CN107916982A - 双回路冷却系统能量存储和再使用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及双回路冷却系统能量存储和再使用。提供了用于控制发动机温度的双回路冷却剂系统的方法和系统。在一个实例中,将冷却能力从低温回路传递到热交换器,并且将存储在热交换器中的冷却能力传递到高温回路(例如,发动机冷却剂回路)。响应于低温回路和高温回路中的每一个中冷却剂的温度调节冷却剂从双回路冷却剂系统到热交换器的流动。
Description
技术领域
本发明描述一般地涉及用于双回路冷却剂系统的方法和系统。
背景技术
车辆中的双回路冷却系统可以包含低温冷却剂回路和高温冷却剂回路。通常,低温冷却剂回路被设计为满足增压空气冷却器的冷却要求,用于冷却车辆空调的冷凝器、用于变速器油冷却等。低温冷却剂回路可以具有充分的冷却能力以在极端温度和/或操作条件下冷却部件。高温冷却剂回路可以是发动机冷却剂系统,其被配置为降低发动机气缸体的温度用于保持用于发动机的最佳发动机机能的发动机温度。高温冷却剂回路可以包含散热器、水泵、冷却剂软管和其它部件。
高温冷却剂回路中、尤其是极端温度期间可用的冷却能力可能受限制。在一个实例中,U.S.6,941,245中所描述的方法,可以通过在极端温度和操作条件下降低发动机扭矩来处理冷却发动机时对冷却能力的这种限制。
然而,本文的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个实例,降低发动机扭矩以调节发动机温度可能会使车辆性能受损并减少客户满意度。
发明内容
本文的发明人提出了解决以上描述的问题的系统和方法。在一个实例中,系统包含:第一冷却剂回路;第二冷却剂回路,其与第一冷却剂回路分离;热交换器,其被配置为在第一冷却剂回路与第二冷却剂回路之间传递热量;旁通阀,其定位于第一冷却剂回路到热交换器之间;以及控制阀,其定位于第二冷却剂回路与热交换器之间。第一冷却剂回路可以是低温冷却剂回路(例如,用于空调冷凝器的液态冷却剂回路),并且第二冷却剂回路可以是高温冷却剂回路(例如,发动机冷却剂系统)。在一个实例中,当额外冷却能力在第一冷却剂回路中可用时,旁通阀可以引导冷却剂从第一冷却剂回路流动到热交换器,以将额外冷却能力传递到热交换器。当第二冷却剂回路中需要额外冷却能力时,控制阀可以引导在热交换器与第二冷却剂回路之间的冷却剂流动,以将额外冷却能力从热交换器传递到第二冷却剂回路(例如,以从第二冷却剂回路吸收热量)。
以此方式,双回路冷却系统可以将低温回路中可用的额外冷却能力通过热交换器或热存储装置传递到高温回路而不使发动机降额,并且因此保持最佳的发动机和车辆运行。另外,使用低温回路中的液态冷却剂(而不是需要压缩机的制冷剂)简化并降低双回路冷却系统的成本和复杂度。
应理解,提供上述发明内容是为了以简化形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。它并非意指确认要求保护的主题的关键或基本特征,要求保护的主题的范围唯一地由权利要求书限定。此外,要求保护的主题不限于解决上文所提到的或在本公开内容的任何部分中的任何缺点的实施。
附图说明
图1显示了实例车辆系统。
图2显示了连接到热交换器的双回路冷却剂系统。
图3图解了各自连接到热交换器的低温冷却剂回路和高温冷却剂回路。
图4显示了图解用于控制双回路冷却剂系统中的冷却剂流动的方法的流程图。
图5图解了车辆的双回路冷却系统的实例操作图。
具体实施方式
以下描述一般地涉及用于控制双回路冷却剂系统中的冷却剂流动的系统和方法,其用于将冷却能力传递到热交换器以及从热交换器传递冷却能力。双回路冷却剂系统可以包含在具有如图1中所图解的发动机和相关部件的车辆系统中。双回路冷却剂系统可以包含低温冷却剂回路和高温冷却剂回路。低温冷却剂回路可以包含液态冷却剂,例如水。高温冷却剂回路可以是发动机冷却剂回路。可以将低温冷却剂回路和高温冷却剂回路中的每一个连接到热交换器,如图2中的示意图中所图解。在冷却剂与相变材料(PCM)之间没有任何混合的情况下,旁通阀可以引导冷却剂从低温冷却剂回路流动到热交换器,以将冷却能力传递到热交换器内部的一种或多种PCM。在冷却剂与PCM之间没有任何混合的情况下,冷却剂阀可以引导冷却剂从高温冷却剂回路流动通过热交换器,并且可以将冷却能力从PCM传递到高温回路中的冷却剂。图3图解了冷却剂沿低温和高温冷却剂回路的流动。根据图4中所示的方法,响应于低温回路和高温回路中的温度可以调节旁通阀和冷却剂阀中的每一个的位置。图5显示了操作双回路冷却系统时的操作图的实例。
双回路冷却剂系统可以包含低温回路,例如冷却车辆的各个部件的水冷却剂系统,包含空调冷凝器、增压空气冷却器、变速器油冷却器等。在某些操作条件下,例如在低环境温度期间或当关闭空调时,额外冷却能力在低温冷却剂回路中可为可用的。此额外冷却能力可以传递到并存储在连接到低温回路的热交换器或热存储装置中。可以在低温回路中的冷却剂和热交换器内部的热交换材料——例如相变材料(PCM)——没有混合的情况下将冷却能力传递到热交换器。
当需要额外冷却能力以用于通过高温回路冷却发动机时,可以将存储在热交换器中的冷却能力传递到高温冷却剂回路中的冷却剂,例如发动机冷却剂。在冷却剂与PCM之间没有任何混合的情况下,沿低温回路的第一阀可以引导冷却剂从低温回路流动到热交换器中的第一组热交换导管。在冷却剂与PCM之间没有任何混合的情况下,沿高温回路的第二阀可以引导冷却剂从高温回路流动到热交换器中的第二组热交换导管。
将冷却能力从低温回路通过热交换器/热存储装置传递到高温回路提供了使用低温回路的额外冷却能力的有效方式。在发动机冷却剂需要额外冷却的运行条件下,可以将冷却能力从热交换器传递到高温冷却剂回路,而不使发动机降额,由此保持最佳的发动机和车辆性能。低温冷却回路可以包含液态冷却剂,例如水。另外,使用低温回路中的液态冷却剂而不是需要压缩机的制冷剂简化并降低双回路冷却系统的成本和复杂度。
