JP6186867B2 - Engine cooling system - Google Patents
Engine cooling system Download PDFInfo
- Publication number
- JP6186867B2 JP6186867B2 JP2013099318A JP2013099318A JP6186867B2 JP 6186867 B2 JP6186867 B2 JP 6186867B2 JP 2013099318 A JP2013099318 A JP 2013099318A JP 2013099318 A JP2013099318 A JP 2013099318A JP 6186867 B2 JP6186867 B2 JP 6186867B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling water
- flow path
- heat exchanger
- cooling
- engine
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims description 36
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims description 58
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 19
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 7
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 4
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P3/00—Liquid cooling
- F01P3/20—Cooling circuits not specific to a single part of engine or machine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P2060/00—Cooling circuits using auxiliaries
- F01P2060/16—Outlet manifold
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
Description
本発明は、エンジンの冷却システムに関し、特に、ランキンサイクル装置を用いたエンジンの冷却システムに関する。 The present invention relates to an engine cooling system, and more particularly to an engine cooling system using a Rankine cycle device.
従来、エンジンの冷却性能を向上させるために、冷却水循環路にメインラジエータとサブラジエータとを直列又は並列に配置した冷却システムが知られている。このような冷却システムでは、エンジンで加熱された冷却水をメインラジエータで冷却した後、サブラジエータでさらに冷却してインタークーラ等に導入している。 Conventionally, in order to improve the cooling performance of the engine, a cooling system in which a main radiator and a sub radiator are arranged in series or in parallel in a cooling water circulation path is known. In such a cooling system, the cooling water heated by the engine is cooled by the main radiator and then further cooled by the sub-radiator and introduced into the intercooler or the like.
近年、エンジンの高出力化に伴い、特に登り坂走行時等の高負荷運転時はラジエータに高い冷却性能が求められている。冷却性能のさらなる向上を図るためには、ラジエータやファンの大型化が必要になるが、車載レイアウト、設置スペース等の制約から難しい状況にある。また、ラジエータやファンの設置数を増やせば、ラジエータの圧損やファンの駆動によるエンジン負荷が増加するため、燃費の悪化を招く課題もある。 2. Description of the Related Art In recent years, with the increase in engine output, a radiator has been required to have high cooling performance especially during high load operation such as when traveling on an uphill. In order to further improve the cooling performance, it is necessary to increase the size of the radiator and the fan, but it is difficult due to restrictions such as the in-vehicle layout and installation space. Further, if the number of installed radiators and fans is increased, the pressure loss of the radiator and the engine load due to the driving of the fan increase, which causes a problem of deterioration in fuel consumption.
本発明の目的は、廃熱を回収しつつ、エンジンの燃費を効果的に向上することができるエンジンの冷却システムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an engine cooling system capable of effectively improving the fuel efficiency of an engine while recovering waste heat.
上記目的を達成するため、本発明のエンジンの冷却システムは、作動流体を封入した循環流路に、作動流体を加熱する第一熱交換器、加熱された作動流体を膨張させる膨張機、膨張された作動流体を冷却する第二熱交換器、冷却された作動流体を圧送するコンプレッサが順に配置されたランキンサイクル装置と、エンジンのシリンダブロック内に形成された第一冷却水流路と、前記第一冷却水流路の下流端から、前記第一熱交換器を経由して、前記第一冷却水流路の上流端に接続されると共に、冷却水を圧送するポンプが設けられた第二冷却水流路と、前記第一熱交換器で冷却された冷却水を外気でさらに冷却するラジエータと、前記第一熱交換器よりも下流側の第二冷却水流路から分岐すると共に、前記ラジエータ、前記第二熱交換器を経由して、前記第一熱交換器よりも下流側の第二冷却水流路に接続された第三冷却水流路と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, an engine cooling system according to the present invention includes a first heat exchanger that heats a working fluid, a expander that expands the heated working fluid, A second heat exchanger for cooling the working fluid, a Rankine cycle device in which a compressor for pumping the cooled working fluid is disposed in order, a first cooling water passage formed in a cylinder block of the engine, and the first A second cooling water flow path that is connected to the upstream end of the first cooling water flow path from the downstream end of the cooling water flow path via the first heat exchanger, and is provided with a pump for pumping the cooling water; A radiator for further cooling the cooling water cooled by the first heat exchanger with outside air, and a branch from the second cooling water flow path downstream of the first heat exchanger, and the radiator, the second heat Through the exchanger To, characterized in that it and a third cooling water passage connected to the second cooling water passage downstream of the first heat exchanger.
