排热回收装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及装载于车辆且具有将发动机的排热(包含废热)回收来产生动力的朗肯循环系统的排热回收装置。
【背景技术】
[0002]在专利文献I中记载有包括发动机、及将该发动机的废热回收于制冷剂并由膨胀机再生作为动力的朗肯循环系统的车辆。在该专利文献I记载的车辆中，在上述发动机与上述膨胀机之间的动力传递路径上设置有离合器，在上述膨胀机的再生动力(转矩)的预测值为正时，将所述离合器接合，在上述膨胀机的再生动力(转矩)的预测值为零或负时，将所述离合器设为非接合。即，在专利文献I记载的车辆中，在上述膨胀机的转矩的预测值变成零或负的时刻，将所述离合器设为非接合，停止上述朗肯循环系统的运转。
现有技术文献专利文献
[0003]专利文献I:日本专利特开2010-190185号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0004]然而，为了启动朗肯循环系统，首先需要驱动使制冷剂循环的栗，之后，在膨胀机产生转矩为止要耗费规定时间。因此，朗肯循环系统在其启动时，在某一程度的时间内不得不成为发动机的负载。例如，与专利文献I记载的车辆同样，在制冷剂的循环中使用电动栗的情况下，该电动栗由来自电池的电力所驱动，但需要利用发动机来将此时消耗的电力再充电到电池中，因此，结果是朗肯循环系统成为发动机的负载。此外，在制冷剂的循环中使用机械式栗的情况下，该机械式栗由发动机所驱动，因此，朗肯循环系统成为发动机的负载。
若在朗肯循环系统运转时膨胀机的转矩也为零或负，则朗肯循环系统也会成为发动机的负载。但是，即使在朗肯循环系统运转时膨胀机的转矩为负的情况下，若之后膨胀机的转矩立即转成正，则可以说朗肯循环系统对发动机产生的负载较小。
因此，如专利文献I记载的车辆那样，若在朗肯循环系统的转矩成为零或负的时刻立即停止朗肯循环系统的运转，则与不停止朗肯循环系统而使其继续运转的情况相比，反而增加了朗肯循环系统对发动机的负载，其结果是，可能会使发动机的燃料消耗效率等劣化。
[0005]因此，本发明的目的在于在具有将发动机的排热回收并由膨胀机转换成动力的朗肯循环系统的排热回收装置中，通过对设置在发动机与朗肯循环系统之间的动力传递路径上的离合器适当进行接合/非接合，从而有效抑制朗肯循环系统成为发动机的负载。
解决技术问题所采用的技术手段
[0006]本发明的一个侧面所涉及的排热回收装置包括:朗肯循环系统，该朗肯循环系统在制冷剂的循环路径上配置有利用发动机的排热来加热制冷剂并使其汽化的加热器、使经过该加热器后的制冷剂膨胀以产生动力的膨胀机、使经过该膨胀机后的制冷剂冷凝的冷凝器及将经过该冷凝器后的制冷剂送出至所述加热器的栗；动力传递机构，该动力传递机构具有离合器，在该离合器接合时能在所述发动机与所述朗肯循环系统之间传递动力;及离合器控制部，该离合器控制部基于与所述朗肯循环系统启动时的消耗动力相关的第I相关值、及与所述朗肯循环系统启动后运转时其输出为负的情况下的所述朗肯循环系统的消耗动力相关的第2相关值，控制所述离合器的接合/非接合。
发明效果
[0007]在所述排热回收装置中，基于与所述朗肯循环系统启动时的消耗动力相关的第I相关值、及与所述朗肯循环系统启动后运转时其输出为负的情况下的所述朗肯循环系统的消耗动力相关的第2相关值，控制所述离合器的接合/非接合。由此，抑制因在所述朗肯循环系统运转时将所述离合器设为非接合而停止所述朗肯循环系统(之后，使所述朗肯循环系统再启动)反而导致所述发动机的负载增加的情况，从而可降低发动机的燃料消耗效率的劣化。
【附图说明】
[0008]图1是表示本发明的实施方式I的排热回收装置的简要结构的图。
图2是表示栗一体型膨胀机的结构的图。
图3是表示实施方式I中的离合器控制的内容的流程图。
图4是表示实施方式I中的离合器的状态的一例的时序图。
图5是表示本发明的实施方式2的排热回收装置的简要结构的图。
图6是表示实施方式2中的离合器控制的内容的流程图。
图7是表示本发明的实施方式3的排热回收装置的简要结构的图。
【具体实施方式】
[0009]下面，参照【附图说明】本发明的实施方式。
[实施方式I]
