專利名稱：用于變速器預熱的廢熱回收的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)和一種管理廢熱的方法。
背景技術(shù)：
發(fā)動機冷卻液、機油和變速器流體的快速預熱在冷起動(即，當車輛還沒有開始 運轉(zhuǎn)并且發(fā)動機和變速器還相對較冷時)期間能夠改善燃料經(jīng)濟性。對于柴油和混合動力 應用而言，由于燃燒的燃料更少，所以發(fā)動機預熱更具有挑戰(zhàn)性。發(fā)動機和變速器的最佳操 作溫度也可能會有區(qū)別。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)(EHRS)，所述廢熱回收系統(tǒng)可操作，以便在 發(fā)動機被廢熱充分加熱后，可以在一定的操作條件下將由廢熱加熱的冷卻液引導到車輛變 速器，而不再使用廢熱進一步加熱發(fā)動機。這樣，由于使用了具有比發(fā)動機冷卻液溫度更高 的操作冷卻液溫度的冷卻液來加熱變速器，所以提高了廢熱的回收。所述EHRS還可以旁通 模式運行，在旁通模式期間，廢熱不會被導向發(fā)動機或者變速器。提供了廢熱回收系統(tǒng)(EHRS)，以便用于具有發(fā)動機、變速器和排氣系統(tǒng)的車輛， 其中，所述變速器配有變速器熱交換器，廢氣則經(jīng)由所述排氣系統(tǒng)從發(fā)動機中排出。所述 EHRS包括廢熱回收裝置，其定位在排氣系統(tǒng)內(nèi)，并且具有廢熱回收裝置熱交換器(EHRDHE) 和旁通閥。所述旁通閥可操作在引導廢氣流經(jīng)所述EHRDHE的第一位置中和使廢氣旁路繞 過所述EHRDHE的第二位置中。所述EHRS包括多個冷卻液流動通道，其限定了引導冷卻液 從EHRDHE流到發(fā)動機的第一回路、弓I導冷卻液流到發(fā)動機且旁路繞過EHRDHE的第二回路、 和引導冷卻液從EHRDHE流到變速器熱交換器的第三回路。冷卻液溫度傳感器可操作以感 測所述回路中的冷卻液的溫度。至少一個閥，其可操作，以便當?shù)谝换芈分欣鋮s液的溫度小 于第一預定溫度時，引導冷卻液流向所述第一回路，從而利用廢熱來加溫發(fā)動機；以及，當 發(fā)動機的冷卻液溫度大于第一預定溫度時，引導冷卻液流向所述第二回路。這樣，利用來自 EHRDHE的熱量，僅將發(fā)動機加溫到所述第一預定溫度。泵被定位在第三回路中并且可控，以 便當?shù)谌芈分欣鋮s液的溫度小于第二預定溫度時泵送冷卻液。所述第二預定溫度大于所 述第一預定溫度，從而使得當發(fā)動機加溫完成后，進一步通過廢熱來對變速器進行加溫。在 部分實施例中，所述第一預定溫度可以是大約80攝氏度，且所述第二預定溫度可以是大約 122攝氏度。在其他實施例中，當經(jīng)過發(fā)動機的冷卻液溫度達到小于所述第一預定溫度的第 三預定溫度后，發(fā)動機和變速器都被加熱，直至發(fā)動機中的冷卻液流的溫度處于所述第一 預定溫度時為止，此時只有流向變速器的冷卻液被進一步加熱到所述第二預定溫度。例如， 在流經(jīng)發(fā)動機的冷卻液溫度達到80攝氏度(第三預定溫度)之后，發(fā)動機和變速器都被加 熱，直到流經(jīng)發(fā)動機的冷卻液達到90攝氏度(第一預定溫度)時為止。接著，所述至少一 個閥引導冷卻液從EHRDHE僅流向變速器，直到冷卻液流達到大約122攝氏度(第二預定溫 度)，之后冷卻液就不再被EHRDHE加熱。
一種在車輛上管理廢熱回收的方法，包括控制用于廢熱回收裝置熱交換器的旁 通閥、冷卻液泵、以及一個或多個冷卻液流量閥，以響應于所感測到的冷卻液溫度來對多個 冷卻液流動回路中的冷卻液的加熱進行控制。所述多個冷卻液流動回路包括與EHRDHE和 發(fā)動機均流體連通但與變速器熱交換器基本沒有流體連通的第一冷卻液流動回路；與發(fā)動 機流體連通但與EHRDHE基本沒有流體連通的第二冷卻液流動回路；與EHRDHE和變速器熱 交換器均流體連通但與發(fā)動機基本沒有流體連通的第三冷卻液流動回路。旁通閥、冷卻液 泵、以及一個或多個冷卻液流量閥都被控制，使得在發(fā)動機經(jīng)由廢熱和第一冷卻液流動回 路中的冷卻液流加熱之后，經(jīng)由廢熱和第三冷卻液流動回路中的冷卻液流將變速器加熱到 比發(fā)動機更高的溫度，其中，當變速器正經(jīng)由第三冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱時， 流向發(fā)動機的冷卻液流是經(jīng)由第二冷卻液流動回路的。本發(fā)明還提供了以下方案方案1. 