专利名称：内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置，详细而言，涉及优选用于回收利用车辆内燃机废热的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置。
背景技术：
这种废热利用系统包括兰肯循环，该兰肯循环在作为工作流体的制冷剂的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、被动カ传递装置、冷凝器及泵，其中，上述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，上述膨胀器使经由该蒸发器的高压的工作流体膨胀以产 生旋转驱动力，上述被动カ传递装置传递在上述膨胀器中产生的旋转驱动力，上述冷凝器使经由上述膨胀器的工作流体冷凝，上述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至上述蒸发器，O此外，还公开了以下流体机械例如将泵、膨胀器及作为被动カ传递装置的电动发电机配置在同轴上，在起动兰肯循环时，使电动发电机作为电动机起作用以使泵循环，另ー方面，在通过制冷剂的循环使膨胀器开始自动旋转后，则使电动发电机作为发电机起作用(专利文献I)。
现有技术文献 专利文献专利文献I :日本专利特开2005-30386号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题在上述专利文献I所公开的技术中，采用了将电动发电机作为电动机以驱动泵并在驱动膨胀器时使该电动发电机作为发电机起作用的结构，但在夏季等外部气温较高的状况下，冷凝温度上升，膨胀比较小，从而存在仅以基于只靠膨胀器的旋转カ使电动发电机作为发电机来发电是不能充分产生车辆所需要的电カ这样的问题。在该情况下，为了确保车辆所需的电力，可考虑与现有技术相同地另行将由内燃机驱动的交流发电机设于车辆。
然而，在一辆车上设置电动发电机和与现有相同的交流发电机这两个发电机会多余地占据设置空间，另外，还会导致重量、成本増大，这是不理想的。另ー方面，在如车辆高速行驶时等那样朝冷凝器的通风量较大、冷凝温度降低、膨胀比变大的情况下，电动发电机的发电电カ有剩余，这是不理想的。
因此，可考虑以下结构的废热利用系统例如，将被动カ传递装置设为内燃机，将膨胀器的旋转驱动カ经由环状的皮带等直接传递至内燃机，并也将膨胀器、内燃机的旋转驱动力传递至与膨胀器同轴或分体设置的交流发电机。
若采用上述结构，则能将膨胀器的旋转驱动カ传递至内燃机，并且仅设置ー个交流发电机，就能利用膨胀器的旋转驱动カ及内燃机的旋转驱动カ进行发电。
然而，若将膨胀器的旋转驱动カ经由环状的皮带等直接传递至内燃机，则内燃机与膨胀器进行相同的旋转，因此，在内燃机的转速相对于膨胀器的旋转驱动较大的情况下，内燃机強制使来自膨胀器的工作流体的排出量増大，不能在膨胀器的上游侧将工作流体維持成高压，从而产生膨胀器的输出降低这样的问题。即，在内燃机的转速相对于膨胀器的旋转驱动较大的情况下，不能将膨胀器的旋转驱动カ良好地传递至内燃机、交流发电机，从而存在效率较差这样的问题。本发明鉴于上述技术问题而作，其目的在于提供内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置，该内燃机的废热利用系统包括使工作流体循环以在膨胀器中 产生旋转驱动カ的兰肯循环，能利用膨胀器的旋转能量不浪费且高效地辅助内燃机的驱动力，井能利用膨胀器和内燃机的旋转驱动カ高效地进行发电。
解决技术问题所采用的技术方案为了实现上述目的，本发明的内燃机的废热利用系统的特征是，包括兰肯循环，该兰肯循环在工作流体的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、冷凝器及泵，其中，上述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，上述膨胀器使经由该蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，上述冷凝器使经由该膨胀器的工作流体冷凝，上述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至上述蒸发器；以及电动发电机，该电动发电机在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子，至少上述电动发电机和上述膨胀器将上述电动发电机的上述内转子及上述外转子中的任意一个转子与上述膨胀器的转轴连结，并将任意另ー个转子与内燃机的转轴连结(技术方案一)。较为理想的是，上述另ー个转子以串联或并联安装辅助机的方式与内燃机的转轴连结(技术方案ニ)。
此外，较为理想的是，上述废热利用系统还包括制冷循环，该制冷循环在制冷剂的循环路上安装有至少利用内燃机的旋转驱动カ压缩制冷剂的压缩机，上述辅助机是上述压缩机(技术方案三)。较为理想的是，上述压缩机是可变容量压缩机，还包括根据上述制冷循环的工作状况对该可变容量压缩机的压缩容量进行可变控制的压缩容量控制元件(技术方案四)。
较为理想的是，在内燃机与上述压缩机之间具有断接离合器，该断接离合器根据内燃机的运转状态切断或传递经由该压缩机传递至内燃机的上述电动发电机的旋转驱动カ(技术方案五)。在该情况下，较为理想的是，上述膨胀器及上述泵同轴地形成一体，上述电动发电机和上述形成一体的膨胀器及泵将上述一个转子与上述形成一体的膨胀器及泵的转轴连结，并将上述另ー个转子与内燃机的转轴连结(技术方案六)。较为理想的是，在上述内燃机的废热利用系统中，还包括电カ回收元件，该电カ回收元件包括贮存通过上述膨胀器的旋转或内燃机的旋转由上述电动发电机产生的发电电カ的电池；以及系统控制元件，该系统控制元件根据该电池的蓄电量控制电カ回收程度(技术方案七)。
