(57)【要約】  本発明は、ランキングサイクルに基づいて廃熱回収システムを作動する装置及び方法に関し、内燃機関排気熱によって加熱される気化器／ボイラ、拡張器、凝縮器、回路を介して作動流体を循環するポンプ、及び該ポンプの吸入側に設置され、前記ポンプが閉じられ前記ポンプに空洞化が生じることによって、流体の作動循環を止める緊急シャットダウンが必要な場合に制御される閉止弁を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関と連結した排熱回収装置の作動方法であって、前記装置は、ボイラ、膨張器、凝縮器、及び作動液を循環する回路に接続されるポンプを有しており、
機関及び排熱回収装置を有する車両の選択された構成部品の状態を監視するステップと、
作動液の流入を遮断するため、前記機関及び前記排熱回収装置の少なくとも一方のトリガ条件を検知するステップと、
前記ポンプへの作動液の流入を止めるため、ポンプ吸入口の上流側の弁を閉じるステップとから成る、前記方法。
【請求項２】
排熱ボイラ、膨張器、凝縮器、蓄圧器、及び作動液回路の少なくとも一つの前記状態を監視するステップから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トリガ条件は、低圧力閾値を下回る前記作動液の圧力を示す信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記トリガ条件は、前記作動液回路の弁アクチュエータに関する不具合コードである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トリガ条件は、前記車両が関与する衝突を示す信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トリガ条件は、前記内燃機関の故障を示す信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
内燃機関を有する車両用排熱回収装置であって、
排熱ボイラ、膨張器、凝縮器、及び前記作動液回路に配置される作動液ポンプと、
前記凝縮器と前記作動液ポンプとの間の前記作動液回路に配置される閉止弁と、
前記閉止弁に接続され、前記作動液回路に配置される構成部品における異常状態を示す信号を受信すると、前記作動液回路内への作動液流入を遮断するよう構成される制御装置とを備える、車両用排熱回収装置。
【請求項８】
前記制御装置は、車両システムから信号を受信するよう接続され、かつ前記制御装置は、前記内燃機関の故障を示す信号を受信すると、前記作動液回路内への作動液流入を遮断するよう構成される、請求項７に記載の排熱回収装置。
【請求項９】
排熱回収装置を有する車両であって、
内燃機関と、
排熱ボイラ、膨張器、凝縮器、及び作動液回路に配置される作動液ポンプを含む排熱回収装置であって、前記排熱ボイラは、前記機関からの排熱を受けて、作動液を加熱するよう接続される排熱回収装置と、
前記凝縮器と前記作動液ポンプとの間の前記作動液回路に配置される閉止弁と、
前記閉止弁に接続され、前記内燃機関と前記排熱回収装置の状態を示す信号を受信するよう接続される制御装置であって、前記閉止弁を閉じるためのトリガ条件を記憶するメモリを備えており、受診した信号を前記トリガ条件と比較し、トリガ条件を示す信号を受信すると、前記閉止弁を閉じるよう構成される制御装置とを備える、
排熱回収装置を有する車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランキンサイクルをベースとする排熱回収装置に関しており、該排熱回収装置は、内燃機関の排熱によって加熱される噴霧器／ボイラを有する作動液回路、膨張器、凝縮器、及び該回路を通して作動液を循環するためのポンプを備える。より詳細には、本発明は、前記ポンプの吸入側に配置され、作動液の循環の停止が必要な場合に制御される閉止弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関と連結した排熱回収（ＷＨＲ）装置では、膨張器又は内燃機関などの回転構成部品に作動液ポンプを機械的に接続し、該構成部品によって駆動するのが都合がよい。ある状況では、例えば、ＷＨＲの部品の故障のため、作動液の流入を速やかに停止する必要がある。ポンプを駆動する構成部品で、上述した、排熱回収装置の膨張器又は内燃機関のような構成部品を停止するのは難しいので、機械的に駆動されるポンプを速やかに停止するのは困難又は不可能である。弁アクチュエータの故障又は作動液を移送するラインの作動液収容不具合のように、不具合が発生する恐れがある。他の状況としては、ボイラ（又は蒸発器）の破裂の可能性があり、機関内に引火性の作動液が取り込まれ、該機関の制御不能の原因となる。例えば、車両の衝突など、外部の不具合は、運転者及び環境に危害を及ぼす恐れがある。