图1表示本发明的实施方式I的排热回收装置IA的简要结构。该排热回收装置I装载于车辆并将发动机10的排热回收利用。如图1所示，排热回收装置IA包含将发动机10的排热回收并转换成动力(产生动力)的朗肯循环系统2A、在朗肯循环系统2A与发动机10之间传递动力的动力传递结构3A、及对整个排热回收装置IA的动作进行控制的控制单元4A。
[0010]发动机10为水冷式的内燃机，由在冷却水流路11中循环的发动机冷却水进行冷却。在冷却水流路11中配置有后述的朗肯循环系统2A的加热器22，从发动机10吸收热量后的发动机冷却水在加热器22内流通。
[0011]在朗肯循环系统2A的制冷剂循环路径21上按顺序配置有加热器22、膨胀机23、冷凝器23及栗25。
加热器22为通过在从发动机10吸收热量后的发动机冷却水与制冷剂之间进行热交换来对制冷剂进行加热并使其成为过热蒸汽的热交换器。另外，也可以代替发动机冷却水，以在发动机10的废气与制冷剂之间进行热交换的方式构成加热器22。
[0012]膨胀机23为涡旋型膨胀机，使由加热器22加热而成为过热蒸汽的制冷剂膨胀，转换成旋转能量，从而产生动力(此处为转矩)。
冷凝器24为通过在经由膨胀机23后的制冷剂与外部气体之间进行热交换来对制冷剂进行冷且并使其冷凝(液化)的热交换器。
[0013]栗25是将由冷凝器24液化后的制冷剂(液体制冷剂)送出至加热器22的机械式栗。然后，通过利用栗25将由冷凝器24液化后的制冷剂送出至加热器22，从而制冷剂在朗肯循环系统2的上述各要素中循环。
[0014]此处，本实施方式中，膨胀机(涡旋型膨胀机)23和栗(机械式栗)25由公共的转轴26进行一体连接而构成“栗一体型膨胀机27”。即，栗一体型膨胀机27的转轴26具有作为膨胀机23的输出轴的功能及作为栗25的驱动轴的功能。
[0015]动力传递机构3A具有电磁离合器31、经由该电磁离合器31安装于栗一体型膨胀机27的转轴26的滑轮32、安装于发动机10的曲柄轴1a的曲柄滑轮33、及卷绕于滑轮32和曲柄滑轮33的传送带34。而且，动力传递机构3A通过将电磁离合器31进行接通(接合)/关断(非接合)，从而可在发动机10与朗肯循环系统2(具体为栗一体型膨胀机27)之间传递/切断动力。另外，电磁离合器31只要可在发动机10与朗肯循环系统2之间传递/切断动力即可，其设置位置没有关系。
[0016]控制单元4A构成为能与控制发动机10的发动机控制装置(省略图示)之间彼此收发信息。例如，控制单元4可从上述发动机控制装置获得发动机10的转速Ne、发动机冷却水的温度Tw等各种信息。此外，对控制单元4A输入有检测朗肯循环系统2A的高压侧压力PH的第I压力传感器101、检测朗肯循环系统2A的低压侧压力PL的第2压力传感器102、及检测栗一体型膨胀机27的转速Nexp(=膨胀机23的转速=栗25的转速)的旋转传感器103等各种传感器的检测信号。
[0017]此处，朗肯循环系统2A的高压侧压力PH是指从栗25(的出口)经过加热器22到达膨胀机23(的入口)为止的区间中的制冷剂循环路径21内的压力，朗肯循环系统2A的低压侧压力PL是指从膨胀机23(的出口)经过冷凝器24到达栗25(的入口)为止的区间中的制冷剂循环路径21内的压力。本实施方式中，第I压力传感器101将膨胀机23入口侧(加热器22的出口侧)的压力检测作为朗肯循环系统2A的高压侧压力PH，第2压力传感器102将栗25入口侧(7令凝器23的出口侧)的压力检测作为朗肯循环系统2A的低压侧压力PL。
[0018]此外，还可省略旋转传感器103。在此情况下，控制单元4A可基于发动机10的转速Ne(及滑轮31与曲柄滑轮32的滑轮比)来计算栗一体型膨胀机27的转速Nexp。
[0019]控制单元4A基于所输入的各种传感器的检测信号、来自所述发动机控制装置的信息来执行包含电磁离合器31的控制(接合/非接合)的各种控制。
例如，控制单元4A在朗肯循环系统2A的启动条件成立的情况下，将电磁离合器31接通(接合)。由此，利用发动机10驱动栗25(栗一体型膨胀机27的栗部分)，朗肯循环系统2A启动。因此，在朗肯循环系统2A启动时，朗肯循环系统2A的栗25及与该栗共用转轴26的膨胀机23(即栗一体型膨胀机27)成为发动机10的负载。另外，朗肯循环系统2A的上述启动条件可适当设定。例如，可将发动机冷却水的温度Tw为规定温度以上、从停止朗肯循环系统2起经过规定时间设为上述启动条件。
[0020]若朗肯循环系统2A启动，则利用栗25(栗一体型膨胀