CN103133118A - 用于车辆的排气热回收系统和变速器加温器实施策略 - Google Patents
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Abstract
一种车辆，包括冷却剂回路，所述冷却剂回路使发动机冷却剂流通过其循环。冷却剂回路包括排气热回收（EGHR）系统，用于将热量从来自内燃发动机的排气流传输至发动机冷却剂流。控制阀布置在EGHR系统的下游，并引导发动机冷却剂流沿第一流体流动路径回到内燃发动机以加热内燃发动机，或者沿包括传动液加温系统的第二流体流动路径以加热传动液供给，以便减少变速器旋转损失。
Description
技术领域
本发明大致涉及一种用于车辆的冷却剂回路，用于选择性地加温内燃发动机或传动液的供应，以及操作车辆以选择性地加温内燃发动机或传动液的方法。
背景技术
车辆常常包括自动变速器，其使用液力联轴器（fluid coupling），即，变矩器，来在内燃发动机和自动变速器之间传输扭矩。能量通过液力联轴器损失。该能量损失常常称为“变速器旋转损失（transmission spin loss）”。当液力联轴器的流体，即传动液，是冷的时，变速器旋转损失更大。传动液变暖越快，变速器旋转损失越快被减少，由此改进车辆的能量效率。
发明内容
提供了一种车辆。车辆包括内燃发动机，损失内燃发动机具有彼此流体连通的流体出口和流体入口。流体入口和流体出口配置为用于将发动机冷却剂流从流体入口循环至流体出口。冷却剂回路互连流体连通的流体出口和流体入口。冷却剂回路将通过其的发动机冷却剂流从流体出口循环至流体入口。冷却剂回路包括排气热回收（EGHR）系统，其布置在流体出口的下游。EGHR系统将热量从来自内燃发动机的排气流传输至发动机冷却剂。控制阀布置在EGHR系统下游并与EGHR系统流体连通。第一流体流动路径布置为与控制阀流体连通并位于控制阀的下游。第二流体流动路径还布置为与控制阀流体连通并位于控制阀的下游。传动液加温系统沿第二流体流动路径布置。当发动机冷却剂的温度在预定温度之下时，控制阀沿第一流体流动路径引导发动机冷却剂流，当发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，控制阀沿第二流体流动路径引导发动机冷却剂流。
还提供了一种用于车辆的冷却剂回路。冷却剂回路包括内燃发动机，所示内燃发动机具有彼此流体连通的流体出口和流体入口。流体出口和流体入口配置为用于将发动机冷却剂流从流体入口循环至流体出口。加热器芯部布置在内燃发动机的流体出口的下游并与内燃发动机的流体出口流体连通。排气热回收（EGHR）系统布置在加热器芯部的下游。EGHR系统配置为用于将热量从来自内燃发动机的排气流传输至发动机冷却剂。控制阀布置在EGHR系统下游并与EGHR系统流体连通。第一流体流动路径布置为与控制阀流体连通并位于控制阀的下游。第二流体流动路径还布置为与控制阀流体连通并位于控制阀的下游。传动液加温系统沿第二流体流动路径布置。排气再循环（EGR）系统布置为与第一流体流动路径和第二流体流动路径两者流体连通并位于它们的下游。EGR系统还布置为与内燃发动机的流体入口流体连通并位于其上游。当发动机冷却剂的温度在预定温度之下时，控制阀沿第一流体流动路径引导发动机冷却剂流，当发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，控制阀沿第二流体流动路径引导发动机冷却剂流。
还提供了一种操作车辆的方法。该方法包括操作内燃发动机，和使发动机冷却剂流循环通过与内燃发动机流体连通的冷却剂回路。循环通过冷却剂回路的发动机冷却剂通过排气热回收（EGHR）系统被加热。当离开内燃发动机的发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，在发动机冷却剂流通过EGHR系统被加热之后，传动液的供给通过循环通过冷却剂回路的发动机冷却剂流被加热。当离开内燃发动机的发动机冷却剂的温度小于预定温度时，在发动机冷却剂流通过EGHR系统被加热之后，内燃发动机通过循环通过冷却剂回路的发动机冷却剂流被加热。
