CN105201614A - 用于内燃机的冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种公开了一种用于内燃机(110)的冷却系统(600)，包括用于使冷却剂回路(605)中的冷却剂循环的冷却剂泵(610)、被设置在该冷却剂回路(605)中的散热器(615)、被设置在该冷却剂回路(605)中在该散热器(615)下游的增压空气冷却器(260)、以及被设置在该冷却剂回路(605)中在该增压空气冷却器(260)下游和散热器(615)上游的长距离废气再循环冷却器(310)。

Description

用于内燃机的冷却系统

技术领域

本发明总体上涉及一种用于内燃机的冷却系统，典型地涉及一种机动车内燃机。更具体地，本发明涉及所谓的“低温”冷却系统，其通常被用于通过增压空气冷却器降低被引入发动机的空气助燃物的温度。

背景技术

已知内燃机、比如压缩点火内燃机(例如柴油机)或火花点火内燃机(例如汽油机)，通过周期地点燃在发动机气缸内的空气/燃料混合物运行。空气/燃料混合物的燃烧产生热废气，废气的膨胀引起被耦合以转动曲轴的发动机活塞的往复运动。

燃料燃烧产生的热量被所谓的“高温”冷却系统部分地消散，该“高温”冷却系统包括循环冷却剂典型地为水和防冻剂的混合物通过多个设置在发动机缸体和气缸盖上的冷却通道的冷却剂泵。离开这些通道的冷却剂在返回冷却剂泵之前被引向“高温”散热器，在这里冷却剂将从发动机接收到的热量与环境空气进行热交换。

为了增强发动机功率，内燃机还可以装备涡轮增压器，其包括旋转联接到涡轮机的压缩机。涡轮机由离开发动机气缸的废气转动，并驱动压缩机，压缩机被布置以提高被引入发动机气缸的助燃空气的压力。

因为压缩也具有增加空气温度的效果，所以离开压缩机的空气可以被引入水冷增压空气冷却器(WCAC)，其被设置用于在到达发动机气缸之前降低空气温度。为了实现该功能，WCAC通常被设置在“低温”冷却系统中，与用于冷却发动机的“高温”冷却系统分开。“低温”冷却系统包括使冷却剂典型地为水和防冻剂的混合物先循环通过WCAC再通过用于在返回冷却剂泵之前降低冷却剂温度的“低温”散热器的额外冷却剂泵。

内燃机还可以装备“长距离”(long-route，LR)EGR系统(也被已知为低压EGR系统)，其被设置用于将部分废气再循环回到发动机气缸内，从而基本上减少氮氧化物(NO_X)排放。

LR-EGR系统通常包括从涡轮增压器的涡轮机的下游的废气管分支的LR-EGR管道，并使废气进入压缩机上游的进气管。LR-EGR系统还包括位于LR-EGR管道内的LR-EGR冷却器(用于在废气到达进气管之前降低废气温度)、以及被设置用于调节再循环废气量的LR-EGR阀。

LR-EGR冷却器通常被设置在“高温”冷却系统内，从而使流过“长距离”EGR系统的废气被用于降低发动机温度的相同冷却剂冷却。由于这种布置，进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度一般在90℃或更高，这使得LR-EGR冷却器需要被选择和/或被定尺寸以具有针对这些相对高冷却剂温度值的良好热效率。

但是，在内燃机的暖机阶段，“高温”冷却系统中的冷却剂的温度可能低得多，例如大约20℃或更低。在这些条件下，LR-EGR冷却器的作用导致超高增强或过度增强，废气被过度冷却，这可能导致废气中的蒸汽凝结成水滴。在到达进气管时，这些水滴被进气流加速并以高速被射出，撞击压缩机的叶轮。

为了防止这些撞击导致的潜在损坏，LR-EGR系统可以包括旁通阀，在发动机暖机期间，将来自废气管的废气偏转到旁通LR-EGR冷却器的辅助管道内。但是这种方案通常复杂且增加了LR-EGR系统的成本，且不能保证彻底杜绝冷凝。作为替代，LR-EGR阀可以被控制以使废气的再循环在发动机暖机阶段尽可能最小。但是这种方案极大地限制了LR-EGR系统的功能性，这导致发动机在这些运行阶段的污染物排放增加。

