专利名称：车辆的废气热量回收系统以及废气热量回收方法
技术领域：
本发明涉及车辆的废气热量回收装置。更具体地，本发明涉及回收废气热量以减 少燃料消耗的废气热量回收装置，以及废气热量回收方法。
背景技术：
一般而言，车辆制造商正在研究减少废气和燃料消耗的途径。当催化剂加载量增大并且废气再循环(EGR)冷却器容量变得更大以满足废气调 节时，同时也增大了车辆的制造成本。可变水泵防止不必要的冷却发生，从而减少了发动机的预热时间并且减少了燃料 消耗。此外，正在被开发和应用废气热量回收装置以回收损失的废气能量，其中废气热 量回收装置设置在废气催化剂的下游侧，以将废气的热量传递至冷却剂，从而减少了发动 机的预热时间。公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面涉及提供车辆的废气热量回收装置，其具有以下优点在发动 机运行过程中，通过根据冷却剂的温度主动地改变在废气热量交换器和发动机中循环的冷 却剂量，减少燃料消耗以及改进废气质量。换言之，少量的冷却剂在发动机中循环并且大量的冷却剂在废气热量交换器中循 环，从而改进在冷起动的早期阶段的能量效率。在本发明的一个方面中，车辆的废气热量回收装置可以包括散热器，该散热器设 置于干线，并且热的冷却剂通过该散热器进行循环从而散发其热量；废气热量交换器，其将 发动机的废气热量传递至冷却剂；第一阀，其选择性地使吸收发动机的燃烧热量的所述冷 却剂循环至所述干线或者支线；水泵，其连接至所述第一阀并且使所述冷却剂循环；冷却 剂温度传感器，其检测所述冷却剂的温度；第二阀，其连接至所述水泵，并且设置于分配线 路以分配由所述水泵提供至所述发动机和所述废气热量交换器的冷却剂；以及控制部分， 其依据由所述冷却剂温度传感器检测到的所述冷却剂的温度控制所述第一和第二阀，从而 调节在所述发动机和所述废气热量交换器中循环的冷却剂量以及在所述散热器和所述支 线中循环的冷却剂量。所述废气热量交换器可以设置在废气催化剂的下游侧。
所述控制部分可以控制所述第二阀，从而当所述冷却剂的温度小于第一预定值 时，在所述废气热量交换器中循环的冷却剂量变得大于在所述发动机中循环的冷却剂量， 其中所述控制部分控制所述第一阀，从而在所述散热器中的冷却剂的循环关闭并且在所述 支线中的冷却剂的循环打开。所述控制部分可以控制所述第二阀，从而当所述冷却剂温度高于第二预定值时， 在所述废气热量交换器中循环的冷却剂量最小化或者关闭，在所述发动机中循环的冷却剂 量最大化，其中所述控制部分控制所述第一阀，从而在所述散热器中的冷却剂的循环打开 并且在所述支线中的冷却剂的循环关闭。辅助设备可以连接至所述支线。在本发明的另一方面中，车辆的废气热量回收方法可以包括检测冷却剂的温度 并且将检测到的温度与第一预定温度值进行比较；调节所述冷却剂的通路，从而当所述冷 却剂的温度小于第一预定温度值时，在废气热量交换器中循环的所述冷却剂量大于在发动 机中循环的冷却剂量；并且控制所述冷却剂，使得当所述冷却剂的温度高于第二预定温度 值时，在所述发动机中循环的冷却剂量大于在所述废气热量交换器中循环的冷却剂量，其 中第二阀可以设置于分配线路，该分配线路连接至水泵，以根据所述冷却剂的温度将所述 冷却剂分配至所述发动机以及所述废气热量交换器。所述废气热量回收方法还可以包括当检测到的温度低于所述第一预定温度值时， 使所述冷却剂循环至支线；并且当检测到的温度高于所述第二预定温度值时，使所述冷却 剂循环至散热器，其中所述第一预定温度值低于所述第二预定温度值，其中第一阀可以连 接至水泵并且选择性地调节所述冷却剂至所述支线和所述散热器的循环。在如上所述的本发明中，在发动机起动的早期阶段中，所述冷却剂被主动地控制 以缩短所述发动机的预热时间，从而减小燃料消耗以及稳定废气。在本发明中，不添加催化剂，也能保证稳定的废气，能够快速升高发动机的温度， 快速降低油摩擦，使部件的磨损最小化，从而改进了其耐久性。本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附 图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实 施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明的特定原理。
