CN105697126B - 车辆排放热量回收系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种排放热量回收系统，其可以包括设置为连接发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的冷却剂循环环路，并且根据冷却剂的温度来控制设置在将发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器连接到冷却剂循环环路的通路上的每个阀，以控制冷却剂和进气的温度，从而能够对发动机进行快速预热。

Description

车辆排放热量回收系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年12月15日提交的韩国专利申请第10-2014-0180630号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明的示例性实施方案涉及车辆排放热量回收系统；并且更具体而言，涉及这样的车辆排放热量回收系统和方法，其能够根据冷却剂的温度条件对循环通过排放热量交换器、发动机、散热器和水冷中冷器的冷却剂的量进行主动控制，从而提高冷机状态(coldstate)下的燃料效率。
背景技术
世界范围内，全球变暖使得对于CO2排放和燃料效率的规定日益加强。目前为止，已经通过改进燃烧和动力传递过程来提高车辆的燃料效率。而近年来，对使用排放热量的热损失来提高燃料效率的研究正活跃地进行着。
在车辆使用的燃料的100％的热能中，车辆的内燃机只使用了低于40％的热效率，而30％的热能以排放气体的形式排出到大气并废弃。
排放热量回收系统是这样的系统，其能够通过在车辆的初始起动期间使用上述的废弃的高温排放热量来加热冷却剂而缩短发动机的预热时间，从而实现燃料效率的提高和排放气体的减少。
然而，常规的排放热量回收系统需要例如复杂的旁通装置，从而如在专利文献1中所述，通过在排放气体管道的端口安装调节阀等，并且根据调节阀的打开和关闭来旁通排放气体，从而控制流向排放热量回收系统的排放气体的供应量，以便控制排放热量回收的程度。因此，存在这样的问题，即这种系统体积增大而使其可安装性变差。
发明内容
本发明的各方面致力于提供车辆排放热量回收系统和方法，即使没有通过使用用于旁通排放气体或冷却剂的复杂装置而控制排放热量的回收度，所述系统和方法也能够通过简单的结构和控制方法而快速将发动机预热以提高燃料效率。
在不使用旁通排放气体或冷却剂的方法的情况下，本发明通过对经由排放热量交换器、发动机、水冷中冷器、散热器和子散热器循环的冷却剂的通路进行控制来调节冷却剂的流率和进气的温度。
通过以下描述，本发明的其它特性和优点能够得到理解，并且参考本发明的实施方案而变得明显。而且，对于本发明的领域的技术人员来说显而易见的是，本发明的目标和优点可以通过所要求的手段及其组合实现。
根据本发明的实施方案，车辆排放热量回收系统包括：排放热量交换器，其将从发动机排出的排放气体的热能传递至冷却剂，从而提高冷却剂的温度；散热器，其对通过与发动机交换热量而被加热的冷却剂进行散热；水冷中冷器，其使用冷却剂来冷却进气；子散热器，其对通过水冷中冷器而被加热的冷却剂进行散热；冷却剂循环环路，其设置为连接发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器；水泵，其使冷却剂经由发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器沿着冷却剂循环环路循环；第一阀，其用于打开和关闭排放热量交换器与冷却剂循环环路之间的连接；第二阀，其用于打开和关闭发动机与冷却剂循环环路之间的连接；第三阀，其安装在分配线路上，所述分配线路用于将沿着冷却剂循环环路供应的冷却剂分配到水冷中冷器和子散热器；第四阀，其用于打开和关闭散热器与冷却剂循环环路之间的连接；温度传感器，其用于测量沿着冷却剂循环环路循环的冷却剂的温度；以及控制单元，其根据由温度传感器测量的冷却剂的温度来调节第一至第四阀的开度。
发动机可以具有在汽缸盖与汽缸体之间连通的通路，使得冷却剂在该通路中流动，而第二阀可以包括汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀，所述汽缸盖侧阀用于阻挡冷却剂从发动机的汽缸盖到冷却剂循环环路的循环，而所述汽缸体侧阀用于阻挡冷却剂从发动机的汽缸体到冷却剂循环环路的循环。
水泵可以安装至发动机的汽缸盖，从而通过经由传动带从凸轮轴或曲柄轴接收旋转力而运行。
通过调节第一至第四阀的开度，控制单元可以在温度传感器检测到的冷却剂的温度小于第一温度时对冷却剂和进气进行预热，在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第一温度且小于第二温度时对冷却剂进行预热并对进气进行冷却，在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第二温度且小于第三温度时对冷却剂和进气进行冷却，并且在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第三温度时对发动机进行冷却。
