21がニュートラル状態ではない限り、エンジン2と変速機21およびプロペラシャフト5が接続されて、エンジン2の動力がプロペラシャフト5に伝達される。エンジンクラッチ20の断状態時には、エンジン2と変速機21及びプロペラシャフト5が切り離されて、エンジン2の動力がプロペラシャフト5に伝達されない。
The
変速機21は、エンジン2の回転数やトルクを変速してプロペラシャフト5に動力伝達する装置である。なお、車輪22は、受動輪である。
The
動力伝達機構6は、モータージェネレータ3、膨張機17、および、プロペラシャフト5の間で動力を伝達する機構である。動力伝達機構6は、動力入出力装置23と、第一クラッチ24と、第二クラッチ25と、第三クラッチ26と、動力分配装置27と、を有する。
The
動力入出力装置23は、プロペラシャフト5に対して動力の入出力を行う装置である。動力入出力装置23は、駆動軸28を有し、プロペラシャフト5の中途位置に直結された歯車29と駆動軸28に配置された歯車30とが外周どうしで噛み合っている。駆動軸28には、プロペラシャフト5から出力される動力が歯車29、30を介して伝達される。駆動軸28には、プロペラシャフト5に入力される動力(膨張機17の動力またはモータージェネレータ3の動力)が伝達される。
The power input /
第一クラッチ24は、膨張機17の駆動軸および動力分配装置27の第一駆動軸31の間に介在する装置である。第一クラッチ24が接状態の場合に、膨張機17の駆動軸と第一駆動軸31の間で双方向に動力が伝達される。第二クラッチ25は、モータージェネレータ3の駆動軸および動力分配装置27の第二駆動軸32の間に介在する装置である。第二クラッチ25が接状態の場合に、モータージェネレータ3の駆動軸と第二駆動軸32の間で双方向に動力が伝達される。第三クラッチ26は、動力入出力装置23の駆動軸28および動力分配装置27の第三駆動軸33の間に介在する装置である。第三クラッチ26が接状態の場合に、駆動軸28と第三駆動軸33の間で双方向に動力が伝達される。
The
第一クラッチ24、第二クラッチ25、および、第三クラッチ26のそれぞれがツウウェイクラッチで構成されている。ツウウェイクラッチは、電力の通電により接状態と断状態とを切り換え可能に構成されている。通電時には、ツウウェイクラッチは接状態となる。通電が停止されたときには、ツウウェイクラッチは断状態となる。ツウウェイクラッチの接状態時には、一方の駆動軸から他方の駆動軸への動力伝達と、他方の駆動軸から一方の駆動軸への動力伝達の両方の動力伝達がツウウェイクラッチを介して行われる。ツウウェイクラッチの断状態時には、各駆動軸間の動力伝達がツウウェイクラッチにより切断される。すなわち、ツウウェイクラッチは、その断接状態により、一方の駆動軸から他方の駆動軸への動力伝達と、他方の駆動軸から一方の駆動軸への動力伝達と、動力伝達の切断とを切り換え可能なクラッチである。ツウウェイクラッチは、噛み合い式のクラッチであるため、摩擦クラッチと比較して強度および耐久性が高い。 Each of the first clutch 24, the second clutch 25, and the third clutch 26 is composed of a toeway clutch. The toeway clutch is configured to be able to switch between a contact state and a disconnection state by energizing electric power. When energized, the toeway clutch is in contact. When the energization is stopped, the toeway clutch is disengaged. When the towway clutch is in contact, both power transmission from one drive shaft to the other drive shaft and power transmission from the other drive shaft to one drive shaft are performed via the toeway clutch. .. When the toeway clutch is disengaged, the power transmission between the drive shafts is disconnected by the toeway clutch. That is, the two-way clutch switches between power transmission from one drive shaft to the other drive shaft, power transmission from the other drive shaft to one drive shaft, and disconnection of the power transmission depending on the disconnected state. It is a possible clutch. Since the toeway clutch is a meshing type clutch, it has higher strength and durability than a friction clutch.
動力分配装置27は、第一駆動軸31と、第二駆動軸32と、第三駆動軸33と、第一歯車34と、第二歯車35と、を有する。第一駆動軸31と第三駆動軸33とが第一歯車34を介して直結されて第一歯車34の軸となっている。図1に例示するように、本実施形態では、第一歯車34の軸を、第一駆動軸31と第三駆動軸33の間の中途位置にカップリング(軸継手)が介在してなる単一の駆動軸としている。第二駆動軸32が第二歯車35に直結されて第二歯車35の軸となっている。第一歯車34と第二歯車35とが外周どうしで噛み合っている。
The
なお、動力分配装置27の構成は、本実施形態の構成に限定されず、例えば、第二駆動軸32と第三駆動軸33とが第一歯車34を介して直結されて第一歯車34の軸となり、第一駆動軸31が第二歯車35に直結されて第二歯車35の軸となる構成でもよい。また、第一歯車34と第二歯車35の間に別の歯車を配置して、第一歯車34と第二歯車35とが別の歯車を介して外周側で噛み合う構成でもよい。
The configuration of the
すなわち、第三駆動軸33と第一駆動軸31および第二駆動軸32のどちらか一方の駆動軸が第一歯車34を介して直結されて第一歯車34の軸となり、一方の駆動軸と異なる他方の駆動軸が第二歯車35に直結されて第二歯車35の軸となり、第一歯車34と第二歯車35とが外周どうしまたは外周側で噛み合って構成されていればよい。
That is, one of the third drive shaft 33, the first drive shaft 31, and the second drive shaft 32 is directly connected via the
動力分配装置27は、第一駆動軸31、第二駆動軸32、および、第三駆動軸33のいずれか一つの駆動軸に入力された動力を他の二つの駆動軸に分配する状態またはいずれか二つの駆動軸に入力された動力を合わせて他の一つの駆動軸に出力する状態になる装置である。なお、いずれの駆動軸にも動力が入力されない場合は、第一歯車34および第二歯車35が回転しない状態となる。本実施形態の動力分配装置27は、第一駆動軸31、第二駆動軸32、および、第三駆動軸33に、第一歯車34と第二歯車35が組み合わされることで、第一クラッチ24、第二クラッチ25、第三クラッチ26の各クラッチの断接状態を制御して動力の伝達状態が受動的に変化する構成となっている。
The
いずれか一つの駆動軸に入力された動力を他の二つの駆動軸に分配する状態としては、例えば、第三駆動軸33に入力されたプロペラシャフト5の動力を第一駆動軸31および第二駆動軸32に分配する状態や、第一駆動軸31に入力された膨張機17の動力を第二駆動軸32および第三駆動軸33に分配する状態がある。いずれか二つの駆動軸に入力された動力を合わせて他の一つの駆動軸に出力する状態とは、例えば、第一駆動軸31および第二駆動軸32に入力された動力を合わせて第三駆動軸33に出力する状態がある。
As a state in which the power input to any one drive shaft is distributed to the other two drive shafts, for example, the power of the
本実施形態では、膨張機17の駆動軸が外周に外歯が形成されたスプライン軸で構成され、その外歯と第一クラッチ24に形成された内歯とが噛み合うスプラインによって直結されている。モータージェネレータ3の駆動軸が外周に外歯が形成されたスプライン軸で構成され、その外歯と第二クラッチ25に形成された内歯とが噛み合うスプラインによって直結されている。
