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JP2015068279A - Vehicle mounted with waste heat recovery device - Google Patents

Vehicle mounted with waste heat recovery device Download PDF

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JP2015068279A
JP2015068279A JP2013204389A JP2013204389A JP2015068279A JP 2015068279 A JP2015068279 A JP 2015068279A JP 2013204389 A JP2013204389 A JP 2013204389A JP 2013204389 A JP2013204389 A JP 2013204389A JP 2015068279 A JP2015068279 A JP 2015068279A
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Japan
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alternator
waste heat
power
clutch
motor
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Application number
JP2013204389A
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Japanese (ja)
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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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Mercedes Benz Group AG
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Daimler AG
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Publication date
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    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle mounted with a waste heat recovery device which has achieved improvement of travel fuel economy of a vehicle and reduction in cost by reducing driving of an alternator with a motor by an internal combustion engine, by alternator driving by power taken out by a waste heat recovery device and by starting the internal combustion engine by the alternator with a motor.SOLUTION: A vehicle mounted with a waste heat recovery device includes: an alternator with a motor 3; a first clutch 17 for performing connection/disconnection of an expander 23 and the alternator with a motor 3; a second clutch 33 for performing connection/disconnection of an internal combustion engine 1 and the alternator with a motor 3; a battery 7; and a control device 8 for performing connection/disconnection control of the first and the second clutches 17, 33. The control device 8 has: start means for connecting the second clutch 33 and starting the internal combustion engine 1; power generation means for connecting only the second clutch 33 and generating power by the alternator with a motor 3 while running down the slope; and generation means for generating power by a waste heat recovery device 2 by only connecting the first clutch 17 at the time other than on the downward slope.

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が、同じ機能を有する部品を搭載することは、搭載性、コストの面から不利である。
このような状況を解決する技術が特許文献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 has two generators separately, but mounting components having the same function is disadvantageous from the viewpoints of mountability and cost.
A technique for solving such a situation is disclosed in Patent Document 1.

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、オルタネータの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 power recovery by the Rankine cycle circuit becomes possible, the alternator drive is switched from the internal combustion engine to 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、回収した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、該膨張機の動力によって発電するモータ付オルタネータと、
前記膨張機と前記モータ付オルタネータ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、
前記モータ付オルタネータによって発電された電力を貯溜するバッテリと、
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、前記バッテリからの電力によっ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、
前記車両の降坂時には、前記第2クラッチを接続して前記オルタネータを駆動して発電するオルタネータ発電手段と、降坂時以外の時は、前記第2クラッチを遮断し、前記第1クラッチを接続して前記廃熱回収装置によって発電する廃熱回収発電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 with a motor that is capable of connecting / disconnecting power with the expander of the waste heat recovery device and that generates power by the power of the expander;
A first clutch for connecting and disconnecting the power between the expander and the alternator with motor;
A second clutch for connecting and disconnecting power between the internal combustion engine and the alternator with motor;
A battery for storing electric power generated by the alternator with motor;
A control device for performing connection / disconnection control of the first clutch and the second clutch,
The control device connects the second clutch, drives the motor-equipped alternator with electric power from the battery, and starts the internal combustion engine; and
The alternator power generation means for generating power by driving the alternator by connecting the second clutch when the vehicle is going downhill, and disconnecting the second clutch and connecting the first clutch at times other than downhill Thus, it is possible to provide a vehicle equipped with a waste heat recovery device, characterized in that it has waste heat recovery power generation means for generating power with the waste heat recovery device.

かかる発明によれば、モータ付オルタネータにて内燃機関を始動させるので、内燃機関のスタータを不要とすることができ、コスト低減が可能となる。
また、燃料を噴射しない降坂時にはオルタネータにて電気で回収すると共に、降坂時以外は廃熱回収装置のみで回収することで、降坂時以外は内燃機関によるオルタネータの駆動を中止することで燃費改善が図れる。
According to this invention, since the internal combustion engine is started by the alternator with a motor, the starter of the internal combustion engine can be dispensed with, and the cost can be reduced.
In addition, when it is downhill without fuel injection, it is recovered by electricity with an alternator, and it is recovered only with a waste heat recovery device except during downhill, and the drive of the alternator by the internal combustion engine is stopped except during downhill. Fuel consumption 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を提供が可能となる。   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 possible to provide a vehicle equipped with a waste heat recovery device that reduces costs.

