利用内燃机废热的电动增压装置及其电力供给方法
【专利摘要】本发明的目的在于，使得将发动机的废热高效率地转换为电力，蓄电到专用蓄电装置且能够自由地输出来自电动空气压缩机的供压，从而提高燃料效率、操作性能以及排气净化，其特征在于，包括：蒸汽循环装置(2)，使通过发动机(1)的废热而产生的蒸汽膨胀，从而使膨胀器(25)旋转；第一发电机(5)，与该膨胀器(25)连接，通过该膨胀器(25)的旋转力而发电；专用电池(8)，储存由该第一发电机(5)发电的电力；以及电动增压装置(9)，通过由该专用电池(8)的电力驱动的电动机(14)来驱动第一压缩机(11)，生成压缩空气。
【专利说明】利用内燃机废热的电动增压装置及其电力供给方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及使用利用内燃机(以后，称为“发动机”)的废热而发电的电能来驱动电动压缩机的电动增压装置及其电力供给方法。
【背景技术】
[0002]作为发动机的高输出、节能以及排气净化的对策，大多使用利用发动机的排气而驱动压缩机、对吸入空气进行增压的涡轮增压器。
[0003]但是，在通过排气来驱动涡轮、驱动与该涡轮的旋转轴直接连接而设置的压缩机的涡轮增压器中，存在直到发动机的排气被排出充分的量而压缩机进行充分的增压为止花费时间这样的、所谓的涡轮迟滞的问题。
[0004]作为其对策，使用通过电动机而驱动压缩机的附带电动机的涡轮增压器。
[0005]作为一例，公开了特开2008-175126号公报(专利文献I)。
[0006]根据专利文献1，公开了如下技术:导入与涡轮增压器的旋转轴进行了轴结合的电动机、驱动了该涡轮增压器的排气的一部分或者全部而回收能量，并转换为电力而储存，通过所储存的电力来驱动电动机。
[0007]由于在涡轮 增压器的旋转轴上电动机进行轴结合，所以通过涡轮的旋转惯性力以及旋转负荷而电动机驱动所产生的涡轮的旋转反应变得不充分。
[0008]此外，通过驱动了涡轮的排气来再次驱动涡轮的效率差。
[0009]此外，在特开2010-190145号公报(专利文献2)中，公开了设置如下技术:通过电动机对压缩机进行旋转驱动而压缩空气，并将压缩空气提供给内燃机的电动压缩机；使用通过来自内燃机的排气而被驱动的涡轮，驱动发电机而发电的涡轮发电机；储存通过涡轮发电机而产生的电并对电动压缩机供电的蓄电单元；在内燃机和涡轮之间的排气流路上设置排气净化装置。
[0010]此时，若在电动压缩机中使用大的功率，则蓄电单元的电源电压降低，对与该蓄电单元使用相同的电源的其他的装置、设备的动作产生不良影响。
[0011]此外，若电力的充放电剧烈，则会提前蓄电单元(电池的情况下)电池的老化。
[0012]另外，若在电动压缩机中使用大的功率，蓄电单元的充电量减少，则增压能力降低，发动机的反应变慢，对驾驶者产生不安感。
[0013]【现有技术文献】
[0014]【专利文献】
[0015]【专利文献I】日本特开2008-175126号公报
[0016]【专利文献2】日本特开2010-190145号公报
【发明内容】
[0017]发明要解决的课题
[0018]但是，在专利文献I的公开技术中，由于电动机与涡轮增压器的旋转轴进行轴结合，所以通过涡轮的旋转惯性力以及旋转负荷而电动机驱动所产生的涡轮的旋转反应变得不充分。此外，通过驱动了涡轮的排气来再次驱动涡轮的效率差。
[0019]另外，在专利文献2中，具有如下不良情况:对与蓄电单元使用相同的电源的其他的装置、设备的动作产生恶劣影响，并且，通过蓄电单元的消耗而增压能力降低、发动机的反应变慢、对驾驶者产生不安感等。
