(57)【要約】  本発明における閉ループにおいて作動流体を運ぶ廃熱回収システム（５）は、膨張器（１４）、凝縮器（１５）、及び前記膨張器（１４）の上流側の前記高圧回路部において互いに並列に配置され前記高圧回路部において下流側接合点（８）で接合される第１及び第２のライン（１１，１２）を備える。前記第１のラインは、前記排気ライン（３）に対して熱的に接続される第１の熱交換器（２１）を備え、前記第２のラインは、暖かい流体を運ぶライン（４）に接続された第２の熱交換器（２２）を備える。第１のバイパスシステムは、第１のライン（１１）からの十分に気化していない作動流体が前記膨張器を流れることを防ぐ。第２のバイパスシステムは、前記下流側接合点及び前記膨張器を迂回するために、前記第２のラインを低圧回路部に接続する。【選択図】図１
2016524096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−  内燃機関（２）と、
−  前記機関（２）から排ガスを収集する排気ライン（３）と、
−  温かい流体を運ぶ、前記排気ライン（３）とは異なる付加的な流体ライン（４）と、
−  閉ループにおいて作動流体を運ぶ廃熱回収システム（５）と、を備え、前記作動流体は、低圧回路部から高圧回路部までポンプ１３によって連続して加圧され、前記高圧回路部において気化し、前記高圧回路部から低圧回路部まで膨張器（１４）において膨張し、前記低圧回路部において凝縮器（１５）で凝縮され、前記廃熱回収システム（５）は、前記膨張器（１４）の上流側の前記高圧回路部において互いに並列に配置される第１及び第２のライン（１１，１２）を備え、前記第１及び第２のライン（１１，１２）は、前記膨張器（１４）の上流側の前記高圧回路部において下流側接合点（８）で接合され、前記第１のライン（１１）は、前記排気ライン（３）に対して熱的に接続される第１の熱交換器（２１）を備え、前記第１の熱交換器（２１）において、前記作動流体は、前記排ガスを利用して加熱可能であり、前記第２のライン（１２）は、前記付加的な流体ライン（４）に対して熱的に接続される第２の熱交換器（２２）を備え、前記第２の熱交換器（２２）において、前記作動流体は、前記温かい流体を利用して加熱可能である、内燃機関配置において、
−  前記第１のライン（１１）からの十分に気化していない作動流体が前記膨張器（１４）を流れることを防ぐように設計される第１のバイパスシステムと、
−  前記下流側接合点（８）及び前記膨張器（１４）を迂回するために、前記低圧回路部に対して前記下流側接合点（８）の上流側の前記第２のライン（１２）を接続点（２４）において接続する第２のバイパスシステムと、
をさらに備えることを特徴とする内燃機関配置。
【請求項２】
前記第２のバイパスシステムは、前記第２のライン（１２）において前記第２の熱交換器（２２）と前記下流側接合点（８）との間に配置され、前記第２の熱交換器（２２）からの作動流体の流れを、前記第２のライン（１２）を介して前記下流側接合点（８）又は前記低圧回路部に向かわせることを可能とする、少なくとも１つのバイパス弁（２０）を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関配置。
【請求項３】
前記第２のバイパスシステムは、前記凝縮器（１５）の上流側で前記低圧回路部に対して接続されることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関配置。
【請求項４】
前記第２のバイパスシステムは、二次ライン（２３）を備え、前記二次ライン（２３）は、前記膨張器（１４）を迂回し、前記下流側接合点（８）の上流側の前記第２のライン（１２）を、前記低圧回路部において前記膨張器（１４）と前記凝縮器（１５）との間に位置する接続点（２４）に対して接続することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項５】
前記バイパス弁（２０）は、開閉三方弁を含むことを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の機関配置。
【請求項６】
前記第２のライン（１２）における前記作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータ（Ｔ２，Ｐ２，Ｑ２）を決定する決定装置（３２）と、前記物理的パラメータ（Ｔ２，Ｐ２，Ｑ２）に応じて前記第２のバイパスシステムを制御するために、前記決定装置（３２）に対して動作可能に接続される制御ユニット（４２）と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項７】
前記凝縮器（１５）から上流側に位置し、前記凝縮器（１５）に流入する前に前記膨張器（１４）を通過していない作動流体を減圧可能な、少なくとも１つの減圧弁（２７，３４，３５，３８）をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項８】
前記第１のバイパスシステムは、前記第１の熱交換器（２１）と前記膨張器（１４）との間に位置する入口（５３）と、前記低圧回路部における前記膨張器（１４）と前記凝縮器（１５）との間に位置する出口（５４）と、を有する第１のバイパスライン（５１）を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項９】
前記二次ライン（２３）の出口（２６）は、前記第１のバイパスライン（５１）の入口（５３）と出口（５４）との間において前記第１のバイパスライン（５１）に対して接続され、それにより、前記接続点（２４）と前記第１のバイパスライン（５１）の出口（５４）が一致することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関配置。
【請求項１０】
前記接続点（２４）は、前記二次ライン（２３）の出口（２６）と一致し、前記第１のバイパスライン（５１）の出口（５４）とは異なり、それにより、前記二次ライン（２３）は、前記第１のバイパスライン（５１）とは異なる第２のバイパスライン（５２）を構成することを特徴とする請求項８に記載の内燃機関配置。
【請求項１１】
前記第１のバイパスライン（５１）において前記二次ライン出口（２６）と前記第１のバイパスライン出口（５４）との間に位置する共通減圧弁（２７）をさらに備えることを特徴とする請求項７又は９のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項１２】
−  前記第１のバイパスライン（５１）に配置され、前記第１のライン（１１）からの前記作動流体を減圧可能とする第１の減圧弁（３４）と、
−  前記二次ライン（２３）に配置され、前記第２のライン（１２）からの前記作動流体を減圧可能とし、前記第１の減圧弁（３４）とは異なる第２の減圧弁（３５）と、
を備えることを特徴とする請求項７又は請求項９又は請求項１０に記載の内燃機関配置。
【請求項１３】
前記第１のバイパスシステムは、前記第１のライン（１１）において前記第１の熱交換器（２１）から上流側に配置され、前記作動流体が前記第１の熱交換器（２１）に流入することを防ぐことが可能な制御弁（９）を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項１４】
前記排ガスが前記第１の熱交換器（２１）を迂回するように流入する誘導ライン（３６）と、前記誘導ライン（３６）における排ガスの流れを制御する弁（３７）と、をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載の内燃機関配置。
【請求項１５】
