車輛排放熱量回收系統(tǒng)和方法
【專利說明】車輛排放熱量回收系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2014年12月15日提交的韓國專利申請第10-2014-0180630號的優(yōu)先權(quán)，該申請的全部內(nèi)容結(jié)合于此用于通過該引用的所有目的。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明的示例性實(shí)施方案涉及車輛排放熱量回收系統(tǒng)；并且更具體而言，涉及這樣的車輛排放熱量回收系統(tǒng)和方法，其能夠根據(jù)冷卻劑的溫度條件對循環(huán)通過排放熱量交換器、發(fā)動機(jī)、散熱器和水冷中冷器的冷卻劑的量進(jìn)行主動控制，從而提高冷機(jī)狀態(tài)(coldstate)下的燃料效率。
【背景技術(shù)】
[0004]世界范圍內(nèi)，全球變暖使得對于CO2排放和燃料效率的規(guī)定日益加強(qiáng)。目前為止，已經(jīng)通過改進(jìn)燃燒和動力傳遞過程來提高車輛的燃料效率。而近年來，對使用排放熱量的熱損失來提高燃料效率的研究正活躍地進(jìn)行著。
[0005]在車輛使用的燃料的100%的熱能中，車輛的內(nèi)燃機(jī)只使用了低于40%的熱效率，而30%的熱能以排放氣體的形式排出到大氣并廢棄。
[0006]排放熱量回收系統(tǒng)是這樣的系統(tǒng)，其能夠通過在車輛的初始起動期間使用上述的廢棄的高溫排放熱量來加熱冷卻劑而縮短發(fā)動機(jī)的預(yù)熱時(shí)間，從而實(shí)現(xiàn)燃料效率的提高和排放氣體的減少。
[0007]然而，常規(guī)的排放熱量回收系統(tǒng)需要例如復(fù)雜的旁通裝置，從而如在專利文獻(xiàn)I中所述，通過在排放氣體管道的端口安裝調(diào)節(jié)閥等，并且根據(jù)調(diào)節(jié)閥的打開和關(guān)閉來旁通排放氣體，從而控制流向排放熱量回收系統(tǒng)的排放氣體的供應(yīng)量，以便控制排放熱量回收的程度。因此，存在這樣的問題，即這種系統(tǒng)體積增大而使其可安裝性變差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的各方面致力于提供車輛排放熱量回收系統(tǒng)和方法，即使沒有通過使用用于旁通排放氣體或冷卻劑的復(fù)雜裝置而控制排放熱量的回收度，所述系統(tǒng)和方法也能夠通過簡單的結(jié)構(gòu)和控制方法而快速將發(fā)動機(jī)預(yù)熱以提高燃料效率。
[0009]在不使用旁通排放氣體或冷卻劑的方法的情況下，本發(fā)明通過對經(jīng)由排放熱量交換器、發(fā)動機(jī)、水冷中冷器、散熱器和子散熱器循環(huán)的冷卻劑的通路進(jìn)行控制來調(diào)節(jié)冷卻劑的流率和進(jìn)氣的溫度。
[0010]通過以下描述，本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)能夠得到理解，并且參考本發(fā)明的實(shí)施方案而變得明顯。而且，對于本發(fā)明的領(lǐng)域的技術(shù)人員來說顯而易見的是，本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)可以通過所要求的手段及其組合實(shí)現(xiàn)。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，車輛排放熱量回收系統(tǒng)包括:排放熱量交換器，其將從發(fā)動機(jī)排出的排放氣體的熱能傳遞至冷卻劑，從而提高冷卻劑的溫度；散熱器，其對通過與發(fā)動機(jī)交換熱量而被加熱的冷卻劑進(jìn)行散熱；水冷中冷器，其使用冷卻劑來冷卻進(jìn)氣；子散熱器，其對通過水冷中冷器而被加熱的冷卻劑進(jìn)行散熱；冷卻劑循環(huán)環(huán)路，其設(shè)置為連接發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器；水栗，其使冷卻劑經(jīng)由發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器沿著冷卻劑循環(huán)環(huán)路循環(huán)；第一閥，其用于打開和關(guān)閉排放熱量交換器與冷卻劑循環(huán)環(huán)路之間的連接；第二閥，其用于打開和關(guān)閉發(fā)動機(jī)與冷卻劑循環(huán)環(huán)路之間的連接；第三閥，其安裝在分配線路上，所述分配線路用于將沿著冷卻劑循環(huán)環(huán)路供應(yīng)的冷卻劑分配到水冷中冷器和子散熱器；第四閥，其用于打開和關(guān)閉散熱器與冷卻劑循環(huán)環(huán)路之間的連接；溫度傳感器，其用于測量沿著冷卻劑循環(huán)環(huán)路循環(huán)的冷卻劑的溫度；以及控制單元，其根據(jù)由溫度傳感器測量的冷卻劑的溫度來調(diào)節(jié)第一至第四閥的開度。