[0020]用于解决课题的技术方案
[0021]本发明是为了解决这样的问题而完成的，其目的在于，使得将发动机的废热高效率地转换为电力，蓄电到专用蓄电装置且能够自由地输出来自电动空气压缩机的供压，从而提高燃料效率、操作性能以及排气净化。
[0022]本发明为了解决该课题，其特征在于，包括:
[0023]蒸汽循环装置，通过由从发动机排出的排气的热量产生的蒸汽使蒸汽涡轮旋转；
[0024]第一发电装置，通过该蒸汽涡轮的旋转力而发电；
[0025]第一蓄电装置，储存由该第一发电装置发电的电力；
[0026]电动机，通过该蓄电装置的电力而被驱动；以及
[0027]电动增压装置，通过由所述第一蓄电装置的电力驱动的电动机来驱动压缩机，生成压缩空气。
[0028]根据该发明，由于使用通过发动机废热而发电、蓄电的电力，不使用用于将以发动机用作动力源的现有装置工作的要对现有电装品供给的量的电力，因此，能够根据现有装置的运行状态来对应压缩空气的生成。
[0029]此外，由于是电动增压机，所以能够无涡轮而抑制发动机排压上升，实现与自然吸气发动机同等的燃料效率。
[0030]由于是电动增压机，所以周围温度比较低，在电动机逆变器(inverter)中不要求高的耐热性，能够降低成本。
[0031]此外，在本发明中，优选地，包括:排气涡轮，配置在所述蒸汽循环装置的排气系统上游侧，通过排气而被驱动；以及第二发电装置，与该排气涡轮连接，在所述第一蓄电装置中储存由所述第二发电装置发电的电力。
[0032]根据这样的结构，由于设为在蒸汽循环装置的排气系统上游侧设置了排气涡轮发电装置的结构，所以驱动了涡轮之后的排气温度成为充分高的温度，能够通过排气涡轮发电装置发电、通过蒸汽循环装置发电，利用排气的动能、热能，提高能量的回收效率。
[0033]此外，在本发明中，优选地，所述第一发电装置除了通过蒸汽而被驱动的所述蒸汽涡轮之外还将通过排气而被驱动的排气涡轮顺序地配置在同轴上。
[0034]由于设为将排气涡轮和蒸汽涡轮的旋转轴顺序地连接的结构，随着发电机的驱动力增加而增大发电机的发电量，减少发电机的设置个数，从而能够减少变流器(converter)以及发电机的个数，实现成本降低，并且，能够在搭载上的设计布局中有余裕，稳定质量。
[0035]此外，在本发明中，优选地，所述蒸汽涡轮和所述排气涡轮、或者所述蒸汽涡轮和所述第一发电装置的旋转轴的结合通过非接触接头而连接。
[0036]因此，由于设为排气涡轮和蒸汽涡轮、或者所述蒸汽涡轮和所述第一发电装置的旋转轴的结合通过非接触接头而连接的结构，所以能够密封蒸汽循环装置，使得蒸汽循环装置的蒸汽不会漏出，能够实现维护的简单化且防止作为介质的蒸汽的减少。[0037]此外，在本发明中，优选地，在所述蒸汽循环装置的排气系统上游侧设置涡轮增压器，将从该涡轮增压器或者所述电动增压装置吐出的压缩空气，从任意一方与另一方的压缩机的吸气侧连接而成为2级增压。
[0038]通过这样的结构，由于将涡轮增压器和电动增压装置在供气系统中顺序地设置，所以能够提高增压，且能够与成为高的增压无关地抑制发动机排压上升，实现发动机输出以及燃料效率提高。
[0039]此外，在本发明中，优选地，包括:排气净化处理装置，安装在所述蒸汽循环装置和所述涡轮增压器之间；以及废气阀门，配置在所述涡轮增压器的排气系上游侧，调节对于该涡轮增压器的排气导入量，
[0040]导入到所述涡轮增压器的排气经由所述排气净化处理装置而导入到所述蒸汽循环装置，从所述废气阀门绕过排气涡轮增压器的排气经由分流管而导入到所述蒸汽循环装置。