发明内容

本发明的实施例所要解决的技术问题是解决或者至少切实地减少上述提及的与LR-EGR冷却器内侧的水凝结相关的缺陷。

另一个技术问题是利用一种简单的、合理的且相当廉价的方案解决上述技术问题。

这些和其他的技术问题通过一种用于内燃机的冷却系统和运行该冷却系统的方法所解决。

更具体地，本发明的实施例提供一种内燃机的冷却系统，包括用于使冷却剂回路中的冷却剂循环的冷却剂泵、被设置在该冷却剂回路中的散热器、被设置在该冷却剂回路中在该散热器下游的增压空气冷却器、以及被设置在该冷却剂回路中在该增压空气冷却器下游和散热器上游的长距离废气再循环冷却器。

事实上，本发明的实施例提出将LR-EGR冷却器设置在“低温”冷却系统中，从而使进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度与在WCAC内部的热交换相关。通过该方式，进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度足够高，从而防止冷凝现象，但是仍然低于“高温”冷却系统中的冷却剂的温度，从而允许使用小于常规LR-EGR冷却器的LR-EGR冷却器，并具有提高紧凑性和减少成本的效果。

根据本发明的一个方案，该冷却系统还可以包括用于被设置在冷却剂回路中在增压空气冷却器下游和长距离废气再循环冷却器上游的柴油机废气处理流体(DEF)喷射器的冷却器。

DEF喷射器已知是一种用于喷射柴油机废气处理流体、典型地是尿素(CH₄N₂O)、进入涡轮机下游的废气管内的装置。尿素与废气混合，然后由于热-水解过程，被转换成氨(NH₃)，其在废气管内DEF喷射器下游的选择催化还原催化剂(SCR)内被吸收。在SCR催化剂内，氨作为气体还原剂，促进废气中所含的氮氧化物(NO_X)还原成氮气(N₂)和水(H₂O)。因为DEF喷射器与废气流接触，所以它需更在运行期间被恰当地冷却。

由于本发明的上述方案，DEF喷射器被在“低温”冷却系统中循环的冷却剂有效地冷却，因此提高了紧凑性和减少了成本。同时，接受来自DEF喷射器的热量，具有提高进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度的作用，因此能防止再循环废气中的冷凝现象。

根据本发明的另一个方案，冷却系统可以包括被配置以通过调节冷却剂回路中循环的冷却剂的质量流速，控制长距离废气再循环冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度的电子控制单元。

通过该方式，可以正确地调节进入LR-EGR冷却器的冷却剂温度，从而应对各种运行条件。

本发明的该方案是可行的，因为穿过WCAC的功率平衡通过以下等式表达：

${\stackrel{\·}{m}}_{H_{2}O}\·c_{p,H_{2}O}\·{\mathrm{\ΔT}}_{H_{2}O}={\stackrel{\·}{m}}_{air}\·c_{p,air}\·{\mathrm{\ΔT}}_{air}$

其中是低温冷却剂回路(通过WCAC和LR-EGR冷却器)中冷却剂的质量流速，是冷却剂的比热容，是WCAC的冷却剂出口处的温度和WCAC的冷却剂入口处的温度差，是流过WCAC的增压空气的质量流速，c_p，air是增压空气的比热容，ΔT_air是WCAC的空气入口处的增压空气温度和WCAC的空气出口处的增压空气温度的差。

所以以下关系成立：

${\mathrm{\ΔT}}_{H_{2}O}=\frac{{\stackrel{\·}{m}}_{air}}{{\stackrel{\·}{m}}_{H_{2}O}}\·\frac{c_{p,air}}{c_{p,H_{2}O}}\·{\mathrm{\ΔT}}_{air}$

而且，因为比热容恒定，

${\mathrm{\ΔT}}_{H_{2}O}\∝\frac{{\stackrel{\·}{m}}_{air}}{{\stackrel{\·}{m}}_{H_{2}O}}\·{\mathrm{\ΔT}}_{air}$

事实上，和冷却剂质量流速之间存在比例关系。所以，改变冷却剂质量流速实际上能够调节在WCAC的冷却剂出口处的冷却剂温度和LR-EGR冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度。上面的等式还显示，通过基于增压空气质量流速正确地调节冷却剂质量流速，理论上能够独立于ΔT_air保持

