内燃机的废热利用装置制造方法及图纸

一种内燃机的废热利用装置，兰肯回路（40）具有作为多个热交换器的EGR回路的EGR冷却器（36）和排气通路的废气热交换器（41），以沿兰肯回路的工作流体的流动方向观察，EGR冷却器配置在废气热交换器的上游的方式配置上述EGR冷却器和废气热交换器，并利用控制元件（60），对EGR冷却器中的EGR气体和工作流体的热交换量进行控制，以使由EGR气体温度检测元件（39）检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围（例如150℃～200℃）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种内燃机的废热利用装置，详细而言，涉及适合于将车辆的内燃机的废热回收利用的废热利用装置。
技术介绍
这种废热利用这包括兰肯循环，该兰肯循环在作为工作流体的制冷剂的循环流路上依次安装有蒸发器、膨胀器、动力接收装置、冷凝器及泵，其中，上述蒸发器利用内燃机的废热对工作流体进行加热以使其蒸发，上述膨胀器使经由上述蒸发器的工作流体膨胀以产生旋转驱动力，上述动力接收装置接收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，上述泵将经由上述冷凝器的工作流体送出至上述蒸发器。作为内燃机的废热之一，有为了降低NOx而使废气的一部分回流至吸气的EGR气体(废气再循环气体)的热、即来自在EGR通路中为使EGR气体的温度降低而设置的EGR冷却器的散热，已知有利用上述EGR气体的热的兰肯循环系统(参照专利文献I)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本专利特开2007 - 239513号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题在上述专利文献I公开的技术中，将EGR气体用作热源来构成兰肯循环系统，但存在如下问题:例如根据内燃机的运转状况的不同，需要通过调节设于EGR通路的EGR阀来使EGR气体流量增减，在利用EGR阀来切断EGR气体这样的情况下，在切断期间，在兰肯循环系统中完全无法利用EGR气体的热。此外，在上述专利文献I公开的技术中，由于在兰肯循环系统中利用EGR气体的热，因此，相反会使EGR气体的温度降低，但一般来说，若EGR气体的温度低于100°C，则EGR气体中的水分会冷凝，存在产生酸而使EGR通路等腐蚀这样的问题，因而如何不使EGR气体中的水分冷凝便成为技术问题。此外，在专利文献I公开的技术中，基本上是利用EGR气体作为热源，但例如在EGR气体之外，利用内燃机的多个热源来构成兰肯循环系统的情况下，如何利用内燃机的多个热源来构成兰肯循环系统也成为技术问题。本专利技术鉴于上述技术问题而作，其目的在于提供一种能在不使EGR气体中的水分冷凝的情况下，高效地将包括EGR气体在内的内燃机的多个热源用于兰肯循环系统的内燃机的废热利用装置。解决技术问题所采用的技术方案为了实现上述目的，本专利技术的内燃机的废热利用装置的特征在于包括:兰肯回路，该兰肯回路在工作流体的循环流路中依次装有利用内燃机的废热对工作流体进行加热的多个热交换器、使经由该多个热交换器的工作流体膨胀来产生旋转驱动力的膨胀器、使经由该膨胀器的工作流体冷凝的冷凝器、将经由该冷凝器的工作流体送出至上述热交换器的泵；废气热交换器，该废气热交换器装在将内燃机的废气朝大气排放的排气通路中；EGR回路，该EGR回路具有使内燃机的废气的一部分作为EGR气体回流至吸气的EGR通路、装在该EGR通路中并至少通过与内燃机的运转状态相对应的开闭来进行EGR气体的流通和阻断的EGR阀、装在该EGR通路中并对EGR气体进行冷却的EGR冷却器；EGR气体温度检测元件，该EGR气体温度检测元件沿上述EGR通路的EGR气体的流动方向观察设置在上述EGR冷却器的下游，并对EGR气体的温度进行检测；以及控制元件，该控制元件至少在上述EGR阀打开而使EGR气体流通时，对在上述EGR冷却器中的EGR气体的热交换量进行控制，上述兰肯回路中的上述多个热交换器是上述EGR冷却器和上述废气热交换器，其构成为沿上述循环流路的工作流体的流动方向观察，上述EGR冷却器位于上述废气热交换器的上游，在上述EGR冷却器中利用EGR气体的热对工作流体进行加热，并在上述废气热交换器中利用废气的热对工作流体进行加热，上述控制元件对上述EGR冷却器中的EGR气体与工作流体的热交换量进行控制，以使由上述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围(技术方案I)。较为理想的是，上述控制元件通过改变上述兰肯回路的上述膨胀器的负荷来使经过上述EGR冷却器的工作流体的压力可变，以使由上述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围(技术方案2)。此外，最好是上述控制元件通过改变上述兰肯回路的上述泵的排出量来使经过上述EGR冷却器的工作流体的流量可变，以使由上述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围(技术方案3)。