较为理想的是，上述电カ回收元件包括兰肯输出检测元件，该兰肯输出检测元件对上述兰肯循环所产生的兰肯输出进行检測；电池蓄电量检测元件，该电池蓄电量检测元件对上述电池的蓄电量进行检测；以及电动发电机输出可变元件，该电动发电机输出可变元件使上述电动发电机的上述一个转子及上述另ー个转子分别在电动机功能与发电机功能之间进行切换，上述系统控制元件包括电池要求电カ算出元件，该电池要求电カ算出元件算出上述电カ回收元件所要求的电池要求电カ；以及电动发电机控制元件，该电动发电机控制元件根据由该电池要求电カ算出元件算出的电池要求电カ对上述电动发电机输出可变元件进行控制，当由上述电池要求电カ算出元件算出的电池要求电カ比由上述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电カ大时，利用上述电动发电机控制元件对上述电动发电机输出可变元件进行控制，以将上述另ー个转子切換至发电机功能，另ー方面，当电池要求电カ低于相当于兰肯输出的电カ时，对上述电动发电机输出可变元件进行控制，以将上述另ー个转子切換至电动机功能，(技术方案八)。较为理想的是，上述电动发电机控制元件在将上述另ー个转子切換至发电机功能时，根据发电机输出目标值控制上述电动发电机，在将上述另ー个转子切換至电动机功能时，根据电动机输出目标值控制上述电动发电机输出可变元件，分别根据上述电池要求电力与相当于上述兰肯输出的电カ之差的绝对值来设定上述发电机输出目标值及上述电动机输出目标值(技术方案九)。 此外，较为理想的是，上述废热利用系统还包括上述兰肯循环的电动辅助机，并且上述系统控制元件包括对上述兰肯循环的电动辅助机的输入电力进行控制的兰肯循环电动辅助机输入控制元件，当由上述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电カ至少低于上述兰肯循环的电动辅助机的输入电カ时，上述系统控制元件利用上述兰肯循环电动辅助机输入控制元件停止上述兰肯循环的电动辅助机的驱动，当相当于兰肯输出的电カ至少比上述兰肯循环的电动辅助机的输入电カ大时，上述系统控制元件利用上述兰肯循环电动辅助机输入控制元件使上述兰肯循环的电动辅助机驱动(技术方案十)。在该情况下，较为理想的是，上述膨胀器及上述泵同轴地形成一体，上述电动发电机和上述形成一体的膨胀器及泵将上述一个转子与上述形成一体的膨胀器及泵的转轴连结，并将上述另ー个转子与内燃机的转轴连结(技术方案十一)。此外，较为理想的是，上述电动发电机控制元件控制上述电动发电机输出可变元件，以将上述一个转子切換至电动机功能或发电机功能，上述系统控制元件在由上述兰肯输出检测元件检测出的兰肯输出处于固定值以上吋，利用上述电动发电机控制元件控制上述电动发电机输出可变兀件，以将上述一个转子切换至发电机功能，另ー方面，在兰肯输出低于固定值时，利用上述电动发电机控制元件控制上述电动发电机输出可变元件，以将上述ー个转子切换至电动机功能(技术方案十二)。另外，本发明的电动发电机装置用于内燃机的废热利用系统，该废热利用系统包括兰肯循环，该兰肯循环在工作流体的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、冷凝器及泵，其中，上述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，上述膨胀器使经由该蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，上述冷凝器使经由该膨胀器的工作流体冷凝，上述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至上述蒸发器，上述电动发电机装置的特征是，包括电动发电机机构部，该电动发电机机构部在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子；上述膨胀器；以及输入输出轴，该输入输出轴与内燃机的转轴连结，上述电动发电机机构部的上述内转子和上述外转子中的任意一个转子与上述膨胀器的转轴连结，并且上述内转子和上述外转子中的任意另ー个转子与上述输入输出轴连结(技术方案十三)。较为理想的是，在电动发电机装置中，上述兰肯循环的上述泵配置于上述电动发电机机构部与上述膨胀器之间，上述泵的驱动轴的一端与上述膨胀器连结，另一端与上述ー个转子连结(技术方案十四)。
在该情况下，较为理想的是，在上述泵与上述膨胀器之间安装有单向离合器，该单向离合器将来自上述膨胀器的旋转驱动カ传递至上述泵，但不将来自上述泵的旋转驱动カ传递至上述膨胀器(技术方案十五)。
发明效果根据本发明的废热利用系统，在具有兰肯循环的系统中，包括在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子的电动发电机，电动发电机和兰肯循环的膨胀器将电动发电机 的内转子及外转子中的任意一个转子与膨胀器的转轴连结，并将任意另ー个转子与内燃机的转轴连结(技术方案一)。因此，能紧凑地构成废热利用系统以实现节省空间，并且由于内燃机的转轴和膨胀器与电动发电机的各转子连结，因此，能将内燃机的驱动カ或膨胀器的旋转カ转换为电力，即便在夏季等外部气温较高的状况下，也能使用电动发电机充分地产生车辆所需的电力。另外，由于内燃机的转轴与膨胀器经由电动发电机连结，因此，即便在基于内燃机的驱动カ的转速比膨胀器的转速大的情况下，膨胀器也不会受到影响，能在膨胀器的上游侧将工作流体維持成高压，从而能利用膨胀器的旋转能量通过电动发电机辅助内燃机的驱动力。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，即便在辅助机与电动发电机连结的情况下，也能实现节省空间，井能使用电动发电机充分地发电，从而能利用膨胀器的旋转能量通过电动发电机辅助内燃机的驱动カ(技术方案ニ)。
另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，即便在具有兰肯循环和制冷循环的系统中制冷循环的压缩机与电动发电机连结的情况下，也能实现节省空间，井能使用电动发电机充分地发电，从而能利用膨胀器的旋转能量通过电动发电机辅助内燃机的驱动カ(技术方案ニ )。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，压缩机是可变容量压缩机，利用压缩容量控制元件根据制冷循环的工作状况对该可变容量压缩机的压缩容量进行可变控制，因此，在制冷循环的工作要求较小或没有制冷循环的工作要求时，能通过降低压缩容量或使压缩容量为零来使压缩机避免成为不必要的负载，从而能使用膨胀器的旋转能量通过电动发电机辅助内燃机的驱动カ(技术方案四)。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，在例如内燃机的闲置启停时，通过切断断接离合器，能利用电池的蓄电电力驱动电动发电机，来使压缩机工作，从而能使制冷循环及空调工作(技术方案五)。