图1-3显示了具有各种部件的相对定位的实例配置。如果显示为彼此直接接触或直接连接,那么至少在一个实例中,此类元件可以被分别称为直接接触的或直接连接的。类似地,显示为彼此邻接或邻近的元件可以至少在一个实例中分别为彼此邻接或邻近的。作为实例,以共享面的方式彼此接触放置的部件可以被称为以共享面接触。作为另一实例,彼此隔开放置并且在其间仅具有空间而没有其它部件的元件在至少一个实例中可以被称为如此。作为又另一个实例,显示为在彼此上方/下方、在彼此相对侧处、或在彼此左侧/右侧的元件可以被称为相对于彼此如此。另外,如图中所示,在至少一个实例中,最顶部元件或元件的点可以被称为部件的“顶部”,并且最底部元件或元件的点可以被称为部件的“底部”。如本文中所使用,顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图的纵轴,并且用来描述图的元件相对于彼此的定位。如此,显示为在其它元件上方的元件在一个实例中垂直地定位在其它元件上方。作为又另一个实例,图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,例如是环形的、直的、平面的、弯曲的、圆形的、切角的、成角度的等)。此外,显示为彼此相交的元件可以在至少一个实例中被称为相交元件或彼此相交。又另外,显示为在另一元件内部或显示为在另一元件外部的元件可以在一个实例中被称为如此。
图1是车辆传动系20的框图。传动系20可以由发动机22驱动。在一个实例中,发动机22可以是汽油发动机。在可选实施方式中,可以采用其它发动机配置,例如柴油发动机。发动机22可以用发动机启动系统(未显示)来启动。此外,发动机22可以通过扭矩致动器24——例如燃料喷射器、节气门等——产生或调整扭矩。
可以将发动机输出扭矩传递到液力变矩器26以通过接合包含前进离合器30的一个或多个离合器来驱动自动变速器28,其中液力变矩器可以被称为变速器的部件。如此,可以按需要接合多个此类离合器。液力变矩器的输出可以反过来由液力变矩器锁止离合器32控制。如此,当液力变矩器锁止离合器32完全松开(disengaged)时,液力变矩器26通过液力变矩器涡轮机与液力变矩器叶轮之间的流体传递将扭矩传递到自动变速器28,由此实现扭矩增大。相比之下,当液力变矩器锁止离合器32完全接合时,通过液力变矩器离合器将发动机输出扭矩直接传递到变速器28的输入轴(未显示)。可选地,液力变矩器锁止离合器32可以部分接合,由此使转送到变速器的扭矩的量得到调整。控制器可以被配置为通过响应于各种发动机操作条件或基于以驱动器为基础的发动机操作请求调整液力变矩器锁止离合器来调整由液力变矩器传递的扭矩的量。
可以将来自自动变速器28的扭矩输出反过来转送到车轮34以推动车辆。具体来说,自动变速器28可以响应于车辆行驶情况在将输出驱动扭矩传递到车轮之前调整输入轴(未显示)处的输入驱动扭矩。
此外,可以通过接合车轮制动器36来锁定车轮34。在一个实例中,可以响应于驾驶员将其脚压在制动踏板(未显示)上来接合车轮制动器36。以相同的方式,可以通过响应于驾驶员将其脚从制动踏板松开使车轮制动器36松开来解锁车轮34。
机械油泵38可以与自动变速器28流体连通以提供液压以接合各种离合器,例如前进离合器30和/或液力变矩器锁止离合器32。机械油泵38可以根据液力变矩器26来操作,并且可以(例如)通过发动机或变速器输入轴的转动来驱动。因此,在机械油泵38中产生的液压可以随着发动机转速增加而增加,并且可以随着发动机转速减小而减小。可以提供也与自动变速器流体连通但是独立于发动机22或变速器28的驱动力操作的电动油泵40,以补充机械油泵38的液压。电动油泵40可以通过可以供应电力至其的电动机(未显示)来驱动,例如通过电池(未显示)。
控制器42可以被配置为接收例如来自发动机22、变速器28和/或各种传感器的输入,并且基于输入触发一个或多个致动器(例如,扭矩致动器24)。在下文更详细解释的一些实例中,控制器可以被配置为控制从高温回路(例如,发动机冷却剂回路)到热交换器的冷却剂流动,并且控制从低温回路到热交换器的冷却剂流动。作为一个实例,可以基于低温冷却剂回路中冷却剂的温度通过由控制器发送到热交换器上游的旁通阀的命令来控制从低温回路到热交换器的冷却剂流动。作为第二实例,控制器可以基于高温冷却回路中冷却剂的温度来发送用于打开或关闭双回路冷却系统内的冷却剂阀的命令。图2-5进一步详细描述了车辆双回路冷却系统的配置和操作。
图2图解了包含各自连接到热交换器206的低温回路202(还可以被称为第一冷却剂回路)和高温回路204(还可以被称为第二冷却剂回路)的双回路系统200。在一个实例中,低温回路202可以是液体(例如,水)冷却剂回路,其可以冷却空调的冷凝器、增压空气冷却器和/或变速器油冷却器中的每一个(下文参考图3详细描述)。高温回路204可以是发动机冷却剂回路,其冷却发动机,例如图1的发动机22,以用于最佳的发动机机能。下文参考图3描述高温回路的部件。
可以定位沿低温回路202的旁通阀210以使第一冷却剂在低温回路202中流动或以引导第一冷却剂通过第一管道220朝向热交换器206。旁通阀210可以是多位置阀。在一些实例中,旁通阀210可以是二通阀,其中可以将旁通阀210调整到第一位置,其中来自低温回路202的冷却剂中的一些可以流动通过第一管道220朝向热交换器206。旁通阀210可以控制冷却剂流动到热交换器206,而不阻止冷却剂流动到低温回路的其它部件。在第一位置期间通过旁通阀210朝向热交换器流动的冷却剂的量可以取决于旁通阀210的打开程度。旁通阀210可以进一步调整到第二位置,其中基本上所有冷却剂流动通过低温回路,并且没有冷却剂通过第一管道220流动到热交换器206。在一些实例中,旁通阀210可以是连续可变阀,并且可以调整到第一位置与第二位置之间的任何位置。在一个实例中,旁通阀可以是热致动阀(例如,旁通阀包含温度敏感蜡元件)。在另一实例中,旁通阀可以是电致动阀。旁通阀的位置可以由控制器——例如图1的控制器42——调节,并且将在下文参考图4进行讨论。
第一管道220可以使第一冷却剂沿第一组热交换导管214流动到热交换器206中。热交换器206内部的第一组热交换导管214可以包含多个流动导管,以使得第一组交换导管214的大表面积与热交换器206内部的热交换材料208呈热交换关系。流动通过热交换器206内部的第一组热交换导管的第一冷却剂可以保持与热交换材料分离,并且可以不与热交换材料208混合。流动通过第一组热交换导管214的第一冷却剂可以从热交换器通过第二管道222流动回到低温回路202。
可以引导流动通过高温回路的第二冷却剂通过控制阀212朝向热交换器流动。控制阀212可以是多位置阀。在一些实例中,控制阀212可以是二通阀,其中可以将控制阀212调整到第一位置,其中来自高温回路204的冷却剂中的一些可以通过第三管道224朝向热交换器206流动。控制阀212可以控制冷却剂流动到热交换器206,而不阻止冷却剂流动到高温回路的其它部件。在第一位置期间通过控制阀212朝向热交换器流动的冷却剂的量可以取决于控制阀212的打开程度。控制阀212可以进一步调整到第二位置,其中基本上所有第二冷却剂流动通过高温回路,并且没有冷却剂通过第三管道224朝向热交换器206流动。在一些实例中,控制阀212可以是连续可变阀,并且可以调整到第一位置与第二位置之间的任何位置。在一个实例中,控制阀可以是热致动阀(例如,控制阀可以包含温度敏感蜡元件)。在另一实例中,控制阀可以是电致动阀。控制阀的位置可以由控制器——例如,图1的控制器42——调节。