本発明の実施形態かかる全体を模式的に表した構成図を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The block diagram which represented typically the whole concerning embodiment of this invention is shown. 本発明の実施形態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 embodiment of this invention is shown. 本発明の実施形態かかる発電状況の説明図を示す。The explanatory view of the power generation situation concerning the embodiment of the present invention is shown. 本発明を実施する制御フロー図を示す。The control flowchart which implements 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.

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廃熱を電力として取出す廃熱回収装置(ランキンサイクル回路)2と、エンジン1の駆動力にクラッチ機構を介して機械的連結又は、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。
そして、モータ付オルタネータ3と廃熱回収装置2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。
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 a waste heat recovery device (Rankine) that extracts waste heat of engine cooling water and exhaust gas, which is a waste heat recovery source of the engine 1, as electric power. Cycle circuit) 2 and motor-mounted alternator 3 that mechanically connects or disconnects the driving force of engine 1 via a clutch mechanism constitutes a power generator.
The electric power generated by the alternator with motor 3 and the waste heat recovery device 2 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、バッテリ7からの電力によって、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 from the battery 7 when the engine is started. (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。
膨張機23は、モータ付オルタネータ3に第1クラッチ17を介して断接可能に配設されている。
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に導入す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. And a working fluid circulation path 25 to be made.
24 a is a blower fan that blows outside air to the condenser 24 and promotes condensation of the working fluid P.
The expander 23 is disposed so as to be connectable / disconnectable to the alternator 3 with a motor via the first clutch 17.
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 is heated as the heat source with the 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. Also good.
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W、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からの電圧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からの発電量W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24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 W from the motor-mounted alternator 3, a cooling water temperature Tr that is disposed in the cooling water passage in the engine 1 and detected by the temperature sensor 82, and a voltage from the battery sensor 83 that detects the charge capacity of the battery 7. V is input.
On the other hand, the control device 8 outputs to the battery 7 based on the connection / disconnection control signals C1 and C2 of the first and second clutches 17 and 33 and the power generation amount W from the motor-mounted alternator 3 based on the input signal. Vj (charging), the vehicle-side electric load Wo consumed by the devices 6 mounted on the vehicle, the drive control signal Wm of the working fluid pump 21 of the waste heat recovery apparatus 2, and the condenser 24 to cool the condenser 24 The rotation control signal Wf of the electric fan 24 that blows outside air to the container 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、自動的にエンジン1を始動させる、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から供給される電力によってエンジン1を始動させる。この状態で車両は走行する。
ステップS3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S4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。
ステップS5に進み、エンジン1の再始動か、または停止状態継続かを判断する。
停止状態が継続される場合はステップS4に戻り、エンジン1の停止継続状態が続く。
ステップS5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。
ステップS1からステップS5はISSの作動制御を表したものである。
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 the present embodiment, when the vehicle stops due to a signal, traffic jam or the like, the engine 1 is stopped, and the engine 1 is automatically started by operating a brake pedal, a clutch pedal, or the like when starting traveling. An example of a vehicle equipped with an idle stop & start device (ISS) will be described.
In step S1, the control device 8 is started.
In step S2, the ISS device is started and the engine 1 is started by the electric power supplied from the battery 7 to the alternator 3 with motor. The vehicle travels in this state.
In step S3, 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 S4.
When the engine 1 stops, the vehicle maintains a stopped state.
In step S5, it is determined whether the engine 1 is restarted or the stopped state is continued.
When the stop state is continued, the process returns to step S4 and the stop state of the engine 1 continues.
In step S5, when the driver operates the brake pedal, the clutch pedal, etc., it is determined that the engine is restarted, the process returns to step S2, and the ISS is turned on (starts the engine 1) to start the engine 1. .
Steps S1 to S5 represent ISS operation control.

ステップS2において、エンジン1が始動し、ステップS3において車両が動きだすと、NOを選択してステップS6に進む。
ステップS6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のC領域に示すように、車両が降坂中でエンジン1の燃料噴射され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S7に進む。
ステップS7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とモータ付オルタネータ3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(廃熱回収発電手段)。
廃熱回収発電手段が実行されるとステップS8に進む。
When the engine 1 is started in step S2 and the vehicle starts to move in step S3, NO is selected and the process proceeds to step S6.
In step S6, it is determined whether the engine speed is engine speed N> specified speed No and fuel injection amount = 0 (no fuel injection state).
This detects a state in which the vehicle is descending and the engine 1 is not injecting fuel, as shown in region C of FIG.
When the running state of the vehicle is a flat road or climbing, if the rotational speed is No or higher and fuel injection is being performed, NO is selected and the process proceeds to step S7.
In step S7, disconnection of the second clutch 33 and connection control of the first clutch 17 are executed.
That is, the expander 23 of the waste heat recovery apparatus 2 and the motor-mounted alternator 3 are connected by the first clutch 17, while the motor-mounted alternator 3 and the second clutch that transmits the driving force from the engine 1 are disconnected (waste). Heat recovery power generation means).
When the waste heat recovery power generation means is executed, the process proceeds to step S8.