另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，能利用膨胀器的旋转能量驱动泵，井能利用电动发电机的电动机功能在起动兰肯循环时驱动泵，从而能将工作流体良好地供给至膨胀器(技术方案六)。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，由于因膨胀器的旋转或内燃机的旋转而在电动发电机中产生的发电电力被电カ回收元件回收并被贮存在电池中，并利用系统控制元件根据电池的蓄电量及电池要求电カ控制电カ回收程度，因此，能有效地回收利用在电动发电机中产生的发电电力(技术方案七)。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，电カ回收元件包括兰肯输出检测元件，该兰肯输出检测元件对兰肯循环所产生的兰肯输出进行检测；电池蓄电量检测元件，该电池蓄电量检测元件对电池的蓄电量进行检测；以及电动发电机输出可变元件，该电动发电机输出可变兀件使电动发电机的ー个转子及另ー个转子分别在电动机功能与发电机功能之间进行切換，系统控制元件包括电池要求电カ算出元件，该电池要求电カ算出元件算出电カ回收元件所要求的电池要求电カ；以及电动发电机控制元件，该电动发电机控制元件根据由该电池要求电カ算出元件算出的电池要求电カ对电动发电机输出可变元件进行控制，当由电池要求电カ算出元件算出的电池要求电カ比由兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电カ大时，利用电动发电机控制元件对电动发电机输出可变元件进行控制，以将另一个转子切換至发电机功能，另ー方面，当电池要求电カ低于相当于兰肯输出的电カ时，对电动发电机输出可变元件进行控制，以将另一个转子切換至电动机功能，因此，能根据电池要求电カ和相当于兰肯输出的由电动发电机产生的发电电力使电动发电机有 效地在发电机功能与电动机功能之间进行切換(技术方案八)。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，根据电池要求电カ与相当于兰肯输出的电カ之差的绝对值分别设定发电机输出目标值及电动机输出目标值，当将另ー个转子切換至发电机功能时，根据发电机输出目标值控制电动发电机，当将另ー个转子切换至电动机功能时，根据电动机输出目标值控制电动发电机，因此，能使另ー个转子恰当地作为发电机或电动机工作(技术方案九)。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，当由相当于兰肯输出的电カ至少低于对冷凝器进行空冷的兰肯循环的电动辅助机的输入电カ时，停止兰肯循环的电动辅助机的驱动，当相当于兰肯输出的电カ至少比兰肯循环的电动辅助机的输入电カ大时，使兰肯循环的电动辅助机驱动，因此，能防止兰肯循环中的能量损失(技术方案十)。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，能ー边利用系统控制元件有效地回收利用在电动发电机中产生的发电电力，ー边使用膨胀器的旋转能量驱动泵，井能利用电动发电机的电动机功能在起动兰肯循环时驱动泵，从而能将工作流体良好地供给至膨胀器(技术方案i )。另外，根据本发明的内燃机的废热利用系统，当兰肯输出处于固定值以上时，将ー个转子切換至发电机功能，当兰肯输出低于固定值时，将ー个转子切換至电动机功能，因此，能以所需最小限度的输入自动驱动泵，井能将工作流体良好地供给至膨胀器以起动兰肯循环(技术方案十二)。
根据本发明的电动发电机装置，其用于包括兰肯循环的内燃机的废热利用系统，该电动发电机装置包括电动发电机机构部，该电动发电机机构部在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子；膨胀器；以及输入输出轴，该输入输出轴与内燃机的转轴连结，电动发电机机构部的内转子和外转子中的任意一个转子与膨胀器的转轴连结，并且内转子和外转子中的任意另ー个转子与输入输出轴连结(技术方案十三)。因此，能紧凑地构成电动发电机装置以实现节省空间，并且由于输入输出轴和膨胀器与电动发电机机构部的各转子连结，因此，能将内燃机的驱动カ或膨胀器的旋转カ转换为电力，即便在夏季等外部气温较高的状况下，也能使用电动发电机机构部充分地产生车辆所需的电力。另外，由于输入输出轴与膨胀器经由电动发电机机构部连结，因此，即便在基于内燃机的驱动カ的转速比膨胀器的转速大的情况下，膨胀器也不会受到影响，能在膨胀器的上游侧将工作流体維持成高压，从而能利用膨胀器的旋转能量通过电动发电机机构部辅助内燃机的驱动力。另外，根据本发明的电动发电机装置，能利用膨胀器的旋转能量驱动泵，井能利用电动发电机机构部的电动机功能在起动兰肯循环时驱动泵，从而能将工作流体良好地供给至膨胀器(技术方案十四)。
另外，根据本发明的电动发电机装置，当利用电动发电机机构部的电动机功能驱动泵吋，能使膨胀器避免成为不必要的电动发电机机构部的负载(技术方案十五)。
图I是表示本发明第一实施例的内燃机的废热利用系统的示意图。
图2是表示本发明第一实施例的废热利用系统的系统控制程序的流程图。
图3是表示本发明第二实施例的内燃机的废热利用系统的示意图。
图4是将泵及膨胀器一体化的流体机械的纵剖图。
图5是表示本发明第二实施例的废热利用系统的系统控制程序的流程图。
图6是表示本发明第三实施例的内燃机的废热利用系统的示意图。
图7是压缩机的纵剖图。
图8是表示本发明第四实施例的内燃机的废热利用系统的示意图。
具体实施例方式以下，參照附图对本发明的ー实施方式进行说明。
首先，说明第一实施例。
图I是示意地表示本发明第一实施例的内燃机的废热利用系统的图。
废热利用系统I例如装载于车辆，由发动机(内燃机)2、电カ回收电路10、冷却水回路30、兰肯回路(兰肯循环)40构成。电カ回收电路(电カ回收元件)10是将由电动发电机12的发电机功能产生的电力回收至电池(蓄电池)11、并对电动发电机12所具有的膨胀器侧转子及输出侧转子中的膨胀器侧转子的发电电力和电池的蓄电量(SOC)进行检测的电路(兰肯输出检测元件、电池蓄电量(SOC)检测元件)。此外，电カ回收电路10也能在电动机功能与发电机功能之间切换电动发电机12的上述各转子的功能，并能改变各电动机输出和各发电机负载(电动发电机输出可变元件)。另外，在电カ回收电路10中回收的电力被利用为例如车辆的各种电子设备的驱动电力。电カ回收电路10与电子控制单元(系统控制元件)(EOT) 150连接，E⑶150例如根据蓄电量(SOC)的增减变化算出电池要求电量(电池要求电カ算出元件)，并ー边通过电力回收电路10在电动机功能与发电机功能之间切换电动发电机12的各转子的功能，ー边恰当地控制朝电池11的电カ回收程度等(电动发电机控制元件)。另外，ECU150也恰当地控制后述兰肯回路40的电动辅助机即电动泵49和电动风扇43a (兰肯循环电动辅助机输入控制元件)。藉此，电カ回收电路10能高效地回收利用在电动发电机12中产生的发电电力。如图I所示，电动发电机(电动发电机机构部)12采用以下结构在定子14的内侧具有内转子(一个转子)16，并在外侧具有外转子(另ー个转子)18，转轴15和转轴17彼此朝相反方向延伸，转轴15与内转子16连结，转轴17与外转子18连结。