また、エンジンの吸気系と排気系とを接続する環流排気流路に設けられて環流排気を冷却水で冷却する環流排気クーラと、前記第一熱交換器よりも下流側の第二冷却水流路から分岐すると共に、前記環流排気クーラを経由して、前記第一熱交換器よりも上流側の第二冷却水流路に接続された第四冷却水流路と、をさらに備えるものであってもよい。 A recirculation exhaust cooler that is provided in a recirculation exhaust flow path that connects an intake system and an exhaust system of the engine and that cools the recirculation exhaust with cooling water; and a second cooling water flow path downstream of the first heat exchanger. And a fourth cooling water passage connected to the second cooling water passage on the upstream side of the first heat exchanger via the reflux exhaust cooler. .
本発明のエンジンの冷却システムによれば、廃熱を回収しつつ、エンジンの燃費を効果的に向上することができる。 According to the engine cooling system of the present invention, it is possible to effectively improve the fuel efficiency of the engine while recovering waste heat.
以下、図1に基づいて、本発明の前提となる参考形態に係るエンジンの冷却システムを説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。 Hereinafter, based on FIG. 1, the cooling system of the engine which concerns on the reference form used as the premise of this invention is demonstrated. The same parts are denoted by the same reference numerals, and their names and functions are also the same. Therefore, detailed description thereof will not be repeated.
まず、本参考形態に係る冷却システムが適用された吸排気系の全体構成から説明する。 First, a description from the overall construction of intake and exhaust systems of the cooling system is applied according to this reference embodiment.
図1に示すように、ディーゼルエンジン(以下、単にエンジンという)10の吸気マニホールド10aには吸気通路11が接続され、排気マニホールド10bには排気通路12が接続されている。吸気通路11には、吸気上流側から順に、過給機のコンプレッサ13、吸気を冷却するインタークーラ14が配置され、排気通路12には、過給機のタービン15が配置されている。また、エンジン10には、排気の一部を吸気系に再循環する排気環流装置(Exhaust Gas Recirculation:以下、EGR装置)20が設けられている。
As shown in FIG. 1, an
EGR装置20は、排気通路12と吸気通路11とを連通するEGR流路21に、第1EGRクーラ22、第2EGRクーラ23、EGRバルブ24を順に配置して構成されている。第1EGRクーラ22、及び、第2EGRクーラ23には、後述するEGRクーラ用流路38が接続されており、EGRガスをエンジン10の冷却水で冷却する。
The EGR
次に、本参考形態に係る冷却システムの全体構成を説明する。 Next, the overall configuration of a cooling system according to this preferred embodiment.
