专利名称：用于变速器预热的废热回收的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于车辆的废热回收系统和一种管理废热的方法。
背景技术：
发动机冷却液、机油和变速器流体的快速预热在冷起动(即，当车辆还没有开始 运转并且发动机和变速器还相对较冷时)期间能够改善燃料经济性。对于柴油和混合动力 应用而言，由于燃烧的燃料更少，所以发动机预热更具有挑战性。发动机和变速器的最佳操 作温度也可能会有区别。
发明内容
提供了一种用于车辆的废热回收系统(EHRS)，所述废热回收系统可操作，以便在 发动机被废热充分加热后，可以在一定的操作条件下将由废热加热的冷却液引导到车辆变 速器，而不再使用废热进一步加热发动机。这样，由于使用了具有比发动机冷却液温度更高 的操作冷却液温度的冷却液来加热变速器，所以提高了废热的回收。所述EHRS还可以旁通 模式运行，在旁通模式期间，废热不会被导向发动机或者变速器。提供了废热回收系统(EHRS)，以便用于具有发动机、变速器和排气系统的车辆， 其中，所述变速器配有变速器热交换器，废气则经由所述排气系统从发动机中排出。所述 EHRS包括废热回收装置，其定位在排气系统内，并且具有废热回收装置热交换器(EHRDHE) 和旁通阀。所述旁通阀可操作在引导废气流经所述EHRDHE的第一位置中和使废气旁路绕 过所述EHRDHE的第二位置中。所述EHRS包括多个冷却液流动通道，其限定了引导冷却液 从EHRDHE流到发动机的第一回路、弓I导冷却液流到发动机且旁路绕过EHRDHE的第二回路、 和引导冷却液从EHRDHE流到变速器热交换器的第三回路。冷却液温度传感器可操作以感 测所述回路中的冷却液的温度。至少一个阀，其可操作，以便当第一回路中冷却液的温度小 于第一预定温度时，引导冷却液流向所述第一回路，从而利用废热来加温发动机；以及，当 发动机的冷却液温度大于第一预定温度时，引导冷却液流向所述第二回路。这样，利用来自 EHRDHE的热量，仅将发动机加温到所述第一预定温度。泵被定位在第三回路中并且可控，以 便当第三回路中冷却液的温度小于第二预定温度时泵送冷却液。所述第二预定温度大于所 述第一预定温度，从而使得当发动机加温完成后，进一步通过废热来对变速器进行加温。在 部分实施例中，所述第一预定温度可以是大约80摄氏度，且所述第二预定温度可以是大约 122摄氏度。在其他实施例中，当经过发动机的冷却液温度达到小于所述第一预定温度的第 三预定温度后，发动机和变速器都被加热，直至发动机中的冷却液流的温度处于所述第一 预定温度时为止，此时只有流向变速器的冷却液被进一步加热到所述第二预定温度。例如， 在流经发动机的冷却液温度达到80摄氏度(第三预定温度)之后，发动机和变速器都被加 热，直到流经发动机的冷却液达到90摄氏度(第一预定温度)时为止。接着，所述至少一 个阀引导冷却液从EHRDHE仅流向变速器，直到冷却液流达到大约122摄氏度(第二预定温 度)，之后冷却液就不再被EHRDHE加热。
一种在车辆上管理废热回收的方法，包括控制用于废热回收装置热交换器的旁 通阀、冷却液泵、以及一个或多个冷却液流量阀，以响应于所感测到的冷却液温度来对多个 冷却液流动回路中的冷却液的加热进行控制。所述多个冷却液流动回路包括与EHRDHE和 发动机均流体连通但与变速器热交换器基本没有流体连通的第一冷却液流动回路；与发动 机流体连通但与EHRDHE基本没有流体连通的第二冷却液流动回路；与EHRDHE和变速器热 交换器均流体连通但与发动机基本没有流体连通的第三冷却液流动回路。旁通阀、冷却液 泵、以及一个或多个冷却液流量阀都被控制，使得在发动机经由废热和第一冷却液流动回 路中的冷却液流加热之后，经由废热和第三冷却液流动回路中的冷却液流将变速器加热到 比发动机更高的温度，其中，当变速器正经由第三冷却液流动回路中的冷却液流被加热时， 流向发动机的冷却液流是经由第二冷却液流动回路的。本发明还提供了以下方案方案1. 