(57)【要約】【課題】作動流体を循環させるか循環停止させるための最適条件を導き出し、良好な燃費が達成できる内燃機関の排気熱リサイクルシステムを提供するとともに作動流体により発生したタービンの回転力を内燃機関に適した用途に用いることを可能にする排気熱リサイクルシステムを提供する。【解決手段】  内燃機関で発生した排気ガスの一部を吸気側へ循環させるＥＧＲライン、  ランキンサイクルを満す作動流体が内部を循環する作動流体循環ライン、  及びＥＧＲラインを流れるＥＧＲガスと、作動流体循環ラインを流れる作動流体とを相互熱交換させるＥＧＲ側熱交換ユニットを備え、ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上であれば、ＥＧＲガスはＥＧＲ側熱交換ユニットを経て吸気側へ循環され、ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）未満であれば、ＥＧＲガスはＥＧＲ側熱交換ユニットを経ずに吸気側に循環されることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関で発生した排気ガスの一部を吸気側へ循環させるＥＧＲライン、
ランキンサイクルを満たす作動流体が内部を循環する作動流体循環ライン、  及び
前記ＥＧＲラインを流れるＥＧＲガスと、前記作動流体循環ラインを流れる作動流体とを相互熱交換させるＥＧＲ側熱交換ユニット、を備え、
前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上であれば、前記ＥＧＲガスは前記ＥＧＲ側熱交換ユニットを経て前記吸気側へ循環され、前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）未満であれば、前記ＥＧＲガスは前記ＥＧＲ側熱交換ユニットを経ずに前記吸気側に循環されることを特徴とする内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項２】
前記ＥＧＲラインに設けられて前記ＥＧＲガスの経路を変換するＥＧＲ側バイパスバルブをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項３】
前記基準温度（Ｔ１）は５００℃であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項４】
前記作動流体を貯蔵しているリザーバータンクから前記作動流体をポンピングして前記作動流体循環ラインに供給する作動流体ポンプをさらに備え、
前記作動流体ポンプは、前記ＥＧＲガスの温度が前記基準温度（Ｔ１）以上の時のみ稼動することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項５】
前記作動流体循環ラインからエネルギーの伝達を受けて回転するタービンを有するタービンジェネレーティングユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項６】
前記タービンジェネレーティングユニットはモータージェネレーターを有し、
前記モータージェネレーターは、前記ＥＧＲガスの温度が前記基準温度（Ｔ１）以上であれば、前記タービンの回転エネルギーを直接利用して内燃機関に設けられた回転軸を駆動するか電気エネルギーに変換することができ、前記ＥＧＲガスの温度が前記基準温度（Ｔ１）未満であれば、バッテリーからの電力の供給を受けて前記内燃機関に設けられた回転軸を駆動することができることを特徴とする請求項５記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項７】
前記タービンジェネレーティングユニットはプーリーとクラッチをさらに備え、
前記タービンと前記モータージェネレーターの回転子は同軸で連結されており、
前記クラッチは前記タービンと前記プーリーを断続することを特徴とする請求項６記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項８】
前記タービンジェネレーティングユニットは、前記タービンと前記モータージェネレーターを機械的に断続することができる第２クラッチをさらに備え、
前記作動流体が前記タービンを回転させる場合であって、前記バッテリーが過充電される可能性がある場合、前記第２クラッチは前記タービンと前記モータージェネレーターを機械的に断絶させることを特徴とする請求項７記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項９】