図1に示すように、冷却水回路は、ウォータジャケット等を有するシリンダブロック内流路31、後述するランキンサイクル装置50のエバポレータ52が介設されたメイン流路33、エバポレータ52を迂回するバイパス流路35、ラジエータ36とインタークーラ14とが介設されたサブ流路37、第1EGRクーラ22と第2EGRクーラ23とが介設されたEGRクーラ用流路38、サブ流路37から分岐する冷却用流路39を備え構成されている。
As shown in FIG. 1, the cooling water circuit includes a cylinder block
なお、本参考形態において、シリンダブロック内流路31は本発明の第一冷却水流路、メイン流路33は本発明の第二冷却水流路、サブ流路37及び冷却用流路39は本発明の第三冷却水流路に相当する。
In this reference embodiment, the cylinder
メイン流路33は、シリンダブロック内流路31の出口部(下流端)から、エバポレータ52を経由してシリンダブロック内流路31の入口部(上流端)に接続されている。このメイン流路33には、バイパス流路35との分岐部の直下流にサーモスタット41、エバポレータ52よりも下流側に冷却水ポンプ42が設けられている。冷却水ポンプ42で圧送される冷却水は、エンジン10の暖機時はバイパス流路35を流れ、暖機が完了するとエバポレータ52に導入されるように構成されている。
The
ラジエータ36は、エバポレータ52で冷却された冷却水を外気と熱交換することでさらに冷却する。このラジエータ36は、公知の構造であって、冷却水の流路となるチューブ(不図示)が蛇行形成されると共に、蛇行するチューブ間に熱交換用の複数のフィン(不図示)を備え構成されている。
The
サブ流路37は、冷却水ポンプ42よりも下流側のメイン流路33から分岐して、ラジエータ36、インタークーラ14を経由した後、エバポレータ52と冷却水ポンプ42との間のメイン流路33に接続されている。また、サブ流路37には、冷却水温に応じてインタークーラ14に冷却水を導入させるサーモスタット43が設けられている。
The
EGRクーラ用流路38は、冷却水ポンプ42よりも下流側のメイン流路33と、バイパス流路35よりも下流側のメイン流路33とを接続すると共に、第1EGRクーラ22、第2EGRクーラ23をそれぞれ経由するように分岐して形成されている。
The EGR
冷却用流路39は、ラジエータ36とインタークーラ14との間のサブ流路37から分岐すると共に、後述するランキンサイクル装置50のコンデンサ54を経由して、エバポレータ52よりも下流側のメイン流路33に接続されている。
The
ランキンサイクル装置50は、公知の構造であって、作動流体を封入した循環流路51に、エバポレータ52、膨張機53、コンデンサ54、コンプレッサ55を順に配置して構成されている。なお、本参考形態において、エバポレータ52は本発明の第一熱交換器、コンデンサ54は本発明の第二熱交換器に相当する。
The Rankine
エバポレータ52には、シリンダブロック内流路31で加熱された冷却水、及び、EGRクーラ22,23で加熱された冷却水が、メイン流路33を介して導入される。エバポレータ52は、メイン流路33から導入される高温冷却水と作動流体との間で熱交換することで、作動流体を加熱して気化させる。膨張機53は、気化された作動流体により駆動するタービン等であって、作動流体の熱エネルギーを動力(回転力)に変換する。この膨張機53には、発電機60が接続されている。
The
コンデンサ54には、ラジエータ36で冷却された冷却水が、冷却用流路39を介して導入される。コンデンサ54は、冷却用流路39から導入される低温冷却水と作動流体との間で熱交換することで、膨張された作動流体を冷却する。コンプレッサ55は、例えばエンジン10の動力により駆動されることで、コンデンサ54で冷却された作動流体をエバポレータ52に圧送する。
Cooling water cooled by the
すなわち、ランキンサイクル装置50は、高温冷却水により加熱されるエバポレータ52と、低温冷却水により冷却されるコンデンサ54との温度差を利用して膨張機53を駆動させることで、冷却水の廃熱を動力として回収する。膨張機53には発電機60が接続されているので、回収した動力を電気エネルギーに変換することが可能に構成されている。
That is, the Rankine
次に、本参考形態に係る冷却システムによる作用効果を説明する。 Next, the effect by the cooling system which concerns on this reference form is demonstrated.
本参考形態の冷却システムでは、シリンダブロック内流路31やEGRクーラ22,23で加熱された高温冷却水は、メイン流路33を介してランキンサイクル装置50のエバポレータ52に導入される。エバポレータ52に導入された高温冷却水は、作動流体と熱交換されて冷却された後、再びシリンダブロック内流路31に導入される。すなわち、従来の冷却システムのような大型のメインラジエータやファンを用いることなく、シリンダブロック内流路31等で加熱された高温冷却水をエバポレータ52により効果的に冷却するように構成されている。
In the cooling system of the present reference embodiment, the high-temperature cooling water heated by the
したがって、本参考形態の冷却システムによれば、メインラジエータやファンが不要となり、メインラジエータの圧損やファンの駆動によるエンジン負荷が低減されて、燃費を効果的に向上することができる。 Therefore, according to the cooling system of this preferred embodiment, it is possible to main radiator or fan is not required, it is reduced engine load due to pressure loss and a fan drive of the main radiator, effectively improve the fuel consumption.
