CN104819070B - 排气热回收控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种排气热回收控制装置，其包含：回收热调节单元，其配置为调节通过排气热回收器(12)的排气热回收量，所述排气热回收器(12)回收排气热；以及控制单元(14)，其配置为控制所述回收热调节单元，以便当预测到排气管内的结冰时，基于安装有所述排气热回收控制装置的车辆的行驶历史，来防止或抑制所述排气管内的所述结冰。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制排气热回收器的排气热回收控制装置，该排气热回收器回收排气管或类似物的排气热。
背景技术
在回收来自排气管或类似物的排气热的排气热回收器中，通过回收排气热并由此冷却排气可产生冷凝水。冷凝水可引起对用于净化排气的催化剂单元、用于切换排气至排气热回收器的流道的切换阀等的损坏。
因此，公布号为2006-161593的日本专利申请(JP 2006-161593 A)提出了一种排气热回收系统，该排气热回收系统防止冷凝水接触催化剂单元、切换阀或类似物。
具体地，在JP 2006-161593 A中描述的排气热回收系统中，用于排气热回收的热交换器与排气管平行地布置在从排气管分支的支管和在排气管的分支部分的下游侧合流的合流管之间。在排气管的分支部与合流部之间布置有将排气流道切换至排气管或排气热回收用的热交换器的流道的切换阀。在排气管内，包含流道切换阀与合流部之间的区域的部分设置有可存储液体的存液部。
然而，在冰点以下的环境中，存在排气热回收器中产生的冷凝水将在排气管中结冰的可能性。当在一些行驶状态中排气管中的结冰没有消除而是保持，且冷凝水进一步产生且结冰时，可引起发动机输出动力的减小或内部噪声由于排气声而恶化(也称为噪声和振动(NV)性能的恶化)，这提供了改善的空间。
发明内容
本发明引起回收排气热与抑制由于冷凝水的结冰而导致的性能恶化彼此相容。
依照本发明的方案，提供了一种排气热回收控制装置，其包括：回收热调节单元，其配置为调节通过排气热回收器的排气热回收量，所述排气热回收器回收排气热；以及控制单元，其配置为控制所述回收热调节单元，以便当预测到排气管内的结冰时，基于安装有所述排气热回收控制装置的车辆的行驶历史，来防止或抑制所述排气管内的所述结冰。
依照本构造，回收热调节单元调节通过排气热回收器的排气热回收量，所述排气热回收器回收排气热。
所述控制单元控制所述回收热调节单元，以便当预测到排气管内的结冰时，基于行驶历史来防止或抑制所述排气管内的所述结冰。例如，当基于行驶历史判定出结冰没有消除时，可通过控制回收热调节单元，以便减少或限制排气的热回收量，从而消除排气管内的结冰。另一方面，当基于行驶历史判定出结冰消除时，能够通过控制排气热回收器以回收热或控制回收热调节单元以增加热回收量，来回收排气热。因此，可能引起排气热的回收以及抑制由于冷凝水的结冰而引起的性能恶化。
例如，所述控制单元可控制所述回收热调节单元，以便当作为所述行驶历史的以前的行驶时间等于或短于预定的基准时间时，减少通过所述排气热回收器的所述排气热回收量。即，基于以前的行驶时间可判定排气管内的结冰是否消除。因此，当以前的行驶时间等于或短于预定的基准时间时，存在排气管内结冰的高的可能性，并且由此可能通过控制回收热调节单元，以便减少热回收量，从而消除结冰。
所述排气热回收器可使用回收的所述排气热来升高用于冷却发动机的冷却液的温度，所述回收热调节单元可包含配置为循环所述冷却液的循环单元，并且所述控制单元可通过调节通过所述循环单元循环的冷却液的量来调节所述排气热回收量。选择地，所述回收热调节单元可通过调节经过所述排气热回收器的排气的流量来调节所述热回收量。
如上文所述，依照本发明，可能引起回收排气热与抑制由于冷凝水的结冰而引起的性能恶化彼此相容。
附图说明
参考附图，在下文将描述本发明的典型实施例的特征、优点以及技术和产业意义，其中同样的附图标记表示同样的元件，并且其中：