In the present embodiment, the drive shaft of the
モータージェネレータ3、膨張機17、動力分配装置27、第一クラッチ24、および第二クラッチ25が一体化してなる第一ユニット36が形成されている。また、膨張機17を除くランキンサイクルシステム4が一体化してなる第二ユニット37が形成されている。第一ユニット36は第一ブラケット39を介して、第二ユニット37は第二ブラケット40を介して、それぞれ、車体フレーム38に固定されている。なお、本開示で「一体化してなるユニット」とは、車体フレーム38に固定される前に一体化されたユニットである。
A
第一ユニット36は、動力分配装置27を介したX方向前方側とX方向後方側のどちらか一方に膨張機17、他方にモータージェネレータ3を配置することが望ましく、X方向前方側に膨張機17を配置し、X方向後方側にモータージェネレータ3を配置することがより望ましい。このように膨張機17あるいはモータージェネレータ3の駆動軸をスプライン軸とし、それぞれのクラッチ24、25にスプラインで直結することで、動力分配装置27に膨張機17、モータージェネレータ3を直結した状態をコンパクトにできる。
In the
本実施形態では、第一ユニット36は、エンジン2より後方の第一ブラケット39を介して、車体フレーム38の車幅方向内側に固定されている。第二ユニット37は、エンジン2より後方、かつ、排気後処理装置9より後方の第二ブラケット40を介して車体フレーム38の車幅方向外側に固定されている。第1ブラケット39は、第一ユニット36の筐体と膨張機17とモータージェネレータ3に直結した構造である。第2ブラケット40は、第2ユニット37の筐体に直結した構造である。
In the present embodiment, the
第一ユニット36および第二ユニット37は車幅方向に隣接して配置されることが好ましい。これらのユニット36、37が隣接して配置されることで、第一ユニット36に組み込んだ膨張機17を第二ユニット37に近接させて保温性を高めることができる。
The
第一ユニット36および第二ユニット37を車幅方向に隣接して配置した上で、排気後処理装置9を一つのユニットとして、このユニットと第二ユニット37を車長方向または車幅方向に隣接して配置すると好ましい。このようにすることで、排気Gが排気後処理装置9を通過後に直ぐに蒸発器16に流入するので、蒸発器16での作動流体Wと排気Gの熱交換効率を向上させることができる。なお、インバータ12およびバッテリ13の配置位置は本実施形態の配置位置に特に限定されるものではない。
After arranging the
図2に例示するように、制御装置7は、各種情報処理を行うCPU(Central Processing Unit)、その各種情報処理を行うために用いられるプログラムや情報処理結果を読み書き可能な内部記憶装置、及び各種インターフェースなどから構成されるハードウェアである。制御装置7は、各種装置3、11、20、21、24〜26、後述する各種センサ41〜48と電気的に接続されている。
As illustrated in FIG. 2, the control device 7 includes a CPU (Central Processing Unit) that performs various information processing, an internal storage device that can read and write programs and information processing results used for performing the various information processing, and various types. It is hardware that consists of interfaces and the like. The control device 7 is electrically connected to
本実施形態の車両1には、第一回転数センサ41と、第二回転数センサ(回転数取得装置)42と、温度センサ43と、圧力センサ44と、エンジン回転数センサ45と、アクセル開度センサ46と、ブレーキ開度センサ47と、弁開度センサ48と、が備わる。第一回転数センサ41は、膨張機17の回転数を取得するセンサである。第二回転数センサ42は、モータージェネレータ3の回転数を取得するセンサである。温度センサ43は、作動流体Wの温度を取得するセンサである。圧力センサ44は、作動流体Wの圧力を取得するセンサである。エンジン回転数センサ45は、エンジン2の回転数を取得するセンサである。アクセル開度センサ46は、車両の運転席に備わるアクセルペダルの開度(アクセル開度)を取得するセンサである。ブレーキ開度センサ47は、ブレーキペダルの開度(ブレーキ開度)を取得するセンサである。弁開度センサ48は、エキゾーストブレーキ弁49の弁開度を取得するセンサである。なお、各センサ41〜48は、対応するパラメータの値を取得する手段の一例であり、これらのパラメータの値の取得手段は各センサ41〜48に限定されない。また、回転数取得装置は、膨張機17またはモータージェネレータ3の回転数を取得する装置であればよく、本実施形態の構成に限定されない。
The
図3に例示するように、本実施形態の車両1では、制御装置7により第一クラッチ24、第二クラッチ25、および、第三クラッチ26のそれぞれが制御される。制御装置7が、第一クラッチ24と第二クラッチ25と第三クラッチ26を全て断状態にすると、膨張機17、モータージェネレータ3、およびプロペラシャフト5の間での動力の伝達を切断する状態になる。この状態は、例えば、ABSやASRを作動させる場合に行われる。ABS(Anti-lock Brake System、アンチロック・ブレーキシステム)は、急ブレーキ時に車輪22のロックを防止するための制御である。ASR(Anti-slip regulator)は、急発進または急加速時の車輪22のスリップを防止するための制御である。これらのABSやASRが作動した場合はそれぞれの間の動力の伝達を切断することでプロペラシャフト5に余計なトルクの入出力を回避している。
As illustrated in FIG. 3, in the
制御装置7が、第一クラッチ24と第三クラッチ26を接状態にし、第二クラッチ25を断状態にすると、モータージェネレータ3を動力伝達機構6における動力伝達系から独立させて、膨張機17およびプロペラシャフト5の間で動力を伝達させる状態になる。この状態は、例えば、エンジン2の動力に膨張機17の動力をアシストして車両を走行させる場合やエンジン2の動力により膨張機17を始動させる場合に行われる。膨張機17の動力をアシストすることで、エンジン2の負荷を低減して、燃費を向上させることができる。エンジン2の動力により膨張機17を始動させることで、膨張機17の始動専用の駆動装置を設ける必要がなく、省スペース化および低コスト化することができる。
When the control device 7 brings the first clutch 24 and the third clutch 26 into contact with each other and the second clutch 25 is disconnected, the
制御装置7が、第一クラッチ24と第二クラッチ25を接状態にし、第三クラッチ26を断状態にすると、プロペラシャフト5を動力伝達機構6における動力伝達系から独立させて、膨張機17およびモータージェネレータ3の間で動力を伝達させる状態になる。この状態は、例えば、膨張機17の動力によりモータージェネレータ3を発電させる場合や、モータージェネレータ3の動力により膨張機17を始動させる場合や、車両を後進させる場合に行われる。このようにすることで、車両の走行状態に影響を与えることなく、膨張機17の動力を有効利用してモータージェネレータ3を発電させることができる。また、膨張機17の始動専用の駆動装置を設ける必要がなく、省スペース化および低コスト化することができる。
When the control device 7 brings the first clutch 24 and the second clutch 25 into contact with each other and the third clutch 26 is disconnected, the
制御装置7が、第二クラッチ25と第三クラッチ26を接状態にし、第一クラッチ24を断状態にすると、膨張機17を動力伝達機構6における動力伝達系から独立させて、プロペラシャフト5およびモータージェネレータ3の間で動力を伝達させる状態になる。この状態は、例えば、モータージェネレータ3の動力によりエンジン2の動力をアシストして車両を走行させる場合や、車両の制動時にプロペラシャフト5の制動力を用いてモータージェネレータ3を発電させる場合に行われる。モータージェネレータ3の動力をアシストし、また、エンジン2の動力によりモータージェネレータ3を発電させることで、エンジン2の負荷を低減して燃費を向上させることができる。
