專利名稱：車輛的廢氣熱量回收系統(tǒng)以及廢氣熱量回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車輛的廢氣熱量回收裝置。更具體地，本發(fā)明涉及回收廢氣熱量以減 少燃料消耗的廢氣熱量回收裝置，以及廢氣熱量回收方法。
背景技術(shù)：
一般而言，車輛制造商正在研究減少廢氣和燃料消耗的途徑。當(dāng)催化劑加載量增大并且廢氣再循環(huán)(EGR)冷卻器容量變得更大以滿足廢氣調(diào) 節(jié)時(shí)，同時(shí)也增大了車輛的制造成本?？勺兯梅乐共槐匾睦鋮s發(fā)生，從而減少了發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱時(shí)間并且減少了燃料 消耗。此外，正在被開發(fā)和應(yīng)用廢氣熱量回收裝置以回收損失的廢氣能量，其中廢氣熱 量回收裝置設(shè)置在廢氣催化劑的下游側(cè)，以將廢氣的熱量傳遞至冷卻劑，從而減少了發(fā)動(dòng) 機(jī)的預(yù)熱時(shí)間。公開于本發(fā)明背景部分的信息僅僅旨在增加對(duì)本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng) 當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面涉及提供車輛的廢氣熱量回收裝置，其具有以下優(yōu)點(diǎn)在發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)行過程中，通過根據(jù)冷卻劑的溫度主動(dòng)地改變?cè)趶U氣熱量交換器和發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷 卻劑量，減少燃料消耗以及改進(jìn)廢氣質(zhì)量。換言之，少量的冷卻劑在發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)并且大量的冷卻劑在廢氣熱量交換器中循 環(huán)，從而改進(jìn)在冷起動(dòng)的早期階段的能量效率。在本發(fā)明的一個(gè)方面中，車輛的廢氣熱量回收裝置可以包括散熱器，該散熱器設(shè) 置于干線，并且熱的冷卻劑通過該散熱器進(jìn)行循環(huán)從而散發(fā)其熱量；廢氣熱量交換器，其將 發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣熱量傳遞至冷卻劑；第一閥，其選擇性地使吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒熱量的所述冷 卻劑循環(huán)至所述干線或者支線；水泵，其連接至所述第一閥并且使所述冷卻劑循環(huán)；冷卻 劑溫度傳感器，其檢測(cè)所述冷卻劑的溫度；第二閥，其連接至所述水泵，并且設(shè)置于分配線 路以分配由所述水泵提供至所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述廢氣熱量交換器的冷卻劑；以及控制部分， 其依據(jù)由所述冷卻劑溫度傳感器檢測(cè)到的所述冷卻劑的溫度控制所述第一和第二閥，從而 調(diào)節(jié)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量以及在所述散熱器和所述支 線中循環(huán)的冷卻劑量。所述廢氣熱量交換器可以設(shè)置在廢氣催化劑的下游側(cè)。
所述控制部分可以控制所述第二閥，從而當(dāng)所述冷卻劑的溫度小于第一預(yù)定值 時(shí)，在所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量變得大于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷卻劑量， 其中所述控制部分控制所述第一閥，從而在所述散熱器中的冷卻劑的循環(huán)關(guān)閉并且在所述 支線中的冷卻劑的循環(huán)打開。所述控制部分可以控制所述第二閥，從而當(dāng)所述冷卻劑溫度高于第二預(yù)定值時(shí)， 在所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量最小化或者關(guān)閉，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷卻劑 量最大化，其中所述控制部分控制所述第一閥，從而在所述散熱器中的冷卻劑的循環(huán)打開 并且在所述支線中的冷卻劑的循環(huán)關(guān)閉。輔助設(shè)備可以連接至所述支線。在本發(fā)明的另一方面中，車輛的廢氣熱量回收方法可以包括檢測(cè)冷卻劑的溫度 并且將檢測(cè)到的溫度與第一預(yù)定溫度值進(jìn)行比較；調(diào)節(jié)所述冷卻劑的通路，從而當(dāng)所述冷 卻劑的溫度小于第一預(yù)定溫度值時(shí)，在廢氣熱量交換器中循環(huán)的所述冷卻劑量大于在發(fā)動(dòng) 機(jī)中循環(huán)的冷卻劑量；并且控制所述冷卻劑，使得當(dāng)所述冷卻劑的溫度高于第二預(yù)定溫度 值時(shí)，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷卻劑量大于在所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量，其 中第二閥可以設(shè)置于分配線路，該分配線路連接至水泵，以根據(jù)所述冷卻劑的溫度將所述 冷卻劑分配至所述發(fā)動(dòng)機(jī)以及所述廢氣熱量交換器。