ステップS8において、廃熱回収装置2のみで発電が行われる。
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、冷却水温度が高くなり廃熱回収装置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、車両走行燃費が向上する効果が得られる。
In step S8, power generation is performed only by the waste heat recovery apparatus 2.
This state shows the traveling state of the A region or the B region in FIG.
That is, the fuel is injected and the engine rotational speed N> Nw is the specified rotational speed, the cooling water temperature becomes high, and the amount of heat energy recovered in the waste heat recovery device 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 running fuel efficiency can be improved. .

ステップS9に進む。ステップS9において、廃熱回収装置2の廃熱発電量W≧車両側電気負荷量Woを判断する。
ステップS9にて、廃熱回収装置2の廃熱発電量W≧車両側電気負荷量Woの場合は、YESを選択してステップS10に進む。
Proceed to step S9. In step S <b> 9, the waste heat power generation amount W ≧ vehicle-side electric load amount Wo of the waste heat recovery apparatus 2 is determined.
In step S9, if the waste heat power generation amount W of the waste heat recovery apparatus 2 is equal to or greater than the vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S10.

ステップS10にて、再度、廃熱回収装置2の廃熱発電量W=車両側電気負荷量Woを判断する。ステップS10にて、YESならステップS11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、ステップS10にて、NOを選択した場合、即ち、廃熱回収装置2の廃熱発電量W>車両側電気負荷量Woの場合は、ステップS20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W―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 S10, the waste heat power generation amount W of the waste heat recovery apparatus 2 is determined again as the vehicle-side electric load amount Wo. If YES in step S10, the process proceeds to step S11, 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.
If NO is selected in step S10, that is, if the waste heat power generation amount W of the waste heat recovery device 2> the vehicle-side electric load amount Wo, the vehicle-side electric load amount Wo is set to the vehicle side in step S20. The battery 7 is charged with the difference between the waste heat power generation amount W and the vehicle-side electric load amount Wo = Δα.

ステップS9にて、廃熱回収装置2の廃熱発電量W<車両側電気負荷量Woの場合、NOを選択して、ステップS12に進む。
ステップS12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S13に進む。
ステップS13において、モータ付オルタネータ3は廃熱回収装置2による駆動力と、エンジン1からの駆動力とによる発電が行われ、ステップS14に進む。
この場合においても、モータ付オルタネータ3を駆動するエンジン1の負荷は、廃熱回収装置2の駆動力分軽減されるので、エンジン1は省燃費稼働となっている。
この状態は、廃熱回収装置2の廃熱発電量W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エネルギーと、エンジン負荷とによる協働発電量Wg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。
In step S9, if the waste heat power generation amount W of the waste heat recovery device 2 <the vehicle-side electric load amount Wo, NO is selected and the process proceeds to step S12.
In step S12, the first and second clutches 17 and 33 are controlled to the connected state, and the process proceeds to step S13.
In step S13, the alternator with motor 3 generates power by the driving force from the waste heat recovery device 2 and the driving force from the engine 1, and the process proceeds to step S14.
Also in this case, the load of the engine 1 that drives the motor-mounted alternator 3 is reduced by the driving force of the waste heat recovery device 2, so that the engine 1 is in a fuel-saving operation.
In this state, when the waste heat power generation amount W of the waste heat recovery device 2 cannot cover the vehicle-side electrical load Wo, the cooperative power generation amount Wg by the waste heat energy of the waste heat recovery device and the engine load is used. 3 covers the vehicle-side electrical load Wo, and shows regions D and E in FIG.