一种用于车辆的废热回收系统，所述车辆具有发动机、配有变速器热交换 器的变速器、以及废气经由其中从所述发动机排出的排气系统，所述废热回收系统包括定位在所述排气系统中的废热回收装置，所述废热回收装置包括废热回收装置热 交换器和旁通阀，所述旁通阀能够被操作在引导废气通过所述废热回收装置热交换器的第 一位置中以及使废气旁路绕过所述废热回收装置热交换器的第二位置中；多个冷却液流动通道，其限定了引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所 述发动机的第一回路、引导冷却液流向所述发动机且旁路绕过所述废热回收装置热交换器 的第二回路、和引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述变速器热交换器的第三 回路；多个能够操作以便感测所述回路中冷却液的温度的冷却液温度传感器；至少一个阀，其能够操作，以便当所述第一回路中的冷却液的温度小于第一预定 温度时，引导冷却液流向所述第一回路，从而利用所述废热加温所述发动机；并且当所述发 动机的冷却液温度大于所述第一预定温度时，引导所述冷却液流向所述第二回路；被定位成在所述第三回路中泵送冷却液的泵，所述泵可控，以便当所述第三回路 中的冷却液的温度大于所述第一预定温度且小于第二预定温度时泵送所述冷却液；并且其 中，所述第二预定温度大于所述第一预定温度，使得在所述发动机的加温完成后，所述变速 器被所述废热进一步加温。方案2.如方案1所述的废热回收系统，其中，所述的至少一个阀包括在所述废热 回收装置热交换器上游和所述发动机下游的第一阀。方案3.如方案2所述的废热回收系统，其中，所述第一阀是电动阀和蜡马达阀中 的一种。方案4.如方案2所述的废热回收系统，其中，所述至少一个阀包括在所述废热回 收装置热交换器下游的第二阀和第三阀，所述第二阀和第三阀能够操作，以便当所述废热 回收装置热交换器下游的冷却液的温度大于第三预定温度且小于所述第一预定温度时，引 导冷却液从所述废热回收装置热交换器流到所述变速器热交换器，然后流到所述发动机。方案5.如方案4所述的废热回收系统，其中，所述第二阀和所述第三阀可操作，以 便当所述废热回收装置热交换器下游的冷却液的温度大于所述第一预定温度且小于所述 第二预定温度时，引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述变速器热交换器，并通过所述第三回路流回所述废热回收装置热交换器而不经过所述第一回路，从而在所述发 动机的加温完成后进一步加温所述变速器。方案6.如方案2所述的废热回收系统，其中，所述冷却液温度传感器包括可操作 以感测流经所述发动机的冷却液温度的发动机冷却液温度传感器，和可操作以感测在流经 所述变速器热交换器和所述发动机中任一个之前离开所述废热回收装置热交换器的冷却 液的温度的废热回收冷却液温度传感器。方案7.如方案2所述的废热回收系统，进一步包括控制器，其可操作地与所述旁通阀、所述至少一个阀、所述多个冷却液温度传感 器、以及所述泵连接，并且被设置为接收来自所述冷却液温度传感器的表示了冷却液温度 的信息，并响应于所述接收到的信息来控制所述旁通阀、所述至少一个阀和所述泵。方案8. —种用于车辆的废热回收系统，所述车辆包括具有冷却液流入口和冷却 液流出口的发动机、配有变速器热交换器的变速器、以及废气经由其中从所述发动机排出 的排气系统，所述废热回收系统包括定位在所述排气系统中的废热回收装置，所述废热回收装置包括废热回收装置热 交换器和旁通阀，所述旁通阀可操作，以便当处于第一位置中时，选择性地引导废气通过所 述废热回收装置热交换器，并且当处于第二位置中时，选择性地引导废气旁路绕过所述废 热回收装置热交换器；多个冷却液流动通道，其限定了 与所述废热回收装置热交换器和所述发动机流体连通但与所述变速器热交换器 基本没有流体连通的第一冷却液流动回路；与所述发动机流体连通但与所述废热回收装置热交换器基本没有流体连通的第 二冷却液流动回路；和与所述废热回收装置热交换器和所述变速器热交换器流体连通但与所述发动机 基本没有流体连通的第三冷却液流动回路；第一阀，其定位在所述发动机冷却液流出口下游，并且能够选择性地操作，以便引 