前記第２クラッチにより前記モータージェネレーターと機械的に断絶された状態で回転する前記タービンは、前記内燃機関に設けられた回転軸を駆動することを特徴とする請求項８記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項１０】
前記作動流体が前記タービンを回転させる場合であって、前記バッテリーの電圧が予め定められている充電開始基準電圧まで落ちれば、前記第２クラッチは前記タービンと前記モータージェネレーターを機械的に連結させることを特徴とする請求項８記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項１１】
前記排気ガスを外部へ排出する排気ラインに設けられ、前記排気ガスからの熱を前記作動流体に伝達する排気側熱交換ユニットをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項１２】
前記排気側熱交換ユニットは、前記ＥＧＲ側熱交換ユニットより前記作動流体循環ラインの上流側に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【請求項１３】
前記作動流体は、前記排気側熱交換ユニットを常に通過することを特徴とする請求項１２記載の内燃機関の排気熱リサイクルシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気熱リサイクルシステムに係り、より詳しくは、内燃機関の排気熱を利用して作動流体を循環させるリサイクル方式を含む内燃機関の排気熱リサイクルシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は車両、船舶、小型発電機などで広く用いられ、内燃機関の効率を高めようとする試みは絶えず行われてきた。内燃機関では多くの熱量が排気熱で排出されることが一般的であり、このような排気熱を回収して内燃機関全体の効率を増加させる多くのシステムが開発されたことがある。
排気熱回収システムを構成するのに必要な装置及び部品、荷重の増加などを考慮した時、排気量が小さくて軽い小型車両よりは、排気量が大きくて、多くの人員又は貨物を運ぶことができる大型車両に排気熱リサイクルシステムを取り付けることがさらに効率的である。
【０００３】
車両の場合、排気熱をリサイクルするシステムには、代表的なものとしてターボコンパウンドを利用したシステムと、熱電素子を利用したシステムとがある。
ターボコンパウンドを利用したシステムは、  排気ラインに排気タービンを取り付け、排気圧で該排気タービンを回転させて出力を得る方式であるが、この方式は内燃機関が設けられたシステム全体の熱効率を高めることはできるが、  排気タービンが排気抵抗として作用するためエンジン自体の出力は低くなる欠点がある。
熱電素子を利用したシステムは、温度差により電気が発生する熱電素子を利用して電気を充電するか、該電気で補助モーターを駆動してエンジンを補助する方式を用いる。しかし、熱電素子自体の費用を無視することができず、熱電素子を取り付けることができる空間が狭小なので、実際に量産車両で熱電素子を取り付けるとしても有意義にエンジンの熱効率を高めることは容易でないとの問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するため、本発明の発明者は内燃機関の排気側から伝達された熱を利用して作動流体を循環させ、該作動流体でタービンを回転させる排気熱リサイクルシステムを開発した。但し、該排気熱リサイクルシステムは、本発明の出願時を基準に秘密維持義務のない者に公開された発明ではないとの点を明らかにしておく。
前記排気熱リサイクルシステムの効率を高めるためには、作動流体をできるだけ長い間循環させて、タービンの作動時間を最大限に増やすことが必要なものと予想し実験を進めたが、エンジンの温度が低い時にも作動流体を循環させる場合、むしろエンジンが取り付けられた車両の燃費が不良になる現象を見つけることになった。
