一種內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)及在該系統(tǒng)中使用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)裝置，將電動(dòng)發(fā)電機(jī)(12)的內(nèi)轉(zhuǎn)子(16)及外轉(zhuǎn)子(18)中的任意一個(gè)轉(zhuǎn)子與蘭肯回路(40)的膨脹器(48)連結(jié)，并將任意另一個(gè)轉(zhuǎn)子與內(nèi)燃機(jī)(2)的轉(zhuǎn)軸(7)連結(jié)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)及在該系統(tǒng)中使用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)裝置，詳細(xì)而言，涉及優(yōu)選用于回收利用車輛內(nèi)燃機(jī)廢熱的廢熱利用系統(tǒng)及在該系統(tǒng)中使用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)裝置。
技術(shù)介紹
這種廢熱利用系統(tǒng)包括蘭肯循環(huán)，該蘭肯循環(huán)在作為工作流體的制冷劑的循環(huán)路上依次安裝有蒸發(fā)器、膨脹器、被動(dòng)カ傳遞裝置、冷凝器及泵，其中，上述蒸發(fā)器利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱加熱工作流體以使其蒸發(fā)，上述膨脹器使經(jīng)由該蒸發(fā)器的高壓的工作流體膨脹以產(chǎn) 生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，上述被動(dòng)カ傳遞裝置傳遞在上述膨脹器中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，上述冷凝器使經(jīng)由上述膨脹器的工作流體冷凝，上述泵將經(jīng)由該冷凝器的工作流體送出至上述蒸發(fā)器，O此外，還公開了以下流體機(jī)械例如將泵、膨脹器及作為被動(dòng)カ傳遞裝置的電動(dòng)發(fā)電機(jī)配置在同軸上，在起動(dòng)蘭肯循環(huán)時(shí)，使電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)起作用以使泵循環(huán)，另ー方面，在通過制冷劑的循環(huán)使膨脹器開始自動(dòng)旋轉(zhuǎn)后，則使電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)起作用(專利文獻(xiàn)I)。 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本專利特開2005-30386號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在上述專利文獻(xiàn)I所公開的技術(shù)中，采用了將電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)泵并在驅(qū)動(dòng)膨脹器時(shí)使該電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)起作用的結(jié)構(gòu)，但在夏季等外部氣溫較高的狀況下，冷凝溫度上升，膨脹比較小，從而存在僅以基于只靠膨脹器的旋轉(zhuǎn)カ使電動(dòng)發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)來發(fā)電是不能充分產(chǎn)生車輛所需要的電カ這樣的問題。在該情況下，為了確保車輛所需的電力，可考慮與現(xiàn)有技術(shù)相同地另行將由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)設(shè)于車輛。 然而，在一輛車上設(shè)置電動(dòng)發(fā)電機(jī)和與現(xiàn)有相同的交流發(fā)電機(jī)這兩個(gè)發(fā)電機(jī)會(huì)多余地占據(jù)設(shè)置空間，另外，還會(huì)導(dǎo)致重量、成本増大，這是不理想的。另ー方面，在如車輛高速行駛時(shí)等那樣朝冷凝器的通風(fēng)量較大、冷凝溫度降低、膨脹比變大的情況下，電動(dòng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電電カ有剩余，這是不理想的。 因此，可考慮以下結(jié)構(gòu)的廢熱利用系統(tǒng)例如，將被動(dòng)カ傳遞裝置設(shè)為內(nèi)燃機(jī)，將膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ經(jīng)由環(huán)狀的皮帶等直接傳遞至內(nèi)燃機(jī)，并也將膨脹器、內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力傳遞至與膨脹器同軸或分體設(shè)置的交流發(fā)電機(jī)。若采用上述結(jié)構(gòu)，則能將膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ傳遞至內(nèi)燃機(jī)，并且僅設(shè)置ー個(gè)交流發(fā)電機(jī)，就能利用膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ及內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ進(jìn)行發(fā)電。 然而，若將膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ經(jīng)由環(huán)狀的皮帶等直接傳遞至內(nèi)燃機(jī)，則內(nèi)燃機(jī)與膨脹器進(jìn)行相同的旋轉(zhuǎn)，因此，在內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)于膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)較大的情況下，內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)制使來自膨脹器的工作流體的排出量増大，不能在膨脹器的上游側(cè)將工作流體維持成高壓，從而產(chǎn)生膨脹器的輸出降低這樣的問題。