这样构成的电动发电机12能根据流过定子14的复合电流、由转轴15引起的内转子16的旋转、由转轴17引起的外转子18的旋转，分别使内转子16和外转子18自由地发挥出上述发电机功能和电动机功能。另外，由于电动发电机12的详细结构在日本专利特开平11 一275826号公报等中是公知的，因此，在此省略说明。冷却水回路30通过在与发动机2的冷却水通路连通的冷却水的循环路32上从沿冷却水的流动方向观察依次设置冷却水热交換器(蒸发器)34、均未图示的散热器、恒温 箱、水泵等而构成闭合回路，由此，对发动机2进行冷却。
兰肯回路40通过在工作流体的循环路42上从沿工作流体的流动方向观察依次设置上述冷却水热交換器34、废气热交換器41、膨胀器48、兰肯压缩机(冷凝器)43、电动泵(兰肯循环的电动辅助机)49等而构成闭合回路，其中上述膨胀器48因在冷却水热交換器34和废气热交換器41中被加热导致处于过热状态的工作流体膨胀而产生旋转驱动力，此外，该兰肯回路40使用冷却水热交換器34与在冷却水循环30中循环的冷却水之间进行热交换，并使用废气热交換器41与在发动机2的排气管3中流动的废气之间进行热交換，来回收发动机2的废热。电动泵49与E⑶150连接。膨胀器48是涡旋式膨胀器，并采用在外壳内收容有涡旋单元的结构。
此外，如图I所示，上述电动发电机12和兰肯回路40的膨胀器48以电动发电机12的转轴15能与膨胀器48的转轴45同轴旋转的方式连结在一起。另ー方面，在转轴25的带轮26和发动机2的曲柄轴7的带轮8上挂绕有环状的皮带9，电动发电机12的转轴17通过转轴(输入输出轴)25及带轮26而与发动机2的曲柄轴7连结成能同步旋转。此处，由电动发电机12、膨胀器48及转轴25构成电动发电机装置。
另夕卜，如图I所示，在发动机2的曲柄轴7与带轮8之间夹装有断接离合器(engagement-disengagement clutch) 6,断接离合器 6 与 ECU150 连接。
另外，在兰肯压缩机43中设有对兰肯压缩机43进行空冷的电动风扇(兰肯循环的电动辅助机)43a，电动风扇43a也与E⑶150连接。以下，对如上构成的本发明第一实施例的内燃机的废热利用系统的作用进行说明。
如上所述，在本发明的内燃机的废热利用系统中，电动发电机12能根据流过定子14的复合电流、由转轴15引起的内转子16的旋转、由转轴17引起的外转子18的旋转来自由地发挥出发电机功能和电动机功能。在此，外转子18发挥出发电机功能还是电动机功能主要取决于因膨胀器48中产生的旋转驱动カ而产生的电动发电机12的旋转、即内转子16的旋转所产生的发电电量(兰肯输出)和由ECU15算出的电池要求电力。參照图2, ECU150所执行的本发明第一实施例的废热利用系统的系统控制程序表示在流程图中，以下，根据该流程图，对第一实施例的废热利用系统的系统控制以及电动发电机12的发电机功能和电动机功能的切换控制详细地进行说明。
在步骤SlO中，对兰肯输出是否比兰肯回路40的电动辅助机即电动风扇43a的输入与电动泵49的输入之和大进行判定。实际上，判定通过电カ回收电路10从电动发电机12检测出的相当于兰肯输出的发电电力、例如膨胀器48使内转子16发电的发电电量是否比根据车速、外部气温等信息确定出的电动风扇43a的输入电力与电动泵49的输入电力之和大。在判定结果为真(“是”)的情况下，转移至步骤S12，驱动电动风扇43a及电动泵49并转移至步骤S18。另ー方面，在判定结果为假(“否”)的情况下，转移至步骤S14，停止电动风扇43a及电动泵49并转移至步骤S18。S卩，在兰肯输出小于电动风扇43a的输入与电动泵49的输入之和的情况下,在兰肯回路40中，电动风扇43a的输入及电动泵49的输入比兰肯输出大而发生能量损失，因此，停止电动风扇43a及电动泵49。藉此，能防止兰肯回路40中的能量损失。
在步骤S18中，为了使膨胀器侧转子即内转子16作为发电机起作用，改变流过定子14的复合电流的特性，以朝电力回收电路10发出膨胀器侧转子发电机指令。即，在内转子16作为电动机电路起作用的情况下，电カ回收电路10将电路切换至发电机电路。此时，控制电动发电机12的负载，以使膨胀器48的旋转驱动カ为最佳。具体而言，调节流动的电流量。在步骤S20中，判定由E⑶15算出的电池要求电カ是否比相当于上述兰肯输出的电力、例如膨胀器48使内转子16发电的发电电量大。在判定结果为真(“是”)的情况下，转移至步骤S22，发出输出侧转子发电机指令，以使输出侧转子即外转子18作为发电机エ作。例如，在发动机2的常温状态启动时等，发动机2未暖机，在膨胀器48中不能产生旋转驱动力，不能利用膨胀器48的旋转驱动カ使内转子16旋转，从而不能进行发电。或者，即便能利用膨胀器48的旋转驱动カ使内转子16进行发电，在由ECU15算出的电池要求电力比膨胀器48使内转子16发电的发电电量大的情况下，无法仅用内转子16的发电电量来满足电池要求电力。所以，在上述状况下，存在电池要求电カ的需求，当电池要求电カ比膨胀器48使内转子16发电的发电电量大时，通过转轴25利用发动机2的驱动カ使电动发电机12的外转子18旋转以进行发电。或者，通过使用发动机2的驱动カ使外转子18旋转来进行发电，以弥补不足部分。具体而言，在步骤S24中，将电池要求电カ与相当于兰肯输出的电カ之差的绝对值设定为发电机输出目标值，改变流过定子14的复合电流的特性来使外转子18作为发电机工作，以使外转子18作为发电机的输出达到发电机输出目标值。藉此，能恰当地使外转子18作为发电机工作。另ー方面，在步骤S20的判定结果为假(“否”)的情况下，转移至步骤S26，发出输出侧转子电动机指令，以使输出侧转子即外转子18作为电动机工作。
在由ECU15算出的电池要求电カ比膨胀器48使内转子16发电的发电电量小的情况下，仅用内转子16的发电电量就能满足电池要求电力。另外，此时，内转子16的发电电量相对于电池要求电カ产生剩余电力，但能使用该剩余电カ来使外转子18旋转。因此，当电池要求电カ小于相当于兰肯输出的电カ时，例如当膨胀器48使内转子16发电的发电电量处于电池要求电カ以上时，利用膨胀器48的旋转能量来辅助发动机2的旋转驱动力。