そこで、作動流体を循環させてタービンを作動する区間を最適に設定する必要性が生じた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−０６９１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、前述の問題点を解決するためになされたものであって、作動流体を循環させるか循環停止させるための最適条件を導き出し、良好な燃費が達成できる内燃機関の排気熱リサイクルシステムを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、作動流体により発生したタービンの回転力を内燃機関に適した用途に用いることを可能にする排気熱リサイクルシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の好ましい実施例による内燃機関の排気熱リサイクルシステムは、内燃機関で発生した排気ガスの一部を吸気側へ循環させるＥＧＲライン、  ランキンサイクルを満たす作動流体が内部を循環する作動流体循環ライン、  及び前記ＥＧＲラインを流れるＥＧＲガスと前記作動流体循環ラインを流れる作動流体とを相互熱交換させるＥＧＲ側熱交換ユニット、を備え、前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  以上であれば、前記ＥＧＲガスは前記ＥＧＲ側熱交換ユニットを経て前記吸気側へ循環され、前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  未満であれば、前記ＥＧＲガスは前記ＥＧＲ側熱交換ユニットを経ずに前記吸気側へ循環されることを特徴とする。
【０００８】
前記排気熱リサイクルシステムは、前記ＥＧＲラインに設けられて前記ＥＧＲガスの経路を変換するＥＧＲ側バイパスバルブをさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
前記ＥＧＲガスの前記基準温度（Ｔ１）は  ５００℃であることを特徴とする。
【００１０】
前記排気熱リサイクルシステムは、作動流体を貯蔵しているリザーバータンクから前記作動流体をポンピングして前記作動流体循環ラインに供給する作動流体ポンプをさらに備え、前記作動流体ポンプは前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  以上の時のみ稼動することを特徴とする。
【００１１】
前記排気熱リサイクルシステムは、前記作動流体循環ラインからエネルギーの伝達を受けて回転するタービンを有するタービンジェネレーティングユニットをさらに備えることを特徴とする。
【００１２】
前記タービンジェネレーティングユニットはモータージェネレーターを有し、前記モータージェネレーターは、前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  以上であれば、前記タービンの回転エネルギーを直接利用して内燃機関に設けられた回転軸を駆動するか電気エネルギーに変換することができ、前記ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  未満であれば、バッテリーからの電力の供給を受けて前記内燃機関に設けられた回転軸を駆動することを特徴とする。
【００１３】
前記タービンジェネレーティングユニットはプーリーとクラッチをさらに備え、前記タービンと前記モータージェネレーターの回転子は同軸で連結されており、前記クラッチは前記タービンと前記プーリーを断続することを特徴とする。
【００１４】
前記タービンジェネレーティングユニットは、前記タービンと前記モータージェネレーターを機械的に断続することができる第２クラッチをさらに備え、前記作動流体が前記タービンを回転させる場合であって、前記バッテリーが過充電される可能性がある場合、前記第２クラッチは前記タービンと前記モータージェネレーターを機械的に断絶させることを特徴とする。
【００１５】
前記第２クラッチにより前記モータージェネレーターと機械的に断絶された状態で回転する前記タービンは、前記内燃機関に設けられた回転軸を駆動することを特徴とする。
【００１６】
前記作動流体が前記タービンを回転させる場合であって、前記バッテリーの電圧が予め定められている充電開始基準電圧まで落ちれば、前記第２クラッチは前記タービンと前記モータージェネレーターを機械的に連結させることを特徴とする。
【００１７】
前記排気熱リサイクルシステムは、  前記排気ガスを外部へ排出する排気ラインに設けられて前記排気ガスからの熱を前記作動流体に伝達する排気側熱交換ユニットをさらに備えることことを特徴とする。
【００１８】
前記排気側熱交換ユニットは、前記ＥＧＲ側熱交換ユニットより前記作動流体循環ラインの上流側に配置されていることを特徴とする。
【００１９】
前記作動流体は、前記排気側熱交換ユニットを常に通過することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、作動流体を循環させるか循環停止させるための最適条件を導き出し、良好な燃費を達成することができる。
