朗肯循環系統技術方案

本發明專利技術提供一種朗肯循環系統，其有效地提高熱交換器中的冷媒的溫度。該朗肯循環系統（30）具有；冷媒泵（32），其搭載在車輛中，使冷媒循環；熱交換器（36），其在冷卻發動機的冷卻水和冷媒之間進行熱交換；膨脹機（37），其通過使冷媒膨脹而將向冷媒中回收的廢熱變換為動力；以及冷凝器（38），其使通過膨脹機（37）膨脹后的冷媒凝結，熱交換器（36）與發動機的排氣通路（3）相鄰設置。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種朗肯循環系統。
技術介紹
當前，在專利文獻I公開了一種技術，S卩，在車輛用的朗肯循環中，通過蒸發器使水蒸發，將高溫高壓蒸汽向膨脹機供給，由膨脹機產生輸出。專利文獻1:日本特開2001 - 182504號公報
技術實現思路
但是，在上述專利技術中，沒有考慮到具有熱交換器的朗肯循環，該熱交換器使內燃機的冷卻水和朗肯循環的冷媒之間進行熱交換。在使用在冷卻水和冷媒之間進行熱交換的熱交換器的朗肯循環中，存在下述問題，即，由于內燃機的熱經由冷卻水而向冷媒中傳遞，所以根據運轉條件，熱交換效率變差。本專利技術為了解決上述問題而提出，其目的是改善熱交換器的熱交換效率，該熱交換器在內燃機的冷卻水和朗肯循環的冷媒之間進行熱交換。本專利技術的某實施方式所涉及的朗肯循環系統具有冷媒泵，其搭載在車輛中，使冷媒循環；熱交換器，其在對發動機進行冷卻的冷卻水與所述冷媒之間進行熱交換；膨脹機， 其通過使所述冷媒膨脹，從而將向所述冷媒中回收的廢熱變換為動力；以及冷凝器，其使通過所述膨脹機而膨脹后的所述冷媒凝結，其特征在于，所述熱交換器與所述發動機的排氣通路相鄰設置。專利技術的效果根據該實施方式，由于與溫度升高的排氣通路相鄰設置熱交換器，因此利用來自排氣通路的熱而加熱熱交換器，可以改善熱交換器效率。I是本專利技術的實施方式的組合循環的概略結構圖。2A是泵及膨脹機一體化后的膨脹機泵的概略剖視圖。 2B是冷媒泵的概略剖視圖。2C是膨脹機的概略剖視圖。3是表示制冷系統閥的功能的概略圖。4是混合動力車輛的概略結構圖。5是發動機的概略斜視圖。6是從下方觀察混合動力車輛的概略圖。7A是朗肯循環運轉區域的特性圖。7B是朗肯循環運轉區域的特性圖。附圖說明圖圖圖圖圖圖圖圖圖圖具體實施方式下面，參照附圖，對本專利技術的實施方式進行說明。圖1表示作為本專利技術的前提的朗肯循環31的系統整體的概略結構圖。圖1中的 朗肯循環31成為與制冷系統51共用冷媒及冷凝器38的結構，將朗肯循環31和制冷循環 51組合后的朗肯循環系統在這以后稱為組合循環30。圖4是搭載有組合循環30的混合動 力車輛I的概略結構圖。此外，組合循環30是指在朗肯循環31和制冷循環51的冷媒進行 循環的回路(通路)以及在其中途設置的泵、膨脹機、冷凝器等的構成要素的基礎上，包含冷 卻水和排氣的回路(通路)等在內的系統整體。在混合動力車輛I中，發動機2、電動發電機81及自動變速器82串聯連接，自動變 速器82的輸出經由傳動軸83、差動齒輪84傳遞至驅動輪85。發動機2和電動發電機81 之間設置第I驅動軸離合器86。另外，自動變速器82的摩擦接合要素的其中一個作為第2 驅動軸離合器87而構成。第I驅動軸離合器86和第2驅動軸離合器87與發動機控制器 71連接，對應于混合動力車輛的運轉條件而控制其接合/斷開(連接狀態)。在混合動力車 輛I中，如圖7B所示，當車速處于發動機2的效率較差的EV行駛區域時，停止發動機2而 斷開第I驅動軸離合器86，連接第2驅動軸離合器87，僅通過由電動發電機81產生的驅動 力使混合動力車輛I行駛。另一方面，當車速離開EV行駛區域而轉換到朗肯循環運轉區域 時，使發動機2運轉并使朗肯循環31 (后述)運轉。發動機2具有排氣通路3，排氣通路3 由排氣歧管4、和與排氣歧管4的集合部連接的排氣管5構成。排氣管5在中途分支為旁路 排氣管6，在繞過旁路排氣管6的區間的排氣管5上，具有用于在排氣和冷卻水之間進行熱 交換的廢熱回收器22。如圖6所示，作為廢熱回收單元23而將廢熱回收器22和旁路排氣 管6 —體化，并在地板催化劑88和其下游的輔助消音器89之間配置。首先，根據圖1，對發動機冷卻水回路進行說明。在發動機2中流出的80 90°C 程度的冷卻水，分別流過穿過散熱器11的冷卻水通路13、和繞過散熱器11的旁路冷卻水通 路14。在這之后，2個流路經過決定兩個通路13、14中流過的冷卻水流量的分配的恒溫閥 15而再次合流，并且經由冷卻水泵16返回到發動機2中。