图1是示意地图示出依照本发明的实施例的排气热回收控制装置的构造的方框图；
图2A至图2C是图示出排气热回收器的布置实例和回收热调节单元的具体实例的示图；
图3是图示出由于冷却液的流量减少而操作的示图；以及
图4是图示出由依照本发明的实施例的排气热回收控制装置的控制器执行的处理流程的实例的流程图。
具体实施方式
以下，参考附图将详细描述本发明的实施例的实例。图1是示意地图示出依照本发明的实施例的排气热回收控制装置的构造的方框图。
在排气热回收控制装置10中，用于调节通过排气热回收器12的热回收量的回收热调节单元连接至作为控制单元的控制器14，其中，所述排气热回收器回收排气热。
排气热回收器12布置在排气管内，通过该排气管，机动车的排气通过，并且，排气热回收器12回收机动车的发动机的排气热并使用回收热用于促进空间加热或发动机的暖机等。
控制器14控制回收热调节单元，以便控制是否回收通过排气热回收器12的使用所回收的排气热或热量。
控制器14连接至水温传感器18和外部气温传感器20。即，水温传感器18和外部气温传感器20的检测结果被输入至控制器14。本实施例描述了水温传感器18和外部气温传感器20的检测结构被直接输入至控制器14的实例，但是本发明没有限制于该实例。例如，水温传感器18的检测结果可通过发动机电子控制单元(ECU)被输入至控制器14，而外部气温传感器20的检测结果可通过空调器ECU被输入至控制器14。
基于水温传感器18和外部气温传感器20的检测结果，控制器14控制回收热调节单元。
现在，在下文将描述排气热回收器12的布置实例和回收热调节单元的具体实例。图2A至图2C是图示出排气热回收器12的布置实例和回收热调节单元的具体实例的示图。
在图2A图示的实例中，催化剂单元34和主消声器36从用于排出来自发动机28的排气的排气管22的排出路径中的上游侧，按序地布置。旁通路径24与排气管22并列地布置在主消声器36与催化剂单元34之间，且排气热回收器12布置在旁通路径24中。
用于冷却发动机28的冷却液通过水泵(W/P)30循环至排气热回收器12。循环至排气热回收器12的冷却液流入暖气芯32然后返回到发动机28。即，冷却液的流道设置有排气热回收器12，以便通过使用排气热回收器12来回收排气热，且升高冷却液的温度，这可用于加热器的热源、促进暖机、或类似作用。
排气管22设置有切换阀38，以便调节流入旁通路径24的排气量或通过使用切换阀38来切换流道。切换阀38由致动器40操作。即，通过引起控制器14控制致动器40的操作，调节流入排气热回收器12的排气量，且调节排气热的回收量。因此，驱动切换阀38的致动器40和水泵30用作回收热调节单元。切换阀38的开闭可被控制，以便控制是否引起排气流入排气热回收器12，或切换阀38的开度可被控制，以便控制流入排气热回收器12的排气的流量。
在图2B图示的实例中，催化剂单元34、排气热回收器12、以及主消声器36从用于排出来自发动机28的排气的排气管22的排出路径中的上游侧，按序地布置。
与图2A相似，用于冷却发动机28的冷却液通过水泵(W/P)30循环至排气热回收器12。循环至排气热回收器12的冷却液流入暖气芯32然后返回到发动机28。即，冷却液的流道设置有排气热回收器12，以便通过使用排气热回收器12来回收排气热，且升高冷却液的温度，这可用于加热器的热源、促进暖机、或类似作用。
冷却液的循环路径设置有不经过排气热回收器12而向暖气芯32供给冷却液的旁通路径。即，冷却液的循环路径包含经过排气热回收器12的循环路径以及不经过排气热回收器12的循环路径。
用于在两个循环路径之间切换循环路径的切换阀42布置成通过使用切换阀来切换冷却液的循环路径。切换阀42由致动器44操作。即，通过引起控制器14控制致动器44的操作，调节循环至排气热回收器12的冷却液的量，且调节排气热的回收量。因此，驱动切换阀42的致动器44以及水泵30用作回收热调节单元。切换阀42的开闭可被控制，以便控制是否引起排气流入排气热回收器12，或切换阀42的开度可被控制，以便控制流入排气热回收器12的排气的流量。
