CN104727985A - 用于车辆的调节油温的装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于车辆的调节油温的装置及其控制方法，以及所述装置的控制方法。所述装置包括EGR阀、复合热交换器、NOx传感器和控制器，所述EGR阀安装在从排放管分支出的流体管道上，所述复合热交换器构造成将已经经过EGR阀的排放气体通过EGR冷却路径、油加热路径和旁路路径传送至发动机进气管，在所述EGR冷却路径中已经经过EGR阀的排放气体与冷却剂进行热交换，在所述油加热路径中已经经过EGR阀的排放气体与油进行热交换，在所述旁路路径中已经经过EGR阀的排放气体不进行热交换，所述NOx传感器安装在排放管中，所述控制器控制所述复合热交换器响应来自NOx传感器的信号。

Description

用于车辆的调节油温的装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的调节油温的装置和控制所述装置的方法，更特别地涉及一种通过使用来自发动机的排放气体的热来控制油温的技术。
背景技术
当发动车辆时，处于低温的用于发动机或变速器的油经受预热过程使得油能够维持在适当的用于车辆的驱动的温度。在油预热后，发动机或变速器可以正常地运行。
常规的油预热方法通常包括第一预热和第二预热，在第一预热中冷却剂通过经过设置在发动机的燃烧室中的水套而首先被预热，然后在第二预热中油通过与冷却剂进行热交换而被预热。此方法具有预热过慢的缺陷。因此，使用用于预热的高温的排放气体的快速预热最近已经被广泛地使用。
在使用排放气体的热的热交换器的情况下，在每个阶段，即预热前、预热时和预热后，必须适当地控制排放气体和油。由于具有较高温度的排放气体和较低温度的油相互交换热，不适当的热交换引起耐久性问题，例如结垢和碳化，并影响排放气体的成分，例如HC(烃)、CO和NOx。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
因此，本发明牢记出现在相关技术中的上述问题和/或其他问题，本发明旨在提供一种用于车辆的调节油温的装置，以及控制所述装置的方法，所述装置具有至少如下优点：(a)通过使用排放气体的热能够快速且适当地预热油，减少发动机和变速器的摩擦并减少油泵的驱动功率，导致燃料效率和耐久性的改进；(b)能够减少用于达到最佳润滑条件的时间，减少噪音和振动，以及(c)能够改进EGR冷却效率。
根据各个方面，提供一种用于车辆的调节油温的装置，所述装置包括排放气体再循环(EGR)阀、复合热交换器、NOx传感器、控制器，所述排放气体再循环(EGR)阀安装在从排放管分支出的流体通道上，所述复合热交换器构造成将已经经过EGR阀的排放气体通过EGR冷却路径、油加热路径和旁路路径传送至发动机进气管，在所述EGR冷却路径中已经经过EGR阀的排放气体与冷却剂进行热交换，在所述油加热路径中已经经过EGR阀的排放气体与油进行热交换，所述旁路路径中已经经过EGR阀的排放气体不进行热交换，所述NOx传感器安装在排放管中，所述控制器控制复合热交换器响应来自NOx传感器的信号，其中复合热交换器具有排放气体通路、摆动阀和旁路阀，所述排放气体通路用于在控制器的控制下通向EGR冷却路径的排放气体，所述摆动阀选择性地完全闭合用于通向所述油加热路径和所述旁路路径的排放气体的排放气体通路中的任意一个，所述旁路阀打开或闭合所述旁路路径。
根据各个方面，提供一种油温控制装置的控制方法，所述方法包括第一温度确定步骤和第一模式实施步骤，所述第一温度确定步骤确定冷却剂的温度是否低于第一参考温度，所述第一参考温度表示在复合热交换器中的排放气体中HC(烃)和碳冷凝并聚集的临界点，如果第一温度确定步骤确定冷却剂的温度低于第一参考温度时，所述第一模式实施步骤进行控制使得旁路阀完全打开且摆动阀完全闭合EGR冷却路径。
根据本发明的装置和方法具有至少如下优点。首先，可能的是通过使用排放气体的热来快速并适当地预热油，减少发动机和变速器的摩擦，减少油泵的驱动功率，导致燃料效率和耐久性的改进。其次，可能的是减少用于达到最佳润滑条件的时间，减少噪音和振动。最后，可能的是改进EGR冷却效率。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些特征和优点将在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于解释本发明的某些原理的具体实施方案中显现或更详细地阐明。
