(57)【要約】【課題】エンジンにおいて、燃料が有する熱を有効に活用することを課題とする。【解決手段】廃熱回収装置（１）は、燃料タンク（４）へ戻されるリターン燃料が流通するリターン燃料通路（８）と、このリターン燃料通路（８）が引き込まれ、内部にエンジン（２）内を循環する冷媒を貯留する蓄熱容器（３）と、この蓄熱容器（３）内でリターン燃料から熱を付与され、エンジン（２）内を循環する冷媒が流通する第１冷媒通路（１０）、第２冷媒通路（１１）、第３冷媒通路（１５）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】
リターン燃料が流通するリターン燃料通路と、
当該リターン燃料の廃熱を蓄熱する蓄熱手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項２】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項３】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備え、
前記蓄熱手段は、前記リターン燃料通路及び前記冷媒通路が引き込まれ、内部に蓄熱剤を充填した蓄熱容器であることを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項４】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備え、
前記蓄熱手段は、前記冷媒通路を流通する冷媒を内部に貯留し、前記リターン燃料通路を引き込んだ蓄熱容器としたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項５】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料を冷却する冷却手段を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項６】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料を冷却する冷却手段を備え、
当該冷却手段は、
前記リターン燃料が前記蓄熱手段を迂回する第１バイパス通路と、
前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料の前記第１バイパス通路への流通状態を制御する第１切替手段と、
前記第１バイパス通路を通過する前記リターン燃料を冷却する冷却器と、
を含むことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項７】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第２バイパス通路を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【請求項８】
請求項１記載のエンジンの廃熱回収装置において、
前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第２バイパス通路と、
前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料の温度及び気筒内へ噴射される燃料の温度に基づいて、前記リターン燃料の前記第２バイパス通路への流通状態を制御する第２切替手段と、
を備えたことを特徴とするエンジンの廃熱回収装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
燃料タンクへ戻されるリターン燃料の廃熱を利用することができる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガソリンタンク内のガソリンが蒸発することを抑制するために、ポンプによる断熱圧縮の他、高温のエンジンルーム内を通過することで温度上昇した余剰ガソリンを冷却するガソリン冷却装置が開示されている。
【０００３】
このようなガソリン冷却装置を改良したものが特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されたガソリン冷却装置では、ガソリンの冷却と自動車室内の冷房とをいずれも良好に行うことを目的とした構成が開示されている。具体的には、被冷却管と冷却管とを配設した蓄熱式熱交換器内に蓄熱剤を充填した構成を有している。このガソリン冷却装置は、冷房負荷が低い場合には電磁弁を開放して冷却管内に冷媒を流し、蓄熱剤を冷却すると同時に被冷却管内のガソリンを冷却する。一方、冷房負荷が高い場合には、電磁弁を閉じて蓄熱剤によって被冷却管内を流れるガソリンを冷却する。
【０００４】