前記第１のライン（１１）からの前記作動流体が前記膨張器（１４）を迂回可能となるために、前記第１の熱交換器（２１）と前記膨張器（１４）との間に位置するポイントを前記低圧回路部に対して接合する、任意のラインが省略されていることを特徴とする請求項１３又は１４に記載の内燃機関配置。
【請求項１６】
前記二次ライン（２３）は、前記接続点（２４）と一致する出口（２６）を有する第２のバイパスライン（５２）を構成することを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項１７】
前記付加的な流体ライン（４）における前記温かい流体の温度（Ｔ４）を調節するために、前記第２のライン（１２）における前記第２の熱交換器（２２）と前記機関（２）との間で前記作動流体の流量（Ｑ２）を制御する制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項１８】
前記制御システムは、前記ポンプ（１３）を駆動可能とする電動機（３９）と、前記第１及び第２のライン（１１，１２）における前記作動流体のサブ流量（Ｑ１，Ｑ２）を調節するように設計される比例三方弁（９）と、を備えることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関配置。
【請求項１９】
前記ポンプ（１３）は、前記内燃機関（２）によって機械的に駆動され、前記制御システムは、前記ポンプ（１３）と前記第２の熱交換器（２２）との間に位置し、前記凝縮器（１５）と前記ポンプ（１３）との間において戻りライン（４５）を介して前記低圧回路部に対して接続される開口部を有する、付加的な比例三方弁（４４）を備えることを特徴とする請求項１７に記載の内燃機関配置。
【請求項２０】
前記付加的な比例三方弁（４４）は、前記ポンプ（１３）と、前記第１及び第２のライン（１１，１２）の間の上流側接合点（７）との間に位置することを特徴とする請求項１９に記載の内燃機関配置。
【請求項２１】
前記第１のライン（１１）における前記作動流体の温度（Ｔ１）を調節するために、前記第１のライン（１１）における前記第１の熱交換器（２１）と前記下流側接合点（８）との間で前記作動流体の流量（Ｑ１）を制御する制御システムをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項２２】
温かい流体を運ぶ前記付加的な流体ライン（４）は、冷却液を運ぶ機関冷却ラインと、潤滑油を運ぶギアボックス又は機関潤滑ラインと、温かい空気を運ぶ空気ラインと、排ガスを運ぶ排ガス再循環（ＥＧＲ）ラインと、のうちのいずれか１つであることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項２３】
前記廃熱回収システム（５）は、ランキン型システム又はカリーナ型システムであることを特徴とする請求項１乃至２２のいずれかに記載の内燃機関配置。
【請求項２４】
−  排気ライン（３）において内燃機関（２）からの排ガスを収集する工程と、
−  前記排気ライン（３）とは異なる付加的な流体ライン（４）において温かい流体を運ぶ工程と、
−  閉ループにおいて作動流体を運ぶ工程であって、前記作動流体は、連続して加圧され、気化し、膨張器（１４）において膨張することによってエネルギが機械的エネルギ又はパワーに変換され、凝縮される工程と、を含み、
前記作動流体は、前記排ガスによって加熱される第１の流れと、前記温かい流体によって加熱される別の第２の流れに分流される、内燃機関配置（１）の一部を構成する廃熱回収システム（５）を制御するプロセスにおいて、
−  前記第１の流れにおける前記作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータ（Ｔ１，Ｐ１）を決定する工程と、
−  前記第２の流れにおける前記作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータ（Ｔ２，Ｐ２）を決定する工程と、
−  前記第１の流体流れが第１の流体状態にあり、前記第２の流体流れが第２の流体状態にあると判断された場合に、前記第１の流体流れが前記膨張器（１４）において膨張されるように第１のバイパスシステムを制御し、前記第２の流体流れが前記膨張器（１４）を迂回するように第２のバイパスシステムを制御する工程と、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２５】
−  排気ライン（３）において内燃機関（２）からの排ガスを収集する工程と、
−  前記排気ライン（３）とは異なる付加的な流体ライン（４）において温かい流体を運ぶ工程と、
−  閉ループにおいて作動流体を運ぶ工程であって、前記作動流体は、連続して加圧され、気化し、膨張器（１４）において膨張することによってエネルギが機械的エネルギ又はパワーに変換され、凝縮される工程と、を含み、
前記作動流体は、前記排ガスによって加熱される第１の流れと、前記温かい流体によって加熱される別の第２の流れに分流される、内燃機関配置（１）の一部を構成する廃熱回収システム（５）を制御するプロセスにおいて、
−  前記第１の流れにおける前記作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータ（Ｔ１，Ｐ１）を決定する工程と、
−  前記第２の流れにおける前記作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータ（Ｔ２，Ｐ２）を決定する工程と、
−  前記第１の流体流れが第１の流体状態にあり、前記第２の流体流れが第２の流体状態にあると判断された場合に、
−  前記第１の流れと前記第２の流れとの混合によって、第１の状態にある混合流をもたらすか否かを決定する工程と、
−  前記混合流をもたらすと判断された場合に、前記第１の流体流れが前記第２の流体流れと混合され、前記混合流が前記膨張器（１４）で膨張するように、第１及び第２のバイパスシステムを制御する工程と、
を含むことを特徴とするプロセス。
【請求項２６】
前記第１の流体流れが第１の流体状態にあると判断された場合に、前記第１の流体流れが前記膨張器（１４）を迂回するように、前記第１のバイパスシステムを制御する工程をさらに備えることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のプロセス。
【請求項２７】
前記第１の流体流れが第１の流体状態にあると判断された場合に、前記第１の流体流れの流量（Ｑ１）がゼロとなるように、前記第１のバイパスシステムを制御する工程をさらに備えることを特徴とする請求項２４又は２５に記載のプロセス。
【請求項２８】
前記第１の流体状態は、気化状態又は過熱蒸気状態のいずれか一方であり、前記第２の流体状態は、十分に気化していない状態であることを特徴とする請求項２４乃至２７のいずれかに記載のプロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関配置に関し、より詳細には、廃熱回収システムを備える内燃機関配置に関する。
【背景技術】
【０００２】
何年にもわたって、燃料消費に直接的な影響を及ぼす、内燃機関の効率の向上が試みられている。
【０００３】
このような目的のために、機関は、従来から、廃熱回収システムを備えている。即ち、機関は、失われることとなる多くの熱エネルギを含む高温排ガス等、車両動作によって起こる１つ以上の熱源を利用するシステムを備えている。このような廃熱回収システムは、熱エネルギを機械的、電気的、又は物理的エネルギ、あるいは、機械的、電気的、又は物理的パワーに変換する。一部の廃熱回収システムは、排ガスとは異なる作動流体のおかげで動作し、当該作動流体は、熱交換器において排ガスによって加熱され、作動流体のエネルギの一部が機械的エネルギに変換される膨張器において膨張する。