一種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)，所述車輛具有發(fā)動機、配有變速器熱交換 器的變速器、以及廢氣經(jīng)由其中從所述發(fā)動機排出的排氣系統(tǒng)，所述廢熱回收系統(tǒng)包括定位在所述排氣系統(tǒng)中的廢熱回收裝置，所述廢熱回收裝置包括廢熱回收裝置熱 交換器和旁通閥，所述旁通閥能夠被操作在引導廢氣通過所述廢熱回收裝置熱交換器的第 一位置中以及使廢氣旁路繞過所述廢熱回收裝置熱交換器的第二位置中；多個冷卻液流動通道，其限定了引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所 述發(fā)動機的第一回路、引導冷卻液流向所述發(fā)動機且旁路繞過所述廢熱回收裝置熱交換器 的第二回路、和引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述變速器熱交換器的第三 回路；多個能夠操作以便感測所述回路中冷卻液的溫度的冷卻液溫度傳感器；至少一個閥，其能夠操作，以便當所述第一回路中的冷卻液的溫度小于第一預定 溫度時，引導冷卻液流向所述第一回路，從而利用所述廢熱加溫所述發(fā)動機；并且當所述發(fā) 動機的冷卻液溫度大于所述第一預定溫度時，引導所述冷卻液流向所述第二回路；被定位成在所述第三回路中泵送冷卻液的泵，所述泵可控，以便當所述第三回路 中的冷卻液的溫度大于所述第一預定溫度且小于第二預定溫度時泵送所述冷卻液；并且其 中，所述第二預定溫度大于所述第一預定溫度，使得在所述發(fā)動機的加溫完成后，所述變速 器被所述廢熱進一步加溫。方案2.如方案1所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述的至少一個閥包括在所述廢熱 回收裝置熱交換器上游和所述發(fā)動機下游的第一閥。方案3.如方案2所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述第一閥是電動閥和蠟馬達閥中 的一種。方案4.如方案2所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述至少一個閥包括在所述廢熱回 收裝置熱交換器下游的第二閥和第三閥，所述第二閥和第三閥能夠操作，以便當所述廢熱 回收裝置熱交換器下游的冷卻液的溫度大于第三預定溫度且小于所述第一預定溫度時，引 導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流到所述變速器熱交換器，然后流到所述發(fā)動機。方案5.如方案4所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述第二閥和所述第三閥可操作，以 便當所述廢熱回收裝置熱交換器下游的冷卻液的溫度大于所述第一預定溫度且小于所述 第二預定溫度時，引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述變速器熱交換器，并通過所述第三回路流回所述廢熱回收裝置熱交換器而不經(jīng)過所述第一回路，從而在所述發(fā) 動機的加溫完成后進一步加溫所述變速器。方案6.如方案2所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述冷卻液溫度傳感器包括可操作 以感測流經(jīng)所述發(fā)動機的冷卻液溫度的發(fā)動機冷卻液溫度傳感器，和可操作以感測在流經(jīng) 所述變速器熱交換器和所述發(fā)動機中任一個之前離開所述廢熱回收裝置熱交換器的冷卻 液的溫度的廢熱回收冷卻液溫度傳感器。方案7.如方案2所述的廢熱回收系統(tǒng)，進一步包括控制器，其可操作地與所述旁通閥、所述至少一個閥、所述多個冷卻液溫度傳感 器、以及所述泵連接，并且被設(shè)置為接收來自所述冷卻液溫度傳感器的表示了冷卻液溫度 的信息，并響應于所述接收到的信息來控制所述旁通閥、所述至少一個閥和所述泵。方案8. —種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)，所述車輛包括具有冷卻液流入口和冷卻 液流出口的發(fā)動機、配有變速器熱交換器的變速器、以及廢氣經(jīng)由其中從所述發(fā)動機排出 的排氣系統(tǒng)，所述廢熱回收系統(tǒng)包括定位在所述排氣系統(tǒng)中的廢熱回收裝置，所述廢熱回收裝置包括廢熱回收裝置熱 交換器和旁通閥，所述旁通閥可操作，以便當處于第一位置中時，選擇性地引導廢氣通過所 述廢熱回收裝置熱交換器，并且當處于第二位置中時，選擇性地引導廢氣旁路繞過所述廢 熱回收裝置熱交換器；多個冷卻液流動通道，其限定了 與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述發(fā)動機流體連通但與所述變速器熱交換器 基本沒有流體連通的第一冷卻液流動回路；與所述發(fā)動機流體連通但與所述廢熱回收裝置熱交換器基本沒有流體連通的第 二冷卻液流動回路；和與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述變速器熱交換器流體連通但與所述發(fā)動機 基本沒有流體連通的第三冷卻液流動回路；第一閥，其定位在所述發(fā)動機冷卻液流出口下游，并且能夠選擇性地操作，以便引 導冷卻液流向所述第一回路，以及替代地引導冷卻液流向所述第二回路；定位成測量所述發(fā)動機中冷卻液溫度的第一溫度傳感器；定位成測量所述第三回路中冷卻液溫度的第二溫度傳感器；定位成在所述第三回路中泵送冷卻液的冷卻液泵；其中，當所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度小于或等于第一預定溫度時，所述第一閥 引導冷卻液流向所述第一回路，以便加溫所述發(fā)動機；當所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度大 于所述第一預定溫度時，所述第一閥引導冷卻液流向所述第二回路；其中，當所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度大于所述第一預定溫度且所述第三回路中 冷卻液的溫度小于第二預定溫度時，所述冷卻液泵啟動，使得所述第三回路中的冷卻液流 被所述廢熱回收裝置熱交換器加熱，以便對所述變速器加溫；其中，所述第二預定溫度大于 所述第一預定溫度；以及其中，所述旁通閥被選擇成，當所述第三回路中冷卻液的溫度大于所述第二預定 溫度時，使所述廢氣旁路繞過所述廢熱回收裝置熱交換器。