此外，最好是上述兰肯回路包括从上述循环流路分岔合流来迂回绕过上述EGR冷却器的EGR冷却器迂回通路和在上述循环流路和上述EGR冷却器迂回通路中对工作流体的流动进行调节的调节阀，上述控制元件通过调节上述调节阀来使经过上述EGR冷却器的工作流体的流量可变，以使由上述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围(技术方案4)。此外，最好是还包括冷却水回路，该冷却水回路具有使内燃机的冷却水在散热器中循环的冷却水通路和装在该冷却水通路中并对冷却水的热和工作流体的热进行热交换的冷却水热交换器，上述兰肯回路中沿上述循环流路的工作流体的流动方向观察，上述冷却水热交换器位于上述EGR冷却器及上述废气热交换器的上游(技术方案5)。此外，最好是上述兰肯回路包括从上述循环流路分岔合流并迂回绕过上述冷却水热交换器的冷却水热交换器迂回通路、在上述循环流路和上述冷却水热交换器迂回通路中对工作流体的流动进行调节的第二调节阀、对返回至内燃机的冷却水的温度进行检测的冷却水温度检测元件，上述控制元件通过对上述第二调节阀进行调节来使经过上述冷却水热交换器的工作流体的流量可变，以使由上述冷却水温度检测元件检测出的冷却水的温度不会为规定温度以下(技术方案6)。此外，最好是上述控制元件通过调节上述第二调节阀并改变经过上述冷却水热交换器的工作流体的流量来使上述冷却水热交换器中的吸热量可变，以使由上述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围(技术方案7)。专利技术效果根据本专利技术的内燃机的废热利用装置，兰肯回路具有多个热交换器，多个热交换器是EGR回路的EGR冷却器和排气通路的废气热交换器，以沿兰肯回路的工作流体的流动方向观察，EGR冷却器配置在废气热交换器的上游的方式配置上述EGR冷却器和废气热交换器，并利用控制元件，对EGR冷却器中的EGR气体和工作流体的热交换量进行控制，以使由EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围。因此，兰肯回路的工作流体在EGR气体回流时，首先通过在EGR冷却器中吸收EGR气体的热来使EGR气体降低至规定温度范围，然后，在废气热交换器中进一步吸收废气的热。藉此，将EGR气体保持在例如不会使EGR气体中的水分冷凝且不会产生酸的100°C以上，从而防止EGR通路及EGR阀的腐蚀，并且，在EGR冷却器中使兰肯回路的工作流体充分吸收EGR气体的热，从而使EGR气体的温度降低至规定温度范围，另外能在废气热交换器中使兰肯回路的工作流体吸收废气的热，并能高效地利用内燃机的废热(技术方案I)。此外，在EGR气体没有发生回流时，兰肯回流的工作流体也能在废气热交换器中吸收废气的热后升温、升压，因此，的确能高效地利用内燃机的废热。此外，通过改变兰肯回路的膨胀器的负荷来使经过EGR冷却器的工作流体的压力可变、即使蒸发温度可变，就能调节EGR冷却器中的热交换量，并能将EGR气体的温度保持在规定温度范围(技术方案2)。此外，通过改变兰肯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.30 JP 2010-2209871.一种内燃机的废热利用装置，其特征在于，包括: 兰肯回路，该兰肯回路在工作流体的循环流路中依次装有利用内燃机的废热对工作流体进行加热的多个热交换器、使经由该多个热交换器的工作流体膨胀来产生旋转驱动力的膨胀器、使经由该膨胀器的工作流体冷凝的冷凝器、将经由该冷凝器的工作流体送出至所述热交换器的泵； 废气热交换器，该废气热交换器装在将内燃机的废气朝大气排放的排气通路中； EGR回路，该EGR回路具有使内燃机的废气的一部分作为EGR气体回流至吸气的EGR通路、装在该EGR通路中并至少通过与内燃机的运转状态相对应的开闭来进行EGR气体的流通和阻断的EGR阀、装在该EGR通路中并对EGR气体进行冷却的EGR冷却器； EGR气体温度检测元件，该EGR气体温度检测元件沿所述EGR通路的EGR气体的流动方向观察设置在所述EGR冷却器的下游，并对EGR气体的温度进行检测；以及 控制元件，该控制元件至少在所 述EGR阀打开而使EGR气体流通时，对在所述EGR冷却器中的EGR气体的热交换量进行控制， 所述兰肯回路中的所述多个热交换器是所述EGR冷却器和所述废气热交换器，其构成为沿所述循环流路的工作流体的流动方向观察，所述EGR冷却器位于所述废气热交换器的上游，在所述EGR冷却器中利用EGR气体的热对工作流体进行加热，并在所述废气热交换器中利用废气的热对工作流体进行加热， 所述控制元件对所述EGR冷却器中的EGR气体与工作流体的热交换量进行控制，以使由所述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围。2.如权利要求1所述的内燃机的废热利用装置，其特征在于， 所述控制元件通过改变所述兰肯回路的所述膨胀器的负荷来使经过所述EGR冷却器的工作流体的压力可变，以使由所述EGR气体温度检测元件检测出的EGR气体的温度处于规定温度范围。3.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：狩野靖明，粕谷润一郎，
申请(专利权)人：三电有限公司，
类型：
国别省市：