また、本参考形態の冷却システムでは、ラジエータ36で冷却された低温冷却水は、サブ流路37、冷却用流路39を介してランキンサイクル装置50のコンデンサ54に導入される。コンデンサ54に導入された低温冷却水は、膨張機53で膨張された作動流体を冷却する。そして、エバポレータ52とコンデンサ54との温度差を利用して膨張機53が駆動することで、冷却水の廃熱は動力として回収される。さらに、膨張機53により発電機60が駆動することで、回収された動力は電気エネルギーに変換されるように構成されている。
Further, in the cooling system of the present reference embodiment, the low-temperature coolant cooled by the
したがって、本参考形態の冷却システムによれば、燃費を向上させつつ、冷却水の廃熱を効果的に回収して電気エネルギーとして利用することが可能になる。得られた電気エネルギーを用いてエンジン10の補機類を駆動させれば、エンジン10の負荷がさらに低減されて、燃費の改善をさらに図ることができる。
Therefore, according to the cooling system of the present reference embodiment, while improving the fuel efficiency, it is possible to use as electric energy waste heat of the cooling water is effectively recovered. By driving the auxiliary machinery of the
次に、上述の参考形態に変更を加えた本実施の形態について述べる。EGRガスの冷却を図る場合は、図2に示すように、EGRクーラ用流路38をラジエータ36よりも下流側のサブ流路37から分岐させる。この場合も、上述の参考形態と同様の作用効果を奏することができる。なお、本実施形態において、EGRクーラ用流路38は本発明の第四冷却水流路に相当する。
Next, a description will be given of the present embodiment in which the above-described reference embodiment is modified. When achieving cooling of the EGR gas, as shown in FIG. 2, the EGR
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement.
10 エンジン
14 インタークーラ
20 EGR装置
22 第1EGRクーラ
23 第2EGRクーラ
31 シリンダブロック内流路
33 メイン流路
35 バイパス流路
36 ラジエータ
37 サブ流路
38 EGRクーラ用流路
39 冷却用流路
50 ランキンサイクル装置
51 循環流路
52 エバポレータ
53 膨張機
54 コンデンサ
55 コンプレッサ
DESCRIPTION OF
Claims (1)
エンジンのシリンダブロック内に形成された第一冷却水流路と、
前記第一冷却水流路の下流端から、前記第一熱交換器を経由して、前記第一冷却水流路の上流端に接続されると共に、冷却水を圧送するポンプが設けられた第二冷却水流路と、
前記第一熱交換器で冷却された冷却水を外気でさらに冷却するラジエータと、
前記第一熱交換器よりも下流側の第二冷却水流路から分岐すると共に、前記ラジエータ、前記第二熱交換器を経由して、前記第一熱交換器よりも下流側の第二冷却水流路に接続された第三冷却水流路と、
エンジンの吸気系と排気系とを接続する環流排気流路に設けられて環流排気を冷却水で冷却する環流排気クーラと、
前記ラジエータよりも下流側かつ前記第二熱交換器よりも上流側の第三冷却水流路から分岐すると共に、前記環流排気クーラを経由して、前記第一熱交換器よりも上流側の第二冷却水流路に接続された第四冷却水流路と、を備える
ことを特徴とするエンジンの冷却システム。 A first heat exchanger that heats the working fluid in a circulation channel enclosing the working fluid, an expander that expands the heated working fluid, a second heat exchanger that cools the expanded working fluid, and a cooled operation A Rankine cycle device in which compressors for pumping fluid are sequentially arranged;
A first cooling water passage formed in the cylinder block of the engine;
Second cooling provided with a pump connected to the upstream end of the first cooling water flow path from the downstream end of the first cooling water flow path via the first heat exchanger and pumping the cooling water. A water channel,
A radiator for further cooling the cooling water cooled by the first heat exchanger with outside air;
The second cooling water flow is branched from the second cooling water flow path on the downstream side of the first heat exchanger, and the second cooling water flow on the downstream side of the first heat exchanger via the radiator and the second heat exchanger. A third cooling water flow path connected to the path;
A recirculation exhaust cooler that is provided in a recirculation exhaust flow path that connects the intake system and the exhaust system of the engine and cools the recirculation exhaust with cooling water;
Branches from the third cooling water flow path downstream from the radiator and upstream from the second heat exchanger, and passes through the recirculation exhaust cooler to the second upstream from the first heat exchanger. And a fourth cooling water channel connected to the cooling water channel . An engine cooling system comprising:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013099318A JP6186867B2 (en) | 2013-05-09 | 2013-05-09 | Engine cooling system |