方案9.如方案8所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述第一閥是電動閥和蠟馬達閥中的一種。方案10.如方案8所述的廢熱回收系統(tǒng)，進一步包括在所述廢熱回收裝置熱交換器下游的第二閥和第三閥，所述第二閥和第三閥可操 作，以便當所述廢熱回收裝置熱交換器下游的冷卻液溫度大于第三預定溫度且小于所述第 一預定溫度時，引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述變速器熱交換器，然后 流向所述發(fā)動機。方案11.如方案10所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述第二閥和所述第三閥可操作， 以便當所述廢熱回收裝置熱交換器下游的冷卻液溫度大于所述第一預定溫度且小于所述 第二預定溫度時，引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述變速器熱交換器，并 通過所述第三回路流回所述廢熱回收裝置熱交換器而不行進經(jīng)過所述第一回路，從而在所 述發(fā)動機的加溫完成后進一步加溫所述變速器。方案12. —種在車輛上管理廢熱回收的方法，包括控制用于廢熱回收裝置熱交換器的旁通閥、冷卻液泵和一個或多個冷卻液流量 閥，以便響應于所感測到的冷卻液溫度來對多個冷卻液流動回路中的冷卻液的加熱進行控 制，包括與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述發(fā)動機流體連通但與所述變速器熱交換器 基本沒有流體連通的第一冷卻液流動回路；與所述發(fā)動機流體連通但與所述廢熱回收裝置熱交換器基本沒有流體連通的第 二冷卻液流動回路；以及與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述變速器熱交換器流體連通但與所述發(fā)動機 基本沒有流體連通的第三冷卻液流動回路；并且其中，所述旁通閥、所述冷卻液泵和所述一個或多個冷卻液流量閥都被控制， 使得在所述發(fā)動機經(jīng)由廢熱和所述第一冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱之后，所述變 速器經(jīng)由廢熱和所述第三冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱到比所述發(fā)動機更高的溫 度，其中，當所述變速器正經(jīng)由所述第三冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱時，冷卻液經(jīng) 由所述第二冷卻液流動回路流向所述發(fā)動機。方案13.如方案12所述的方法，進一步包括對位于所述一個或多個冷卻液流量閥上游的所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度進行 感測；以及對離開所述廢熱回收裝置熱交換器的冷卻液的溫度進行感測。方案14.如方案12所述的方法，進一步包括當所述變速器經(jīng)由所述第三冷卻液流動回路中的冷卻液被加熱時，經(jīng)由所述冷卻 液泵在所述第三冷卻液流動回路中泵送冷卻液。結(jié)合附圖，由以下有關(guān)實施本發(fā)明的最佳模式的詳細描述，本發(fā)明的上述特征和 優(yōu)點及其他特征和優(yōu)點將十分清楚。


圖1是具有操作在發(fā)動機預熱模式中的EHRS的第一實施例的車輛的第一實施例 的示意圖2是圖1中的車輛的示意圖，其中EHRS在發(fā)動機預熱完成后操作在變速器預熱 模式中，并且其中還以假想圖的形式示出了旁通模式；圖3是具有操作在發(fā)動機預熱模式中的EHRS的第二實施例的車輛的第二實施例 的示意圖；圖4是圖3中的車輛的示意圖，其中，在發(fā)動機達到預定溫度后，通過EHRDHE加熱 的冷卻液流被引導至變速器和發(fā)動機；圖5是圖3中的車輛的示意圖，其中，在發(fā)動機達到另一預定溫度后，通過EHRDHE 加熱的冷卻液流被引導至變速器而不引導至發(fā)動機，并且其中還以假想圖的形式示出了旁 通模式；和圖6是管理廢熱回收的方法的流程圖。