在图2C图示的实例中，与图2B相似，催化剂单元34、排气热回收器12以及主消声器36从用于排出来自发动机28的排气的排气管22的排出路径中的上游侧，按序地布置。
与图2A相似，用于冷却发动机28的冷却液通过水泵(W/P)30循环至排气热回收器12。循环至排气热回收器12的冷却液流入暖气芯32然后返回到发动机28。即，冷却液的流道设置有排气热回收器12，以便通过使用排气热回收器12来回收排气热，且升高冷却液的温度，这可用于加热器的热源。
在图2C图示的实例中，应用由电动机或类似物驱动的水泵30，以通过使用水泵30来改变冷却液的流量。即，通过控制控制器14来控制水泵30，以便调节流入排气热回收器12的冷却液的流量，从而调节排气热的回收量。因此，水泵30可被看作是循环单元，且可用作回收热调节单元。
可组合图2A至图2C图示的构造。选择地，图2C图示的水泵30可应用到图2A、图2B图示的构造，且控制器14可配置为控制致动器40、44和水泵30。选择地，可组合图2A、图2B图示的构造。
当在冷凝水产生且没有排出而是余留在排气管中的状态中，发动机在冰点以下的环境停止并置于冰点以下的环境时，存在冷凝水会在排气管22中结冰的可能性。
冷凝水余留的原因的实例的是：排气管22具有高低差以避开其他部件，且当没有一定的气体流量(一定的发动机转速)时，冷凝水不向下游侧排出。
当冷凝水在排气管22内结冰时，取决于行驶状况，认为冷凝水没有溶化而是继续保持。当冷凝水结冰且继续保持，并且冷凝水进一步产生且结冰时，有可能将会引起发动机的输出动力由于排气性能降低而降低、内部噪声由于排气声而恶化等。
因此，在本实施例中，控制器14基于行驶历史来控制回收热调节单元，以便调节通过排气热回收器12的排气热的回收量。
例如，在图2A图示的构造实例中，排气热的回收量可通过调节流入排气热回收器12的排气流量来调节。例如，当流入排气热回收器12的排气流量减少时，热回收量也减少。在图2B、图2C图示的构造实例中，排气热的回收量可通过调节流入排气热回收器12的冷却液的流量来调节。即，如图3所图示的，当冷却液的流量减少时，在冷却液与管之间的传热系数减小且排气热回收性能降低。当排气热回收性能降低时，在排气热回收器12之后的排气温度上升，且可消除在排气热回收器12之后的排气管22内的结冰。冷凝水的产生减少，且由此抑制产生的冷凝水的结冰和结冰部分的扩大。
在下文将描述由依照具有上述构造的本实施例的排气热回收控制装置10的控制器14所执行的具体处理。图4是图示出由依照本实施例的排气热回收控制装置10的控制器14执行的处理流程的实例的流程图。图4图示的处理流程在没有图示出的点火开关(IG)接通时开始，而在IG断开时结束。
首先，在步骤100中，控制器14起动发动机28，然后处理流程进行到步骤102。
在步骤102中，控制器14判定是否存在排气管22将会结冰的可能性。关于该判定，例如，基于外部气温传感器20的检测结果，控制器14判定外部气温是否等于或低于预定的临界值。当判定结果为否定时，处理流程进行到步骤104，而当判定结果为肯定时，处理流程进行到步骤110。可基于外部气温的历史来判定何时存在排气管22将会结冰的可能性。例如，当目前的外部气温不在冰点以下，但是在发动机停止时外部气温临时地在冰点以下时，可判定出存在结冰的可能性。
在步骤104中，基于以前的行驶历史，控制器14判定结冰是否消除。关于该判定，例如，通过判定以前的行驶时间是否等于或长于预定的基准时间，控制器14判定排气管22内的结冰是否消除。当判定结果是肯定时，处理流程进行到步骤106，而当判定结果是否定时，处理流程进行到步骤110。关于行驶历史，除以前的行驶时间之外，还可使用排出的最大排气量、燃料消耗量、发动机的最大转速、最大车速、排气温度的最大气温、由发动机ECU预测的预测气温或预测的催化剂温度等。即，关于判定，可基于在上述的行驶历史当中的至少一个行驶历史，判定排气管22内的结冰是否消除。