冷卻水泵16由發動機2驅動，其 旋轉速度與發動機旋轉速度同步。恒溫閥15在冷卻水溫度較高的情況下，擴大冷卻水通路 13側的閥的開度，而相對地增加通過散熱器11的冷卻水量，在冷卻水溫度較低的情況下， 減小冷卻水通路13側的閥的開度，而相對地減少通過散熱器11的冷卻水量。在發動機2 的暖機前等特別是冷卻水溫度較低的情況下，完全地繞過散熱器11，使冷卻水的全部流過 旁路冷卻水通路14側。另一方面，恒溫閥15構成為，在旁路冷卻水通路14側的閥的開度 并未全閉，而流過散熱器11的冷卻水流量增加時，使流過旁路冷卻水通路14的冷卻水的流 量，與冷卻水全部流過旁路冷卻水通路14側的情況相比降低，但并不完全地停止流動。繞 過散熱器11的旁路冷卻水通路14，由從冷卻水通路13分支而與后述的熱交換器36直接 連接的第I旁路冷卻水通路24、從冷卻水通路13分支而經由廢熱回收器22與熱交換器36 連接的第2旁路冷卻水通路25構成。在旁路冷卻水通路14中，具有與朗肯循環31的冷媒進行熱交換的熱交換器36。 該熱交換器36是將加熱器和過熱器組合而成。即，在熱交換器36中2條冷卻水通路36a、 36b大致一列地設置，另外，朗肯循環31的冷媒所流過的冷媒通路36c與冷卻水通路36a、 36b相鄰設置，以使冷媒與冷卻水可以進行熱交換。并且各通路36a、36b、36c構成為，在俯瞰熱交換器36的整體而觀察時，朗肯循環31的冷媒與冷卻水彼此流動的方向為相反方向。詳細地說，對于朗肯循環31的冷媒來說位于上游(圖1的左側)側的一個冷卻水通 路36a，安裝在第I旁路冷卻水通路24中。由該冷卻水通路36a以及與該冷卻水通路36a 相鄰的冷媒通路部分構成的熱交換器左側部分，是用于通過將從發動機2排出的冷卻水直 接導入至冷卻水通路36a中，從而對流過冷媒通路36c的朗肯循環31的冷媒進行加熱的加 熱器。在對于朗肯循環31的冷媒來說位于下游(圖1的右側)側的另一個冷卻水通路36b 中，經由第2旁路冷卻水通路25導入經過廢熱回收器22后的冷卻水。由冷卻水通路36b 以及與該冷卻水通路36b相鄰的冷媒通路部分構成的熱交換器右側部分(對朗肯循環31的 冷媒來說是下游側)，是通過將利用排氣對發動機2的出口的冷卻水進一步加熱后而得到的 冷卻水導入至冷卻水通路36b中，從而使流過冷媒通路36c的冷媒過熱的過熱器。廢熱回收器22的冷卻水通路22a與排氣管5相鄰而設置。通過向廢熱回收器22 的冷卻水通路22a中導入發動機2的出口的冷卻水，從而可以利用高溫的排氣將冷卻水加 熱至例如110 115°C程度。在俯瞰廢熱回收器22的整體而觀察時，以排氣與冷卻水彼此 流動的方向相反的方式構成冷卻水通路22a。在設置廢熱回收器22的第2旁路冷卻水通路25中安裝控制閥26。如果發動機2 的出口的冷卻水溫度傳感器74的檢測溫度大于或等于規定值，則減小該控制閥26的開度， 以使得表示處于發動機內部的冷卻水溫度的發動機水溫，不超過用于防止例如發動機的效 率惡化或發生爆震的容許溫度(例如100°C )。如果發動機水溫接近容許溫度，則減少通過廢 熱回收器22的冷卻水量，因此，可以可靠地防止發動機水溫超過容許溫度。另一方面，通過減少第2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種朗肯循環系統，其具有：冷媒泵，其搭載在車輛中，使冷媒循環；熱交換器，其在對發動機進行冷卻的冷卻水與所述冷媒之間進行熱交換；膨脹機，其通過使所述冷媒膨脹，從而將向所述冷媒中回收的廢熱變換為動力；以及冷凝器，其使通過所述膨脹機而膨脹后的所述冷媒凝結，其特征在于，所述熱交換器與所述發動機的排氣通路相鄰設置。

【技術特征摘要】
2011.09.30 JP 2011-2167671.一種朗肯循環系統，其具有冷媒泵，其搭載在車輛中，使冷媒循環；熱交換器，其在對發動機進行冷卻的冷卻水與所述冷媒之間進行熱交換；膨脹機，其通過使所述冷媒膨脹，從而將向所述冷媒中回收的廢熱變換為動力；以及冷凝器，其使通過所述膨脹機而膨脹后的所述冷媒凝結，其特征在于，所述熱交換器與所述發動機的排氣通路相鄰設置。2.根據權利要求1所述的朗肯循環系統，其特征在于，具有散熱器，其使所述冷卻水的溫度降低；冷卻水通路，其使所述冷卻水在所述散熱器中循環；旁路通路，其繞...

【專利技術屬性】
技術研發人員：巖橋利矢子，溝口真一朗，永井宏幸，石川貴幸，今井智規，
申請(專利權)人：日產自動車株式會社，
類型：發明
國別省市：