具體實施例方式參照附圖，其中相同的附圖標記在所有的若干視圖中都表示相同的部件，圖1示 出了車輛10，其具有用于推動車輛10的發(fā)動機12 (標識為E)、操作性連接到發(fā)動機12的 變速器14 (標識為T)、以及用于加熱客艙的客艙加熱器16 (標識為H)，客艙以假想圖形式 被標記為18。如已知的那樣，車輛10可以是混合動力車輛，其具有一個或多個與變速器操 作性連接的馬達/發(fā)電機，從而在各種操作模式中提供牽引動力。發(fā)動機10為汽油或柴油類型的內(nèi)燃發(fā)動機，并且在排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生廢氣，該排氣 系統(tǒng)包括排氣歧管20和從其延伸的排氣管22。相對較熱的廢氣經(jīng)由排氣管22離開歧管 20。提供了廢熱回收系統(tǒng)(EHRQM以便選擇性地獲取部分廢熱，用于為發(fā)動機12、客艙18 和變速器14提供熱量。催化轉(zhuǎn)換器(未示出)可以定位于歧管20和EHRS M之間。EHRS M包括定位在排氣系統(tǒng)中的廢熱回收裝置(EHRD)26。特別地，EHRD沈包括廢熱回收裝置 熱交換器(EHRDHE) 28、閥30和排氣旁通致動器32，致動器32可控，以便選擇性地打開閥 30從而允許排氣管22中的部分廢氣流動通過EHRDHE觀并到達排氣管23。在閥30沒打 開的時候，所述廢氣旁路繞過EHRDHE 28，從排氣管22流到排氣管25并流到排氣管23中， 從而離開車輛10而不會給EHRDHE 28增加任何熱量。電子控制器34與致動器32操作地 連接，并且根據(jù)作為輸入信號從放置在車輛10上的各種傳感器接收的車輛工況來控制致 動器32，這些傳感器例如廢熱回收冷卻液溫度傳感器33A和發(fā)動機冷卻液溫度傳感器33B。 控制器34收到的信息表示了諸如流經(jīng)發(fā)動機12的冷卻液溫度(由發(fā)動機冷卻液溫度傳感 器3 指示)和離開EHRDHE 28的冷卻液溫度(由廢熱回收冷卻液溫度傳感器33A指示) 這樣的工況。傳感器33A、3!3B可以直接測量工況，或者可以提供在預測或估計這些工況的 預測模型中所用到的信息。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將很容易理解將表示了車輛工況的這些 信息提供給控制器34的各種方式，并且也很容易理解可以被存儲在控制器34上以便對這 些信息進行處理的各種算法。如以下將進一步描述那樣，填充有冷卻液的導管被布置成部分限定了三個不同的 冷卻液流動回路，以便將冷卻液從EHRDHE 28運送到發(fā)動機12和加熱器16和/或變速器 14。導管可以是柔性或剛性的管件，或是在任何車輛部件中用鏜、鉆、鑄造或其他方式形成 的通道。閥40與控制器34操作地連接，并且響應于從該控制器接收的控制信號可選擇性 地定位于如圖1所示的第一位置和圖2所示的第二位置中，以便將冷卻液流分別引導至第一冷卻液流動回路或第二冷卻液流動回路，如以下將進一步描述的那樣。閥40可以是真空 隔膜型閥，或是蠟馬達(在這種情況下，閥40可不由控制器34激活)。例如，蠟馬達閥可由 以預定溫度流經(jīng)其中的冷卻液來激活(即，開始打開)。特別地，在第一冷卻液流動回路中，冷卻液從EHRDHE 28流到發(fā)動機12。在第一冷 卻液流動回路中，冷卻液從閥40(其位于如圖1所示的第一位置中)流過導管42，流到導 管43，并通過EHRDHE 28，流到從EHRDHE 28延伸的導管44，然后流到導管46和48A、48B、 48C和48D，通過發(fā)動機12內(nèi)的冷卻液流動通道，并可用于根據(jù)任何已知的熱傳導機理來加 熱發(fā)動機12內(nèi)的機油，然后通過從發(fā)動機12延伸的導管50流到加熱器16，以及通過從加 熱器16延伸的導管52流到閥40。在第一冷卻液流動回路中的冷卻液流動由圖1中被加黑 的箭頭表示。當閥40位于如圖1所示的位置中時，發(fā)動機12用泵(未示出)來維持通過 該第一回路的冷卻液流動。第一冷卻液流動回路和變速器熱交換器41基本沒有流體連通 或熱連通。雖然導管56從第一冷卻液流動回路延伸到變速器熱交換器41，但當冷卻液流動 通過第一回路時，由于泵62關(guān)閉，所以導管56中的冷卻液是相對靜止的。第二冷卻液流動回路引導冷卻液流到發(fā)動機12，并且旁路繞過EHRDHE 28。在第 二冷卻液流動回路中，冷卻液從閥40(其處于如圖2所示的第二位置中)通過導管54A、54B 和MC，流到導管48A、48B、48C和48D，通過發(fā)動機12中的冷卻液流動通道，通過從發(fā)動機 12延伸的導管50，流到加熱器16，以及通過從加熱器16延伸的導管52流到閥40。在第二 冷卻液流動回路中的冷卻液流動由圖2中的箭頭指示。當閥40處于如圖2所示的位置中 時，發(fā)動機12用泵(未示出)來維持通過該第二回路的冷卻液流動。所述第二冷卻液流動 回路和變速器熱交換器41基本沒有流體連通或熱連通。雖然導管46從該第二冷卻液回路 的一部分延伸，但不管泵62是否打開，即使任何冷卻液流動通過導管46，那也是極其少量 的。第三冷卻液流動回路引導冷卻液從EHRDHE觀流到變速器熱交換器41。在第三冷 卻液流動回路中，冷卻液從泵62通過導管60，流到導管43并進入EHRDHE 28，流到導管44， 流到導管56并進入變速器熱交換器41，流到導管58A和58B，然后流回并通過泵62。該第 三冷卻液流動回路中的冷卻液流動在圖1中用不加黑的箭頭表示。