具体而言，在步骤S28中，将电池要求电カ与相当于兰肯输出的电カ之差的绝对值设定为电动机输出目标值，改变流过定子14的复合电流的特性并使外转子18作为电动机エ作，以使外转子18作为电动机的输出变为电动机输出目标值。藉此，能恰当地使外转子18作为电动机工作。这样，在本发明的内燃机的废热利用系统中，将兰肯回路40的膨胀器48和具有内转子16及外转子18的电动发电机12连结成电动发电机12串联地位于发动机2的带轮8与膨胀器48之间，并将环状的皮带9挂绕于发动机2的带轮8和带轮26之间，从而根据兰肯回路40的兰肯输出使电动发电机12作为发电机或电动机起作用。因此，无需另行设置交流发电机(alternator),能紧凑地构成上述电动发电机 12、膨胀器48及转轴25 (电动发电机装置)，并且，能ー边用发动机2的旋转驱动カ弥补膨胀器48的旋转驱动カ的不足部分，一边将电动发电机12用作交流发电机，或者能根据由内转子16的旋转产生的发电电量容易、无浪费且高效地用膨胀器48的旋转能量辅助发动机2的旋转驱动力。例如，即便在夏季等外部气温较高的状况下，也能用电动发电机12充分地产生车辆所需的电力，另外，即便在由发动机2的驱动カ产生的转速比膨胀器48的转速大的情况下，也不会对膨胀器48施加影响，能在膨胀器48的上游侧将工作流体維持成高压，从而能利用膨胀器48的旋转能量经由电动发电机12来辅助发动机2的驱动力。藉此，根据本发明的内燃机的废热利用系统，能实现节省空间，井能有效地同时实现基于电动发电机12的发电和基于膨胀器48的旋转能量对发动机2的驱动カ的辅助。
接着，对第二实施例进行说明。
图3是示意地表示本发明第二实施例的内燃机的废热利用系统的图。在第二实施例中，就在兰肯回路40中使工作流体循环的泵和膨胀器配置成能同轴旋转这点与第一实施例不同，以下，对与上述第一实施例不同的部分进行说明。
如图3所示，兰肯回路40的泵46夹装于冷却水热交換器34与兰肯压缩机43之间，泵46和膨胀器48以能同轴旋转的方式一体构成为流体机械44。參照图4，示出了流体机械44的纵剖图，以下，对流体机械44的结构进一步详细地进行说明。
泵46是为了使工作流体在循环路42中循环而被转轴45驱动旋转的例如可变容量式泵，配置成能通过转轴45旋转。
膨胀器48是与上述第一实施例相同的涡旋式膨胀器，并采用在外壳47内收容有涡旋单元的结构。涡旋单元由定涡盘90和相对于定涡盘90进行公转回旋运动的动涡盘92构成。
在动涡盘92的与定涡盘90相反ー侧的背面形成有轴套部94，在轴套部94内通过向心
轴承95插入偏心轴衬96。
在偏心轴衬96内插入曲柄销98，曲柄销98与转轴45的靠涡旋单元ー侧的端部在从轴心偏心的位置连结在一起，藉此，动涡盘92以不自转的方式进行公转回旋运动。另外，转轴45的靠涡旋単元一侧的端部和曲柄销98通过单向离合器100而连结，该单向离合器100将膨胀器48的动涡盘92的旋转传递至转轴45但不相反地进行传递。因此，在转轴45的转速比动涡盘92的回旋速度大的情况下，转轴45的旋转不会传递至动涡盘92、即膨胀器48，仅在动涡盘92的回旋速度比转轴45的转速大的情况下，旋转从动涡盘92、即膨胀器48 —侧传递至转轴45。藉此，在兰肯回路40中，工作流体以从泵46经由冷却水热交換器34、废气热交換器41、膨胀器48、兰肯压缩机43而返回至泵46的方式在循环路42中循环，通过工作流体的膨胀在膨胀器48中产生旋转驱动力。
这样，第二实施例的内燃机的废热利用系统中，一体地设置使工作流体在兰肯回路40中循环的泵46和膨胀器48以作为流体机械44。此处，在第二实施例中，由电动发电机12、泵46、膨胀器48及转轴25构成电动发电机装置。
參照图5，ECU150所执行的本发明第二实施例的废热利用系统的系统控制程序表示在流程图中，以下，根据该流程图，对第二实施例的废热利用系统的系统控制以及电动发电机12的发电机功能和电动机功能的切换控制详细地进行说明。在第二实施例中，由于泵46与膨胀器48 —体构成，因此，兰肯回路40的电动辅助机只是电动风扇43a。因此,在步骤S10’中，判定兰肯输出是否比电动风扇43a的输入大。实际上，判定通过电カ回收电路10从电动发电机12检测出的相当于兰肯输出的电力、例如驱动泵46之后的膨胀器48使内转子16发电的发电电量是否比根据车速、外部气温等信息确定出的电动风扇43a的输入电カ大。在判定结果为真(“是”)的情况下，转移至步骤S12’，驱动电动风扇43a并转移至步骤S16。另ー方面，在判定结果为假(“否”)的情况下，转移至步骤S14’，停止电动风扇43a并转移至步骤S18。S卩，在兰肯输出低于电动风扇43a的输入的情况下,在兰肯回路40中电动风扇43a的输入比兰肯输出大，发生能量损失，因此，停止电动风扇43a。藉此，能防止兰肯回路40中的能量损失。
在接下来的步骤S16中，判定兰肯回路40是否能自动工作、即泵侧转子在没有外部输入的情况下是否能工作。即，判定在膨胀器48中是否产生旋转驱动カ并使泵侧转子即内转子16旋转来进行发电。具体而言，当内转子16作为发电机起作用时，根据由内转子16的发电产生的输出电流是否处于固定值以上，或者，当内转子16作为电动机起作用时，根据膨胀器48辅助内转子16来使内转子16工作的电动机电流是否处于规定值以下(与由内转子16的发电产生的输出电流处于固定值以上的情况同义)，来判定兰肯回路40是否能自动工作。在步骤S16的判定结果为真(“是”)的情况下，转移至步骤S18，为了使泵侧转子即内转子16作为发电机工作，改变流过定子14的复合电流的特性，以朝电力回收电路10发出泵侧发电机指令。即，在内转子16作为电动机电路起作用的情况下，电カ回收电路10将电路切換至发电机电路。此时，控制电动发电机12的负载，以使膨胀器48的旋转驱动カ为最佳。具体而目，调节流动的电流量。另ー方面，在步骤S16的判定结果为假(“否”)的情况下，转移至步骤S19，为了使泵侧转子即内转子16作为电动机工作，改变流过定子14的复合电流的特性，以发出泵侧转子电动机指令。即，在第二实施例中，由于泵46与膨胀器48 —体构成，因此，在兰肯回路40不自动工作的情况下，使电动发电机12的内转子16作为电动机起作用，以利用电动发电机12使泵46工作。藉此，在起动兰肯回路40吋，能利用电动发电机12使泵46工作，以使工作流体在循环路42内循环。