当温度传感器检测到的冷却剂的温度小于第一温度时，控制单元可以打开第一阀以打开排放热量交换器的冷却剂通路，打开第二阀的汽缸盖侧阀并关闭第二阀的汽缸体侧阀，以通过仅打开发动机的汽缸盖侧冷却剂通路来减小穿过发动机的冷却剂的流率，控制第三阀以打开流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时关闭流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第一温度且小于第二温度时，控制单元可以打开第一阀以打开排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第二温度且小于第三温度时，控制单元可以关闭第一阀以关闭排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第三温度时，控制单元可以关闭第一阀以关闭排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀从而将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且打开第四阀以打开流向散热器的冷却剂的通路。
根据本发明的另一实施方案，车辆排放热量回收方法使用车辆排放热量回收系统，所述车辆排放热量回收系统具有用于冷却发动机的沿着发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器而循环的冷却剂的循环环路，所述车辆排放热量回收方法包括：检测冷却剂的温度；当冷却剂的温度小于预定的第一温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂和进气进行预热；当冷却剂的温度等于或大于预定的第一温度且小于预定的第二温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂进行预热并对进气进行冷却；当冷却剂的温度等于或大于预定的第二温度且小于预定的第三温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂和进气进行冷却；以及当冷却剂的温度等于或大于预定的第三温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对发动机进行冷却。
对冷却剂和进气进行预热可以包括：通过打开在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路并且关闭在发动机中循环的冷却剂的通路的一部分，并同时关闭在散热器中循环的冷却剂的通路来对冷却剂进行预热；以及通过打开沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且关闭沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行预热。
对冷却剂进行预热和对进气进行冷却可以包括：通过打开在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且关闭在散热器中循环的冷却剂的通路，来对冷却剂进行预热；以及通过关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行冷却。
对冷却剂和进气进行冷却可以包括：通过关闭在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且关闭在散热器中循环的冷却剂的通路，来对冷却剂进行冷却；以及通过关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行冷却。
对发动机进行冷却可以包括：关闭在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且打开在散热器中循环的冷却剂的通路；以及关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路。
对冷却剂进行预热可以包括通过关闭在发动机的汽缸体侧循环的冷却剂的通路并打开在发动机的汽缸盖侧循环的冷却剂的通路来关闭在发动机中循环的冷却剂的通路的一部分。
通过将在发动机的汽缸体侧循环的冷却剂的通路和在发动机的汽缸盖侧循环的冷却剂的通路都打开，可以完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路。
本发明的方法和装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方案中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方案中进行详细陈述，这些附图和具体实施方案共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为示意性地示出根据本发明的实施方案的车辆排放热量回收系统的示图。