根据本发明的一个方案，电子控制单元可以被配置以控制长距离废气再循环冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度高于它的预定的阈值。

本发明的该方案具有在每种运行条件下保证合适的冷却剂温度的效果。

例如，冷却剂温度阈值可以被包括在45℃到55℃之间。

该温度水平具有防止再循环废气流中的冷凝现象的作用，因为冷却剂温度被调节得高于EGR管道内的废气的露点。

根据本发明的一个方案，电子控制单元可以被配置以：

测量长距离废气再循环冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度，

计算冷却剂温度的测量值和它的预定目标值之间的偏差，以及

使用所计算的偏差作为控制器的输入，所述控制器被配置以调节冷却剂质量流速从而使所计算偏差最小化。

所述反馈控制回路具有实现可靠地控制进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度的效果。

根据本发明的另一个方案，电子控制单元被配置以：

-确定增压空气冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度，

-确定通过增压空气冷却器的空气质量流速，

-确定增压空气冷却器的空气入口和空气出口之间的空气温度差，

-根据增压空气冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度、空气质量流速、空气温度差、以及长距离废气再循环冷却器的入口处的冷却剂温度的目标值计算冷却剂质量流速的期望值，

-根据所述期望值调节冷却剂质量流速。

这种前馈控制回路可以被用于在特殊运行条件下更快地调节进入LR-EGR冷却器的冷却剂温度和/或在不需要在LR-EGR冷却器入口处的温度传感器的情况下调节进入LR-EGR冷却器的冷却剂温度。

根据本发明的一个方案，电子控制单元被配置以通过改变冷却剂泵的速度调节冷却剂质量流速。

本发明的这种方案提供简单而非常有效的调节冷却剂质量流速的方案。

本发明的另一个实施例提供一种运行内燃机冷却系统的方法，其中冷却系统包括用于使冷却剂在冷却剂回路中循环的冷却剂泵、被设置在该冷却剂回路中的散热器、被设置在该冷却剂回路中在该散热器下游的增压空气冷却器、以及被设置在该冷却剂回路中在该增压空气冷却器下游和散热器上游的长距离废气再循环冷却器，其中该运行方法包括通过调节在冷却剂回路中循环的冷却剂的质量流速、控制长距离废气再循环冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度的步骤。

本发明的该实施例具有在前面关于电子控制单元所描述的相同效果，具体地，允许正确地调节进入LR-EGR冷却器的冷却剂温度。

根据本发明第二实施例的一个方案，冷却系统还可以包括用于被设置在冷却剂回路中在增压空气冷却器下游和长距离废气再循环冷却器上游的柴油机废气处理液(DEF)喷射器的冷却器。

由于本发明的该方案，DEF喷射器被在“低温”冷却系统中循环的相同冷却剂有效地冷却，因此提高了紧凑性和减少了成本。同时，接受来自DEF喷射器的热量，提高了进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度，因此能防止再循环废气流中所含水的冷凝现象。

根据本发明第二实施例的另一个方案，该运行方法还提供长距离废气再循环冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度被控制高于它的预定的阈值。

本发明的该方案具有在每种运行条件下保证正确的冷却剂温度的效果。

例如，冷却剂温度阈值可以被包括在45℃和55℃之间。

该温度水平具有防止再循环废气流中的冷凝现象的作用，因为冷却剂温度被调节得高于水的露点。

根据本发明第二实施例的一个方案，该运行方法可以包括以下步骤：

测量长距离废气再循环冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度，

计算冷却剂温度的测量值和它的预定目标值之间的偏差，以及

使用所计算的偏差作为控制器的输入，所述控制器被配置以调节冷却剂质量流速从而使所计算偏差最小化。

所述反馈控制回路具有实现可靠地控制进入LR-EGR冷却器的冷却剂的温度的效果。

根据本发明第二实施例的另一个方案，该运行方法可以包括以下步骤：

-确定增压空气冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度，

-确定通过增压空气冷却器的空气质量流速，

-确定增压空气冷却器的空气入口和空气出口之间的空气温度差，

-根据增压空气冷却器的冷却剂入口处的冷却剂温度、空气质量流速、空气温度差、以及长距离废气再循环冷却器的入口处的冷却剂温度的目标值计算冷却剂质量流速的期望值，

-根据该期望值调节冷却剂质量流速。

这种前馈控制回路可以被用于在特殊运行条件下更快地调节进入LR-EGR冷却器的冷却剂温度和/或在不需要在LR-EGR冷却器入口处的温度传感器的情况下调节进入LR-EGR冷却器的冷却剂温度。

