JPH11257064A - 内燃機関の排気管冷却装置 - Google Patents
内燃機関の排気管冷却装置Info
- Publication number
- JPH11257064A JPH11257064A JP10058262A JP5826298A JPH11257064A JP H11257064 A JPH11257064 A JP H11257064A JP 10058262 A JP10058262 A JP 10058262A JP 5826298 A JP5826298 A JP 5826298A JP H11257064 A JPH11257064 A JP H11257064A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermoelectric element
- exhaust pipe
- catalyst
- exhaust
- internal combustion
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 無駄な電力を必要とせず、また、運転条件の
変化に対応して発電と冷却が効率よく行なえる、内燃機
関の排気管冷却装置を提供すること。 【解決手段】 熱機関の排気管の上流部と下流部のそれ
ぞれに、排気熱を利用した発電と、通電することによる
冷却とを選択的に行なえる熱電素子４，５を装着し、熱
電素子４，５の出力端をコンデンサ６に接続することに
より、通常は熱電素子により排気エネルギーを電気に変
換し、コンデンサ６に蓄電してエネルギー回収を行なう
とともに、熱電素子の近傍雰囲気温度をモニターし、各
雰囲気温度がある所定値以上のときには、コンデンサ６
に蓄電された電気を用い、熱電素子に逆電流を通電して
雰囲気温度の低減を行なうよう構成する。
変化に対応して発電と冷却が効率よく行なえる、内燃機
関の排気管冷却装置を提供すること。 【解決手段】 熱機関の排気管の上流部と下流部のそれ
ぞれに、排気熱を利用した発電と、通電することによる
冷却とを選択的に行なえる熱電素子４，５を装着し、熱
電素子４，５の出力端をコンデンサ６に接続することに
より、通常は熱電素子により排気エネルギーを電気に変
換し、コンデンサ６に蓄電してエネルギー回収を行なう
とともに、熱電素子の近傍雰囲気温度をモニターし、各
雰囲気温度がある所定値以上のときには、コンデンサ６
に蓄電された電気を用い、熱電素子に逆電流を通電して
雰囲気温度の低減を行なうよう構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の排気管冷
却装置、より具体的には、車両のエンジンルーム内熱環
境を改善するために、熱電素子を利用した発電および冷
却技術を用い、余分な動力を消費せずに、内燃機関の排
気管表面温度を低下させる技術に関する。
却装置、より具体的には、車両のエンジンルーム内熱環
境を改善するために、熱電素子を利用した発電および冷
却技術を用い、余分な動力を消費せずに、内燃機関の排
気管表面温度を低下させる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の熱電素子を利用した排気管冷却装
置としては、例えば特開平６−１７３７８７号公報に開
示されているような構造のものがあった。この従来技術
の構成は、燃料タンクから出た燃料を再度燃料タンクに
戻すリターンラインの配管や、蒸発燃料を吸着するキャ
ニスタに冷却手段を構成する熱電素子を設け、また一
方、燃料タンクからポンプによりエンジンに燃料を供給
するフィードラインの配管や、吸気ポートや、排気管に
加熱手段を構成する熱電素子を設ける、というものであ
る。
置としては、例えば特開平６−１７３７８７号公報に開
示されているような構造のものがあった。この従来技術
の構成は、燃料タンクから出た燃料を再度燃料タンクに
戻すリターンラインの配管や、蒸発燃料を吸着するキャ
ニスタに冷却手段を構成する熱電素子を設け、また一
方、燃料タンクからポンプによりエンジンに燃料を供給
するフィードラインの配管や、吸気ポートや、排気管に