第二冷却剂可以沿第三管道224朝向热交换器206流动。第三管道224可以使第二冷却剂沿第二组热交换导管216流动到热交换器206中。热交换器内部的第二组热交换导管216可以包含多个流动导管,以使得第二组交换导管216的大表面积与热交换器206内部的热交换材料208呈热交换关系。流动通过热交换器206内部的第二组热交换导管的第二冷却剂可以保持与热交换材料分离,并且可以不与热交换材料208混合。流动通过第一组热交换导管214的第一冷却剂和流动通过第二组导管的第二冷却剂可以不彼此直接呈热交换关系,但是可以各自与热交换材料呈热交换关系。第二冷却剂可以通过第四管道226从热交换器流动回到高温回路204。
热交换材料208可以是相变材料(PCM)。第一组热交换导管中的第一冷却剂可以将冷却能力传递到PCM,而不与PCM或第二冷却剂中的任何一个混合。PCM可以将冷却能力传递到第二组热交换导管中的第二冷却剂。将冷却能力传递到PCM以及从PCM传递冷却能力可以取决于第一冷却剂和第二冷却剂相对于PCM温度的温度。PCM可以具有高于低温冷却剂回路的最高温度的冷冻温度,以使得PCM可以保持固体状态而第一冷却剂在第一组热交换导管中流动。在一个实例中,热交换材料可以是两种或多种PCM的掺合物,其中每种PCM可以具有不同冷冻温度,每一冷冻温度高于第一冷却剂的最高温度。
现在转向图3,呈现了车辆双回路冷却系统300的框图。车辆双回路冷却系统300包含发动机321,类似于图1的发动机22,并且包含高温回路320和单独的低温回路340。高温回路320可以是图2中所图解的高温回路204,并且低温回路340可以是图2中所图解的低温回路202。可以将高温回路320和低温回路340连接到热交换器366。热交换器366可以与图2中所图解的热交换器206相同。
高温回路320可以是用于发动机321的发动机冷却剂回路,其中冷却剂可以通过发动机气缸体322的冷却套、通过发动机汽缸盖324的冷却套以及通过涡轮增压器326的冷却套,流动至冷却剂流动接合点328处的冷却剂阀331。可以将冷却剂从冷却剂阀331引导到第一散热器332,并且从第一散热器332通过控制阀330引导到泵334。高温冷却剂回路可以包含额外部件,例如,加热器核心、一个或多个温度传感器、额外热交换及存储装置等。高温回路320内的冷却剂可以通过上文所列的部件中的任一个循环,而不与来自低温回路340的冷却剂混合。如本文中所使用,“不与来自低温冷却剂回路的冷却剂混合”是指从第一部件到第二部件(例如,从发动机到第一散热器到泵)的冷却剂流动,冷却剂仅仅包含来自高温回路的冷却剂,而不论状态如何。也就是说,只有来自高温回路的冷却剂而非来自低温冷却剂回路的冷却剂流动通过部件及在部件之间流动。
来自第一散热器332的冷却剂可以流动到控制阀330、流动到泵334及流动到发动机气缸体322冷却套,而不流动通过介于中间的部件并且不与来自低温回路340的冷却剂混合。然而,在一些实例中,介于中间的部件可以存在于泵334与发动机气缸体322之间,例如,冷却剂可以在流动通过发动机气缸体之前流动通过汽缸盖冷却套。发动机气缸体322冷却套中的冷却剂可以流动到发动机汽缸盖324冷却套和/或涡轮增压器326冷却套,而不流动通过介于中间的部件并且不与来自低温回路340的冷却剂混合。
在冷却剂阀331打开时,来自发动机汽缸盖324和涡轮增压器326冷却套的冷却剂可以流动到冷却剂流动接合点328并且随后流动到第一散热器332,而不与来自低温回路340的冷却剂混合。在一些实例中,冷却剂阀331可以是热致动阀并且可以包含热敏性蜡元件,其可以响应于冷却剂的温度打开和关闭阀。在另一实例中,冷却剂阀331可以是电致动的。可以关闭冷却剂阀331以允许冷却剂保持在发动机321中流动,且以在发动机冷启动期间加快冷却剂加热。冷却剂阀331可以引导冷却剂回到泵334,而不流动到第一散热器332且不与来自低温回路340的冷却剂混合。
冷却剂可以从控制阀330流动到热交换器366并且回到控制阀330下游和泵的上游的管道,而不与来自低温回路340的冷却剂混合。
现在转到低温回路340,其包括第二散热器342、电动冷却剂泵344、水冷增压空气冷却器(WCAC)346、水冷空调冷凝器(WCOND)348和水冷变速器油冷却器(WTOC)350。此外,系统的其它实施方式,另外或可选地,可以包含燃料冷却器、EGR冷却器、电子装置和用于混合动力电动车辆的逆变器系统控制。因此,冷却剂流动可能会随着额外部件的引入而偏离以下描述。冷却剂可以从第二散热器342流动到WCAC 346、WCOND 348和WTOC 350中的每一个,而不与来自高温回路320的冷却剂混合。如本文中所使用,“不与来自高温冷却剂回路的冷却剂混合”是指从第一部件到第二部件(例如,从第二散热器到WTOC)的冷却剂流动,冷却剂仅仅包含来自低温回路的冷却剂,而不论状态如何。也就是说,只有来自低温回路的冷却剂而非来自高温冷却剂回路的冷却剂流动通过部件且在部件之间流动。
冷却剂可以从第二散热器342流动到WCOND、WCAC和WTOC中的每一个,并且通过吸收热量来冷却部件中的每一个。冷却剂在吸收热量之后可以流动到冷却剂管线351。响应于冷却剂管线351中的冷却剂的温度,旁通阀329可以引导冷却剂从冷却剂管线351通过泵344流动到第二散热器342,或可以引导冷却剂朝向热交换器366流动。可以将一个或多个温度传感器连接到旁通阀329上游的共用冷却剂管线,例如温度传感器352。下文将参考图4进一步讨论基于共用冷却剂管线中的冷却剂的温度的旁通阀的调节。冷却剂直接从旁通阀流动到第二散热器342而不进入热交换器366,或可以流动通过热交换器366并回流到旁通阀329下游和泵344上游的低温冷却剂回路。
当冷却剂具有可以传递到热交换器内部的PCM的额外冷却能力时,冷却剂可以通过旁通阀329流动到热交换器366。从低温冷却剂回路流动到热交换器的冷却剂可以在处于热交换器内部时保持在第一组热交换导管(例如图2中所图解的热交换器206内部的第一组热交换导管214)内部。低温冷却剂回路的冷却剂在流动通过热交换器366时保持分离,且不与热交换器366内部的热交换材料混合。
低温冷却剂回路的冷却剂流出热交换器366并且通过泵344朝第二散热器342流回。来自WCAC 346的冷却剂可以流动到电动泵344,并且随后流动到第二散热器342,而不与来自高温回路320的冷却剂混合。来自WCOND 348的冷却剂可以流动到电动泵344,并且随后流动到散热器342,而不与来自高温回路320的冷却剂混合。来自WTOC 350的冷却剂可以流动到电动泵344,并且随后流动到第二散热器342,而不与来自高温回路320的冷却剂混合。