[0041]通过这样的结构，通过将排气净化处理装置配置在蒸汽循环装置的排气系统上游侦U，维持暖和在排气处理装置中容纳的触媒的效果，且将绕过废气门的排气与连接排气净化处理装置和蒸汽循环装置的排气管连通，防止涡轮的驱动阻力上升。
[0042]此外，在本发明中，优选地，包括用于使将所述发动机作为驱动源的装置工作的装置工作用的第二蓄电装置，当所述第一蓄电装置或者所述第二蓄电装置中的任意一方在通过其蓄电装置而运行所需的必要充电量上有余裕、且任意另一方的蓄电装置的充电容量不足必要充电量的情况下，从任意一方的蓄电装置对任意另一方的蓄电装置通融电力。
[0043]此外，在本发明中，优选地，提供一种对于利用了发动机废热的电动增压装置的电力供给方法，
[0044]所述利用了发动机废热的电动增压装置包括:
[0045]蒸汽循环装置，通过由从发动机排出的排气的热量产生的蒸汽使蒸汽涡轮旋转；
[0046]第一发电装置，与该蒸汽涡轮连接，通过该蒸汽涡轮的旋转力而发电；
[0047]第一蓄电装置，储存由该发电装置发电的电力；
[0048]装置工作用的第二蓄电装置，用于使将所述发动机作为驱动源的装置工作；以及
[0049]电动增压装置，使用该第一蓄电装置的电力而通过电动机来驱动压缩机，生成压缩空气，
[0050]所述电力供给方法的特征在于，包括:
[0051]检查各个所述蓄电装置的充电状态的步骤；
[0052]判断所检查的充电状态是否对于各个蓄电装置的使用状况为必要充电量的步骤；以及
[0053]电力通融步骤，当一方的蓄电装置的充电量在必要充电量上有余裕、且另一方的蓄电装置的充电容量不足的情况下，从一方的蓄电装置对另一方的蓄电装置通融电力。
[0054]根据这样的结构，检查装置工作用的蓄电装置和其他蓄电装置的充电量，在不足的情况下，互相通融电力，从而确保功能的性能，且在充电量不充分的情况下，虽然增压效果减少但不会成为零，所以能够获得最低必要量的效果而装置不会停止。
[0055]发明效果
[0056]由于使用通过发动机废热而发电、蓄电的电力，不使用要对车辆的现有电装品供给的量的电力，所以能够根据车辆的运行状态来对应压缩空气的生成。
[0057]由于是电动增压机，所以周围温度比较低，在电动机逆变器中不要求高的耐热性，能够降低成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0058]图1表示本发明的第一实施方式的结构概略说明图。
[0059]图2表示本发明的第二实施方式的结构概略说明图。
[0060]图3表示本发明的第三实施方式的结构概略说明图。
[0061]图4表示本发明的第四实施方式的结构概略说明图。
[0062]图5表不本发明的第五实施方式的结构概略说明图。
[0063]图6表不本发明的电源管理系统的概念图。
[0064]图7表示本发明的电源管理系统的控制流程图。
【具体实施方式】
[0065]以下，使用在附图中表示的实施例，详细说明本发明。
[0066]这里，对于在该实施例中记载的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等，除非有特别特定的记载，否则，并不是将本发明的范围仅限定于此，仅为单纯的说明例
[0067](第一实施方式)
[0068]表示与利用了本发明的发动机废热的电动增压装置有关的全体概略结构图，I是发动机。
[0069]从该发动机I排出的排气经由排气管Ia导入到将排气的热量转换为旋转能量的蒸汽循环装置2。该蒸汽循环装置2的旋转能量经由作为非接触接头的磁联轴器7来驱动第一发电机5而进行交流发电。通过与第一发电机5并列设置的第一变流器6 (由第一发电机5和第一变流器6构成第一发电装置3)而将交流转换为直流,并对作为第一蓄电装置的电池8进行蓄电。