附图说明
通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更清楚地理解本发明的上述和其它目的、特征以及其他优点，在这些附图中：
图1为显示根据本发明的示例性的用于调节油温的装置的视图；
图2为显示图1中所示的示例性的复合热交换器的视图；
图3为描述图2中所示的复合热交换器的结构的示意横截面图；
图4为沿着图3的线IV-IV的横截面图；
图5为显示EGR气体不经过EGR冷却路径而完全绕过所述路径的状态的视图；
图6为显示部分同时进行油的加热和EGR气体的冷却的状态的视图；
图7为显示仅进行油加热的状态的视图；
图8为显示仅进行EGR气体冷却的状态的视图；以及
图9为显示根据本发明的示例性的用于车辆的油温调节装置的控制方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细提及本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。
参考图1至4，根据本发明的各个实施方案的用于车辆的调节油温的装置包括EGR阀1、复合热交换器9、NOx传感器11和控制器13，所述EGR阀1安装在从排放管104分支出的流体通道102上；所述复合热交换器9构造成将已经经过EGR阀1的排放气体通过EGR冷却路径3、油加热路径5和旁路路径7传送至发动机的进气管106，在所述EGR冷却路径3中已经经过EGR阀1的排放气体与冷却剂进行热交换；在所述油加热路径5中已经经过EGR阀的排放气体与油进行热交换；在所述旁路路径7中已经经过EGR阀1的排放气体不进行热交换；所述NOx传感器11安装在排放管中；所述控制器13控制复合热交换器9响应来自NOx传感器11的信号。
复合热交换器9可以具有排放气体通路(例如图3中的108)、摆动阀15和旁路阀17，所述排放气体通路用于在控制器13的控制下通向EGR冷却路径3的排放气体，所述摆动阀15选择性地完全闭合用于通向油加热路径5和旁路路径7的排放气体的排放气体通路中的任意一个(例如图3中的110、112)，所述旁路阀17打开或闭合旁路路径7。
油在复合热交换器9的油加热路径5周围循环以与排放气体进行热交换，进一步包括油控制阀19以打开和闭合循环油的路径。
在本发明的各个实施方案中，复合热交换器9具有旁路管和EGR冷却器的作用，其冷却排放气体并将生成的排放气体供应至发动机进气管和油加热器。此外，控制器13接收来自NOx传感器11的信号和其他信息，并适当地控制摆动阀15和旁路阀17。以此方式，本发明使用排放气体的热以快速且适当地预热油，改进EGR冷却效率。
当油被如上所述地快速且适当地预热时，发动机或变速器的摩擦减小，用于油泵的驱动功率也减小。这导致燃料效率和部件的耐久性的改进。此外，由于用于达到最佳润滑条件的时间缩短，噪音和振动也减小。
在各个实施方案中，复合热交换器9包括入口凸缘21、交换器本体23和出口凸缘25。入口凸缘21连接至EGR阀1，并装配有摆动阀15。交换器本体23连接至入口凸缘21，并构造成使得EGR冷却路径3和油加热路径5设置成与置于它们之间的旁路路径7平行或基本平行。交换器本体23也构造成根据摆动阀15的摆动在排放气体可以经过EGR冷却路径3的状态和排放气体可以经过油加热路径5和旁路路径7的状态之间转换。出口凸缘25连接至交换器本体23和发动机进气管。
打开并闭合旁路路径7的旁路阀17安装在交换器本体23的出口凸缘25的一侧上。
亦即，摆动阀15闭合或密封地闭合通向EGR冷却路径3的排放气体的通路，如图5中所示，或同时闭合或密封地闭合油加热路径5和旁路路径7两者。仅在摆动阀15打开油加热路径5和旁路路径7的状态下可能打开和闭合旁路路径17，如图5中所示。
冷却剂在复合热交换器9的EGR冷却路径3的周围循环，油和冷却剂分别通过不同的流体通道单独地在油加热路径5周围循环。
因此，在EGR冷却路径3周围的位置中，冷却剂与排放气体热交换使得待供应至发动机的EGR气体可以被冷却下来。此外，在围绕油加热路径5周围的位置中，排放气体与油热交换使得油可以被预热。当油被充分预热时，油又被冷却剂冷却下来使得油可以一直维持在最佳温度。
下文中，上述油温控制装置的控制方法包括第一温度确定步骤S10和第一模式实施步骤S20。第一温度确定步骤S10确定冷却剂的温度是否低于第一参考温度T1，例如EGR气体中的HC和碳冷凝以聚集在复合热交换器9中的临界点。当第一温度确定步骤S10的实施结果显示冷却剂的温度低于第一参考温度T1时，第一模式实施步骤S20进行控制使得旁路阀17完全打开，摆动阀15完全闭合EGR冷却路径。