【０００４】
廃熱回収システムの一例は、閉ループを流れる作動流体に対して以下の連続するプロセスが行われる回路である：
−  この段階において液体である作動流体は、低圧から高圧にポンプでくみ上げられる；
−  高圧液状作動流体は、熱源を利用して熱交換器において気化する；
−  ガス状の作動流体は、そのエネルギが機械的エネルギに変換される膨張器において膨張する；
−  最終的に、ガス状の作動流体は、凝縮する。
【０００５】
結果として、作動流体を気化するために使用される熱源の熱エネルギの少なくとも一部が、膨張器において回収される。
【０００６】
このような廃熱回収システムは、例えば、ランキン型システムである。
【０００７】
回収可能なエネルギの量を増加するために、一部の従来の廃熱回収システムは、並列に配置される２つの熱交換器を備え、即ち、
−  第１のラインに配置され、排気ラインに対して熱的に接続される第１の熱交換器と、
−  第２のラインに配置され、温かい流体を運ぶ別のラインに対して熱的に接続される第２の熱交換器と、を備える。当該温かい流体は、ＥＧＲ（排ガス再循環）ラインを流れるＥＧＲガス等の、機関に向かって運ばれる流体であってもよい。温かい流体は、機関冷却液、あるいは、ギアボックス又は機関潤滑油であってもよい。
【０００８】
特許文献１は、排気ラインに対して接続される熱交換器を備える第１のラインと、第１のラインに平行に配置され、ＥＧＲラインに対して接続される熱交換器を備える第２のラインと、を有する廃熱回収システムを開示する。
【０００９】
機関配置の閉ループにおいて例えば機関に向かって温かい流体が流れているときに、当該流体の機関入口における温度を、機関が確実に効率的に動作するように制御することが有利となる場合がある。より詳細には、当該温度が、温かい流体の機能に依存する所定の値未満に維持される必要がある。
【００１０】
そのためには、上述の温かい流体の温度が極めて高い一部の動作状態において、さらなる冷却能力を提供するために、第２のラインにおける作動流体の流量を増加させてもよい。しかしながら、結果として、第２の熱交換器から流出する作動流体は、十分に気化していない場合がある。従って、膨張器入口において、作動流体が液体を含んだままとなり、膨張器を著しく損傷する恐れがある。
【００１１】
２つの相反する制約が共存することによる上述の問題を解決するためのいくつかの解決手段が知られている。
【００１２】
当該解決手段は、温かい流体を運ぶ付加的な流体ライン上における第２の熱交換器と機関との間に付加的な冷却器を設けることである。このような解決手段は、コストがかかり、付加的な部品を設置可能なスペースの不足により実行が容易ではない場合がある。
【００１３】
また、膨張器のバイパスを設けることが知られている。この方法では、必要な場合、即ち、膨張器入口における作動流体が十分にガス状になっていない場合に、膨張器を迂回可能である。この解決手段によって上述の問題が解決するが、これは十分に満足を得るものではない。実際には、第２のラインからの作動流体が十分に気化していない場合において、作動流体が全く膨張器を流れないことを意味する。しかしながら、第１のラインからの作動流体が十分に気化している一方、第２のラインからの作動流体が十分に気化していない動作状態がいくつかある。このような場合において、当該状態が部分的に起こり得るときには、膨張器においてエネルギが回収できない。
【００１４】
従って、廃熱回収システムを備える機関配置が十分に満足を得るものではなく、改善が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第２０１２／００９５２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明は、従来の機関配置の欠点を解決可能な廃熱回収システムを備える内燃機関配置の向上を目的とする。
【００１７】
本発明は、機関配置の全体的な効率を損ない膨張器を損傷することなく、両方の熱源からの熱エネルギをより効果的に利用可能な機関配置を提供することを別の目的とする。
【００１８】
第１の態様によれば、本発明は、
−  内燃機関と、
−  機関から排ガスを収集可能な排気ラインと、
−  温かい流体を運ぶ、排気ラインとは異なる付加的な流体ラインと、
−  閉ループにおいて作動流体を運ぶ廃熱回収システムと、を備え、前記作動流体は、低圧回路部から高圧回路部までポンプによって連続して加圧され、高圧回路部において気化し、高圧回路部から低圧回路部まで膨張器において膨張し、低圧回路部において凝縮器で凝縮される、内燃機関配置に関する。
【００１９】
この廃熱回収システムは、膨張器の上流側の高圧回路部において互いに並列に配置される第１及び第２のラインを備え、第１及び第２のラインは、膨張器の上流側の高圧回路部において下流側接合点で接合され、第１のラインは、排気ラインに対して熱的に接続される第１の熱交換器を備え、当該第１の熱交換器において、作動流体は、排ガスを利用して加熱可能であり、第２のラインは、付加的な流体ラインに対して熱的に接続される第２の熱交換器を備え、当該第２の熱交換器において、作動流体は、温かい流体を利用して気化可能である。
【００２０】
本発明によれば、内燃機関配置は、さらに、
−  第１のラインからの十分に気化していない作動流体が膨張器を流れることを防ぐように設計される第１のバイパスシステムと、
−  下流側接合点及び膨張器を迂回するために、低圧回路部に対して下流側接合点の上流側の第２のラインを接続点において接続する第２のバイパスシステムと、
を備える。
【００２１】
従って、２つのバイパスシステムを設けることによって、本発明において、第２のラインからの作動流体が、十分に気化していないことから利用できない場合であっても、可能な場合はいつでも、膨張器においてエネルギを回収するために第１のラインからの作動流体を利用可能である。
【００２２】
言い換えれば、従来技術と比べて、本発明は、１つの共通するバイパスシステムよりは、完全又は少なくとも部分的に異なる２つのバイパスシステムを提供する。結果として、第２のバイパスシステムが、第１のバイパスシステムから独立して利用可能であり、これにより、第１のラインから膨張器に向かって作動流体が流れたままとなる。
【００２３】
本発明によって、完全に気化した作動流体、あるいは、過熱蒸気状態（即ち、沸点を上回る温度）の作動流体のみが、膨張器に流入可能となり、膨張器の適切な運転が確実に行われ、膨張器の損傷を防止することを明確にすることが可能である。
【００２４】
尚、２つのバイパスシステムがいくつかの共通部分を有する実施形態において、第１のバイパスシステムは、十分に加熱されていない第２のラインからの作動流体が、膨張器を流れることを防いでもよい。
【００２５】
実際には、第１及び第２のラインは、上流側接合点と下流側接合点との間において並列に配置可能である。上流側接合点は、以下のいずれかに位置してもよい：
−  高圧回路部、即ちポンプから下流側に位置してもよい。この場合において、第１及び第２のラインは、ポンプと膨張器との間において並列に配置され、１つのポンプを設けてもよい；
−  あるいは、低圧回路部に位置してもよい。この構成において、第１及び第２のラインのそれぞれに対して１つのポンプを設けてもよく、上流側接合点は、ポンプから上流側に位置する。
【００２６】
第２のバイパスシステムに関して、接続点に対して、下流側接合点の上流側且つ第２の熱交換器の下流側に位置する、第２のラインのポイントを接続してもよい。
【００２７】
本発明の実施の例によれば、第２のバイパスシステムは、第２のラインにおいて第２の熱交換器と下流側接合点との間に配置され、第２の熱交換器からの作動流体の流れを、第２のラインを介して下流側接合点又は低圧回路部に向かわせるように構成される、少なくとも１つのバイパス弁を備えてもよい。