加熱手段を構成する熱電素子を設ける、というものであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の熱電素子を用いた排気管冷却装置にあって
は、熱電素子への通電量が多く、燃費上問題があった。
特に、エンジンルームの熱環境を改善するために熱電素
子を用いようとする場合、伝熱量が大きいため、通電量
は非常に大きくなる、という問題点があった。
うな従来の熱電素子を用いた排気管冷却装置にあって
は、熱電素子への通電量が多く、燃費上問題があった。
特に、エンジンルームの熱環境を改善するために熱電素
子を用いようとする場合、伝熱量が大きいため、通電量
は非常に大きくなる、という問題点があった。
【０００４】本発明は、このような従来の問題点に着目
してなされたもので、無駄な電力を必要とせず、また、
回路上に設けたコンデンサにより、運転条件の変化に対
応して発電と冷却が効率よく行なえる、内燃機関の排気
管冷却装置を提供することを目的とする。
してなされたもので、無駄な電力を必要とせず、また、
回路上に設けたコンデンサにより、運転条件の変化に対
応して発電と冷却が効率よく行なえる、内燃機関の排気
管冷却装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、熱機関により走行する車両において、前
記熱機関の排気マニホールドと排気管下流の触媒のそれ
ぞれに、排気熱を利用した発電と、通電することによる
冷却あるいは加熱とを選択的に行なえる板状の熱電素子
を装着し、該熱電素子の出力端をコンデンサに接続する
ことにより、通常は前記熱電素子により排気エネルギー
を電気に変換し、前記コンデンサに蓄電してエネルギー
回収を行なうとともに、エンジンルーム内の雰囲気温度
をモニターし、該雰囲気温度がある所定値以上の時に
は、前記触媒に装着された熱電素子では、前記排気管か
らの放熱を利用して電力を発生させて前記コンデンサに
蓄電する一方、該蓄電された電気を用い、前記排気マニ
ホールドに装着された熱電素子の排気マニホールドと反
対側を冷却するように電流を通電して前記雰囲気温度の
低減を行なうよう構成した。
決するために、熱機関により走行する車両において、前
記熱機関の排気マニホールドと排気管下流の触媒のそれ
ぞれに、排気熱を利用した発電と、通電することによる
冷却あるいは加熱とを選択的に行なえる板状の熱電素子
を装着し、該熱電素子の出力端をコンデンサに接続する
ことにより、通常は前記熱電素子により排気エネルギー
を電気に変換し、前記コンデンサに蓄電してエネルギー
回収を行なうとともに、エンジンルーム内の雰囲気温度
をモニターし、該雰囲気温度がある所定値以上の時に
は、前記触媒に装着された熱電素子では、前記排気管か
らの放熱を利用して電力を発生させて前記コンデンサに
蓄電する一方、該蓄電された電気を用い、前記排気マニ
ホールドに装着された熱電素子の排気マニホールドと反
対側を冷却するように電流を通電して前記雰囲気温度の
低減を行なうよう構成した。
【０００６】また、前記触媒入口ガス温度がある設定値
以下の場合は、前記排気マニホールドに装着された熱電
素子では、排気管からの放熱を利用して電力を発生させ
て前記コンデンサに蓄電する一方、前記触媒に装着され
た熱電素子の前記触媒側を加熱するように電流を通電し
て、前記触媒の早期活性を得るように構成した。
以下の場合は、前記排気マニホールドに装着された熱電
素子では、排気管からの放熱を利用して電力を発生させ
て前記コンデンサに蓄電する一方、前記触媒に装着され
た熱電素子の前記触媒側を加熱するように電流を通電し
て、前記触媒の早期活性を得るように構成した。
【０００７】さらに、前記触媒入口ガス温度がある設定
値以上の場合は、前記排気マニホールドに装着された熱
電素子では、排気管からの放熱を利用して電力を発生さ
せて前記コンデンサに蓄電する一方、前記触媒に装着さ
れた熱電素子の前記触媒側を冷却するように電流を通電
して、前記触媒の熱劣化を防ぐように構成した。
値以上の場合は、前記排気マニホールドに装着された熱
電素子では、排気管からの放熱を利用して電力を発生さ
せて前記コンデンサに蓄電する一方、前記触媒に装着さ
れた熱電素子の前記触媒側を冷却するように電流を通電
して、前記触媒の熱劣化を防ぐように構成した。
