發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置，尤其涉及包括朗肯循環(huán)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置，該朗肯循環(huán)裝置回收發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱，并利用膨脹機(jī)再生為動(dòng)力。
【背景技術(shù)】
[0002]已知有如下廢熱利用裝置:該廢熱利用裝置包括作為熱能量對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱進(jìn)行回收、并將其轉(zhuǎn)換成動(dòng)力的朗肯循環(huán)裝置，通過將該朗肯循環(huán)的輸出傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)，從而對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出進(jìn)行輔助。在搭載有上述廢熱利用裝置的車輛中，為了適當(dāng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出，需要準(zhǔn)確地掌握朗肯循環(huán)裝置的輸出。
[0003]掌握朗肯循環(huán)裝置的輸出的方法具有例如專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)。該專利文獻(xiàn)I所記載的技術(shù)中，基于膨脹機(jī)上游側(cè)的高壓的制冷劑壓力和膨脹機(jī)下游側(cè)的低壓的制冷劑壓力，來推定膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩以作為朗肯循環(huán)裝置的輸出。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開2010 - 229843號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0005]然而，在應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置的朗肯循環(huán)裝置中，存在設(shè)有繞過膨脹機(jī)來使制冷劑流通的膨脹機(jī)旁通通路及對(duì)膨脹機(jī)進(jìn)行開閉的旁通閥的朗肯循環(huán)裝置。在上述朗肯循環(huán)裝置中，通過根據(jù)需要對(duì)旁通閥進(jìn)行開閥，繞過膨脹機(jī)來使制冷劑流通。
[0006]在上述現(xiàn)有技術(shù)中，基于膨脹機(jī)上游側(cè)的高壓的制冷劑壓力和下游側(cè)的低壓的制冷劑壓力，推定膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩，將高壓側(cè)與低壓側(cè)的制冷劑壓力差較大的情況作為對(duì)象。因此，無法直接應(yīng)用于包括上述膨脹機(jī)旁通通路及上述旁通閥的朗肯循環(huán)裝置的廢熱利用裝置。在旁通閥開閥的狀態(tài)下，高壓側(cè)和低壓側(cè)的制冷劑壓力差幾乎為零，因此可能導(dǎo)致膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩(即、朗肯循環(huán)的輸出)的推定誤差增大。
[0007]本發(fā)明是著眼于上述情況而完成的，其目的在于，在包括朗肯循環(huán)裝置、并采用將朗肯循環(huán)裝置的輸出傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的廢熱利用裝置中，該朗肯循環(huán)裝置具備膨脹機(jī)旁通通路及對(duì)該膨脹機(jī)的旁通通路進(jìn)行開閉的旁通閥，無論旁通閥的開閉狀態(tài)如何，均能高精度地推定出朗肯循環(huán)裝置的輸出并對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮敵隹刂啤?br> 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案
[0008]本發(fā)明的一個(gè)側(cè)面所涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置包括:朗肯循環(huán)裝置，該朗肯循環(huán)裝置在制冷劑的循環(huán)通路上具有:蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱對(duì)制冷劑進(jìn)行加熱并使其蒸發(fā)；膨脹機(jī)，該膨脹機(jī)使經(jīng)過該蒸發(fā)器后的制冷劑膨脹，從而產(chǎn)生動(dòng)力；冷凝機(jī)，該冷凝機(jī)使經(jīng)過該膨脹機(jī)后的制冷劑冷凝；以及泵，該泵將經(jīng)過該冷凝機(jī)后的制冷劑輸送到所述蒸發(fā)器，并且還設(shè)有繞過所述膨脹機(jī)來使制冷劑流通的膨脹機(jī)旁通通路和對(duì)該膨脹機(jī)旁通通路進(jìn)行開閉的旁通閥；傳輸機(jī)構(gòu)，該傳輸機(jī)構(gòu)將該朗肯循環(huán)裝置的輸出傳輸至發(fā)動(dòng)機(jī)；以及計(jì)算處理部，該計(jì)算處理部計(jì)算出所述朗肯循環(huán)裝置的輸出，并將計(jì)算得到的所述朗肯循環(huán)裝置的輸出輸出到對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行輸出控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制部。