When the control device 7 brings the second clutch 25 and the third clutch 26 into contact with each other and the first clutch 24 is disconnected, the
制御装置7が、第一クラッチ24と第二クラッチ25と第三クラッチ26を全て接状態にすると、膨張機17、モータージェネレータ3、およびプロペラシャフト5のうちの二つから他の一つへと動力を伝達させる状態、または、これらの装置3、5、17のうちの一つから他の二つへと動力を伝達させる状態のいずれかの状態になる。この状態は、例えば、膨張機17の動力とモータージェネレータ3の動力の2つの動力を用いてエンジン2の動力をアシストして車両を走行させる場合や、膨張機17の動力を用いてモータージェネレータ3を発電し、かつエンジン2の動力をアシストする場合に行われる。
When the control device 7 brings the first clutch 24, the second clutch 25, and the third clutch 26 into contact with each other, the two of the
制御装置7は、第一クラッチ24と第二クラッチ25と第三クラッチ26の断接状態を切り換えることで、動力伝達機構6における動力伝達系での動力の伝達または切断を選択可能にし、また、動力伝達系での動力の伝達状態を上述した各種状態に選択可能に構成されている。
The control device 7 makes it possible to select transmission or disconnection of power in the power transmission system in the
本実施形態の車両1はエンジン2、モータージェネレータ3、膨張機17の間で動力を伝達する動力伝達機構において、第一クラッチ24、第二クラッチ25、および、第三クラッチ26のそれぞれがツウウェイクラッチで構成される。それ故、それらのクラッチが摩擦式クラッチで構成される機構に比して動力伝達機構6を軽薄短小化することができる。更に、動力分配装置27の動力の伝達状態がそれぞれのクラッチ24、25、26の断接により変化するように構成される。つまり、動力伝達機構6の構造をそれぞれのクラッチ24、25、26の断接のみで動力の伝達状態を受動的に変化させるように簡易化することで、動力伝達機構6を軽薄短小化することができる。
In the
更に、本実施形態の車両1は、動力伝達機構6における動力の伝達状態が、図3に例示するように五つある。それ故、車両1の走行状態やエンジン2の運転状態に応じてそれらの動力の伝達状態から最適な状態を選択することが可能となる。これにより、エンジン2の排熱からランキンサイクルシステム4により取り出した動力を利用できる頻度を高めることができる。
Further, the
以上のように本実施形態の車両1は、動力伝達機構6を軽薄短小化することと、排熱より取り出した動力の利用頻度を高めることの二つの効果により、燃費を向上することができる。
As described above, the
クラッチ24、25、26をツウウェイクラッチで構成した上で、動力分配装置27を第一歯車34と第二歯車35とを有した構成にする。このようにすることで、遊星歯車機構やベルト式無断変速機を用いることなく動力伝達機構6を構成することができるので、動力伝達機構6を増々軽薄短小化させることができる。
The
モータージェネレータ3とランキンサイクルシステム4と動力伝達機構6とのそれぞれを第一ユニット36と第二ユニット37として形成する。このようにすることで、ユニット単位で製造および車両への組み付けを行うことができ、製造効率や組付け作業効率を向上させることができる。
The
第一ユニット36や第二ユニット37を車体フレーム38に固定する。このようにすることで、これらのユニット36、37をエンジン2に固定する場合と比較して、車両の重量が車体全体で均一化されるので、車両の走行安定性を向上させることができる。
The
本実施形態の車両1には、パラメータ取得装置が備わる。パラメータ取得装置は、車両1の制動状態に関するパラメータを取得する装置である。本実施形態では、パラメータ取得装置はアクセル開度センサ46、ブレーキ開度センサ47および弁開度センサ48で構成されている。車両1の制動状態に関するパラメータはアクセル開度、ブレーキ開度およびエキゾーストブレーキ弁49の弁開度を基にした排気ブレーキの作動の有無である。排気ブレーキは、パラメータ取得装置により、エキゾーストブレーキ弁49の弁開度が予め設定された閾値以下である場合に作動していると判定され、弁開度がこの閾値を上回る場合に作動していないと判定される。この閾値はゼロ(エキゾーストブレーキ弁49が全閉状態)に設定されると好ましい。なお、パラメータ取得装置はエンジンクラッチ20の断接状態を取得するクラッチセンサを追加してもよい。また、パラメータ取得装置は、車両1の運転席に備わる排気ブレーキスイッチのオンまたはオフの状態を取得するスイッチセンサを追加してもよい。
The
本実施形態では、制御装置7が、三方弁11により排気Gが蒸発器16を通過する第一状態にし、動力伝達機構6によりモータージェネレータ3を独立させて、膨張機17からの動力をプロペラシャフト5に伝達している(動力回生している)場合に、パラメータ取得装置の取得値によりエンジンブレーキのみが作動している制動状態か否かを判定する。
In the present embodiment, the control device 7 puts the exhaust G in the first state through the
制御装置7は、アクセル開度およびブレーキ開度がゼロで、かつ、排気ブレーキが作動していない場合に、エンジンブレーキのみが作動している制動状態と判定する。制御装置7は、アクセル開度およびブレーキ開度に依らず、排気ブレーキが作動している場合に、エンジンブレーキのみが作動した場合の制動力よりも大きい制動力により制動している制動状態、すなわち、排気ブレーキが作動している制動状態と判定する。制御装置7は、排気ブレーキが作動しておらず、アクセル開度がゼロで、ブレーキ開度が正の値である場合に、エンジンブレーキと摩擦ブレーキが作動している制動状態と判定する。なお、制御装置7は、排気ブレーキが作動しておらず、ブレーキ開度がゼロで、アクセル開度が正の値である場合には、車両が制動状態にはないと判定する。 When the accelerator opening and the brake opening are zero and the exhaust brake is not operating, the control device 7 determines that only the engine brake is operating in the braking state. The control device 7 is in a braking state in which the exhaust brake is activated by a braking force larger than the braking force when only the engine brake is activated, regardless of the accelerator opening and the braking opening. , It is determined that the exhaust brake is operating in the braking state. When the exhaust brake is not operating, the accelerator opening degree is zero, and the braking opening degree is a positive value, the control device 7 determines that the engine brake and the friction brake are operating in the braking state. The control device 7 determines that the vehicle is not in the braking state when the exhaust brake is not operating, the brake opening degree is zero, and the accelerator opening degree is a positive value.