在一些实例中,可以将共用脱气瓶370连接到高温回路320和低温回路340两者。如图3中所示,通过管线371将共用脱气瓶370连接到低温回路340以用于填充和除气低温回路340中的冷却剂。由于从低温回路到脱气瓶只有一个连接,因此不存在从高温回路到低温回路的冷却剂传递。冷却剂管线373将高温回路320的第一散热器332连接到共用脱气瓶370,其被配置为收集冷却剂蒸气、气泡和/或冷却剂溢流,并且随后将稳定液态冷却剂通过管线375供应回到高温回路320。将通过管线375供应的冷却剂输送到冷却剂泵334。随后可以通过发动机气缸体322、汽缸盖324、涡轮增压器326和冷却剂阀331沿高温回路320泵送来自冷却剂泵334的冷却剂且使其循环,而不与来自低温回路340的冷却剂混合。因此,具有共用脱气瓶370的高温回路320和低温回路340仍然可以被视为不进行混合的单独冷却剂回路。
因此,在一个实例中,流动通过高温冷却剂回路320——包含从冷却剂泵334流动到发动机321和/或涡轮增压器326,通过冷却剂阀331流动到散热器,以及流动到热交换器366和/或通过控制阀330回流到泵334——的冷却剂可以流动通过整个高温冷却剂回路,而不与来自低温回路340的冷却剂混合。同样,流动通过低温回路340——包含从冷却剂泵344流动到第二散热器342,从散热器流动到WCOND、WCAC和WTOC,以及流动到热交换器366和/或通过旁通阀329流回到泵344——的冷却剂可以流动通过整个低温冷却剂回路,而不与来自高温回路320的冷却剂混合。
在另一实例中,脱气瓶可以包含两个腔室,并且来自高温回路的冷却剂可以流动通过脱气瓶的第一腔室,而不与脱气瓶的第二腔室的内容物混合,其可以连接到低温回路。在进一步实例中,并非共享低温回路与高温回路之间的共用脱气瓶,而是可以将低温冷却剂回路中的冷却剂收集在单独的脱气瓶中。
热交换器可以包含PCM,其中PCM的冷冻温度可以高于低温回路中的冷却剂的最高温度。在PCM与冷却剂之间没有任何混合的情况下,旁通阀329可以引导来自低温回路的冷却剂流流动通过热交换器366。由于冷却剂可能处于PCM内的热交换导管中,因此冷却剂保持与PCM分离。冷却剂可以将冷却能力传递到PCM(吸收来自PCM的热量),并且进一步冷却PCM。
可以将冷却能力从低温回路中的冷却剂传递到热交换器内部的PCM。在PCM与冷却剂之间没有任何混合的情况下,旁通阀329可以引导来自低温回路的冷却剂流流动通过热交换器366。由于冷却剂可以处于PCM内的热交换导管中,因此冷却剂保持与PCM分离。冷却剂可以将冷却能力传递到PCM。
可以将存储在PCM中的冷却能力从热交换器传递到高温回路。在PCM与第一冷却剂之间没有任何混合的情况下,控制阀330可以引导来自高温回路的冷却剂流流动通过热交换器366。由于冷却剂可能处于与PCM接触的热交换导管中,因此冷却剂保持与PCM分离。PCM可以将冷却能力传递到高温冷却剂回路的冷却剂。在将冷却能力从PCM传递到冷却剂之后,冷却剂流动通过冷却发动机和相关部件的高温回路以保持最佳的发动机温度。
现在转到图4,图解了用于储存来自热交换器中的低温回路的冷却能力以及将冷却能力从热交换器传递到高温回路中的冷却剂的方法400。高温冷却剂回路可以是发动机冷却剂回路,并且可以是图2和图3的高温冷却剂回路。低温回路可以是冷却空调冷凝器、增压空气冷却器、变速器油冷却器等的水冷却剂回路,类似于图2和图3中所图解的低温回路。热交换器可以是图2和图3中分别图解的热交换器206或热交换器366。
可以基于存储在控制器的存储器上的指令以及结合从发动机系统的传感器——例如上文参考图3所描述的温度传感器352——接收的信号,由控制器——例如图1的控制器42——来执行用于执行方法400和包含于本文中的剩余的方法的指令。控制器可以根据下文所描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运行,例如致动图3的旁通阀329和控制阀330。
在402处,方法400可以通过确定当前发动机参数(例如,发动机转速、发动机负荷、发动机温度)来开始。在404处,控制器可以确定低温冷却剂回路(例如图2的低温回路202和图3的低温回路340)中的冷却剂温度是否超过第一阈值。在一个实例中,阈值温度可以是70℃。
如果是,则指示低温冷却剂回路中的冷却剂并不具有可用的额外冷却能力,并且方法400进行到412。当低温回路中的冷却剂的温度超过第一阈值时,和/或当WCOND、WTOC、和/或WCAC的温度接近或处在部件中的每一个的正常工作温度上限时,低温冷却剂回路可能不具有传递到热交换器的额外冷却能力。因此,将低温回路中的所有可用冷却能力用于冷却低温回路的部件中的每一个,且不将冷却能力传递到热交换器以供存储。
在412处,低温冷却剂回路的旁通阀(例如,图1的低温回路340的旁通阀329)被定位以阻止冷却剂从低温冷却剂回路流动到连接的热交换器(例如,图3的热交换器366)。如上文参考图3所描述,冷却剂继续在低温冷却剂回路中流动,通过散热器,并且随后冷却WCOND、WTOC、WCAC中的每一个,而不使用热交换器进行任何热交换。
然而,如果在404处低温回路中的冷却剂温度低于第一阈值,那么额外冷却能力在冷却剂中可用,并且因此方法400进行到406。在406处,旁通阀被定位以引导冷却剂从低温冷却剂回路朝向热交换器流动。低温冷却剂回路的冷却剂可以将冷却能力传递到热交换器内部的PCM(例如,降低PCM的温度)。冷却剂可以流动通过热交换器内部的第一组热交换导管,以使得冷却剂不与热交换器的内容物混合/保持与内容物分离。在将冷却剂能力传递到热交换器之后,温度较高的冷却剂可以回流到低温冷却剂回路,并且继续流动通过低温回路的部件。在一个实例中,如407处所指示,如果关闭发动机,那么由于低温回路中的冷却剂的温度低于发动机关闭时的第一阈值,因此旁通阀可以持续处于打开位置。低温回路的泵可以保持可操作,以使来自低温回路的冷却剂通过打开旁通阀流动到热交换器,从而将来自冷却剂的冷却能力传递到热交换器。
方法400在408处确定高温冷却剂回路的温度是否超过第二阈值,其中第二阈值高于第一阈值(例如,第一阈值温度可以是70℃,并且第二阈值温度可以是90℃)。如果高温冷却剂回路中的冷却剂的温度不超过第二阈值,那么方法400进行到414。
在414处,高温回路的冷却剂继续沿高温回路的散热器流动,并且流动到发动机和相关发动机部件,而不流动通过经连接的热交换器。随着散热器充分冷却高温回路中的冷却剂,高温回路中的冷却剂温度保持在最佳范围内。
