用于發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本教導(dǎo)涉及一種用于車輛的熱管理的系統(tǒng)和方法，該車輛具有發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有專用的IEM(集成排氣歧管)冷卻劑出口。
【背景技術(shù)】
[0002]在用于機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)熱管理系統(tǒng)中，冷卻回路循環(huán)冷卻液，通常為水和防凍液。冷卻回路通常包括由發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸或電控制模塊驅(qū)動(dòng)的冷卻劑栗。冷卻劑栗推進(jìn)冷卻液穿過冷卻回路。
[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)通常被設(shè)計(jì)為促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和冷卻液在冷起動(dòng)之后暖起，且在正常車輛操作期間促進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻。冷卻劑可遵循穿過在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中的冷卻通道，穿過在發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋中的冷卻通道，且然后直接地穿過軟管到散熱器或加熱器芯部的路徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]—種發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)和用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理系統(tǒng)的方法被提供。車輛(發(fā)動(dòng)機(jī)被并入車輛)可包括排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括多個(gè)排氣流道。發(fā)動(dòng)機(jī)可包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、汽缸蓋、以及集成排氣歧管。集成排氣歧管(IEM)包括一體鑄造在其中的IEM冷卻劑出口。
[0005]該發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)可包括冷卻劑栗，發(fā)動(dòng)機(jī)水套，和控制器。發(fā)動(dòng)機(jī)水套被配置為從冷卻劑栗接收冷卻劑，且從IEM冷卻劑出口排出冷卻劑。發(fā)動(dòng)機(jī)水套可包括發(fā)動(dòng)機(jī)缸體冷卻套管，下部缸蓋冷卻套管和上部缸蓋冷卻套管。
[0006]流動(dòng)穿過發(fā)動(dòng)機(jī)水套且最后從IEM冷卻劑出口排出的冷卻劑與發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋為熱交換關(guān)系。發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋與流動(dòng)穿過排氣系統(tǒng)的熱的排氣為熱交換關(guān)系。因此，該發(fā)動(dòng)機(jī)水套通過汽缸蓋與熱的排氣為有效熱交換的關(guān)系。流動(dòng)穿過發(fā)動(dòng)機(jī)水套的冷卻劑通過汽缸蓋從熱的排氣吸收熱量，導(dǎo)致熱的冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出。
[0007]從IEM冷卻劑出口排出的熱的冷卻劑通過控制器選擇性地引導(dǎo)到加熱器芯部(以幫助暖和乘客艙)，發(fā)動(dòng)機(jī)油熱量交換器(以幫助和緩發(fā)動(dòng)機(jī)油的溫度)，變速器(以幫助和緩變速器的溫度)和散熱器(以幫助冷卻發(fā)動(dòng)機(jī))中的一個(gè)。
[0008]控制器具有處理器和有形非瞬時(shí)存儲(chǔ)器，指令被記錄在存儲(chǔ)器上，其中執(zhí)行已記錄的指令導(dǎo)致處理器引導(dǎo)冷卻劑流動(dòng)穿過發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)。
[0009]該控制器通過本方法引導(dǎo)冷卻劑流動(dòng)穿過熱管理系統(tǒng)，其導(dǎo)致處理器促動(dòng)多個(gè)控制閥以占據(jù)完全關(guān)閉位置直到發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到預(yù)定的溫度。該多個(gè)控制閥可包括第一流動(dòng)控制閥，第二流動(dòng)控制閥以及第三流動(dòng)控制閥，該第一流動(dòng)控制閥被配置為占據(jù)打開位置和關(guān)閉位置中的一個(gè)，該第二流動(dòng)控制閥被配置為占據(jù)第一，第二，第三以及第四位置中的一個(gè)，其中第一位置是關(guān)閉位置，該第三流動(dòng)控制閥被配置為占據(jù)第一，第二以及第三位置中的一個(gè)，其中第一位置是關(guān)閉位置。