相应地，控制阀将发动机冷却剂流引导至或者内燃发动机或传动液加温系统。如果发动机冷却剂的温度小于预定温度，则冷却剂回路通过EGHR系统加热发动机冷却剂流，以及控制阀引导发动机冷却剂流回到内燃发动机以更快地加温内燃发动机，由此改进车辆的操作效率。如果发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度，则冷却剂回路通过EGHR系统加热发动机冷却剂流，以及控制阀引导发动机冷却剂流至传动液加温系统以加温传动液，由此减少变速器旋转损失并改进车辆的操作效率。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
附图说明
图1是车辆的示意图，示出使发动机冷却剂流循环通过第一流体流动路径以加热内燃发动机的冷却剂回路。
图2是车辆的示意图，示出使发动机冷却剂流循环通过第二流体流动路径至传动液加温系统以加热内燃发动机的冷却剂回路。
具体实施方式
具有本领域常规技术的人将认识到，诸如“之上”、“之下”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等的术语用来描述附图，且不表示对本发明的范围的限制，所述范围如由所附的权利要求所限定的。
参考附图，其中相同的幅图标记在几幅图中指向相同的部件，车辆在20处大致示出。车辆20可以包括任何种类和/或类型的车辆20，包括但不限于混合动力车辆。
车辆20包括内燃发动机22。内燃发动机22可以包括但不限于汽油发动机或柴油发动机。内燃发动机22包括彼此流体连通的流体出口24和流体入口26。内燃发动机22使发动机冷却剂流从流体入口26循环至流体出口24。应意识到，在发动机冷却剂在流体入口26和流体出口24之间循环通过内燃发动机22时，通过内燃发动机22的操作产生的热量被发动机冷却剂传输和/或吸收。
车辆20进一步包括冷却剂回路28。冷却剂回路28限定出用于发动机冷却剂以连续环路方式流动通过的通道。冷却剂回路互连流体连通的流体出口24和流体入口26，且使发动机冷却剂流通过其从流体入口24循环至流体出口24。因此，应意识到，发动机冷却剂在连续回路中流动通过内燃发动机22和通过冷却剂回路28。应意识到，车辆20可以包括一个或多个其他流体回路，所述其他流体回路联接并流体连通于本文以下描述的冷却剂回路，例如，使发动机冷却剂循环通过主散热器30以冷却发动机冷却剂的冷却剂回路。
冷却剂回路28包括加热器芯部32，其布置在内燃发动机22流体出口24的下游并与其流体连通。加热器芯部24包括热交换器，所述热交换器将热量从发动机冷却剂传输至循环通过车辆20的内部车舱区域以为车舱区域供暖的空气流。
冷却回路进一步包括泵34。如所示的，泵34布置在加热器芯部32的下游并与加热器芯部32流体连通。泵34使发动机冷却剂循环通过冷却剂回路28。泵34可以包括任何合适尺寸和/或类型的流体泵，且优选地但不必是电驱动的，以及可以包括例如12伏流体泵。
冷却回路进一步包括废气热回收（EGHR）系统36。EGHR系统36布置在流体出口24下游。更具体地且如所示的，EGHR系统36布置在泵34的下游。这样，加热器芯部32和泵34均布置在EGHR系统36上游并与EGHR系统36流体连通。EGHR系统36可以包括具有能够将热量从来自内燃发动机22的排气流传递到发动机冷却剂的热交换器的任何系统。如已知的，内燃发动机22在操作期间产生经加热的排气流。EGHR系统36从排气流回收热量并将热量传递至流动通过冷却剂回路28的发动机冷却剂。
冷却剂回路28进一步包括控制阀38。控制阀38布置在EGHR系统36下游并与EGHR系统36流体连通。控制阀38可以包括，例如，三通阀，所述三通阀具有输入部40和两个分立并不同的输出部44，所述输入部40用于从EGHR系统36接收发动机冷却剂流，所述输出部即第一输出部42和第二输出部44，每一个配置为沿不同路径引导发动机冷却剂流。控制阀38的第一输出部42连接至并流体连通于第一流体流动路径46。这样，第一流体流动路径46布置在控制阀38的下游。控制阀38的第二输出部44连接至并流体连通于第二流体流动路径48。这样，第二流体流动路径48也布置在控制阀38的下游。
冷却剂回路28进一步包括排气再循环（EGR）系统50。EGR系统50布置为与第一流体流动路径46和第二流体流动路径48流体连通并位于它们的下游。因而，第一流体流动路径46和第二流体流动路径48中的每一个互连控制阀38和EGR系统50，其中第一流体流动路径46和第二流体流动路径48中的每一个在控制阀38和EGR系统50之间限定出用于发动机冷却剂流的分立且不同的流动路径。EGR系统50还布置为与内燃发动机22的流体入口26流体连通并位于其上游。EGR系统50包括热交换器，所述热交换器能够将热量从循环通过冷却剂回路28的冷却剂流传输回内燃发动机22。
传动液加温系统52沿第二流体流动路径48布置并布置在第二流体流动路径48内。传动液加温系统52配置为加热传动液供给。传动液加温系统52包括热交换器，所述热交换器能够将热量从循环通过冷却剂回路28的第二流体路径的发动机冷却剂流传输至传动液供给。
如图1所示，当发动机冷却剂的温度低于预定温度时，控制阀38沿第一流体流动路径46引导发动机冷却剂流。如图2所示，当发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，控制阀38沿第二流体流动路径48引导发动机冷却剂流。预定温度可以定义为内燃发动机的期望操作温度，并可以包括60°C和70°C范围之间的温度。应意识到，预定温度的确切值可以不同，取决于内燃发动机22和/或车辆的确切尺寸和配置。此外，应意识到，预定温度可以不同于上述优选范围。
当控制阀38引导发动机冷却剂流通过第一流体流动路径46时，EGR系统50通过第一流体流动路径46从控制阀38接收发动机冷却剂流。第一流体流动路径46绕过沿第二流体流动路径48布置的传动液加温系统52，由此将热量保存在被传输至EGR系统50的发动机冷却剂流内，该发动机冷却剂流用于加热内燃发动机。相应地，当内燃发动机22初始起动时，控制阀38引导发动机冷却剂流通过第一流体流动路径46，以最小化将内燃发动机22加热至高效操作温度所需的时间。
当发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，控制阀38沿第二流体流动路径48引导发动机冷却剂流。相应地，当控制阀38引导发动机冷却剂流通过第二流体流动路径48时，EGR系统50从第二流体流动路径48接收发动机冷却剂流，更具体地，从传动液加温系统52接收。当发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，则控制阀38将发动机冷却剂流沿第二流体流动路径48引导，并引导至传动液加温系统52，以加温传动液。这样做，传动液被快速地加热，由此减少传动中的变速器旋转损失。
发动机冷却剂从EGR系统50流动至内燃发动机22的流体入口26。相应地，应意识到，发动机冷却剂以连续环路方式沿箭头53指示的方向流动通过冷却剂回路28。这样，发动机冷却剂顺次地从流体出口24流动至加热器芯部32，从加热器芯部32流动至泵34，从泵34流动至EGHR系统36，从EGHR系统36流动至控制阀38，从控制阀38经由第一流体流动路径46和第二流体流动路径48中的一个流动至EGR系统50，从EGR系统50流动至流体入口26，以及从流体入口26返回至流体出口24，于是发动机冷却剂重新进入冷却剂回路28。
车辆20可以包括温度传感器54，所述温度传感器54配置为感测发动机冷却剂的温度。温度传感器54可以包括能够感测内燃发动机22内和/或冷却剂回路28内的发动机冷却剂的温度的任何合适的传感器。优选地，温度传感器54定位为感测内燃发动机22的流体出口24处或附近的发动机冷却剂的温度。温度传感器54可以电联接至控制模块56，并配置为向其发送指示发动机冷却剂的温度的信号。控制模块56可以包括但不限于计算机，所述计算机具有与温度传感器54通信和控制控制阀38所需的所有必要的硬件、软件、控制算法、通信链路、存储器等。控制模块56可以从温度传感器54接收信号，并确定发动机冷却剂的被感测到的温度是否小于、等于或大于预定温度。基于发动机冷却剂的温度小于、等于或大于预定温度的确定，控制模块56随后信号通知控制阀38，以沿第一流体流动路径46或第二流体流动路径48中的一个引导发动机冷却剂流，如上所述。替换地，温度传感器54可以直接发送信号至控制阀38，其中控制阀38配置为响应于来自温度传感器54的信号而沿第一流体流动路径46和第二流体流动路径48中的一个引导发动机冷却剂，如上所述。
还提供了一种操作车辆20的方法。该方法包括操作或运转内燃发动机22。如已知的，内燃发动机22由于操作而产生经加热的排气流。来自内燃发动机22的排气流被引导通过EGHR系统36，并且排气流的一部分被进一步引导通过EGR系统50。在内燃发动机22操作时，发动机冷却剂流循环通过冷却剂回路28和内燃发动机22。从内燃发动机22产生的热量被发动机冷却剂吸收。循环通过冷却剂回路28的发动机冷却剂经由流动通过EGHR系统36的排气被进一步加热。