[0070]9是电动增压装置，该电动增压装置9成为通过存储在电池8中的电力来驱动与电动机14连接的第一压缩机11而将吸气作为压缩空气，导入到发动机I的结构。
[0071]蒸汽循环装置2包括通过排气的热量而将介质R从液体变化为蒸汽的蒸发器24、使通过蒸发器24而被汽化的蒸汽膨胀而转换为旋转能量的蒸汽涡轮即膨胀器25，从该膨胀器25排出的蒸汽导入到省煤器23内。在省煤器23内，通过排气的热量对要通过后述的冷凝器21而从蒸汽变化为液体的介质R进行预热。
[0072]通过了省煤器23的介质R通过冷凝器21而被冷却，从蒸汽变化为液体。
[0073]通过冷凝器21而被液化的介质R通过供水泵22送到省煤器23，如已所述那样通过排气进行预热。进行了予热的介质R再次导入到蒸发器24，从液体变化为蒸汽。
[0074]此外，在本实施方式的情况下，作为介质R而使用了氯氟烃替代气体，但只要起到同等作用，即使是其他的介质也能够获得同样的效果。
[0075]此外，在本实施方式中，使用了省煤器23，但在排气温度高，通过蒸发器24中的排气的热量而充分从液体变化为蒸汽的情况下，也能够省略。
[0076]进而，在排气温度低，通过蒸发器24中的排气的热量而不能充分从液体变化为蒸汽的情况下，也可以附加其他的加热装置。
[0077]第一发电装置3由作为第一交流发电机的第一发电机5和将通过该第一发电机5发电的交流转换为直流的第一变流器6构成。
[0078]并且，第一发电机5成为通过与膨胀器25配置在同轴上且作为非接触接头的磁联轴器7,将膨胀器25的旋转传递到第一发电机5的结构。
[0079]由于磁联轴器7需要密封，使得不会从膨胀器25漏出介质R (此时是蒸汽状态)，所以作为非接触性的旋转传递装置而使用。
[0080]电动增压装置9由将来自专用电池8的电力从直流转换为交流的逆变器12、通过由该逆变器12转换为直流的电力来旋转驱动的电动机14、与该电动机14在同轴上连接且压缩吸气并作为压缩空气而经由供气管Ila对发动机I吐出的第一压缩机11构成。
[0081]此外，作为专用电池8的理由在于，若与用于将以发动机I用作动力源的设备(装置)工作(运行)而设置的其他的蓄电装置(电池)共用，则在电动机14中过度使用了电力的情况下，存在对该设备(装置)的运行产生影响的可能性。
[0082]此外，在本实施方式中，包括图6所示的电源管理系统80，该电源管理系统80在与用于将作为以发动机I用作动力源的现有装置的设备(装置)工作(运行)而设置的第二蓄电装置即再其他的电池81之间，互相在蓄电量上有余裕的情况下，能够互相通融。
[0083]该电源管理系统80包括:对各个电池8以及81的充电状态(S0C(S0C:StateOf Charge)进行监视的同时控制专用电池8、其他的电池81、两个电池之间的通融的控制E⑶83 ;基于该控制E⑶83的电力通融指令而实施两个电池8、81之间的电力(电流)的通融的双向变流器85。
[0084]S卩，电源管理系统80在专用电池8为通过第一压缩机11获得必要压缩空气而驱动电动机14的电力量即所谓必要充电量以上、且其他的电池81不足用于将上述现有装置的设备(装置)工作(运行)所需的充电量的情况下，从专用电池8对其他的电池81通融电力。
[0085]另一方面，在专用电池8不足必要充电量、且其他的电池81为用于将设备(装置)工作(运行)的必要充电量以上的情况下，从其他的电池81对专用电池8通融电力。
[0086]图7说明基于电源管理系统80的控制流程。
[0087]在步骤SI中开始，在步骤S2中控制E⑶83检查专用电池8的S0C。在步骤S3中，控制E⑶83将其结果显示在驾驶座上。