导冷却液流向所述第一回路，以及替代地引导冷却液流向所述第二回路；定位成测量所述发动机中冷却液温度的第一温度传感器；定位成测量所述第三回路中冷却液温度的第二温度传感器；定位成在所述第三回路中泵送冷却液的冷却液泵；其中，当所述发动机中的冷却液的温度小于或等于第一预定温度时，所述第一阀 引导冷却液流向所述第一回路，以便加温所述发动机；当所述发动机中的冷却液的温度大 于所述第一预定温度时，所述第一阀引导冷却液流向所述第二回路；其中，当所述发动机中的冷却液的温度大于所述第一预定温度且所述第三回路中 冷却液的温度小于第二预定温度时，所述冷却液泵启动，使得所述第三回路中的冷却液流 被所述废热回收装置热交换器加热，以便对所述变速器加温；其中，所述第二预定温度大于 所述第一预定温度；以及其中，所述旁通阀被选择成，当所述第三回路中冷却液的温度大于所述第二预定 温度时，使所述废气旁路绕过所述废热回收装置热交换器。方案9.如方案8所述的废热回收系统，其中，所述第一阀是电动阀和蜡马达阀中的一种。方案10.如方案8所述的废热回收系统，进一步包括在所述废热回收装置热交换器下游的第二阀和第三阀，所述第二阀和第三阀可操 作，以便当所述废热回收装置热交换器下游的冷却液温度大于第三预定温度且小于所述第 一预定温度时，引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述变速器热交换器，然后 流向所述发动机。方案11.如方案10所述的废热回收系统，其中，所述第二阀和所述第三阀可操作， 以便当所述废热回收装置热交换器下游的冷却液温度大于所述第一预定温度且小于所述 第二预定温度时，引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述变速器热交换器，并 通过所述第三回路流回所述废热回收装置热交换器而不行进经过所述第一回路，从而在所 述发动机的加温完成后进一步加温所述变速器。方案12. —种在车辆上管理废热回收的方法，包括控制用于废热回收装置热交换器的旁通阀、冷却液泵和一个或多个冷却液流量 阀，以便响应于所感测到的冷却液温度来对多个冷却液流动回路中的冷却液的加热进行控 制，包括与所述废热回收装置热交换器和所述发动机流体连通但与所述变速器热交换器 基本没有流体连通的第一冷却液流动回路；与所述发动机流体连通但与所述废热回收装置热交换器基本没有流体连通的第 二冷却液流动回路；以及与所述废热回收装置热交换器和所述变速器热交换器流体连通但与所述发动机 基本没有流体连通的第三冷却液流动回路；并且其中，所述旁通阀、所述冷却液泵和所述一个或多个冷却液流量阀都被控制， 使得在所述发动机经由废热和所述第一冷却液流动回路中的冷却液流被加热之后，所述变 速器经由废热和所述第三冷却液流动回路中的冷却液流被加热到比所述发动机更高的温 度，其中，当所述变速器正经由所述第三冷却液流动回路中的冷却液流被加热时，冷却液经 由所述第二冷却液流动回路流向所述发动机。方案13.如方案12所述的方法，进一步包括对位于所述一个或多个冷却液流量阀上游的所述发动机中的冷却液的温度进行 感测；以及对离开所述废热回收装置热交换器的冷却液的温度进行感测。方案14.如方案12所述的方法，进一步包括当所述变速器经由所述第三冷却液流动回路中的冷却液被加热时，经由所述冷却 液泵在所述第三冷却液流动回路中泵送冷却液。结合附图，由以下有关实施本发明的最佳模式的详细描述，本发明的上述特征和 优点及其他特征和优点将十分清楚。
图1是具有操作在发动机预热模式中的EHRS的第一实施例的车辆的第一实施例 的示意图2是图1中的车辆的示意图，其中EHRS在发动机预热完成后操作在变速器预热 模式中，并且其中还以假想图的形式示出了旁通模式；图3是具有操作在发动机预热模式中的EHRS的第二实施例的车辆的第二实施例 的示意图；图4是图3中的车辆的示意图，其中，在发动机达到预定温度后，通过EHRDHE加热 的冷却液流被引导至变速器和发动机；图5是图3中的车辆的示意图，其中，在发动机达到另一预定温度后，通过EHRDHE 加热的冷却液流被引导至变速器而不引导至发动机，并且其中还以假想图的形式示出了旁 通模式；和图6是管理废热回收的方法的流程图。