制御装置7は、エンジンブレーキのみが作動している制動状態と判定したときに、三方弁11により第一状態を維持し、動力伝達機構6により動力伝達機構6の動力伝達系からプロペラシャフト5を独立させて、膨張機17からの動力をモータージェネレータ3に伝達する制御(第一制御と称す)を行う。本実施形態では、第一クラッチ24および第三クラッチ26が接状態で、第二クラッチ25が断状態である場合に、エンジンブレーキのみが作動していると判定したときに、第一クラッチ24および第二クラッチ25を接状態に、第三クラッチ26を断状態に切り換える。
When the control device 7 determines that only the engine brake is operating in the braking state, the three-
第一制御は、ランキンサイクルシステム4により動力回生している状態で一時的にエンジンブレーキのみが作動して車両1が減速する場合で、ランキンサイクルシステム4の作動流体Wのエネルギーが高い状態にあるときに行われる。ここで、「一時的」とは作動流体Wのエネルギーが高い状態を維持する時間という意味である。また、エンジンブレーキのみの制動の場合は、その後に車両1が加速することがある。そこで、膨張機17から動力を取り出し可能な状態を維持するように作動流体Wのエネルギーは高い状態を維持する。
The first control is a case where only the engine brake is temporarily operated and the
制御装置7は、排気ブレーキが作動している制動状態と判定したときに、三方弁11により第二状態にし、動力伝達機構6により動力伝達機構6の動力伝達系から膨張機17を独立させて、プロペラシャフト5の動力をモータージェネレータ3に伝達する制御(第二制御と称す)を行う。本実施形態では、第一クラッチ24および第三クラッチ26が接状態で、第二クラッチ25が断状態である場合に、排気ブレーキが作動していると判定したときに、第二クラッチ25および第三クラッチ26を接状態に、第一クラッチ24を断状態に切り換える。
When the control device 7 determines that the exhaust brake is operating in the braking state, the three-
第二制御は、ランキンサイクルシステム4により動力回生している状態で排気ブレーキが作動して車両1が減速する場合で、ランキンサイクルシステム4を停止させるときに行われる。排気ブレーキによる制動は、膨張機17から動力を取り出し可能な状態から取り出せない状態に切り換えるので、作動流体Wのエネルギーは低い状態になる。
The second control is performed when the exhaust brake is operated and the
制御装置7は、エンジンブレーキと摩擦ブレーキが作動している制動状態と判定したときには、三方弁11により第二状態にし、動力伝達機構6により動力伝達機構6の動力伝達系からプロペラシャフト5を独立させて、膨張機17からの動力をモータージェネレータ3に伝達する制御(第三制御と称す)を行う。第三制御での各クラッチ24〜26の断接状態の切り換えは、第一制御での各クラッチ24〜26の断接状態の切り換えと同様である。
When the control device 7 determines that the engine brake and the friction brake are operating, the control device 7 puts it in the second state by the three-
第三制御は、ランキンサイクルシステム4により動力回生している状態でエンジンブレーキと摩擦ブレーキが作動して車両1が減速する場合で、車両1の制動力を確保するために行われる。エンジンブレーキと摩擦ブレーキによる制動は、膨張機17から動力を取り出し可能な状態から徐々に取り出せない状態になる。そこで、第三制御は、膨張機17から取り出し可能な動力をモータージェネレータ3により取り切る制御である。
The third control is performed in order to secure the braking force of the
本実施形態では、膨張機17の回転数がプロペラシャフト5の回転数より大きく、膨張機17から動力を取り出すことが可能な状態のときに、膨張機17からプロペラシャフト5に動力を伝達するのではなく、膨張機17からモータージェネレータ3に動力を伝達する第一制御を行っている。
In the present embodiment, when the rotation speed of the inflator 17 is larger than the rotation speed of the
制御装置7は、この第一制御を行う場合で、第二回転数センサ42の取得値Nが回転数閾値N1を超えたときに膨張機17の動力によりモータージェネレータ3を発電させる一方で、回転数閾値N1以下であるときにモータージェネレータ3の発電を停止させる制御を行う。回転数閾値N1は、モータージェネレータ3の特性により設定され、この回転数閾値N1を超えるとモータージェネレータ3で電力を発生させることができ、回転数閾値N1以下であるとモータージェネレータ3で電力を発生させることができない値として実験等により予め設定される。
When the control device 7 performs this first control, when the acquired value N of the second
なお、モータージェネレータ3の特性によってはこの回転数閾値N1をゼロに設定してもよい。ただし、回転数閾値N1がゼロに設定可能なモータージェネレータ3に比して、回転数閾値N1が正の値に設定されるモータージェネレータ3は小型化に有利になる。
Depending on the characteristics of the
制御装置7は、第二回転数センサ42の取得値Nが回転数閾値N1を超えてモータージェネレータ3を発電させている途中で(第一制御を行っている途中で)、パラメータ取得装置の取得値によりエンジンブレーキの作動が停止していると判定した場合に、第一制御を終了する。アクセル開度センサ46の取得値が正の値になる(アクセルペダルが踏み込まれた状態になった)場合に、エンジンブレーキの作動が停止していると判定する。
The control device 7 acquires the parameter acquisition device while the acquisition value N of the second
制御装置7は、第一制御の終了後は、モータージェネレータ3の発電を停止させて、三方弁11により第一状態にし、第一クラッチ24および第三クラッチ26を接状態に、第二クラッチ25を断状態にする。このようにして、動力伝達機構6により動力伝達機構6の動力伝達系からモータージェネレータ3を独立させて、膨張機17からの動力をプロペラシャフト5に伝達する。
After the end of the first control, the control device 7 stops the power generation of the
なお、制御装置7は、後述するランキンサイクルシステム4の緊急停止を除いて、第一制御〜第三制御が終了するまで、各クラッチ24〜26の断接状態や蒸発器16に対する排気Gのバイパス状態を切り換えない。
In the control device 7, except for the emergency stop of the Rankine cycle system 4, which will be described later, the
また、制御装置7は、作動流体Wの実際の状態(温度、圧力)が実験等により予め設定した条件(第1条件と称す)を満たすように三方弁11により第一状態と第二状態とを切り換える。第1条件を満たしているときは膨張機17から動力を取り出し可能な状態で、第1条件を満たしていないときは膨張機17から動力を取り出せない状態である。第1条件を満たしているときには三方弁11により第一状態に、第1条件を満たしていないときには三方弁11により第二状態になる。三方弁11による第一状態と第二状態との切り換えは第1条件に基づくフィードバック制御でもよく、フィードフォワード制御でもよい。
