JP6834521B2 - 排気熱回収装置 - Google Patents
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Description
また、熱交換媒体流路が長くなるため、熱交換媒体の重量が多くなり、冷却水の温度上昇に遅延が生じやすく、暖機時間の短縮が不十分になりやすい。
また、冷却水流路の放熱面積が大きいため、冷却水が回収した熱量が暖機に使われる前に大気に放出されやすく、暖機時間の短縮が不十分になりやすい。
また、排熱回収器は、フロアトンネルの内部に配設されているため、キャビンスペースが圧迫されてしまう。
図1ないし図6はエンジンとその周囲に設けられた排気熱回収装置を示したものである。図1はエンジン1下部を側方から見上げたもので、最下面にはオイルパン2が設けられている。3はエンジン1側面に設けられているフライホイールである。エンジン1の前方にはエンジン1に熱交換媒体を送るラジエータ4が設けられ、ラジエータ4の後方にはエンジン1の排気ガスが送られる排気管51が設けられ、この排気管51の途中には触媒が入ったケース6が設けられている。触媒ケース6の下流には管状の排気熱回収器7が車両の前方から後方に向けて設けられ、この排気熱回収器7の下流には排気管52が接続され、この排気管52の下流には、更に図示しないマフラーが連結されている。前記排気管52は、サスペンションフレーム8の上方を通過して配設され、該サスペンションフレーム8の上方では逆U字状に湾曲して形成されている。
前記排気熱回収器7は、前記オイルパン2の底部2aを車体の前後方向に通過するように、前記オイルパン2の下方側に近接して配置されており、前記オイルパン2へ排気ガスの熱を効率よく輻射するように配置されている。前記オイルパン2は、底面側の左右の一側が凹部2bに形成されており、この凹部2bの位置を通過するように前記排気熱回収器7が配置されている。前記排気熱回収器7は、サスペンションフレーム8の下端位置を含む平面、すなわちサスペンションフレーム8の下面を延長した水平面Hよりも上方位置に配置されている(図4参照)。
前記排気熱回収器7は、外筒7aの内部に構成される排ガス流路71と、この外筒7aの内部に図9(a)に示すように、同心状に配設された内筒7bからなる一定長さの熱交換媒体(クーラント)通路72とで構成されている。前記外筒7aと内筒7bの間には、内筒7bの周面に伝熱フィン73が放射状に設けられている。この伝熱フィン73は、排ガス流路71と熱交換媒体通路72との間に軸方向に一定長さLに亘って設けられている。
熱交換媒体通路72の前後側面には、熱交換媒体が導入される入力管74と、熱交換媒体が排出される出力管75が連結されており、これら入力管74と、出力管75は回収器本体70の側面を貫通して外部に導出されている。入力管74は、回収器本体70の下流側に設けられ、出力管75は、回収器本体70の上流側に設けられている。
入力管74は排気熱回収器7と後述するヒータコアを連結するもので、出力管75は排気熱回収器7と後述するウォータインレットパイプまたはラジエータアウトレットパイプを連結するものである。
また、図7に示すように出力管75は、車両上面視における排気熱回収器7の中心線に対して、オルタネータ側(車両右側)に設けられている方が好ましい。これにより、出力管75とラジエータ4からの排出水配管76との距離を近づけることができるため、エンジン1と排気熱回収器7との間で往復する冷却水経路をより短くできる。
入力管74と出力管75は、車両前後方向においてどちらが車両前側に配置されていても構わない。
なお、排ガス流路71と熱交換媒体通路72は、図9(b)に示すように回収器本体70である外筒7aの偏心位置に熱交換媒体通路72である内筒7bを配置してもよい。また、図9(c)に示すように熱交換媒体通路722は多角形に形成したものを用いてもよい。
エンジン1からの熱交換媒体はサーモバルブ12にも送られ、CVT(無段変速機)クーラ13に供給されてからウォータポンプ11によってエンジン1に供給される。
さらに、熱交換媒体流路72からの放熱面積を小さくできることから、放熱量を低減できるため、熱交換媒体が回収した熱量が暖機に使われる前に大気に放出されることを抑制することができる。よって、暖機にかかる時間を短縮することができ、ウォータポンプ11の負担を抑制でき、エンジン1の出力の低下を抑制することができる。
サスペンションフレーム8下端位置を含む水平面Hよりも上方に排気熱回収器7を配置するため、不測の事態においても、排気熱回収器7の近傍にあるサスペンションフレーム8が先に地面と接触し、排気熱回収器7が地面に接触することを抑制できる。よって、排気熱回収器7の破損を抑制することができる。
したがって、熱遮断性能(暖機運転の終了後に求められる、熱を回収しない性能)が向上する。
従来の特許文献1のような排熱回収器は、熱交換部の外周側に冷却水流路が配された構造であるため、約90℃の冷却水の温度に由来した輻射熱がオイルパン2に伝わる。本発明の排気熱回収器7の構造の場合は、第一の流路72Aである熱交換部としての冷却水通路72の外周側に第二の流路71Aである外筒7a側の排ガス流路71が配された構造であるため、約300〜500℃と高温の排ガスの温度に由来した輻射熱がオイルパン2に伝わる。
そのため、フロアトンネル下に排気熱回収器7を配置するよりも、本発明のオイルパン底部2aの下方に配置する方が、より高温の熱がエンジンオイルへと回収される。