图2A、图2B、图2C和图2D是示出根据本发明的实施方案的回收车辆中的排放热量的过程的流程图。
图3为示意性地示出根据本发明的实施方案的车辆排放热量回收系统中的冷却剂循环流动的示图。
图4为示意性地示出根据本发明的另一实施方案的车辆排放热量回收系统中的冷却剂循环流动的示图。
图5为示意性地示出根据本发明的另一实施方案的车辆排放热量回收系统中的冷却剂循环流动的示图。
图6为示意性地示出根据本发明的再一实施方案的车辆排放热量回收系统中的冷却剂循环流动的示图。
应当了解，所附附图并不必须是按比例绘制的，其呈现了某种程度上经过简化的说明本发明的基本原理的各个特征。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和形状将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在这些图中，贯穿附图的多幅图，相同的附图标记指代本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，其示例将在附图中示出并且在下文进行描述。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，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可替选形式、修改形式、等同形式及其它实施方案。
图1为示意性地示出根据本发明的示例性实施方案的车辆排放热量回收系统的示图。参考图1，根据本发明的示例性实施方案的车辆排放热量回收系统包括排放热量交换器10、水冷中冷器30、子散热器31、散热器40、冷却剂循环环路120、水泵50、第一阀60、第二阀70、第三阀80、第四阀90、温度传感器100以及控制器110，冷却剂循环环路120连接发动机20、排放热量交换器10、水冷中冷器30、子散热器31和散热器40。
排放热量交换器10配置为使得冷却剂在其中循环。排放热量交换器10将来自发动机20的排放气体的热能传递至冷却剂，并增高冷却剂的温度，以便缩短冷机状态下的发动机20的预热时间。排放热量交换器10经由作为控制阀的第一阀60与冷却剂循环环路120连通。
散热器40配置为使得冷却剂在其中循环。散热器40对在发动机20充分预热之后通过发动机20的燃烧热而具有升高的温度的冷却剂的进行散热，从而将冷却剂冷却。散热器40经由作为控制阀的第四阀90与冷却剂循环环路120连通。
水冷中冷器30配置为使得冷却剂在其中循环。水冷中冷器30在增压进入发动机20的高温进气与冷却剂之间交换热量，以便在进气引入到发动机20中之前对进气进行冷却。经由连接至水冷中冷器30的子散热器31，通过与进气交换热量而具有升高的温度的冷却剂与外部空气交换热量，从而具有降低的温度。通过冷却剂循环环路120供应的冷却剂经由作为三通阀的第三阀80而分路进入水冷中冷器30和子散热器31。
供应到发动机20的冷却剂在穿过形成在发动机20的汽缸盖21和汽缸体22中的循环通路时对发动机进行冷却。发动机20经由作为控制阀的第二阀70与冷却剂循环环路120连通。形成在汽缸盖21和汽缸体22中的循环通路优选地经由汽缸盖侧阀71和汽缸体侧阀72连接到冷却剂循环环路120。另外，形成在汽缸盖21中的循环通路优选地与形成在汽缸体22中的循环通路连通。
通过水泵50，冷却剂沿着冷却剂循环环路120经由发动机20、排放热量交换器10、水冷中冷器30、子散热器31以及散热器40循环。优选地，水泵50安装至发动机20的汽缸盖21，并通过经由传动带等从发动机20的凸轮轴或曲柄轴接收旋转力而运行。
温度传感器100设置在冷却剂循环环路120上，并检测沿着冷却剂循环环路120循环的冷却剂的温度。
控制器110接收从温度传感器100传递的关于冷却剂的温度的信息，并且调节第一至第四阀60、70、80和90的开度，以便控制引入子散热器31和散热器40的冷却剂的量或路径。
例如，因为在温度传感器100检测到的冷却剂温度小于第一温度(例如30℃)时发动机处于冷起动状态，所以为了使发动机快速预热，需要快速增高冷却剂温度。
因此，控制器110打开第一阀60以将冷却剂引入排放热量交换器10中，同时关闭第四阀90以阻挡冷却剂引入到散热器40中。另外，因为在冷机状态下不需要使用冷却剂来冷却汽缸体22，所以控制器110关闭汽缸体侧阀72并打开汽缸盖侧阀71，从而使冷却剂能够仅穿过汽缸盖21而在冷却剂循环环路120中循环。通过这样的配置，能够通过减少穿过发动机20的冷却剂的量并增加穿过排放热量交换器10的冷却剂的量来快速地将冷却剂预热。
另外，控制器110控制第三阀80以将通过排放热量交换器10预热的冷却剂供应到水冷中冷器30，并且关闭分路进入子散热器31的通路。结果，控制器110可以使用预热的冷却剂来对引入到发动机20中的进气进行预热。