根据本发明第二实施例的另一个方案，该运行方法可以通过改变冷却剂泵的速度调节冷却剂质量流速。

本发明的这种方案提供简单而非常有效的调节冷却剂质量流速的方案。

本发明的方法在计算机程序的帮助下被执行，其包括用于执行所述方法的所有步骤的程序编码，并以包括计算机程序的计算机程序产品的形式。该方法也被实施为一种电磁信号，该信号被调制以执行表示计算机程序的数据位序列，从而执行该方法的所有步骤。

附图说明

本发明将被描述，例如，参考附图。

图1示意地示出根据本发明实施例的汽车系统。

图2是属于图1汽车系统的内燃机的A-A段视图。

图3示意地示出了属于图1汽车系统的“高温”冷却系统。

图4示意地示出了属于图1汽车系统的“低温”冷却系统。

图5是示出图4的“低温”冷却系统的反馈控制策略的流程图。

图6是示出图4的“低温”冷却系统的前馈控制策略的流程图。

具体实施例

部分实施例可能包括汽车系统100，如图1和2中所示，其包括内燃机110，例如机动车的柴油发动机。内燃机110具有限定至少一个气缸125的发动机缸体120，气缸具有被联接以转动曲轴145的活塞140。气缺盖130与活塞140一起限定燃烧室150。燃料和空气混合物(未示出)周期地或循环地被导入燃烧室150并且被点燃，导致废气的热膨胀，促使活塞140的往复运动，从而使得曲轴145转动。

燃料通过至少一个燃料喷射器160被提供，空气通过至少一个进气口210。燃料在高压下从与高压燃料泵180流体联通的燃料轨170被提供给燃料喷射器160，高压燃料泵提高来自燃料源190的燃料压力。每个气缸125具有至少两个由随曲轴145旋转的凸轮轴135驱动的阀215。阀215有选择地允许空气从端口210进入燃烧室150，以及交替地允许废气通过端口220离开。在部分例子中，凸轮相位器155可以有选择地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时(timing)。

内燃机110可以装有从环境给进气歧管200提供空气的空气进气管205，进气歧管将进气通过进气口210分配给发动机气缸125。空气过滤器207可以位于进气管205内，用来除去空气中的固体颗粒物比如灰尘、花粉、和其他颗粒。在一些实施例中，可以设置节气门330以调节流入歧管200的空气。空气增压系统比如涡轮增压器230，它具有旋转联接到涡轮机250的压缩机240。压缩机240的旋转增加在进气管205和歧管200中空气的压力和温度。涡轮机250通过从废气歧管225接收废气而转动，废气歧管引导来自废气口220的废气，并在膨胀通过涡轮机250之前穿过多个叶片。该例子示出具有VGT致动器290的可变几何形状的涡轮(VGT)，VGT致动器被布置以驱动导叶从而改变通过涡轮机250的废气流动。在其他实施例中，涡轮增压器230可以是固定几何形状的和/或包括废气门。被设置在进气管205内在压缩机240下游的水冷增压空气冷却器(WCAC)260可以在空气到达进气歧管200之前降低空气温度。

废气离开涡轮机250然后被引入废气系统270。废气系统270可以包括具有一个或多个废气后处理装置的废气管275。后处理装置可以是被配置以改变废气成分的任何装置。例如，后处理装置可以包括用于降解在废气中所含的残余烃(HC)和一氧化碳(CO)的柴油氧化催化剂(DOC)280，以及用于从废气中捕捉并除去柴油颗粒物(烟灰)的柴油颗粒过滤器(DPF)281。后处理装置还可以包括选择催化还原剂(SCR)系统，其包括被设置在废气管275内在颗粒过滤器281下游的SCR催化剂282、以及被设置在废气管275内在颗粒过滤器281和SCR催化剂282之间的柴油废气流(DEF)喷射器283。DEF喷射器283被提供用于将柴油废气流(DEF)例如尿素喷入废气管275，柴油废气流与废气混合并被转换成气体还原剂(例如氨)。气体还原剂在SCR催化剂282的内部被吸收，从而促进废气中所含的氮氧化物(NO_X)还原成氮气(N₂)和水(H₂O)。因为DEF喷射器283接触废气流，它可以被布置与降低其温度的专门冷却器284成热交换关系。