Further, in the control device 7, the first state and the second state are set by the three-
本実施形態では、第1条件は、温度センサ43の取得値が予め設定された温度範囲内で、かつ、圧力センサ44の取得値が予め設定された圧力範囲内で、かつ、第二回転数センサ42の取得値が予め設定された回転数範囲内であるときに満たされる。
In the present embodiment, the first condition is that the acquired value of the
ここで、第1温度T1、第2温度T2、第1圧力P1、第2圧力P2について以下のように定義される。第1温度T1は、作動流体Wにより膨張機17を作動させる温度の上限値として実験等により予め設定される。第2温度T2は、第1温度T1より低い値で、かつ、膨張機17が作動できる温度の下限値として実験等により予め設定される。第1圧力P1は、作動流体Wにより膨張機17を作動できる圧力の上限値として実験等により予め設定される。第2圧力P2は、第1圧力P1より低い値で、かつ、膨張機17が作動できる圧力の下限値として実験等により予め設定される。
Here, the first temperature T1, the second temperature T2, the first pressure P1, and the second pressure P2 are defined as follows. The first temperature T1 is preset by an experiment or the like as an upper limit value of the temperature at which the
上記の温度範囲は、第1温度T1より小さい値を上限値とし、第2温度T2より大きい値を下限値とする範囲である。上記の圧力範囲は、第1圧力P1より小さい値を上限値とし、第2圧力P2より大きい値を下限値とする範囲である。このように温度範囲および圧力範囲を第1温度T1、第2温度T2、第1圧力P1および第2圧力P2で規定される範囲より狭めることで、蒸発器16に対する排気Gの通過とバイパスを交互に切り換える状態を継続させやすくすることができる。
The above temperature range is a range in which a value smaller than the first temperature T1 is an upper limit value and a value larger than the second temperature T2 is a lower limit value. The above pressure range is a range in which a value smaller than the first pressure P1 is an upper limit value and a value larger than the second pressure P2 is a lower limit value. By narrowing the temperature range and pressure range from the ranges defined by the first temperature T1, the second temperature T2, the first pressure P1 and the second pressure P2 in this way, the passage and bypass of the exhaust gas to the
回転数範囲は、膨張機17の常用回転数を上限値とし、モータージェネレータ3の特性に応じた発電可能な回転数の最低値を下限値とする範囲である。温度範囲、圧力範囲および回転数範囲は実験等により設定される。
The rotation speed range is a range in which the normal rotation speed of the
本実施形態の車両1を用いた制御方法について、図4に例示する制御フローを用いて説明する。図4の制御フローの前段の制御フローでは、三方弁11により排気Gが蒸発器16を通過する第一状態にし、動力伝達機構6によりモータージェネレータ3を独立させて、膨張機17からの動力をプロペラシャフト5に伝達しているか否かを判定するステップがある。図4の制御フローは、三方弁11により排気Gが蒸発器16を通過する第一状態にし、動力伝達機構6によりモータージェネレータ3を独立させて、膨張機17からの動力をプロペラシャフト5に伝達していると判定される場合に周期的に行われる制御フローである。
The control method using the
図4の制御フローがスタートすると、ステップS10では、アクセルペダルが踏み込まれておらず(オフの状態で)、アクセル開度がゼロであるか否かを判定する。アクセルペダルがオフの状態である場合(YES)には、ステップS20に進む。アクセルペダルが踏み込まれている(オンの状態である)場合(NO)には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。 When the control flow of FIG. 4 starts, in step S10, it is determined whether or not the accelerator pedal is not depressed (in the off state) and the accelerator opening degree is zero. If the accelerator pedal is in the off state (YES), the process proceeds to step S20. When the accelerator pedal is depressed (in the ON state) (NO), the process proceeds to return and the control flow ends.
ステップS20では、ブレーキペダルが踏み込まれておらず(オフの状態で)、ブレーキ開度がゼロであるか否かを判定する。ブレーキペダルがオフの状態である場合(YES)には、ステップS30に進む。ブレーキペダルが踏み込まれている(オンの状態である)場合(NO)には、ステップS40に進む。 In step S20, it is determined whether or not the brake pedal is not depressed (in the off state) and the brake opening degree is zero. If the brake pedal is in the off state (YES), the process proceeds to step S30. If the brake pedal is depressed (in the ON state) (NO), the process proceeds to step S40.
ステップS30では、排気ブレーキが作動していない(オフの状態である)か否かを判定する。この判定方法は上述したのでここでは説明を省略する。排気ブレーキが作動していないと判定した場合(YES)には、ステップS50に進む。排気ブレーキが作動していると判定した場合(NO)には、ステップS120に進む。 In step S30, it is determined whether or not the exhaust brake is not operating (is in the off state). Since this determination method has been described above, the description thereof will be omitted here. If it is determined that the exhaust brake is not operating (YES), the process proceeds to step S50. If it is determined that the exhaust brake is operating (NO), the process proceeds to step S120.
