用於改進的發動機工作的熱管理的製作方法

2023-05-29 22:51:01

專利名稱：用於改進的發動機工作的熱管理的製作方法
技術領域：
本發明總體涉及發動機工作和包含熱管理部件的車輛系統的熱管理。
背景技術：
已經發現如果發動機、冷卻劑、油、以及變速箱流體溫度都落在優選範圍內，則發 動機在更高效率和更少排放下工作。發動機冷卻液的熱常常用於加熱發動機油和變速箱 油，本實施方案中不覆蓋這些方法。

發明內容
一個示範性實施例，可以包括一種方法，所述方法包括使發動機燃燒廢氣流過熱 電裝置並且使發動機冷卻液流過所述熱電裝置。另一個示範性實施例可以包含一種系統，所述系統包括發動機，連接成以使來自 所述發動機的燃燒廢氣流過熱電裝置，並且所述發動機連接成使冷卻液流過所述熱電裝置。另一個示範性實施例可以包括一種方法，所述方法包括啟動燃燒發動機，判定流 過所述燃燒發動機的冷卻液是否高於最低閾值，並且如果為否，那麼將發動機冷卻液從所 述發動機流到熱電裝置，使得熱量從來自所述發動機的流過所述熱電裝置的廢氣交換給流 經所述熱電裝置的冷卻液，並且，如果流過所述發動機的冷卻液高於最低溫度閾值，那麼停 止冷卻液流動到所述熱電裝置並將冷卻液流過散熱器以冷卻冷卻液。另一個示範性實施例可以包括一種方法，所述方法包括判斷車輛中的發動機冷 卻液是否低於最佳溫度，並且如果是，將冷卻液從所述發動機通往連接到所述發動機的所 述排放系統的熱電發電器的冷側，以使所述廢氣系統中的廢氣的熱交換從而加熱發動機冷 卻液，之後將冷卻液返回至發動機以加熱發動機。本發明的其他示範性實施例可由隨後提供的詳細說明變得明顯。應當理解在公 開本發明的示範性實施例的同時，詳細說明與特定示例僅為示範說明之目的而不意於限制 本發明的範圍。


通過下述說明和附圖，本發明的示範性實施方式將得到更全面的理解，其中圖1示出根據一個示範性實施例的車輛系統，其中所述車輛系統包括與燃燒發動 機的排放系統連接的熱電裝置。圖2為根據本發明一個示範性實施例的用於發動機冷卻液熱管理的車輛系統的 示意圖。
圖3為示出用於根據本發明一個示範性實施例控制車輛中發動機冷卻液流動的 方法的流程圖。圖4為用於根據本發明另一示範性實施例控制發動機冷卻液流動的系統的示意 圖。圖5為根據本發明一個示範性實施例熱電裝置工作為發電機的示意圖。
具體實施例方式下面對(多個)實施例的描述本質上僅為示範性(例示性)的，並且絕不意於限 制本發明、其應用及其用途。現在參考圖1，一種示範性實施例包含有具有發動機12的車輛10和發動機換氣 系統，該發動機換氣系統包含連接到發動機的空氣進氣管14以及連接到發動機的排氣管 16，並且具有開口端用於在處理後將燃燒氣體洩放到大氣中。該車輛還可以包括熱電裝置 18，其可被連接到排氣管16。還可將熱電裝置18連接(管接)至散熱器24和發動機12以 便選擇地使冷卻液或冷卻流體流入和流出發動機12和散熱器24。熱電裝置18可以被構建 和布置成作用為發電機以提供由負載20使用的電，負載20可包含但不限於車燈、風扇、泵、 能量存儲裝置，例如在混合動力車輛下所述能量存儲裝置不限於電池和/或(多個)馬達。 車輛10還可以包含電源22，例如電池，以給熱電裝置18提供電流，從而使其被用為熱泵。現在參考圖2，本發明的一個示範性實施例包含系統，該系統包含發動機12和連 接到發動機12的第一泵28，以便冷卻液流經發動機12從而冷卻發動機12。泵28可以具 有與其關聯的泵入口 30。集管出口 33可連接到發動機12，並且構造和布置成沿管道32將 冷卻液傳送到加熱器芯34，加熱器芯34可用於加熱車輛10的乘客艙。從加熱器芯34到泵 入口 30可設置冷卻液管36。冷卻液還可以通過管道38流入散熱器24的熱側並通過散熱 器24，在散熱器24處安置有至少一個風扇40從而使行進通過散熱器的冷卻液冷卻。冷卻 液也可以從集管出口 33通過管道42流到第一閥44。