图1示意性地示出根据本发明的车辆的示例性废气热量回收装置。图2是示出了根据本发明的在车辆中的示例性废气热量回收过程的流程图。应了解附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度简化的表示，从而 不需要按比例绘制。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、取向、位置 以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境确定。在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施例方式以下将详细参考本发明的不同实施例，本发明的实例在附图中示出并在下面进行 描述。虽然结合示例性实施例描述本发明，但应了解该描述不是旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅仅覆盖示例性实施例，还覆盖可以包括在由所附权 利要求所限定的本发明的精神和范围里的各种替代、改进、等效结构以及其他实施例。在以下详细的描述中，仅仅简单地通过阐述的方式，示出并描述了本发明的某些 示例性实施方式。图1示意性地示出根据本发明示例性实施方式的车辆的废气热量回收装置。本发明包括发动机10、散热器20、废气热量交换器30、辅助设备40、水泵50、冷却 剂温度传感器60、控制部分70、第一阀80以及第二阀90。散热器20设置于干线22，从而当发动机10足够热时，散发燃烧热量。废气热量交换器30设置在催化剂的下游侧，冷却剂通过该废气热量交换器30循 环以将发动机10的废气热量传递至冷却剂，从而减少了发动机10的预热时间。辅助设备40包括加热器，冷却剂通过该加热器循环，从而加热车辆的内部。水泵50可变地运行，特别地，如果冷却剂温度小于预定值，水泵50不运行，而发动 机10运行，从而通过防止不必要的冷却而减少了发动机10的预热时间，并且通过减少润滑 油的摩擦阻力而减少了燃料消耗。温度传感器60检测循环的冷却剂的温度，并且将检测到的信号传递至控制部分 70。根据发动机10运行时通过温度传感器60检测到的冷却剂的温度，控制部分70控 制水泵50、第一阀80和第二阀90，从而减少发动机10的预热时间。第一阀80设置于冷却剂的循环线路，从而根据控制部分80的控制来确定冷却剂 的循环通路。例如，在发动机10完全预热的正常行驶情况下，冷却剂通过散热器20进行循环， 在发动机10没有预热的非正常行驶情况下，冷却剂不会通过散热器20进行循环，而是流过 支线42。在该过程中，冷却剂能够依照行驶情况通过辅助设备40进行循环。第二阀90是电动控制阀，设置于水泵50、发动机10以及废气热量交换器30的分 配线路33，从而通过根据控制部分70的控制来调节通过水泵50循环的冷却剂的路径。例如，在发动机10没有充分变热或者冷却剂温度低于预定温度的情况下，根据控 制部分70的控制，在发动机10中循环的冷却剂量小于在废气热量交换器30中循环的冷却 剂量，从而导致冷却剂温度的迅速升高。同样，在发动机10充分变热或者冷却剂温度高于预定温度的情况下，根据控制部 分70的控制，在发动机10中循环的冷却剂量最大化，在废气热量交换器30中循环的冷却 剂量最小化或者关闭。第一阀80和第二阀90是通过控制部分70控制而运行的电动控制阀或者通用恒
ilm^^ ο参考图2，包括上述功能的本发明的操作在下文中进行解释。图2是示出了根据本发明示例性实施方式的在车辆中的废气热量回收过程的流 程图。在发动机10关闭的情况下(SlOl)，如果检测到发动机10的起动(S102)，控制部 分检测冷却剂温度传感器60提供的冷却剂温度(S10;3)并且确定是否冷却剂温度小于冷起动情况时的预定温度(XC ) (S104)。如果在S104中冷却剂温度高于预定温度(XC )，第一阀80根据冷却剂温度执行 通用的冷却剂循环控制(S105)，从而冷却剂在散热器20中循环。然而，如果在S104中冷却剂温度小于预定温度(A°C )，控制部分确定发动机在冷 的情况下(S106)，并且控制第一阀80(S107)，从而冷却剂不在散热器20中循环，而是通过 支线42进行循环(S108)。此外，控制部分70操作水泵50以使冷却剂循环(S109)，同时控制第二阀 90 (SllO)，从而在发动机10中循环的冷却剂量变得小于在废气热量交换器30中循环的冷 却剂量，从而使冷却剂温度快速升高(Slll)。因此，冷却剂温度通过发动机的燃烧热量和废气热量交换器30升高，接着控制部 分确定冷却剂温度是否高于作为判定预热情况的准则的预定温度(B°C ) (S112)。如果在S112中冷却剂温度高于作为判定预热情况的准则的预定温度(B°C)，控制 部分70确定发动机10是热的(S113)，并且控制第一阀80(S114)以使冷却剂通过散热器 20进行循环(Si 15)。同时，控制部分控制第二阀90 (Si 16)，从而使在废气热量交换器30中循环的冷却 剂量最小化或者关闭，并且使在发动机10中循环的冷却剂量最大化(S117)。前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述 并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导， 可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定 原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的 示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其 等同形式所限定。