在步骤S20中，与上述第一实施例相同，判定由ECU15算出的电池要求电カ是否比相当于上述兰肯输出的电力、例如膨胀器48使内转子16发电的发电电量大。在步骤S20的判定结果为真(“是”)的情况下，转移至步骤S22，为了使输出侧转子即外转子18作为发电机工作，改变流过定子14的复合电流的特性，以发出输出侧转子发电机指令，另ー方面，在判定结果为假(“否”)的情况下，转移至步骤S26，为了使输出侧转子即外转子18作为电动机工作，改变流过定子14的复合电流的特性，以发出输出侧转子电动机指令。这样，根据本发明第二实施例的内燃机的废热利用系统，即便在兰肯回路40中设置泵46的情况下，也与上述第一实施例相同，能实现节省空间，井能有效地同时实现基于 电动发电机12的发电和基于膨胀器48的旋转能量对发动机2的驱动カ的辅助。
另外，由于电动发电机12能利用外转子18的发电电力的一部分经由定子14使内转子16发挥出电动机功能，因此，尤其在第二实施例中，能利用在内转子16中产生的旋转驱动力強制使流体机械44的泵46工作。藉此，能使工作流体在循环路42内循环，并将工作流体良好地供给至膨胀器48以起动兰肯回路40。例如，当起动兰肯回路40时，能使内转子16作为电动机工作，以驱动泵46，从而能将工作流体良好地供给至膨胀器48以起动兰肯回路40。另外，当強制使泵46工作吋，由于在转轴45与膨胀器48的曲柄销98之间夹装有单向离合器100，因此，膨胀器48不会成为不需要的电动发电机12的负载。
接着，对第三实施例进行说明。
图6是示意地表示本发明第三实施例的内燃机的废热利用系统的图。在第三实施例中，还包括空调回路(制冷循环)20，就将空调回路20的压缩机(压缩器)24与电动发电机12连结这点与第二实施例不同，以下，对与上述第二实施例不同的部分进行说明。
如上述图所示，上述空调回路20的压缩机24、电动发电机12以及将兰肯回路40的泵46和膨胀器48 —体化而成的流体机械44以能同轴旋转的方式与电动发电机12的转轴15连结，另ー方面，电动发电机12的转轴17以能同轴旋转的方式与压缩机24的转轴25连结。此外，在转轴25的带轮26和发动机2的曲柄轴7的带轮8上挂绕有环状的皮带9。空调回路20在制冷剂的循环路22上从制冷剂的流动方向观察依次夹装有压缩机(压缩器)24、均未图示的空调压缩机、气液分离器、膨胀阀、蒸发器等而构成闭合回路，通过使车室内的空气流过该蒸发器以在空气与制冷剂之间进行热交換，从而进行例如车辆的车室内的空气调节。
在此，压缩机24主要因通过环状的皮带9及带轮26传递至转轴25的发动机2的旋转驱动カ而被驱动，从而对在上述蒸发器中蒸发后的制冷剂进行压缩以使其处于过热蒸汽的状态。此外，从压缩机24排出的制冷剂在上述空调压缩机中被冷凝液化，该液化后的液体制冷剂经由上述气液分离器，在上述膨胀阀中膨胀之后被朝上述蒸发器送出。參照图7，示出了压缩机24的纵剖图，以下，对压缩机24的结构进一步详细地进行说明。如图7所示，在压缩机24中贯穿有转轴25，在转轴25的一端安装有带轮26。
压缩机24是斜板式可变容量压缩机，并在外壳50的一端依次气密地配置有缸体52、阀板54及汽缸盖56。此外，在外壳50与缸体52之间形成有曲柄室58。在汽缸盖56上形成有吸入端ロ及排出端ロ，在汽缸盖56的内部形成有与吸入端ロ或排出端ロ连通的吸入室60及排出室62。
吸入室60经由吸入簧片阀(未图示)与缸体52的各缸膛64连通，排出室62经由排出簧片阀63与各缸膛64连通。另外，虽未图示，但排出室62经由连通路与曲柄室58连通，在该连通路上配置有电磁阀。该电磁阀与E⑶150电连接并通过E⑶150的控制进行开闭动作，从而断续地使排出室62和曲柄室58连通。 在缸体52的各缸膛64内从曲柄室58侧以能自由往复移动的方式插入活塞66,活塞66的尾部突出至曲柄室58内。
另ー方面，转轴25贯穿曲柄室58、缸体52、阀板54及汽缸盖56，并通过两个向心轴承27,28以能自由旋转的方式支承于外壳50及缸体52。另外，在转轴25上的位于比向心轴承27更靠带轮26 —侧的位置安装有唇形密封29。在转轴25与上述活塞66的尾部之间设有用于将转轴25的旋转运动转换为活塞66的往复运动的转换机构。
作为转换机构，首先在转轴25上固定有圆盘状的转子70，并在转子70与外壳50之间配置有推力轴承72。
此外，在转轴25的转子70与缸体52之间的部分外嵌有圆筒状的斜板轴套74，斜板轴套74通过铰链76而与转子70连结。详细而言，斜板轴套74的内周面呈球状的凹面，斜板轴套74与以自由滑动的方式外嵌于转轴25的套筒78的球状的外周面滑动接触。即，斜板轴套74能相对于转轴25倾动，井能与转轴25 —体旋转。另外，在套筒78与转子70之间以外嵌于转轴25的方式配置有压缩螺旋弹簧79。在斜板轴套74上嵌合有圆环状的斜板80，该斜板80以能一体旋转的方式固定于斜板轴套74，斜板80的外周部位于在活塞66的尾部形成的凹处内。在各尾部的凹处形成有远离活塞66的轴线方向的ー对球面座，配置于球面座的ー对半球状的滑履82以从厚度方向两侧夹住斜板80的方式与斜板80的外周部滑动接触。藉此，在压缩机24中，当转轴25旋转时，旋转运动通过转换机构即转子70、铰链76、斜板轴套74、斜板80及滑履82而转换为活塞66的往复运动。此外，通过各活塞66的往复运动，将吸入室60内的制冷剂经由吸入簧片阀吸入缸膛64并缸膛64内加以压缩，压缩后的制冷剂经由排出簧片阀63、排出室62而排出至循环路22。此时，从压缩机24排出的制冷剂的排出量伴随着利用ECU150开闭上述电磁阀使曲柄室58内的压カ(背压)升降而变化。详细而言，斜板80根据作用于活塞66的压缩反力、背压及作用于斜板80的压缩螺旋弹簧79的作用力的平衡的变化而倾动，通过使各活塞66的行程长度增减来使制冷剂的排出容量(压缩容量)增减变化(压缩容量控制元件)。因此，即便在例如无需使空调回路20工作的情况或欲抑制空调回路20的输出的情况下即空调回路20的工作要求较小或没有空调回路20的工作要求的情况下，也能通过利用上述电磁阀的开度使背压上升来减小斜板80的倾斜程度，井能通过降低制冷剂的排出容量来限制压缩机24的工作。这样，在本发明第三实施例的内燃机的废热利用系统中，将空调回路20的压缩机24、具有内转子16和外转子18的电动发电机12以及将兰肯回路40的泵46与膨胀器48 —体化而成的流体机械44构成为电动发电机12的转轴15以能同轴旋转的方式与流体机械44的转轴45连结，另ー方面，电动发电机12的转轴17以能同轴旋转的方式与压缩机24的转轴25连结。另外，关于废热利用系统的系统控制程序，在第三实施例中，可直接使用上述图5的流程图。
