[發明專利]具有多個冷卻劑加熱模式的車輛廢熱回收設備和方法

有效

• 申請號: 201010537412.0
• 申請日: 2010-11-04
• 公開（公告）號: CN102052128A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: G·P·普賴爾;D·B·格拉斯福德
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F01N5/02
• 分類號: F01N5/02;F02N19/10
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華

1.一種用于具有發動機的車輛的設備，所述設備包括：

排氣系統，排氣通過所述排氣系統從發動機排出；

熱交換器，所述熱交換器至少部分地定位在排氣系統內；

冷卻劑流動通道，所述冷卻劑流動通道與發動機和熱交換器熱連通；以及

旁通閥，所述旁通閥能以第一冷卻劑加熱模式操作，以將排氣沿第一流動路徑引導經過熱交換器，以將廢熱傳遞給冷卻劑流動通道；所述閥能以第二冷卻劑加熱模式操作，以將排氣的至少一部分沿第二流動路徑引導經過熱交換器，以將廢熱傳遞給冷卻劑流動通道；其中，第二流動路徑相對于第一流動路徑被限制；且所述閥能以旁通模式操作，以引導排氣旁通熱交換器，在旁通模式期間，沒有發生經由熱交換器的顯著冷卻劑加熱。

2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述旁通閥具有能彼此獨立地移動的第一部分和第二部分；其中，在第二冷卻劑加熱模式中，第一部分處于第一位置且第二部分處于第二位置，使得第二部分將到熱交換器的流動部分地阻塞以建立第二流動路徑。

3.根據權利要求2所述的設備，還包括：

擋板，所述擋板設置成在旁通閥和熱交換器之間引導排氣，使得在第二冷卻劑加熱模式中，排氣僅僅流經熱交換器的一部分。

4.根據權利要求1所述的設備，其中，所述旁通閥在第一冷卻劑加熱模式中處于第一位置，在第二冷卻劑加熱模式中處于第二位置，且在旁通模式中處于第三位置；其中，第二位置在第一位置和第三位置之間以將排氣流在旁通熱交換器的另一個流動路徑和第二流動路徑之間分離。

5.根據權利要求1所述的設備，還包括：

至少一個傳感器，所述至少一個傳感器能操作感測車輛操作狀況；

控制器，所述控制器操作性地連接到所述至少一個傳感器和旁通閥，且能操作在所述至少一個傳感器感測第一組車輛操作狀況時移動旁通閥以建立第一冷卻劑加熱模式，在所述至少一個傳感器感測第二組車輛操作狀況時移動旁通閥以建立第二冷卻劑加熱模式，在所述至少一個傳感器感測第三組車輛操作狀況時移動旁通閥以建立第三冷卻劑加熱模式。

6.根據權利要求5所述的設備，其中，所述至少一個傳感器包括冷卻劑溫度傳感器；其中，所述第一組車輛操作狀況包括小于第一預定溫度的冷卻劑溫度；其中，所述第二組車輛操作狀況包括大于第一預定溫度且小于第二預定溫度的冷卻劑溫度；且其中，所述第三組車輛操作狀況包括大于第二預定溫度的冷卻劑溫度。

7.根據權利要求6所述的設備，其中，所述至少一個傳感器還包括能操作感測發動機負載的傳感器；其中，所述第二組車輛操作狀況包括小于預定發動機負載的發動機負載。

8.一種用于具有發動機的車輛的設備，所述設備包括：

排氣系統，排氣通過所述排氣系統從發動機排出；

熱交換器，所述熱交換器定位在排氣系統內；

冷卻劑流動通道，所述冷卻劑流動通道與發動機和熱交換器熱連通；以及

旁通閥，所述旁通閥能操作建立至少兩種不同的冷卻劑加熱模式，其中，排氣被引導經過熱交換器以將熱量傳遞給冷卻劑流動通道中的冷卻劑，其中，所述兩種不同的冷卻劑加熱模式由不同的流動路徑表征，其中，排氣流的不同部分被引導到熱交換器或者排氣流經過熱交換器的不同部分；且其中，所述旁通閥還能操作建立旁通模式，在旁通模式期間，排氣旁通熱交換器，從而沒有發生經由熱交換器的顯著冷卻劑加熱。

9.一種在車輛上管理廢熱回收的方法，包括：

監測車輛操作狀況，所述車輛操作狀況包括冷卻劑溫度、發動機負載、發動機速度和空氣/燃料比；

基于所述監測車輛操作狀況來預測經過熱交換器的排氣溫度和排氣流率；

估計在經過熱交換器的預測排氣溫度和流率時由于排氣流引起的冷卻劑溫度增加；以及

基于估計的冷卻劑溫度增加來控制閥以改變經過熱交換器的排氣流量；其中，所述閥被控制建立至少兩種不同的冷卻劑加熱模式且建立旁通模式，在所述冷卻劑加熱模式中，排氣經由不同的流動路徑流經熱交換器，在旁通模式中，大致沒有排氣流經熱交換器。

10.根據權利要求9所述的方法，其中，在估計冷卻劑溫度增加小于或等于第一預定溫度時，排氣沿第一流動路徑引導經過熱交換器以將廢熱以第一冷卻劑加熱模式傳遞給冷卻劑流動通道，其中，在估計冷卻劑溫度增加大于第一預定溫度且小于第二預定溫度時，排氣中的至少一部分沿第二流動路徑引導經過熱交換器以將廢熱以第二冷卻劑加熱模式傳遞給冷卻劑流動通道；其中，第二流動路徑相對于第一流動路徑被限制；且其中，在估計冷卻劑溫度增加大于第二預定溫度時，排氣以旁通模式旁通熱交換器。