这样，当冷却剂温度小于第一温度时，控制器110可以通过控制第一至第四阀60、70、80和90来对冷却剂和进气进行预热并快速预热发动机。
图3显示了当冷却剂温度小于第一温度时，根据本发明的示例性实施方案的沿着冷却剂循环环路循环的冷却剂的流动。参考图3，由水泵50泵送的冷却剂在发动机20的汽缸盖21、排放热量交换器10以及水冷中冷器30之间循环。
同时，因为当温度传感器100检测的冷却剂温度等于或大于第一温度且小于第二温度时，发动机处于预热已完成至一定程度的状态，所以需要增加冷却剂到发动机20的供应量并且冷却发动机的进气，以便增大发动机的动力。
因此，与温度传感器100检测到的冷却剂温度小于第一温度的情况相似，控制器110打开第一阀60以将冷却剂引入排放热量交换器10，同时关闭第四阀90以阻挡冷却剂引入到散热器40中。控制器110将汽缸体侧阀72和汽缸盖侧阀71都打开，以便增加冷却剂到发动机20的供应量，从而使大量冷却剂能够循环遍及汽缸盖21和汽缸体22。通过这样的配置，能够增加冷却剂的量并对冷却剂进行预热。
另外，控制器110控制第三阀80以将预热的冷却剂经由排放热量交换器10直接地供应到水冷中冷器30的通路关闭，并且打开分路进入子散热器31的通路。结果，控制器110可以使用通过子散热器31冷却的冷却剂来对引入到发动机20中的进气进行冷却。从而，能够一般地增加供应到发动机20的冷却剂的量，并且防止由于进气温度的增加所导致的发动机的动力的变差。
图4显示了当冷却剂温度等于或大于第一温度且小于第二温度时，根据本发明的示例性实施方案的沿着冷却剂循环环路进行循环的冷却剂的流动。参考图4，由水泵50泵送的冷却剂经由发动机20的汽缸盖21和汽缸体22以及排放热量交换器10循环，并且将通过穿过子散热器31而冷却的冷却剂引入到水冷中冷器30中。
同时，因为当温度传感器100检测到的冷却剂温度等于或大于第二温度且小于第三温度时发动机处于其预热已完成的状态，所以需要对冷却剂以及进气都进行冷却，使得发动机的温度不会由于排放热量回收和高温进气而上升。
因此，控制器110关闭第一阀60以阻挡冷却剂引入到排放热量交换器10中，从而防止冷却剂由于发动机20的排放热量而过热。另外，因为发动机没有处于过热状态，所以控制器110通过关闭第四阀90来阻止冷却剂引入散热器40。控制器110将汽缸体侧阀72和汽缸盖侧阀71都打开，以便增加冷却剂到发动机20的供应量，从而使得大量冷却剂能够循环遍及汽缸盖21和汽缸体22。通过这样的配置，能够增加穿过发动机20的冷却剂的量并对冷却剂进行充分冷却。
另外，控制器110控制第三阀80以将预热的冷却剂经由排放热量交换器10直接供应到水冷中冷器30的通路关闭，并且将分路进入子散热器31的通路打开。结果，控制器110可以使用由子散热器31冷却的冷却剂来对引入到发动机20中的进气进行冷却。因而，能够一般地增加供应到发动机20的冷却剂的量并防止发动机的温度由于排放热量回收和进气的温度上升而上升，并防止发动机的动力由于进气温度的上升而变差。
图5显示了当冷却剂温度等于或大于第二温度且小于第三温度时，根据本发明的示例性实施方案的沿着冷却剂循环环路循环的冷却剂的流动。参考图5，由水泵50泵送的冷却剂经由发动机20的汽缸盖21和汽缸体22循环，并且将通过穿过子散热器31而冷却的冷却剂引入到水冷中冷器30中。
同时，因为当温度传感器100检测的冷却剂温度等于或大于第三温度时冷却剂处于过热状态，所以需要向发动机快速供应大量的冷却剂并且快速降低冷却剂温度。
因此，控制器110关闭第一阀60以阻挡冷却剂引入到排放热量交换器10中，从而防止冷却剂由于发动机20的排放热量而过热。另外，控制器110打开第四阀90以将冷却剂引入到散热器40中，从而通过对冷却剂进行散热而降低冷却剂温度。控制器110将汽缸体侧阀72以及汽缸盖侧阀71都打开，以便增加冷却剂到发动机20的供应量，从而使得大量冷却剂能够循环遍及汽缸盖21和汽缸体22。通过这样的配置，能够增加穿过发动机20的冷却剂的量并对冷却剂进行冷却。
另外，控制器110控制第三阀80以将预热的冷却剂经由排放热量交换器10直接供应到水冷中冷器30的通路关闭，并且将分路进入子散热器31的通路打开。结果，控制器110可以使用由子散热器31冷却的冷却剂来对引入到发动机20中的进气进行冷却。
通过这样的控制，能够快速降低冷却剂温度，增加供应到发动机20的冷却剂的量，并通过对增压进入发动机的进气进行冷却而防止了发动机过热且防止了发动机的动力由于进气温度的上升而变差。
图6显示了当冷却剂温度等于或大于第三温度时，根据本发明的示例性实施方案的沿着冷却剂循环环路进行循环的冷却剂的流动。参考图6，由水泵50泵送的冷却剂经由发动机20的汽缸盖21和汽缸体22以及散热器40循环，并且将通过穿过子散热器31而冷却的冷却剂引入到水冷中冷器30中。
下文中，将参考图2A、图2B、图2C和图2D来对使用上述排放热量回收系统的根据本发明的示例性实施方案的排放热量回收方法进行描述。
首先，由温度传感器100检测沿着冷却剂循环环路120循环的冷却剂的温度(S100)。
接着，确定冷却剂温度是否小于预定的第一温度(S110)。当冷却剂温度小于第一温度时，确定为是在冷机状态下开始发动机的起动。在这种情况下，确定为需要发动机的预热，因而进行冷却剂和进气预热步骤。