よって、エンジンオイルへの回収熱量を高めることができる。
オイルパン底部2aの下方の排気管の内部は、凝縮水が溜まりやすい形状となる。ここで、本発明の内筒7b側の第一の流路72Aが冷却水の熱交換媒体の流路であり、外筒7a側の第二の流路71Aが排ガス流路71であれば、第一の流路72Aと第二の流路71Aとの熱交換は、凝縮水や、凝縮水が凝固した氷の影響を受けない。そのため、高効率な熱交換を維持できる。
入力管74は、図7に示すように車両上面視における排気熱回収器7の中心線に対して、トランスミッション側(車両左側)に設けられている方が好ましい。
入力管74とヒータコア10との距離を近づけることができるため、エンジン1と排気熱回収器7との間で往復する冷却水経路を、より短くできる。
出力管75は、図7に示すように車両上面視における排気熱回収器7の中心線に対して、オルタネータ側(車両右側)に設けられている方が好ましい。
出力管75とラジエータ4からの排出水配管76との距離を近づけることができるため、エンジン1と排気熱回収器7との間で往復する冷却水経路をより短くできる。
入力管74と出力管75は、車両前後方向においてどちらが車両前側に配置されていても構わない。
なお、出力管75が車両前側に配置されている方が、エンジン1と排気熱回収器7との間で往復する冷却水経路をより短くできるため、好ましい。
さらに熱電素子を設けてもよい。熱電素子を介して排熱により電気を発生させることができる。
なお、熱電素子は伝熱部である排気熱回収器7、若しくは受熱部であるオイルパン2のどちらでも良い。等、その他、本発明の技術的範囲を変更しない範囲内で適宜変更して実施し得ることができるのは言うまでもない。
2 オイルパン
3 フライホイール
4 ラジエータ
41 ラジエータアウトレットパイプ
42 ウォータインレットパイプ
51,52 排気管
6 触媒ケース
7 排気熱回収器
7a 外筒
7b 内筒
8 サスペンションフレーム
10 ヒータ
11 ウォータポンプ
70 回収器本体
71 排ガス流路
71A 第二の流路
72、722 熱交換媒体通路
72A 第一の流路
73 伝熱フィン
74 入力管
75 出力管
76 排出水配管
Claims (9)
- オイルパンを有するエンジンと、前記エンジンから排出される排ガスが通る排気管と、一部もしくは全部が前記エンジンの車両前方に設けられ、前記排ガスを浄化する触媒と、熱交換媒体を備え、前記熱交換媒体および前記排ガスの間で熱交換を行う排気熱回収器とを有する排気熱回収装置であって、
前記排気熱回収器が、前記触媒の下流側における前記排気管の途中に設けられ、かつ、前記排気熱回収器の一部が、前記オイルパンの底部の下方に設けられており、前記オイルパンの底部の下面における車両幅方向内側に凹部が形成され、前記排気熱回収器が、前記凹部の位置を通過するように配置されていることを特徴とする排気熱回収装置。 - 前記排気熱回収器の一部が、前記オイルパンの底部の下面と、サスペンションフレームの下端位置を含む平面との間に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の排気熱回収装置。
- 前記排気熱回収器には、前記熱交換媒体の入力管および出力管が設けられ、前記入力管および前記出力管はいずれもサスペンションフレームの下端位置を含む平面よりも上方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の排気熱回収装置。
- 前記出力管は、前記エンジンのラジエータおよびウォータポンプの間に配置される排出水配管に管体を介して連結されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の排気熱回収装置。
- 前記管体は、前記排出水配管と前記触媒との間に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の排気熱回収装置。
- 前記入力管にはヒータコアの排出水が入力されることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1項に記載の排気熱回収装置。
- 前記排気熱回収器は、前記熱交換媒体が通る第一の流路と、該第一の流路の外周部に備えられており、かつ前記排ガスが通る第二の流路とを備え、前記第二の流路は、前記第一の流路と前記オイルパンとの間に配置され、車両側面視で前記第二の流路の車両前側の部分が車両後側から車両前側に向かうに従って上方に傾斜し、かつ前記第一の流路の車両前側の部分が、上方に傾斜した前記第二の流路の車両前側の部分に配置されていることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1項に記載の排気熱回収装置。
- 前記排気管は、前記オイルパンの底部の下方からドライブシャフトの上方に向けて屈曲する屈曲部を備え、前記第一の流路の車両後端は、前記屈曲部より車両前側に位置していることを特徴とする請求項7に記載の排気熱回収装置。
- 前記第一の流路の車両後端は、前記エンジンのエンジントルクロッドの車両前端よりも車両前側に位置していることを特徴とする請求項7または8に記載の排気熱回収装置。
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