如果第一閥44打開，則冷卻液可以通 過第一閥44並通過管道46流入第二泵48。冷卻液可以從第二泵48經管道50流入熱電裝 置18，其中熱電裝置18可以是發電機。冷卻液可流過熱電裝置18的冷側，作為吸熱裝置， 以便從排氣管16傳遞熱從而加熱冷卻液。經加熱的冷卻液可以流經管道52、通過第二閥 54，並且或者流經管56經由泵入口 30和泵28流回發動機12，或者通過管道58流入散熱器 24。離開散熱器24的冷卻液可行進通過管道60到第一閥44和/或通過管道62經由第三 閥64、泵入口 30和泵12進入發動機12。冷卻液還可從集管出口 33通過管道66並經由第 四閥68、泵入口 30和泵28流入發動機12。可選地，在需要時，可將第五閥70設置在管道38中以防止冷卻液從發動機12流 回到散熱器24。在需要時，可將溫度傳感器72設置在系統26各位置，可以包含但不限於設 置在管道62、56、和/或52，以判定冷卻液是否處於與發動機12、發動機油以及變速箱油 的最佳工作溫度範圍關聯的最佳溫度範圍，或判定冷卻液是否高於最低閾值溫度。啟動發動機後，冷卻液從散熱器24流經管道62並流入發動機機體12。傳感器， 如在管道62中的傳感器72可以用來判斷冷卻液是否處於預先確定的最佳溫度範圍或是否 高於最小溫度閾值。如果冷卻液落在最佳溫度範圍之內或者高於最低閾值溫度，那麼第三 閥64保持打開，並且第一閥44定位成允許冷卻液從散熱器流動通過第二泵48和熱電裝置18。然而，如果冷卻液的溫度在最佳溫度範圍之外或者低於最低溫度閾值，那麼可將第三閥 64關閉以防止冷的冷卻液流入發動機。第一閥44可設置成(打開)以允許冷卻液從發動 機流過第二泵48並跨過熱電裝置18的冷側，以便熱經由該熱電裝置從發動機廢氣傳給冷 卻液。經加熱後的冷卻液流出熱電裝置18並流過管道52並流過第二閥54，第二閥54可設 置成(打開)以允許冷卻液流動通過管道56返回發動機12從而加熱發動機。如果設置有 第五閥70，則可將第五閥70關閉以防止冷卻液從集管出口 33返回散熱器24。第四閥68 可以打開、關閉、或部分打開來控制從集管出口 33流回到發動機機體12的冷卻液的量和/ 或通過管道42進入第一閥44然後回到第二泵48和熱電裝置18進一步由廢氣加熱的冷卻 液量。在管道56中或者處在其他合適位置處的傳感器72可被監控以判斷冷卻液溫度何時 達到發動機工作的最佳溫度範圍或冷卻液何時高於最低閾值。如果冷卻液高於最低閾值或 落在最佳溫度範圍，那麼第一閥44可以被設置為允許冷卻液從散熱器流過管道46到泵48， 並且如果存在第五閥70，則可以根據需要打開它使冷卻液能流經管道38返回散熱器24從 而降溫。第三閥64可打開以允許離開散熱器24的冷側的冷卻液返回到發動機機體12中。 第四閥64可以根據需要關閉、打開或部分打開。圖3是繪示了根據一個示範性實施例的方法的流程圖。如圖3所示，在步驟76處， 判斷發動機冷卻液的溫度Te是否大於或等於最佳發動機冷卻液溫度Tro.如果是，則熱電發 電器18操作成使用傳統的冷卻液流程路徑，即冷卻液從散熱器流出、進入發動機然後返回 散熱器24，並且使得圖2中的第一閥44和第二閥54關閉(即，定位成允許冷卻液從散熱 器流出經泵48進入熱電發電器18並通過閥54回到散熱器)。然而，如果Te不大於或等於 Tto，則在步驟78處判斷熱電發電機18的冷側的冷卻液溫度是否低於發動機冷卻液溫度Te 與溫度增量和，該溫度增量可典型地為5°C。如果(判斷結果為)是，則在步驟80通過泵 48控制冷卻液流量以使得冷卻液在通過熱電發電機18時有更多的時間被廢氣熱加熱，(可 替代地，可變流量閥可被使用並且可控制成減少通過熱電發電機18的流量)。在預熱過程 中Tre的這種增加導致熱電發電機的效率下降，但通過發動機更快的暖機提升整個系統的 效率。如果(判斷結果為)否，則在步驟82判斷是否超出了初始延遲時間。使用延遲時間 判斷是可選的。