【特許文献１】実開平４−１２９６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、特許文献１における蓄熱式熱交換器はガソリンの冷却を目的として配置されており、蓄熱剤は、いわば、保冷剤として機能している。このような蓄熱式熱交換器において熱交換されたガソリンの熱は冷媒によって持ち去られ、コンデンサによって大気に放出され、この熱を活用することは何ら提案されていない。この点は、他の従来のガソリン冷却装置においても同様である。
【０００６】
そこで、本発明は、ガソリン等の燃料が有する熱を有効に活用することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決する本発明のエンジンの廃熱回収装置は、リターン燃料が流通するリターン燃料通路と、当該リターン燃料の廃熱を回収する蓄熱手段と、を備えたことを特徴とする（請求項１）。このような構成とすることにより、回収した廃熱を、保温効果を有する蓄熱手段に蓄えることができる。さらに、廃熱回収装置は、このように回収した熱を、各部の昇温に活用することができる。このような廃熱回収装置は、ディーゼルエンジンにおける蓄圧式燃料システムで有効に利用することができる。ディーゼルエンジンにおける蓄圧式燃料噴射システムでは、燃料噴射の際に、高圧の状態で蓄積した燃料の一部を筒内へ噴射せず、燃料タンクへリターンするものがある。このように燃料タンクへリターンする燃料は、高圧状態から減圧される際に温度が上昇する。これにより、このような燃料は、高温に達し、熱エネルギーを有することとなる。本発明の廃熱回収装置は、このような燃料の廃熱を回収し、この熱を活用することにより、エネルギーを有効に利用することができる。なお、リターン燃料とは、上述したような噴射に係る機器類からリターンするものに限られず、燃料タンクへリターンする燃料であって、回収可能な熱を有する燃料はいずれも含むものである。例えば、燃料タンクから揮発した燃料を液化し、再度、燃料タンクへ戻される燃料などもリターン燃料に含まれる。
【０００８】
このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備えた構成とすることができる（請求項２）。このような構成とすることにより、蓄熱手段に蓄えた熱を活用してエンジンの暖機を促進することができる。
【０００９】
また、このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段において熱を付与され、エンジン内を循環する冷媒が流通する冷媒通路を備え、前記蓄熱手段は、前記リターン燃料通路及び前記冷媒通路が引き込まれ、内部に蓄熱剤を充填した蓄熱容器とすることができる（請求項３）。また、前記蓄熱手段は、前記冷媒通路を流通する冷媒を内部に貯留し、前記リターン燃料通路を引き込んだ蓄熱容器とすることができる（請求項４）。このような構成とすることにより、蓄熱手段は、リターン燃料の廃熱を蓄えることができる。
【００１０】
このような廃熱回収装置は、前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料を冷却する冷却手段を備えた構成とすることができる（請求項５）。このような構成とすることにより、リターン燃料の温度が予め設定した閾値の温度を超える場合等、燃料の流通する通路の過度の温度上昇による破損を防止することができる。また、高温となった燃料の燃料タンクへの流入を抑制し、燃料タンク内における燃料の温度の上昇を抑えることができる。このような廃熱回収装置において、当該冷却手段は、前記リターン燃料が前記蓄熱手段を迂回する第１バイパス通路と、前記リターン燃料の温度情報に基づいて、前記リターン燃料の前記第１バイパス通路への流通状態を制御する第１切替手段と、前記第１バイパス通路を通過する前記リターン燃料を冷却する冷却器と、を含むことができる（請求項６）。
【００１１】
さらに、このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第２バイパス通路を備えた構成とすることができる（請求項７）。このような構成とすることにより、蓄熱手段において高温に保たれたリターン燃料を直接、噴射に用いることができる。蓄熱手段におけるリターン燃料は、エンジン停止後も温度が維持される。このため、エンジン始動時のような燃料タンク内の燃料が低温の場合、リターン燃料を第２バイパス通路へ通すことにより、燃料タンク内の低温の燃料と比較して温度の高い燃料を筒内へ噴射できる。この結果、燃料の微粒化が良好となり、着火性が向上し、エンジンの始動性が改善される。
【００１２】