为了进一步降低氮氧化物(NO_X)排放物，汽车系统100可以包括废气再循环(EGR)系统300，在该实施例中“长距离”(LR)EGR系统被提供用于再循环部分废气从废气系统回到进气系统中，然后进入发动机气缸125。LR-EGR系统300可以包括将废气管275流体地连接到进气管205的LR-EGR管道305，以及位于LR-EGR管道305内用于在废气到达进气管205之前降低再循环的废气温度的LR-EGR冷却器310。更具体地，LR-EGR管道305从位于涡轮机250的下游的部分废气管275处分叉，在该例子中是在DPF281的下游和DEF喷射器283的上游处分叉，从而在空气过滤器207和压缩机240之间与部分进气管205汇合。位于LR-EGR管道305和进气管205接合处的LR-EGR阀320可以调节LR-EGR系统300中废气的流速。

在运行中，内燃机110被“高温”冷却系统500冷却，如图3所示，该冷却系统包括从冷却剂罐510吸取冷却剂、典型地为水和防冻剂的混合物、并通过发动机缸体120和气缸盖130内置的多个冷却通道循环该冷却剂的冷却剂泵505。冷却剂离开这些通道然后被引向“高温”散热器515，在这里冷却剂在返回冷却剂泵505之前将从发动机110接收到的热量与环境空气进行交换。

内燃机110还可以包括“低温”冷却系统600，如图4所示，其可以分隔并独立于前述“高温”冷却系统500。冷却系统600包括冷却剂回路605和被提供用于将冷却剂、典型地为水和防冻剂的混合物、在冷却剂回路605中循环的冷却剂泵610。泵610可以是由转速可通过脉冲宽度调制(PWM)信号调节的专门电机驱动的转子动力泵，比如离心泵。冷却系统600还包括被设置在冷却剂回路605中的“低温”散热器615、以及被设置在冷却剂回路605中沿泵610驱动冷却剂的方向位于散热器615下游的WCAC260。换句话说，WCAC260具有与散热器615的冷却剂出口616流体连接的冷却剂入口261、以及与散热器615的冷却剂入口617流体连接的冷却剂出口262。通过该方式，冷却剂先在WCAC260中被引向进气歧管200(其被相应地冷却)的增压空气所加热，然后在返回WCAC260之前在“低温”散热器615中通过环境空气被冷却。

冷却系统600还可以包括LR-EGR冷却器310，其被设置在冷却剂回路605中在WCAC260的下游和散热器615的上游，沿泵610驱动冷却剂的方向。换句话说，LR-EGR冷却器310具有与WCAC260的冷却剂出口262流体连接的冷却剂入口311、以及与散热器615的冷却剂入口617流体连接的冷却剂出口312。通过该方式，在到达散热器615之前，离开WCAC260的冷却剂被驱动通过LR-EGR冷却器310，在这里它被用于冷却在LR-EGR管道305内流动的再循环废气。因为在“低温”冷却系统600中冷却剂温度基本上低于“高温”冷却系统500中冷却剂温度，所以LR-EGR冷却器310可以小于常规的LR-EGR冷却器，带来提高紧凑性和降低成本的效果。同时，因为流过WCAC260，进入LR-EGR冷却器310的冷却剂的温度足够高从而防止再循环废气流中的冷凝现象。