亦即，当第一温度确定步骤S10中冷却剂的温度低于第一参考温度T1时，如图5中所示，在旁路阀17完全打开的状态下控制摆动阀15完全闭合EGR冷却路径5。通过此控制，从排放管排出并经过EGR阀1的排放气体仅导向油加热路径5和旁路路径7。这使得油在冷启动后能够立即被排放气体快速加热，造成快速预热。此外，可能的是防止过低温度的EGR气体直接供应至发动机，而通过旁路路径7被供应至发动机。此外，可能的是防止HC和碳冷凝，防止HC和碳聚集在复合热交换器9的EGR冷却路径3中。
在各个实施方案中，当第一温度确定步骤S10的实施造成冷却剂的温度等于或高于第一参考温度T1时，进行第二温度确定步骤S30和/或第二模式实施步骤S40。第二温度确定步骤S30确定冷却剂的温度是否等于或高于第一参考温度T1并低于第二参考温度T2，或者确定油温是否低于第三参考温度T3以确定油是否达到最佳润滑条件，所述第二参考温度T2是确定预热完成的下限温度，在所述最佳润滑条件中油的粘度中的改变会聚成预定值。
当第二温度确定步骤S30的实施结果显示冷却剂的温度等于或高于第一参考温度T1并低于第二参考温度T2时或油温低于第三参考温度T3时，进行第二模式实施步骤S40从而根据在旁路路径17完全闭合的状态下的当前NOx增加率以不同方向控制摆动阀15的开启。
在第二模式实施步骤S40中，当由NOx传感器11测量的当前NOx增加率超过NOx参考值C1时(因为NOx的排放在这种情况下可能超过NOx的排放标准)，所述NOx参考值C1是确定EGR气体需要冷却下来的最小值，控制摆动阀15使得流至EGR冷却路径3的排放气体的流速增加。相反地，当当前NOx增加率等于或小于NOx参考值C1时，控制摆动阀15使得流至油加热路径5和旁路路径7的排放气体的流速增加。
当冷却剂的温度介于第一参考温度T1和第二参考温度T2之间时，或当油温低于第三参考温度T3时，如图6所示，如果在旁路阀17完全闭合且NOx可能超过NOx排放标准的可能性存在的状态下经过排放管中的催化剂转化器27的排放气体中的NOx的增加率超过NOx参考值C1，需要进一步进行EGR气体的冷却。因此，在此情况下，控制摆动阀15使得流至EGR冷却路径3的排放气体的流速增加。然而，在相反的情况下，控制摆动阀15使得流至EGR冷却路径3的排放气体的流速降低。对此，进行反馈控制以符合NOx排放标准。
根据本发明，当第二温度确定步骤S30的实施结果显示冷却剂的温度等于或高于第二参考温度T2或者显示油温等于或高于第三参考温度T3时，进行第三温度确定步骤S50。第三温度确定步骤S50确认这种温度条件。当第三温度确定步骤S50的实施结果显示冷却剂的温度等于或高于第二参考温度T2或者油温等于或高于第三参考温度T3时，进行第三模式实施步骤S60使得摆动阀15被控制成完全闭合油加热路径5和旁路路径7。
当冷却剂的温度等于或高于第二参考温度T2或者油温等于或高于第二参考温度T3时，发动机在相当高的温度的条件下运行。因此，摆动阀15完全闭合油加热路径5使得供应至发动机的全部EGR气体在经过EGR冷却路径3时可以充分地冷却下来并随后可以被供应至发动机，如图8所示。因此，NOx排放被抑制至最小水平。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。它们并不会毫无遗漏，也不会将本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多修改和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其它们的实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同的选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同方案加以限定。

Claims (9)

1.一种用于车辆的调节油温的装置，所述装置包括：
排放气体再循环阀，所述排放气体再循环阀安装在从排放管分支出的流体通道；
复合热交换器，所述复合热交换器构造成将已经经过所述排放气体再循环阀的排放气体通过排放气体再循环冷却路径、油加热路径和旁路路径传送至发动机进气管，在所述排放气体再循环冷却路径中已经经过所述排放气体再循环阀的排放气体与冷却剂进行热交换，在所述油加热路径中已经经过所述排放气体再循环阀的排放气体与油进行热交换，在所述旁路路径中已经经过所述排放气体再循环阀的排放气体不进行热交换；