また、作動流体により発生したタービンの回転力を内燃機関に適した用途に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による内燃機関の排気熱リサイクルシステムの概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下では、図を参照して本発明の好ましい実施例を詳しく説明する。図１は、本発明による内燃機関の排気熱リサイクルシステムの概念図である。
図１に示す通り、本発明による内燃機関の排気熱リサイクルシステム  （以下、「リサイクルシステム」と記す）は、内燃機関から発生した排気ガスの一部を吸気側へ循環させるＥＧＲライン２００と、ランキンサイクルを満す作動流体が内部を循環する作動流体循環ライン１００と、ＥＧＲライン２００を流れるＥＧＲガスと作動流体循環ライン１００を流れる作動流体とを相互熱交換させるＥＧＲ側熱交換ユニット３００を備える。ここで、ランキンサイクルとは、２つの断熱変化と２つの等圧変化で構成されるサイクルであって、作動流体が蒸気と液体の相変化を伴うサイクルを称する。ランキンサイクルは、広く知られているサイクルのうち一つなので、これに対するこれ以上の具体的な説明は略する。
また、本発明によるリサイクルシステムは、排気ガスを外部へ排出する排気ラインに設けられ、排気ガスからの熱を作動流体に伝達する排気側熱交換ユニット４００を備える。
【００２３】
作動流体は、排気側熱交換ユニット４００を常に通過するが、ＥＧＲライン２００を流れるＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  以上の時にのみ作動流体は  ＥＧＲ側熱交換ユニット３００を通過する。
エンジン１の温度が低ければ  ＥＧＲガスの温度も低く、エンジン１の温度が高ければ  ＥＧＲガスの温度も高いので、ＥＧＲガスの温度はエンジン１の温度を反映すると見られる。したがって、エンジン１が充分に予熱されたのかを判断するため、敢えてシリンダーブロックや、エンジン１のヘッドカバーなどの温度を測定する必要がなく、ＥＧＲガスの温度を測定することを介してエンジン１の予熱可否を判断することができる。
エンジン１が充分に予熱されて作動流体を循環させ、これによりタービンが回転した時、エンジン１が取り付けられた車両の燃費が良好になる時点は、ディーゼルエンジンを基準としてＥＧＲガスの温度が  ５００℃に到逹した時点である。
【００２４】
以下では、基準温度（Ｔ１）が５００℃に設定された時を例にあげて、ＥＧＲガスの  ＥＧＲライン２００を介した循環経路について説明する。
ＥＧＲガスの温度が５００℃以上であれば、ＥＧＲガスはＥＧＲ側熱交換ユニット３００を経由して吸気側へ循環され、ＥＧＲガスの温度が５００℃未満であればＥＧＲガスはＥＧＲ側熱交換ユニット３００を経ずに吸気側へ循環される。
これについてより詳しく説明する。
ＥＧＲライン２００には、ＥＧＲガスの経路を変換するＥＧＲ側バイパスバルブ２２０が設けられるが、排気マニホールド３からＥＧＲバルブ２１０を介して  ＥＧＲバイパスバルブ２２０に印加されるＥＧＲガスが５００℃以上であれば、ＥＧＲバイパスバルブ２２０は開放され、図１を基準にＥＧＲガスはＥＧＲバイパスバルブ２２０の右側へ移動してＥＧＲ側熱交換ユニット３００を通過した後、吸気マニホールド２側へ供給される。これに反し、ＥＧＲガスが５００℃未満であれば、ＥＧＲバイパスバルブ２２０は閉鎖され図１を基準にＥＧＲガスはＥＧＲバイパスバルブ２２０の上方へ移動してＥＧＲ側熱交換ユニット３００を通過しないまま吸気マニホールド２側へ供給される。
【００２５】
このように初期エンジン始動時のように排気ガスの温度が低い時は、ＥＧＲガスをＥＧＲ側熱交換ユニット３００を通過させず直ぐ吸気マニホールド２に流入させることによりエンジン１を速やかに予熱することができ、エンジン１が予熱されなかった時、無理に作動流体を循環させてエンジン１の燃費を落とす現象の発生を防止することができる。
一方、ＥＧＲ側熱交換ユニット３００は、ＥＧＲライン２００と作動流体循環ライン１００を熱的に連結し、ＥＧＲガスと作動流体を熱交換してＥＧＲガスを冷却し、ＥＧＲガスからの熱を作動流体へ伝達する。また、ＥＧＲ側熱交換ユニット３００は、ＥＧＲガスを冷却するＥＧＲクーラー３２０と、排気側熱交換ユニット４００を通過した作動流体にＥＧＲガスからの熱を伝達するスーパーヒーター３１０を有する。
【００２６】