【０００８】以下、本発明の作用を説明する。本発明に
よれば、排気管における排熱を熱電素子により回収し、
この回収され得た電力を用いて別の熱電素子に通電して
冷却を行なうため、無駄な電力を一切必要としない。ま
た、回路上に設けたコンデンサにより、運転条件の変化
に対応して発電と冷却が効率よく行なえる。
よれば、排気管における排熱を熱電素子により回収し、
この回収され得た電力を用いて別の熱電素子に通電して
冷却を行なうため、無駄な電力を一切必要としない。ま
た、回路上に設けたコンデンサにより、運転条件の変化
に対応して発電と冷却が効率よく行なえる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明による内燃機関の排
気管冷却装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に
説明する。図１は、本発明による内燃機関の排気管冷却
装置を適用した車両のエンジンルーム概略図を示す。
気管冷却装置の実施の形態を添付図面を参照して詳細に
説明する。図１は、本発明による内燃機関の排気管冷却
装置を適用した車両のエンジンルーム概略図を示す。
【００１０】まず、構成を説明する。エンジン１で発生
した排気は、排気マニホールド２および触媒３を通っ
て、車外へ排出される。ここで、エンジンルーム内に配
置される排気マニホールド２を覆う形で第１の熱電素子
４が、また、車両床下に配置される触媒を覆う形で第２
の熱電素子５が、配設されている。
した排気は、排気マニホールド２および触媒３を通っ
て、車外へ排出される。ここで、エンジンルーム内に配
置される排気マニホールド２を覆う形で第１の熱電素子
４が、また、車両床下に配置される触媒を覆う形で第２
の熱電素子５が、配設されている。
【００１１】また、各熱電素子４，５は、コンデンサ６
と、電流の向きを切り換える切換回路７，８と、電気的
に接続されている。
と、電流の向きを切り換える切換回路７，８と、電気的
に接続されている。
【００１２】また、エンジンルーム内の雰囲気温度を検
知する空気温度センサ９と、触媒入口ガス温度を検知す
るガス温度センサ１０と、これらの信号を入力として、
切換回路７，８を制御するコントローラ１１が設けられ
ている。
知する空気温度センサ９と、触媒入口ガス温度を検知す
るガス温度センサ１０と、これらの信号を入力として、
切換回路７，８を制御するコントローラ１１が設けられ
ている。
【００１３】切換回路７，８の内部を、図２に示す。排
気マニホールド２側の切換回路７では、ダイオードとス
イッチにより、通電可能方向の制御をスイッチングでき
るようにしている。触媒３側の切換回路８では、ダイオ
ードとスイッチによる通電可能方向の制御とともに、コ
ンデンサ６からの正負電圧印加方向の切り換えも可能と
している。
気マニホールド２側の切換回路７では、ダイオードとス
イッチにより、通電可能方向の制御をスイッチングでき
るようにしている。触媒３側の切換回路８では、ダイオ
ードとスイッチによる通電可能方向の制御とともに、コ
ンデンサ６からの正負電圧印加方向の切り換えも可能と
している。
【００１４】熱電素子４，５の詳細図を、図３に示す。
排気管に面して、絶縁材１２があり、絶縁材１２に接し
て、Ｐ型１３、Ｎ型１４の各半導体が端部を接触して配
置されている。各半導体の他端は離合しており、電極１
５で電気的に接続されている。
排気管に面して、絶縁材１２があり、絶縁材１２に接し
て、Ｐ型１３、Ｎ型１４の各半導体が端部を接触して配
置されている。各半導体の他端は離合しており、電極１
５で電気的に接続されている。
【００１５】次に、本実施の形態の作用を説明する。ま
ず、熱電素子の作用について説明する。通常の走行中な
ど、排気管が高温の状態では、輻射および対流伝熱で排
気管から放出された熱が絶縁材１２に伝わり、各半導体
１３，１４を通過して、他端から空気へ放出される。
ず、熱電素子の作用について説明する。通常の走行中な
ど、排気管が高温の状態では、輻射および対流伝熱で排
気管から放出された熱が絶縁材１２に伝わり、各半導体
１３，１４を通過して、他端から空気へ放出される。
【００１６】ここで、Ｐ型半導体１３においては熱の流
れと順方向に、Ｎ型半導体１４では逆方向に、電流が発