所述廢氣熱量回收方法還可以包括當(dāng)檢測(cè)到的溫度低于所述第一預(yù)定溫度值時(shí)， 使所述冷卻劑循環(huán)至支線；并且當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于所述第二預(yù)定溫度值時(shí)，使所述冷卻 劑循環(huán)至散熱器，其中所述第一預(yù)定溫度值低于所述第二預(yù)定溫度值，其中第一閥可以連 接至水泵并且選擇性地調(diào)節(jié)所述冷卻劑至所述支線和所述散熱器的循環(huán)。在如上所述的本發(fā)明中，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)的早期階段中，所述冷卻劑被主動(dòng)地控制 以縮短所述發(fā)動(dòng)機(jī)的預(yù)熱時(shí)間，從而減小燃料消耗以及穩(wěn)定廢氣。在本發(fā)明中，不添加催化劑，也能保證穩(wěn)定的廢氣，能夠快速升高發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度， 快速降低油摩擦，使部件的磨損最小化，從而改進(jìn)了其耐久性。本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點(diǎn)，這些特性和優(yōu)點(diǎn)從并入本文中的附 圖和隨后的具體實(shí)施方式
中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實(shí) 施方式中進(jìn)行詳細(xì)陳述，這些附圖和具體實(shí)施方式
共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。


圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的車輛的示例性廢氣熱量回收裝置。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明的在車輛中的示例性廢氣熱量回收過程的流程圖。應(yīng)了解附圖呈現(xiàn)了闡述本發(fā)明基本原理的各個(gè)特征的一定程度簡(jiǎn)化的表示，從而 不需要按比例繪制。本文所公開的本發(fā)明的特定設(shè)計(jì)特征，包括例如特定尺寸、取向、位置 以及形狀，將部分地由具體意圖的應(yīng)用以及使用環(huán)境確定。在附圖中，附圖標(biāo)記在全部的幾個(gè)附圖中表示本發(fā)明的相同或者等效的部分。
具體實(shí)施例方式以下將詳細(xì)參考本發(fā)明的不同實(shí)施例，本發(fā)明的實(shí)例在附圖中示出并在下面進(jìn)行 描述。雖然結(jié)合示例性實(shí)施例描述本發(fā)明，但應(yīng)了解該描述不是旨在將本發(fā)明限制于那些示例性實(shí)施例。相反地，本發(fā)明旨在不僅僅覆蓋示例性實(shí)施例，還覆蓋可以包括在由所附權(quán) 利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍里的各種替代、改進(jìn)、等效結(jié)構(gòu)以及其他實(shí)施例。在以下詳細(xì)的描述中，僅僅簡(jiǎn)單地通過闡述的方式，示出并描述了本發(fā)明的某些 示例性實(shí)施方式。圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的車輛的廢氣熱量回收裝置。本發(fā)明包括發(fā)動(dòng)機(jī)10、散熱器20、廢氣熱量交換器30、輔助設(shè)備40、水泵50、冷卻 劑溫度傳感器60、控制部分70、第一閥80以及第二閥90。散熱器20設(shè)置于干線22，從而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)10足夠熱時(shí)，散發(fā)燃燒熱量。廢氣熱量交換器30設(shè)置在催化劑的下游側(cè)，冷卻劑通過該廢氣熱量交換器30循 環(huán)以將發(fā)動(dòng)機(jī)10的廢氣熱量傳遞至冷卻劑，從而減少了發(fā)動(dòng)機(jī)10的預(yù)熱時(shí)間。輔助設(shè)備40包括加熱器，冷卻劑通過該加熱器循環(huán)，從而加熱車輛的內(nèi)部。水泵50可變地運(yùn)行，特別地，如果冷卻劑溫度小于預(yù)定值，水泵50不運(yùn)行，而發(fā)動(dòng) 機(jī)10運(yùn)行，從而通過防止不必要的冷卻而減少了發(fā)動(dòng)機(jī)10的預(yù)熱時(shí)間，并且通過減少潤(rùn)滑 油的摩擦阻力而減少了燃料消耗。溫度傳感器60檢測(cè)循環(huán)的冷卻劑的溫度，并且將檢測(cè)到的信號(hào)傳遞至控制部分 70。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行時(shí)通過溫度傳感器60檢測(cè)到的冷卻劑的溫度，控制部分70控 制水泵50、第一閥80和第二閥90，從而減少發(fā)動(dòng)機(jī)10的預(yù)熱時(shí)間。第一閥80設(shè)置于冷卻劑的循環(huán)線路，從而根據(jù)控制部分80的控制來確定冷卻劑 的循環(huán)通路。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)10完全預(yù)熱的正常行駛情況下，冷卻劑通過散熱器20進(jìn)行循環(huán)， 在發(fā)動(dòng)機(jī)10沒有預(yù)熱的非正常行駛情況下，冷卻劑不會(huì)通過散熱器20進(jìn)行循環(huán)，而是流過 支線42。