【００２８】
例えば、第２のバイパスシステムは、凝縮器の上流側で低圧回路部に対して接続されてもよい。
【００２９】
第２のバイパスシステムは、二次ラインを備え、当該二次ラインは、膨張器を迂回し、下流側接合点の上流側の第２のラインを、低圧回路部において膨張器と凝縮器との間に位置する接続点に対して接続してもよい。二次ラインは、膨張器を迂回する場合には、高圧回路部及び低圧回路部と共通する部分を有していない。
【００３０】
本発明の実施の例によれば、機関配置は、第２のラインにおける作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定する決定装置と、物理的パラメータに応じてバイパス弁を制御するために、決定装置に対して動作可能に接続される制御ユニットと、をさらに備える。
【００３１】
物理的パラメータは、例えば、第２のラインにおける第２の熱交換器と下流側接合点との間で決定されてもよい。
【００３２】
物理的パラメータは、好ましくは、作動流体が十分に気化しているか否かを決定可能とするものであるか、流体の液体量を決定可能にするものである。当該パラメータは、温度、圧力、及び流量を含み得る。
【００３３】
物理的パラメータは、１つ以上の専門のセンサによって測定可能であるか、機関配置において測定されるその他の値を使用して算出可能である。従って、第２のバイパスシステムは、必要な場合に、前述の物理的パラメータに応じて、最終的にはその他のパラメータで起動可能である。
【００３４】
実際には、作動流体が十分な気化状態又は過熱蒸気状態であると判断された場合には、当該作動流体は、下流側接合点、ひいては、膨張器に向かう。反対に、作動流体が十分に気化していない状態にあると判断された場合には、これによって、作動流体がバイパスシステムを介して接続点に向かうようにしてもよい。
【００３５】
本発明の実施形態によれば、第１のバイパスシステムは、第１の熱交換器と膨張器との間に位置する入口と、低圧回路部における膨張器と凝縮器との間に位置する出口と、を有する第１のバイパスラインを備えてもよい。実際には、第１のバイパスラインは、下流側接合点と膨張器との間に位置する入口を有してもよい。この実施形態においては、第１のバイパスシステムによって、作動流体が膨張器を迂回可能となる。
【００３６】
本発明の別の実施形態によれば、第１のバイパスシステムは、第１のラインにおいて第１の熱交換器から上流側に配置され、作動流体が第１の熱交換器を流れることを防ぐことが可能な制御弁を備えてもよい。この実施形態において、第１のバイパスシステムによって作動流体が第１の熱交換器を迂回可能となる。制御弁は、例えば、第１及び第２のラインの上流側接合点に配置されることにより、第１及び第２ラインの両方における作動流体のサブ流量を調節可能とする。
【００３７】
機関配置は、付加的な流体ラインにおける温かい流体の温度を調節するために、第２のラインにおける第２の熱交換器と機関との間で作動流体の流量を制御する制御システムをさらに備えてもよい。
【００３８】
そのためには、実施形態によれば、制御システムは、ポンプを駆動可能とする電動機と、第１及び第２のラインにおける作動流体のサブ流量を調節するように設計される比例三方弁と、を備えてもよい。例えば、比例三方弁は、第１及び第２のラインの上流側接合点に位置してもよい。電動ポンプを設けることによって、ループにおける作動流体の全体流量が制御可能となる一方、比例三方弁によって、第１及び第２のラインにおける作動流体のサブ流量が制御可能となる。
【００３９】
別の実施形態において、ポンプは、内燃機関によって機械的に駆動され、制御システムは、ポンプと第２の熱交換器との間に位置し、凝縮器とポンプとの間において戻りラインを介して低圧回路部に対して接続される開口部を有する、付加的な比例三方弁を備えてもよい。この実施形態において、閉ループにおける作動流体の全体流量は、調節できない。付加的な比例三方向は、ポンプから上流側における低圧回路部、可能であればタンクに対して適切な質量流量の作動流体を直接戻すことによって、作動流体の全体流量を制御可能である。第１及び第２のラインの間における上流側接合点に位置する比例三方弁と併用して、第２のラインにおける作動流体のサブ流量が制御可能である。
【００４０】
第２の態様によれば、本発明は、内燃機関配置の一部を構成する廃熱回収システムを制御するプロセスに関する。当該プロセスは、
−  排気ラインにおいて内燃機関からの排ガスを収集する工程と、
−  排気ラインとは異なる付加的な流体ラインにおいて温かい流体を運ぶ工程と、
−  閉ループにおいて作動流体を運ぶ工程であって、作動流体は、連続して加圧され、気化し、膨張器において膨張することによってエネルギが機械的エネルギ又はパワーに変換され、凝縮される工程と、を含み、作動流体は、排ガスによって加熱される第１の流れと、温かい流体によって加熱される別の第２の流れに分流される。
【００４１】
上述のプロセスは、さらに、第１の流れにおける作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定する工程と、第２の流れにおける作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定する工程と、を含む。
【００４２】
本発明の実施形態によれば、上述のプロセスは、第１の流体流れが第１の流体状態にあり、第２の流体流れが第２の流体状態にあると判断された場合に、第１の流体流れが膨張器において膨張されるように第１のバイパスシステムを制御し、第２の流体流れが膨張器を迂回するように第２のバイパスシステムを制御する工程と、を含む。
【００４３】
本発明の別の実施形態によれば、上述のプロセスは、第１の流体流れが第１の流体状態にあり、第２の流体流れが第２の流体状態にあると判断された場合に、
−  第１の流れと第２の流れとの混合によって、第１の状態にある混合流をもたらすか否かを決定する工程と、
−  混合流をもたらしていると判断された場合に、第１の流体流れが第２の流体流れと混合され、混合流が膨張器で膨張するように、第１及び第２のバイパスシステムを制御する工程と、
を含む。
【００４４】
さらに、上述のプロセスは、第１の流体流れが第１の流体状態にあると判断された場合に、
−  第１の流体流れが膨張器を迂回するように、第１のバイパスシステムを制御する工程
−  又は第１の流体流れの流量がゼロとなるように、第１のバイパスシステムを制御する工程を備えてもよい。言い換えれば、作動流体が第１の熱交換器を流れない。
【００４５】
実際には、第１の流体状態が、十分な気化状態又は過熱蒸気状態のいずれか一方であり、第２の流体状態が、十分に気化していない状態であってもよい。
【００４６】
本発明は、以下のプロセスを提供可能である：
当該プロセスは、十分に気化していない作動流体が膨張器を流れることを防ぐために、
ａ）第１のラインにおける作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定し、当該物理的パラメータが、第１のラインにおける作動流体が第１の流体状態、即ち、十分に気化していない状態又は非過熱蒸気状態であると示している場合に、当該作動流体が膨張器を流れることを防ぐ工程と、
ｂ）第２のラインにおいて作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定し、物理的パラメータに応じて下流側接合点の上流側の第２のラインを低圧回路部に対して接続する第２のバイパスシステムを制御することによって、下流側接合点及び膨張器を迂回するために、第２のラインを介して下流側接合点に第２の熱交換器からの作動流体の流れを向かわせるか、共通ラインとは異なる二次ラインを介して低圧回路部に第２の熱交換器からの作動流体の流れを向かわせる工程と、