生する。すなわち、排気管からの排熱を利用して出力が
発生することになる。ここで発生した電力は、コンデン
サ６に蓄えられる。切換回路７，８内のダイオードは、
逆向きの電流を防ぐため、排気管が冷えて起電力が小さ
くなっても、コンデンサ６から放電することはない。
（図４（ａ）参照）
れと順方向に、Ｎ型半導体１４では逆方向に、電流が発
生する。すなわち、排気管からの排熱を利用して出力が
発生することになる。ここで発生した電力は、コンデン
サ６に蓄えられる。切換回路７，８内のダイオードは、
逆向きの電流を防ぐため、排気管が冷えて起電力が小さ
くなっても、コンデンサ６から放電することはない。
（図４（ａ）参照）
【００１７】一方、エンジンルームの熱環境を改善する
観点から、排気管からの放出熱を少なくしたい。この場
合、切換回路７，８により、ダイオードの向きを逆に
し、コンデンサ６に蓄えられている電力により逆電流を
通電させる。これにより、エンジンルーム空気から排気
管側への熱移動が促進され、熱環境が改善される。ある
いは、排気管が加熱される。（図４（ｂ）参照）
観点から、排気管からの放出熱を少なくしたい。この場
合、切換回路７，８により、ダイオードの向きを逆に
し、コンデンサ６に蓄えられている電力により逆電流を
通電させる。これにより、エンジンルーム空気から排気
管側への熱移動が促進され、熱環境が改善される。ある
いは、排気管が加熱される。（図４（ｂ）参照）
【００１８】また、コンデンサ６からの電圧印加方向を
逆にすると、排気管側を冷却することも可能である。
（図４（ｃ）参照）
逆にすると、排気管側を冷却することも可能である。
（図４（ｃ）参照）
【００１９】さて、運転状況により、車両各部で放熱し
たい条件は異なっている。本発明では、エンジンルーム
内雰囲気温度と触媒入口ガス温度をモニターして、熱電
素子４，５への通電方向を制御している。
たい条件は異なっている。本発明では、エンジンルーム
内雰囲気温度と触媒入口ガス温度をモニターして、熱電
素子４，５への通電方向を制御している。
【００２０】以下、制御をフローチャート（図５）に従
って説明する。まず、触媒入口ガス温度がある設定値Ｔ
ｇ１以下であれば（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、まだ始動
直後であり、触媒が暖まっていないと判断して、排気マ
ニホールド２側の切換回路７をコンデンサ６への電力回
収方向（図４（ａ））へ、触媒３側の切換回路８でダイ
オード方向を切り換え、第２の熱電素子５への逆電流印
加方向（図４（ｃ））へ切り換える（ステップＳ２）。
すなわち、排気マニホールド２で回収した電力で触媒３
側を加熱し、触媒３の早期活性を達成する。
って説明する。まず、触媒入口ガス温度がある設定値Ｔ
ｇ１以下であれば（ステップＳ１、Ｙｅｓ）、まだ始動
直後であり、触媒が暖まっていないと判断して、排気マ
ニホールド２側の切換回路７をコンデンサ６への電力回
収方向（図４（ａ））へ、触媒３側の切換回路８でダイ
オード方向を切り換え、第２の熱電素子５への逆電流印
加方向（図４（ｃ））へ切り換える（ステップＳ２）。
すなわち、排気マニホールド２で回収した電力で触媒３
側を加熱し、触媒３の早期活性を達成する。
【００２１】一方、設定値Ｔｇ１以上であれば（ステッ
プＳ１、Ｎｏ）、暖機終了であるため、熱環境改善を考
える。まず、エンジンルーム雰囲気温度が設定値Ｔａ以
下であれば（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、エンジンルーム
を冷却する必要がないと判断し、第１の熱電素子４は、
排気管からの熱を回収してコンデンサ６に充電する（ス
テップＳ４）。
プＳ１、Ｎｏ）、暖機終了であるため、熱環境改善を考
える。まず、エンジンルーム雰囲気温度が設定値Ｔａ以
下であれば（ステップＳ３、Ｙｅｓ）、エンジンルーム
を冷却する必要がないと判断し、第１の熱電素子４は、
排気管からの熱を回収してコンデンサ６に充電する（ス
テップＳ４）。
【００２２】ここで、触媒入口ガス温度がある設定値Ｔ
ｇ２以上であれば（ステップＳ５、Ｎｏ）、コンデンサ
６の電圧正負方向を切り換え、第２の熱電素子５に順電