泵62被定位成當其響應 于從控制器34接收的控制信號被供以動力時，泵送冷卻液通過該第三回路。雖然經(jīng)由導管 46通過在第三回路和第二回路之間混合的冷卻液可能存在極少量的熱傳導，但由于通過泵 62的泵送作用所引起的流動力的緣故，絕大部分被加熱的冷卻液還是被引導通過第三回路 中并在其中保持流動。如已知的那樣，變速器14也有具有泵(未示出)，以便維持在熱交 換器41和變速器14內(nèi)的變速器流體之間通過通道64和66進行的流體流動，由此將熱量 從熱交換器41傳輸?shù)阶兯倨?4。這樣，一個分開的冷卻液回路被保持在熱交換器41、通道 64、66和變速器14之間，變速器14經(jīng)由熱交換器41從第三回路中的冷卻液汲取熱量。第 三冷卻液流動回路和發(fā)動機12基本沒有流體連通或熱連通。通過控制閥30、閥40 (除非其為蠟馬達閥)和泵62，廢熱回收被管理，以便響應于 由傳感器33A和3 感測到的冷卻液溫度來按照需要加熱發(fā)動機12、加熱器16或變速器 14。例如，當發(fā)動機溫度傳感器3 指示通過發(fā)動機12的冷卻液流的溫度小于或等于預定 溫度(例如但不限于80攝氏度)時，就建立起發(fā)動機預熱模式。在發(fā)動機冷起動期間，這 種模式會比較合適。控制器34發(fā)送信號以便將閥40定位在圖1所示的第一位置中，將旁通閥30定位在允許廢氣如由流動箭頭A所指示的那樣流動通過EHRDHE 28的位置中，并且 不發(fā)送用于起動泵62的信號(即，泵62關(guān)閉)。這樣，冷卻液將流動通過第一冷卻液流動 回路，其中熱量經(jīng)由EHRDHE 28從廢氣傳遞到冷卻液中，并傳遞到發(fā)動機以加熱發(fā)動機12， 然后傳到加熱器16。當發(fā)動機12被適當加溫后，控制器34建立起變速器預熱模式，在該模式下，廢熱 被只提供給變速器14。例如，當發(fā)動機溫度傳感器3 指示通過發(fā)動機12的冷卻液流的 溫度大于預定溫度時，控制器34將使閥40定位在圖2所示的第二位置中，使得通過發(fā)動機 12的冷卻液流是經(jīng)由第二冷卻液流動回路，因此未被EHRDHE觀中的廢氣加熱。如果EHRD 冷卻液溫度傳感器33A指示從EHRDHE 28流出的冷卻液溫度大于第一預定溫度且小于第二 預定溫度(例如但不限于122攝氏度)，那么控制器34將使旁通閥30保持在引導廢氣通過 EHRDHE 28的位置中，使閥40保持在圖2所示的第二位置中，并開啟泵62，使得冷卻液通過 第三冷卻液流動回路循環(huán)，從并EHRDHE 28中汲取熱量，該熱量然后通過變速器熱交換器 41傳給變速器14。當冷卻液溫度傳感器33A指示從EHRDHE觀流出的冷卻液溫度大于第二預定溫度 時，那么控制器34將使旁通閥30定位成在旁通模式中把廢氣從管22引向管25，然后到管 23，避開或旁路繞過EHRDHE^，如虛線表示的流動箭頭B所示那樣。在這些狀況中，控制器 34將關(guān)閉泵62，使得沒有另外的熱量從廢氣中傳遞給發(fā)動機12或變速器14。因此，EHRS 24在預熱模式中時優(yōu)先使熱量流到發(fā)動機12和加熱器16，并在發(fā)動 機被加溫后使熱量流到變速器14，而當處于旁通模式中時，則基本不提供流到發(fā)動機12或 變速器14的熱量。在旁通模式期間，由于部件相鄰的原因，即便在閥30關(guān)閉的情況下，也 可能會有極少量被加熱過的冷卻液通過EHRDHE觀流到導管43。因此，發(fā)動機12在溫度較 低時比變速器14更優(yōu)先被加熱，直到一個預定溫度時為止，而變速器14則接著被加熱到另 一個更高的預定溫度。發(fā)動機12被加熱達到的預定溫度可以和某個溫度相關(guān)，當高于這個 溫度時，變速器14中的摩擦損耗要大于發(fā)動機12中的摩擦損耗，也可取決于發(fā)動機負載和 轉(zhuǎn)速。參考圖3-5，示出了具有EHRS 124的另一實施例的車輛110的另一實施例。將使 用相同的附圖標記來表示與關(guān)于車輛10和EHRS M所描述和示出的那些部件一樣的部件。 在第一冷卻液流動回路中，冷卻液從EHRDHE觀流到發(fā)動機12。具體地，冷卻液從閥40 (其 處于圖3所示的第一位置中)流經(jīng)導管42，流到導管43，通過EHRDHE 28，流到從EHRDHE 28 延伸的導管144，通過閥140A流到導管48A、48B、48C和48D，通過發(fā)動機12內(nèi)的冷卻液流 動通道，通過導管50，流到加熱器16，以及通過從加熱器16延伸的導管52流到閥40，如實 心箭頭所示。該第一冷卻液流動回路和變速器熱交換器41基本沒有流體連通或熱連通。第二冷卻液流動回路引導冷卻液流向發(fā)動機12并且旁路繞過EHRDHE 28。在第二 冷卻液流動回路中，冷卻液從閥40 (其處于圖5所示的第二位置中)流經(jīng)導管54A、54B和 MC，流到導管48A、48B、48C和48D，通過發(fā)動機12中的冷卻液流動通道，通過從發(fā)動機12 延伸到加熱器16的導管50，以及通過從加熱器16延伸的導管52流到閥40。該第二冷卻 液流動回路與變速器熱交換器41基本沒有流體連通或熱連通。第三冷卻液流動回路引導冷卻液從EHRDHE觀流向變速器熱交換器41。