また、このような廃熱回収装置は、前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料が前記燃料タンクを迂回する第２バイパス通路と、前記蓄熱手段を通過した前記リターン燃料の温度及び気筒内へ噴射される燃料の温度に基づいて、前記リターン燃料の前記第２バイパス通路への流通状態を制御する第２切替手段と、を備えた構成とすることができる（請求項８）。このような構成とすることにより、リターン燃料の温度に基づいて、リターン燃料の流通する通路を切替えることができる。これにより、筒内へ噴射する燃料の温度を良好にし、エンジンの始動性を向上することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の廃熱回収装置は、燃料タンクへ戻されるリターン燃料の廃熱を回収し、エンジンの暖機等に活用することによりエネルギーを有効に利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面と共に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の実施例１について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の廃熱回収装置１を組み込んだディーゼルエンジン（以下、単に「エンジン」と称する。）２の概略構成を示した説明図である。
【００１６】
廃熱回収装置１は、蓄熱容器３、燃料タンク４、コモンレール５、燃料ポンプ６、燃料通路７、リターン燃料通路８、インジェクタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを備えている。
【００１７】
蓄熱容器３は、本発明の蓄熱手段に相当し、保温性を有するタンクであって、内部に冷媒を貯留することができる。蓄熱容器３には、冷媒が流通する第１冷媒通路１０及び第２冷媒通路１１が接続されている。この第１冷媒通路１０及び第２冷媒通路１１を形成する管が、蓄熱容器３の底面３ａ側から蓄熱容器３の内部に向かって挿入されている。冷媒は、第１冷媒通路１０を通じて、蓄熱容器３内へ流入し、第２冷媒通路１１を通じて、蓄熱容器３内から流出する。
【００１８】
燃料通路７は、燃料タンク４とコモンレール５とを接続している。この燃料通路７上には、燃料ポンプ６が配置されている。燃料ポンプ６は、燃料タンク４内の燃料を圧縮し、コモンレール５へ供給する。コモンレール５は、供給された燃料を高圧の状態で維持するとともに、高圧の状態の燃料を、各筒内に向けて配置されたインジェクタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄへ供給する。
【００１９】
リターン燃料通路８の一端は、燃料タンク４内に開口している。このリターン燃料通路８は通路の途中で分岐し、インジェクタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄのそれぞれと接続している。
【００２０】
ところで、コモンレール５からインジェクタ９ａへ供給される燃料は、筒内へ噴射する燃料と、インジェクタ９ａの噴射弁へ背圧を与える燃料とに分けられる。インジェクタ９ａの噴射弁へ背圧を与える燃料は、インジェクタ９ａが筒内へ燃料を噴射する際に、インジェクタ９ａから抜き取られ、リターン燃料通路８を通じて、燃料タンク４へリターンする。このように燃料タンク４へリターンする燃料を以下、「リターン燃料」と称する。このような燃料のリターンは、インジェクタ９ｂ、９ｃ、９ｄにおいても同様に行われている。なお、コモンレール５内から開放される燃料もリターン燃料通路８に合流する構成となっている。
【００２１】
また、このリターン燃料通路８では、通路の一部が、蓄熱容器３の内部に引き込まれている。このため、蓄熱容器３内において、リターン燃料通路８を通過するリターン燃料と蓄熱容器３内の冷媒とが熱交換を行う構成となっている。
【００２２】
さらに、エンジン２のエンジン本体１２は、ウォータジャケット１３を備え、ウォータジャケット１３の下流部にウォータポンプ１４が備えられている。また、エンジン２は、エンジン２内を循環する冷媒の流通する第３冷媒通路１５を備えている。第３冷媒通路１５の上流側の端部は、ウォータジャケット１３の下流部に接続されており、第３冷媒通路１５の下流側の端部は、ウォータジャケット１３の上流部に接続されている。すなわち、冷媒は、ウォータジャケット１３と第３冷媒通路１５とによりループ状に形成された通路を流通する。さらに、この第３冷媒通路１５には、上流側から順に、サーモスタット１６、ラジエータ１７が配置されている。サーモスタット１６には、第１冷媒通路１０と第４冷媒通路１８が接続されている。また、第３冷媒通路１５のラジエータ１７よりも下流側には第２冷媒通路１１が接続されている。
【００２３】
サーモスタット１６は、冷媒の温度に応じて経路を変更する切替弁である。サーモスタット１６は、ウォータポンプ１４から圧送される冷媒を、第３冷媒通路１５に沿って流通させる経路と、第１冷媒通路１０へ送る経路と、第４冷媒通路１８へ送る経路とを備えている。サーモスタット１６は、冷媒の温度が低い場合には、第１冷媒通路１０及び第４冷媒通路１８へ冷媒を流通させる。一方、冷媒の温度が高い場合には、サーモスタット１６は、第１冷媒通路１０と、第４冷媒通路１８と、第３冷媒通路１５とへ冷媒を流通させる。サーモスタット１６が経路を切替えるような冷媒の温度はエンジン本体１２の暖機が完了したと判断される温度である。