を含む。
【００４７】
動作ａ）及びｂ）は、連続的な工程ではなく、部分的に液状のままの作動流体が膨張器に流入することを回避するために独立して行われる。
【００４８】
従って、動作ａ）において、第１のラインにおける第１の膨張器の下流側で十分に気化していない作動流体が存在することによって、第１のバイパスシステムが起動される。動作ｂ）において、第２のラインにおける第２の膨張器の下流側の作動流体の物理的パラメータに依存して、膨張器を迂回させることによって、十分な気化状態又は過熱蒸気状態の作動流体が確実に膨張器に流入する。
【００４９】
実施の例によれば、動作ｂ）において、作動流体は、第２のラインにおいて十分に気化していないと判断された場合に、二次ラインに向かう。
【００５０】
別の実施の例によれば、動作ｂ）において、作動流体が第２のラインにおいて十分に気化していないと判断された場合に、上述のプロセスは、
−  第１のラインにおける作動流体の物理的パラメータが、下流側接合点の周囲で第２のラインからの作動流体の完全な気化が起きるために十分なものであるか否かを決定する工程と、
−  十分であると判断された場合に、第２のラインを介して第２の熱交換器から下流側接合点に作動流体の流れを向かわせる工程と、
を含む。
【００５１】
これらの及びその他の特徴、並びに利点は、非限定的な例として本発明に係る車両の実施形態を示す添付の図面を参照して、以下の説明から明らかである。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態の以下の詳細な説明は、添付の図面と併せて解釈した場合に、さらなる理解をもたらす。尚、本発明は、開示される特定の実施形態に限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る機関配置の概略図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る機関配置の概略図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る機関配置の概略図である。
【図４】本発明の第４の実施形態に係る機関配置の概略図である。
【図５】本発明の第５の実施形態に係る機関配置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００５４】
本発明に係る内燃機関配置１は、内燃機関２を備え、内燃機関２は、ディーゼルエンジン又は火花点火エンジンであってもよい。本発明は、特に産業車両に関するが、それのみに限定されるものではない。
【００５５】
排気ライン３は、機関２から排ガスを収集し、当該排ガスを大気中まで運ぶために設けられる。排気ラインは、非限定的な例のリストとして、排気マニホールドと、１つ以上の排気導管部と、１つ以上のターボチャージャタービンと、フィルタと、大気中への放出前に排ガスによって浮遊する触媒と、を備えてもよい。
【００５６】
内燃機関配置１は、温かい流体を運ぶ、付加的な流体ライン４をさらに備える。当該流体は、機関２に向かって運ぶことが可能であるが、これに限定されない。排気ライン３とは異なる、付加的な流体ライン４によって、閉回路又は開回路が構成可能である。例えば、付加的な流体ライン４は、以下のラインのいずれか１つを備えてもよい：
−  冷却液を運ぶための機関冷却ライン；
−  潤滑油を運ぶためのギアボックス／機関潤滑ライン；
−  例えばターボチャージャ組立体の圧縮機からの温かい圧縮空気等の温かい空気を運ぶための空気ライン；
−  排気ライン３とは異なる、排ガスを運ぶための排ガス再循環（ＥＧＲ）ライン。
【００５７】
好適な実施形態において、付加的なラインは、排気ライン３に対して接続される上流側端と、機関配置の吸気ラインに対して接続される下流側端と、を有するＥＧＲラインである。当該ＥＧＲラインを通じて、機関内部における燃焼によって生成される排ガスの一部が、大気中に放出されるのではなく、機関に再循環される。機関に対して供給されるＥＧＲガスによって、機関内部においてガスの温度及び組成を修正可能であり、これによって、燃焼の状態も修正可能である。
【００５８】
内燃機関配置１は、閉ループにおいて作動流体を運ぶ廃熱回収システム５をさらに備える。当該廃熱回収システムは、好ましくは、作動流体の熱エネルギを機械的エネルギ又はパワーに変換する。廃熱回収システムは、好ましくは、排ガスとは異なる作動流体のおかげで動作し、当該作動流体は、熱交換器において排ガスによって加熱され、作動流体のエネルギが機械的エネルギに変換される膨張器において膨張する。図示の実施形態において、廃熱回収システム５は、ランキン型であり、ランキン熱力学サイクルに従って動作する。しかしながら、閉ループを構成し、相転移をもたらすことができれば、カリーナシステム等のその他の種類の廃熱回収システムも可能である。
【００５９】
閉ループにおいて、作動流体は、低圧回路部から高圧回路部までポンプ１３によって連続して加圧され、高圧回路部において気化し、高圧回路部から低圧回路部まで膨張器１４において膨張し、低圧回路部において凝縮器１５で凝縮される。廃熱回収システム５は、膨張器１４の上流側の高圧回路部において互いに並列に配置される第１及び第２のライン１１，１２をさらに備え、当該第１及び第２のラインは、膨張器１４の上流側の高圧回路部において下流側接合点８で接合される。
【００６０】
図示の例示的実施形態において、廃熱回収システム５は、
−  共通ライン６と、
−  互いに並列に配置され、上流側接合点７において共通ライン６から分岐し、下流側接合点８において共通ライン６に合流する、第１及び第２のライン１１，１２と、
を備える。
【００６１】
上流側接合点７において、制御弁９を配置可能であり、制御弁９は、比例三方弁であってもよい。
【００６２】
下流側接合点８において、共通ライン６に対して第１及び第２のライン１１，１２を接続し、第１及び第２のライン１１，１２からの作動流体を混合可能とする装置１０を設けてもよい。
【００６３】
本実施形態において、共通ラインの上流部における流体の流れは、上流側接合点において２つのサブフローに分流され、一方のサブフローは、第１のラインに流入し、他方のサブフローは、第２のラインに流入する。２つのサブフローは、共通ラインの下流部において下流側接合点において合流してもよい。本実施形態においては、第１及び第２のラインは、上流側接合点と下流側接合点との間において共通ラインの代わりとなる。
【００６４】
図示の実施形態において、共通ラインは、下流側接合点と膨張器との間に亘る高圧下流部を示し、第１及び第２の流体流れからの流体は、双方ともに、同一の膨張器１４において膨張する。
【００６５】
廃熱回収システム５において流れる作動流体に対して、以下の連続するプロセスが行われる。
【００６６】
共通ライン６において、この段階において液体である作動流体は、ポンプ１３によって低圧から高圧に加圧される。作動流体は、低圧回路部から高圧回路部まで、例えば直列の２つのポンプあるいは並列の２つのポンプ等のいくつかのポンプによって加圧可能である。
【００６７】
さらに下流において、作動流体は、第１及び／又は第２のライン１１，１２に向かう。従って、共通ライン６における作動流体の流量Ｑは、第１のライン１１における作動流体のサブ流量Ｑ１と、第２のライン１２における作動流体のサブ流量Ｑ２と、に分割可能であり、このような分割は、Ｑ１及びＱ２を調節可能な制御弁９によって行われてもよい。
【００６８】