权利要求
1.一种车辆的废气热量回收装置，包括散热器，该散热器设置于干线，并且热的冷却剂通过该散热器进行循环从而散发其热量；废气热量交换器，其将发动机的废气热量传递至冷却剂；第一阀，其选择性地使吸收发动机的燃烧热量的所述冷却剂循环至所述干线或者支线.一入 ，水泵，其连接至所述第一阀并且使所述冷却剂循环； 冷却剂温度传感器，其检测所述冷却剂的温度；第二阀，其连接至所述水泵，并且设置于分配线路以分配由所述水泵提供至所述发动 机和所述废气热量交换器的冷却剂；以及控制部分，该控制部分依据由所述冷却剂温度传感器检测到的所述冷却剂的温度控制 所述第一和第二阀，从而调节在所述发动机和所述废气热量交换器中循环的冷却剂量以及 在所述散热器和所述支线中循环的冷却剂量。
2.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述废气热量交换器设置在 废气催化剂的下游侧。
3.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述控制部分控制所述第二 阀，从而当所述冷却剂的温度小于第一预定值时，在所述废气热量交换器中循环的冷却剂 量变得大于在所述发动机中循环的冷却剂量。
4.根据权利要求3所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述控制部分控制所述第一 阀，从而在所述散热器中的冷却剂的循环关闭，并且在所述支线中的冷却剂的循环打开。
5.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述控制部分控制所述第二 阀，从而当所述冷却剂温度高于第二预定值时，在所述废气热量交换器中循环的冷却剂量 最小化或者关闭，在所述发动机中循环的冷却剂量最大化。
6.根据权利要求5所述的车辆的废气热量回收装置，其中所述控制部分控制所述第一 阀，从而在所述散热器中的冷却剂的循环打开，并且在所述支线中的冷却剂的循环关闭。
7.根据权利要求1所述的车辆的废气热量回收装置，其中辅助设备连接至所述支线。
8.—种车辆的废气热量回收方法，包括检测冷却剂的温度并且将检测到的温度与第一预定温度值进行比较； 调节所述冷却剂的通路，从而当所述冷却剂的温度小于第一预定温度值时，在废气热 量交换器中循环的所述冷却剂量大于在发动机中循环的冷却剂量；并且控制所述冷却剂，从而当所述冷却剂的温度高于第二预定温度值时，在所述发动机中 循环的冷却剂量大于在所述废气热量交换器中循环的冷却剂量。
9.根据权利要求8所述的车辆的废气热量回收方法，还包括第二阀设置于分配线路， 该分配线路连接至水泵，以根据所述冷却剂的温度将所述冷却剂分配至所述发动机以及所 述废气热量交换器。
10.根据权利要求8所述的车辆的废气热量回收方法，还包括当检测到的温度低于所述第一预定温度值时，使所述冷却剂循环至支线；并且 当检测到的温度高于所述第二预定温度值时，使所述冷却剂循环至散热器， 其中所述第一预定温度值低于所述第二预定温度值。
11.根据权利要求10所述的车辆的废气热量回收方法，还包括第一阀，该第一阀连接 至水泵并且选择性地调节所述冷却剂至所述支线和所述散热器的循环。
全文摘要
本发明涉及车辆的废气热量回收系统以及废气热量回收方法，其中废气热量回收装置可以包括散热器，该散热器设置于干线，并且热的冷却剂通过该散热器进行循环；废气热量交换器，其将发动机的废气热量传递至冷却剂；第一阀，其选择性地使冷却剂循环至干线或者支线；水泵，其连接至第一阀并且使冷却剂循环；冷却剂温度传感器，其检测冷却剂的温度；第二阀，其连接至水泵，并且设置于分配线路以分配由水泵提供至发动机和废气热量交换器的冷却剂；以及控制部分，该控制部分依据由冷却剂的温度控制第一和第二阀，从而调节在发动机和废气热量交换器中循环的冷却剂量以及在散热器和支线中循环的冷却剂量。
文档编号F01N5/02GK102086797SQ20101025278
公开日2011年6月8日 申请日期2010年8月13日 优先权日2009年12月2日
发明者李凤相, 黄淳炫 申请人:现代自动车株式会社, 起亚自动车株式会社