具体而言，对用于打开和关闭排放热量交换器10与冷却剂循环环路120之间的通路的第一阀60的开度以及用于打开和关闭发动机20与冷却剂循环环路120之间的通路的第二阀70的开度进行调节(S300)。例如，如上所述，关闭汽缸体侧阀72且打开汽缸盖侧阀71，使得冷却剂仅穿过汽缸盖21并且在冷却剂循环环路120中循环。结果，在发动机20中循环的冷却剂的量减小而在排放热量交换器10中循环的冷却剂的量通过打开第一阀60而增加(S400)。
另外，对第四阀90进行控制(S500)，使得引入散热器40中的冷却剂的量减小(S600)或者阻挡冷却剂引入到散热器40中，从而能够防止冷却剂温度下降。通过上述步骤S300至S600，可以将冷却剂预热。
另外，对第三阀80进行控制(S700)，使得引入水冷中冷器30中的冷却剂的量增加(S800)，并且将分路到子散热器31的通路关闭(S900)，从而使得进气能够如上所述地进行预热。
当冷却剂温度检测为等于或大于第一温度时，确定冷却剂温度是否小于预定的第二温度(S210)。在这种情况下，当冷却剂温度小于第二温度时，确定为发动机预热到一定程度，并且因此进行冷却剂预热和进气冷却步骤。
具体而言，对用于打开和关闭排放热量交换器10与冷却剂循环环路120之间的通路的第一阀60的开度以及用于打开和关闭发动机20与冷却剂循环环路120之间的通路的第二阀70的开度进行调节(S310)。例如，如上所述，将汽缸体侧阀72和汽缸盖侧阀71都打开，使得冷却剂在汽缸盖21以及汽缸体22两者中循环。结果，在发动机20中循环的冷却剂的量增加并且在排放热量交换器10中循环的冷却剂的量通过打开第一阀60而增加(S410)。
另外，对第四阀90进行控制(S510)，使得引入散热器40中的冷却剂的量减小(S610)，或阻挡冷却剂引入到散热器40中，从而能够防止冷却剂温度过度下降。
通过上述步骤S310至S610，可以将冷却剂预热。
另外，对第三阀80进行控制(S710)，使得引入水冷中冷器30中的冷却剂的量减少(S810)或者阻挡冷却剂引入到水冷中冷器30中，而将分路到子散热器31的通路打开(S910)，从而能够如上所述地对进气进行冷却。
当冷却剂温度检测为等于或大于第二温度时，确定冷却剂温度是否小于预定的第三温度(S220)。在这种情况下，当冷却剂温度小于第三温度时，确定为发动机预热完成，因而进行冷却剂和进气冷却步骤。
具体而言，对用于打开和关闭排放热量交换器10与冷却剂循环环路120之间的通路的第一阀60的开度以及用于打开和关闭发动机20与冷却剂循环环路120之间的通路的第二阀70的开度进行调节(S320)。例如，如上所述，将汽缸体侧阀72和汽缸盖侧阀71都打开，使得冷却剂在汽缸盖21以及汽缸体22两者中循环。结果，在发动机20中循环的冷却剂的量增加，并且通过调节第一阀60，在排放热量交换器10中循环的冷却剂的量减少(S420)，或者阻挡冷却剂引入到排放热量交换器10中。
另外，对第四阀90进行控制(S520)，使得到散热器40的循环通路关闭或者引入散热器40中的冷却剂的量减小(S620)，从而能够防止冷却剂温度过度下降。
通过上述步骤S320至S620，可以将冷却剂冷却。
另外，对第三阀80进行控制(S720)，使得引入水冷中冷器30中的冷却剂的量减少(S820)或者阻挡冷却剂引入到水冷中冷器30中，并且打开分路到子散热器31的通路(S920)，从而使得能够如上所述地对进气进行冷却。
当冷却剂温度等于或大于第三温度时，确定为发动机过热。在这种情况下，进行发动机冷却步骤，以便快速降低发动机温度和冷却剂温度。
具体而言，对用于打开和关闭排放热量交换器10与冷却剂循环环路120之间的通路的第一阀60的开度以及用于打开和关闭发动机20与冷却剂循环环路120之间的通路的第二阀70的开度进行调节(S330)。例如，如上所述，将汽缸体侧阀72和汽缸盖侧阀71都打开，使得冷却剂在汽缸盖21以及汽缸体22两者中循环。结果，在发动机20中循环的冷却剂的量增加，并且通过调节第一阀60，在排放热量交换器10中循环的冷却剂的量减少(S430)，或者阻挡冷却剂引入到排放热量交换器10中。
另外，对第四阀90进行控制(S530)，使得到散热器40的循环通路打开，并且使引入散热器40中的冷却剂的量增加(S630)，从而能够通过冷却剂的快速散热而降低冷却剂温度。通过上述步骤S330至S630，可以将冷却剂快速冷却。
另外，对第三阀80进行控制(S730)，使得引入水冷中冷器30中的冷却剂的量减少(S830)，或者阻挡冷却剂引入到水冷中冷器30中，并且将分路到子散热器31的通路打开(S930)，从而能够如上所述地对进气进行冷却。
根据本发明的示例性实施方案，在没有配置用于旁通排放气体或冷却剂的复杂通路的情况下，通过对经由排放热量交换器、发动机、散热器和水冷中冷器循环的冷却剂的通路进行控制，能够显著缩短发动机的预热时间和催化剂的活化时间，并能够实现燃料效率的改善和稳定的排放气体排放。