PCT/JP2014/062355 WO2014181825A1 (en) | 2013-05-09 | 2014-05-08 | Engine cooling system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013099318A JP6186867B2 (en) | 2013-05-09 | 2013-05-09 | Engine cooling system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014218953A JP2014218953A (en) | 2014-11-20 |
JP6186867B2 true JP6186867B2 (en) | 2017-08-30 |
Family
ID=51867302
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013099318A Expired - Fee Related JP6186867B2 (en) | 2013-05-09 | 2013-05-09 | Engine cooling system |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6186867B2 (en) |
WO (1) | WO2014181825A1 (en) |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4023472B2 (en) * | 2004-05-26 | 2007-12-19 | 株式会社デンソー | Thermoelectric generator |
JP2008255923A (en) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Sanden Corp | Exhaust heat utilizing device for internal combustion engine |
JP2013024083A (en) * | 2011-07-19 | 2013-02-04 | Isuzu Motors Ltd | Cooling circuit for engine |
-
2013
- 2013-05-09 JP JP2013099318A patent/JP6186867B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-05-08 WO PCT/JP2014/062355 patent/WO2014181825A1/en active Application Filing
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014181825A1 (en) | 2014-11-13 |
JP2014218953A (en) | 2014-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2522828B1 (en) | Organic rankine cycle systems using waste heat from charge air cooling | |
EP3064733B1 (en) | Engine cooling system | |
WO2015064302A1 (en) | Engine cooling system | |
JP2010503795A (en) | Heat exchanger array | |
JP6382219B2 (en) | Series parallel waste heat recovery system | |
JP6186866B2 (en) | Engine cooling system | |
JP2013217221A (en) | Rankine-cycle device | |
JP2013032751A (en) | Engine system | |
WO2016002711A1 (en) | Waste heat regeneration system | |
WO2014103977A1 (en) | Waste heat utilization device for internal combustion engine | |
US11371393B2 (en) | Arrangement for converting thermal energy from lost heat of an internal combustion engine | |
JP6186867B2 (en) | Engine cooling system | |
JP2017120067A (en) | Control device for vehicular cooling system | |
JP2013160076A (en) | Rankine cycle device | |
JP2015059425A (en) | Waste heat recovery device for internal combustion engine | |
JP5671907B2 (en) | EGR gas cooling device | |
JP2013068137A (en) | Waste heat utilization device | |
JP6593056B2 (en) | Thermal energy recovery system | |
RU168451U1 (en) | Deep-cooled Combined Engine Air Supply System | |
JP2017101566A (en) | Vehicular cooling device | |
JP2017101567A (en) | Vehicular cooling device | |
JP2008088812A (en) | Egr device | |
JP6613158B2 (en) | Heat recovery equipment | |
JP2017120068A (en) | Waste heat recovery device | |
JP2013072295A (en) | Waste heat utilization device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160406 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170131 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170224 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170704 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170717 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6186867 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |