CN104608594B - 用于客厢加热的排气节流 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于客厢加热的排气节流。公开用于加热车辆客厢的实施例。在一个例子中，一种用于加热车辆客厢的方法包括关闭排气节气门并且使至少一部分节流的排气转向通过节气门的上游联接的排气再循环(EGR)冷却器，并且从EGR冷却器向构造成对车辆客厢提供热的加热器芯子传输热。以这种方式，排气热可以直接传送至客厢加热系统。

Description

用于客厢加热的排气节流
技术领域
本发明涉及用于加热机动车辆的客厢的系统。
背景技术
希望机动车辆的快速客厢加热，特别是在冷的周围环境条件期间，从而提供乘客舒适性。传统上，客厢热来自发动机冷却液，经由排气热的大量增加客厢可以被间接加热。但是，当只有一小部分排气热出现在发动机冷却液中时，这种方法能量效率不高并且浪费燃料。
发明内容
发明人已经认识到通过节流排气改变其路线的排气热可以被回收并且被直接传送(route)到客厢加热系统而不是经由发动机冷却系统被间接传送到客厢加热系统。因此，提供一种用于加热车辆客厢的方法，包括关闭排气节气门并且使至少一部分节流的排气转向通过在节气门的上游联接的排气再循环(EGR)冷却器，并且从EGR冷却器将热传输给经配置以向车辆客厢提供热的加热器芯子。
以这种方式，可以节流排气以传送该排气流通过EGR冷却器，并且可以经由EGR冷却器将排气热传输给客厢加热系统冷却液。通过这样做，客厢加热系统加热器芯子可以被直接提供早期的排气热，而不是将该早期的排气热经由发动机扩散并且接触各表面。因此，能够减少用于加热车辆客厢的能量，从而提高燃料经济性。
因此，在上面描述的方法中，比起发动机加热，排气热可以优先用于客厢加热。实际上，发动机冷却液可以是冰冷的而这个系统将仍然为客厢提供从发动机排气中抽出的热。这可以具有多种优点。首先，在开始可以提供快速客厢加热。第二，提供得到到客厢加热器芯子的排气热的有效方法，这对于冷环境温度中的怠速状态是重要的。还有，当足够的冷却液热可用于客厢加热时，该系统常规地工作。在这种常规情况下，将停止节流传送通过EGR冷却器的排气。如果要求EGR冷却，则客厢具有利用这种抽取的热的第一优先权。如果不要求客厢热，则该热被添加到冷却液系统。
而且，在一些示例中，在排气对水热交换器中排气冷凝可以是有意的。由于蒸发的热，这提供了从排气装置到热交换器的改善的热传输。在一些示例中，控制器可以调节运行所以排气流不允许流到发动机进气系统(EGR)中直到热交换器(EGR冷却器)的温度足够高以避免冷凝时。但是如果不是在所有的发动机启动时也在大多数发动机启动时在排气路径中发生排气冷凝。
在另一示例中，提供一种车辆系统，该车辆系统包括：包括进气装置和排气装置的发动机；将排气装置联接至进气装置的排气再循环(EGR)通道，该EGR通道包括EGR冷却器和EGR阀；跨越EGR冷却器联接的EGR旁路；包括加热器芯子和构造成从EGR冷却器向加热器芯子泵送冷却液的循环泵的客厢加热系统；以及设置在EGR通道进口的下游和EGR旁路出口的上游的排气装置中的排气节气门。
在另一示例中，该车辆系统还包括包含指令的控制器，以在客厢加热模式期间，关闭排气节气门和EGR阀以推动节流的排气通过EGR冷却器并且经由EGR旁路返回到排气装置中以加热EGR冷却器。
在另一示例中，该控制器还包括指令以基于加热器芯子进口温度调节冷却液的流率。
在另一示例中，控制器还包括指令，当加热器芯子温度低于阈值温度时停用循环泵，并且当加热器芯子进口温度高于阈值温度时激活循环泵。
在另一示例中，提供一种方法。该方法包括基于加热器芯子的进口温度，调节从排气再循环(EGR)冷却器泵送到客厢加热系统加热器芯子的冷却液的流率；并且在选择的条件期间，节流排气以增加排气压力并且传送排气通过EGR冷却器，来自排气的热经由EGR冷却器被传输至加热器芯子。
在另一示例中，选择的条件包括仅当排气催化剂温度低于第一阈值温度和加热器芯子的进口温度低于第二阈值温度时其中的一个或更多个。
在另一示例中，节流排气包括关闭设置在发动机排气装置中的排气节气门，该方法还包括响应于EGR冷却器下游的EGR阀被关闭，经由EGR旁路从EGR冷却器传送节流的排气返回到排气节气门下游的发动机排气装置中。
在另一示例中，该方法还包括响应于EGR阀至少部分打开，从EGR冷却器传送排气到发动机进气装置。
在另一示例中，基于加热器芯子的进口温度调节冷却液的流率还包括只有当在EGR冷却器的出口处的冷却液的温度高于阈值温度时运行加热器芯子循环泵以将冷却液传送到加热器芯子。
本描述的上面的优点和其他优点，以及特征从下面单独的或结合附图的具体实施方式将容易明白。
应当理解，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着所要求保护主题的关键的或基本的特征，所要求保护主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。而且，所要求保护的主题不限于解决本公开上面指出的任何缺点或任何部分中的实施方式。
附图说明
图1示出发动机系统的示意图。
图2示出图示说明用于根据本公开的实施例的加热车辆客厢的方法的流程图。
图3示出根据本公开的实施例的用于促进加热器芯子升温的示范性排气节气门和加热器芯子循环泵调节。
图4示出图示说明用于根据本公开的实施例的使对车辆客厢的热传输最大化的方法的流程图。
图5-6示出图示说明用于根据本公开的实施例的选择使对车辆客厢的热传输最大化的流率的途径的示意图。
具体实施方式
提供用于促进在车辆发动机(例如图1的发动机系统)中的加热器芯子升温的方法和系统。在发动机冷启动和预热期间，增加的排气背压和随后在EGR冷却器处的热排放的协同好处可以有利地用于快速升高提供给加热器芯子的冷却液温度。得到从排气装置出来并且进入发动机冷却液的热的传统的方法包括使冷却液流率最大化并且使冷却液体积最小化(通过隔离冷却液分支，例如到散热器中的分支)。
但是，在所要求保护的结构中，冷却液来源于发动机的总冷却系统，通过热采集元件(EGR冷却器)，并且然后通过散热片(加热器芯子)，并且被释放到发动机的总冷却系统中。在这种情况下，具有实现到加热器芯子中的最大热传输的给定的冷却液流率。这种冷却液流率是加热器芯子温度降的函数。当加热器芯子两端的温度降与流率之积最大时，最大的热被传输。
控制器可以构造成执行方法(例如图2和图4的示范性方法)以压制设置在EGR通道下游的排气阀泄露(take off)以提升排气背压，并且还关闭EGR阀以使至少一部分被节流的排气通过EGR冷却器。通过节流排气而不是使排气转向，该排气在热交换器中得到增加的驻留时间。在较高的压力下可以具有某一更好的第三(tertiary)效果的热传输。增加的背压通过将热排气捕集在发动机汽缸中能够实现发动机温度的快速升高，并且通过EGR冷却器的被节流的排气流经由在EGR冷却器处的排气热排放能够实现冷却液温度的增加。示范性加热器芯子循环泵和排气节气门调节在图3-4处被描述。示范性系统特性和流率选择参数在图5-6处被描述。
图1示出车辆系统106的示意图。车辆系统106包括发动机系统108，该发动机系统包括联接于排放控制系统122的发动机100。发动机100包括多个汽缸130。发动机100还包括进气装置123和排气装置125。进气装置123可以通过进气通道142接收来自大气的新鲜空气。进入进气通道142的空气可以被空气滤清器190过滤。进气通道142可以包括设置在进气压缩机152的下游的空气进气节气门182和进气增压空气冷却器184。进气节气门182可以构造成调节进入发动机进气歧管144的进气气体(例如，升压的进气空气)的流量。排气装置125包括通向排气通道145的排气歧管148，排气通道145经由尾管135将排气传送到大气中。
发动机100可以是包括诸如涡轮增压器150的升压装置的升压发动机。涡轮增压器150可以包括沿着进气通道142设置的进气压缩机152和沿着排气通道145设置的排气涡轮154。压缩机152可以经由轴156至少部分地由涡轮154驱动。由该涡轮增压器提供的升压量可以由发动机控制器改变。在一些实施例中，经由废气门(未示出)控制的旁通通道可以跨过排气涡轮被联接，以便使流过排气通道145的一些或全部排气能够绕过涡轮154。通过调节废气门的位置，可以改变通过涡轮输送的排气的量，因而改变输送给发动机进气装置的升压量。
在进一步的实施例中，经由旁通阀(未示出)控制的类似的旁通通道可以跨过进气压缩机被联接，以便使由压缩机152压缩的一些或全部进气空气能够被再循环到压缩机152上游的进气通道142中。在选择的条件期间，通过调节压缩机旁通阀的位置可以释放进气系统中的压力，以减小压缩机踹振加载的影响。
任选的增压空气冷却器184可以在压缩机152的下游包括在进气通道中，以降低由涡轮增压器压缩的进气空气的温度。具体说，后冷却器184可以包括在进气节气门182的上游或集成在进气歧管144中。
联接于排气通道145的排放控制系统122包括催化剂170。在一个例子中，催化剂170可以包括多个催化剂砖。在另一个例子中，可以用每个具有多个催化剂砖的多个排放控制装置。在一个例子中，催化剂170可以是三元型催化剂。在其他例子中，催化剂170可以是氧化催化剂、稀NOx捕集器、选择性催化还原(SCR)装置、微粒过滤器或其他排气处理装置。虽然在本文描述的实施例中催化剂170设置在涡轮154的下游，但是在其他实施例中，催化剂170可以设置在涡轮增压器涡轮的上游或发动机排气通道中的其他位置而不脱离本公开的范围。
排气节气门或背压阀164可以在排气催化剂170的下游设置在排气通道中。在本文所述的实施例中，控制器120可以基于各种发动机工况和参数值(例如，发动机冷启动、储存的真空水平、停工等)控制排气节气门164的位置。在其他实施例中，排气节气门、排气通道和其他部件可以设计成使得在没有控制系统介入的情况下在各种发动机工况期间根据需要机械地控制排气节气门。排气节气门164可以不仅仅绕过通过EGR冷却器162的流，而且可以传送排气通过包括EGR冷却器162、旁通通道165、排气通道168和尾管135的流动限制路径。因此减小排气节气门164的流动面积导致排气节流以及增加通过EGR冷却器162的流。如关于图2详细说明的，在发动机冷启动条件期间排气节气门164可以由控制器120选择地关闭，以快速升高排气压力和温度。通过压制排气阀，在发动机汽缸中较大量的热排气能够被捕集，从而进一步升高排气温度并加快下游排气催化剂达到其激活温度。被节流的排气相对于未节流的排气还可以具有增加的压力，从而导致在各种排气部件中增加的排气温度和/或增加的滞留时间。而且，热排气可以被传送通过EGR冷却器，该EGR冷却器设置在将发动机排气装置联接到发动机进气装置的EGR通道中。该EGR冷却器可以用作排气对冷却液热交换器，以加热传送至客厢加热系统加热器芯子的冷却液，因此加快客厢加热。应当指出，从EGR冷却器提取的任何热首先对客厢的加热器芯子是可用的，并且只有如果存在过量的热，才进行对于发动机冷却系统的热传输。
因此，通过排气的节流改对发动机、排气催化剂和客厢加热系统加热器芯子的热传输的改善可以导致至少两种效果。首先，因为由于其密度增加而增加EGR冷却器162中的排气质量，任何给定的排气的质量在EGR冷却器162中具有较多的滞留时间。所述的另一种方式，当被节流时，高温的排气用较多的时间与催化剂和EGR冷却器(它们是热的希望的接受体)接触。而且，在行进通过催化剂和EGR冷却器之后到大气的扩散潜在地使温度下降低于环境温度(其是在压力仍然高时取出热的效率的证据)。具体说，通过利用后催化剂(post-catalyst)排气节气门，给定的排气质量与发动机部件接触的时间和温度明显地增加。这加快催化剂激活。应当明白，虽然所述实施例经由排气节气门实现后催化剂的排气扩张，但是在可替代实施例中，经由在发动机排气通道168中的后催化剂小孔可以实现后催化剂的排气扩张。
在大多数发动机工况期间排气节气门164可以保持完全打开的位置(或宽打开节气门)，但是，如下面详细说明的，排气节气门可以构造成关闭以在某些条件下增加排气背压。在一个实施例中，排气节气门164可以具有两个限制水平，完全打开或完全关闭。但是，在可替代实施例中，排气节气门164的位置可以由控制器120可变地调节到多个限制水平。
如在本文中详细说明的，排气节气门位置的调节可以影响通过发动机的空气流。例如，完全闭合的排气节气门可以概念化为限制排气流的“尾管中的马铃薯”，因而引起闭合的排气节气门上游的排气背压的增加。排气背压的这种增加导致排气热传输的直接增加，其在选定的条件期间(例如，在发动机冷启动和预热期间)可以被有利地利用，以加快排气催化剂170和/或客厢加热系统的升温。在一些实施例中，在关闭排气节气门时，可以延迟火花正时以进一步升高排气温度，因而进一步加快催化剂激活。
为了补偿排气节气门调节对发动机空气流的影响，可以调节一个或更多个其他的发动机部件。作为一个例子，随着排气节气门关闭，质量空气流量可以初始地减少，并且因此进气节气门(例如进气节气门182)可以打开以允许更多的空气到发动机中，以保持发动机转速并减小转矩波动。以这种方式，虽然排气节气门被用来管理/控制背压，但是可以控制空气流以限制发动机输出转矩。作为另一个例子，在关闭排气节气门时可以调节火花正时(例如提前)以改善燃烧稳定性。在一些实施例中，气门正时调节(例如，调节气门重叠的量)连同节气门位置调节一起被利用以改善燃烧稳定性。例如，可以调节进气门和/或排气门正时，以调节内部排气再循环并增加燃烧稳定性。
车辆系统106还包括低压EGR(LP-EGR)系统161。LP-EGR系统161包括EGR通道163，其联接排气催化剂170下游和排气节气门164上游的排气通道145和压缩机152上游的空气进气通道142。如将在下面详细地描述的，设置在EGR通道163中的EGR冷却器162冷却流过该EGR冷却器的排气。可以通过控制器120调节定位在EGR冷却器162的进气通道侧上的EGR通道163中(例如，在EGR冷却器162的出口的下游)的EGR阀159的位置，以改变经由LP-EGR系统从排气通道再循环到进气通道的排气的量和/或速率。在一些实施例中，一个或更多个传感器可以设置在LP-EGR通道163内，以提供通过LP-EGR通道再循环的排气的压力、温度和空气-燃料比中的一个或更多个的指示。例如，温度传感器118可以联接至EGR冷却器162的出口(在进气通道侧上)，并且可以构造成提供EGR冷却器出口温度的估计。如在下面详细说明的，在发动机冷启动和预热期间，可以基于EGR冷却器出口温度调节排气节气门164的开度，以加快发动机加热。通过LP-EGR通道163再循环的排气，在位于LP-EGR通道163和进气通道142的接合处的混合点处可以用新鲜进气空气稀释。具体地，通过调节EGR阀159的位置，可以调节EGR流的稀释。
因此，当EGR阀159关闭时，至少一部分排气可以被引导通过EGR冷却器162。如关于图2详细说明的，通过选择地增加引导通过EGR冷却器162的(热)排气的量，可以增加在EGR冷却器处的热排放。由于EGR冷却器是构造成与流体地联接至发动机冷却系统的冷却液进行交换的热交换器，在EGR冷却器处排放的额外的热可以用来加热引导到客厢加热系统加热器芯子的冷却液，因而加热客厢。在通过加热器芯子之后，该冷却液可以传送到发动机冷却系统，其中冷却液可以通过发动机和/或一个或更多个热交换器。通过在选定的工况期间(例如在发动机冷启动和预热期间)利用这种热排放以增加加热器芯子温度，能够加快排气催化剂激活，并且在冷启动期间还提供客厢热。因此，这提供一种从排气的水中回收潜热的更有效的方式。在排气冷凝时，它可以被传送通过热交换器并且回到排气管中。在排气未冷凝时，它对于LP-EGR是可用的(通常希望的是保持液体从发动机空气导管出来)。在EGR阀打开时，以计算的流率运行泵54可以是必要的以防止冷却液在EGR冷却器162中沸腾。
旁通通道165可以包括在车辆系统106中，以流体地联接EGR通道163与排气通道145。具体地，在EGR冷却器162的进气通道侧上，旁通通道165可以联接EGR通道163与在排气节气门164下游(基本在尾管135中)的排气通道145。在通过EGR冷却器后，旁通通道165使至少一部分排气能够被释放到大气中。具体地，在当EGR阀159被关闭时的状况期间，排气(例如，在关闭节气门164后产生的节流的排气)可以经由旁通通道165被引导到EGR通道163中，然后到EGR冷却器162中，并且然后到尾管135。当EGR阀159被关闭时通过经由旁通通道165排出一些排气，EGR通道163中(EGR冷却器162上游和EGR冷却器162处)的排气压力能够保持在极限内。因此，这减小对LP-EGR系统部件的损坏。比较而言，在当EGR阀159打开时的状态期间，基于EGR阀159和排气节气门164的打开程度，并且还基于要求的EGR的量和进气歧管压力与排气歧管压力之比，排气可以经由EGR冷却器162和旁通通道165从排气节气门164的上游流到EBV 164的下游，或经由中间通道165从排气节气门164的下游流到EGR冷却器162的进气通道侧。由于为了稀释EGR可以以较高的排气流率流动，一些排气绕过节气门164通过吸气器168的事实可以具有最小的影响。
在(所示的)一些实施例中，喷射器168可以设置在旁通通道165中。通过喷射器168的排气运动流可以被利用以在喷射器168的吸入口处产生真空。喷射器168的吸入口可以与真空贮存器177联接并且真空被储存在真空贮存器177中。该储存的真空然后可以供应至一个或更多个车辆系统真空消耗器，例如制动助力器、真空致动的阀等。真空传感器192可以联接至真空贮存器177以提供可用真空的估计。在一些示例中，排气可以从喷射器168的进口(在喷射器的进气通道侧上)流到喷射器168的出口(在喷射器的排气通道侧上)。除了来自喷射器168的真空之外，真空贮存器177还可以与一个或更多个附加的真空源(例如设置在车辆系统106内的其他喷射器、电驱动的真空泵、发动机驱动的真空泵等)联接。止回阀可以设置在真空贮存器177和喷射器168之间以防止真空贮存器177中的真空损失。
根据排气节气门164和EGR阀159的位置，离开催化剂170的一些或全部排气可以绕过排气背压阀，进入EGR通道并流过旁通通道165，从而提供通过喷射器168的运动流。例如，当排气节气门164打开并且EGR阀159关闭时，排气节气门不限制排气流通过排气通道145，并且很少的或没有在催化剂170下游的排气通道145中流动的排气经由通道165绕过排气节气门(这取决于排气流的量和通道145和165的相对直径)。当排气节气门部分地打开并且EGR阀关闭时，取决于排气流的量和通道145和165的相对直径，一些排气可以围绕排气节气门流动，而其余的排气被转向经由通道165通过喷射器168，绕过排气节气门。当排气节气门完全关闭并且EGR阀关闭时，所有的排气流被引导到通道165中。当EGR阀打开时，根据EGR阀的开度，离开催化剂170的至少一部分排气可以绕过排气背压阀，进入EGR通道，并且再循环到进气通道142中。可以调节排气节气门和EGR阀的位置以用多种运行模式中的一种运行发动机系统。这样做，可以满足EGR和发动机加热要求，并且也有利地在排气喷射器168处产生真空。
在(所示的)一些实施例中，车辆系统106还包括高压EGR(HP-EGR)系统171。HP-EGR系统171包括EGR通道173，其联接涡轮154上游的排气通道145与压缩机152下游和增压空气冷却器184和进气节气门182的上游的进气通道142。设置在EGR通道173中的EGR冷却器172冷却流过该冷却器的排气。可以由控制器120调节设置在EGR冷却器172的进气通道侧上的EGR通道173中的EGR阀179的位置，以改变经由HP-EGR系统从排气通道到进气通道再循环的排气的量和/或速率。在一些实施例中，一个或更多个传感器可以设置在HP-EGR通道173内，以提供通过该HP-EGR通道再循环的排气的压力、温度和空气-燃料比中的一个或更多个的指示。
车辆系统106还包括客厢加热回路50。如图所示，客厢加热回路50包括加热器芯子52、循环泵54、冷却液管道56和冷却液贮存器。该冷却液贮存器可以存储相当大量的冷却液，并且在一个例子中可以是发动机100。在另一个例子中，该贮存器可以是单独的箱或贮存器，例如冷却液贮存器60(例如，该冷却液贮存器可以是脱气箱或冷却液储存箱)。加热器芯子52接收经由冷却液管道56来自EGR冷却器62的冷却液。循环泵54构造成从冷却液贮存器泵送冷却液到EGR冷却器162和加热器芯子52。该循环泵54可以以与EGR冷却器和加热器芯子串联的方式设置在任何地方。例如，循环泵54可以包括经由来自控制器120的信号而激活的马达。在一些示例中，例如循环泵54可以构造成，基于来自设置在加热器芯子52的进口处的温度传感器58a的反馈和/或基于来自设置在加热器芯子52的出口处的温度传感器58b的反馈，调节从EGR冷却器162泵送到加热器芯子52的冷却液的流率。风扇或吹风机(未示出)可以将空气吹过加热器芯子52并且到车辆客厢中以便加热该车辆客厢。如图所示，在离开加热器芯子52之后，冷却液被传送到发动机100和冷却液贮存器60中的一个或更多个。在一些示例中，如虚线59所示，冷却液可以被传送通过发动机100和冷却液贮存器60。例如，被传送通过发动机100的冷却液可以被传送通过设置在发动机体中的一个或更多个冷却套或冷却套筒。可以存在附加的冷却液管道、泵、散热器、恒温器等并且基于发动机温度它们被构造成使冷却液经过发动机和/或散热器。
在发动机低于阈值温度(例如，低于排气系统中的催化剂的起燃温度)的发动机预热状态期间，当冷却液在经过加热器芯子之后被冷却并且不被发动机加热(由于发动机仍然是冷的)时，发动机100和/或冷却液贮存器60可以用来储存相当大量的冷的冷却液。因此，为使对车辆客厢的热传输最大化，可以基于加热器芯子两端的温度降以及加热器芯子温度降和冷却液流率之间的关系(其可以基于各种系统参数，例如，客厢加热器要求、吹风机速度等)调节进入加热器芯子的冷却液(被EGR冷却液加热之后)的流率，以提供使对车辆客厢的热传输最大化的流率。在发动机预热状态期间使对车辆客厢的热传输最大化的冷却液流率在一些条件下可以不是最大的流率。
以这种方式，所述系统以增加的排气背压为代价(只在要求期间)产生根据要求的排气热回收和根据要求的真空生成两者。虽然排气热回收是已知的，但是上面所述的排气热回收的设置首先用作客厢加热并且只作为较低的优先权进行发动机加热。因此，存在依靠排气压力的三种功能。第一种功能是EGR。具体地，EGR依靠最小的背压以便以在当前的发动机条件和EGR流率要求下流动。第二，排气热回收依靠一定的背压以实现其热传输目的。最后，喷射器依靠给定的排气背压以实现给定的排空速率。控制器利用仲裁策略，该仲裁策略基于优先权和能够实现被满足的各种要求的总系统的限制来选择排气背压。
发动机100可以至少部分地由包括控制器120的控制系统140和由经由输入装置(未示出)来自车辆操作者的输入来控制。控制系统140被构造成接收来自多个传感器160(其各种例子在本文中被描述)的信息并且将控制信号发送至多个致动器180。作为一个例子，传感器160可以包括联接于排气歧管148的排气氧传感器126、联接于进气歧管144的MAP传感器121、排气催化剂温度传感器117、在尾管135中设置在催化剂170上游的排气压力传感器119、在尾管135中设置在催化剂170下游的排气温度传感器128和排气压力传感器129、加热器芯子进口温度传感器58a、加热器芯子出口温度传感器58b以及设置在真空贮存器177中的真空传感器192。各种排气传感器也可以包括在催化剂170下游的排气通道145中，例如，颗粒物(PM)传感器、NOx传感器、氧传感器、氨传感器、烃传感器等。其他传感器(例如，附加的压力传感器、温度传感器、空气/燃料比传感器和组分传感器)可以联接至车辆系统106中的各种位置。作为另一个例子，致动器180可以包括燃料喷射器166、排气节气门164、EGR阀159、循环泵54(例如，循环泵的马达)和进气节气门182。其他致动器(例如，各种附加的阀和节气门)可以联接至车辆系统106中的各个位置。控制器120可以接收来自各种传感器的输入数据，处理该输入数据，并且基于对应于一个或更多个程序编程在其中的指令或编码响应于该处理的输入数据触发致动器。示范性控制程序在本文中关于图2、图4来描述。在一些例子中，循环泵54可以用以恒定功率驱动但是被节流以限制流率的泵代替。
虽然图1包括排气节气门以节流较少限制的路径(例如，排气通道)并且将排气推动到较多限制的路径(例如，EGR路径)中，用于传送排气通过EGR冷却器的其他结构是可能的。例如，转向阀可以使排气直接通过EGR通道并进入EGR冷却器中。
因此，图1的系统提供一种车辆系统，其包括：包括进气装置和排气装置的发动机；将排气装置联接至进气装置的排气再循环(EGR)通道，该EGR通道包括EGR冷却器和EGR阀；联接在EGR冷却器两端的EGR旁路；包括加热器芯子和被构造成将冷却液从EGR冷却器泵送到加热器芯子的循环泵的客厢加热系统；以及在该EGR通道进口的下游和该EGR旁路出口的上游设置在排气装置中的排气节气门。
该系统还包括控制器，该控制器包括指令，以在客厢加热模式期间，关闭排气节气门和EGR阀以推动节流的排气通过EGR冷却器并且经由EGR旁路返回到排气装置中以加热EGR冷却器。响应于发动机温度低于阈值、环境温度低于阈值、加热器芯子温度低于阈值和客厢加热要求高于阈值中的一个或更多个，例如基于来自车辆操作者或乘客的加热要求，可以启动客厢加热模式。
控制器还包括指令，以基于加热器芯子进口温度调节冷却液的流率。这可以包括当加热器芯子进口温度低于阈值温度时使循环泵停用并且当加热器芯子进口温度高于阈值温度时激活循环泵。
图2是图示说明用于向车辆客厢提供热的方法200的流程图。方法200可以由控制器(例如，控制器120)按照储存在其上的指令来执行，以便经由EGR冷却器(例如，EGR冷却器162)回收排气热并且将热提供至客厢加热系统加热器芯子(例如，加热器芯子52)。
在202处，该方法包括估计发动机工况。这可以包括测量和/或推知状况，例如发动机温度、排气温度和压力、大气压力、发动机转速、升压水平、歧管压力、歧管空气流量、车辆客厢加热要求等。在204处，基于估计的发动机工况，可以确定发动机的EGR要求。例如，可确定改善发动机性能和燃烧稳定性的发动机稀释的量或要求的残留物。基于确定的EGR要求，可以确定EGR阀位置。具体地，EGR阀的开度可以基于EGR要求来确定，随着EGR要求增加而增加EGR阀开度(即，EGR阀移动到更打开的位置)。
在206处，确定是否指示以排气热回收模式运行。如在下面详细说明的，在排气热回收模式期间，通过关闭EGR通道(例如，EGR通道163)下游的排气节气门(例如，排气节气门164)可以升高排气温度。该排气然后被传送通过设置在EGR通道中的EGR冷却器，并且取决于EGR冷却器下游的EGR阀的位置，或者经由EGR旁路到发动机进气装置或者传送到发动机排气装置。通过节流排气，排气的温度升高，这可以用来升高排气节气门上游的催化剂的温度并且增加可用的热量，以排放到EGR冷却器处的冷却液中。由于EGR冷却器与客厢系统加热器芯子和发动机冷却系统热接触，当排气节气门关闭时可以升高加热器芯子和发动机的温度。
因此，可以基于一个或更多个运行参数指示以排气热回收模式的运行。在一个例子中，当发动机温度低于阈值和/或当车辆客厢加热要求高于阈值时发动机可以以排气热回收模式运行。在这些条件期间，可能希望快速加热车辆客厢，并且因此可以回收排气热以加热加热器芯子。在另一个例子中，当客厢加热系统加热器芯子进口温度低于阈值温度时可以指示排气热回收模式。在其他示例中，当环境温度低于阈值温度时，催化剂温度低于阈值(例如，催化剂起燃温度)时和/或当EGR冷却器出口温度低于阈值时，可以指示排气热回收模式。
如果不指示排气热回收模式，方法200进行到208以基于EGR要求调节排气节气门和EGR阀。例如，可以调节排气节气门以提供将EGR驱动到发动机进气装置中所需要的希望的排气背压的量。然后方法200返回。
如果指示排气热回收模式，方法200进行到210以将排气节气门移动到闭合的位置并且将至少一部分排气传送到EGR冷却器中。在一个例子中，关闭排气节气门包括完全关闭排气节气门。在另一个例子中，关闭排气节气门包括将排气节气门从当前位置移动到更闭合的位置。通过关闭排气节气门，可以增加排气背压，因而增加排气温度，这有助于加快排气催化剂和EGR冷却器加热。此外，在排气热回收模式期间，并且当排气节气门被关闭时，方法200在212处可以包括延迟点火火花正时。通过延迟火花正时，可以进一步升高排气温度，进一步有助于加快排气加热。例如，所施加的火花延迟的量可以基于排气催化剂的温度，或基于加热器芯子的温度来调节。例如，随着排气催化剂温度和阈值温度之间的差增加，可以施加更多的火花延迟(只要燃烧稳定性不变差)。
在214处，排气热回收模式可以包括将EGR阀移动到闭合的位置，并且在经过EGR冷却器之后将排气传送通过EGR旁路。在一些例子中，EGR阀可以完全关闭，而在其他例子中，EGR阀可以移动到部分闭合的位置。通过关闭EGR阀，将以其他方式传送到发动机进气装置的排气被传送通过EGR旁路并且返回到排气装置。以这种方式，只有要求的EGR的量(其可以包括，特别是在发动机冷启动期间，无EGR)输送给发动机进气装置，并且仍然使节流的排气通过EGR冷却器以加热EGR冷却器。当被包括时，真空可以经由设置在EGR旁路中的喷射器产生。
在216处，方法200包括调节加热器芯子循环泵的冷却液流率。在一个例子中，如在217处所指示的，可以基于加热器芯子的温度调节冷却液流率。为了加快客厢加热，客厢加热系统的加热器芯子被提供有热，该热经由通过循环泵从EGR冷却器泵送到加热器芯子的冷却液从排气装置排放到EGR冷却器。在这个模式期间，加热器芯子加热按优先顺序先于EGR冷却，且因此，可以调节冷却液流率以便为加热器芯子提供来自EGR冷却器的热冷却液并且将加热器芯子保持在目标温度。因此，如在218处所指示的，在一些示例中，只有当离开EGR冷却器的冷却液高于阈值温度时才激活加热器芯子循环泵。而且，如在220处所指示的，当循环泵被激活时冷却液从EGR冷却器被传送到车辆客厢加热系统加热器芯子。调节循环泵的流率可以包括当加热器芯子温度(例如，加热器芯子进口温度)低于阈值温度时增加该流率。调节该流率还可以包括当离开EGR冷却器的冷却液温度高于阈值温度时增加该流率并且当冷却液温度低于阈值温度时减小该流率。以这种方式，只有被加热的冷却液被输送给加热器芯子，使加热器芯子的加热最大化。阈值冷却液温度可以是合适的温度，例如高于加热器芯子的温度，等于高于加热器芯子目标温度的温度，或其他阈值温度。
在一些示例中，循环泵不以比能够从加热器芯子处的冷却液被抽出热的流率的流率运行。如果该泵运行太慢，很少的热传输或没有热传输可以发生。同样地，如果泵运行太快，几乎没有热传输发生。以最佳的速度，它从排气装置移动最多的热到客厢。当加热器芯子两端的ΔT乘以流率为最大时，那么该冷却液流率是最佳的。因此，如在221处所指示的，并且在下面关于图4更详细地描述的，在一些实施例中，可以基于加热器芯子两端的温度降及冷却液的当前流率来调节冷却液流率。
在一些实施例中，可以在加热器芯子循环泵的上游或下游提供恒温器。该恒温器可以阻挡到加热器芯子的冷却液的流，直到该冷却液达到阈值温度。如果提供恒温器，而不调节循环泵的流率，该泵可以以最大流率运行。由于恒温器不感测加热器芯子两端的温度降，因此它不能设置最佳流率。但是，它可以预防泵送不够热的冷却液到加热器芯子。
在222处，方法200包括确定是否满足温度条件。该温度条件可以基于指示发动机以排气热回收模式运行的工况。例如，如果由于发动机温度低于阈值温度和客厢加热要求高于阈值要求而指示排气热回收模式，则该温度条件可以包括发动机温度达到阈值温度和客厢加热系统加热器芯子温度达到目标温度(该目标温度基于客厢加热要求)中的一个或更多个。在另一个例子中，该温度条件可以包括排气催化剂温度达到起燃温度。如果不满足温度条件，则方法200返回到210以继续节流排气并且将加热的冷却液从EGR冷却器传送到加热器芯子。
如果已经满足温度条件，则方法200进行到224以将排气节气门朝着打开位置移动。在一个例子中，排气节气门可以完全打开。在另一个例子中，在温度条件的温度被满足之后，基于催化剂温度、EGR冷却器出口温度和/或加热器芯子温度调节该排气节气门，随着催化剂、EGR冷却器或加热器芯子温度增加，将排气节气门从更闭合的位置移动到更打开的位置
在226处，如果EGR被要求，EGR阀也可以打开(或移动到更打开位置)。具体地，EGR阀的开度可以基于发动机的EGR(和发动机稀释)要求来调节。而且，如果在212处延迟了火花点火正时，则在228处，可以提前火花点火正时。
以这种方式，例如，通过延迟火花点火正时，控制高排气热率。于是，可以节流排气以推动排气通过EGR冷却器，从而导致EGR冷却器用作排气对冷却液的热交换器。最后，可以控制加热器芯子循环马达，以对加热器芯子输送高于阈值温度的冷却液。因此，在不向整个冷却系统和接触表面扩散排气热的情况下，客厢加热系统加热器芯子可以被快速地加热。
现在参照图3的例子示出排气节气门和加热器芯子循环泵调节的协作以加快加热器芯子加热。具体地，映射图300在曲线302处示出排气节气门调节，在曲线304处示出EGR冷却器出口温度，在曲线306处示出加热器芯子温度，以及在曲线308处示出加热器芯子循环泵状态。所有的曲线相对于时间(沿着x轴线)绘制。
在t1处，可以启动并且预热发动机，具体地，响应于温度低于阈值(例如，发动机温度或加热器芯子温度)，在t1处可以开始发动机冷启动。在发动机冷启动期间，发动机可以在排气节气门(302)和EGR阀每个关闭的情况下运行。在所描述的示例中，排气节气门和EGR阀完全关闭，但是应当明白，在替代示例中，排气节气门和EGR阀可以移动到更闭合的位置。关闭排气节气门使得在排气节气门上游(例如，紧靠该节气门上游)估计的排气背压增加，以及排气温度增加。
在排气节气门关闭的情况下，至少一部分节流的排气被转向给包括EGR阀和设置在EGR阀上游的EGR冷却器的EGR通道(或EGR输出装置(take-off))中。在本示例中，EGR阀和EGR冷却器每个可以设置在低压EGR通道中，该EGR通道将发动机排气装置从排气节气门的上游和催化剂的下游流体地联接至进气压缩机上游的发动机进气装置。通过EGR冷却器的增加的加热的排气的流引起在EGR冷却器处的温度的升高(如通过EGR冷却器出口温度的增加所示，304)。这进而引起在EGR冷却器处的增加的热排放，该热排放到EGR冷却器的冷却液中。
在EGR冷却器出口温度(例如，冷却液温度)达到阈值温度(T_冷却液)之前，循环泵被停用(308)。以这种方式，冷却液可以保持在EGR冷却器中而不是被泵送到加热器芯子。因此，冷却液可以被EGR冷却器快速加热。一旦冷却液在t2处达到阈值温度，该循环泵被激活并且以最大流率运行。被加热的冷却液被泵送到加热器芯子并且加热器芯子的温度开始升高(306)。
基于在EGR冷却器处的冷却液的温度可以调节循环泵流率。随着发动机运行时间增加并且越来越多的排气热可用，将期望冷却液速率增加。因此，当很少的热被抽出时，需要低流率，并且当大量的热被抽出时，冷却液流率将变高(如果在水中没有大量的热，将违背以高流率泵送水的目的而工作)。在t3处，温度条件被满足。在所示的示例中，温度条件包括加热器芯子达到目标温度(T_芯子)。排气节气门被朝着打开位置(例如，完全打开)移动。应当明白，虽然所示的例子示出排气节气门在t2之后逐渐移动到更打开的位置，但是在可替代实施例中，排气节气门可以在t2处完全打开。因此，排气温度下降并且EGR冷却器出口温度也下降。基于加热器芯子处在目标温度和/或EGR冷却器出口温度下降，可以调节(例如，降低)加热器芯子循环泵流率。可以继续调节(例如，增加或降低)循环泵的流率以保持加热器芯子目标温度。
任选地，在排气节气门已经被打开之后可以打开EGR阀(未示出)以提供希望的排气再循环的量。因此，要求的EGR量可以基于发动机工况和发动机稀释要求来确定。例如，如果要求更多的发动机稀释，EGR阀可以移动到更打开的位置。
于是被加热的冷却液导致加热器芯子温度的升高，这有助于提高冷启动时的发动机效率，并且还有助于加热排气催化剂。在EGR阀也关闭的情况下，转向通过EGR冷却器的加热的排气于是从EGR冷却器出口流到在排气节气门下游向后连接于发动机排气装置的旁路通道中。从这里，排气被排入到大气。因此，关闭排气节气门和EGR阀的组合(以增加排气背压和温度以及在EGR冷却器处的热排放)加快加热器芯子加热。具体地，如所描述的，该方法使加热器芯子温度能够以比在不关闭两个阀的情况下能达到目标的时间量少的时间量达到目标(T_芯子)。
先前的系统通常已经被设计成使得如果冷却液是热的，则它被泵送(例如，以最大的流率)。这是用恒温器或温度控制的泵或阀完成的。但是，在本文所描述的系统中，泵送速率被选择成使热传输最优。为了计算用于最大热传输的最佳流率，确定热交换器两端的温度变化。在一些示例中，这个流率可以不是最大或最小流率。也就是说，如果加热器芯子高于阈值温度，不需要泵送。一旦加热器芯子的出口温度接近目标温度，可以减小泵送流率。换句话说，如果该出口温度足够高，可以停止泵送。
因此，如参考图2和图3上面所描述的方法提供一种用于加热车辆客厢的方法，该方法包括关闭排气节气门，并且使至少一部分节流的排气转向通过联接至节气门上游的排气再循环(EGR)冷却器，并且将热从EGR冷却器传输给构造成向车辆客厢提供热的加热器芯子。
该方法可以包括，其中从EGR冷却器向加热器芯子传输热包括运行加热器芯子循环泵，以从EGR冷却器泵送该冷却液通过加热器芯子。该方法还可以包括，基于加热器芯子的进口温度调节加热器芯子循环泵的流率并且在冷却液回流到EGR冷却器之前将该冷却液从加热器芯子传送到发动机。
使一部分节流的排气转向通过EGR冷却器可以包括使一部分节流的排气转向通过设置该EGR通道的里面的EGR冷却器，并且将该EGR通道中的EGR阀保持在更闭合的位置，该EGR通道将发动机排气装置从排气节气门上游流体地联接至进气压缩机上游的发动机的进气装置。在一个例子中，该EGR通道是低压EGR通道。
转向还可以包括将一部分节流的排气经由旁通通道从EGR冷却器的出口传送到在排气节气门下游的发动机排气装置。该排气节气门可以联接在排气催化剂的下游，并且该方法还可以包括，在排气催化剂的温度低于阈值温度时并且在排气节气门被关闭时，延迟火花点火正时，火花延迟的量基于排气催化剂的温度进行调节。
该方法还可以包括，在排气催化剂的温度高于阈值温度之后，保持排气节气门关闭并且提前火花点火正时。在另一个例子中，该方法还可以包括，在排气催化剂的温度高于阈值温度之后，基于加热器芯子的进口温度调节该排气节气门。该调节可以包括，随着加热器芯子的进口温度增加，将排气节气门从更闭合的位置移动到更打开的位置。
在一个实施例中，一种方法包括基于加热器芯子的进口温度，调节从排气再循环(EGR)冷却器泵送到客厢加热系统加热器芯子的冷却液的流率；并且在选择的条件期间，节流排气以增加排气压力并且传送排气通过EGR冷却器，来自排气的热经由EGR冷却器到加热器芯子。该选择的条件可以只包括当排气催化剂温度低于第一阈值温度时以及当该加热器芯子的进口温度低于第二阈值温度时中的一个或更多个。
节流排气可以包括关闭设置在发动机排气装置中的排气节气门，并且该方法还可以包括当EGR冷却器下游的EGR阀被关闭时，经由EGR旁路从EGR冷却器将节流的排气传送返回到排气节气门下游的发动机排气装置。
该方法还可以包括当EGR阀至少部分地打开时，从EGR冷却器传送排气到发动机进气装置。基于加热器芯子的进口温度调节冷却液的流率还可以包括只有当在EGR冷却器的出口处的冷却液的温度高于阈值温度时运行加热器芯子循环泵以将冷却液传送到加热器芯子。
现在转向图4，提供一种用于调节到热交换器中的冷却液的流率的方法400。如上所述的，为了经由加热器芯子(例如，加热器芯子52)从排气系统向车辆客厢传输热，方法400可以在图2的方法200的执行期间进行，或方法400可以独立于方法200进行。虽然方法400描述为用上面所述的EGR冷却器(例如，EGR冷却器162)和排气热排放系统发生，但是应当明白方法400可以用其他的热交换器(例如，EGR冷却器、增压空气冷却器等)进行。当独立于方法200进行时，方法400可以响应于车辆客厢要求加热的指示进行。
在402处，方法400包括估计和/或测量工况。该工况可以包括但不限于冷却液温度(例如，经由温度传感器58a和温度传感器58b，在加热器芯子的上游和/或下游测量的)、发动机温度、冷却液泵功率(例如，循环泵54的功率)以及其他状况。在404处，方法400包括确定该系统是否在稳定状态条件下运行。在一个例子中，稳定状态条件可以包括到加热器芯子中的恒定的冷却液温度(例如，冷却液温度变化小于阈值量，例如10℃)和/或来自车辆客厢的恒定的加热要求。而且，稳定状态条件可以包括发动机达到稳定运行温度。因此，非稳定状态条件可以包括冷却液温度变化大于阈值量的升温期间和/或可以包括发动机温度低于阈值温度(例如，催化剂起燃温度或标准的发动机运行温度)的发动机预热期间。
如果该系统在稳定状态条件下运行，方法400进行到406，以最大流率运行冷却液泵。在客厢加热系统和/或发动机冷却液和排气系统的特性不变化的稳定状态条件期间，经由加热器芯子对车辆客厢的最大的热传输可以由以其最大流率流过加热器芯子的冷却液提供。因此，在稳定状态条件期间(例如，当发动机不在升温阶段时)，可以以最大的流率运行冷却液泵以使冷却液流动，并且然后方法400返回。
但是，在非稳定状态条件期间，使到客厢的热传输最大化的冷却液的流率不一定是最大的流率。如果加热器芯子下游的温度接近加热器芯子上游的温度，可以减小流率，因为很少的热被传送至客厢。因此，该流率对系统特性可以是最佳的，以对客厢提供最大的热传输。
因此，如果在404处确定该系统不在稳定状态条件下运行，则方法400进行到408以确定冷却液泵功率和加热器芯子两端的温度降。可以确定泵功率以便确定冷却液的流率(流率被确定为泵功率的函数)。控制器命令该泵功率并且因此了解它。为了确定温度降，可以在两个点(加热器芯子的上游和下游)处直接测量冷却液的温度并且计算温度差。在一些示例中，下游温度可以基于另一个温度读数(例如来自散热器导管中的温度传感器)来估计。
在410处，方法400包括确定系统特性。该系统特性可以是加热器芯子两端的温度降和到加热器芯子中的冷却液的流率之间的关系。即，经由加热器芯子传输的热的量(例如，其可以由加热器芯子两端的温度降来确定)是到加热器芯子中的冷却液的流率的函数。但是，各种系统参数可以影响温度降和流率之间的关系。例如，客厢热吹风机设置、客厢温度、和/或初始冷却液温度全部可以影响在给定的流率下多少热被加热器芯子抽取。而不测量可以影响流率和温度降之间的关系所有变量，可以确定该系统特性。
一旦该系统特性被确定，对于给定的特性可以选择用于到客厢的最大热传输的流率，如在412处所指示的。对于给定的系统特性(该系统当前正在这种特性下运行)，为了确定用于最大热传输的流率(也称为客厢功率)，可以用各种控制途径。首先，可以设计一种随着系统特性变化实时找到功率最大值(例如，对客厢的最大热传输)的搜索算法。这种途径的一个例子在图5中示出，图5示出曲线图500，曲线图500图示说明恒定的客厢功率双曲线切线对系统特性线。该系统特性线(例如直线504)示出温度降(在竖直轴线上绘制)和流率(在水平轴线上绘制)之间的关系，并且恒定的客厢功率的曲线(例如曲线502)被绘制成相切于相应的直线。
非递归的途径包括用变化的流率(分段线性)映射该系统特性并且然后找到产生最高客厢热通量(即，功率)的这些流率并且选择运行点(直到该系统特性被再映射)。这种途径的一个例子在图6中示出，图6示出曲线图600，曲线图600图示说明随着系统特性改变时最佳流率改变。该途径意识到随着系统特性变化最佳流率变化，并且基于系统特性的大致的映射控制该流率。为了大致映射该系统特性，可以测量在最大流率下和在例如15％的流率下的温度降，并且被绘制以给出系统特性线(例如，直线602)。然后可以计算功率曲线(例如功率曲线604)并且找到每个最大值。
因此，返回到图4的方法400，对于给定的系统特性可以选择用于最大热传输的流率。虽然多种输入可以影响该流率和热传输之间的关系，因为该系统在其热过程(thermalhistory)中在特定的时刻处被映射，但是该方法除了流率和温度降之外不需要知道其他的。一旦ΔT乘以流率是最大的，得到到客厢的最大热传输。而且，如在上面说明的和在414处所指示的，随着系统特性变化可以调节该流率。在一个例子中，随着加热器芯子两端的温度降增加可以增加该流率，并且随着加热器芯子两端的温度降减小可以减小流率。
为了控制该流率，可以控制对循环泵的输入功率，但是即使用于最大功率的泵设置被节流，也将实现对特定热交换器的最大热传输。在这种情况下，热交换器是加热器芯子，但是它也可以是其他的热交换器(例如，散热器、EGR冷却器、机油冷却器、变速器散热器、增压空气冷却器等)。
因此，在一个实施例中，一种用于发动机的方法，包括从冷却液贮存器向排气部件并且然后向加热器芯子泵送冷却液，该冷却液被排气部件加热；并且在发动机预热状态期间，调节到加热器芯子的冷却液的流率以使对车辆客厢的热传输最大化。调节到加热器芯子的冷却液的流率以使对车辆客厢的热传输最大化可以包括，即使车辆客厢的加热要求是在最大的加热要求，使冷却液以小于最大的流率流动。
调节到加热器芯子的冷却液的流率可以包括将流率调节到与给定的工况有关的希望的冷却液流率。在一个例子中，调节该流率包括调节循环泵的流率。发动机预热状态可以包括发动机的温度低于阈值温度，并且该方法还可以包括，当发动机的温度高于阈值温度时，保持到加热器芯子的恒定的冷却液流率。
该方法还可以包括基于测量的加热器芯子两端的温度降和到加热器芯子的命令的冷却液流率之间的关系确定给定的工况。对于给定的工况，希望的流率可以提供对车辆客厢的最大的热传输。该排气部件可以是排气再循环(EGR)冷却器，该贮存器可以是发动机，并且该方法还可以包括经由循环泵将冷却液从EGR冷却器传送到加热器芯子中，所述冷却液在返回到EGR冷却器之前从所述加热器芯子传送通过发动机。
该方法还可以包括关闭排气节气门并且使至少一部分节流的排气转向通过联接在节气门上游的EGR冷却器以加热EGR冷却器，来自EGR冷却器的热传输给冷却液。使被节流的这部分排气转向通过该EGR冷却器可以包括使一部分节流的排气转向通过设置在EGR通道里面的EGR冷却器，并且将在EGR通道中的EGR阀保持在更闭合的位置，该EGR通道将发动机排气装置从排气节气门上游流体地联接至进气压缩机上游的发动机进气装置。
另一个实施例包括车辆系统，其包括具有进气装置和排气装置的发动机；将排气装置联接至进气装置的排气再循环(EGR)通道，该EGR通道包括EGR冷却器和EGR阀；包括加热器芯子和构造成从EGR冷却器向加热器芯子泵送冷却液的循环泵的客厢加热系统；以及包括指令的控制器，以在客厢加热模式期间，基于加热器芯子两端的温度降和到加热器芯子的冷却液的流率调节到加热器芯子的冷却液的流率。
控制器可以包括指令以将冷却液的流率调节到提供最大客厢功率的希望的流率，最大客厢功率是加热器芯子两端的温度降和希望的流率的函数。流率可以基于循环泵的功率由控制器来确定。
该系统还可以包括跨越EGR冷却器联接的EGR旁路；和设置在该EGR通道进口的下游和EGR旁路的出口的上游的排气装置中的排气节气门。该控制器可以包括指令，以在客厢加热模式期间，关闭排气节气门和EGR阀以推动节流的排气通过EGR冷却器并且经由EGR旁路返回到排气装置以加热EGR冷却器。
另一个实施例涉及一种方法，包括泵送冷却液通过客厢加热回路，该加热回路包括EGR冷却器、客厢加热系统加热器芯子和发动机；在稳定状态条件期间，其中到加热器芯子的冷却液的温度高于阈值温度，以最大的功率运行循环泵，以使冷却液以最大的流率流进该加热器芯子；以及在非稳定状态条件期间，其中到加热器芯子的冷却液的温度低于阈值温度，调节循环泵以使冷却液以小于最大的流率流进加热器芯子，该小于最大的流率被选择成提供最大的客厢热。
调节循环泵的功率可以包括基于加热器芯子两端的温度降和到加热器芯子中的冷却液的流率调节循环泵的功率。该方法还可以包括，随着该温度降增加，调节该循环泵以增加流率，并且随着该温度降减小，调节该循环泵以减小流率。
该方法还包括在非稳定状态条件期间，节流排气以增加排气压力并且使排气传送通过EGR冷却器以加热EGR冷却器。节流排气可以包括关闭设置在发动机排气装置中的排气节气门，并且该方法还可以包括，响应于在EGR冷却器下游的EGR阀被关闭，经由EGR旁路从EGR冷却器传送节流的排气返回到在排气节气门下游的发动机排气装置。该方法还可以包括，响应于EGR阀至少部分地打开，从EGR冷却器传送排气到发动机进气装置。
因此，如果所有的冷却液是热的(例如，高于阈值温度)，于是以最大的流率运行循环泵，除非希望节省泵能量，在这种情况下，该泵可以足够快地运行以将加热器芯子出口温度保持在希望的温度。如果冷却液是冷的，可以尽快地运行该泵，但没有进入加热器芯子的温度变冷那么快。换句话说，如果热源是无限的，那么该泵正好运行以保持加热器芯子出口接近系统温度。如果热源是有限的，该泵以被限制的流率运行，以保持加热器芯子进口温度是热的。
在一些示例中，稳定状态条件可以包括到加热器芯子中的冷却液的温度变化(例如，升高或降低)达至少阈值量，其中非稳定状态条件包括到加热器芯子中的冷却液的温度变化小于阈值量。
注意，本文包括的示范性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统结构一起应用。本文描述的具体的程序可以表示任何数目处理策略中的一个或多个，例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以以所示的顺序进行，并行进行，或在一些情况下可以省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示有待被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。
应当明白，本文所公开的结构和程序在本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和结构、以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求具体指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的元件，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求书或在本申请或相关申请中通过提交新的权利要求被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (9)

1.一种用于加热车辆客厢的方法，其包括：
关闭排气节气门并且使至少一部分节流的排气转向通过在所述节气门的上游联接的排气再循环冷却器，所述排气再循环冷却器即EGR冷却器，所述节气门联接在排气催化剂的下游；
从所述EGR冷却器向加热器芯子传输热以向所述车辆客厢提供热；并且
在所述排气催化剂的温度低于阈值温度时并且在所述排气节气门关闭时，延迟火花点火正时，火花延迟的量基于所述排气催化剂的温度被调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述EGR冷却器向所述加热器芯子传输热包括运行加热器芯子循环泵以从所述EGR冷却器泵送冷却液通过所述加热器芯子。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括基于所述加热器芯子的进口温度调节所述加热器芯子循环泵的流率。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括在将所述冷却液返回到所述EGR冷却器之前将所述冷却液从所述加热器芯子传送到发动机。
5.根据权利要求1所述的方法，其中使所述一部分节流的排气转向通过所述EGR冷却器包括使所述一部分节流的排气转向通过设置在EGR通道里面的所述EGR冷却器，同时将所述EGR通道中的EGR阀保持在更闭合的位置，所述EGR通道从所述排气节气门上游流体地联接发动机排气装置到进气压缩机上游的发动机进气装置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述EGR通道是低压EGR通道。
7.根据权利要求5所述的方法，其中所述转向还包括经由旁通通道在所述排气节气门的下游从所述EGR冷却器的出口传送所述一部分节流的排气到所述发动机排气装置。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述排气催化剂的温度高于所述阈值温度之后，保持所述排气节气门关闭同时提前火花点火正时。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述排气催化剂的温度高于所述阈值温度之后，基于所述加热器芯子的进口温度调节所述排气节气门，其中所述调节包括，随着所述加热器芯子的进口温度增加，将所述排气节气门从更闭合的位置移动到更打开的位置。
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