延遲時間可用於在熱電發電機18仍在預熱的情況下避免將包含在管道52 中的冷的冷卻劑的相對較少量泵入發動機12。在管道52中的冷卻液最初包含冷(室溫) 的冷卻液。用於打開第一閥44和第二閥54的延遲時間允許少體積的冷卻液流入散熱器24 而不是發動機12。然後，當加熱的冷卻液到達第二閥54時，這可通過1)管道52中的傳感 器72，或通過2)基於泵48的流量和管道52體積所計算的延遲時間來確定，可以操作第二 閥54以允許冷卻液流經管道56進入泵入口 30。如果還未超過初始延遲時間，則增大熱電 發電機冷卻液流量同時保持Tre大於Te與溫度增量的和，如步驟84所示。如果已經超過初 始延遲時間，則將熱電發電機冷卻液流量控制成使Tgc等於Tro與溫度增量的和，如在步驟 86中所示。保持該流動，直到Te等於或大於Tro，然後再次將閥44和54定位成使冷卻液從 散熱器流過泵48和熱電發電機並返回到散熱器。圖4繪示了本發明的另一個示範性實施例。圖4中描述的系統26與圖3的系統 相似。但是，在圖4中，去掉了管道60、42、第一閥44、管道46、第二泵48以及管道50。此 實施例降低了熱電發電機的效率，因為其增加了發電機冷側上的冷卻劑的溫度，但確實降 低了系統的成本和複雜性。可選地，管道90可設置從第一泵到熱電裝置18。在圖3和圖4
5的設計中，第二泵48可以為可變流量泵，以改變流過熱電裝置18的冷卻液的量。圖4繪示的系統可用於在啟動時通過將發動機冷卻液流過熱電發電機18以與廢 氣交換熱並且將加熱後的冷卻液通過第二閥54流回到發動機12來加熱發動機12。當冷卻 液達到了預定的最小閾值時，第二閥54可被調整以允許冷卻液流過管道58進入散熱器24 的熱側，然後經由管道62、泵入口 30和第一泵28回到發動機機體。對本發明實施例的上面描述本質上僅是示範性的，因此，對上述實施例做相關的 變化不應認為背離了本發明的精神和範圍。
權利要求
一種方法，其包括使發動機燃燒廢氣流過熱電裝置並且使發動機冷卻液流過所述熱電裝置。
2.一種系統，其包括發動機，連接成以使來自所述發動機的燃燒廢氣流過熱電裝置，並且所述發動機連接成使冷卻液流過所述熱電裝置。
3.一種方法，其包括啟動燃燒發動機，判定流過所述燃燒發動機的冷卻液是否高於最低閾值，並且如果為 否，那麼將發動機冷卻液從所述發動機流到熱電裝置，使得熱量從來自所述發動機的流過 所述熱電裝置的廢氣交換給流經所述熱電裝置的冷卻液，並且，如果流過所述發動機的冷 卻液高於最低溫度閾值，那麼停止冷卻液從所述發動機到所述熱電裝置的流動並將發動機 冷卻液流過散熱器以冷卻冷卻液。
4.另一示範性實施例可以包括一種方法，所述方法包括啟動燃燒發動機，判定流過 所述燃燒發動機的冷卻液是否高於最低閾值，並且如果為否，那麼將發動機冷卻液從所述 發動機流到熱電裝置，使得熱量從來自所述發動機的流過所述熱電裝置的廢氣交換給流經 所述熱電裝置的冷卻液，並且，如果流過所述發動機的冷卻液高於最低溫度閾值，那麼停止 冷卻液從所述發動機到所述熱電裝置的流動並將冷卻液流過散熱器以冷卻冷卻液。此時， 來自所述散熱器的冷卻劑被供給所述熱電發電機以便冷卻。
5.另一示範性實施例可以包括一種方法，所述方法包括判斷車輛中的發動機冷卻液 是否低於最佳溫度，並且如果是，將冷卻液從所述發動機通往連接到所述發動機的所述排 放系統的熱電發電器的冷側，以使所述廢氣系統中的廢氣的熱交換從而加熱發動機冷卻 液，之後將冷卻液返回至發動機以加熱發動機。
全文摘要
一種方法，所述方法包括將發動機燃燒廢氣流過熱電裝置和將發動機冷卻液流過所述熱電裝置，從而提供更快的發動機和變速箱加熱(冷卻劑，油)。
文檔編號F02G5/02GK101970824SQ200980109090
公開日2011年2月9日 申請日期2009年3月4日 優先權日2008年3月14日
發明者F·R·斯塔布勒, J·楊, M·G·雷諾 申請人:通用汽車環球科技運作公司