NOx传感器，所述NOx传感器安装在所述排放管中；以及
控制器，所述控制器控制所述复合热交换器响应来自所述NOx传感器的信号，
其中所述复合热交换器具有排放气体通路、摆动阀和旁路阀，所述排放气体通路用于在控制器的控制下通向所述排放气体再循环冷却路径的排放气体，所述摆动阀选择性地完全闭合用于通向所述油加热路径和所述旁路路径的排放气体的排放气体通路中的任意一个，所述旁路阀打开或闭合所述旁路路径。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的调节油温的装置，其中油在所述复合热交换器中的所述油加热路径的周围循环从而与排放气体进行热交换，油控制阀被安装成打开或闭合循环油的流体通道。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的调节油温的装置，其中所述复合热交换器包括：
入口凸缘，所述入口凸缘连接至所述排放气体再循环阀并装配有所述摆动阀；
交换器本体，所述交换器本体连接至所述入口凸缘，所述交换器本体构造成使得所述排放气体再循环冷却路径和油加热路径设置成与置于所述排放气体再循环冷却路径和油加热路径之间的旁路路径基本平行，并根据所述摆动阀的转动在排放气体经过所述排放气体再循环冷却路径的状态和排放气体经过所述油加热路径和旁路路径的状态之间转换；以及
出口凸缘，所述出口凸缘连接至所述交换器本体和发动机进气管。
4.根据权利要求3所述的用于车辆的调节油温的装置，其中打开或闭合所述旁路路径的所述旁路阀安装在所述交换器本体的出口凸缘的一侧上。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的调节油温的装置，其中，分别沿着不同的流体通道，冷却剂在所述复合热交换器的排放气体再循环冷却路径周围循环，油在所述油加热路径周围循环。
6.一种用于根据权利要求1所述的用于车辆的调节油温的装置的控制方法，所述方法包括：
第一温度确定步骤，所述第一温度确定步骤确定冷却剂的温度是否低于第一参考温度，所述第一参考温度表示所述复合热交换器中排放气体中的烃和碳冷凝并聚集的临界点；以及
第一模式实施步骤，如果所述第一温度确定步骤确定冷却剂的温度低于所述第一参考温度时，所述第一模式实施步骤进行控制使得所述旁路阀完全打开，并使得所述摆动阀完全闭合所述排放气体再循环冷却路径。
7.根据权利要求6所述的控制方法，进一步包括：
第二温度确定步骤，所述第二温度确定步骤确定冷却剂的温度是否低于第二参考温度或者油温是否低于第三参考温度，处于所述第二参考温度或在第二参考温度以上时发动机被确定为充分预热，所述第三参考温度表示最佳润滑状态，所述最佳润滑状态下油的粘度中的改变会聚为预定值，其中如果所述第一温度确定步骤确定冷却剂的温度等于或高于所述第一参考温度则进行所述第二温度确定步骤；以及
第二模式实施步骤，如果所述第二温度确定步骤确定冷却剂的温度等于或高于第一参考温度且低于第二参考温度或者油温低于第三参考温度，则所述第二模式实施步骤根据在所述旁路阀完全闭合的状态下的当前NOx增加率以不同方向转动摆动阀。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其中在所述第二模式实施步骤中，基于由所述NOx传感器测量的信号，如果当前NOx增加率被确定为超过NOx排放标准也超过NOx参考值，则以流至所述排放气体再循环冷却路径的排放气体的流速增加的方向控制摆动阀，如果当前NOx增加率等于或低于NOx参考值，则以流至所述油加热路径和旁路路径的排放气体的流速增加的方向控制摆动阀，所述NOx参考值为排放气体再循环气体需要被冷却下来时的NOx增加率的最小值。
9.根据权利要求8所述的控制方法，进一步包括：
第三温度确定步骤，如果第二温度确定步骤确定冷却剂的温度等于或高于所述第二参考温度或者油温等于或高于第三参考温度，则所述第三温度确定步骤确认所述第二温度确定步骤的确定结果；以及
第三模式实施步骤，当冷却剂的温度等于或高于所述第二参考温度时或者当油温等于或高于第三参考温度时，所述第三模式实施步骤进行控制使得所述摆动阀完全闭合所述油加热路径和旁路路径。
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