因此，根据本发明第三实施例的内燃机的废热利用系统，即便在设置空调回路20的压缩机24的情况下，与上述相同，也无需另行设置交流发电机，能实现节省空间并紧凑地构成上述压缩机24、电动发电机12及流体机械44，此外，能用发动机2的旋转驱动カ弥补膨胀器48的旋转驱动カ的不足部分，还能将电动发电机12用作交流发电机，或者能根据由内转子16的旋转产生的发电电量容易、无浪费且高效地用膨胀器48的旋转能量辅助压缩机24和发动机2的旋转驱动カ，从而能有效地同时实现基于电动发电机12的发电和基于膨胀器48的旋转能量对发动机2的驱动カ的辅助。另外，通过将压缩机24设为斜板式可变容量压缩机，在空调回路20的工作要求较小或没有空调回路20的工作要求的情况下，能使压缩机24避免成为不必要的负载，从而能使用膨胀器48的旋转能量良好地辅助发动机2的旋转驱动力。
此时，由于压缩机24是斜板式可变容量压缩机，并可根据空调回路20的工作状况对压缩机24的排出容量进行可变控制，因此，在空调回路20的工作要求较小或没有空调回路20的工作要求的情况下，能降低压缩机24的排出容量或使压缩机24的排出容量为零，以限制压缩机24的工作来避免成为负载，从而能使用膨胀器48的旋转能量良好地辅助发动机2的旋转驱动力。另外，此处，在包括将泵46与膨胀器48 —体化而成的流体机械44的第二实施例的结构中増加了空调回路20的压缩机24，但也可在不具有泵46而仅由膨胀器48构成的第一实施例的结构中设置压缩机24。
另外，例如在发动机2闲置启停时，切断断接离合器6，以将经由压缩机24传递至发动机2的电动发电机12的旋转驱动カ阻断。这样，在闲置启停时，通过切断断接离合器6，即便在闲置启停时发动机2暂时停止的情况下，也能利用电池11的蓄电电力驱动电动发电机12，井能使压缩机24工作，从而能使空调回路20良好地工作。
在本实施例中，压缩机24与电动发电机12串联连结，但也可在图I、图3的结构中使压缩机24与带轮26并联连结或与皮带9接触而被驱动，藉此，在例如闲置启停时，通过切断断接离合器6，能利用电池11的蓄电电力驱动电动发电机12，井能使压缩机24工作，从而能使空调回路20良好地工作。接着，对第四实施例进行说明。
图8是示意地表示本发明第四实施例的内燃机的废热利用系统的图。
在第四实施例中，就以被发动机2驱动的辅助机24’代替空调回路20的压缩机24与 电动发电机12连结这点与第三实施例不同。但是，关于废热利用系统的系统控制程序，与第三实施例相同，可直接使用上述图5的流程图。
在此，作为被发动机2驱动的辅助机24’，例如可使用用于动カ转向的油泵等，但并不限于此。
这样，即便在将被发动机2驱动的辅助机24’与电动发电机12连结以代替空调回路20的压缩机24的情况下，与上述相同，也能实现节省空间，井能有效地同时实现基于电动发电机12的发电和基于膨胀器48的旋转能量对发动机2的驱动カ的辅助。以上是对本发明ー实施方式的说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能在不脱离本发明思想的范围内进行各种改变。
例如，在上述实施方式中，将电动发电机12的内转子16通过转轴15与膨胀器48或流体机械44连结，并将外转子18通过转轴17与带轮26、压缩机24或辅助机24’连结，但相反地，也可将内转子16与带轮26、压缩机24或辅助机24’连结，并将外转子18与膨胀器48或流体机械44连结。
另外，在上述实施方式中，将压缩机24设为斜板式可变容量压缩机，但只要压缩机24是可变容量压缩机即可，并不限于斜板压缩机。
另外，在上述实施方式中，在发动机2的带轮8和转轴25的带轮26上挂绕有环状的皮带9以将发动机2的带轮8和转轴25的带轮26彼此连结，但在作为发动机2的另ー辅助机而配置有例如冷却风扇、增压器、水泵等的情况下，并不限定于在上述另ー辅助机的带轮上挂绕皮带9。此外，也可利用齿轮等代替皮带9将发动机2的带轮8、转轴25的带轮26及另ー辅助机连结。另外，在上述实施方式中，兰肯回路40通过冷却水热交換器34与在冷却水回路30中循环的冷却水之间进行热交換，并通过废气热交換器41与在发动机2的排气管3中流动的废气之间进行热交换来回收发动机2的废热，但也可利用上述任意ー个热交換器回收发动机2的废热。
(符号说明)I废热利用系统 2发动机
8、26带轮 9皮带
10电カ回收电路 12电动发电机 14定子 15、17转轴
16内转子(一个转子)
18外转子(另ー个转子)
20空调回路(制冷循环)
24压缩机
24’辅助机
25转轴
30冷却水回路
40兰肯回路(兰肯循环)43兰肯压缩机(冷凝器)
43a电动风扇
44流体机械
46泵
45转轴 48膨胀器
49电动泵
150ECU
权利要求
1.一种内燃机的废热利用系统，其特征在于，包括 兰肯循环，该兰肯循环在工作流体的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、冷凝器及泵，其中，所述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，所述膨胀器使经由该蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，所述冷凝器使经由该膨胀器的工作流体冷凝，所述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至所述蒸发器；以及 电动发电机，该电动发电机在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子， 至少所述电动发电机和所述膨胀器将所述电动发电机的所述内转子及所述外转子中的任意一个转子与所述膨胀器的转轴连结，并将任意另一个转子与内燃机的转轴连结。
2.如权利要求I所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述另一个转子以串联或并联安装辅助机的方式与内燃机的转轴连结。
3.如权利要求2所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述废热利用系统还包括制冷循环，该制冷循环在制冷剂的循环路上安装有至少利用内燃机的旋转驱动力压缩制冷剂的压缩机， 所述辅助机是所述压缩机。
4.如权利要求3所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述压缩机是可变容量压缩机， 还包括根据所述制冷循环的工作状况对该可变容量压缩机的压缩容量进行可变控制的压缩容量控制元件。