ステップS40では、排気Gがバイパス通路10を通過する第二状態にする。ステップS40を実施後、ステップS60に進む。
In step S40, the second state is set so that the exhaust G passes through the
ステップS50では、排気Gが蒸発器16を通過する第一状態にする。ステップS50を実施後、ステップS60に進む。
In step S50, the exhaust gas G is brought into the first state of passing through the
ステップS60では、第一クラッチ24および第二クラッチ25を接状態にする。ステップS60を実施後、ステップS70に進む。ステップS70では、第三クラッチ26を断状態にする。ステップS70を実施後、ステップS80に進む。ステップS80では、膨張機17からの動力でモータージェネレータ3を発電させる。ステップS80を実施後、ステップS90に進む。
In step S60, the first clutch 24 and the second clutch 25 are brought into contact with each other. After performing step S60, the process proceeds to step S70. In step S70, the third clutch 26 is disengaged. After performing step S70, the process proceeds to step S80. In step S80, the
ステップS90では、膨張機17またはモータージェネレータ3の回転数が対応する閾値を超えているか否かを判定する。本実施形態では、モータージェネレータ3の回転数の取得値Nが回転数閾値N1を超えているか否かを判定する。取得値Nが回転数閾値N1を超えている場合(YES)には、ステップS100に進む。取得値Nが回転数閾値N1以下である場合(NO)には、ステップS110に進む。
In step S90, it is determined whether or not the rotation speed of the
ステップS100では、膨張機17の動力によりモータージェネレータ3を発電させる。ステップS110では、モータージェネレータ3の発電を停止させる。ステップS100またはS110を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
In step S100, the
ステップS120では、排気Gがバイパス通路10を通過する第二状態にする。ステップS120を実施後、ステップS130に進む。ステップS130では、第一クラッチ24を断状態にする。ステップS130を実施後、ステップS140に進む。ステップS140では、第二クラッチ25および第三クラッチ26を接状態にする。ステップS140を実施後、ステップS150に進む。ステップS150では、プロペラシャフト5からの動力でモータージェネレータ3を発電させる(制動回生)。ステップS150を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
In step S120, the second state is set so that the exhaust G passes through the
なお、ステップS10でアクセルペダルがオフの状態であると判定し、かつ、ステップS20の判定を行う前に、ステップS10の判定時点からの経過時間が予め設定された時間閾値以上であるか否かの判定を行うようにしてもよい。時間閾値は、この時間閾値以上であるとエンジンブレーキの作動が開始されると判定可能な値として実験等により予め設定される。経過時間が時間閾値以上である場合(YES)には、ステップS20に進む。経過時間が時間閾値未満である場合(NO)には、所定時間経過後に再度この時間閾値を用いた判定を行う。時間閾値を用いた判定は、アクセルペダルがオフになったときからすぐにステップS50〜S80の制御が行われないために設定される。ステップS10の判定時点から経過時間が時間閾値以上になるまでの間に、アクセルペダルまたはブレーキペダルが踏み込まれた場合には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。 Whether or not it is determined in step S10 that the accelerator pedal is in the off state, and the elapsed time from the determination time in step S10 is equal to or greater than a preset time threshold value before the determination in step S20 is performed. May be determined. The time threshold value is preset by an experiment or the like as a value at which it can be determined that the operation of the engine brake is started when the time threshold value is equal to or higher than this time threshold value. If the elapsed time is equal to or greater than the time threshold (YES), the process proceeds to step S20. If the elapsed time is less than the time threshold (NO), the determination using this time threshold is performed again after the lapse of a predetermined time. The determination using the time threshold value is set because the control of steps S50 to S80 is not performed immediately after the accelerator pedal is turned off. If the accelerator pedal or the brake pedal is depressed between the time of the determination in step S10 and the elapsed time becomes equal to or greater than the time threshold value, the process proceeds to return and the present control flow is terminated.
本実施形態では、ステップS10〜S30が、膨張機17からの動力をプロペラシャフト5に伝達している場合に、車両1の制動状態に関するパラメータの取得値によりエンジンブレーキのみが作動している制動状態か否かを判定するステップに相当する。ステップS50、S60が、エンジンブレーキのみが作動していると判定した場合に、三方弁11により第一状態を維持し、膨張機17からの動力をモータージェネレータ3に伝達するステップに相当する。ステップS70が、膨張機17からの動力をモータージェネレータ3に伝達した後に、動力伝達機構6により動力伝達機構6の動力伝達系からプロペラシャフト5を独立させるステップに相当する。
In the present embodiment, when the power from the
なお、制御装置7は、図4の制御フローとは別に図5、図6に示す制御フローをエンジン2の運転中に周期的に行っている。図5、図6に示す制御フローはランキンサイクルシステム4を強制的に冷却して緊急停止させるためのフローで、ランキンサイクルシステム4の緊急停止時には図4の制御フローより優先的に行われる。なお、作動流体Wの温度は温度センサ43で取得され、作動流体Wの圧力は圧力センサ44で取得される。
In addition to the control flow of FIG. 4, the control device 7 periodically performs the control flow shown in FIGS. 5 and 6 during the operation of the engine 2. The control flow shown in FIGS. 5 and 6 is a flow for forcibly cooling the Rankine cycle system 4 to make an emergency stop, and is performed with priority over the control flow of FIG. 4 at the time of an emergency stop of the Rankine cycle system 4. The temperature of the working fluid W is acquired by the
図5の制御フローがスタートすると、ステップS210では、作動流体Wの温度Tが第1温度T1以下であるか否かを判定する。第1温度T1は、作動流体Wにより膨張機17を作動させる温度の上限値として実験等により予め設定される。
When the control flow of FIG. 5 starts, in step S210, it is determined whether or not the temperature T of the working fluid W is equal to or lower than the first temperature T1. The first temperature T1 is preset by an experiment or the like as an upper limit value of the temperature at which the
作動流体Wの温度Tが第1温度T1以下である場合(YES)には、ステップS220に進む。作動流体Wの温度Tが第1温度T1を超える場合(NO)には、ステップS250に進み、ステップS250にて第1指標値αを1に、第2指標値βを1に設定して、ステップS220に進む。第1指標値αは、作動流体Wの圧力異常を表す指標値であり、作動流体Wの圧力異常が懸念されるときには1に、作動流体Wの圧力正常時には0に設定される。第2指標値βは、作動流体Wの温度異常を表す指標値であり、作動流体Wの温度異常が懸念されるときには1に、作動流体Wの温度正常時には0に設定される。 When the temperature T of the working fluid W is equal to or lower than the first temperature T1 (YES), the process proceeds to step S220. When the temperature T of the working fluid W exceeds the first temperature T1 (NO), the process proceeds to step S250, and in step S250, the first index value α is set to 1 and the second index value β is set to 1. The process proceeds to step S220. The first index value α is an index value indicating a pressure abnormality of the working fluid W, and is set to 1 when there is concern about the pressure abnormality of the working fluid W, and to 0 when the pressure of the working fluid W is normal. The second index value β is an index value indicating a temperature abnormality of the working fluid W, and is set to 1 when there is concern about a temperature abnormality of the working fluid W and 0 when the temperature of the working fluid W is normal.