具体实施例方式参照附图，其中相同的附图标记在所有的若干视图中都表示相同的部件，图1示 出了车辆10，其具有用于推动车辆10的发动机12 (标识为E)、操作性连接到发动机12的 变速器14 (标识为T)、以及用于加热客舱的客舱加热器16 (标识为H)，客舱以假想图形式 被标记为18。如已知的那样，车辆10可以是混合动力车辆，其具有一个或多个与变速器操 作性连接的马达/发电机，从而在各种操作模式中提供牵引动力。发动机10为汽油或柴油类型的内燃发动机，并且在排气系统中产生废气，该排气 系统包括排气歧管20和从其延伸的排气管22。相对较热的废气经由排气管22离开歧管 20。提供了废热回收系统(EHRQM以便选择性地获取部分废热，用于为发动机12、客舱18 和变速器14提供热量。催化转换器(未示出)可以定位于歧管20和EHRS M之间。EHRS M包括定位在排气系统中的废热回收装置(EHRD)26。特别地，EHRD沈包括废热回收装置 热交换器(EHRDHE) 28、阀30和排气旁通致动器32，致动器32可控，以便选择性地打开阀 30从而允许排气管22中的部分废气流动通过EHRDHE观并到达排气管23。在阀30没打 开的时候，所述废气旁路绕过EHRDHE 28，从排气管22流到排气管25并流到排气管23中， 从而离开车辆10而不会给EHRDHE 28增加任何热量。电子控制器34与致动器32操作地 连接，并且根据作为输入信号从放置在车辆10上的各种传感器接收的车辆工况来控制致 动器32，这些传感器例如废热回收冷却液温度传感器33A和发动机冷却液温度传感器33B。 控制器34收到的信息表示了诸如流经发动机12的冷却液温度(由发动机冷却液温度传感 器3 指示)和离开EHRDHE 28的冷却液温度(由废热回收冷却液温度传感器33A指示) 这样的工况。传感器33A、3!3B可以直接测量工况，或者可以提供在预测或估计这些工况的 预测模型中所用到的信息。本领域的普通技术人员将很容易理解将表示了车辆工况的这些 信息提供给控制器34的各种方式，并且也很容易理解可以被存储在控制器34上以便对这 些信息进行处理的各种算法。如以下将进一步描述那样，填充有冷却液的导管被布置成部分限定了三个不同的 冷却液流动回路，以便将冷却液从EHRDHE 28运送到发动机12和加热器16和/或变速器 14。导管可以是柔性或刚性的管件，或是在任何车辆部件中用镗、钻、铸造或其他方式形成 的通道。阀40与控制器34操作地连接，并且响应于从该控制器接收的控制信号可选择性 地定位于如图1所示的第一位置和图2所示的第二位置中，以便将冷却液流分别引导至第一冷却液流动回路或第二冷却液流动回路，如以下将进一步描述的那样。阀40可以是真空 隔膜型阀，或是蜡马达(在这种情况下，阀40可不由控制器34激活)。例如，蜡马达阀可由 以预定温度流经其中的冷却液来激活(即，开始打开)。特别地，在第一冷却液流动回路中，冷却液从EHRDHE 28流到发动机12。在第一冷 却液流动回路中，冷却液从阀40(其位于如图1所示的第一位置中)流过导管42，流到导 管43，并通过EHRDHE 28，流到从EHRDHE 28延伸的导管44，然后流到导管46和48A、48B、 48C和48D，通过发动机12内的冷却液流动通道，并可用于根据任何已知的热传导机理来加 热发动机12内的机油，然后通过从发动机12延伸的导管50流到加热器16，以及通过从加 热器16延伸的导管52流到阀40。在第一冷却液流动回路中的冷却液流动由图1中被加黑 的箭头表示。当阀40位于如图1所示的位置中时，发动机12用泵(未示出)来维持通过 该第一回路的冷却液流动。第一冷却液流动回路和变速器热交换器41基本没有流体连通 或热连通。虽然导管56从第一冷却液流动回路延伸到变速器热交换器41，但当冷却液流动 通过第一回路时，由于泵62关闭，所以导管56中的冷却液是相对静止的。