方法400进行到416以评估发动机是否在冷启动状态下操作。在冷启动状态期间,发动机的温度可以低于最低发动机运行温度(例如,低于100℉)。在冷启动状态期间,高温回路中的冷却剂可以绕过散热器,以避免散热器处的热量损耗,因此快速温暖发动机和相关部件,从而增加燃烧效率以及减少排放。如果发动机在416处以冷启动状态运行,那么方法400进行到420,其中关闭冷却剂阀(例如,图3的冷却剂阀331)以引导冷却剂远离散热器且朝向发动机流动,从而加快发动机暖机。因此,高温冷却剂回路中的冷却剂与高温回路的散热器之间未发生热量传递,并且高温回路中的冷却剂循环通过发动机以在冷启动期间加快发动机暖机。随后方法400返回。
如果发动机在416处不以冷启动状态运行,那么方法400进行到418,其中由于冷却剂继续流动通过发动机和相关部件以冷却发动机,因此保持冷却剂阀处于打开位置,使冷却剂从发动机和相关部件流动到高温回路的散热器,用于降低冷却剂的温度。随后方法400返回。
在408处,如果高温回路的温度超过第二阈值,那么需要将高温冷却剂冷却以能够继续冷却发动机和相关部件。在一个实例中,高发动机负荷和/或高发动机转速可能产生过多热量,并且如果仅通过散热器提供冷却,那么可能导致发动机过热,这可能会导致发动机劣化,或可能使发动机降额以防止过热,这可能会降低发动机效率和性能。因此,方法400进行到410。
在410处,冷却剂阀被定位以使冷却剂从高温回路流动到热交换器。在一个实例中,冷却剂阀可以(使用蜡元件)被热致动,并且响应于高温回路中的冷却剂的温度超过第二阈值可以被致动到打开位置。在另一实例中,冷却剂阀可以是电致动阀。可以引导来自高温回路的冷却剂通过第二组热交换导管在热交换器内部流动,而不与热交换器的内容物混合。在具有低温冷却剂的第一组热交换导管与具有高温冷却剂的第二组热交换导管之间不存在直接的热量传递。
可以将来自流动通过第二组热交换导管的冷却剂的热量传递到热交换器的PCM,其中热交换器的PCM处于比高温冷却剂回路中的冷却剂更低的温度。如上文所解释,在406处将冷却能力从低温冷却剂传递到PCM。随着在热交换器处(通过使冷却剂保持与热交换器的内容物分离的第二组热交换导管)吸收来自高温冷却剂的热量,高温冷却剂温度降低并且冷却剂回流到高温回路。现在高温回路中的冷却剂温度低于第二阈值,并且可以继续冷却连接的发动机部件以使发动机保持在最佳温度范围内。
从低温回路通过第一组热交换导管的冷却剂流动和从高温回路通过热交换器内部的第二组热交换导管的冷却剂流动可能不会同时发生。在一个实例中,可以将冷却能力从低温冷却剂回路传递到热交换器,流动通过第一组热交换导管,并存储在热交换器中。在随后的时间点,来自高温冷却剂回路的冷却剂可以流动通过第二组热交换导管,并且可以将冷却能力从热交换器传递到第二组热交换导管中的冷却剂。在另一实例中,当来自低温冷却剂回路的冷却剂流动通过第一组热交换导管,将冷却能力传递到PCM时,同时,来自高温回路的冷却剂可以流动通过第二组热交换导管,并且可以将冷却能力从PCM传递到第二组热交换导管中的冷却剂。可能不会在第一组热交换导管中的冷却剂与第二组热交换导管中的冷却剂之间直接传递冷却能力,而是可能会通过热交换器内部的PCM传递冷却能力。在任何时候PCM与热交换器内部的第一组热交换导管中的冷却剂和热交换器内部的第二组热交换导管中的冷却剂之间都没有任何混合。随后方法400返回。
图5显示了连接到热交换器的车辆双回路冷却系统的实例操作顺序500。实例操作顺序500可以在上文参考图1-4所讨论的高温回路和低温回路的操作期间产生。沿Y轴标绘的是指示发动机负荷沿Y轴增加的曲线502。低温回路中的冷却剂温度和高温回路中的冷却剂温度分别由曲线504和506图解。低温回路的第一阈值温度由501指示,并且高温回路的第二阈值和第三阈值温度分别由505和503指示。在至少一个实例中,第一阈值501可以低于第二阈值505。第三阈值503可以低于第二阈值505。在一些实例中,第三阈值503可以大于第一阈值501,或第三阈值503可以等于或小于第一阈值501。低温回路中的旁通阀(例如,旁通阀329)的位置由曲线508指示,控制阀(例如,控制阀330)的位置由曲线510指示,并且冷却剂阀(例如,冷却剂阀331)的位置由曲线512指示。X轴表示时间,从图的左侧向图的右侧增加。垂直标记(使用虚线)指示感兴趣的时间。
在T1之前,由于低温回路的温度(曲线504)低于第一阈值501,因此沿低温回路的旁通阀(曲线508)处于打开位置。打开旁通阀将冷却剂从低温回路引导到热交换器以将冷却能力传递到热交换器。由于例如冷启动状态,高温回路中的冷却剂的温度(曲线506)低于第三阈值503。因此,控制阀处于关闭位置(曲线510),阻止冷却剂从高温回路流动到热交换器,并且转而引导冷却剂沿高温回路流动以加快发动机暖机。在T1之前,冷却剂阀也处于关闭位置(曲线512),引导高温回路的冷却剂流远离高温回路的散热器并朝向发动机,以加快发动机暖机。发动机负荷在T1之前保持不变,如曲线502所图解。
在T1到T2期间,高温回路的温度(曲线506)继续低于第三阈值503(例如,在冷启动状态期间)。因此,控制阀(曲线510)继续处于关闭位置,阻止冷却剂从高温回路流动到热交换器,并且转而引导冷却剂沿高温回路流动以将热量传递到发动机。冷却剂阀(曲线512)也继续处于关闭位置,引导高温回路的冷却剂流远离散热器并朝向发动机,以加快发动机暖机。由于低温回路中的冷却剂温度(曲线504)仍然低于第一阈值501,因此旁通阀继续处于打开位置,将冷却剂从低温回路引导到热交换器。随着将冷却能力从低温回路中的冷却剂传递到热交换器,低温回路的温度(曲线504)在T1到T2期间逐渐升高。另外,随着发动机暖机,高温回路中的冷却剂温度(曲线506)在T1到T2期间也升高。
在T2处,高温回路中的冷却剂温度(曲线506)达到第三阈值503。因此,在T2处将冷却剂阀定位于打开位置,引导冷却剂流动到高温回路的散热器。在T2-T3期间,高温回路中的冷却剂温度(曲线506)处于第二阈值505与第三阈值503之间,这是用于冷却发动机的正常温度范围。由于冷却剂温度并不超过第二阈值,因此控制阀(曲线510)继续处于关闭位置,引导冷却剂沿高温回路流动,而不流动到热交换器。旁通阀(曲线508)继续处于打开位置,引导低温回路中的冷却剂流动到热交换器以将冷却能力传递到热交换器。
在T3处,低温回路的温度可以达到第一阈值501,指示用于传递到热交换器的额外冷却能力在低温回路中不可用。在一个实例中,低温回路中的冷却剂的温度可以响应于操作员启动空调而升高,因此接合AC压缩机和增加低温回路的冷却需求。因此,关闭旁通阀,阻止冷却剂从低温回路流动到热交换器。处于关闭位置的旁通阀引导冷却剂朝向低温回路的部件——例如WCAC、WTOC、WCOND等——流动。