在第三 冷卻液流動回路中，冷卻液從泵62流經(jīng)導管60，流到導管43并進入EHRDHE 28，流到導管144，通過閥140A (當其處于圖5所示位置中時)，流到導管156，進入變速器熱交換器41，流 到導管158A和58B，然后返回通過泵62。泵62被定位成，當響應于接收自控制器134的控 制信號而被供以動力時泵送冷卻液通過第三回路。第三冷卻液流動回路與發(fā)動機12基本 沒有流體連通或熱連通。通過控制閥30、閥40、140A、140B和泵62，廢熱回收被管理，以便響應于由傳感器 33A和3 感測到的冷卻液溫度按照需要來加熱發(fā)動機12、加熱器16或變速器14。例如， 當發(fā)動機溫度傳感器3 指示通過發(fā)動機12的冷卻液流的溫度小于或等于預定溫度(例 如但不限于80攝氏度)時，就建立起發(fā)動機預熱模式。在發(fā)動機冷起動期間，這種模式會比 較合適。控制器134發(fā)送信號以將閥40定位在圖3所示的第一位置中，將閥140A定位在 圖3所示的位置中，并且將旁通閥30定位成允許廢氣如流動箭頭A指示的那樣流過EHRDHE 觀?？刂破?34不發(fā)送起動泵62的信號(即，泵62關(guān)閉)。這樣，冷卻液將流經(jīng)第一冷卻 液流動回路，其中熱量經(jīng)由EHRDHE 28從廢氣傳遞到冷卻液中，并傳遞到發(fā)動機12以加熱 發(fā)動機12，然后傳到加熱器16。在該模式期間，熱量沒有傳給變速器14。一旦發(fā)動機冷卻液溫度傳感器3 指示流經(jīng)發(fā)動機12的冷卻液的溫度大于預定 溫度(例如80攝氏度)，但又小于另一預定溫度(例如90攝氏度)，那么就開始變速器預 熱模式，在該模式中，被加熱后的冷卻液首先被引導到變速器14，然后流向發(fā)動機12，繼續(xù) 加熱發(fā)動機12的同時也加熱變速器14。為了建立變速器預熱模式，控制器134發(fā)送控制信 號以將閥40定位在圖4所示的第一位置中，將閥140A定位在圖4所示的位置中，將閥140B 定位在圖4所示的位置中，并將旁通閥30定位成允許廢氣如流動箭頭A所指示的那樣流經(jīng) EHRDHE 28?？刂破?34不發(fā)送起動泵62的信號(即，泵62關(guān)閉)。這樣，冷卻液將會流經(jīng) 這樣的冷卻液流動回路，其從EHRDHE 28流動，通過導管144、閥140A、導管156、變速器熱 交換器41、閥140B、導管157、48A、48B、48C和48D，通過發(fā)動機12，導管50，加熱器16，導管 52，和閥40及導管42和43。該冷卻液流動回路中的冷卻液流動由箭頭表示。熱量于是經(jīng) 由EHRDHE 28從廢氣傳到冷卻液，并經(jīng)由變速器熱交換器41傳到變速器14，然后傳到發(fā)動 機12和加熱器16。一旦發(fā)動機12已經(jīng)被加溫到預定溫度，例如90攝氏度，如通過冷卻液溫度傳感器 3 所指示的那樣，那么進一步加溫發(fā)動機12對于車輛的效率并不有益。但是，進一步加溫 變速器14到另一個預定溫度(例如但不限于122攝氏度)，將改善車輛的性能。因此，控 制器134發(fā)送控制信號，以便將閥40定位在圖5所示的第二位置中，使得流經(jīng)發(fā)動機12的 冷卻液通過第二冷卻液流動回路，并且不被EHRDHE觀中的廢氣加熱。如果EHRD冷卻液溫 度傳感器33A指示從EHRDHE 28流出的冷卻液溫度大于90攝氏度且小于122攝氏度，那么 控制器134將使旁通閥30保持在引導廢氣通過EHRDHE 28的位置中，使閥140A和140B保 持在圖5所示的位置中，并開啟泵62，以使冷卻液在第三冷卻液流動回路中循環(huán)，從EHRDHE 28中汲取熱量，然后通過變速器熱交換器41傳給變速器14。第三冷卻液流動回路中的冷 卻液流動由未加黑的箭頭表示。當冷卻液溫度傳感器33A指示從EHRDHE 28流出的冷卻液的溫度大于預定溫度 (例如，122攝氏度)時，控制器134將使旁通閥30定位成引導廢氣從管22流到管25然后 到管23，從而以旁通模式避開或旁路繞過EHRDHE 28，如假想圖中以流動箭頭B所示那樣。 在這些狀況下，控制器134還將關(guān)閉泵62。因此，不會有額外的熱量從廢氣傳到發(fā)動機1212或變速器14。在圖3-5所示的實施例中，發(fā)動機預熱開始時的溫度(例如80攝氏度)可以被稱 為第三預定溫度，發(fā)動機預熱結(jié)束時的溫度(例如90攝氏度)可以被稱為第一預定溫度， 而變速器的加溫結(jié)束時的溫度(例如122攝氏度)可以被稱為第二預定溫度。任選地，閥40、140A、140B中的一個或多個可以是蠟馬達或真空隔膜型閥，在這種 情況下，這些閥也可不由控制器34控制的致動器來激活。例如，閥40、140A和140B可以全 部是設(shè)置為在一個或多個預定溫度下打開的蠟馬達閥。在一個實施例中，閥40可在90攝 氏度時開始打開，以便從圖3和圖4所示的位置移動到圖5所示的位置。閥140B也可在90 攝氏度時開始打開，以便從圖4所示的位置移動到圖5所示的位置，而閥140B可在70攝氏 度時開始打開，以從圖3所示的位置移動到圖4和圖5所示的位置。參見圖6，其以流程圖的形式示出了一種管理廢熱的方法200。方法200適用于圖 1-5的車輛10、110和EHRS 24、124。