第二冷却液流动回路引导冷却液流到发动机12，并且旁路绕过EHRDHE 28。在第 二冷却液流动回路中，冷却液从阀40(其处于如图2所示的第二位置中)通过导管54A、54B 和MC，流到导管48A、48B、48C和48D，通过发动机12中的冷却液流动通道，通过从发动机 12延伸的导管50，流到加热器16，以及通过从加热器16延伸的导管52流到阀40。在第二 冷却液流动回路中的冷却液流动由图2中的箭头指示。当阀40处于如图2所示的位置中 时，发动机12用泵(未示出)来维持通过该第二回路的冷却液流动。所述第二冷却液流动 回路和变速器热交换器41基本没有流体连通或热连通。虽然导管46从该第二冷却液回路 的一部分延伸，但不管泵62是否打开，即使任何冷却液流动通过导管46，那也是极其少量 的。第三冷却液流动回路引导冷却液从EHRDHE观流到变速器热交换器41。在第三冷 却液流动回路中，冷却液从泵62通过导管60，流到导管43并进入EHRDHE 28，流到导管44， 流到导管56并进入变速器热交换器41，流到导管58A和58B，然后流回并通过泵62。该第 三冷却液流动回路中的冷却液流动在图1中用不加黑的箭头表示。泵62被定位成当其响应 于从控制器34接收的控制信号被供以动力时，泵送冷却液通过该第三回路。虽然经由导管 46通过在第三回路和第二回路之间混合的冷却液可能存在极少量的热传导，但由于通过泵 62的泵送作用所引起的流动力的缘故，绝大部分被加热的冷却液还是被引导通过第三回路 中并在其中保持流动。如已知的那样，变速器14也有具有泵(未示出)，以便维持在热交 换器41和变速器14内的变速器流体之间通过通道64和66进行的流体流动，由此将热量 从热交换器41传输到变速器14。这样，一个分开的冷却液回路被保持在热交换器41、通道 64、66和变速器14之间，变速器14经由热交换器41从第三回路中的冷却液汲取热量。第 三冷却液流动回路和发动机12基本没有流体连通或热连通。通过控制阀30、阀40 (除非其为蜡马达阀)和泵62，废热回收被管理，以便响应于 由传感器33A和3 感测到的冷却液温度来按照需要加热发动机12、加热器16或变速器 14。例如，当发动机温度传感器3 指示通过发动机12的冷却液流的温度小于或等于预定 温度(例如但不限于80摄氏度)时，就建立起发动机预热模式。在发动机冷起动期间，这 种模式会比较合适。控制器34发送信号以便将阀40定位在图1所示的第一位置中，将旁通阀30定位在允许废气如由流动箭头A所指示的那样流动通过EHRDHE 28的位置中，并且 不发送用于起动泵62的信号(即，泵62关闭)。这样，冷却液将流动通过第一冷却液流动 回路，其中热量经由EHRDHE 28从废气传递到冷却液中，并传递到发动机以加热发动机12， 然后传到加热器16。当发动机12被适当加温后，控制器34建立起变速器预热模式，在该模式下，废热 被只提供给变速器14。例如，当发动机温度传感器3 指示通过发动机12的冷却液流的 温度大于预定温度时，控制器34将使阀40定位在图2所示的第二位置中，使得通过发动机 12的冷却液流是经由第二冷却液流动回路，因此未被EHRDHE观中的废气加热。如果EHRD 冷却液温度传感器33A指示从EHRDHE 28流出的冷却液温度大于第一预定温度且小于第二 预定温度(例如但不限于122摄氏度)，那么控制器34将使旁通阀30保持在引导废气通过 EHRDHE 28的位置中，使阀40保持在图2所示的第二位置中，并开启泵62，使得冷却液通过 第三冷却液流动回路循环，从并EHRDHE 28中汲取热量，该热量然后通过变速器热交换器 41传给变速器14。当冷却液温度传感器33A指示从EHRDHE观流出的冷却液温度大于第二预定温度 时，那么控制器34将使旁通阀30定位成在旁通模式中把废气从管22引向管25，然后到管 23，避开或旁路绕过EHRDHE^，如虚线表示的流动箭头B所示那样。在这些状况中，控制器 34将关闭泵62，使得没有另外的热量从废气中传递给发动机12或变速器14。