以下では、作動流体循環ライン１００上で作動流体が循環する経路について説明する。
液体状態の作動流体を貯蔵し、入口６２と出口６４を有するリザーバータンク６０の出口６４を介して作動流体が作動流体ポンプ７０に流入され、作動流体ポンプ７０は作動流体をポンピングして作動流体循環ライン１００に供給する。既に説明した通り、ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）  以上の時のみＥＧＲガスがＥＧＲ側熱交換ユニット３００を経由するため、作動流体ポンプ７０はＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上の時のみ稼動するのが好ましい。
作動流体ポンプ７０によりポンピングされた作動流体は、レキュペレーター５０を通過しながら加熱される。レキュペレーター５０を通過した作動流体は、排気側熱交換ユニット４００に供給されて再び熱の伝達を受け、ＥＧＲ側熱交換ユニット３００に備えられたスーパーヒーター３１０を介して熱の伝達を受ける。ここで、排気側熱交換ユニット４００は、作動流体が排気管４０４の表面と接触しながら排気ガスからの熱の伝達を受けることができるように形成されてもよく、この場合、ターボコンパウンドを利用したシステムとは別に排気抵抗がないので、エンジン１自体の出力低下現象が発生しない長所がある。
【００２７】
一方、スーパーヒーター３１０を通過する時まで気化されなかった液体状態の作動流体は、気液分離器３３０により分離されるが、タービン５１０にはスーパーヒーター３１０を通過した気体状態の作動流体だけが供給される。
このように、作動流体はレキュペレーター５０から熱の伝達を受け、排気側熱交換ユニット４００はＥＧＲ側熱交換ユニット３００より作動流体循環ライン１００の上流側に配置されているので、順に排気側熱交換ユニット４００と、ＥＧＲ側熱交換ユニット３００を通過して追加的に熱の伝達を受ける。
気体状態の作動流体は、タービン流入管３０４を介してタービン５１０に供給されてタービン５１０を回転させ、タービン５１０を回転させることによりエネルギーを失った作動流体は、レキュペレーター５０を通過してリザーバータンク６０の入口６２に戻る。
タービン５１０は、作動流体循環ライン１００からエネルギーの伝達を受けて回転するタービンジェネレーティングユニット５００の一構成要素であるが、タービンジェネレーティングユニット５００の構成及び作動方式については後に詳しく説明する。
【００２８】
レキュペレーター５０は、リザーバータンク６０の入口６２及び出口６４全てと流体連通されてリザーバータンク６０に流入される作動流体と、リザーバータンク６０から流れ出る作動流体との相互間を熱交換させる。
リザーバータンク６０の出口６４から流れ出る作動流体は、タービン５１０を通過した後、レキュペレーター５０へ流入される作動流体から熱の伝達を受けて加熱され、反対に、タービン５１０を通過した後、レキュペレーター５０に流入される作動流体は、リザーバータンク６０の出口６４から流れ出る作動流体により冷却される。このように、レキュペレーター５０はリザーバータンク６０の入口６２を基準にリザーバータンク６０の上流側に配置され、リザーバータンク６０の出口６４を基準にリザーバータンク６０の下流側に配置され、リザーバータンク６０に供給される作動流体が液体状態で安定的に供給されるようにし、これと同時に作動流体を排気側熱交換ユニット４００に供給される前に予め加熱して排気熱回収の効率を高めることができる。
【００２９】
作動流体循環ライン１００は、ＴＥＧコンデンサー３７０と、冷却ファン３６０を備える。
ＴＥＧコンデンサー３７０は、リザーバータンク６０の入口６２とレキュペレーター５０の間に配置されて作動流体から熱量を奪い取り、リザーバータンク６０へ流れる作動流体を液体状態にする役割を果たす。また、レキュペレーター５０とＴＥＧコンデンサー３７０の間の配管は、複数回曲がる作動流体ラジエーターからなり、ここに冷却ファン３６０で風を吹かせることにより作動流体をさらに冷却することができる。
一方、作動流体ポンプ７０は、リザーバータンク６０とレキュペレーター５０の間に配置されるが、リザーバータンク６０と作動流体ポンプ７０を繋ぐ配管を流れる作動流体が周辺から熱を吸収して気化される場合、ポンピング効率が低下する。このようなポンピング効率の低下を防止するため、リザーバータンク６０と作動流体ポンプ７０を繋ぐ配管は断熱処理される。
【００３０】