【００２４】
また、第１冷媒通路１０には、サーモスタット１６に近い側から順に電動ポンプ１９、第１逆止弁２０が配置されている。第２冷媒通路１１には第２逆止弁２１が配置されている。電動ポンプ１９は、第１冷媒通路１０内の冷媒をサーモスタット１６側から蓄熱容器３側へ圧送する。第１逆止弁２０は、第１冷媒通路１０内の冷媒の蓄熱容器３側からサーモスタット１６側への流れを遮断する。第２逆止弁２１は、第２冷媒通路１１内の冷媒が蓄熱容器３へ向かう流れを遮断する。
【００２５】
さらに、第４冷媒通路１８には、サーモスタット１６側から順に電磁弁２２、ヒータ２３が配置されている。電磁弁２２は閉弁状態になると、第４冷媒通路１８内の冷媒の流通を遮断する。ヒータ２３は、冷媒の熱により室内への送風を暖める。
【００２６】
また、廃熱回収装置１はＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）２４を備えている。ＥＣＵ２４は電動ポンプ１９と電気的に接続されており、電動ポンプ１９へ駆動、停止についての制御信号を送信する。また、ＥＣＵ２４は、電磁弁２２と電気的に接続されており、電磁弁２２へ開弁及び閉弁についての制御信号を送信する。
【００２７】
次に、廃熱回収装置１の作用を説明する。まず、エンジン２が暖機を完了して稼動している場合について説明する。エンジン２の稼働時では、機械式のウォータポンプ１４が稼働し、冷媒がウォータジャケット１３、第３冷媒通路１５を流通する。また、電動ポンプ１９は、ＥＣＵ２４から駆動の信号を受け取り、駆動されている。エンジン２が暖機を完了している場合、サーモスタット１６は、第１冷媒通路１０、第３冷媒通路１５、第４冷媒通路１８へ冷媒が流通できるように経路を形成している。このうち、第３冷媒通路１５を流通する冷媒は、ラジエータ１７において冷却される。ラジエータ１７で冷却された冷媒は、ウォータジャケット１３へ流れ込む。
【００２８】
第１冷媒通路１０へ流入する冷媒は、電動ポンプ１９に圧送され、蓄熱容器３へ流入する。ところで、インジェクタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、コモンレール５からのリターン燃料は、高圧の状態から圧力が低下する際に、温度が上昇する。このため、リターン燃料通路８を通過する燃料は高温である。蓄熱容器３内では、このようなリターン燃料通路８を通過するリターン燃料と冷媒とが熱交換をする。これにより、蓄熱容器３内において、冷媒は温度が上昇し、リターン燃料は温度が低下する。このように温度の上昇した冷媒は、第２冷媒通路１１を通り、蓄熱容器３から流れ出て、第３冷媒通路１５を流れる冷媒と合流する。また、蓄熱容器３で温度の低下したリターン燃料は、燃料タンク４へ流入する。このように燃料タンク４へ流入するリターン燃料の温度が低下するため、燃料タンク４内の温度上昇が抑制され、燃料の揮発が抑えられる。
【００２９】
第４冷媒通路１８では、ＥＣＵ２４の信号に基づいて電磁弁２２が冷媒の流通状態を制御している。電磁弁２２が開弁状態の場合は、冷媒が第４冷媒通路１８を流通し、ヒータ２３で室内へ送風される空気を暖める。ヒータ２３を通過した冷媒は第３冷媒通路１５を流れる冷媒と合流する。一方、電磁弁２２が閉弁状態の場合では、第４冷媒通路１８の冷媒の流れが停止する。ＥＣＵ２４は、室内の暖房の設定温度、冷媒の温度の情報に基づいて、電磁弁２２の開弁、閉弁の状態を決定し、電磁弁２２へ制御信号を送る。
【００３０】
上述のように、エンジン２の暖機完了後の運転中には、蓄熱容器３において、高温のリターン燃料から冷媒へ熱の移動が行われる。このように熱交換が行われた後、エンジン２が停止すると、ＥＣＵ２４は、電動ポンプ１９を停止する。これにより、第１冷媒通路１０の冷媒の流れが停止する。このため、蓄熱容器３内に冷媒が滞留する。蓄熱容器３は保温性に優れているため、次回のエンジン２の始動時まで冷媒が高温の状態で維持される。
【００３１】
次に、エンジン２が冷間状態から始動する場合について説明する。エンジン２が始動する以前では、ウォータジャケット１３内や第３冷媒通路１５内の冷媒の温度は、暖機完了と判断される温度よりも低下している。このため、サーモスタット１６は、第１冷媒通路１０及び第４冷媒通路１８へ冷媒が流通できるように経路を形成している。
【００３２】