[0012]發(fā)動機(jī)可以具有在汽缸蓋與汽缸體之間連通的通路，使得冷卻劑在該通路中流動，而第二閥可以包括汽缸蓋側(cè)閥和汽缸體側(cè)閥，所述汽缸蓋側(cè)閥用于阻擋冷卻劑從發(fā)動機(jī)的汽缸蓋到冷卻劑循環(huán)環(huán)路的循環(huán)，而所述汽缸體側(cè)閥用于阻擋冷卻劑從發(fā)動機(jī)的汽缸體到冷卻劑循環(huán)環(huán)路的循環(huán)。
[0013]水栗可以安裝至發(fā)動機(jī)的汽缸蓋，從而通過經(jīng)由傳動帶從凸輪軸或曲柄軸接收旋轉(zhuǎn)力而運(yùn)行。
[0014]通過調(diào)節(jié)第一至第四閥的開度，控制單元可以在溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度小于第一溫度時(shí)對冷卻劑和進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱，在溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度等于或大于第一溫度且小于第二溫度時(shí)對冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱并對進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，在溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度等于或大于第二溫度且小于第三溫度時(shí)對冷卻劑和進(jìn)氣進(jìn)行冷卻，并且在溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度等于或大于第三溫度時(shí)對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻。
[0015]當(dāng)溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度小于第一溫度時(shí)，控制單元可以打開第一閥以打開排放熱量交換器的冷卻劑通路，打開第二閥的汽缸蓋側(cè)閥并關(guān)閉第二閥的汽缸體側(cè)閥，以通過僅打開發(fā)動機(jī)的汽缸蓋側(cè)冷卻劑通路來減小穿過發(fā)動機(jī)的冷卻劑的流率，控制第三閥以打開流向水冷中冷器的冷卻劑的通路，同時(shí)關(guān)閉流向子散熱器的冷卻劑的通路，并且關(guān)閉第四閥以關(guān)閉流向散熱器的冷卻劑的通路。
[0016]當(dāng)溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度等于或大于第一溫度且小于第二溫度時(shí)，控制單元可以打開第一閥以打開排放熱量交換器的冷卻劑通路，打開汽缸蓋側(cè)閥和汽缸體側(cè)閥以將發(fā)動機(jī)的汽缸蓋側(cè)冷卻劑通路和汽缸體側(cè)冷卻劑通路都打開，控制第三閥以關(guān)閉流向水冷中冷器的冷卻劑的通路，同時(shí)打開流向子散熱器的冷卻劑的通路，并且關(guān)閉第四閥以關(guān)閉流向散熱器的冷卻劑的通路。
[0017]當(dāng)溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度等于或大于第二溫度且小于第三溫度時(shí)，控制單元可以關(guān)閉第一閥以關(guān)閉排放熱量交換器的冷卻劑通路，打開汽缸蓋側(cè)閥和汽缸體側(cè)閥以將發(fā)動機(jī)的汽缸蓋側(cè)冷卻劑通路和汽缸體側(cè)冷卻劑通路都打開，控制第三閥以關(guān)閉流向水冷中冷器的冷卻劑的通路，同時(shí)打開流向子散熱器的冷卻劑的通路，并且關(guān)閉第四閥以關(guān)閉流向散熱器的冷卻劑的通路。
