发动机的废热利用装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机的废热利用装置，尤其涉及包括朗肯循环装置的发动机的废热利用装置，该朗肯循环装置回收发动机的废热，并利用膨胀机再生为动力。
【背景技术】
[0002]已知有如下废热利用装置:该废热利用装置包括作为热能量对发动机的废热进行回收、并将其转换成动力的朗肯循环装置，通过将该朗肯循环的输出传输到发动机，从而对发动机的输出进行辅助。在搭载有上述废热利用装置的车辆中，为了适当控制发动机的输出，需要准确地掌握朗肯循环装置的输出。
[0003]掌握朗肯循环装置的输出的方法具有例如专利文献I所记载的技术。该专利文献I所记载的技术中，基于膨胀机上游侧的高压的制冷剂压力和膨胀机下游侧的低压的制冷剂压力，来推定膨胀机的转矩以作为朗肯循环装置的输出。
现有技术文献专利文献
[0004]专利文献1:日本专利特开2010 - 229843号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0005]然而，在应用于发动机的废热利用装置的朗肯循环装置中，存在设有绕过膨胀机来使制冷剂流通的膨胀机旁通通路及对膨胀机进行开闭的旁通阀的朗肯循环装置。在上述朗肯循环装置中，通过根据需要对旁通阀进行开阀，绕过膨胀机来使制冷剂流通。
[0006]在上述现有技术中，基于膨胀机上游侧的高压的制冷剂压力和下游侧的低压的制冷剂压力，推定膨胀机的转矩，将高压侧与低压侧的制冷剂压力差较大的情况作为对象。因此，无法直接应用于包括上述膨胀机旁通通路及上述旁通阀的朗肯循环装置的废热利用装置。在旁通阀开阀的状态下，高压侧和低压侧的制冷剂压力差几乎为零，因此可能导致膨胀机的转矩(即、朗肯循环的输出)的推定误差增大。
[0007]本发明是着眼于上述情况而完成的，其目的在于，在包括朗肯循环装置、并采用将朗肯循环装置的输出传输到发动机的结构的发动机的结构的废热利用装置中，该朗肯循环装置具备膨胀机旁通通路及对该膨胀机的旁通通路进行开闭的旁通阀，无论旁通阀的开闭状态如何，均能高精度地推定出朗肯循环装置的输出并对发动机进行适当的输出控制。
解决技术问题所采用的技术方案
[0008]本发明的一个侧面所涉及的发动机的废热利用装置包括:朗肯循环装置，该朗肯循环装置在制冷剂的循环通路上具有:蒸发器，该蒸发器利用发动机的废热对制冷剂进行加热并使其蒸发；膨胀机，该膨胀机使经过该蒸发器后的制冷剂膨胀，从而产生动力；冷凝机，该冷凝机使经过该膨胀机后的制冷剂冷凝；以及泵，该泵将经过该冷凝机后的制冷剂输送到所述蒸发器，并且还设有绕过所述膨胀机来使制冷剂流通的膨胀机旁通通路和对该膨胀机旁通通路进行开闭的旁通阀；传输机构，该传输机构将该朗肯循环装置的输出传输至发动机；以及计算处理部，该计算处理部计算出所述朗肯循环装置的输出，并将计算得到的所述朗肯循环装置的输出输出到对所述发动机进行输出控制的发动机控制部。所述计算处理部具有:第一转矩推定部，该第一转矩推定部基于所述朗肯循环装置的高压侧的制冷剂压力和低压侧的制冷剂压力，来推定所述旁通阀处于开阀状态下的所述膨胀机的转矩；以及第二转矩推定部，该第二转矩推定部基于所述朗肯循环装置的高压侧的制冷剂压力和低压侧的制冷剂压力，来推定所述旁通阀处于闭阀状态下的所述膨胀机的转矩，基于利用所述第一转矩推定部推定得到的转矩推定值或利用所述第二转矩推定部推定得到的转矩推定值，来计算所述朗肯循环装置的输出。
[0009]此外，本发明的另一个侧面所涉及的发动机的废热利用装置包括:朗肯循环装置，该朗肯循环装置在制冷剂的循环通路上具有:蒸发器，该蒸发器利用发动机的废热对制冷剂进行加热并使其蒸发；膨胀机，该膨胀机使经过该蒸发器后的制冷剂膨胀，从而产生动力；冷凝机，该冷凝机使经国该膨胀机后的制冷剂冷凝；以及泵，该泵将经过该冷凝机后的制冷剂输送到所述蒸发器，并且还设有绕过所述膨胀机来使制冷剂流通的膨胀机旁通通路和对该膨胀机旁通通路进行开闭的旁通阀；传输机构，该传输机构将该朗肯循环装置的输出传输至发动机；以及计算处理部，该计算处理部基于所述膨胀机的转矩计算出所述朗肯循环装置的输出，并将计算得到的所述朗肯循环装置的输出输出到对所述发动机进行输出控制的发动机控制部。所述计算处理部具有转矩推定部，该转矩推定部基于所述朗肯循环装置的高压侧的制冷剂压力和低压侧的制冷剂压力，来推定所述膨胀机的转矩，并对该推定得到的所述膨胀机的转矩的最小值进行限制。