所述計(jì)算處理部具有:第一轉(zhuǎn)矩推定部，該第一轉(zhuǎn)矩推定部基于所述朗肯循環(huán)裝置的高壓側(cè)的制冷劑壓力和低壓側(cè)的制冷劑壓力，來推定所述旁通閥處于開閥狀態(tài)下的所述膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩；以及第二轉(zhuǎn)矩推定部，該第二轉(zhuǎn)矩推定部基于所述朗肯循環(huán)裝置的高壓側(cè)的制冷劑壓力和低壓側(cè)的制冷劑壓力，來推定所述旁通閥處于閉閥狀態(tài)下的所述膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩，基于利用所述第一轉(zhuǎn)矩推定部推定得到的轉(zhuǎn)矩推定值或利用所述第二轉(zhuǎn)矩推定部推定得到的轉(zhuǎn)矩推定值，來計(jì)算所述朗肯循環(huán)裝置的輸出。
[0009]此外，本發(fā)明的另一個(gè)側(cè)面所涉及的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置包括:朗肯循環(huán)裝置，該朗肯循環(huán)裝置在制冷劑的循環(huán)通路上具有:蒸發(fā)器，該蒸發(fā)器利用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱對(duì)制冷劑進(jìn)行加熱并使其蒸發(fā)；膨脹機(jī)，該膨脹機(jī)使經(jīng)過該蒸發(fā)器后的制冷劑膨脹，從而產(chǎn)生動(dòng)力；冷凝機(jī)，該冷凝機(jī)使經(jīng)國(guó)該膨脹機(jī)后的制冷劑冷凝；以及泵，該泵將經(jīng)過該冷凝機(jī)后的制冷劑輸送到所述蒸發(fā)器，并且還設(shè)有繞過所述膨脹機(jī)來使制冷劑流通的膨脹機(jī)旁通通路和對(duì)該膨脹機(jī)旁通通路進(jìn)行開閉的旁通閥；傳輸機(jī)構(gòu)，該傳輸機(jī)構(gòu)將該朗肯循環(huán)裝置的輸出傳輸至發(fā)動(dòng)機(jī)；以及計(jì)算處理部，該計(jì)算處理部基于所述膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩計(jì)算出所述朗肯循環(huán)裝置的輸出，并將計(jì)算得到的所述朗肯循環(huán)裝置的輸出輸出到對(duì)所述發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行輸出控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制部。所述計(jì)算處理部具有轉(zhuǎn)矩推定部，該轉(zhuǎn)矩推定部基于所述朗肯循環(huán)裝置的高壓側(cè)的制冷劑壓力和低壓側(cè)的制冷劑壓力，來推定所述膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并對(duì)該推定得到的所述膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩的最小值進(jìn)行限制。
發(fā)明效果
[0010]根據(jù)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置，計(jì)算出朗肯循環(huán)裝置的輸出并將其輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)控制部的計(jì)算處理部具有:第一轉(zhuǎn)矩推定部，該第一轉(zhuǎn)矩推定部推定出對(duì)膨脹機(jī)旁通通路進(jìn)行開閉的旁通閥處于開閥狀態(tài)下的膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩；以及第二轉(zhuǎn)矩推定部，該第二轉(zhuǎn)矩推定部推定出所述旁通閥處于閉閥狀態(tài)下的膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩。因此，能高精度地推定出狀態(tài)不同的旁通閥、即開閥時(shí)和閉閥時(shí)各自的膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩，進(jìn)而高精度地推定出朗肯循環(huán)裝置的輸出，從而能利用發(fā)動(dòng)機(jī)控制部對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮敵隹刂啤?br>[0011]根據(jù)上述發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置，計(jì)算出朗肯循環(huán)裝置的輸出并將其輸出至發(fā)動(dòng)機(jī)控制部的計(jì)算處理部具有轉(zhuǎn)矩推定部，該轉(zhuǎn)矩推定部基于朗肯循環(huán)裝置的高壓側(cè)和低壓側(cè)的制冷劑壓力來推定膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并且對(duì)推定得到的膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩的最小值進(jìn)行限制。因此，尤其在旁通閥處于開閥的狀態(tài)及旁通閥剛閉閥后等的所述高壓側(cè)的制冷劑壓力和所述低壓側(cè)的制冷劑壓力之差較小的情況下，抑制了膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩推定值變得過小的情況。由此，無論旁通閥的開閉狀態(tài)如何，均能高精度地推定出朗肯循環(huán)的輸出，從而能利用發(fā)動(dòng)機(jī)控制部對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)妮敵隹刂啤?br>【附圖說明】