【０００３】
可能性のある解決策として、別に制御される電気式ポンプ又そのポンプの下流側の閉止弁を用いることが挙げられるが、これらの解決策の何れも、制御不可能なポンプの作動、アクチュエータの故障、又はポンプとアクチュエータ間のライン不具合の事態における危険を軽減することはない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明によると、排熱回収装置において作動液の流れを制御する装置及び方法は、作動液ポンプへの作動液の流入を止めるために、該ポンプの上流側に配置される作動液閉止弁から構成され、作動液の不要時に前記ポンプに空洞化現象を引き起こす。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の他の実施形態によると、前記閉止弁は、制御装置に作動可能に接続される。その制御装置は、周知の通り車両内の電気制御装置であってよく、それ自体は前記排熱回収装置の構成部品の状態に関連する信号を受信するよう接続され、信号に反応して前記ポンプへの作動液の流入を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
添付の図面と併せて以下の実施形態の詳細な説明を参照すると、本発明はより理解される。
【０００７】
【図１】本発明に係る排熱回収装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１は、本発明に係る内燃機関を有する車両用排熱回収装置１０を概略的に示す。例示される排熱回収装置は、ランキンサイクルをベースとする装置であり、装置の構成部品に作動液を循環する作動液回路１２を含んでおり、ボイラ２０、膨張器２２、凝縮器２４、蓄圧器又は回収タンク２６及びポンプ２８を備えている。
【０００９】
ボイラ２０は、機関排熱源１４との熱伝達接触（矢印Ｑで示す熱伝達）に配置される。熱源１４は、内燃機関を有する車両と連結し、機関排気、機関冷却装置、排気再循環（ＥＧＲ）冷却器、給気冷却器、機関油冷却器、又はこれらの複数の組み合せから構成される発熱システム又は熱処理システムの何れかでよい。ボイラ２０は、作動液を加熱し、その後、加熱された作動液から作動エネルギを抽出する膨張器２２へと作動液が流れる。作動エネルギは、例えば発電機を駆動するのに使用可能であり、機関駆動軸に加えたりポンプ２８を駆動するのに使用してもよい。
【００１０】
例示の排熱回収装置１０は、膨張器２２を迂回して作動液を導くバイパスライン３０を備える。バイパスライン３０は、バイパス弁３２によって制御され、バイパス弁３２は作動液を膨張器２２、バイパスライン３０へ流したり、排熱回収装置の要求を受けて膨張器及びバイパスラインの両方に比例して流すよう作動液を分岐する。例えば、ボイラを迂回するラインなど、その他のバイパスラインを備えていてもよい。
【００１１】
排熱回収装置１０は、その他の弁及び弁アクチュエータを備え、様々なシステム構成部品へ流れる作動液の流量、圧力、及び配分を管理することができる。
【００１２】
凝縮器２４は、膨張した作動液を受け、その作動液は、冷却され、凝縮され、そして圧縮器又はタンク２６に回収される。ポンプ２８は、作動液を圧縮器２６からボイラ２０へと供給する。ボイラ２０では、加熱及び膨張の循環が繰り返される。上記の通り、ポンプ２８は、その入力軸２９を膨張器の出力軸２３に接続することで、膨張器２２によって駆動可能である。或は、ポンプ２８の入力軸２９を（不図示の）機関の駆動軸に接続してもよい。
【００１３】
閉止弁４０は、蓄圧器２６とポンプ２８との間の作動液回路に設けられる、つまり、ポンプの吸入側に配置される。閉止弁４０は、作動液のポンプ２８への流入を制御するよう作動する。ある特定の状況では、作動油回路１０における作動液の流出を迅速に遮断する必要がある。ポンプの吸入側の閉止弁４０を閉じることで、作動液がポンプ２８へ流れることはないので、ポンプの空洞化現象を引き起こし、ポンプの排出側での作動液の流出が効率的に止められる。
【００１４】