ステップS220では、作動流体Wの圧力Pが第1圧力P1以下であるか否かを判定する。第1圧力P1は、作動流体Wにより膨張機17を作動させる圧力の上限値として実験等により予め設定される。
In step S220, it is determined whether or not the pressure P of the working fluid W is equal to or less than the first pressure P1. The first pressure P1 is preset by experiments or the like as an upper limit value of the pressure at which the
作動流体Wの圧力Pが第1圧力P1以下である場合(YES)には、ステップS230に進む。作動流体Wの圧力Pが第1圧力P1を超える場合(NO)には、ステップS260に進み、ステップS260にて第1指標値αを1に設定して、ステップS230に進む。 If the pressure P of the working fluid W is equal to or less than the first pressure P1 (YES), the process proceeds to step S230. When the pressure P of the working fluid W exceeds the first pressure P1 (NO), the process proceeds to step S260, the first index value α is set to 1 in step S260, and the process proceeds to step S230.
ステップS230では、作動流体Wの温度Tが第2温度T2以上であるか否かを判定する。第2温度T2は、第1温度T1より低い値で、かつ、膨張機17が作動できる温度の下限値として実験等により予め設定される。
In step S230, it is determined whether or not the temperature T of the working fluid W is equal to or higher than the second temperature T2. The second temperature T2 is a value lower than the first temperature T1 and is preset by an experiment or the like as a lower limit of the temperature at which the
作動流体Wの温度Tが第2温度T2以上である場合(YES)には、ステップS240に進む。作動流体Wの温度Tが第2温度T2未満である場合(NO)には、ステップS270に進み、ステップS270にて第1指標値αを0に、第2指標値βを0に設定した後、ステップS240に進む。 If the temperature T of the working fluid W is equal to or higher than the second temperature T2 (YES), the process proceeds to step S240. When the temperature T of the working fluid W is less than the second temperature T2 (NO), the process proceeds to step S270, and after setting the first index value α to 0 and the second index value β to 0 in step S270. , Step S240.
ステップS240では、作動流体Wの圧力Pが第2圧力P2以上であるか否かを判定する。第2圧力P2は、第1圧力P1より低い値で、かつ、膨張機17が作動できる圧力の下限値として実験等により予め設定される。
In step S240, it is determined whether or not the pressure P of the working fluid W is equal to or higher than the second pressure P2. The second pressure P2 is set in advance by an experiment or the like as a value lower than the first pressure P1 and as a lower limit value of the pressure at which the
作動流体Wの圧力Pが第2圧力P2以上である場合(YES)には、図6のステップS290に進む。作動流体Wの圧力Pが第2圧力P2未満である場合(NO)には、ステップS280に進み、ステップS280にて第1指標値αを0に設定した後、ステップS290に進む。 When the pressure P of the working fluid W is equal to or higher than the second pressure P2 (YES), the process proceeds to step S290 in FIG. When the pressure P of the working fluid W is less than the second pressure P2 (NO), the process proceeds to step S280, the first index value α is set to 0 in step S280, and then the process proceeds to step S290.
ステップS290では、第1指標値αが1であるか否かを判定する。第1指標値αが1である場合(YES)には、作動流体Wの圧力異常が発生しているとしてステップS300に進み、ステップS300にてランキンサイクルシステム4を停止させる。この停止方法としては、例えば、蒸発器16に対して排気Gをバイパスさせる方法や膨張機17に対して作動流体Wをバイパスさせる方法がある。ステップS300を実施後、ステップS310に進む。また、第1指標値αが0である場合(NO)には、ステップS310に進む。
In step S290, it is determined whether or not the first index value α is 1. When the first index value α is 1 (YES), the process proceeds to step S300 assuming that a pressure abnormality in the working fluid W has occurred, and the Rankine cycle system 4 is stopped in step S300. Examples of the stopping method include a method of bypassing the exhaust gas G to the
ステップS310では、第2指標値βが1であるか否かを判定する。第2指標値βが1である場合(YES)には、作動流体Wの温度異常が発生しているとしてステップS320に進む。第2指標値βが0である場合(NO)には、リターンに進んで、本制御フローを終了する。 In step S310, it is determined whether or not the second index value β is 1. When the second index value β is 1 (YES), it is assumed that the temperature abnormality of the working fluid W has occurred, and the process proceeds to step S320. When the second index value β is 0 (NO), the process proceeds to return and the present control flow is terminated.
ステップS320では、ポンプ15を予め設定された第1回転数で駆動する。第1回転数は、凝縮器18を通過する作動流体Wの通過頻度が第1回転数に基づく頻度に設定されることで作動流体Wを冷却することが可能な値として実験等により予め設定される。ステップS320を実施後、リターンに進んで、本制御フローを終了する。
In step S320, the
このように、作動流体Wの圧力異常が発生したときにランキンサイクルシステム4を停止させるとともに、作動流体Wの温度異常が発生したときに作動流体Wを冷却することでランキンサイクルシステム4を支障なく稼働させることができる。 In this way, the Rankine cycle system 4 is stopped when the pressure abnormality of the working fluid W occurs, and the Rankine cycle system 4 is not hindered by cooling the working fluid W when the temperature abnormality of the working fluid W occurs. It can be operated.
なお、ステップS210、S220、S230、S240の判定は順不同で、これらのステップS210〜S240を行う順番は図5の順番に限定されない。また、ステップS290、S310の判定は順不同で、これらのステップS290、S310を行う順番は図6の順番に限定されない。 The determinations in steps S210, S220, S230, and S240 are in no particular order, and the order in which these steps S210 to S240 are performed is not limited to the order shown in FIG. Further, the determinations in steps S290 and S310 are in no particular order, and the order in which these steps S290 and S310 are performed is not limited to the order shown in FIG.