在该例子中，冷却系统600也包括DEF喷射器283的冷却器284，其被设置在冷却剂回路605中在WCAC260的下游和LR-EGR冷却器310的上游，沿泵610驱动冷却剂的方向。换句话说，冷却器284具有与WCAC260的冷却剂出口262流体连接的冷却剂入口285、以及与LR-EGR冷却器310的冷却剂入口311流体连接的冷却剂出口286。通过该方法，在进入LR-EGR冷却器310之前，离开WCAC260的冷却剂被驱动通过冷却器284，在这里它被用于冷却DEF喷射器283。同时，来自DEF喷射器283的热量具有进一步提高进入LR-EGR冷却器310的冷却剂温度的作用，从而进一步防止再循环废气流中的冷凝现象。汽车系统100还可以包括与一个或多个和ICE110相关的传感器和/或装置通信电子控制单元(ECU)450。ECU450可以接受来自多个传感器的信号，所述传感器被配置以产生与ICE110相关的物理参数成比例的信号。所述传感器包括但不限于，质量空气流和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温度和水平传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲柄位置传感器420、废气压力和温度传感器430、EGR温度传感器、加速踏板位置传感器445、以及位于LR-EGR冷却器310的冷却剂入口311处的冷却剂温度传感器620。另外，ECU450可以给被布置以控制ICE110运行的多个控制装置产生输出信号，包括但不限于，燃料喷射器160、节流阀330、EGR阀320、VGT致动器290、凸轮相位器155以及冷却剂泵610。注意，虚线被用于表示ECU450和多个传感器及装置之间的通信，但为了清楚有些被省略。

转到ECU450，该设备可以包括与存储器系统和接口总线通信的数字中央处理单元(CPU)。CPU被配置以执行作为程序被存储在存储器系统460中的指令，并发送和接收来自接口总线的信号/向接口总线发送和接收信号。存储器系统460可以包括各种存储类型，包括光存储、磁存储、固态存储以及其他非易失性存储。接口总线可以被配置以向各种传感器和控制装置发送、接收、以及调制模拟和/或数字信号/发送、接收、以及调制来自各种传感器和控制装置的模拟和/或数字信号。程序可以实施本发明的方法，允许CPU执行该方法的步骤并且控制ICE110。

存储在存储器系统460中的程序从外部经线缆或无线地传输。在汽车系统100外部，它通常被看到是一种计算机程序产品，在本领域也被称为计算机可读介质或机器可读介质，它应当被理解为是一种驻留在载体内的计算机程序编码，所述载体本质上根据计算机程序产品是暂时的或非暂时的被认为是暂时的或非暂时的。

暂时计算机程序产品的例子是信号，例如电磁信号比如光信号，它是一种计算机程序编码的暂时载体。承载所述计算机程序编码能通过调制该信号被实现，通过常规调制技术比如数字数据的QPSK，从而使表示所述计算机程序编码的二进制数据被加在暂时电磁信号上。该信号例如在通过WiFi连接以无线方式给笔记本电脑传输计算机程序编码时被使用。

在非暂时计算机程序产品的情况下，计算机程序编码被装入有形存储介质。该存储介质是之前所提到的非暂时载体，比如计算机程序编码被永久地或非永久地以可获取方式被存储在存储介质之内或者之上。存储介质可以是计算机技术中已知的常规类型比如闪存，Asic，CD等等。

取代ECU450，汽车系统100可以具有不同类型的处理器以提供电子逻辑，例如嵌入式控制器，车载计算机，或其他可能在车辆上被采用的处理模块。

根据部分实施例，ECU450可以被配置以通过调节在“低温”冷却系统600的冷却剂回路605中循环的冷却剂的质量流速、来控制LR-EGR冷却器310的冷却剂入口311处的冷却剂温度。更具体地，ECU450可以控制LR-EGR冷却器310的冷却剂入口311处的冷却剂温度高于预定阈值，从而在每种运行条件下保证正确的冷却剂温度。例如，冷却剂温度阈值可以被包含在45℃和55℃之间(即高于水的露点)，从而保证防止在再循环废气流中的冷凝现象。

为了执行该功能，ECU450可以执行反馈控制回路，如图5所示，其包括以下步骤：

-测量(框700)LR-EGR冷却器310的冷却剂入口311处的冷却剂温度

-计算(框705)冷却剂温度的测量值和预定目标值之间的偏差e，

-使用计算得到的偏差e作为控制器710、比如PI或PID控制器的输入，该控制器被配置以调节冷却剂质量流速以最小化计算偏差。

在这里，在冷却剂入口311处的冷却剂温度可以利用温度传感器620测量。目标值可以被设置为大于或等于前述阈值，并被存储在存储器系统460内。冷却剂质量流速可以通过调节冷却剂泵610的转速而被调节。