作動流体循環ライン１００で、ＥＧＲ側熱交換ユニット３００からタービン５１０を繋ぐ導管であるタービン流入管３０４上の地点、また、タービン５１０とレキュペレーター５０の間の地点、この二つの地点は作動流体バイパス３５０により連結されており、この作動流体バイパス３５０には作動流体をレキュペレーター５０で選択的にバイパスさせる作動流体バイパスバルブ３５２が設けられている。
作動流体は、特定温度及び圧力を超える場合、分子構造が破壊されて作動流体の固有の物性値を失うことがある。このように作動流体が固有の物性値を失う場合は、作動流体がタービン５１０を通過する前に再び正常状態にするため、作動流体バイパスバルブ３５２を利用して作動流体をレキュペレーター５０へ供給されるようにする。レキュペレーター５０にバイパスされた作動流体は、レキュペレーター５０を通過して正常状態に戻ることができる。
【００３１】
作動流体循環ライン１００では、作動流体のみ循環することが理想的であるが、高温の作動流体はタービン５１０を回転させなければならず、タービン５１０が高速で回転しながら破損することを防止するため、タービン５１０はタービン潤滑油により潤滑される。したがって、タービン５１０を通過した作動流体には、タービン潤滑油が混じることがあり、タービン５１０から排出されるタービン潤滑油や作動流体ではない他の流体などを作動流体循環ライン１００から分離するためのオイル分離器３０２は、タービン５１０とレキュペレーター５０の間の配管に形成される。
【００３２】
ターボチャージャーが取り付けられた内燃機関は、図１に示すように、排気マニホールド３を介して排出された排気ガスが、排気管４０４の排気マニホールド３  側端部に形成されたインペラ６Ｂを高速で回転させながら、このインペラ６Ｂと同軸に形成された吸気側インペラ６Ａを回転させ、これにより過給された空気はインタクーラー５とエンジンラジエーター４を経て吸気マニホールド２に流入する。インペラ６Ｂを通過した排気ガスは、排気管４０４を介して後処理ユニット４０２と、排気側熱交換ユニット４００を順に通過して内燃機関の外部へ排出される。ここで、後処理ユニット４０２は、排気ガスの汚染物質低減のために排気ラインに設けられるものであり、触媒コンバータ、活性炭などが内蔵される。
【００３３】
後処理ユニット４０２が排気ガスを浄化するためには、排気ガスの温度が高くなければならない場合が大部分であり、このため排気側熱交換ユニット４００は排気ラインに設けられている後処理ユニット４０２の下流側に形成される。図  １を参照して、ターボチャージャーが取り付けられた内燃機関で排気ガスの排出経路を説明したが、インペラ６Ａ、６Ｂが形成されていない自然吸気型内燃機関の場合は、排気マニホールド３から排出された排気ガスが排気管４０４を介して、後処理ユニット４０２と排気側熱交換ユニット４００を順次通過して内燃機関の外部へ排出される。
【００３４】
以下では、タービンジェネレーティングユニット５００の構成及び作動方式を中心に、作動流体により回転するタービン５１０の回転力を利用する方式について説明する。
本発明によるリサイクルシステムはタービンジェネレーティングユニット５００を有するが、タービンジェネレーティングユニット５００は、大きくタービン５１０、クラッチ５２０、モータージェネレーター５３０及びプーリー５４０を備える。
タービン５１０とモータージェネレーター５３０の回転子は同軸で繋がれており、クラッチ５２０はタービン５１０とプーリー５４０を機械的に断続する役割を果たす。
ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上であれば、タービンジェネレーティングユニット５００は、タービン５１０の回転エネルギーを直接的に利用して内燃機関に設けられた回転軸６を駆動することができる。ここで、内燃機関に設けられた回転軸６とは、車輪に動力を伝達するエンジン１のメイン駆動軸となり得るが、これに限定されるものではなく、例えばエアコンポンプ、冷却水ポンプなどの、エンジン１に付加的に取り付けられ回転力を利用して稼動する装置などを駆動することもできる。タービン５１０からの回転エネルギーは、ベルト８を介して回転軸６に伝達されるが、ここでベルト８に代えてチェーン又はギアを用いてもよい。
【００３５】
一方、ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上の時、タービンジェネレーティングユニット５００のモータージェネレーター５３０は、タービン５１０の回転エネルギーを電気エネルギーに変換することもでき、このように変換された電気エネルギーはバッテリー２０に貯蔵しておくことができる。もし、クラッチ５２０がタービン５１０とプーリー５４０を相互断絶させた状態であれば、タービン５１０の回転は電力生産にのみ用いられ、クラッチ５２０がタービン５１０とプーリー５４０を相互接続させた状態であれば、タービン５１０の回転力は電力生産だけでなく、内燃機関に設けられた回転軸６に動力を印加することに用いてもよい。