このようなエンジン２が始動する以前、例えば、イグニションがＯＮになる時点で、ＥＣＵ２４は、電動ポンプ１９を駆動する。これにより電動ポンプ１９の圧送により、第１冷媒通路１０内の冷媒は、蓄熱容器３へ流入する。第１冷媒通路１０から冷媒が流入すると、蓄熱容器３内の冷媒が第２冷媒通路１１へ流出する。蓄熱容器３内の冷媒は、保温されていたため、第２冷媒通路１１を通過する冷媒の温度は高い状態である。このような冷媒は、第３冷媒通路１５を経由してウォータジャケット１３へ流入する。このため、エンジン本体１２は高温の冷媒より暖められ、暖機が促進される。
【００３３】
廃熱回収装置１は、電動ポンプ１９の駆動が開始されてから所定時間経過後に、エンジン２の始動を許容する。これにより、ウォータポンプ１４が稼働し、冷媒がウォータジャケット１３、第３冷媒通路１５を流通する。また、燃料の循環が開始され、インジェクタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、コモンレール５からリターン燃料がリターン燃料通路８へ流入する。蓄熱容器３内では、このようなリターン燃料通路８を通過するリターン燃料と冷媒とが熱交換をする。すなわち、蓄熱容器３内の冷媒は高温のリターン燃料から熱を付与され、温度が上昇する。このように、温度の上昇した冷媒は、第２冷媒通路１１、第３冷媒通路１５を経由して、ウォータジャケット１３へ流入するため、エンジン本体１２の暖機がさらに促進される。
【００３４】
また、このようなエンジン２の暖気中において、第４冷媒通路１８では、ＥＣＵ２４が室内の暖房の設定温度、冷媒の温度の情報に基づいて、電磁弁２２の開弁、閉弁の状態を決定し、冷媒の流通状態を変化する。
【００３５】
以上のように、廃熱回収装置１は、エンジン２の運転時に、燃料タンク４へ戻される高温のリターン燃料から廃熱を蓄熱容器３内の冷媒へ付与し、蓄熱する。廃熱回収装置１は、このように蓄えた熱をエンジン２の始動時にエンジン本体１２の暖機に利用し、有効に活用している。これにより、廃熱回収装置１は、燃料から得る熱を効率よく変換するとともに、外部への放出熱を減少させている。
【実施例２】
【００３６】
次に、本発明の実施例２について説明する。図２は本実施例の廃熱回収装置３１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。本実施例の廃熱回収装置３１は、実施例１の廃熱回収装置１と同様の構成をしている。但し、本実施例の廃熱回収装置３１は、蓄熱容器３を迂回する第１バイパス通路３２を備えている点で実施例１の廃熱回収装置１と相違している。
【００３７】
廃熱回収装置３１では、リターン燃料通路８の蓄熱容器３の上流側に第１三方弁３３が配置されている。第１三方弁３３には、第１バイパス通路３２の一端が接続されている。第１バイパス通路３２の他端は、蓄熱容器３と燃料タンク４との間で、リターン燃料通路８に合流している。第１三方弁３３は、リターン燃料をリターン燃料通路８に沿って流通させる経路と、第１バイパス通路３２へ流通させる経路とを切替える切替弁である。第１バイパス通路３２には、本発明の冷却器に相当する燃料クーラ３４が配置されている。燃料クーラ３４には冷媒が流通する第五冷媒通路３５が備えられており、第５冷媒通路３５を流通する冷媒と、第１バイパス通路３２を流通するリターン燃料とが熱交換するように構成されている。この第５冷媒通路３５は、ラジエータ１７の上流側と下流側とで第３冷媒通路１５と合流しており、ラジエータ１７で冷却された冷媒が流通する。このような燃料クーラ３４は、蓄熱容器３と比較してリターン燃料をさらに冷却することができる。
【００３８】
また、廃熱回収装置３１は、リターン燃料通路８の第１三方弁３３の上流側に第１温度センサ３６を備えている。さらに、第１温度センサ３６は、ＥＣＵ２４と電気的に接続されており、第１温度センサ３６で計測されたリターン燃料の温度情報がＥＣＵ２４に伝達される。また、第１三方弁３３とＥＣＵ２４とが電気的に接続されており、ＥＣＵ２４は、第１温度センサ３６で計測されたリターン燃料の温度情報に基づいて、第１三方弁３３へ経路の状態を切替える信号を送信する。このように、第１三方弁３３とＥＣＵ２４とは本発明の第１切替手段を構成する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００３９】
次に、ＥＣＵ２４の制御の流れを説明しつつ、廃熱回収装置３１の動作を説明する。図３は、廃熱回収装置３１におけるＥＣＵ２４の制御の流れを示したフローチャートである。
【００４０】
ＥＣＵ２４はステップＳ１で、エンジン２の暖機が完了しているか否かを判断する。ＥＣＵ２４は、ステップＳ１でＹＥＳと判断する場合、すなわち、エンジン２の暖機が完了している場合、ステップＳ２へ進む。
【００４１】
ＥＣＵ２４はステップＳ２で、電動ポンプ１９を停止する。これにより、第１冷媒通路１０内の冷媒の流通が遮断され、蓄熱容器３内の冷媒が滞留する。ＥＣＵ２４はステップＳ２の処理を終えると、ステップ３へ進む。
【００４２】