即，在內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速相對(duì)于膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)較大的情況下，不能將膨脹器的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ良好地傳遞至內(nèi)燃機(jī)、交流發(fā)電機(jī)，從而存在效率較差這樣的問題。本專利技術(shù)鑒于上述技術(shù)問題而作，其目的在于提供內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)及在該系統(tǒng)中使用的電動(dòng)發(fā)電機(jī)裝置，該內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)包括使工作流體循環(huán)以在膨脹器中 產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ的蘭肯循環(huán)，能利用膨脹器的旋轉(zhuǎn)能量不浪費(fèi)且高效地輔助內(nèi)燃機(jī)的驅(qū)動(dòng)力，井能利用膨脹器和內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ高效地進(jìn)行發(fā)電。 解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)的特征是，包括蘭肯循環(huán)，該蘭肯循環(huán)在工作流體的循環(huán)路上依次安裝有蒸發(fā)器、膨脹器、冷凝器及泵，其中，上述蒸發(fā)器利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱加熱工作流體以使其蒸發(fā)，上述膨脹器使經(jīng)由該蒸發(fā)器的工作流體膨脹以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，上述冷凝器使經(jīng)由該膨脹器的工作流體冷凝，上述泵將經(jīng)由該冷凝器的工作流體送出至上述蒸發(fā)器；以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)，該電動(dòng)發(fā)電機(jī)在定子的內(nèi)側(cè)具有內(nèi)轉(zhuǎn)子并在外側(cè)具有外轉(zhuǎn)子，至少上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)和上述膨脹器將上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的上述內(nèi)轉(zhuǎn)子及上述外轉(zhuǎn)子中的任意一個(gè)轉(zhuǎn)子與上述膨脹器的轉(zhuǎn)軸連結(jié)，并將任意另ー個(gè)轉(zhuǎn)子與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)軸連結(jié)(技術(shù)方案一)。較為理想的是，上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子以串聯(lián)或并聯(lián)安裝輔助機(jī)的方式與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)軸連結(jié)(技術(shù)方案ニ)。 此外，較為理想的是，上述廢熱利用系統(tǒng)還包括制冷循環(huán)，該制冷循環(huán)在制冷劑的循環(huán)路上安裝有至少利用內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ壓縮制冷劑的壓縮機(jī)，上述輔助機(jī)是上述壓縮機(jī)(技術(shù)方案三)。較為理想的是，上述壓縮機(jī)是可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)，還包括根據(jù)上述制冷循環(huán)的工作狀況對(duì)該可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的壓縮容量進(jìn)行可變控制的壓縮容量控制元件(技術(shù)方案四)。 較為理想的是，在內(nèi)燃機(jī)與上述壓縮機(jī)之間具有斷接離合器，該斷接離合器根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)切斷或傳遞經(jīng)由該壓縮機(jī)傳遞至內(nèi)燃機(jī)的上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)カ(技術(shù)方案五)。在該情況下，較為理想的是，上述膨脹器及上述泵同軸地形成一體，上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)和上述形成一體的膨脹器及泵將上述一個(gè)轉(zhuǎn)子與上述形成一體的膨脹器及泵的轉(zhuǎn)軸連結(jié)，并將上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)軸連結(jié)(技術(shù)方案六)。較為理想的是，在上述內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)中，還包括電カ回收元件，該電カ回收元件包括貯存通過上述膨脹器的旋轉(zhuǎn)或內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)由上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的發(fā)電電カ的電池；以及系統(tǒng)控制元件，該系統(tǒng)控制元件根據(jù)該電池的蓄電量控制電カ回收程度(技術(shù)方案七)。 