[0088]在步骤S4中，控制ECU83检查其他的电池81的SOC。
[0089]在步骤S5中，控制E⑶83将其结果显示在驾驶座上。
[0090]在步骤S6中，控制E⑶83判断在步骤S2中所检测的专用电池8的充电量是否为用于通过第一压缩机11获得必要压缩空气而驱动电动机14的电力量、所谓必要充电量以上。在必要充电量以上的情况下，选择“是”并进入步骤S7。在步骤S7中，控制E⑶83判断在步骤S4中所检测的其他的电池81是否成为用于将设备(装置)工作(运行)的必要充电量以上。在必要充电量以上的情况下，进入步骤S8并返回。
[0091]此时，由于专用电池8以及其他的电池81都具有必要充电量，所以不进行相互间的电力通融。
[0092]在步骤S6中“否”、即专用电池8为必要充电量以下的情况下，进入步骤S9。在步骤S9中，控制E⑶83判断在步骤S4中所检测的其他的电池81用于将设备(装置)工作(运行)的充电量是否为必要充电量以上。在必要充电量以上的情况下，进入步骤S10，控制ECU83对双向变流器85发送从他的电池81对专用电池8的电力通融指令，该双向变流器85实施这个指令。若在步骤SlO中实施，则由于在专用电池8以及其他的电池81的SOC中产生变化，所以返回到步骤S2，监视专用电池8是否成为必要充电量以及在步骤S4中其他的电池81是否没有成为必要充电量以下。在步骤S9中选择“否”、即不能进行从其他的电池81对专用电池8的通融的情况下(也包括虽然有必要充电量但没有余裕的情况)，进入步骤S8，不进行通融。
[0093]在步骤S7中“否”、即其他的电池81为必要充电量以下的情况下，进入步骤S11。在步骤Sll中，控制ECU83判断在步骤S2中所检测的专用电池8用于驱动电动机14的充电量是否为必要充电量以上。在必要充电量以上的情况下，进入步骤S12，控制E⑶83对双向变流器85发送从专用电池8对其他的电池81的电力通融指令，该双向变流器85实施这个指令。若在步骤S12中实施，则由于在专用电池8以及其他的电池81的SOC中产生变化，所以返回到步骤S2，监视专用电池8是否没有成为必要充电量以下，并且始终监视其他的电池81是否成为必要充电量。在步骤Sll中选择“否”、即不能进行从其他的电池81对专用电池8的通融的情况下(也包括虽然有必要充电量但没有余裕的情况)，进入步骤S8，不进行通融。
[0094]通过设为这样的结构，由于使用通过发动机废热而发电、蓄电的电力，不使用用于将以发动机用作动力源的装置运行的要对现有电装品供给的量的电力，因此，能够根据车辆的运行状态来对应压缩空气的生成。
[0095]此外，由于是电动增压机，所以能够无涡轮而抑制发动机排压上升，实现如同自然吸气发动机的燃料效率。
[0096]由于是电动增压机，所以周围温度比较低，在电动机逆变器中不要求高的耐热性，能够降低成本。
[0097]进而，由于包括电源管理系统80，检查装置工作用的蓄电装置和其他蓄电装置的充电量，在不足的情况下，互相通融电力，从而确保功能的性能，且在充电量不充分的情况下，虽然增压效果减少但不会成为零，所以能够获得最低必要量的效果而装置不会停止。
[0098](第二实施方式)
[0099]相对于第一实施方式，本实施方式是在蒸汽循环装置2和发动机I之间安装了排气涡轮发电装置15的方式。因此，对相同的部分赋予相同的标号，省略说明。
[0100]从发动机I排出的排气经由排气管Ia导入到作为第二发电装置的排气涡轮发电装置15。驱动了排气涡轮发电装置15的排气涡轮16的排气导入到蒸汽循环装置2。蒸汽循环装置2通过由排气的热量产生了液体的介质的蒸汽来对作为蒸汽涡轮的膨胀器25进行旋转驱动，并驱动第一发电机5而发电。进行了发电的电流通过第一变流器6从交流转换为直流，并充电到作为专用蓄电装置的电池8。