因此，EHRS 24在预热模式中时优先使热量流到发动机12和加热器16，并在发动 机被加温后使热量流到变速器14，而当处于旁通模式中时，则基本不提供流到发动机12或 变速器14的热量。在旁通模式期间，由于部件相邻的原因，即便在阀30关闭的情况下，也 可能会有极少量被加热过的冷却液通过EHRDHE观流到导管43。因此，发动机12在温度较 低时比变速器14更优先被加热，直到一个预定温度时为止，而变速器14则接着被加热到另 一个更高的预定温度。发动机12被加热达到的预定温度可以和某个温度相关，当高于这个 温度时，变速器14中的摩擦损耗要大于发动机12中的摩擦损耗，也可取决于发动机负载和 转速。参考图3-5，示出了具有EHRS 124的另一实施例的车辆110的另一实施例。将使 用相同的附图标记来表示与关于车辆10和EHRS M所描述和示出的那些部件一样的部件。 在第一冷却液流动回路中，冷却液从EHRDHE观流到发动机12。具体地，冷却液从阀40 (其 处于图3所示的第一位置中)流经导管42，流到导管43，通过EHRDHE 28，流到从EHRDHE 28 延伸的导管144，通过阀140A流到导管48A、48B、48C和48D，通过发动机12内的冷却液流 动通道，通过导管50，流到加热器16，以及通过从加热器16延伸的导管52流到阀40，如实 心箭头所示。该第一冷却液流动回路和变速器热交换器41基本没有流体连通或热连通。第二冷却液流动回路引导冷却液流向发动机12并且旁路绕过EHRDHE 28。在第二 冷却液流动回路中，冷却液从阀40 (其处于图5所示的第二位置中)流经导管54A、54B和 MC，流到导管48A、48B、48C和48D，通过发动机12中的冷却液流动通道，通过从发动机12 延伸到加热器16的导管50，以及通过从加热器16延伸的导管52流到阀40。该第二冷却 液流动回路与变速器热交换器41基本没有流体连通或热连通。第三冷却液流动回路引导冷却液从EHRDHE观流向变速器热交换器41。在第三 冷却液流动回路中，冷却液从泵62流经导管60，流到导管43并进入EHRDHE 28，流到导管144，通过阀140A (当其处于图5所示位置中时)，流到导管156，进入变速器热交换器41，流 到导管158A和58B，然后返回通过泵62。泵62被定位成，当响应于接收自控制器134的控 制信号而被供以动力时泵送冷却液通过第三回路。第三冷却液流动回路与发动机12基本 没有流体连通或热连通。通过控制阀30、阀40、140A、140B和泵62，废热回收被管理，以便响应于由传感器 33A和3 感测到的冷却液温度按照需要来加热发动机12、加热器16或变速器14。例如， 当发动机温度传感器3 指示通过发动机12的冷却液流的温度小于或等于预定温度(例 如但不限于80摄氏度)时，就建立起发动机预热模式。在发动机冷起动期间，这种模式会比 较合适。控制器134发送信号以将阀40定位在图3所示的第一位置中，将阀140A定位在 图3所示的位置中，并且将旁通阀30定位成允许废气如流动箭头A指示的那样流过EHRDHE 观。控制器134不发送起动泵62的信号(即，泵62关闭)。这样，冷却液将流经第一冷却 液流动回路，其中热量经由EHRDHE 28从废气传递到冷却液中，并传递到发动机12以加热 发动机12，然后传到加热器16。在该模式期间，热量没有传给变速器14。一旦发动机冷却液温度传感器3 指示流经发动机12的冷却液的温度大于预定 温度(例如80摄氏度)，但又小于另一预定温度(例如90摄氏度)，那么就开始变速器预 热模式，在该模式中，被加热后的冷却液首先被引导到变速器14，然后流向发动机12，继续 加热发动机12的同时也加热变速器14。为了建立变速器预热模式，控制器134发送控制信 号以将阀40定位在图4所示的第一位置中，将阀140A定位在图4所示的位置中，将阀140B 定位在图4所示的位置中，并将旁通阀30定位成允许废气如流动箭头A所指示的那样流经 EHRDHE 28。控制器134不发送起动泵62的信号(即，泵62关闭)。