排熱回収装置を作動するための電気制御装置（ＥＣＵ）又は機関ＥＣＵなど車両上のその他の制御装置とすることができる制御装置４４は、閉止弁４０の作動を制御するよう接続される。また制御装置４４は、排熱回収装置１０、車両、及び内燃機関の様々な構成部品から信号を受信するよう接続される。制御装置４４をその他の構成部品と共通のデータバス上に接続したり、使いやすいように、それらの構成部品に直接接続してもよい。それに加え又は代わりに、当技術分野で周知のように、車両構成部品の機能を監視するオンボード診断装置から信号を受信するよう、制御装置４４を接続することもできる。前記構成部品及び／又は前記診断装置によって提供される信号は、排熱回収装置、機関、又はその他の車両の構成部品の状態を示す情報を伝達する。ある特定の状態を示す信号は、排熱回収装置１０を停止するためのトリガ条件として、制御装置によって識別される。制御装置４４は、トリガ条件を記憶するメモリを含んでおり、受診した信号をトリガ条件と比較し、弁を遮断するよう指示する信号を識別するよう構成することができる。したがって、制御装置４４は、信号を受信し、その信号に反応して閉止弁４０の制御信号を生成するようプログラムされている。
【００１５】
機関の作動中に、運転者、点検者、保守技術者、又はその他の者が高圧の作動液に触れるのを防止するため、点検又は保守を行う目的で機関が作動している状態で車両を停止する場合、トリガ条件を出してもよい。このトリガ条件は、パーキングブレーキが係合状態であることを示す信号と共に、機関が作動中であることを示す信号であってもよい。
【００１６】
別のトリガ条件として考えられるのは、エンジンブレーキの間に、エンジンブレーキの効率低下を防止するための動力吸収モード中に排熱回収装置を停止するという条件がある。このトリガ条件は、エンジンブレーキが稼動状態であることを示す信号であってもよい。
【００１７】
車両システム、機関、又は排熱回収装置の故障を示すトリガ条件が出される場合もある。例えば、ボイラ２０における液漏れ又は破裂により、（引火性液体である可能性がある）作動液が機関排熱と接触して流れさせてしまい得る。ここでは、ボイラ内の圧力損失によってトリガ条件を出してもよい。
【００１８】
例えば、バイパス弁３２の故障又は作動液の流量を管理する弁アクチュエータのバイパス弁であってバイパス弁３２とは異なる弁の故障など、アクチュエータの故障によって、別のトリガ条件が出されてもよい。
【００１９】
遮断のトリガとなり得る別の条件は、作動液の流出状態と関連する。異常又は不測の圧力や温度信号は、トリガ条件と認めてよい。適切な圧力センサ及び温度センサを設けることによって、すべての作動液回路脚部において、即ちポンプ、ボイラ、膨張器、凝縮器、及び蓄圧器それぞれの間の導管において圧力及び温度を監視してもよい。一つ以上の回路脚部での（予測圧力と比較し）突如の圧力低下は、内部又は外部への液漏れの可能性を示す。圧力信号のトリガの場合、閉止弁４０及びその他の流量弁は閉じられる。異常温度信号は、例えばボイラ（異常低温度信号）又は凝縮器（異常高温度信号）などの装置の構成部品の故障を示す。
【００２０】
別のトリガ条件は、緊急遮断条件の例としてここに説明した内燃機関の故障である。排熱回収装置に影響を及す恐れがあるタイプの機関の故障は、現在の作動条件に対する予測値を上回るエンジン速度によって示される、所謂「制御不能」機関である。機関の制御不能現象は、下り坂の作動時に起きるか、若しくは、燃料、冷却液、オイル、又は作動液の吸気マニホールド又は動力気筒群内部への漏れによって引き起こされる可能性がある。制御不能状態の継続による構成部品の不具合の危険を軽減するために、ランキン制御装置に信号を送信し、すべての作動液の流れを止めて、「安全」モードに入る。最初のアクションは、蓄圧器２６の排出口／ポンプ２８の吸入口の閉止弁４０を閉鎖することである。このアクションは、さらなる作動液の排熱回収装置内での循環を止め、制御不能現象が機関気筒内への作動液の漏れ及び燃焼によって引き起こされる場合でも行われる。排熱回収装置の熱交換器又はボイラに接続されるＥＧＲ冷却器の不具合によって、作動液が機関気筒内に漏れる恐れがある。例えば、亀裂、破裂、外部部材の破損又は作動液の格納が低下しているＥＧＲ冷却器によって、作動液がＥＧＲガス流に入り込む可能性がある。閉止弁４０を閉鎖後、その他の制御パラメータは、所定の安全条件に送信される。作動液のボイラ２０への流出が止まり、作動液はバイパスループに送られる。作動液の膨張器への流入を許容する弁は閉鎖され、作動液が膨張器を迂回して凝縮器とタンクへ流れるように、弁３２は制御される。
【００２１】