第１のライン１１は、排気ライン３に対して熱的に接続される第１の熱交換器２１を備え、熱交換器２１において、作動流体は、排ガスによって加熱可能である。第１のラインにおいて、いくつかの熱交換器が直列及び／又は並列にあってもよい。第１の熱交換器は、ボイラであってもよく、ここにおいて、システムの通常動作時に、作動流体が気化される。第２のライン１２は、付加的な流体ライン４に対して熱的に接続される第２の熱交換器２２を備え、熱交換器２２において、作動流体は、温かい流体によって気化可能である。第２のラインにおいて、いくつかの熱交換器が直列及び／又は並列にあってもよい。第２の熱交換器は、ボイラであってもよく、ここにおいて、システムの通常動作時に、作動流体が気化される。
【００６９】
尚、閉ループのその他の実施の例が想定可能である。例えば、上流側接合点は、低圧回路部において、ポンプから上流側に位置してもよい。この場合において、第１及び第２のラインのそれぞれにおいて、１つのポンプが配置されてもよい。
【００７０】
図において、第２の熱交換器２２は、付加的な流体ライン４において、機関２から上流側に位置する。しかしながら、その他の実施の例も可能である。例えば、付加的な流体ライン４が機関潤滑ライン又は機関冷却ラインである場合、第２の熱交換器２２は、機関２の出口に位置してもよい。
【００７１】
そして、第１のライン１１及び／又は第２のライン１２からのガス状の作動流体は、共通ライン６に続き、当該作動流体が膨張する膨張器１４に流入してもよい。膨張器１４は、例えば、作動流体のエネルギの一部を機械的エネルギに変換可能なタービン、ピストン膨張器、ねじ膨張器等を含み、当該機械的エネルギは、例えば、膨張器の機械部材の移動等の形となる。膨張器は、いくつかの膨張段階を有してもよい。
【００７２】
膨張器１４から下流側において、低圧に膨張され冷却されたガス状の作動流体は、ポンプ１３に戻る前に、再び液状となる凝縮器１５に向かって流れてもよい。
【００７３】
タンク１６が、共通ライン６における凝縮器１５とポンプ１３との間にさらに設けられてもよい。
【００７４】
従って、回路は、作動流体の流れ方向においてポンプ（いくつかのポンプが互いに並列に配置される場合におけるポンプを意味する）と膨張器との間に延びる高圧回路部と、作動流体の流れ方向において膨張器とポンプ（いくつかのポンプが互いに並列に配置される場合におけるポンプを意味する）との間に延びる低圧回路部と、を備えると考えられる。
【００７５】
従って、図示の実施形態において、第１及び第２のライン１１，１２は、高圧回路部において、ポンプ１３と膨張器１４との間で並列に配置される。並列に配置される２つの熱交換器２１，２２、並びに、２つの熱源を備えることによって、廃熱回収システムを多数の状況において起動可能となり、最終的には、廃熱回収システムの効率を向上可能となる。
【００７６】
それにもかかわらず、一部の動作状態においては、第１の熱交換器２１から流出する作動流体、及び／又は、第２の熱交換器２２から流出する作動流体は、十分に気化されない場合がある。膨張器１４に多大な影響を与える液状部分を含む流体の膨張器１４への供給を回避するために、本発明に係る機関配置１は、
−  第１のライン２１からの十分に気化していない作動流体が膨張器１４を流れることを防ぐように設計される第１のバイパスシステムと、
−  第２のライン２２からの十分に気化していない作動流体が膨張器１４を流れることを防ぐように設計される第２のバイパスシステムと、
を備える。
【００７７】
第１及び第２のバイパスシステムは、完全に異なるものであるか、いくつかの共通部分を有してもよい。しかしながら、重要なのは、本発明によれば、第１及び第２のバイパスシステムが配置されることによって、第２のライン１２からの作動流体が十分に気化されず、第２のバイパスシステムが起動される場合において、第１のライン１１からの作動流体が十分に気化しているか、過熱蒸気状態であるときには、当該作動流体が膨張器１４に向かったままでもよいことである。これにより、本発明の重要な効果の１つをもたらす。即ち、一部の動作状態において、膨張器１４に対して全く作動流体を供給しないのではなく、部分的に作動流体の供給を行うことが可能となる。
【００７８】
そのために、第２のバイパスシステムは、下流側接合点８及び膨張器１４を迂回するために、低圧回路部に対して下流側接合点８の上流側の第２のライン１２を接続点２４において接続する。
【００７９】
このような配置により、第２の熱交換器２２から流出する作動流体が接続点２４に向かう場合に、第１の熱交換器２１から流出する作動流体が膨張器１４に向かったままとなることが可能である。
【００８０】
図示の実施形態において、第２のバイパスシステムは、第２のライン１２において第２の熱交換器２２と下流側接合点８との間に配置されるバイパス弁２０を備える。このようなバイパス弁２０は、第２の熱交換器２２からの作動流体の流れを、
−  第２のライン１２を介して下流側接合点８に向かわせることによって、エネルギの一部が機械的エネルギに変換される膨張器において膨張可能となるようにするか、
−  低圧回路部、より正確には凝縮器１５の上流側、に向かわせることによって、当該作動流体が膨張器を迂回可能となり、
これらの動作は、例えば第２の熱交換器２２から流出する作動流体等の、第２のライン１２における作動流体の状態に特に依存し、十分に気化していない作動流体が膨張器１４を流れることを防ぐためのものである。
【００８１】
そのために、第２のバイパスシステムは、二次ライン２３を備え、二次ライン２３は、膨張器１４を迂回し、下流側接合点８の上流側の第２のライン１２を、低圧回路部において膨張器１４と凝縮器１５との間に位置する接続点２４に対して接続する。従って、バイパス弁２０は、共通ライン６とは異なる二次ライン２３を介して、第２の熱交換器２２からの作動流体の流れを、共通ライン６において膨張器１４と凝縮器１５との間に位置する接続点２４に向かわせることができる。
【００８２】
三方弁２５、より詳細には開閉三方弁、を接続点２４に設けてもよい。
【００８３】
実際には、バイパス弁２０は、その入り口において、第２のライン１２の上流部分に対して接続される第１の上流口を１つと、第２のライン１２の下流部分に接続される第２の下流口を１つと、二次ライン２３に接続される第３の下流口を１つと、を有する三方弁であってもよい。ある実施の例においては、バイパス弁２０は、開閉三方弁であってもよく、これは、第２の熱交換器２２から流出する作動流体の全てが下流側接合点８又は接続点２４に向かい、第２のライン１２と二次ライン２３との間において流量Ｑ１の分配がないことを意味する。
【００８４】
その他の弁システムも設置可能であり、例えば、接合ラインの下流側の第２のラインにおける第１の二方弁、並びに、二次ラインにおける第２の二方弁等を含む。
【００８５】
機関配置１は、さらに、例えば第１のライン１１の第１の熱交換器２１と下流側接合点８との間における作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定する第１の決定装置３１と、第１のバイパスシステムの起動を制御するために第１の決定装置３１に対して動作可能に接続される第１の制御ユニット４１と、を備えてもよい。物理的パラメータは、第１のライン１１における作動流体の温度Ｔ１、圧力Ｐ１、及びサブ流量Ｑ１の１つ以上を含み得る。
【００８６】
従って、当該物理的パラメータに基づいて、第１のライン１１における作動流体が十分に気化していないと判断された場合には、制御ユニット４１は、当該作動流体が膨張器１４を流れることを防ぐために第１のバイパスシステムを起動するように構成されてもよい。
【００８７】
機関配置１は、さらに、第２のライン１２における作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定する第２の決定装置３２を備えてもよい。例えば、温度センサが、第２の熱交換器２２とバイパス弁２０との間における第２の熱交換器２２の出口に位置してもよい。第２の制御ユニット４２は、前記物理的パラメータに応じてバイパス弁２０を制御するために、第２の決定装置３２に対して動作可能に接続されてもよい。