流印加方向へ通電し、触媒３側を冷却する（ステップＳ
６）。すなわち、触媒３を冷却して高温劣化を防ぐ。
ｇ２以上であれば（ステップＳ５、Ｎｏ）、コンデンサ
６の電圧正負方向を切り換え、第２の熱電素子５に順電
流印加方向へ通電し、触媒３側を冷却する（ステップＳ
６）。すなわち、触媒３を冷却して高温劣化を防ぐ。
【００２３】次に、エンジンルーム雰囲気温度が設定値
Ｔａ以上であれば（ステップＳ３、Ｎｏ）、第１の熱電
素子４に逆電流印加方向へ通電し、第２の熱電素子５は
コンデンサ６への充電方向へ切り換える（ステップＳ
７）。すなわち、触媒３で回収した電力で排気マニホー
ルド２の周囲を冷却する。
Ｔａ以上であれば（ステップＳ３、Ｎｏ）、第１の熱電
素子４に逆電流印加方向へ通電し、第２の熱電素子５は
コンデンサ６への充電方向へ切り換える（ステップＳ
７）。すなわち、触媒３で回収した電力で排気マニホー
ルド２の周囲を冷却する。
【００２４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、その構成を、熱機関により走行する車両におい
て、該熱機関の排気管の上流部と下流部のそれぞれに、
排気熱を利用した発電と、通電することによる冷却とを
選択的に行なえる熱電素子を装着し、該熱電素子の出力
端をコンデンサに接続することにより、通常は該熱電素
子により排気エネルギーを電気に変換し、上記コンデン
サに蓄電してエネルギー回収を行なうとともに、上記熱
電素子の近傍雰囲気温度をモニターし、各雰囲気温度が
ある所定値以上のときには、上記コンデンサに蓄電され
た電気を用い、上記熱電素子に逆電流を通電して雰囲気
温度の低減を行なうよう構成したので、排気管における
排熱を熱電素子により回収し、該回収され得た電力を用
いて別の熱電素子に通電して冷却を行なうため、無駄な
電力を一切必要としない。また、回路上に設けたコンデ
ンサにより、運転条件の変化に対応して発電と冷却が効
率よく行なえるという効果が得られる。
よれば、その構成を、熱機関により走行する車両におい
て、該熱機関の排気管の上流部と下流部のそれぞれに、
排気熱を利用した発電と、通電することによる冷却とを
選択的に行なえる熱電素子を装着し、該熱電素子の出力
端をコンデンサに接続することにより、通常は該熱電素
子により排気エネルギーを電気に変換し、上記コンデン
サに蓄電してエネルギー回収を行なうとともに、上記熱
電素子の近傍雰囲気温度をモニターし、各雰囲気温度が
ある所定値以上のときには、上記コンデンサに蓄電され
た電気を用い、上記熱電素子に逆電流を通電して雰囲気
温度の低減を行なうよう構成したので、排気管における
排熱を熱電素子により回収し、該回収され得た電力を用
いて別の熱電素子に通電して冷却を行なうため、無駄な
電力を一切必要としない。また、回路上に設けたコンデ
ンサにより、運転条件の変化に対応して発電と冷却が効
率よく行なえるという効果が得られる。
【図１】本発明による内燃機関の排気管冷却装置を適用
した車両のエンジンルーム概略図である。
した車両のエンジンルーム概略図である。
【図２】切換回路の内部説明図である。
【図３】熱電素子の構造説明図である。
【図４】熱電素子の作動説明図である。
【図５】制御を説明するためのフローチャート図であ
る。
る。
１ エンジン ２ 排気マニホールド ３ 触媒 ４ 第１の熱電素子 ５ 第２の熱電素子 ６ コンデンサ ７，８ 切換回路 ９ 空気温度センサ １０ 触媒入口ガス温度センサ １１ コントローラ １２ 絶縁材 １３ Ｐ型半導体 １４ Ｎ型半導体 １５ 電極
Claims (3)
- 【請求項１】 熱機関により走行する車両において、 前記熱機関の排気マニホールドと排気管下流の触媒のそ
れぞれに、排気熱を利用した発電と、通電することによ
る冷却あるいは加熱とを選択的に行なえる板状の熱電素
子を装着し、該熱電素子の出力端をコンデンサに接続す
ることにより、通常は前記熱電素子により排気エネルギ
ーを電気に変換し、前記コンデンサに蓄電してエネルギ
ー回収を行なうとともに、エンジンルーム内の雰囲気温
度をモニターし、前記雰囲気温度がある所定値以上の時
には、前記触媒に装着された前記熱電素子では、前記排
気管からの放熱を利用して電力を発生させて前記コンデ