[0010]在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到預(yù)定溫度之后，該處理器于是可發(fā)信號(hào)到冷卻劑栗以啟動(dòng)從而循環(huán)冷卻劑穿過熱管理系統(tǒng)。處理器于是可促動(dòng)第二流動(dòng)控制閥以占據(jù)第二位置，從而引導(dǎo)冷卻劑從IEM冷卻劑出口流動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)油熱量交換器和變速器熱量交換器，以暖和相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)油和變速器的每個(gè)。
[0011]—旦發(fā)動(dòng)機(jī)油和變速器達(dá)到預(yù)定溫度，該控制器可促動(dòng)第二流動(dòng)控制閥占據(jù)第三位置，以便引導(dǎo)冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出到加熱器芯部以完成乘客艙的加熱。
[0012]根據(jù)另一方面，公開了一種用于車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)，具有排氣系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)具有汽缸蓋和集成排氣歧管，該系統(tǒng)包括:
[0013]冷卻劑栗；
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)水套，被配置為從冷卻劑栗接收冷卻劑，且還被配置為從IEM冷卻劑出口排出冷卻劑，其中所述IEM冷卻劑出口被鑄入到集成排氣歧管；
[0015]控制器，具有處理器和有形非瞬時(shí)存儲(chǔ)器，指令被記錄在所述存儲(chǔ)器上，其中執(zhí)行已記錄的指令導(dǎo)致處理器引導(dǎo)冷卻劑流動(dòng)穿過發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)；以及
[0016]其中流動(dòng)穿過發(fā)動(dòng)機(jī)水套且從IEM冷卻劑出口排出的冷卻劑與發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋為熱交換關(guān)系，汽缸蓋與流動(dòng)穿過所述排氣系統(tǒng)的熱的排氣為熱交換關(guān)系，以致流動(dòng)穿過發(fā)動(dòng)機(jī)水套的所述冷卻劑經(jīng)由汽缸蓋從熱的排氣吸收熱量，導(dǎo)致熱的冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出，且由控制器選擇性地引導(dǎo)到加熱器芯部、發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器、變速器熱交換器和散熱器中的一個(gè)。
[0017]優(yōu)選地，所述排氣系統(tǒng)包括多個(gè)排氣流道和與發(fā)動(dòng)機(jī)的集成排氣歧管一體的排氣出口，排氣出口具有排氣隔板，所述排氣隔板被配置為橫貫排氣出口，所述排氣隔板限定多個(gè)與排氣流道關(guān)聯(lián)的排氣口。
[0018]優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸水套設(shè)置尺寸以大體圍繞排氣流道，且被配置為從汽缸蓋和排氣隔板的每個(gè)吸取熱量。
[0019]優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)水套包括:發(fā)動(dòng)機(jī)缸體冷卻套管和下部缸蓋冷卻套管，每個(gè)被配置為從冷卻劑栗接收冷卻劑；以及上部缸蓋冷卻套管，被配置為從冷卻劑栗和下部缸蓋冷卻套管中的至少一個(gè)接收冷卻劑且還被配置為從IEM冷卻劑出口排出冷卻劑。
[0020]優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸水套還包括中間冷卻套管，所述中間冷卻套管被布置為圍繞排氣隔板且與排氣隔板為熱交換關(guān)系，且被配置為從排氣隔板吸取熱量；且其中所述中間冷卻套管被配置為從下部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑且排出冷卻劑到上部缸蓋冷卻套管。
[0021]優(yōu)選地，所述上部缸蓋冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑。