【００８８】
物理的パラメータは、第１のライン１２における作動流体の温度Ｔ２、圧力Ｐ２、及びサブ流量Ｑ２の１つ以上を含み得る。
【００８９】
従って、機関配置の動作状態によって必要とされる場合に、十分に気化していない作動流体が膨張器１４を流れることを防ぐために、第２のバイパスシステムが起動可能である。これは、バイパス弁２０によって、第２の熱交換器２２から流出する作動流体が二次ライン２３に向かうことを意味する。
【００９０】
温度Ｔ１及びＴ２等の物理的パラメータは、好適なセンサによって測定可能であるか、機関配置１において測定可能なその他のデータを使用して算出可能である。
【００９１】
本発明の考えられる実施の例によれば、第２の制御ユニット４２による第２のバイパスシステムの起動は、以下のように実施されてもよい：前記物理的パラメータに基づいて第２のライン１２における作動流体が十分に気化していないと判断された場合に、第２の熱交換器２２から流出する作動流体が、膨張器１４を迂回する。即ち、当該作動流体が、二次ライン２３を通過する。そうでなければ、第２のバイパスシステムは、起動されない。これは、第２の熱交換器２２から流出する作動流体が、下流側接合点８に向かい、その後膨張器１４に向かうことを意味する。
【００９２】
本発明の別の考えられる実施の例によれば、第２の制御ユニット４２による第２のバイパスシステムの起動は、以下のように実施されてもよい：前記物理的パラメータに基づいて第２のライン１２における作動流体が十分に気化していないと判断された場合に、前記プロセスは、さらに、
−  第１のライン１１からの作動流体と第２のライン１２からの作動流体との混合によって、十分に気化されているか、過熱蒸気状である混合流をもたらすか否かを決定する工程と、
−  混合流をもたらしていると判断された場合に、第１及び第２のライン１１，１２からの作動流体が下流側接合点において混合され、混合流が膨張器１４で膨張するように、第１及び第２のバイパスシステムを制御する工程と、
を含む。
【００９３】
換言すれば、第２の熱交換器２２から流出する作動流体が十分に気化していない場合であっても、第１のライン１１における作動流体の状態によって、第２のライン１２の作動流体が最終的に十分な気化状態又は過熱蒸気状態となり得る場合には、当該作動流体が膨張器１４に向かったままでもよい。即ち、第２のバイパスシステムが、起動していない。そのために、第２の制御ユニット４２は、さらに、第１の決定装置３１に対して動作可能に接続されてもよい。
【００９４】
これは、熱源によって作動流体に対して伝達される熱を十分に利用して、膨張器１４においてエネルギを回収可能となる点で有利な本発明の実施の例である。膨張器の入口における気化状態又は過熱蒸気状態の作動流体の流量は、実際には、第２のバイパスシステムが起動された場合に比べて高い。
【００９５】
この実施の例において、バイパス弁２０が、第１のライン１１からの作動流体によって過熱可能な量の第２のライン１２からの作動流体のみを、下流側接合点８に向かわせる比例三方弁であることが想定可能である。
【００９６】
機関配置１は、さらに、例えば以下のような制御システムを備えてもよい：
−  付加的な流体ライン４における温かい流体の温度Ｔ４を調節するために、第２のライン１２における第２の熱交換器２２と機関２との間で作動流体の流量Ｑ２を制御する制御システム（当該制御システムの実際の実施の例については以下で説明する）；
−  第１のライン１１における作動流体の温度Ｔ１を調節するために、特に第１の熱交換器２１から上流側の排気ライン３における排ガスの流量及び温度に応じて、第１のライン１１における第１の熱交換器２１と下流側接合点８との間で作動流体の流量Ｑ１を制御する制御システム。
【００９７】
さらに、膨張器１４が迂回される場合に作動流体を膨張させる手段を設けてもよい。より正確には、機関配置１は、凝縮器１５から上流側に位置し、凝縮器１５に流入する前に膨張器１４を通過していない作動流体を減圧可能な減圧弁を少なくとも１つ備えてもよい。当該減圧弁は、検量オリフィスを備えてもよく、当該検量オリフィスは、制御されていても、されていなくてもよい。減圧弁は、作動流体のエネルギを機械的エネルギに変換するものではない。
【００９８】
次に、機関配置１のいくつかの実施形態を説明する。
【００９９】
本発明の実施の例によれば、第１のバイパスシステムは、第１の熱交換器２１と膨張器１４との間、より正確には下流側接合点８と膨張器１４との間に位置する入口５３と、低圧回路部における膨張器１４と凝縮器１５との間に位置する出口５４と、を有する第１のバイパスライン５１を備える。第１のライン１１から流れる作動流体が膨張器１４を流れることは、作動流体を第１のバイパスライン５１に向かわせることによって防止可能である。言い換えれば、第１のバイパスシステムが、膨張器１４のバイパスである。
【０１００】
三方弁２８、より詳細には開閉三方弁は、第１のバイパスライン入口５３に設けられてもよい。実際には、この三方弁２８は、共通ライン６の上流部分に対して接続される第１の上流口を１つと、共通ライン６の下流部分に接続される第２の下流口を１つと、第１のバイパスライン５１に対して接続される第３の下流口を１つと、を有する。
【０１０１】
この実施の例の対応する第１、第２、及び第３の実施形態を、それぞれ、図１、図２、及び図３に示す。
【０１０２】
図１に示す第１の実施形態において、二次ライン２３の出口２６は、第１のバイパスライン５１の入口５３と出口５４との間において第１のバイパスライン５１に対して接続され、それにより、接続点２４と第１のバイパスライン５１の出口５４が一致する。従って、二次ライン２３の出口２６から下流側において、第１のライン１１から流れる作動流体、並びに、第２のライン１２から流れる作動流体は、接続点２４又は第１のバイパスライン５１の出口５４まで至る同一のラインによって運ばれる。
【０１０３】
第１のバイパスライン５１の出口５４に位置する三方弁２５は、第１のバイパスライン５１に対して接続される第１の上流口を１つと、共通ライン６の上流部分に接続される第２の上流口を１つと、共通ライン６の下流部分に対して接続される第３の下流口を１つと、を有する。
【０１０４】
機関配置１は、第１のバイパスライン５１において二次ライン出口２６と第１のバイパスライン出口５４との間に位置する共通減圧弁２７を備えてもよい。例えば、この共通減圧弁２７は、二次ライン２３と第１のバイパスライン５１との接合部、即ち二次ライン出口２６の近くに実質的に位置してもよい。この共通弁２７は、第１のライン１１又は第２のライン１２のいずれかからの作動流体に関わらず、膨張器１４を流れていない作動流体を膨張するために使用される。共通弁２７は、作動流体のエネルギを機械的エネルギに変換するものではない。
【０１０５】
または、不図示の変形例において、第１のバイパスライン５１に配置され、第１のライン１１からの作動流体の減圧を可能とする第１の減圧弁、並びに、二次ライン２３に配置され、第２のライン１２からの作動流体の減圧を可能とし、第１の減圧弁とは異なる第２の減圧弁を設けてもよい。これらの減圧弁は、作動流体のエネルギを機械的エネルギに変換するものではない。
【０１０６】
図２に示す第２の実施形態は、共通減圧弁２７が二次ライン出口２６の下流側に位置する点で第１の実施形態と異なる。二次ライン出口２６において、二次ライン２３と第１のバイパスライン５１とを接続可能とし、当該ライン２３，５１からの作動流体を混合可能とする装置２９が配置されてもよい。
【０１０７】