这样，冷却液将会流经 这样的冷却液流动回路，其从EHRDHE 28流动，通过导管144、阀140A、导管156、变速器热 交换器41、阀140B、导管157、48A、48B、48C和48D，通过发动机12，导管50，加热器16，导管 52，和阀40及导管42和43。该冷却液流动回路中的冷却液流动由箭头表示。热量于是经 由EHRDHE 28从废气传到冷却液，并经由变速器热交换器41传到变速器14，然后传到发动 机12和加热器16。一旦发动机12已经被加温到预定温度，例如90摄氏度，如通过冷却液温度传感器 3 所指示的那样，那么进一步加温发动机12对于车辆的效率并不有益。但是，进一步加温 变速器14到另一个预定温度(例如但不限于122摄氏度)，将改善车辆的性能。因此，控 制器134发送控制信号，以便将阀40定位在图5所示的第二位置中，使得流经发动机12的 冷却液通过第二冷却液流动回路，并且不被EHRDHE观中的废气加热。如果EHRD冷却液温 度传感器33A指示从EHRDHE 28流出的冷却液温度大于90摄氏度且小于122摄氏度，那么 控制器134将使旁通阀30保持在引导废气通过EHRDHE 28的位置中，使阀140A和140B保 持在图5所示的位置中，并开启泵62，以使冷却液在第三冷却液流动回路中循环，从EHRDHE 28中汲取热量，然后通过变速器热交换器41传给变速器14。第三冷却液流动回路中的冷 却液流动由未加黑的箭头表示。当冷却液温度传感器33A指示从EHRDHE 28流出的冷却液的温度大于预定温度 (例如，122摄氏度)时，控制器134将使旁通阀30定位成引导废气从管22流到管25然后 到管23，从而以旁通模式避开或旁路绕过EHRDHE 28，如假想图中以流动箭头B所示那样。 在这些状况下，控制器134还将关闭泵62。因此，不会有额外的热量从废气传到发动机1212或变速器14。在图3-5所示的实施例中，发动机预热开始时的温度(例如80摄氏度)可以被称 为第三预定温度，发动机预热结束时的温度(例如90摄氏度)可以被称为第一预定温度， 而变速器的加温结束时的温度(例如122摄氏度)可以被称为第二预定温度。任选地，阀40、140A、140B中的一个或多个可以是蜡马达或真空隔膜型阀，在这种 情况下，这些阀也可不由控制器34控制的致动器来激活。例如，阀40、140A和140B可以全 部是设置为在一个或多个预定温度下打开的蜡马达阀。在一个实施例中，阀40可在90摄 氏度时开始打开，以便从图3和图4所示的位置移动到图5所示的位置。阀140B也可在90 摄氏度时开始打开，以便从图4所示的位置移动到图5所示的位置，而阀140B可在70摄氏 度时开始打开，以从图3所示的位置移动到图4和图5所示的位置。参见图6，其以流程图的形式示出了一种管理废热的方法200。方法200适用于图 1-5的车辆10、110和EHRS 24、124。将结合图1_2的车辆10和EHRS 24对方法200进行 描述，但并不限于该实施例。方法200包括步骤202，其中感测发动机12中的冷却液温度， 例如通过发动机冷却液温度传感器33B，以控制对发动机12的加热。方法200还包括步骤 204，其中感测从EHRDHE观离开的冷却液的温度，例如在导管44中。这使得第三回路中的 冷却液温度能够被控制器134监测，以便控制对变速器14的加热。根据在步骤202和204中感测到的冷却液温度，旁通阀30、冷却液泵62和冷却液 流量阀40 (以及图3-5所示实施例中的阀140A和140B)在步骤206中被控制，以决定是否 将废热导向发动机12和/或变速器14，或者是否使废气旁路绕过EHRDHE 28。因而，步骤 206通过控制冷却液泵62在子步骤208中经由废气的热量将变速器14的温度加热到比发 动机12的温度更高的温度，从而提高了车辆的运行效率。虽然已经详细地描述了用于实施本发明的最佳模式，但是熟悉与本发明相关的技 术领域的人员在所附权利要求范围内可以想到各种替换的设计和实施例。
权利要求