在步骤106中，基于水温传感器18的检测结果，控制器14判定冷却液温度是否等于或低于特定温度。当判定结果为肯定时，处理流程进行到步骤108，而当判定结果为否定时，处理流程进行到步骤110。特定温度可取决于空间加热请求而设定成不同的值，当给出空间加热请求时可设定成A℃(如60℃)、以及当空间加热请求没有给出时可设定成B℃(如45℃)。
在步骤108中，排气热回收模式由控制器14执行，处理流程返回到步骤106，并且重复执行上述处理。在排气热回收模式中，例如，在图2A图示的实例中，控制器14控制致动器40的驱动，从而驱动切换阀38，以便排气流入排气热回收器12。在图2B图示的实例中，控制器14控制致动器44的驱动，从而驱动切换阀42，以便冷却液流入排气热回收器12。在图2C图示的实例中，控制器14控制水泵30的驱动，从而增加排气热回收器12中流动的冷却液的流量。通过执行这些处理，排气热由排气热回收器12回收，冷却液的温度升高，并且由此能够辅助空间加热或促进发动机的暖机。
另一方面，在步骤110中，排气热非回收模式由控制器14执行，然后处理流程进行到步骤112。在排气热非回收模式中，例如，在图2A图示的实例中，控制器14控制致动器40的驱动，从而驱动切换阀38，以便流入排气热回收器12的排气量减少或被限制。在图2B图示的实例中，控制器14控制致动器44的驱动，从而驱动切换阀42，以便流入排气热回收器12的冷却液的量减少或被限制。在图2C图示的实例中，控制器14控制水泵30的驱动，从而减少流入排气热回收器12的冷却液的流量。通过执行这些处理，通过排气热回收器12的排气热的回收被停止或减少。因此，如参考图3描述，在排气热回收器12之后的排气温度升高，并且当冷凝水结冰时，在排气热回收器12之后的排气管22内的结冰消除。冷凝水的产生减少，且由此抑制产生的冷凝水的结冰以及结冰部分的扩大。
在步骤112中，基于当前的行驶历史，控制器14判定结冰是否消除。处理流程返回到步骤110，并且当判定结果为否定时，上述处理重复地执行，而当判定结果为肯定时，处理流程返回到步骤106且上述的处理重复地执行。步骤104中描述的内容可被用作行驶历史。
在上述实施例中由控制器14执行的处理可作为程序存储在存储介质中，并且程序可被分配。
本发明没有限制于上述的细节且能在不脱离本发明的主旨的情况下以各种形式改进。
Claims (5)
1.一种排气热回收控制装置，包括：
回收热调节单元，其配置为调节通过排气热回收器(12)的排气热回收量，所述排气热回收器(12)回收排气热；以及
控制单元(14)，其配置为控制所述回收热调节单元，以便当预测到排气管内的结冰时，基于安装有所述排气热回收控制装置的车辆的行驶历史，来防止或抑制所述排气管内的所述结冰。
2.根据权利要求1所述的排气热回收控制装置，其中所述控制单元(14)控制所述回收热调节单元，以便当作为所述行驶历史的以前的行驶时间等于或短于预定的基准时间时，减少通过所述排气热回收器(12)的所述排气热回收量。
3.根据权利要求1或2所述的排气热回收控制装置，其中所述排气热回收器(12)使用回收的所述排气热来升高用于冷却发动机(28)的冷却液的温度，
其中所述回收热调节单元包含配置为循环所述冷却液的循环单元(30)，并且
其中所述控制单元通过调节通过所述循环单元循环的冷却液的量来调节所述排气热回收量。
4.根据权利要求1或2所述的排气热回收控制装置，其中所述回收热调节单元通过调节经过所述排气热回收器(12)的排气的流量来调节所述热回收量。
5.根据权利要求3所述的排气热回收控制装置，其中所述回收热调节单元通过调节经过所述排气热回收器(12)的排气的流量来调节所述热回收量。
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