ＥＣＵ２４はステップＳ３で、リターン燃料通路８を流通するリターン燃料の温度Ｔｆｒｔが基準温度Ｔ１以下か否かを判断する。温度Ｔｆｒｔは第１温度センサ３６において計測される温度情報である。また、基準温度Ｔ１は燃料系に損傷を及ぼさない範囲の温度であり、この基準温度Ｔ１は予め設定された温度である。ここで、燃料系とは、燃料通路７、リターン燃料通路８や燃料の流通する機器類を示している。ＥＣＵ２４はステップＳ３でＹＥＳと判断する場合、すなわち、リターン燃料の温度Ｔｆｒｔが基準温度Ｔ１以下である場合、ステップＳ４へ進む。
【００４３】
ＥＣＵ２４はステップＳ４で、第１三方弁３３を制御し、リターン燃料がリターン燃料通路８に沿って流通する経路、すなわち、リターン燃料が蓄熱容器３側へ流入する経路へ切替させる。このため、リターン燃料と蓄熱容器３内の冷媒との間で熱交換が行われ、リターン燃料の温度が低下し、蓄熱容器３内の冷媒の温度が上昇する。ＥＣＵ２４はステップＳ４の処理を終えるとリターンとなる。
【００４４】
一方、ＥＣＵ２４はステップＳ３でＮＯと判断する場合、すなわち、リターン燃料の温度Ｔｆｒｔが基準温度Ｔ１よりも高い場合、ステップＳ５へ進む。ＥＣＵ２４はステップＳ５で、第１三方弁３３の経路を、リターン燃料が第１バイパス通路３２へ流入する経路とする。リターン燃料の温度Ｔｆｒｔが基準温度Ｔ１よりも高い場合、蓄熱容器３では、リターン燃料の温度を十分に低下することができない。このようなリターン燃料が燃料タンク４へ流入すると、燃料タンク４内の燃料の温度が上昇してしまう。このため、リターン燃料を蓄熱容器３よりも冷却能力の高い燃料クーラ３４へ送り、燃料タンク４内の燃料の温度が上昇することを抑制している。ＥＣＵ２４はステップＳ５の処理を終えるとリターンとなる。
【００４５】
ところで、ＥＣＵ２４はステップＳ１でＮＯと判断する場合、すなわち、エンジン２の暖機が完了していない場合、ステップＳ６、ステップＳ７の処理を行う。ＥＣＵ２４は、ステップＳ６で電動ポンプ１９を駆動する。また、ＥＣＵ２４はステップＳ７で、第１三方弁３３の経路を、リターン燃料がリターン燃料通路８に沿って流通する経路、すなわち、リターン燃料が蓄熱容器３側へ流入する経路とする。エンジン２の暖機が完了していない場合には、蓄熱容器３内における冷媒とリターン燃料の熱交換を促進し、エンジン２の暖機を促進する。なお、ここでのステップＳ６の処理とステップＳ７の処理は順序を入れ替えても良い。ＥＣＵ２４はステップＳ６の処理を終えるとリターンとなる。
【００４６】
以上のように、廃熱回収装置３１は、リターン燃料の温度が基準温度を超える場合、リターン燃料を蓄熱容器３よりも冷却能力の高い燃料クーラ３４へ送り、燃料系を保護している。
【実施例３】
【００４７】
次に、本発明の実施例３について説明する。図４は本実施例の廃熱回収装置４１を組み込んだエンジン２の概略構成を示した説明図である。本実施例の廃熱回収装置４１は、実施例１の廃熱回収装置１と同様の構成をしている。本実施例の廃熱回収装置４１は、燃料タンク４を迂回する第２バイパス通路４２を備えている点で実施例１の廃熱回収装置１と相違している。
【００４８】
廃熱回収装置４１は、リターン燃料通路８の蓄熱容器３の下流側に第２三方弁４３を備えている。第２三方弁４３には、第２バイパス通路４２の一端が接続している。第２バイパス通路４２の他端は、燃料タンク４と燃料ポンプ６との間で、燃料通路７に合流している。第２三方弁４３は、リターン燃料をリターン燃料通路８に沿って流通させる経路と、第２バイパス通路４２へ流通させる経路とを切替える切替弁である。
【００４９】
また、廃熱回収装置４１は、第２温度センサ４４と、第３温度センサ４５を備えている。第２温度センサ４４は、リターン燃料通路８の蓄熱容器３と第２三方弁４３との間に配置されている。第３温度センサ４５は、燃料タンク４内に配置されている。さらに、第２温度センサ４４、第３温度センサ４５のそれぞれは、ＥＣＵ２４と電気的に接続されており、第２温度センサ４４で計測された蓄熱容器３を通過したリターン燃料の温度情報、第３温度センサ４５で計測された燃料タンク４内の燃料の温度情報がＥＣＵ２４に伝達される。また、第２三方弁４３はＥＣＵ２４と電気的に接続されており、ＥＣＵ２４は、第２温度センサ４４、第３温度センサ４５のそれぞれで計測された温度情報に基づいて、第２三方弁４３の経路の状態を切替える信号を送信する。このように、第２三方弁４３とＥＣＵ２４とは本発明の第２切替手段を構成する。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５０】
次に、ＥＣＵ２４の制御の流れを説明しつつ、廃熱回収装置４１の動作を説明する。図５は、廃熱回収装置４１におけるＥＣＵ２４の制御の流れを示したフローチャートである。
【００５１】