較為理想的是，上述電カ回收元件包括蘭肯輸出檢測(cè)元件，該蘭肯輸出檢測(cè)元件對(duì)上述蘭肯循環(huán)所產(chǎn)生的蘭肯輸出進(jìn)行檢測(cè)；電池蓄電量檢測(cè)元件，該電池蓄電量檢測(cè)元件對(duì)上述電池的蓄電量進(jìn)行檢測(cè)；以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)撾妱?dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)股鲜鲭妱?dòng)發(fā)電機(jī)的上述一個(gè)轉(zhuǎn)子及上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子分別在電動(dòng)機(jī)功能與發(fā)電機(jī)功能之間進(jìn)行切換，上述系統(tǒng)控制元件包括電池要求電カ算出元件，該電池要求電カ算出元件算出上述電カ回收元件所要求的電池要求電カ；以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件，該電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件根據(jù)由該電池要求電カ算出元件算出的電池要求電カ對(duì)上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)M(jìn)行控制，當(dāng)由上述電池要求電カ算出元件算出的電池要求電カ比由上述蘭肯輸出檢測(cè)元件檢測(cè)出的相當(dāng)于蘭肯輸出的電カ大時(shí)，利用上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件對(duì)上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)M(jìn)行控制，以將上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子切換至發(fā)電機(jī)功能，另ー方面，當(dāng)電池要求電カ低于相當(dāng)于蘭肯輸出的電カ時(shí)，對(duì)上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)M(jìn)行控制，以將上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子切換至電動(dòng)機(jī)功能，(技術(shù)方案八)。較為理想的是，上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件在將上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子切換至發(fā)電機(jī)功能時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值控制上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)，在將上述另ー個(gè)轉(zhuǎn)子切換至電動(dòng)機(jī)功能時(shí)，根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出目標(biāo)值控制上述電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)謩e根據(jù)上述電池要求電力與相當(dāng)于上述蘭肯輸出的電カ之差的絕對(duì)值來設(shè)定上述發(fā)電機(jī)輸出目標(biāo)值及上述電動(dòng)機(jī)輸出目標(biāo)值(技術(shù)方案九)。 此外，較為理想的是，上述廢熱利用系統(tǒng)還包括上述蘭肯循環(huán)的電動(dòng)輔助機(jī)，并且上述系統(tǒng)控制元件包括對(duì)上述蘭肯循環(huán)的電動(dòng)輔助機(jī)的輸入電力進(jìn)行控制的蘭肯循環(huán)電動(dòng)輔助機(jī)輸入控制元件，當(dāng)由上述蘭肯輸出檢測(cè)元件檢測(cè)出的相當(dāng)于蘭肯輸出的電カ至少低于上述蘭肯循環(huán)的電動(dòng)輔助機(jī)的輸入電カ時(shí)，上述系統(tǒng)控制元件利用上述蘭肯循環(huán)電動(dòng)輔助機(jī)輸入控制元件停止上述蘭肯循環(huán)的電動(dòng)輔助機(jī)的驅(qū)動(dòng)，當(dāng)相當(dāng)于蘭肯輸出的電カ至少比上述蘭肯循環(huán)的電動(dòng)輔助機(jī)的輸入電カ大時(shí)，上述系統(tǒng)控制元件利用上述蘭肯循環(huán)電動(dòng)輔助機(jī)輸入控制元件使上述蘭肯循環(huán)的電動(dòng)輔助機(jī)驅(qū)動(dòng)(技術(shù)方案十)。在該情況本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】2010.03.24 JP 2010-0679891.一種內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于，包括 蘭肯循環(huán)，該蘭肯循環(huán)在工作流體的循環(huán)路上依次安裝有蒸發(fā)器、膨脹器、冷凝器及泵，其中，所述蒸發(fā)器利用內(nèi)燃機(jī)的廢熱加熱工作流體以使其蒸發(fā)，所述膨脹器使經(jīng)由該蒸發(fā)器的工作流體膨脹以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力，所述冷凝器使經(jīng)由該膨脹器的工作流體冷凝，所述泵將經(jīng)由該冷凝器的工作流體送出至所述蒸發(fā)器；以及 電動(dòng)發(fā)電機(jī)，該電動(dòng)發(fā)電機(jī)在定子的內(nèi)側(cè)具有內(nèi)轉(zhuǎn)子并在外側(cè)具有外轉(zhuǎn)子， 至少所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)和所述膨脹器將所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的所述內(nèi)轉(zhuǎn)子及所述外轉(zhuǎn)子中的任意一個(gè)轉(zhuǎn)子與所述膨脹器的轉(zhuǎn)軸連結(jié)，并將任意另一個(gè)轉(zhuǎn)子與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)軸連結(jié)。