在該過程中，冷卻劑能夠依照行駛情況通過輔助設(shè)備40進(jìn)行循環(huán)。第二閥90是電動(dòng)控制閥，設(shè)置于水泵50、發(fā)動(dòng)機(jī)10以及廢氣熱量交換器30的分 配線路33，從而通過根據(jù)控制部分70的控制來調(diào)節(jié)通過水泵50循環(huán)的冷卻劑的路徑。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)10沒有充分變熱或者冷卻劑溫度低于預(yù)定溫度的情況下，根據(jù)控 制部分70的控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)10中循環(huán)的冷卻劑量小于在廢氣熱量交換器30中循環(huán)的冷卻 劑量，從而導(dǎo)致冷卻劑溫度的迅速升高。同樣，在發(fā)動(dòng)機(jī)10充分變熱或者冷卻劑溫度高于預(yù)定溫度的情況下，根據(jù)控制部 分70的控制，在發(fā)動(dòng)機(jī)10中循環(huán)的冷卻劑量最大化，在廢氣熱量交換器30中循環(huán)的冷卻 劑量最小化或者關(guān)閉。第一閥80和第二閥90是通過控制部分70控制而運(yùn)行的電動(dòng)控制閥或者通用恒
ilm^^ ο參考圖2，包括上述功能的本發(fā)明的操作在下文中進(jìn)行解釋。圖2是示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施方式的在車輛中的廢氣熱量回收過程的流 程圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)10關(guān)閉的情況下(SlOl)，如果檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)(S102)，控制部 分檢測(cè)冷卻劑溫度傳感器60提供的冷卻劑溫度(S10;3)并且確定是否冷卻劑溫度小于冷起動(dòng)情況時(shí)的預(yù)定溫度(XC ) (S104)。如果在S104中冷卻劑溫度高于預(yù)定溫度(XC )，第一閥80根據(jù)冷卻劑溫度執(zhí)行 通用的冷卻劑循環(huán)控制(S105)，從而冷卻劑在散熱器20中循環(huán)。然而，如果在S104中冷卻劑溫度小于預(yù)定溫度(A°C )，控制部分確定發(fā)動(dòng)機(jī)在冷 的情況下(S106)，并且控制第一閥80(S107)，從而冷卻劑不在散熱器20中循環(huán)，而是通過 支線42進(jìn)行循環(huán)(S108)。此外，控制部分70操作水泵50以使冷卻劑循環(huán)(S109)，同時(shí)控制第二閥 90 (SllO)，從而在發(fā)動(dòng)機(jī)10中循環(huán)的冷卻劑量變得小于在廢氣熱量交換器30中循環(huán)的冷 卻劑量，從而使冷卻劑溫度快速升高(Slll)。因此，冷卻劑溫度通過發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒熱量和廢氣熱量交換器30升高，接著控制部 分確定冷卻劑溫度是否高于作為判定預(yù)熱情況的準(zhǔn)則的預(yù)定溫度(B°C ) (S112)。如果在S112中冷卻劑溫度高于作為判定預(yù)熱情況的準(zhǔn)則的預(yù)定溫度(B°C)，控制 部分70確定發(fā)動(dòng)機(jī)10是熱的(S113)，并且控制第一閥80(S114)以使冷卻劑通過散熱器 20進(jìn)行循環(huán)(Si 15)。同時(shí)，控制部分控制第二閥90 (Si 16)，從而使在廢氣熱量交換器30中循環(huán)的冷卻 劑量最小化或者關(guān)閉，并且使在發(fā)動(dòng)機(jī)10中循環(huán)的冷卻劑量最大化(S117)。前述對(duì)本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述 并非想窮盡本發(fā)明，或者將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)， 可以進(jìn)行很多改變和變化。對(duì)示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定 原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的 示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由所附的權(quán)利要求書及其 等同形式所限定。
權(quán)利要求
1.一種車輛的廢氣熱量回收裝置，包括散熱器，該散熱器設(shè)置于干線，并且熱的冷卻劑通過該散熱器進(jìn)行循環(huán)從而散發(fā)其熱量；廢氣熱量交換器，其將發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣熱量傳遞至冷卻劑；第一閥，其選擇性地使吸收發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒熱量的所述冷卻劑循環(huán)至所述干線或者支線.