將結(jié)合圖1_2的車輛10和EHRS 24對方法200進行 描述，但并不限于該實施例。方法200包括步驟202，其中感測發(fā)動機12中的冷卻液溫度， 例如通過發(fā)動機冷卻液溫度傳感器33B，以控制對發(fā)動機12的加熱。方法200還包括步驟 204，其中感測從EHRDHE觀離開的冷卻液的溫度，例如在導管44中。這使得第三回路中的 冷卻液溫度能夠被控制器134監(jiān)測，以便控制對變速器14的加熱。根據(jù)在步驟202和204中感測到的冷卻液溫度，旁通閥30、冷卻液泵62和冷卻液 流量閥40 (以及圖3-5所示實施例中的閥140A和140B)在步驟206中被控制，以決定是否 將廢熱導向發(fā)動機12和/或變速器14，或者是否使廢氣旁路繞過EHRDHE 28。因而，步驟 206通過控制冷卻液泵62在子步驟208中經(jīng)由廢氣的熱量將變速器14的溫度加熱到比發(fā) 動機12的溫度更高的溫度，從而提高了車輛的運行效率。雖然已經(jīng)詳細地描述了用于實施本發(fā)明的最佳模式，但是熟悉與本發(fā)明相關(guān)的技 術(shù)領(lǐng)域的人員在所附權(quán)利要求范圍內(nèi)可以想到各種替換的設(shè)計和實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)，所述車輛具有發(fā)動機、配有變速器熱交換器的變速 器、以及廢氣經(jīng)由其中從所述發(fā)動機排出的排氣系統(tǒng)，所述廢熱回收系統(tǒng)包括定位在所述排氣系統(tǒng)中的廢熱回收裝置，所述廢熱回收裝置包括廢熱回收裝置熱交換 器和旁通閥，所述旁通閥能夠被操作在引導廢氣通過所述廢熱回收裝置熱交換器的第一位 置中以及使廢氣旁路繞過所述廢熱回收裝置熱交換器的第二位置中；多個冷卻液流動通道，其限定了引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述 發(fā)動機的第一回路、引導冷卻液流向所述發(fā)動機且旁路繞過所述廢熱回收裝置熱交換器的 第二回路、和引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述變速器熱交換器的第三回 路；多個能夠操作以便感測所述回路中冷卻液的溫度的冷卻液溫度傳感器；至少一個閥，其能夠操作，以便當所述第一回路中的冷卻液的溫度小于第一預定溫度 時，引導冷卻液流向所述第一回路，從而利用所述廢熱加溫所述發(fā)動機；并且當所述發(fā)動機 的冷卻液溫度大于所述第一預定溫度時，引導所述冷卻液流向所述第二回路；被定位成在所述第三回路中泵送冷卻液的泵，所述泵可控，以便當所述第三回路中的 冷卻液的溫度大于所述第一預定溫度且小于第二預定溫度時泵送所述冷卻液；并且其中， 所述第二預定溫度大于所述第一預定溫度，使得在所述發(fā)動機的加溫完成后，所述變速器 被所述廢熱進一步加溫。
2.如權(quán)利要求1所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述的至少一個閥包括在所述廢熱回收 裝置熱交換器上游和所述發(fā)動機下游的第一閥。
3.如權(quán)利要求2所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述第一閥是電動閥和蠟馬達閥中的一種。
4.如權(quán)利要求2所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述至少一個閥包括在所述廢熱回收裝 置熱交換器下游的第二閥和第三閥，所述第二閥和第三閥能夠操作，以便當所述廢熱回收 裝置熱交換器下游的冷卻液的溫度大于第三預定溫度且小于所述第一預定溫度時，引導冷 卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流到所述變速器熱交換器，然后流到所述發(fā)動機。
5.如權(quán)利要求4所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述第二閥和所述第三閥可操作，以便當 所述廢熱回收裝置熱交換器下游的冷卻液的溫度大于所述第一預定溫度且小于所述第二 預定溫度時，引導冷卻液從所述廢熱回收裝置熱交換器流向所述變速器熱交換器，并通過 所述第三回路流回所述廢熱回收裝置熱交換器而不經(jīng)過所述第一回路，從而在所述發(fā)動機 的加溫完成后進一步加溫所述變速器。
6.如權(quán)利要求2所述的廢熱回收系統(tǒng)，其中，所述冷卻液溫度傳感器包括可操作以感 測流經(jīng)所述發(fā)動機的冷卻液溫度的發(fā)動機冷卻液溫度傳感器，和可操作以感測在流經(jīng)所述 變速器熱交換器和所述發(fā)動機中任一個之前離開所述廢熱回收裝置熱交換器的冷卻液的 溫度的廢熱回收冷卻液溫度傳感器。
7.如權(quán)利要求2所述的廢熱回收系統(tǒng)，進一步包括控制器，其可操作地與所述旁通閥、所述至少一個閥、所述多個冷卻液溫度傳感器、以 及所述泵連接，并且被設(shè)置為接收來自所述冷卻液溫度傳感器的表示了冷卻液溫度的信 息，并響應于所述接收到的信息來控制所述旁通閥、所述至少一個閥和所述泵。