[0022]優(yōu)選地，所述上部缸蓋冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管和冷卻劑栗的每個(gè)接收冷卻劑。
[0023]優(yōu)選地，所述中間冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑，且所述上部缸蓋冷卻套管經(jīng)由中間冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管和從冷卻劑栗中的至少一個(gè)接收冷卻劑。
[0024]優(yōu)選地，發(fā)動(dòng)機(jī)熱管理系統(tǒng)還包括:
[0025]多個(gè)流動(dòng)控制閥，被配置為從冷卻劑栗和發(fā)動(dòng)機(jī)水套中的至少一個(gè)接收冷卻劑，其中所述冷卻劑栗和多個(gè)流動(dòng)控制閥由控制器控制；
[0026]加熱器芯部，其被配置為從多個(gè)流動(dòng)控制閥的至少一個(gè)接收冷卻劑；
[0027]變速器熱交換器，被配置為通過多個(gè)流動(dòng)控制閥的至少一個(gè)從冷卻劑栗和發(fā)動(dòng)機(jī)水套中的至少一個(gè)接收冷卻劑；
[0028]發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器，其被配置為通過多個(gè)流動(dòng)控制閥的至少一個(gè)從冷卻劑栗和發(fā)動(dòng)機(jī)水套中的至少一個(gè)接收冷卻劑；以及
[0029]散熱器，其被配置為從多個(gè)流動(dòng)控制閥，變速器熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器中的至少一個(gè)接收冷卻劑。
[0030]優(yōu)選地，所述的多個(gè)流動(dòng)控制閥包括:
[0031]第一流動(dòng)控制閥，占據(jù)打開位置和關(guān)閉位置的至少一個(gè)，所述第一流動(dòng)控制閥還被配置為從發(fā)動(dòng)機(jī)缸體冷卻套管接收冷卻劑；
[0032]第二流動(dòng)控制閥，被配置為占據(jù)第一位置，第二位置，第三位置和第四位置中的一個(gè)，以致所述第二流動(dòng)控制閥從上部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑且當(dāng)占據(jù)第二位置時(shí)排出暖和的冷卻劑到變速器熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器的每個(gè)，當(dāng)占據(jù)第三位置時(shí)排出冷卻劑到加熱器芯部，當(dāng)占據(jù)第四位置時(shí)，排出冷卻劑到第三流動(dòng)控制閥；
[0033]模式選擇閥，被配置為占據(jù)第一位置和第二位置中的一個(gè)，以致當(dāng)模式選擇閥占據(jù)第一位置時(shí)，所述模式選擇閥從第二流動(dòng)控制閥接收冷卻劑且排出冷卻劑到變速器熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器的每個(gè)，以幫助暖和變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)油的每個(gè)，且以致當(dāng)模式選擇閥占據(jù)第二位置時(shí)，所述模式選擇閥從冷卻劑栗接收冷卻劑且排出冷卻劑到變速器熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器的每個(gè)以幫助冷卻變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)油的每個(gè)；以及
[0034]第三流動(dòng)控制閥，被配置為占據(jù)第一位置，第二位置和第三位置中的一個(gè)，所述第三流動(dòng)控制閥還被配置為從下部缸蓋冷卻套管，第一流動(dòng)控制閥和第二流動(dòng)控制閥中的一個(gè)接收冷卻劑且還被配置為當(dāng)占據(jù)第二位置時(shí)排出冷卻劑到冷卻劑栗，當(dāng)占據(jù)第三位置時(shí)排出冷卻劑到散熱器。
[0035]優(yōu)選地，所述第一流動(dòng)控制閥占據(jù)關(guān)閉位置，其中所述第三流動(dòng)控制閥占據(jù)第一位置，其中所述第二流動(dòng)控制閥占據(jù)第二位置，且通過占據(jù)第一位置的模式選擇閥排出暖的冷卻劑到變速器熱交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器，從而加熱發(fā)動(dòng)機(jī)油且暖和變速器，且其中發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器和變速器熱交換器的每個(gè)被配置為排出冷卻劑到散熱器。
[0036]優(yōu)選地，所述第一流動(dòng)控制閥占據(jù)關(guān)閉位置；其中所述第三流動(dòng)控制閥占據(jù)第一位置；其中所述第二流動(dòng)控制閥占據(jù)第三位置且排出冷卻劑到加熱器芯部；且其中所述加熱器芯部被配置為從第二流動(dòng)控制閥接收冷卻劑且排出冷卻劑到冷卻劑栗。