[0101]此外，膨胀器25和第一发电机5通过磁联轴器7而在同轴上连接。
[0102]电池8的电流使电动增压装置9工作，将吸气加压成压缩空气并经由供气管Ila导入到发动机I的燃烧室(省略图示)。
[0103]排气涡轮发电装置15包括排气涡轮16、与排气涡轮16在同轴上连接的第二发电机51、将通过该第二发电机51发电的电流从交流转换为直流的第二变流器61。
[0104]通过第二发电机51发电的电流充电到专用电池8。
[0105]通过设为这样的结构，通过排气涡轮发电装置15来驱动排气涡轮16而发电，驱动了排气涡轮16的排气维持高温，所以在蒸汽循环装置2中，根据利用排气的热量而通过排气的热量而产生的蒸汽来使作为蒸汽涡轮的膨胀器25旋转驱动。
[0106]因此，由于以排气涡轮发电装置15和蒸汽循环装置2的两个阶段进行能量回收，所以能量回收效率高，能够增加发电量。
[0107](第三实施方式)
[0108]相对于第一实施方式，本实施方式是将蒸汽循环装置2的膨胀器25的旋转轴和实施方式2的排气涡轮发电装置15的旋转轴通过磁联轴器7在同轴上连接的结构。
[0109]从发动机I排出的排气经由排气管Ia导入到排气涡轮发电装置15。驱动了排气涡轮发电装置15的排气涡轮16的排气导入到蒸汽循环装置2。蒸汽循环装置2将液体的介质变化为蒸汽，通过蒸汽使膨胀器25旋转驱动。
[0110]排气涡轮发电装置15包括通过来自发动机I的排气而旋转驱动的排气涡轮16、设置在排气涡轮16的旋转的另一端侧的第三发电机53、将该第三发电机53发电的电流从交流转换为直流的第三变流器63。
[0111]并且，将膨胀器25的旋转轴和排气涡轮16的旋转轴设置为同一轴线状，并通过磁联轴器7连接，所以膨胀器25和排气涡轮16成为顺序地配置的状态。
[0112]进而，在第三发电机53中发电的电力充电到作为蓄电装置的专用电池8。电池8的电流使电动增压装置9工作，将吸气加压成压缩空气并经由供气管Ila导入到发动机I的燃烧室(省略图示)。
[0113]通过设为这样的结构，由于将膨胀器25和排气涡轮16顺序地配置，所以旋转转矩也变大，能够增大第三发电机53的容量且能够提高发电效率。
[0114]进而，第三发电机53以及第三变流器63都能够减少个数，降低成本，能够在搭载上的设计布局中有余裕，能够稳定质量。
[0115](第四实施方式)
[0116]相对于第一实施方式，本实施方式是在蒸汽循环装置2和发动机I之间安装涡轮增压器4而成为2级增压的方式。因此，对相同的部分赋予相同的标号，省略说明。
[0117]从发动机I排出的排气经由排气管Ia导入到涡轮增压器4，驱动排气涡轮16。
[0118]驱动了排气涡轮16的排气导入到蒸汽循环装置2。蒸汽循环装置2将液体的介质变化为蒸汽，通过蒸汽而将膨胀器25旋转驱动，并驱动第一发电机5而发电。进行了发电的电流通过第一变流器6从交流转换为直流，充电到作为专用蓄电装置的电池8。
[0119]此外，膨胀器25和第一发电机5通过磁联轴器7在同轴上连接。
[0120]电池8的电流使电动增压装置9工作，将吸气加压成压缩空气并经由供气管Ila导入到发动机I的燃烧室(省略图示)。
[0121]涡轮增压器4包括通过排气而被旋转驱动的排气涡轮16、安装到排气涡轮16的旋转轴上且对吸气进行加压的第二压缩机17、将通过该第二压缩机17而产生的压缩空气与电动增压装置9的第一压缩机11的上游侧连接的加压配管17a。