在T3-T4期间,高温回路中的冷却剂温度(曲线506)处于第二阈值505与第三阈值503之间。由于高温回路中的冷却剂并不需要由热交换器冷却,因此控制阀处于关闭位置(曲线510)。冷却剂阀处于打开位置(曲线512),使高温回路中的冷却剂流动通过高温回路的散热器。
在T4-T5期间,低温回路中的冷却剂温度继续高于第一阈值501。由于在低温回路的冷却剂中无用于传递到热交换器的冷却能力可用,因此保持旁通阀处于关闭位置,阻止冷却剂从低温回路流动到热交换器。在T4-T5之间,随着发动机负荷(曲线502)增加(例如,在上坡驱动期间),高温回路中的冷却剂温度(曲线506)也升高。在T4-T5期间,冷却剂阀继续处于打开位置,引导高温回路中的冷却剂流动通过散热器,并且由于高温回路中的冷却剂温度低于第二阈值505,因此控制阀继续处于关闭位置,阻止冷却剂从高温回路流动到热交换器。
随着发动机负荷在T4-T5期间增加,高温回路中的冷却剂温度继续升高并且在T5处处于第二阈值。响应于高温回路中的冷却剂在T5处达到第二阈值,打开控制阀(曲线510)以将冷却剂从高温回路引导到热交换器,从而将热量传递到热交换器。冷却剂阀在T5到T6期间继续处于打开位置(曲线512),引导高温回路中的冷却剂流动通过散热器。
在T5-T6期间,高温回路的冷却剂温度(曲线506)高于第二阈值505,并且在不降低发动机负荷(曲线502)的情况下开始降低。由于打开控制阀将冷却剂从高温回路引导到热交换器以将热量从冷却剂传递到热交换器,因此高温冷却剂的温度降低。
然而,如果无冷却能力可用于降低高温回路中的冷却剂温度(例如,在第二发动机中,无冷却能力在低温回路与高温回路之间通过热交换器传递),那么第二发动机在T5-T6期间在由曲线502指示的负荷下运行。虽然在T5-T6期间第二发动机中所需的负荷可以与发动机负荷502相同,但是第二发动机在小于发动机负荷502的负荷502下运行,从而指示在T5-T6期间使第二发动机降额,以降低高温回路中的冷却剂温度(曲线506)来达到第二阈值505。
在T6处,高温回路的温度处于第二阈值505,并且因此在T6处关闭控制阀(曲线510),阻止冷却剂从高温回路流动到热交换器。当低温回路中的冷却剂温度在T5-T6期间继续高于第一阈值501时,由于无冷却能力可用于从低温回路传递到热交换器,因此保持旁通阀处于关闭位置,阻止冷却剂从高温回路流动到热交换器。
在T7处,低温回路中的冷却剂温度处于第一阈值501,指示在T7-T8期间额外冷却能力在低温回路中可用。在一个实例中,额外冷却能力在关闭车辆的空调之后在低温回路中可能可用。在T7-T8期间,旁通阀处于打开位置,引导冷却剂从低温回路流动到热交换器以将冷却能力传递到热交换器。
高温回路中的冷却剂温度在T6-T8期间降低(例如,保持在第二阈值与第三阈值之间),连同发动机负荷降低(曲线502)。在T6-T8之间,控制阀处于关闭位置,并且冷却剂阀继续处于打开位置。
在T8处,关闭发动机,并且因此发动机负荷为零。在T8-T10期间,在关闭发动机时,低温回路中的冷却剂可以通过流动通过打开旁通阀到热交换器来继续将冷却能力传递到热交换器。低温回路的泵(例如,图3的低温回路340的泵344)可以在关闭发动机时继续运行,使冷却剂沿低温回路和热交换器流动。在T8-T10期间,由于发动机热量耗散到环境中,因此高温回路中的冷却剂温度可以继续降低。控制阀处于关闭位置并且冷却剂阀保持在打开位置,直到高温回路中的冷却剂温度降低到足以使冷却剂阀关闭(如所显示,大约时间T10)。
在T10处,重新启动发动机,并且发动机负荷(曲线502)开始增加。低温回路中的冷却剂温度(曲线504)在T10处仍然低于第一阈值,并且因此,旁通阀(曲线508)为打开的,引导冷却剂从低温回路流动到热交换器以将冷却能力传递到热交换器。高温回路中的冷却剂温度在T10处低于第三阈值503。因此,控制阀处于关闭位置(曲线510),阻止冷却剂从高温回路流动到热交换器,并且转而引导冷却剂沿高温回路流动以加快发动机暖机。冷却剂阀也处于关闭位置(曲线512),引导高温回路的冷却剂流远离高温回路的散热器并朝向发动机,以加快发动机暖机。
以此方式,可以将来自低温冷却剂回路的额外冷却能力传递到热交换器并存储在热交换器中。热交换器的冷却能力随后可以用于冷却高温冷却剂回路,例如发动机冷却剂回路,以冷却发动机和相关部件以及保持发动机处于最佳的温度范围内。在PCM与低温冷却剂回路中的冷却剂不混合的情况下,发生冷却能力从低温冷却剂回路到PCM的传递。类似地,在PCM与高温回路中的冷却剂不混合的情况下,发生冷却能力从PCM到高温冷却剂回路的传递。
将冷却能力从低温回路传递到热交换器以用于存储并且随后将所存储的冷却能力从热交换器传递到高温冷却剂回路的技术效果包含通过利用在车辆双回路系统内可用的冷却能力来将发动机和相关部件保持在最佳的温度范围内,由此使过程更节能。即使在不对发动机降额的较高发动机负荷和转速下,仍可发生可用的额外冷却能力通过热交换器或热存储装置到高温回路的传递,由此保持最佳的发动机和车辆操作。另外,使用低温回路中的液态冷却剂(而不是可能会导致压缩机接合增加的制冷剂,其可能会增加燃料消耗)简化并降低了双回路冷却系统的成本和复杂度。
使用基于液态冷却剂的低温回路来传递并存储额外冷却能力以用于冷却高温回路——例如上文所描述的系统——可以提供高效且有成本效益的方式以将冷却能力传递到高温回路,尤其是相对于可依赖于基于制冷剂的低温回路的系统,其被配置为与车辆的空调系统一起操作。举例来说,与可能会增加发动机负荷连同更多燃料消耗并且在发动机关闭时可能不操作的基于制冷剂的系统相比,本文中所描述的液态冷却剂低温回路可以允许降低的发动机负荷并且因此减少的燃料消耗,并且还可以在发动机关闭时操作。液态冷却剂低温回路还可以防止可以在操作空调压缩机时观测到的过多热量的产生,由此降低冷却剂回路中冷却剂的冷却需求。此外,相对于使用空调系统制冷剂回路以进一步冷却高温回路,使用本文中所描述的液态冷却剂低温回路可以增加车辆乘客舱中的空调冷却效率。