ンサに蓄電する一方、前記蓄電された電気を用い、前記
排気マニホールドに装着された前記熱電素子の前記排気
マニホールドと反対側を冷却するように電流を通電して
前記雰囲気温度の低減を行なうことを特徴とする内燃機
関の排気管冷却装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の排気管冷却
装置において、 前記触媒入口ガス温度がある設定値以下の場合は、前記
排気マニホールドに装着された前記熱電素子では、前記
排気管からの放熱を利用して電力を発生させて前記コン
デンサに蓄電する一方、前記触媒に装着された前記熱電
素子の前記触媒側を加熱するように電流を通電して、前
記触媒の早期活性を得るように構成したことを特徴とす
る内燃機関の排気管冷却装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の内燃機関の排気管冷却
装置において、 前記触媒入口ガス温度がある設定値以上の場合は、前記
排気マニホールドに装着された前記熱電素子では、前記
排気管からの放熱を利用して電力を発生させて前記コン
デンサに蓄電する一方、前記触媒に装着された前記熱電
素子の前記触媒側を冷却するように電流を通電して、前
記触媒の熱劣化を防ぐように構成したことを特徴とする
内燃機関の排気管冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10058262A JPH11257064A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 内燃機関の排気管冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10058262A JPH11257064A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 内燃機関の排気管冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11257064A true JPH11257064A (ja) | 1999-09-21 |
Family
ID=13079258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10058262A Pending JPH11257064A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 内燃機関の排気管冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11257064A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007305993A (ja) * | 2006-05-10 | 2007-11-22 | Boeing Co:The | 電圧を発生させるための方法および少なくとも１つの熱電モジュールの温度を調整するためのシステム |
| US20120204557A1 (en) * | 2011-02-16 | 2012-08-16 | J. Eberspaecher Gmbh & Co., Kg | Exhaust manifold |
| JP2013074161A (ja) * | 2011-09-28 | 2013-04-22 | Daihatsu Motor Co Ltd | 発電システム |
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| US9627997B2 (en) | 2011-09-28 | 2017-04-18 | Daihatu Motor Co., Ltd | Power generating system |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP10058262A patent/JPH11257064A/ja active Pending
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