ＥＣＵ２４はステップＳ１１で、燃料ポンプ６を通過したリターン燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｏｕｔが基準温度Ｔ２以下であるか否かを判断する。温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｏｕｔは第３温度センサ４５において計測された温度情報から予測される筒内へ噴射される燃料の温度である。基準温度Ｔ２は予め設定された温度である。例えば、筒内へ噴射される燃料の温度が基準温度Ｔ２以上である場合、未燃燃料の排出が低減する。基準温度Ｔ２はこのような燃料の温度の閾値である。ＥＣＵ２４はステップＳ１１でＹＥＳと判断する場合、すなわち、筒内へ噴射される燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｏｕｔが基準温度Ｔ２以下である場合、ステップＳ１２へ進む。なお、筒内へ噴射される燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｏｕｔの予測を行うために取得される温度は、燃料タンク４内の燃料の温度でなくともよい。例えば、燃料ポンプ６からコモンレール５へ流入する燃料の温度から予測することができる。また、このように取得する温度は、筒内へ噴射される燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｏｕｔが予測できるものであれば良い。
【００５２】
ＥＣＵ２４はステップＳ１２で、蓄熱容器３を通過したリターン燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｉｎが基準温度Ｔ３以下であるか否かを判断する。温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｉｎは第２温度センサ４４において計測される温度情報である。基準温度Ｔ３は、筒内へ噴射される燃料がコモンレール５、燃料通路８、インジェクタ９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄやエンジン本体１２など（以下、「噴射系」と称する。）に悪影響を及ぼさない範囲の温度である。このような基準温度Ｔ３は予め設定された温度である。ＥＣＵ２４はステップＳ１２でＹＥＳと判断する場合、すなわち、蓄熱容器３を通過したリターン燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｉｎが基準温度Ｔ３以下である場合、ステップＳ１３へ進む。
【００５３】
ＥＣＵ２４はステップＳ１３で、第２三方弁４３の経路を、リターン燃料が第２バイパス通路４２へ流入する経路とする。ＥＣＵ２４がステップＳ１３の処理をする場合、筒内へ噴射される燃料は、良好な燃焼が行われる温度に達していない。一方、蓄熱容器３内のリターン燃料は、保温状態で維持されて、燃料タンク４内の燃料と比較して温度が高い状態である。このため、このような蓄熱容器３内の燃料を筒内へ導入することにより、燃料の着火性を向上させる。これにより、エンジン２における未燃燃料の発生を抑制している。また、蓄熱容器３内の燃料は、噴射系に悪影響を及ぼすほどの高温でないため、良好な燃焼が行われる。ＥＣＵ２４はステップＳ１３の処理を終えるとリターンとなる。
【００５４】
ところで、ＥＣＵ２４はステップＳ１１でＮＯと判断する場合、すなわち、筒内へ噴射される燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｏｕｔが基準温度Ｔ２より高い場合、ステップＳ１４へ進む。ＥＣＵ２４はステップＳ１４で、第２三方弁４３の経路を、リターン燃料がリターン燃料通路８に沿って流通する経路、すなわち、リターン燃料が燃料タンク４へ流入する経路とする。ＥＣＵ２４がステップＳ１１でＮＯと判断する場合、燃料タンク４内の燃料は、筒内で良好に燃焼できる温度である。このため、燃料タンク４内の燃料を噴射系に供給する。
【００５５】
また、ＥＣＵ２４はステップＳ１２でＮＯと判断する場合、すなわち、蓄熱容器３を通過したリターン燃料の温度Ｔｆ＿ｐｍｐ＿ｉｎが基準温度Ｔ３より高い場合も、ステップＳ１４へ進む。ＥＣＵ２４はステップＳ１２でＮＯと判断する場合、蓄熱容器３内のリターン燃料を噴射系へ供給すると、噴射系を破損するおそれがある。このため、蓄熱容器３内のリターン燃料がこのように高温である場合は、蓄熱容器３内のリターン燃料を噴射系へ直接、供給することを停止する。ＥＣＵ２４はステップＳ１４の処理を終えるとリターンとなる。
【００５６】
以上のように、エンジン２の始動時のような燃料タンク４内の燃料が低温の場合、燃料タンク４内と比較して高温に維持されている蓄熱容器３内の燃料を噴射に活用することにより、良好な燃焼が得られる。これにより、エンジン２の始動性が向上するとともに、未燃燃料の大気排出を抑制している。
【００５７】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【００５８】