发明效果
[0010]根据上述发动机的废热利用装置，计算出朗肯循环装置的输出并将其输出至发动机控制部的计算处理部具有:第一转矩推定部，该第一转矩推定部推定出对膨胀机旁通通路进行开闭的旁通阀处于开阀状态下的膨胀机的转矩；以及第二转矩推定部，该第二转矩推定部推定出所述旁通阀处于闭阀状态下的膨胀机的转矩。因此，能高精度地推定出状态不同的旁通阀、即开阀时和闭阀时各自的膨胀机的转矩，进而高精度地推定出朗肯循环装置的输出，从而能利用发动机控制部对发动机进行适当的输出控制。
[0011]根据上述发动机的废热利用装置，计算出朗肯循环装置的输出并将其输出至发动机控制部的计算处理部具有转矩推定部，该转矩推定部基于朗肯循环装置的高压侧和低压侧的制冷剂压力来推定膨胀机的转矩，并且对推定得到的膨胀机的转矩的最小值进行限制。因此，尤其在旁通阀处于开阀的状态及旁通阀刚闭阀后等的所述高压侧的制冷剂压力和所述低压侧的制冷剂压力之差较小的情况下，抑制了膨胀机的转矩推定值变得过小的情况。由此，无论旁通阀的开闭状态如何，均能高精度地推定出朗肯循环的输出，从而能利用发动机控制部对发动机进行适当的输出控制。
【附图说明】
[0012]图1是表示本发明的实施方式I所涉及的废热利用装置的简要结构的图。
图2是表示膨胀机的转矩的推定结果的一个示例的图。
图3是表示计算朗肯循环装置的输出的计算处理的一个示例的流程图。 图4是表示计算朗肯循环装置的输出的计算处理的其它示例的流程图。
图5是表示本发明的实施方式2所涉及的废热利用装置的简要结构的图。
图6是表示本发明的实施方式3所涉及的废热利用装置的简要结构的图。
【具体实施方式】
[0013]下面，参照【附图说明】本发明的实施方式。
图1示出了本发明的实施方式I所涉及的废热利用装置IA的简要结构。该废热利用装置IA是搭载于车辆、并对该车辆的发动机10的废热进行回收并利用的发动机的废热利用装置，包括:朗肯循环装置2A、将朗肯循环装置2A的输出传输到发动机10的传输机构3A、以及对废热利用装置IA进行控制的控制单元4A。
[0014]发动机10是水冷式的内燃机，利用在冷却水循环通路11中流动的冷却水进行冷却。冷却水循环通路11中配置有后述的朗肯循环装置2A的蒸发器22，该蒸发器22的下游侧还配置有省略图示的散热器。从发动机10吸收到热量的冷却水在通过蒸发器22时与朗肯循环装置2A的制冷剂之间进行热交换，并且在通过散热器时与外部气体之间进行热交换，从而该冷却水被冷却，并再次提供给发动机10。
[0015]朗肯循环装置2A从发动机10的冷却水回收发动机10的废热，并转换成动力进行输出(作为动力进行再生)。朗肯循环装置2A具有制冷剂的循环通路21，在该循环通路21中依次设有蒸发器22、膨胀机23、冷凝机24及泵25。此外，朗肯循环装置2除了循环通路21以外，还具有绕过膨胀机23来使制冷剂流通的膨胀机旁通通路26以及对该膨胀机旁通通路26进行开闭的旁通阀27。该旁通阀27的动作由控制单元4A所控制。
[0016]蒸发器22是热交换器，该热交换器通过在从发动机10吸收热量的冷却水和制冷剂之间进行热交换，从而对制冷剂进行加热而使其蒸发(气化)。膨胀机23是涡旋式膨胀机，该涡旋式膨胀机通过使由蒸发器22进行加热而成为过热蒸汽的制冷剂膨胀并转换成旋转能量，从而产生驱动力。冷凝器24是热交换器，该热交换器通过在经过膨胀机23后的制冷剂和外部气体之间进行热交换，从而对制冷剂进行冷却而使其冷凝(液化)。泵25是机械式泵，该泵将由冷凝器24液化后的制冷剂输送到蒸发器22。然后，通过利用泵25将由冷凝器24液化后的制冷剂输送到蒸发器22，制冷剂在循环通路21 (即、朗肯循环装置2A的上述各要素)中循环。
[0017]因此，本实施方式中，膨胀机23和泵25作为经由相同的转轴28a成为一