不図示の変形例において、三方弁２８、装置２９、及び共通減圧弁２７は、全ての対応する機能を行うことが可能な同一の部品であってもよい。別の変形例において、第１のバイパスライン５１に配置され、第１のライン１１からの作動流体の減圧を可能とする第１の減圧弁、並びに、二次ライン２３に配置され、第２のライン１２からの作動流体の減圧を可能とし、第１の減圧弁とは異なる第２の減圧弁を設けてもよい。
【０１０８】
図３に示す第３の実施形態において、接続点２４は、二次ライン２３の出口２６と一致し、第１のバイパスライン５１の出口５４とは異なる。従って、二次ライン２３は、第１のバイパスライン５１とは異なる第２のバイパスライン５２を構成する。図３の実施形態において、機関配置１の廃熱回収システム５は、完全に独立した２つのバイパスシステムを備える。
【０１０９】
二次ライン出口２６において、二次ライン２３と、共通ライン６の上流部分と、共通ライン６の下流部分とを接続可能とし、二次ライン２３及び共通ライン６からの作動流体を混合可能にする装置３３が配置されてもよい。
【０１１０】
この実施形態において、機関配置１は、
−  第１のバイパスライン５１に配置され、第１のライン１１からの作動流体を減圧可能とする第１の減圧弁３４と、
−  二次ライン２３、即ち第２のバイパスライン５２に配置され、第２のライン１２からの作動流体を減圧可能とし、第１の減圧弁３４とは異なる第２の減圧弁３５と、
を備えてもよい。
【０１１１】
図４を参照して、本発明に係る機関配置１の第４の実施形態を示す。
【０１１２】
この第４の実施形態によれば、第１のバイパスシステムは、第１のライン１１において第１の熱交換器２１から上流側に配置され、第１の熱交換器２１への作動流体の流入を防止可能な制御弁を備える。実際には、当該制御弁は、上流側接合点７に配置される制御弁９であってもよい。この制御弁９は、第１のライン１１における作動流体のサブ流量Ｑ１だけでなく、第２のライン１２における作動流体のサブ流量Ｑ２も調節可能である。
【０１１３】
第１のライン１１から流れる作動流体が膨張器１４を流れることは、第１の熱交換器２１への作動流体の流入を防ぐために制御弁９を動作させることによって防止可能である。言い換えれば、第１のバイパスシステムが、作動流体の第１の熱交換器２１の迂回を可能とするシステムである。
【０１１４】
第１のライン１１における作動流体の少なくとも１つの物理的パラメータを決定する第１の決定装置３１に対して動作可能に接続される第１の制御ユニット４１は、制御弁９を制御することによって第１のバイパスシステムの起動を制御する。
【０１１５】
機関配置１は、さらに、排ガスが第１の熱交換器２１を迂回するように流入する誘導ライン３６と、例えば比例三方弁等の、誘導ライン３６における排ガスの流れを制御する弁３７と、を備えてもよい。このような配置によって、第１の熱交換器２１に作動流体が流れていないときに、排ガスも第１の熱交換器２１を確実に流れないようにすることによって、第１の熱交換器２１を保護可能となる。これは、通常、排ガスの温度が作動流体の過熱をもたらすのに十分高くないときに、機関始動段階で起こる。
【０１１６】
第１のバイパスシステムが作動流体の第１の熱交換器２１の迂回を可能とするシステムを備える場合には、機関配置１において、第１のライン１１からの作動流体が膨張器１４を迂回可能とするために、以下のいずれかのラインが省略されてもよい：
−  第１の熱交換器２１と膨張器１４との間に位置するポイントに接合するライン、
−  低圧回路部（ここにおいては、膨張器１４から下流側にある共通ライン６の低圧部分）に接合するライン。
【０１１７】
通常、このような省略されたラインは、図１乃至図３に示す第１のバイパスライン５１として、下流側接合点８と膨張器１４との間において共通ライン６から分岐してもよい。
【０１１８】
この第４の実施形態において、二次ライン２３は、接続点２４と一致し、三方弁２５が設けられる出口２６を有する第２のバイパスライン５２を構成する。
【０１１９】
減圧弁３８は、膨張器１４を流れていない、第２のライン１２からの作動流体の減圧のために、第２のバイパスライン５２に配置される。
【０１２０】
これまで述べたように、機関配置１は、付加的な流体ライン４における温かい流体の温度Ｔ４を調節するために、第２のライン１２における第２の熱交換器２２と機関２との間で作動流体の流量Ｑ２を制御する制御システムを備えてもよい。
【０１２１】
図１乃至図４に示す実施形態において、当該制御システムは、ポンプ１３を駆動可能とする電動機３９と、第１及び第２のライン１１，１２における作動流体のサブ流量Ｑ１，Ｑ２を調節するように設計される比例三方弁と、を備える。当該比例三方弁は、上流側接合点に位置してもよく、制御弁９によって構成される。
【０１２２】
電動ポンプ１３のために、作動流体の全体流量Ｑが調節可能となると共に、制御弁９によって、第１及び第２のライン１１，１２のそれぞれにおける作動流体のサブ流量Ｑ１，Ｑ２を調節可能である。あるいは、制御弁９は、２つのポンプ等、Ｑ１及びＱ２の調節を可能とするその他の部品に置き換え可能である。
【０１２３】
流量Ｑ２を制御する制御システムが異なる、本発明の第５の実施形態を、図５において示す。
【０１２４】
より正確には、この第５の実施形態において、ポンプ１３は、機械伝達組立体４０を使用して、内燃機関２によって機械的に駆動される。制御システムは、さらに、ポンプ１３と第２の熱交換器２２との間に位置し、凝縮器１５とポンプ１３との間において戻りライン４５を介して共通ライン６に対して接続される開口部を有する、付加的な比例三方弁４４を備える。通常、戻りライン４５は、タンク１６に開口する出口を有してもよい。
【０１２５】
ポンプ１３が機関２によって機械的に駆動されるときには、ポンプから下流側における作動流体の流量Ｑが調節できない。実際には、当該流量Ｑは、最も高い動作状態において十分となるために予め決定される最大値に設定されている。従って、Ｑ２は、付加的な比例三方弁４４を使用して制御可能となる。この弁４４は、過剰な量の作動流体、即ち付加的な流体ライン４における温かい流体の過剰な冷却をもたらしえる量の作動流体を、ポンプ入口に戻す。
【０１２６】
図５に示すように、付加的な比例三方弁４４は、共通ライン６においてポンプ１３と上流側接合点７との間に位置してもよい。しかしながら、その他の実施の例も可能である。例えば、弁４４は、第２のライン１２における上流側接合点７と第２の熱交換器２２との間に位置してもよい。
【０１２７】
これとは別に、図５に示す機関配置１は、図１を参照して述べられたものと同様である。しかしながら、例えば図２乃至図４のいずれか１つに示すもの等、その他の変形例が想定可能である。
【０１２８】
本発明は、上記で例示された実施形態に限定されるものではなく、上述の手段の技術的等価物及び代替物、ならびに、それらの組み合わせの全てを包含することは言うまでもない。
【０１２９】
特に、上述の各種実施形態の特定の特徴は、考えられる新規の実施形態を構成するために組み合わせ可能である。例えば、電動ポンプは、図１乃至図４のいずれかにおける電動ポンプと置き換え可能である。また、特定の実施形態においては、第１のラインからの作動流体を膨張器に対して迂回可能とするシステムとして述べられる第１のバイパスシステムは、作動流体を第１の熱交換器に対して迂回可能とするシステムに置き換え可能であり、逆の場合も同じである。
【図１】
2016524096.tif 000003
【図２】
2016524096.tif 000004
【図３】
2016524096.tif 000005
【図４】
2016524096.tif 000006
【図５】
2016524096.tif 000007
【国際調査報告】
2016524096.tif 000008
2016524096.tif 000009
2016524096.tif 000010