【００３６】
ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）未満であれば、モータージェネレーター５３０はバッテリー２０からの電力の供給を受けて内燃機関に設けられた回転軸６を駆動できる。ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）未満であれば、作動流体循環ライン１００内で作動流体の循環は停止され、作動流体はタービン５１０を回転させないためモータージェネレーター５３０は作動流体循環ライン１００からの何らの干渉なくバッテリー２０から電力を受けて回転力を発生させることができ、該回転力がベルト８を介して回転軸６を回転させることになる。
一方、エンジン１のギアトレーン７には動力伝達部４０が噛み合うように設けられるが、該動力伝達部４０はバッテリー２０からインバーター３０を介して電力の伝達を受けてエンジン１始動用にしてもよく、エンジン１を補助する駆動源としての役割を果たしてエンジン１の出力を上昇させるか、エンジン１の負荷を下げてエンジン１の燃費を向上させる役割を果たすことができる。
【００３７】
一方、タービンジェネレーティングユニット５００は、タービン５１０とモータージェネレーター５３０を機械的に断続することができる第２クラッチ（図示しない）をさらに備えるが、ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上であるため、作動流体がタービン５１０を回転させる場合、タービン５１０の回転力が電気エネルギーに変換される時間があまりにも長くなればバッテリー２０が過充電されることがある。この場合、第２クラッチはタービン５１０とモータージェネレーター５３０を機械的に断絶させ、タービン５１０はモータージェネレーター５３０とは機械的に断絶された状態で引き続き回転することになる。この時、タービン５１０を空回転させないで、内燃機関に設けられた回転軸６を駆動するようにしてタービン５１０の回転エネルギーをロスなく最大限に活用することができる。
【００３８】
ＥＧＲガスの温度が基準温度（Ｔ１）以上であるため、作動流体がタービン５１０を回転させる場合、若しバッテリー２０の電圧が予め定められている充電開始基準電圧まで落ちれば、第２クラッチはタービン５１０とモータージェネレーター５３０を再び機械的に連結してバッテリー２０を充電できるようにリサイクルシステムを構成することも可能である。
前述したような本発明の詳細な説明では、具体的な実施例に関して説明した。しかし、発明の範疇から外れない限度内では多様な変形が可能である。本発明の技術的思想は、本発明の記述した実施例に限って定められてはならず、特許請求の範囲だけでなく、この特許請求の範囲と均等なものなどにより定められなければならない。
【符号の説明】
【００３９】
１  ：  エンジン
２  ：  吸気マニホールド
３  ：  排気マニホールド
４  ：  エンジンラジエーター
５  ：  インタクーラー
７  ：  ギアトレーン
８  ：  ベルト
２０  ：  バッテリー
３０  ：  インバーター
４０  ：  動力伝達部
５０  ：  レキュペレーター
６０  ：  リザーバータンク  
６２  ：  入口
６４  ：  出口
７０  ：  作動流体ポンプ
１００  ：  作動流体循環ライン
２００  ：  ＥＧＲライン
２１０  ：  ＥＧＲバルブ
２２０  ：  ＥＧＲバイパスバルブ
３００  ：  ＥＧＲ側熱交換ユニット
３０２  ：  オイル分離器
３０４  ：  タービン流入管
３１０：  スーパーヒーター
３２０  ：  ＥＧＲクーラー
３３０  ：  気液分離器
３５０  ：  作動流体バイパス
３５２  ：  作動流体バイパスバルブ
３６０  ：  冷却ファン
３７０  ：  ＴＥＧコンデンサー
４００  ：  排気側熱交換ユニット
４０２  ：  後処理ユニット
４０４  ：  排気管
５００  ：  タービンジェネレーティングユニット
５１０  ：  タービン
５２０  ：  クラッチ
５３０  ：  モータージェネレーター
５４０  ：  プーリー
【図１】
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