以上より、本実施形態の車両およびその制御方法によれば、ランキンサイクルシステム4により動力回生している状態で一時的にエンジンブレーキのみが作動して車両が減速する場合に、膨張機17からの動力でモータージェネレータ3を発電させる。このようにすることで、排熱から回収したエネルギーを有効に活用して、燃費を向上することができる。
From the above, according to the vehicle of the present embodiment and the control method thereof, when only the engine brake is temporarily operated and the vehicle is decelerated while the power is being regenerated by the Rankine cycle system 4, the
また、エンジンブレーキのみが作動して車両1が減速する場合に、三方弁11により排気Gが蒸発器16を通過する第一状態を維持する。これにより、エンジンブレーキのみの制動が解除されて車両1が加速する場合の排熱を回収し損ねる事態を回避できる。また、このようにすることで、三方弁11の駆動に使用するエネルギー量(例えば圧縮空気の使用量)を低減することができるので、燃費を向上することができる。
Further, when only the engine brake is activated and the
また、膨張機17の動力によるモータージェネレータ3の発電を、第二回転数センサ42の取得値Nが回転数閾値N1を超えた場合に限定する。このようにすることで、モータージェネレータ3として所定の回転数以上でのみ発電可能な機種を使用した場合に、発電不能な回転数領域でモータージェネレータ3を回転させることなく、モータージェネレータ3の耐久性の劣化を抑制することができる。
Further, the power generation of the
膨張機17からの動力をモータージェネレータ3に伝達した後に、動力伝達機構6により動力伝達機構6の動力伝達系からプロペラシャフト5を独立させる。このようにすることで、膨張機17がプロペラシャフト5とモータージェネレータ3の両方に接続されていない状態(無負荷状態)にならないので、膨張機17の過回転を防止することができる。
After transmitting the power from the
1 車両
2 エンジン(内燃機関)
2a 気筒
2b 燃料噴射弁
3 モータージェネレータ(電動発電機)
4 ランキンサイクルシステム
5 プロペラシャフト
6 動力伝達機構
7 制御装置
8 排気通路
9 排気後処理装置
10 バイパス通路
11 三方弁(バイパス弁)
12 インバータ
13 バッテリ
14 作動流体が循環する流路
15 ポンプ(駆動装置)
16 蒸発器
17 膨張機
18 凝縮器
19 タンク(作動流体の貯留装置)
20 エンジンクラッチ
21 変速機
22 車輪
23 動力入出力装置
24 第一クラッチ
25 第二クラッチ
26 第三クラッチ
27 動力分配装置
28 駆動軸
29 歯車
30 歯車
31 第一駆動軸
32 第二駆動軸
33 第三駆動軸
34 第一歯車
35 第二歯車
36 第一ユニット
37 第二ユニット
38 車体フレーム
39 第一ブラケット
40 第二ブラケット
41 第一回転数センサ
42 第二回転数センサ(回転数取得装置)
43 温度センサ
44 圧力センサ
45 エンジン回転数センサ
46 アクセル開度センサ
47 ブレーキ開度センサ
48 弁開度センサ
49 エキゾーストブレーキ弁
1 Vehicle 2 Engine (internal combustion engine)
4
12
16
20
43
Claims (6)
前記ランキンサイクルシステムは、排気が蒸発器をバイパスするバイパス通路と、排気が前記蒸発器を通過する第一状態または排気が前記バイパス通路を通過する第二状態を切り換えるバイパス弁とを有し、
前記制御装置は、前記バイパス弁により前記第一状態にし、前記動力伝達機構により前記電動発電機を独立させて、前記膨張機からの動力を前記プロペラシャフトに伝達している場合に、前記パラメータ取得装置の取得値によりエンジンブレーキのみが作動している制動状態と判定したときは、前記バイパス弁により前記第一状態を維持し、前記動力伝達機構により前記動力伝達機構の動力伝達系から前記プロペラシャフトを独立させて、前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達する制御を行うことを特徴とする車両。 An internal combustion engine, an electric generator, a Rankin cycle system that recovers exhaust heat of exhaust exhausted from the internal combustion engine, a propeller shaft that transmits the power of the internal combustion engine, the electric generator, and the Rankin cycle system. In a vehicle configured to include an inflator, a power transmission mechanism for transmitting power between the propeller shafts, a parameter acquisition device for acquiring parameters related to a braking state of the vehicle, and a control device.
The Rankine cycle system has a bypass passage in which the exhaust bypasses the evaporator and a bypass valve that switches between a first state in which the exhaust passes through the evaporator or a second state in which the exhaust passes through the bypass passage.
When the control device is brought into the first state by the bypass valve, the electric generator is made independent by the power transmission mechanism, and the power from the expander is transmitted to the propeller shaft, the parameter acquisition When it is determined from the acquired value of the device that only the engine brake is operating, the bypass valve maintains the first state, and the power transmission mechanism transfers the propeller shaft from the power transmission system of the power transmission mechanism. A vehicle characterized in that the power from the expander is controlled to be transmitted to the electric generator independently.
前記制御装置が、前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達させる場合で、前記回転数取得装置の取得値が予め設定された回転数閾値を超えたときに前記膨張機の動力により前記電動発電機を発電させる一方で、前記回転数閾値以下であるときに前記電動発電機の発電を停止させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の車両。 A rotation speed acquisition device for acquiring the rotation speed of the expander or the motor generator is provided.
When the control device transmits the power from the expander to the motor generator, and the acquired value of the rotation speed acquisition device exceeds a preset rotation speed threshold, the power of the expander causes the power. The vehicle according to any one of claims 1 to 4, wherein the motor generator is generated while the motor generator is stopped when the number of revolutions is equal to or less than the threshold value.
前記バイパス弁により前記第一状態にし、前記動力伝達機構により前記電動発電機を独立させて、前記膨張機からの動力を前記プロペラシャフトに伝達しているか否かを判定するステップと、
前記膨張機からの動力を前記プロペラシャフトに伝達している場合に、前記車両の制動状態に関するパラメータの取得値によりエンジンブレーキのみが作動している制動状態か否かを判定するステップと、
エンジンブレーキのみが作動している制動状態と判定した場合に、前記バイパス弁により前記第一状態を維持し、前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達するステップと、
前記膨張機からの動力を前記電動発電機に伝達した後に、前記動力伝達機構により前記動力伝達機構の動力伝達系から前記プロペラシャフトを独立させるステップと、
を含むことを特徴とする車両の制御方法。 In the vehicle control method according to claim 1,
A step of setting the first state by the bypass valve, making the motor generator independent by the power transmission mechanism, and determining whether or not the power from the expander is transmitted to the propeller shaft.
When the power from the expander is transmitted to the propeller shaft, a step of determining whether or not only the engine brake is operating based on the acquired value of the parameter related to the braking state of the vehicle, and
When it is determined that only the engine brake is operating in the braking state, the bypass valve maintains the first state and transmits the power from the expander to the motor generator.
After transmitting the power from the expander to the motor generator, the step of making the propeller shaft independent from the power transmission system of the power transmission mechanism by the power transmission mechanism.
A vehicle control method comprising.
Priority Applications (1)
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JP2020025049A JP2021130327A (en) | 2020-02-18 | 2020-02-18 | Vehicle and method for controlling the same |
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