尽管针对具体的实施方案描述了本发明，但是对于本领域技术人员显然的是，可以做出各种改变和修改而不偏离如所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围。
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。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。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实际应用，从而使得本领域的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各种可替选形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同形式来限定。

Claims (16)

1.一种排放热量回收系统，包括：
排放热量交换器，其将从发动机排出的排放气体的热能传递至冷却剂，以提高冷却剂的温度；
散热器，其对通过与发动机交换热量而被加热的冷却剂进行散热；
水冷中冷器，其使用冷却剂来将进气冷却；
子散热器，其对通过水冷中冷器而被加热的冷却剂进行散热；
冷却剂循环环路，其设置为连接发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器以及子散热器；
水泵，其使冷却剂沿着冷却剂循环环路经由发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器以及子散热器循环；
第一阀，其用于打开和关闭排放热量交换器与冷却剂循环环路之间的连接；
第二阀，其用于打开和关闭发动机与冷却剂循环环路之间的连接；
第三阀，其安装在分配线路上，所述分配线路用于将沿着冷却剂循环环路供应的冷却剂分配至水冷中冷器和子散热器；
第四阀，其用于打开和关闭散热器与冷却剂循环环路之间的连接；
温度传感器，其用于测量沿着冷却剂循环环路循环的冷却剂的温度；
控制器，其根据由温度传感器测量的冷却剂的温度来调节第一至第四阀的开度；
其中，控制器通过调节第一至第四阀的开度，在温度传感器检测到的冷却剂的温度小于第一温度时对冷却剂和进气进行预热，在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第一温度且小于第二温度时对冷却剂进行预热并对进气进行冷却，在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第二温度且小于第三温度时对冷却剂和进气进行冷却，并且在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第三温度时对发动机进行冷却。
2.根据权利要求1所述的排放热量回收系统，其中：
发动机具有在汽缸盖与汽缸体之间连通的通路，使得冷却剂在通路中流动；
第二阀包括汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀，所述汽缸盖侧阀用于阻挡冷却剂从发动机的汽缸盖到冷却剂循环环路的循环，所述汽缸体侧阀用于阻挡冷却剂从发动机的汽缸体到冷却剂循环环路的循环。
3.根据权利要求2所述的排放热量回收系统，其中，水泵安装至发动机的汽缸盖，以通过经由传动带从凸轮轴或曲柄轴接收旋转力而运行。
4.根据权利要求1所述的排放热量回收系统，其中，当温度传感器检测到的冷却剂的温度小于第一温度时，控制器打开第一阀以打开排放热量交换器的冷却剂通路，打开第二阀的汽缸盖侧阀并关闭第二阀的汽缸体侧阀，以通过仅打开发动机的汽缸盖侧冷却剂通路来减小穿过发动机的冷却剂的流率，控制第三阀以打开流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时关闭流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
5.根据权利要求1所述的排放热量回收系统，其中，当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第一温度且小于第二温度时，控制器打开第一阀以打开排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
6.根据权利要求1所述的排放热量回收系统，其中，当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第二温度且小于第三温度时，控制器关闭第一阀以关闭排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
7.根据权利要求1所述的排放热量回收系统，其中，当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第三温度时，控制器关闭第一阀以关闭排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且打开第四阀以打开流向散热器的冷却剂的通路。