5.如权利要求3或4所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 在内燃机与所述压缩机之间具有断接离合器，该断接离合器根据内燃机的运转状态切断或传递经由该压缩机传递至内燃机的所述电动发电机的旋转驱动力。
6.如权利要求I至5中任一项所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述膨胀器及所述泵同轴地形成一体， 所述电动发电机和所述形成一体的膨胀器及泵将所述一个转子与所述形成一体的膨胀器及泵的转轴连结，并将所述另一个转子与内燃机的转轴连结。
7.如权利要求I至5中任一项所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 还包括 电力回收元件，该电力回收元件包括贮存通过所述膨胀器的旋转或内燃机的旋转由所述电动发电机产生的发电电力的电池；以及 系统控制元件，该系统控制元件根据该电池的蓄电量控制电力回收程度。
8.如权利要求7所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述电力回收元件包括 兰肯输出检测元件，该兰肯输出检测元件对所述兰肯循环所产生的兰肯输出进行检测； 电池蓄电量检测元件，该电池蓄电量检测元件对所述电池的蓄电量进行检测；以及电动发电机输出可变元件，该电动发电机输出可变元件使所述电动发电机的所述一个转子及所述另一个转子分别在电动机功能与发电机功能之间进行切换， 所述系统控制元件包括 电池要求电力算出元件，该电池要求电力算出元件算出所述电力回收元件所要求的电池要求电力；以及 电动发电机控制元件，该电动发电机控制元件根据由该电池要求电力算出元件算出的电池要求电力对所述电动发电机输出可变元件进行控制， 当由所述电池要求电力算出元件算出的电池要求电力比由所述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电力大时，利用所述电动发电机控制元件对所述电动发电机输出可变元件进行控制，以将所述另一个转子切换至发电机功能，另一方面，当电池要求电力低于相当于兰肯输出的电力时，对所述电动发电机输出可变元件进行控制，以将所述另一个转子切换至电动机功能。
9.如权利要求8所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述电动发电机控制元件在将所述另一个转子切换至发电机功能时，根据发电机输出目标值控制所述电动发电机，在将所述另一个转子切换至电动机功能时，根据电动机输出目标值控制所述电动发电机输出可变元件， 分别根据所述电池要求电力与相当于所述兰肯输出的电力之差的绝对值来设定所述发电机输出目标值及所述电动机输出目标值。
10.如权利要求8或9所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述废热利用系统还包括所述兰肯循环的电动辅助机，并且所述系统控制元件包括对所述兰肯循环的电动辅助机的输入电力进行控制的兰肯循环电动辅助机输入控制元件， 当由所述兰肯输出检测元件检测出的相当于兰肯输出的电力至少低于所述兰肯循环的电动辅助机的输入电力时，所述系统控制元件利用所述兰肯循环电动辅助机输入控制元件停止所述兰肯循环的电动辅助机的驱动，当相当于兰肯输出的电力至少比所述兰肯循环的电动辅助机的输入电力大时，所述系统控制元件利用所述兰肯循环电动辅助机输入控制元件使所述兰肯循环的电动辅助机驱动。
11.如权利要求8至10中任一项所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述膨胀器及所述泵同轴地形成一体， 所述电动发电机和所述形成一体的膨胀器及泵将所述一个转子与所述形成一体的膨胀器及泵的转轴连结，并将所述另一个转子与内燃机的转轴连结。
12.如权利要求11所述的内燃机的废热利用系统，其特征在于， 所述电动发电机控制元件控制所述电动发电机输出可变元件，以将所述一个转子切换至电动机功能或发电机功能， 所述系统控制元件在由所述兰肯输出检测元件检测出的兰肯输出处于固定值以上时，利用所述电动发电机控制元件控制所述电动发电机输出可变元件，以将所述一个转子切换至发电机功能，在兰肯输出低于固定值时，利用所述电动发电机控制元件控制所述电动发电机输出可变元件，以将所述一个转子切换至电动机功能。
13.—种电动发电机装置，其用于内燃机的废热利用系统，该废热利用系统包括兰肯循环，该兰肯循环在工作流体的循环路上依次安装有蒸发器、膨胀器、冷凝器及泵，其中，所述蒸发器利用内燃机的废热加热工作流体以使其蒸发，所述膨胀器使经由该蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，所述冷凝器使经由该膨胀器的工作流体冷凝，所述泵将经由该冷凝器的工作流体送出至所述蒸发器， 所述电动发电机装置的特征在于，包括电动发电机机构部，该电动发电机机构部在定子的内侧具有内转子并在外侧具有外转子； 所述膨胀器；以及 输入输出轴，该输入输出轴与内燃机的转轴连结， 所述电动发电机机构部的所述内转子和所述外转子中的任意一个转子与所述膨胀器的转轴连结，并且所述内转子和所述外转子中的任意另一个转子与所述输入输出轴连结。
14.如权利要求13所述的电动发电机装置，其特征在于， 所述兰肯循环的所述泵配置于所述电动发电机机构部与所述膨胀器之间， 所述泵的驱动轴的一端与所述膨胀器连结，另一端与所述一个转子连结。
15.如权利要求14所述的电动发电机装置，其特征在于， 在所述泵与所述膨胀器之间安装有单向离合器，该单向离合器将来自所述膨胀器的旋转驱动力传递至所述泵，但不将来自所述泵的旋转驱动力传递至所述膨胀器。
全文摘要
一种内燃机的废热利用系统及在该系统中使用的电动发电机装置，将电动发电机(12)的内转子(16)及外转子(18)中的任意一个转子与兰肯回路(40)的膨胀器(48)连结，并将任意另一个转子与内燃机(2)的转轴(7)连结。
文档编号F01K23/06GK102844528SQ20118001549
公开日2012年12月26日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年3月24日
发明者和田博文, 粕谷润一郎, 中村慎二, 塚本公, 永井宏幸 申请人:三电有限公司