2.如權(quán)利要求I所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述另一個(gè)轉(zhuǎn)子以串聯(lián)或并聯(lián)安裝輔助機(jī)的方式與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)軸連結(jié)。3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述廢熱利用系統(tǒng)還包括制冷循環(huán)，該制冷循環(huán)在制冷劑的循環(huán)路上安裝有至少利用內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力壓縮制冷劑的壓縮機(jī)， 所述輔助機(jī)是所述壓縮機(jī)。4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述壓縮機(jī)是可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)， 還包括根據(jù)所述制冷循環(huán)的工作狀況對(duì)該可變?nèi)萘繅嚎s機(jī)的壓縮容量進(jìn)行可變控制的壓縮容量控制元件。5.如權(quán)利要求3或4所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 在內(nèi)燃機(jī)與所述壓縮機(jī)之間具有斷接離合器，該斷接離合器根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)切斷或傳遞經(jīng)由該壓縮機(jī)傳遞至內(nèi)燃機(jī)的所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。6.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述膨脹器及所述泵同軸地形成一體， 所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)和所述形成一體的膨脹器及泵將所述一個(gè)轉(zhuǎn)子與所述形成一體的膨脹器及泵的轉(zhuǎn)軸連結(jié)，并將所述另一個(gè)轉(zhuǎn)子與內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)軸連結(jié)。7.如權(quán)利要求I至5中任一項(xiàng)所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 還包括 電力回收元件，該電力回收元件包括貯存通過所述膨脹器的旋轉(zhuǎn)或內(nèi)燃機(jī)的旋轉(zhuǎn)由所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的發(fā)電電力的電池；以及 系統(tǒng)控制元件，該系統(tǒng)控制元件根據(jù)該電池的蓄電量控制電力回收程度。8.如權(quán)利要求7所述的內(nèi)燃機(jī)的廢熱利用系統(tǒng)，其特征在于， 所述電力回收元件包括 蘭肯輸出檢測(cè)元件，該蘭肯輸出檢測(cè)元件對(duì)所述蘭肯循環(huán)所產(chǎn)生的蘭肯輸出進(jìn)行檢測(cè)； 電池蓄電量檢測(cè)元件，該電池蓄電量檢測(cè)元件對(duì)所述電池的蓄電量進(jìn)行檢測(cè)；以及電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)撾妱?dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)顾鲭妱?dòng)發(fā)電機(jī)的所述一個(gè)轉(zhuǎn)子及所述另一個(gè)轉(zhuǎn)子分別在電動(dòng)機(jī)功能與發(fā)電機(jī)功能之間進(jìn)行切換， 所述系統(tǒng)控制元件包括 電池要求電力算出元件，該電池要求電力算出元件算出所述電力回收元件所要求的電池要求電力；以及 電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件，該電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件根據(jù)由該電池要求電力算出元件算出的電池要求電力對(duì)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)M(jìn)行控制， 當(dāng)由所述電池要求電力算出元件算出的電池要求電力比由所述蘭肯輸出檢測(cè)元件檢測(cè)出的相當(dāng)于蘭肯輸出的電力大時(shí)，利用所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)控制元件對(duì)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)輸出可變?cè)M(jìn)行控制，以將所述另一個(gè)轉(zhuǎn)子切換至發(fā)電機(jī)功能，另一方面，當(dāng)電池要求電力低于相當(dāng)于蘭肯輸出的電力時(shí)，對(duì)所述電動(dòng)發(fā)電機(jī)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：和田博文，粕谷潤(rùn)一郎，中村慎二，塚本公，永井宏幸，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：三電有限公司，
類型：
國別省市：
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