[0122]因此，在本实施方式中，在涡轮增压器4中产生第一级的压缩空气，并将该压缩空气导入到作为电动增压装置9的第一压缩机11的上游侧的吸气侧。
[0123]并且，成为通过电动增压装置9的第一压缩机11进一步加压的结构。实施在涡轮增压器4中产生第一级的压缩空气，并将该压缩空气导入到作为电动增压装置9的第一压缩机11的上游侧的吸气侧的所谓的2级增压。
[0124]另一方面，驱动了涡轮增压器4的排气通过蒸汽循环装置2将热能转换为旋转能量，从而驱动第一发电机5,并充电到成为驱动第一压缩机11的电动机14的电源的电池8。
[0125]通过设为这样的结构，由于涡轮增压器和电动增压装置在供气系统中顺序地设置，所以能够提高增压，且能够与成为高的增压无关地抑制发动机排压上升，实现发动机输出以及燃料效率提高。
[0126](第五实施方式)
[0127]相对于第一实施方式，本实施方式是在蒸汽循环装置2和发动机I之间经由涡轮增压器4而进行2级增压，设置了对于该涡轮增压器4的废气阀门30和在涡轮增压器4的下游侧设置了排气处理装置35的方式。
[0128]因此，对相同的部分赋予相同的标号，省略说明。
[0129]从发动机I排出的排气经由排气管Ia导入到位于涡轮增压器4的排气系统上游侧且控制该涡轮增压器4的增压的废气阀门30。
[0130]导入到该废气阀门30的排气中，通过涡轮增压器4的增压而流过排气涡轮16侧的排气和调节了流量的排气经由分流管30a导入到蒸汽循环装置2。
[0131]从排气涡轮16吐出的排气通过排气处理装置35内导入到蒸汽循环装置2。
[0132]蒸汽循环装置2将作为介质的液体变化为蒸汽，通过蒸汽而将膨胀器25旋转驱动，并驱动第一发电机5而发电。进行了发电的电流通过第一变流器6从交流转换为直流，充电到作为专用蓄电装置的电池8。
[0133]此外，膨胀器25和第一发电机5通过磁联轴器7在同轴上连接。
[0134]电池8的电流使电动增压装置9工作，将吸气加压成压缩空气并经由供气管Ila导入到发动机I的燃烧室(省略图示)。
[0135]涡轮增压器4包括通过排气而被旋转驱动的排气涡轮16、安装到排气涡轮16的旋转轴上且对吸气进行加压的第二压缩机17、将通过该第二压缩机17而产生的压缩空气与电动增压装置9的第一压缩机11的上游侧连接的加压配管17a。
[0136]因此，在本实施方式中，实施在涡轮增压器4中产生第一级的压缩空气，并将该压缩空气导入到作为电动增压装置9的第一压缩机11的上游侧的吸气侧的所谓的2级增压。
[0137]此外，由于从排气涡轮16吐出的排气维持高温，所以通过将该排气导入到排气处理装置35内，对设置在该排气处理装置35内的触媒(氧化触媒、SCR触媒等)进行过热，促进反应。
[0138]从排气处理装置35导出的排气与流过分流管30a的排气合流而导入到蒸汽循环装置2。
[0139]通过将排气净化处理装置设置在蒸汽循环装置的排气系统上游侧，具有维持暖和在排气处理装置中容纳的触媒的效果，并且，通过将绕过废气门的排气与连接排气净化处理装置和蒸汽循环装置的排气管连通，具有维持导入到蒸汽循环装置的排气温度的高热的效果，且进行蒸汽循环装置中的热能回收，提高排气能量的回收效率。[0140]产业上的可利用性
[0141]能够作为回收内燃机(以后，称为“发动机”)的废热来驱动电动压缩机的增压机驱动装置而提供。
【权利要求】
1.一种利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于，包括: 蒸汽循环装置，通过由从发动机排出的排气的热量产生的蒸汽使蒸汽涡轮旋转； 第一发电装置，通过该蒸汽涡轮的旋转力而发电； 第一蓄电装置，储存由该第一发电装置发电的电力； 电动机，通过该蓄电装置的电力而被驱动；以及 电动增压装置，通过由所述第一蓄电装置的电力驱动的电动机来驱动压缩机，生成压缩空气。