8.一種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)，所述車輛包括具有冷卻液流入口和冷卻液流出口的發(fā)動機、配有變速器熱交換器的變速器、以及廢氣經(jīng)由其中從所述發(fā)動機排出的排氣系統(tǒng)， 所述廢熱回收系統(tǒng)包括定位在所述排氣系統(tǒng)中的廢熱回收裝置，所述廢熱回收裝置包括廢熱回收裝置熱交換 器和旁通閥，所述旁通閥可操作，以便當處于第一位置中時，選擇性地引導廢氣通過所述廢 熱回收裝置熱交換器，并且當處于第二位置中時，選擇性地引導廢氣旁路繞過所述廢熱回 收裝置熱交換器；多個冷卻液流動通道，其限定了 與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述發(fā)動機流體連通但與所述變速器熱交換器基本 沒有流體連通的第一冷卻液流動回路；與所述發(fā)動機流體連通但與所述廢熱回收裝置熱交換器基本沒有流體連通的第二冷 卻液流動回路；和與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述變速器熱交換器流體連通但與所述發(fā)動機基本 沒有流體連通的第三冷卻液流動回路；第一閥，其定位在所述發(fā)動機冷卻液流出口下游，并且能夠選擇性地操作，以便引導冷 卻液流向所述第一回路，以及替代地引導冷卻液流向所述第二回路； 定位成測量所述發(fā)動機中冷卻液溫度的第一溫度傳感器； 定位成測量所述第三回路中冷卻液溫度的第二溫度傳感器； 定位成在所述第三回路中泵送冷卻液的冷卻液泵；其中，當所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度小于或等于第一預定溫度時，所述第一閥引導 冷卻液流向所述第一回路，以便加溫所述發(fā)動機；當所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度大于所 述第一預定溫度時，所述第一閥引導冷卻液流向所述第二回路；其中，當所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度大于所述第一預定溫度且所述第三回路中冷卻 液的溫度小于第二預定溫度時，所述冷卻液泵啟動，使得所述第三回路中的冷卻液流被所 述廢熱回收裝置熱交換器加熱，以便對所述變速器加溫；其中，所述第二預定溫度大于所述 第一預定溫度；以及其中，所述旁通閥被選擇成，當所述第三回路中冷卻液的溫度大于所述第二預定溫度 時，使所述廢氣旁路繞過所述廢熱回收裝置熱交換器。
9. 一種在車輛上管理廢熱回收的方法，包括控制用于廢熱回收裝置熱交換器的旁通閥、冷卻液泵和一個或多個冷卻液流量閥，以 便響應于所感測到的冷卻液溫度來對多個冷卻液流動回路中的冷卻液的加熱進行控制，包 括與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述發(fā)動機流體連通但與所述變速器熱交換器基本 沒有流體連通的第一冷卻液流動回路；與所述發(fā)動機流體連通但與所述廢熱回收裝置熱交換器基本沒有流體連通的第二冷 卻液流動回路；以及與所述廢熱回收裝置熱交換器和所述變速器熱交換器流體連通但與所述發(fā)動機基本 沒有流體連通的第三冷卻液流動回路；并且其中，所述旁通閥、所述冷卻液泵和所述一個或多個冷卻液流量閥都被控制，使得 在所述發(fā)動機經(jīng)由廢熱和所述第一冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱之后，所述變速器經(jīng)由廢熱和所述第三冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱到比所述發(fā)動機更高的溫度，其 中，當所述變速器正經(jīng)由所述第三冷卻液流動回路中的冷卻液流被加熱時，冷卻液經(jīng)由所 述第二冷卻液流動回路流向所述發(fā)動機。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進一步包括對位于所述一個或多個冷卻液流量閥上游的所述發(fā)動機中的冷卻液的溫度進行感測；以及對離開所述廢熱回收裝置熱交換器的冷卻液的溫度進行感測。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于變速器預熱的廢熱回收。具體地，提供了一種用于車輛的廢熱回收系統(tǒng)EHRS，其可操作以便當發(fā)動機被廢熱充分加熱后，在一定操作條件下將由廢熱加熱的冷卻液導向車輛變速器，同時不再使用廢熱進一步加熱發(fā)動機。這樣，因為使用被加熱的冷卻液將變速器加熱到比發(fā)動機更高的操作溫度，所以增加了廢熱回收。所述EHRS還可以旁通模式運行，在旁通模式下，廢熱不會被導向發(fā)動機或者變速器。還提供了管理廢熱的方法。
文檔編號F01M5/02GK102042064SQ20101052788
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月21日
發(fā)明者D·B·格拉斯福德, G·M·克萊波爾, G·P·普賴爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司