機関及び変速機が適切に作動するまで、あらゆる状態が監視される。例えば、作動液遮断中の機関の反応を監視する上記のオンボード診断装置など、装置及び構成部品の診断方法を用いて、排熱回収装置における状態を監視してもよい。例えば、作動液回路が標準圧力下にあることを信号が示しており、作動液の再循環が可能であると判断される場合、排熱回収装置の正常作動が再開する。一方、機関の制御不能状態が、燃焼チャンバ内への作動液の流入に起因する場合、運転者が排熱回収装置を保守点検するよう、故障コードが送信される。例えば、弁の遮断後に機関の機能が正常に戻る場合、機関の制御不能状態と作動液回路の異常状態とが関連していると推測され得る。また、診断装置は、機関の始動時に排熱回収装置の能力を監視し、正圧を保つ能力によって漏れが無いことが示される場合は、圧力を継続及び保持することができる。多数の診断方法でも、同様の結果に到達することができる。
【００２２】
別のトリガ条件には、ランキン装置の不安定性（該装置の能力であって、システム圧力、温度、及び流量の制御に対応する能力の低下）、及び該装置の能力であって、アクチュエータ不具合又は制御アルゴリズムのエラー（検知した温度又は圧力が作動液の目標許容値を上回る、若しくは、故障を引き起こすセンサの不具合、等）に起因した作動液の流量／圧力／温度を制御する能力の低下が含まれる。
【００２３】
具体的な実施形態及び構成部品に関して本発明を説明してきたが、本発明の範囲は添付の請求項によって規定される。
【図１】
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【手続補正書】
【提出日】平成26年8月7日(2014.8.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関と連結した排熱回収装置の操作方法であって、前記装置は、ボイラ、膨張器、凝縮器、及び作動液を循環する回路に接続されるポンプを有しており、
機関及び排熱回収装置を有する車両の選択された構成部品の状態を監視するステップと、
作動液の流入を遮断するため、前記機関および前記排熱回収装置の少なくとも一方の異常状態を示すトリガ条件を検知するステップと、
前記ポンプへの作動液の流入を止めるため、ポンプ吸入口の上流側の弁を閉じるステップとから成る、前記方法。
【請求項２】
排熱ボイラ、膨張器、凝縮器、蓄圧器、及び作動液回路の少なくとも一つの前記状態を監視するステップから成る、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記トリガ条件は、低圧力閾値を下回る前記作動液の圧力を示す信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記トリガ条件は、前記作動液回路の弁アクチュエータに関する不具合コードである、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記トリガ条件は、前記車両が関与する衝突を示す信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記トリガ条件は、前記内燃機関の故障を示す信号である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
内燃機関を有する車両用排熱回収装置であって、
排熱ボイラ、膨張器、凝縮器、及び前記作動液回路に配置される作動液ポンプと、
前記凝縮器と前記作動液ポンプとの間の前記作動液回路に配置される閉止弁と、
前記閉止弁に接続され、前記作動液回路に配置される構成部品における異常状態を示す信号を受信すると、前記作動液回路内への作動液流入を遮断するよう構成される制御装置とを備える、車両用排熱回収装置。
【請求項８】
前記制御装置は、車両システムから信号を受信するよう接続され、かつ前記制御装置は、前記内燃機関の故障を示す信号を受信すると、前記作動液回路内への作動液流入を遮断するよう構成される、請求項７に記載の排熱回収装置。
【請求項９】
排熱回収装置を有する車両であって、
内燃機関と、
排熱ボイラ、膨張器、凝縮器、及び作動液回路に配置される作動液ポンプを含む排熱回収装置であって、前記排熱ボイラは、前記機関からの排熱を受けて、作動液を加熱するよう接続される排熱回収装置と、
前記凝縮器と前記作動液ポンプとの間の前記作動液回路に配置される閉止弁と、
前記閉止弁に接続され、前記内燃機関と前記排熱回収装置の状態を示す信号を受信するよう接続される制御装置であって、前記閉止弁を閉じるよう異常状態を示すトリガ条件を記憶するメモリを備えており、受診した信号を前記トリガ条件と比較し、トリガ条件を示す信号を受信すると、前記閉止弁を閉じるよう構成される制御装置とを備える、
排熱回収装置を有する車両。
【国際調査報告】
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