一入 ，水泵，其連接至所述第一閥并且使所述冷卻劑循環(huán)； 冷卻劑溫度傳感器，其檢測(cè)所述冷卻劑的溫度；第二閥，其連接至所述水泵，并且設(shè)置于分配線路以分配由所述水泵提供至所述發(fā)動(dòng) 機(jī)和所述廢氣熱量交換器的冷卻劑；以及控制部分，該控制部分依據(jù)由所述冷卻劑溫度傳感器檢測(cè)到的所述冷卻劑的溫度控制 所述第一和第二閥，從而調(diào)節(jié)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量以及 在所述散熱器和所述支線中循環(huán)的冷卻劑量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的廢氣熱量回收裝置，其中所述廢氣熱量交換器設(shè)置在 廢氣催化劑的下游側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的廢氣熱量回收裝置，其中所述控制部分控制所述第二 閥，從而當(dāng)所述冷卻劑的溫度小于第一預(yù)定值時(shí)，在所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑 量變得大于在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷卻劑量。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車輛的廢氣熱量回收裝置，其中所述控制部分控制所述第一 閥，從而在所述散熱器中的冷卻劑的循環(huán)關(guān)閉，并且在所述支線中的冷卻劑的循環(huán)打開。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的廢氣熱量回收裝置，其中所述控制部分控制所述第二 閥，從而當(dāng)所述冷卻劑溫度高于第二預(yù)定值時(shí)，在所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量 最小化或者關(guān)閉，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷卻劑量最大化。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車輛的廢氣熱量回收裝置，其中所述控制部分控制所述第一 閥，從而在所述散熱器中的冷卻劑的循環(huán)打開，并且在所述支線中的冷卻劑的循環(huán)關(guān)閉。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車輛的廢氣熱量回收裝置，其中輔助設(shè)備連接至所述支線。
8.—種車輛的廢氣熱量回收方法，包括檢測(cè)冷卻劑的溫度并且將檢測(cè)到的溫度與第一預(yù)定溫度值進(jìn)行比較； 調(diào)節(jié)所述冷卻劑的通路，從而當(dāng)所述冷卻劑的溫度小于第一預(yù)定溫度值時(shí)，在廢氣熱 量交換器中循環(huán)的所述冷卻劑量大于在發(fā)動(dòng)機(jī)中循環(huán)的冷卻劑量；并且控制所述冷卻劑，從而當(dāng)所述冷卻劑的溫度高于第二預(yù)定溫度值時(shí)，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中 循環(huán)的冷卻劑量大于在所述廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛的廢氣熱量回收方法，還包括第二閥設(shè)置于分配線路， 該分配線路連接至水泵，以根據(jù)所述冷卻劑的溫度將所述冷卻劑分配至所述發(fā)動(dòng)機(jī)以及所 述廢氣熱量交換器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的車輛的廢氣熱量回收方法，還包括當(dāng)檢測(cè)到的溫度低于所述第一預(yù)定溫度值時(shí)，使所述冷卻劑循環(huán)至支線；并且 當(dāng)檢測(cè)到的溫度高于所述第二預(yù)定溫度值時(shí)，使所述冷卻劑循環(huán)至散熱器， 其中所述第一預(yù)定溫度值低于所述第二預(yù)定溫度值。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的車輛的廢氣熱量回收方法，還包括第一閥，該第一閥連接 至水泵并且選擇性地調(diào)節(jié)所述冷卻劑至所述支線和所述散熱器的循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛的廢氣熱量回收系統(tǒng)以及廢氣熱量回收方法，其中廢氣熱量回收裝置可以包括散熱器，該散熱器設(shè)置于干線，并且熱的冷卻劑通過該散熱器進(jìn)行循環(huán)；廢氣熱量交換器，其將發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣熱量傳遞至冷卻劑；第一閥，其選擇性地使冷卻劑循環(huán)至干線或者支線；水泵，其連接至第一閥并且使冷卻劑循環(huán)；冷卻劑溫度傳感器，其檢測(cè)冷卻劑的溫度；第二閥，其連接至水泵，并且設(shè)置于分配線路以分配由水泵提供至發(fā)動(dòng)機(jī)和廢氣熱量交換器的冷卻劑；以及控制部分，該控制部分依據(jù)由冷卻劑的溫度控制第一和第二閥，從而調(diào)節(jié)在發(fā)動(dòng)機(jī)和廢氣熱量交換器中循環(huán)的冷卻劑量以及在散熱器和支線中循環(huán)的冷卻劑量。
文檔編號(hào)F01N5/02GK102086797SQ20101025278
公開日2011年6月8日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者李鳳相, 黃淳炫 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車株式會(huì)社, 起亞自動(dòng)車株式會(huì)社