2.如权利要求1所述的利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于， 包括:排气涡轮，配置在所述蒸汽循环装置的排气系统上游侧，通过排气而被驱动；以及第二发电装置，与该排气涡轮连接， 在所述第一蓄电装置中储存由所述第二发电装置发电的电力。
3.如权利要求1所述的利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于， 所述第一发电装置除了通过蒸汽而被驱动的所述蒸汽涡轮之外还将通过排气而被驱动的排气涡轮顺序地配置在同轴上。
4.如权利要求1至3的任一项所述的利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于， 所述蒸汽涡轮和所述排气涡轮、或者所述蒸汽涡轮和所述第一发电装置的旋转轴的结合通过非接触接头而连接。
5.如权利要求1所述的利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于， 在所述蒸汽循环装置的排气系统上游侧设置涡轮增压器， 将从该涡轮增压器或者所述电动增压装置吐出的压缩空气，从任意一方连接至任意另一方的压缩机的吸气侧而成为2级增压。
6.如权利要求3所述的利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于，包括:排气净化处理装置，安装在所述蒸汽循环装置和所述涡轮增压器之间；以及废气阀门，配置在所述涡轮增压器的排气系统上游侧，调节对于该涡轮增压器的排气导入量，导入到所述涡轮增压器的排气经由所述排气净化处理装置而导入到所述蒸汽循环装置，从所述废气阀门绕过排气涡轮增压器的排气经由分流管而导入到所述蒸汽循环装置。
7.如权利要求1至6的任一项所述的利用内燃机废热的电动增压装置，其特征在于， 包括装置工作用的第二蓄电装置，用于使将所述发动机作为驱动源的装置工作， 当所述第一蓄电装置或者所述第二蓄电装置中的任意一方在通过其蓄电装置而运行所需的必要充电量上有余裕、且任意另一方的蓄电装置的充电容量不足必要充电量的情况下，从任意一方的蓄电装置对任意另一方的蓄电装置通融电力。
8.一种对于利用发动机废热电动增压装置的电力供给方法， 所述利用发动机废热电动增压装置包括: 蒸汽循环装置，通过由从发动机排出的排气的热量产生的蒸汽使蒸汽涡轮旋转； 第一发电装置，与该蒸汽涡轮连接，通过该蒸汽涡轮的旋转力而发电； 第一蓄电装置，储存由该发电装置发电的电力； 装置工作用的第二蓄电装置，用于使将所述发动机作为驱动源的装置工作；以及电动增压装置，通过由该第一蓄电装置的电力驱动的电动机来驱动压缩机，生成压缩空气，所述电力供给方法的特征在于，包括: 检查各个所述蓄电装置的充电状态的步骤； 判断所检查的充电状态是否对于各个蓄电装置的使用状况为必要充电量的步骤；以及电力通融步骤，当一方的蓄电装置的充电量相对于必要充电量有余裕、且另一方的蓄电装置的充电容量不足的情况下 ，从一方的蓄电装置对另一方的蓄电装置通融电力。
【文档编号】F01K23/10GK103987937SQ201280061336
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月29日 优先权日:2011年12月27日
【发明者】山下幸生, 安秉一, 惠比寿干, 坂本武藏, 荻田浩司 申请人:三菱重工业株式会社