发动机冷却剂的温度被持续地测量。优选地，发动机冷却剂的温度在内燃发动机22的流体出口24附近或接近流体出口24被测量。如上所述，发动机冷却剂的温度可以通过温度传感器54测量。该方法进一步包括确定发动机冷却剂的测得的温度是否小于、等于或大于预定温度。如上所述，温度传感器54可以发送信号至控制模块56，所述控制模块56随后分析来自温度传感器54的信号和/或确定发动机冷却剂的温度是否小于、等于或大于预定温度。
当离开内燃发动机22的发动机冷却剂的温度小于预定温度时，在发动机冷却剂流通过EGHR系统36被加热之后，内燃发动机22通过循环通过冷却剂回路28的发动机冷却剂流被加热。如果发动机冷却剂的温度小于预定温度，则控制阀38被信号通知，以引导发动机冷却剂流通过第一流体流动路径46。如上所述，至控制阀38的信号可以起源于控制模块56，或可以直接来自温度传感器54。一旦信号通知了控制阀38，加热内燃发动机22包括操纵控制阀38以引导发动机冷却剂流通过第一流体流动路径46，由此绕过传动液加温系统52。
当离开内燃发动机22的发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，在发动机冷却剂流通过EGHR系统36被加热之后，传动液的供给通过循环通过冷却剂回路28的发动机冷却剂流被加热。如果发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，则控制阀38将被信号通知，以引导发动机冷却剂流通过第二流体流动路径48，由此使发动机冷却剂流循环通过传动液加温系统52。如上所述，至控制阀38的信号可以起源于控制模块56，或可以直接来自温度传感器54。一旦信号通知了控制阀38，加热传动液包括操纵控制阀38以引导发动机冷却剂流通过第二流体流动路径48，由此引导发动机冷却剂流通过传动液加温系统52。
详细描述和附图或视图支持和描述本发明，但是本发明的范围仅由权利要求限定。尽管已详细描述了用于执行要求保护的发明的最佳模式和其他实施例，存在各种替换涉及和实施例，用于实践限定在所附权利要求中的本发明。
Claims (6)
1.一种车辆，包括：
内燃发动机，具有流体出口和流体入口，所述流体出口和流体入口彼此流体连通并配置为用于将发动机冷却剂流从流体入口循环至流体出口；和
冷却剂回路，互连流体连通的流体出口和流体入口，且使发动机冷却剂流通过其从流体出口循环至流体入口，所述冷却剂回路包括：
排气热回收（EGHR）系统，布置在流体出口下游并配置为用于将热量从来自内燃发动机的排气流传输至发动机冷却剂；
控制阀，布置在EGHR系统下游并与EGHR系统流体连通；
第一流体流动路径，与控制阀流体连通并布置在控制阀的下游；
第二流体流动路径，与控制阀流体连通并布置在控制阀的下游；和
传动液加温系统，沿第二流体流动路径布置；
其中，当发动机冷却剂的温度在预定温度之下时，控制阀沿第一流体流动路径引导发动机冷却剂流，当发动机冷却剂的温度等于或大于预定温度时，控制阀沿第二流体流动路径引导发动机冷却剂流。
2.如权利要求1所述的车辆，进一步包括排气再循环（EGR）系统，所述排气再循环系统与第一流体流动路径和第二流体流动路径流体连通且布置在第一流体流动路径和第二流体流动路径的下游，且与内燃发动机的流体入口流体连通并布置在其上游，EGR系统配置为，当控制阀引导发动机冷却剂流通过第一流体流动路径时，通过第一流体流动路径从控制阀接收发动机冷却剂流，以及EGR系统配置为，当控制阀引导发动机冷却剂流通过第二流体流动路径时，从传动液加温系统接收发动机冷却剂流。
3.如权利要求2所述的车辆，进一步包括加热器芯部，所述加热器芯部布置在内燃发动机的流体出口的下游并与其流体连通，并且布置在EGHR系统上游。
4.如权利要求3所述的车辆，进一步包括泵，所述泵布置在加热器芯部的下游并与其流体连通，布置在EGHR系统的上游并与其流体连通，并且配置为用于使发动机冷却剂循环通过冷却剂回路。
5.如权利要求4所述的车辆，进一步包括温度传感器，所述温度传感器配置为用于感测在流体出口处离开内燃发动机的发动机冷却剂的温度。
6.如权利要求4所述的车辆，其中，发动机冷却剂以连续环路方式流动通过冷却剂回路，从流体出口至加热器芯部，从加热器芯部至泵，从泵至EGHR系统，从EGHR系统至控制阀，从控制阀经由第一流体流动路径或第二流体流动路径中的一个至EGR系统，从EGR系统至流体入口，以及从流体入口返回至流体出口。
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