一种实例系统包括:第一冷却剂回路;第二冷却剂回路,其与第一冷却剂回路分离;热交换器,其被配置为在第一冷却剂回路与第二冷却剂回路之间传递热量;旁通阀,其定位于第一冷却剂回路到热交换器之间;以及控制阀,其定位于第二冷却剂回路与热交换器之间。在前述实例中,另外或任选地,第一冷却剂回路是包含第一散热器的低温液态冷却剂回路,其中离开第一散热器的冷却剂流动到热交换器。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,离开第一散热器的冷却剂通过空调冷凝器、增压空气冷却器和变速器油冷却器中的每一个流动到热交换器。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,其中在旁通阀的第一位置处,冷却剂从第一散热器流动到热交换器并且冷却剂从第一散热器流动到空调冷凝器、增压空气冷却器和变速器油冷却器中的每一个,并且在旁通阀的第二位置处,阻止冷却剂从第一散热器流动到热交换器,同时冷却剂继续从第一散热器流动到空调冷凝器、增压空气冷却器和变速器油冷却器中的每一个。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,在控制阀的第一位置处,来自第二冷却剂回路的冷却剂流动通过热交换器并且流回到第二冷却剂回路,并且在控制阀的第二位置处,阻止来自第二冷却剂回路的冷却剂流动通过热交换器。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,系统进一步包括存储计算机可读指令的控制器,计算机可读指令可执行以响应于第一冷却剂回路的温度低于第一阈值而将旁通阀定位于旁通阀的第一位置,以及响应于第二冷却剂回路的温度高于第二阈值而将控制阀定位于控制阀的第一位置,第二阈值大于第一阈值。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,第二冷却剂回路是包含至少一个发动机冷却套和第二散热器的高温发动机冷却剂回路,其中离开发动机冷却套的冷却剂流动到第二散热器。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,热交换器包含与第一组热交换导管和第二组热交换导管中的每一个呈热交换关系的相变材料,第一组热交换导管被配置为使来自第一冷却剂回路的冷却剂流动通过热交换器,第二组热交换导管被配置为使来自第二冷却剂回路的冷却剂流动通过热交换器。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,PCM保持与流动通过第一组热交换导管的冷却剂分离并且与流动通过第二组热交换导管的冷却剂分离。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,保持第一冷却剂回路的温度低于PCM的冷冻温度。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,旁通阀是热致动的多位置阀。
实例方法包括响应于第一状态,将冷却能力从第一冷却剂回路传递到热交换器,第一状态包含第一冷却剂回路的温度低于第一阈值,将从第一冷却剂回路传递的冷却能力存储在热交换器内部的相变材料(PCM)中;以及响应于第二状态,将热量从第二冷却剂回路传递到热交换器,第二状态包含第二冷却剂回路的温度超过第二阈值,第二阈值高于第一阈值。在前述实例中,另外或任选地,方法进一步包括响应于第三状态,暂停在第一冷却剂回路与热交换器之间传递冷却能力,并且暂停从第二冷却剂回路到热交换器的热量传递,其中第三状态包含第一冷却剂回路的温度超过第一阈值,并且第二冷却剂回路的温度低于第二阈值。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,方法进一步包括,在第一、第二和第三状态中的每一个期间,保持第一冷却剂回路中的冷却剂和第二冷却剂回路中的冷却剂彼此分离,并且与PCM分离。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,方法进一步包括在第三状态期间将热交换器与第一冷却剂回路之间的第一阀和热交换器与第二冷却剂回路之间的第二阀中的每一个定位于关闭位置。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,方法进一步包括在第一状态期间将第一阀定位于打开位置,并且在第二状态期间将第二阀定位于打开位置。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,第一状态和第二状态同时出现。
实例系统包括:热交换器,其连接到第一冷却剂回路和第二冷却剂回路中的每一个;旁通阀,其被配置为使来自第一冷却剂回路的第一冷却剂流动通过热交换器内部的第一组导管,第一组导管被配置为保持第一冷却剂与热交换器内部的相变材料(PCM)分离,但与PCM呈热交换关系;以及冷却剂阀,其被配置为使来自第二冷却剂回路的第二冷却剂流动通过第二组导管,热交换器内部的第二组导管被配置为保持第二冷却剂与第一组导管中的第一冷却剂分离,并且与PCM分离,同时保持第二冷却剂与热交换器内部的PCM呈热交换关系。在前述实例中,另外或任选地,系统进一步包括存储计算机可读指令的控制器,计算机可读指令可执行以响应于第一冷却剂回路的温度低于第一阈值而将旁通阀定位于第一位置以使第一冷却剂流动通过第一组导管,并且响应于第一冷却剂回路的温度超过第一阈值而将旁通阀定位于第二位置以阻止第一冷却剂流动通过第一组导管。在前述实例中的任一个或全部中,另外或任选地,计算机可读指令进一步可执行以响应于第二冷却剂回路的温度超过第二阈值而将冷却剂阀定位于打开位置以使第二冷却剂流动通过第二组导管,其中第二阈值大于第一阈值,并且响应于第二冷却剂回路的温度低于第二阈值而将冷却剂阀定位于关闭位置以阻止第二冷却剂流动通过第二组导管。
应注意,在本文中包含的实例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以由包含控制器的控制系统与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合地执行。本文中所描述的特定的程序可以表示任何数目的处理策略中的一个或多个,例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。由此,可以按以图解的顺序地执行所说明的各种动作、操作或功能,平行地,或者在一些情况下可以将它们省略。同样,为了实现本文中所描述的实例实施方式的特征和优势,处理顺序并不是必需的,而是为了便于说明和描述提供的。取决于所使用的特定策略,可以重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以以图形方式表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中所描述的动作是通过与电子控制器组合地执行包含各种发动机硬件部件的系统中的指令而执行。