例えば、実施例１の廃熱回収装置１は、蓄熱容器３に代えて、蓄熱剤を充填した蓄熱容器５０を備えた構成とすることができる。図６は、蓄熱容器５０の概略構成を示した説明図である。蓄熱容器５０は、保温性を有するタンクであって、内部に蓄熱剤５１が充填されている。蓄熱容器５０の内部には、一端を第１冷媒通路１０と接続し、他端を第２冷媒通路１１と接続した容器内冷媒通路５２が備えられている。また、蓄熱容器５０の内部には、リターン燃料通路８の一部が引き込まれている。蓄熱容器５０内において、容器内冷媒通路５２を通過する冷媒と蓄熱剤５１とは、熱交換を行う。このとき、冷媒は蓄熱剤５１から熱を供給される。また、蓄熱容器５０内において、リターン燃料通路８を通過するリターン燃料と蓄熱剤５１とが熱交換を行い、このとき、リターン燃料は蓄熱剤５１へ熱を供給する。なお、その他の構成は実施例１と同一であり、同一の作用と効果を奏する。
【００５９】
さらに、本発明の廃熱回収装置は、蓄熱手段に蓄えた熱を、室内を暖めるヒータへ付与することができる。図７は、このような廃熱回収装置６１を備えるエンジン２の概略構成を示した説明図である。廃熱回収装置６１は、実施例１の廃熱回収装置１と略同様の構成をしている。廃熱回収装置６１は、第１冷媒通路１０及び第２冷媒通路１１に代えて、蓄熱容器３内の冷媒が循環するループ状の第６冷媒通路６２を備えている点で、実施例１の廃熱回収装置１と相違している。蓄熱容器３には、冷媒が流通する第６冷媒通路６２の両端部６２ａ、６２ｂは、蓄熱容器３の底面３ａ側から蓄熱容器３の内部に向かって挿入されている。冷媒は、第６冷媒通路６２の一端６２ａから蓄熱容器３へ流入し、他端６２ｂから流れ出る。第６冷媒通路６２には、蓄熱容器３に近い側から冷媒の流れる方向に、第２逆止弁２１、電磁弁２２、ヒータ２３、電動ポンプ１９、第１逆止弁２０が順に配置されている。なお、その他の構成は実施例１と同一であるため、実施例１と同一の構成要素については、図面中、同一の参照番号を付し、その詳細な説明は省略する。廃熱回収装置６１では、蓄熱容器３内において、リターン燃料通路８を通過するリターン燃料と蓄熱容器３内の冷媒とが熱交換を行う。エンジン２が稼働し、リターン燃料が高温となると、蓄熱容器３内の冷媒も暖められる。このように暖められた冷媒は、ヒータ２３において、室内へ送風する空気を暖める構成となっている。
【００６０】
また、本発明の廃熱回収装置は、インジェクタ、及びコモンレールからのリターン燃料に限らず、回収可能な熱エネルギーを有するリターン燃料であれば、同様の構成により、廃熱を回収し、活用することができる。すなわち、本発明の廃熱回収装置は、ディーゼルエンジンだけでなく、ガソリンエンジンに備えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施例１の廃熱回収装置を組み込んだディーゼルエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図２】実施例２の廃熱回収装置を組み込んだディーゼルエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図３】実施例２の廃熱回収装置におけるＥＣＵの制御の流れを示したフローチャートである。
【図４】実施例３の廃熱回収装置を組み込んだディーゼルエンジンの概略構成を示した説明図である。
【図５】実施例３の廃熱回収装置におけるＥＣＵの制御の流れを示したフローチャートである。
【図６】本発明のその他の廃熱回収装置が備える蓄熱剤を充填した蓄熱容器の概略構成を示した説明図である。
【図７】さらに、本発明のその他の廃熱回収装置であって、室内を暖めるヒータへ熱を付与する廃熱回収装置を備えるディーゼルエンジンの概略構成を示した説明図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、３１、４１、６１  廃熱回収装置
２  エンジン
３、５０  蓄熱容器
４  燃料タンク
７  燃料通路
８  リターン燃料通路
１０  第１冷媒通路
１１  第２冷媒通路
１２  エンジン本体
１３  ウォータジャケット
１５  第３冷媒通路
１６  サーモスタット
１７  ラジエータ
１８  第４冷媒通路
１９  電動ポンプ
２２  電磁弁
２３  ヒータ
２４  ＥＣＵ
３２  第１バイパス通路
３３  第１三方弁
３４  燃料クーラ
３５  第５冷媒通路
３６  第１温度センサ
４２  第２バイパス通路
４３  第２三方弁
４４  第２温度センサ
４５  第３温度センサ
５１  蓄熱剤
５２  容器内冷媒通路
６２  第６冷媒通路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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