[0018]當(dāng)溫度傳感器檢測到的冷卻劑的溫度等于或大于第三溫度時(shí)，控制單元可以關(guān)閉第一閥以關(guān)閉排放熱量交換器的冷卻劑通路，打開汽缸蓋側(cè)閥和汽缸體側(cè)閥從而將發(fā)動機(jī)的汽缸蓋側(cè)冷卻劑通路和汽缸體側(cè)冷卻劑通路都打開，控制第三閥以關(guān)閉流向水冷中冷器的冷卻劑的通路，同時(shí)打開流向子散熱器的冷卻劑的通路，并且打開第四閥以打開流向散熱器的冷卻劑的通路。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施方案，車輛排放熱量回收方法使用車輛排放熱量回收系統(tǒng)，所述車輛排放熱量回收系統(tǒng)具有用于冷卻發(fā)動機(jī)的沿著發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器而循環(huán)的冷卻劑的循環(huán)環(huán)路，所述車輛排放熱量回收方法包括:檢測冷卻劑的溫度；當(dāng)冷卻劑的溫度小于預(yù)定的第一溫度時(shí)，通過控制在發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器的每個(gè)中循環(huán)的冷卻劑的量來對冷卻劑和進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱；當(dāng)冷卻劑的溫度等于或大于預(yù)定的第一溫度且小于預(yù)定的第二溫度時(shí)，通過控制在發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器的每個(gè)中循環(huán)的冷卻劑的量來對冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱并對進(jìn)氣進(jìn)行冷卻；當(dāng)冷卻劑的溫度等于或大于預(yù)定的第二溫度且小于預(yù)定的第三溫度時(shí)，通過控制在發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器的每個(gè)中循環(huán)的冷卻劑的量來對冷卻劑和進(jìn)氣進(jìn)行冷卻；以及當(dāng)冷卻劑的溫度等于或大于預(yù)定的第三溫度時(shí)，通過控制在發(fā)動機(jī)、排放熱量交換器、散熱器、水冷中冷器和子散熱器的每個(gè)中循環(huán)的冷卻劑的量來對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻。
[0020]對冷卻劑和進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱可以包括:通過打開在排放熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑的通路并且關(guān)閉在發(fā)動機(jī)中循環(huán)的冷卻劑的通路的一部分，并同時(shí)關(guān)閉在散熱器中循環(huán)的冷卻劑的通路來對冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱；以及通過打開沿著水冷中冷器循環(huán)的冷卻劑的通路并且關(guān)閉沿著子散熱器循環(huán)的冷卻劑的通路來對進(jìn)氣進(jìn)行預(yù)熱。
[0021]對冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱和對進(jìn)氣進(jìn)行冷卻可以包括:通過打開在排放熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑的通路，完全打開在發(fā)動機(jī)中循環(huán)的冷卻劑的通路，并且關(guān)閉在散熱器中循環(huán)的冷卻劑的通路，來對冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱；以及通過關(guān)閉沿著水冷中冷器循環(huán)的冷卻劑的通路并且打開沿著子散熱器循環(huán)的冷卻劑的通路來對進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。
[0022]對冷卻劑和進(jìn)氣進(jìn)行冷卻可以包括:通過關(guān)閉在排放熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑的通路，完全打開在發(fā)動機(jī)中循環(huán)的冷卻劑的通路，并且關(guān)閉在散熱器中循環(huán)的冷卻劑的通路，來對冷卻劑進(jìn)行冷卻；以及通過關(guān)閉沿著水冷中冷器循環(huán)的冷卻劑的通路并且打開沿著子散熱器循環(huán)的冷卻劑的通路來對進(jìn)氣進(jìn)行冷卻。
[0023]對發(fā)動機(jī)進(jìn)行冷卻可以包括:關(guān)閉在排放熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑的通路，完全打開在發(fā)動機(jī)中循環(huán)的冷卻劑的通路，并且打開在散熱器中循環(huán)的冷卻劑的通路；以及關(guān)閉沿著水冷中冷器循環(huán)的冷卻劑的通路并且打開沿著子散熱器循環(huán)的冷卻劑的通路。
[0024]對冷卻劑進(jìn)行預(yù)熱可以包括通過關(guān)閉在發(fā)動機(jī)的汽缸體側(cè)循