[0012]圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的廢熱利用裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示膨脹機(jī)的轉(zhuǎn)矩的推定結(jié)果的一個(gè)示例的圖。
圖3是表示計(jì)算朗肯循環(huán)裝置的輸出的計(jì)算處理的一個(gè)示例的流程圖。 圖4是表示計(jì)算朗肯循環(huán)裝置的輸出的計(jì)算處理的其它示例的流程圖。
圖5是表示本發(fā)明的實(shí)施方式2所涉及的廢熱利用裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
圖6是表示本發(fā)明的實(shí)施方式3所涉及的廢熱利用裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面，參照【附圖說明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1示出了本發(fā)明的實(shí)施方式I所涉及的廢熱利用裝置IA的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)。該廢熱利用裝置IA是搭載于車輛、并對(duì)該車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢熱進(jìn)行回收并利用的發(fā)動(dòng)機(jī)的廢熱利用裝置，包括:朗肯循環(huán)裝置2A、將朗肯循環(huán)裝置2A的輸出傳輸?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)10的傳輸機(jī)構(gòu)3A、以及對(duì)廢熱利用裝置IA進(jìn)行控制的控制單元4A。
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)10是水冷式的內(nèi)燃機(jī)，利用在冷卻水循環(huán)通路11中流動(dòng)的冷卻水進(jìn)行冷卻。冷卻水循環(huán)通路11中配置有后述的朗肯循環(huán)裝置2A的蒸發(fā)器22，該蒸發(fā)器22的下游側(cè)還配置有省略圖示的散熱器。從發(fā)動(dòng)機(jī)10吸收到熱量的冷卻水在通過蒸發(fā)器22時(shí)與朗肯循環(huán)裝置2A的制冷劑之間進(jìn)行熱交換，并且在通過散熱器時(shí)與外部氣體之間進(jìn)行熱交換，從而該冷卻水被冷卻，并再次提供給發(fā)動(dòng)機(jī)10。
[0015]朗肯循環(huán)裝置2A從發(fā)動(dòng)機(jī)10的冷卻水回收發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢熱，并轉(zhuǎn)換成動(dòng)力進(jìn)行輸出(作為動(dòng)力進(jìn)行再生)。朗肯循環(huán)裝置2A具有制冷劑的循環(huán)通路21，在該循環(huán)通路21中依次設(shè)有蒸發(fā)器22、膨脹機(jī)23、冷凝機(jī)24及泵25。此外，朗肯循環(huán)裝置2除了循環(huán)通路21以外，還具有繞過膨脹機(jī)23來使制冷劑流通的膨脹機(jī)旁通通路26以及對(duì)該膨脹機(jī)旁通通路26進(jìn)行開閉的旁通閥27。該旁通閥27的動(dòng)作由控制單元4A所控制。
[0016]蒸發(fā)器22是熱交換器，該熱交換器通過在從發(fā)動(dòng)機(jī)10吸收熱量的冷卻水和制冷劑之間進(jìn)行熱交換，從而對(duì)制冷劑進(jìn)行加熱而使其蒸發(fā)(氣化)。膨脹機(jī)23是渦旋式膨脹機(jī)，該渦旋式膨脹機(jī)通過使由蒸發(fā)器22進(jìn)行加熱而成為過熱蒸汽的制冷劑膨脹并轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)能量，從而產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。冷凝器24是熱交換器，該熱交換器通過在經(jīng)過膨脹機(jī)23后的制冷劑和外部氣體之間進(jìn)行熱交換，從而對(duì)制冷劑進(jìn)行冷卻而使其冷凝(液化)。泵25是機(jī)械式泵，該泵將由冷凝器24液化后的制冷劑輸送到蒸發(fā)器22。然后，通過利用泵25將由冷凝器24液化后的制冷劑輸送到蒸發(fā)器22，制冷劑在循環(huán)通路21 (即、朗肯循環(huán)裝置2A的上述各要素)中循環(huán)。
[0017]因此，本實(shí)施方式中，膨脹機(jī)23和泵25作為經(jīng)由相同的轉(zhuǎn)軸28a成為一