将领会的是,本文中所公开的配置和程序在本质上是示例性的,并且并不将这些具体实施例视为具有限制意义,因为许多的变化是可能的。例如,上述技术可以应用到V-6、I-3、I-4、I-6、V-12、对置式4和其它发动机类型中。本公开内容的主题包含本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。
所附权利要求书特别地指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”元件或“第一”元件或其等价形式。此类权利要求应被理解为包含一个或多个此类元件的并入,但是既不需要也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在此申请或相关申请中的新权利要求的呈现来要求保护。此类权利要求,无论在范围上与原始权利要求相比是更宽、更窄、相同还是不同,也被视为包含在本公开内容的主题内。
Claims (20)
1.一种系统,其包括:
第一冷却剂回路;
第二冷却剂回路,其与所述第一冷却剂回路分离;
热交换器,其被配置为在所述第一冷却剂回路与所述第二冷却剂回路之间传递热量;
旁通阀,其定位于所述第一冷却剂回路到所述热交换器之间;和
控制阀,其定位于所述第二冷却剂回路与所述热交换器之间。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述第一冷却剂回路是包含第一散热器的低温液态冷却剂回路,其中离开所述第一散热器的冷却剂流动到所述热交换器。
3.根据权利要求2所述的系统,其中离开所述第一散热器的冷却剂通过空调冷凝器、增压空气冷却器和变速器油冷却器中的每一个流动到所述热交换器。
4.根据权利要求3所述的系统,其中在所述旁通阀的第一位置处,冷却剂从所述第一散热器流动到所述热交换器,并且冷却剂从所述第一散热器流动到所述空调冷凝器、所述增压空气冷却器和所述变速器油冷却器中的每一个,并且在所述旁通阀的第二位置处,阻止从所述第一散热器到所述热交换器的冷却剂流动,同时冷却剂继续从所述第一散热器流动到所述空调冷凝器、所述增压空气冷却器和所述变速器油冷却器中的每一个。
5.根据权利要求4所述的系统,其中在所述控制阀的第一位置处,来自所述第二冷却剂回路的冷却剂流动通过所述热交换器,并且流回到所述第二冷却剂回路,并且在所述控制阀的第二位置处,阻止来自所述第二冷却剂回路的冷却剂流动通过所述热交换器。
6.根据权利要求5所述的系统,其进一步包括存储计算机可读指令的控制器,所述计算机可读指令可执行以:
响应于所述第一冷却剂回路的温度低于第一阈值而将所述旁通阀定位于所述旁通阀的所述第一位置,并且响应于所述第二冷却剂回路的温度超过第二阈值而将所述控制阀定位于所述控制阀的所述第一位置,所述第二阈值超过所述第一阈值。
7.根据权利要求1所述的系统,其中所述第二冷却剂回路是包含至少发动机冷却套和第二散热器的高温发动机冷却剂回路,其中离开所述发动机冷却套的冷却剂流动到所述第二散热器。
8.根据权利要求1所述的系统,其中所述热交换器包含与第一组热交换导管和第二组热交换导管中的每一个呈热交换关系的相变材料,所述第一组热交换导管被配置为使来自所述第一冷却剂回路的冷却剂流动通过所述热交换器,所述第二组热交换导管被配置为使来自所述第二冷却剂回路的冷却剂流动通过所述热交换器。
9.根据权利要求8所述的系统,其中所述PCM保持与流动通过所述第一组热交换导管的所述冷却剂分离并且与流动通过所述第二组热交换导管的所述冷却剂分离。
10.根据权利要求9所述的系统,其中保持所述第一冷却剂回路的温度低于所述PCM的冷冻温度。
11.根据权利要求1所述的系统,其中所述旁通阀是热致动的多位置阀。
12.一种方法,其包括:
响应于第一状态,将冷却能力从第一冷却剂回路传递到热交换器,所述第一状态包含所述第一冷却剂回路的温度低于第一阈值;
将从所述第一冷却剂回路传递的冷却能力存储在所述热交换器内部的相变材料,即PCM,中;和
响应于第二状态,将热量从第二冷却剂回路传递到所述热交换器,所述第二状态包含所述第二冷却剂回路的温度超过第二阈值,所述第二阈值高于所述第一阈值。
13.根据权利要求12所述的方法,其进一步包括响应于第三状态暂停在所述第一冷却剂回路与所述热交换器之间传递冷却能力,并且暂停从所述第二冷却剂回路到所述热交换器的热量传递,其中所述第三状态包含所述第一冷却剂回路的所述温度超过所述第一阈值并且所述第二冷却剂回路的所述温度低于所述第二阈值。
14.根据权利要求13所述的方法,其进一步包括在所述第一、第二和第三状态的每一个期间,保持所述第一冷却剂回路中的冷却剂和所述第二冷却剂回路中的所述冷却剂彼此分离,并且与所述PCM分离。
15.根据权利要求13所述的方法,其进一步包括在所述第三状态期间将所述热交换器与所述第一冷却剂回路之间的第一阀和所述热交换器与所述第二冷却剂回路之间的第二阀中的每一个定位于关闭位置。
16.根据权利要求15所述的方法,其进一步包括在所述第一状态期间将所述第一阀定位于打开位置,并且在所述第二状态期间将所述第二阀定位于打开位置。
17.根据权利要求12所述的方法,其中所述第一状态和所述第二状态同时发生。
18.一种系统,其包括:
热交换器,其连接到第一冷却剂回路和第二冷却剂回路中的每一个;
旁通阀,其被配置为使来自所述第一冷却剂回路的第一冷却剂流动通过所述热交换器内部的第一组导管,所述第一组导管被配置为保持所述第一冷却剂与所述热交换器内部的相变材料,即PCM,分离,但与所述PCM呈热交换关系;和
冷却剂阀,其被配置为使来自所述第二冷却剂回路的第二冷却剂流动通过第二组导管,所述热交换器内部的所述第二组导管被配置为保持所述第二冷却剂与所述第一组导管中的所述第一冷却剂分离并且与所述PCM分离,同时保持所述第二冷却剂与所述热交换器内部的所述PCM呈热交换关系。
19.根据权利要求18所述的系统,其进一步包括存储计算机可读指令的控制器,所述计算机可读指令可执行以:
响应于所述第一冷却剂回路的温度低于第一阈值而将所述旁通阀定位于第一位置以使所述第一冷却剂流动通过所述第一组导管,和
响应于所述第一冷却剂回路的所述温度超过所述第一阈值而将所述旁通阀定位于第二位置以阻止所述第一冷却剂流动通过所述第一组导管。
20.根据权利要求19所述的系统,其中所述计算机可读指令进一步可执行以:
响应于所述第二冷却剂回路的温度超过第二阈值而将所述冷却剂阀定位于打开位置以使所述第二冷却剂流动通过所述第二组导管,其中所述第二阈值高于所述第一阈值,和
响应于所述第二冷却剂回路的所述温度低于所述第二阈值而将所述冷却剂阀定位于关闭位置以阻止所述第二冷却剂流动通过所述第二组导管。
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