备选地，ECU450可以执行前馈控制策略，如图6所示，包括以下步骤：

-确定(框800)WCAC260的冷却剂入口261处的冷却剂温度

-确定(框805)通过WCAC260的空气的质量流速m_air，

-确定(框810)WCAC260的空气入口263和空气出口264之间的空气温度差ΔT_air，

-根据WCAC260的冷却剂入口261处的冷却剂温度、空气的质量流速、空气温度差ΔT_air、以及LR-EGR冷却器310的入口311处的冷却剂温度预定目标值计算(框815)冷却剂质量流速的期望值

-根据期望值调节(框820)冷却剂质量流速。

更具体地，WCAC260的入口261处的冷却剂温度目标值可以被用在框815内，以确定WCAC260的冷却剂入口262处的冷却剂温度的目标值然后计算WCAC260的冷却剂出口262和冷却剂入口261之间的冷却剂温度差的目标值

${{\mathrm{\ΔT}}^{*}}_{H_{2}O}={T^{*}}_{H_{2}O,WCAC,out}-T_{H_{2}O,WCAC,m}.$

所期望的冷却剂温度差能最终被用于(通常在框815内)计算冷却剂质量流速的期望值，利用WCAC260的功率平衡：

${\stackrel{\·}{m}}_{H_{2}O}=\frac{{\stackrel{\·}{m}}_{air}}{{\mathrm{\ΔT}}_{H_{2}O}}\·\frac{c_{p,air}}{c_{p,H_{2}O}}\·{\mathrm{\ΔT}}_{air}$

其中是冷却剂的热容，c_p，air是增压空气的热容。

在这里，WCAC260的冷却剂入口261处的冷却剂温度可以根据环境的空气温度以及散热器615的效率被测量或估计。流过WCAC260的空气质量流速可以根据传感器340所测量得到的空气质量流速以及再循环废气流速的估计值被计算。WCAC260的空气入口263和空气出口264之间的温度差ΔT_air可以借助于位于进气管205内在WCAC260上游的至少一个空气温度传感器被测量。WCAC260的入口处的冷却剂温度目标值可以被设置为大于或等于之前提及的且被存储在存储器系统460中的阈值。WCAC260的冷却剂出口262的冷却剂温度目标值可以根据目标值结合DEF喷射器冷却器284的功率平衡(如果存在)被计算。冷却剂质量流速可以通过调节冷却剂泵610的转速而被调节。

尽管至少一个示范实施例已经在前面的概述和详述中给出，但是应当明白存在大量的变型。还应当理解，所述实施例或者多个实施例仅是例子，并不意欲以任何方式限制范围、应用性或构造。相反，前面的概述和详述将教导本领域技术人员实施至少一个示范实施例的便捷路线图，应当理解在不脱离后附权利要求所限定的范围及其法律等同物的前提下，前述示范实施例中所描述的功能和元件布置可以做出多种改变。

附图标记列表

100汽车系统

110内燃机

120发动机缸体

125气缸

130气缸盖

135凸轮轴

140活塞

145曲轴

150燃烧室

155凸轮相位器

160燃料喷射器

170燃料轨

180燃料泵

190燃料源

200进气歧管

205空气进气管

207空气过滤器

210进气口

215阀

220废气口

225废气歧管

230涡轮增压器

240压缩机

250涡轮机

260WCAC

261WCAC冷却剂入口

262WCAC冷却剂出口

263WCAC空气入口

264WCAC空气出口

270废气系统

275废气管

280柴油氧化催化剂

281柴油颗粒过滤器

282SCR催化剂

283DEF喷射器

284DEF喷射器冷却器

285DEF喷射器冷却器的冷却剂入口

286DEF喷射器冷却器的冷却剂出口

290VGT致动器

300长距离废气再循环系统

305LR-EGR管道

310LR-EGR冷却器

311LR-EGR冷却器的冷却剂入口

312LR-EGR冷却器的冷却剂出口

320LR-EGR阀

330节流阀体

340质量流速和温度传感器

350歧管压力和温度传感器

360燃烧压力传感器

380冷却剂和油温度和水平传感器

400燃料轨压力传感器

410凸轮位置传感器

420曲柄位置传感器

430废气压力和温度传感器

445加速器踏板位置传感器

450ECU

460存储器系统

500高温冷却系统

505冷却剂泵

510冷却剂罐

515高温散热器

600低温冷却系统

605冷却剂回路

610冷却剂泵

615低温散热器

616散热器冷却剂出口

617散热器冷却剂入口

620温度传感器

700框

705框

710控制器

800框

805框

810框

815框

820框

Claims (12)