[0037]優(yōu)選地，所述第一流動(dòng)控制閥占據(jù)打開位置且排出冷卻劑到第三流動(dòng)控制閥；其中所述第二流動(dòng)控制閥占據(jù)第三位置且排出冷卻劑到第三流動(dòng)控制閥和加熱器芯部的每個(gè)；且其中所述第三流動(dòng)控制閥占據(jù)第二位置和第三位置中的一個(gè)，以致當(dāng)占據(jù)第二位置時(shí)所述第三流動(dòng)控制閥排出冷卻劑到冷卻液栗，且當(dāng)占據(jù)第三位置時(shí)所述第三流動(dòng)控制閥排出冷卻劑到散熱器。
[0038]另一方面，提供了一種用于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的熱管理的方法，包括步驟:
[0039]通過控制器促動(dòng)多個(gè)流動(dòng)控制閥，以占據(jù)完全關(guān)閉位置直到發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到第一預(yù)定溫度，其中所述多個(gè)流動(dòng)控制閥至少包括被促動(dòng)占據(jù)關(guān)閉位置的第一流動(dòng)控制閥，被相對(duì)占據(jù)第一位置的第二流動(dòng)控制閥，和被相對(duì)占據(jù)第一位置的第三流動(dòng)控制閥；
[0040]在發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到第一預(yù)定溫度之后，通過控制器發(fā)送信號(hào)到冷卻劑栗，以啟動(dòng)且循環(huán)冷卻劑穿過熱管理系統(tǒng)；
[0041]通過控制器促動(dòng)第二流動(dòng)控制閥以占據(jù)第二位置且促動(dòng)模式選擇閥以占據(jù)第一位置；
[0042]通過控制器選擇性地引導(dǎo)從IEM冷卻劑出口排出的暖的冷卻劑通過第二流動(dòng)控制閥到發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器和變速器熱交換器的每個(gè)，其中所述暖的冷卻劑通過發(fā)動(dòng)機(jī)水套被傳遞到KM冷卻劑出口，發(fā)動(dòng)機(jī)水套與發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋為熱交換關(guān)系，且所述汽缸蓋與流動(dòng)穿過多個(gè)排氣流道的熱的排氣為熱交換關(guān)系，以致所述暖的冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出且通過第二流動(dòng)控制閥被引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)油熱交換器和變速器熱交換器，分別暖和發(fā)動(dòng)機(jī)油和變速器的每一個(gè)；以及
[0043]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)油達(dá)到預(yù)定溫度且變速器達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，通過控制器促動(dòng)第二流動(dòng)控制閥以占據(jù)第三位置，從而引導(dǎo)冷卻劑到加熱器芯部以幫助加熱乘客艙。
[0044]優(yōu)選地，所述方法還包括:
[0045]當(dāng)乘客艙達(dá)到預(yù)定溫度時(shí)，通過控制器促動(dòng)第一流動(dòng)控制閥以占據(jù)打開位置且促動(dòng)第二流動(dòng)控制閥以占據(jù)第四位置，從而從第二流動(dòng)控制閥引導(dǎo)冷卻劑到第三流動(dòng)控制閥；以及
[0046]通過控制器選擇性地引導(dǎo)從第三流動(dòng)控制閥排出的冷卻劑到以下中的一個(gè):到冷卻劑栗直到發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到第二預(yù)定溫度；以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到第二預(yù)定溫度時(shí)到散熱器。
[0047]優(yōu)選地，所述控制器選擇性地引導(dǎo)從第一流動(dòng)控制閥排出的冷卻劑到第三流動(dòng)控制閥；其中所述控制器選擇性地引導(dǎo)從第二流動(dòng)控制閥排出的冷卻劑到加熱器芯部和第三流動(dòng)控制閥的每個(gè)；且其中所述第三流動(dòng)控制閥被促動(dòng)以占據(jù)第二位置且排出冷卻劑回到冷卻劑栗，以便幫助暖和發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0048]優(yōu)選地，所述控制器選擇性地引導(dǎo)從第一流動(dòng)控制閥排出的冷卻劑到第三流動(dòng)控制閥；其中所述控制器選擇性地引導(dǎo)從第二流動(dòng)控制閥排出的冷卻劑到加熱器芯部和