ステップS14にて、廃熱エネルギー+エンジン負荷による協働発電量Wg≧車両側電気負荷Woの判断を行う。
車両側電気負荷Woが協働発電量Wg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、廃熱エネルギー+エンジン負荷による協働発電量Wg<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。
ステップS14にて、協働発電量Wg≧車両側電気負荷Woの場合、YESを選択して、ステップS15に進む。
ステップS15にて、協働発電量Wg=車両側電気負荷Woの判断を行う。
協働発電量Wg=車両側電気負荷Woの場合は、YESを選択して、ステップS11に進み、発電量全てを車両側電気負荷Woに使用する。
一方、ステップS15にて、協働発電量Wg>車両側電気負荷Woの場合はステップS20に進む。
ステップS20において、車両側電気負荷Woを車両側に供給し、協働発電量Wg―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 S14, it is determined whether the cooperative power generation amount Wg ≧ the vehicle-side electric load Wo from the waste heat energy + the engine load.
When the vehicle-side electric load Wo is larger than the cooperative power generation amount Wg, NO is selected and the entire amount is used for the vehicle-side electric load Wo.
However, in the case of cooperative power generation amount Wg by waste heat energy + engine load <vehicle-side electric load Wo, the insufficient power is replenished from the battery 7.
In step S14, if cooperative power generation amount Wg ≧ vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S15.
In step S15, the cooperative power generation amount Wg = vehicle-side electric load Wo is determined.
If the cooperative power generation amount Wg is equal to the vehicle-side electric load Wo, YES is selected, and the process proceeds to step S11 to use all the power generation amount for the vehicle-side electric load Wo.
On the other hand, if the cooperative power generation amount Wg> the vehicle-side electric load Wo is determined in step S15, the process proceeds to step S20.
In step S20, the vehicle-side electric load Wo is supplied to the vehicle side, and the battery 7 is charged with the difference between the cooperative power generation amount Wg and the vehicle-side electric load Wo = Δβ.

また、ステップS6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S16に進む。
ステップS16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)。
オルタネータ発電手段が実行されるとステップS17に進む。
ステップS17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の発電効率を向上させている。
In step S6, when the engine speed N> No specified speed and the fuel injection amount = 0 (no fuel injection state), that is, the vehicle runs in a no-load operation state.
In this case, YES is selected and the process proceeds to step S16.
In step S16, 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 the alternator power generation means is executed, the process proceeds to step S17.
This corresponds to no-load running in step S17, 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.
Since the speed change device 32 increases the rotational speed from the second clutch side and transmits it to the alternator 3 with motor, the power generation efficiency of the alternator 3 with motor is improved.

ステップS18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S19に進む。
ステップS19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S11に進み、車両側電気負荷Woとして全量供給される。
一方、無負荷発電量Wf>車両側電気負荷Woの場合には、ステップS20に進み、ステップS20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 S18, the no-load power generation amount Wf ≧ the 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 S19.
In step S19, the no-load power generation amount Wf = vehicle-side electric load Wo is determined again.
In the case of no-load power generation amount Wf = vehicle-side electric load Wo, YES is selected and the process proceeds to step S11, where the entire amount is supplied 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 S20. In step S20, 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.

本実施形態では、アイドルストップ&スタート装置(ISS)装着車の場合で説明したが、非ISS装着車の場合は、図4においてステップ2⇒ステップS6に進む以外は同じであり、作用効果も同じなので説明を省略する。   In the present embodiment, the description is given in the case of a vehicle equipped with an idle stop & start device (ISS). Therefore, explanation is 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 協働発電量
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 Cooperative 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、回収した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、該膨張機の動力によって発電するモータ付オルタネータと、
前記膨張機と前記モータ付オルタネータ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、
前記モータ付オルタネータによって発電された電力を貯溜するバッテリと、
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、前記バッテリからの電力によっ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、
前記車両の降坂時には、前記第2クラッチを接続して前記オルタネータを駆動して発電するオルタネータ発電手段と、降坂時以外の時は、前記第2クラッチを遮断し、前記第1クラッチを接続して前記廃熱回収装置によって発電する廃熱回収発電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 with a motor that is capable of connecting / disconnecting power with the expander of the waste heat recovery device and that generates power by the power of the expander;
A first clutch for connecting and disconnecting the power between the expander and the alternator with motor;
A second clutch for connecting and disconnecting power between the internal combustion engine and the alternator with motor;
A battery for storing electric power generated by the alternator with motor;
A control device for performing connection / disconnection control of the first clutch and the second clutch,
The control device connects the second clutch, drives the motor-equipped alternator with electric power from the battery, and starts the internal combustion engine; and
The alternator power generation means for generating power by driving the alternator by connecting the second clutch when the vehicle is going downhill, and disconnecting the second clutch and connecting the first clutch at times other than downhill And a waste heat recovery power generation means for generating power by the waste heat recovery device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106285794A (en) * 2016-08-30 2017-01-04 金能科技股份有限公司 Trinity drawing type threephase asynchronous is against electricity generation system

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