1.一种用于内燃机(110)的冷却系统(600)，包括用于使在冷却剂回路(605)中的冷却剂循环的冷却剂泵(610)、被设置在该冷却剂回路(605)中的散热器(615)、被设置在冷却剂回路(605)中在该散热器(615)下游的增压空气冷却器(260)、以及被设置在冷却剂回路(605)中在增压空气冷却器(260)下游和散热器(615)上游的长距离废气再循环冷却器(310)。

2.根据权利要求1所述的冷却系统(600)，其中，所述冷却系统包括用于被设置在冷却剂回路(605)中在增压空气冷却器(260)下游和长距离废气再循环冷却器(310)上游的柴油废气流体喷射器(283)的冷却器(284)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的冷却系统(600)，其中，所述冷却系统包括电子控制单元(450)，所述电子控制单元被配置用来通过调节在冷却剂回路(605)中循环的冷却剂的质量流速、控制长距离废气再循环冷却器(310)的冷却剂入口(311)处的冷却剂温度。

4.根据权利要求3所述的冷却系统(600)，其中，所述电子控制单元(450)可以被配置以控制长距离废气再循环冷却器(310)的冷却剂入口(311)处的冷却剂温度高于预定的阈值。

5.根据权利要求4所述的冷却系统(600)，其中，冷却剂温度阈值被包括在45℃到55℃之间。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的冷却系统(600)，其中，电子控制单元(450)可以被配置用来：

-测量(700)长距离废气再循环冷却器(310)的冷却剂入口(311)处的冷却剂温度，

-计算(705)在冷却剂温度的测量值和它的预定目标值之间的偏差，以及

-使用(710)所计算的偏差作为控制器的输入，所述控制器被配置以调节冷却剂质量流速、从而使所计算的偏差最小化。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的冷却系统(600)，其中，电子控制单元(450)可以被配置用来：

-确定(800)增压空气冷却器(260)的冷却剂入口(261)处的冷却剂温度，

-确定(805)通过增压空气冷却器(260)的空气质量流速，

-确定(810)增压空气冷却器(260)的空气入口(263)和空气出口(264)之间的空气温度差，

-根据增压空气冷却器(260)的冷却剂入口处的冷却剂温度、空气质量流速、空气温度差、以及长距离废气再循环冷却器(310)的入口(311)处的冷却剂温度的目标值、计算(815)冷却剂质量流速的期望值，

-根据所述期望值调节(820)冷却剂质量流速。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的冷却系统(600)，其中，电子控制单元(450)被配置以通过改变冷却剂泵(610)的速度调节冷却剂质量流速。

9.一种运行内燃机(110)的冷却系统(600)的方法，其中，所述冷却系统(600)包括用于使冷却剂在冷却剂回路(605)中循环的冷却剂泵(610)、被设置在所述冷却剂回路(605)中的散热器(615)、被设置在所述冷却剂回路(605)中在所述散热器(615)下游的增压空气冷却器(260)、以及被设置在所述冷却剂回路(605)中在所述增压空气冷却器(260)下游和散热器(615)上游的长距离废气再循环冷却器(310)，其中，运行方法包括通过调节在冷却剂回路(605)中循环的冷却剂的质量流速、控制长距离废气再循环冷却器(310)的冷却剂入口(311)处的冷却剂温度的步骤。

10.一种计算机程序，包括适合于执行根据权利要求9的方法的计算机编码。

11.一种计算机程序产品，权利要求10所述的计算机程序被存储在所述计算机程序产品上。

12.一种电磁信号，其被调制以执行表示根据权利要求9的计算机程序的数据位序列。