8.一种使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，所述车辆排放热量回收系统具有用于将发动机冷却的沿着发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器循环的冷却剂的循环环路，所述车辆排放热量回收方法包括：
检测冷却剂的温度；
当冷却剂的温度小于预定的第一温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂和进气进行预热；
当冷却剂的温度等于或大于预定的第一温度且小于预定的第二温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂进行预热并对进气进行冷却；
当冷却剂的温度等于或大于预定的第二温度且小于预定的第三温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂和进气进行冷却；
当冷却剂的温度等于或大于预定的第三温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对发动机进行冷却。
9.根据权利要求8所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，对冷却剂和进气进行预热包括：
通过打开在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，并且关闭在发动机中循环的冷却剂的通路的一部分，并同时关闭在散热器中循环的冷却剂的通路来对冷却剂进行预热；
通过打开沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且关闭沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行预热。
10.根据权利要求8所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，对冷却剂进行预热并对进气进行冷却包括：
通过打开在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且关闭在散热器中循环的冷却剂的通路来对冷却剂进行预热；
通过关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行冷却。
11.根据权利要求8所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，对冷却剂和进气进行冷却包括：
通过关闭在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且关闭在散热器中循环的冷却剂的通路来对冷却剂进行冷却；
通过关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行冷却。
12.根据权利要求8所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，对发动机进行冷却包括：
关闭在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且打开在散热器中循环的冷却剂的通路；
关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路。
13.根据权利要求9所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，对冷却剂进行预热包括通过关闭在发动机的汽缸体侧循环的冷却剂的通路并打开在发动机的汽缸盖侧循环的冷却剂的通路来关闭在发动机中循环的冷却剂的通路的一部分。
14.根据权利要求10所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，通过将在发动机的汽缸体侧循环的冷却剂的通路和在发动机的汽缸盖侧循环的冷却剂的通路都打开来完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路。
15.根据权利要求11所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，通过将在发动机的汽缸体侧循环的冷却剂的通路和在发动机的汽缸盖侧循环的冷却剂的通路都打开来完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路。
16.根据权利要求12所述的使用车辆排放热量回收系统的车辆排放热量回收方法，其中，通过将在发动机的汽缸体侧循环的冷却剂的通路和在发动机的汽缸盖侧循环的冷却剂的通路都打开来完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路。
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