1.一种用于车辆的废热回收系统，所述车辆具有发动机、配有变速器热交换器的变速 器、以及废气经由其中从所述发动机排出的排气系统，所述废热回收系统包括定位在所述排气系统中的废热回收装置，所述废热回收装置包括废热回收装置热交换 器和旁通阀，所述旁通阀能够被操作在引导废气通过所述废热回收装置热交换器的第一位 置中以及使废气旁路绕过所述废热回收装置热交换器的第二位置中；多个冷却液流动通道，其限定了引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述 发动机的第一回路、引导冷却液流向所述发动机且旁路绕过所述废热回收装置热交换器的 第二回路、和引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述变速器热交换器的第三回 路；多个能够操作以便感测所述回路中冷却液的温度的冷却液温度传感器；至少一个阀，其能够操作，以便当所述第一回路中的冷却液的温度小于第一预定温度 时，引导冷却液流向所述第一回路，从而利用所述废热加温所述发动机；并且当所述发动机 的冷却液温度大于所述第一预定温度时，引导所述冷却液流向所述第二回路；被定位成在所述第三回路中泵送冷却液的泵，所述泵可控，以便当所述第三回路中的 冷却液的温度大于所述第一预定温度且小于第二预定温度时泵送所述冷却液；并且其中， 所述第二预定温度大于所述第一预定温度，使得在所述发动机的加温完成后，所述变速器 被所述废热进一步加温。
2.如权利要求1所述的废热回收系统，其中，所述的至少一个阀包括在所述废热回收 装置热交换器上游和所述发动机下游的第一阀。
3.如权利要求2所述的废热回收系统，其中，所述第一阀是电动阀和蜡马达阀中的一种。
4.如权利要求2所述的废热回收系统，其中，所述至少一个阀包括在所述废热回收装 置热交换器下游的第二阀和第三阀，所述第二阀和第三阀能够操作，以便当所述废热回收 装置热交换器下游的冷却液的温度大于第三预定温度且小于所述第一预定温度时，引导冷 却液从所述废热回收装置热交换器流到所述变速器热交换器，然后流到所述发动机。
5.如权利要求4所述的废热回收系统，其中，所述第二阀和所述第三阀可操作，以便当 所述废热回收装置热交换器下游的冷却液的温度大于所述第一预定温度且小于所述第二 预定温度时，引导冷却液从所述废热回收装置热交换器流向所述变速器热交换器，并通过 所述第三回路流回所述废热回收装置热交换器而不经过所述第一回路，从而在所述发动机 的加温完成后进一步加温所述变速器。
6.如权利要求2所述的废热回收系统，其中，所述冷却液温度传感器包括可操作以感 测流经所述发动机的冷却液温度的发动机冷却液温度传感器，和可操作以感测在流经所述 变速器热交换器和所述发动机中任一个之前离开所述废热回收装置热交换器的冷却液的 温度的废热回收冷却液温度传感器。
7.如权利要求2所述的废热回收系统，进一步包括控制器，其可操作地与所述旁通阀、所述至少一个阀、所述多个冷却液温度传感器、以 及所述泵连接，并且被设置为接收来自所述冷却液温度传感器的表示了冷却液温度的信 息，并响应于所述接收到的信息来控制所述旁通阀、所述至少一个阀和所述泵。
8.一种用于车辆的废热回收系统，所述车辆包括具有冷却液流入口和冷却液流出口的发动机、配有变速器热交换器的变速器、以及废气经由其中从所述发动机排出的排气系统， 所述废热回收系统包括定位在所述排气系统中的废热回收装置，所述废热回收装置包括废热回收装置热交换 器和旁通阀，所述旁通阀可操作，以便当处于第一位置中时，选择性地引导废气通过所述废 热回收装置热交换器，并且当处于第二位置中时，选择性地引导废气旁路绕过所述废热回 收装置热交换器；多个冷却液流动通道，其限定了 与所述废热回收装置热交换器和所述发动机流体连通但与所述变速器热交换器基本 没有流体连通的第一冷却液流动回路；与所述发动机流体连通但与所述废热回收装置热交换器基本没有流体连通的第二冷 却液流动回路；和与所述废热回收装置热交换器和所述变速器热交换器流体连通但与所述发动机基本 没有流体连通的第三冷却液流动回路；第一阀，其定位在所述发动机冷却液流出口下游，并且能够选择性地操作，以便引导冷 却液流向所述第一回路，以及替代地引导冷却液流向所述第二回路； 定位成测量所述发动机中冷却液温度的第一温度传感器； 定位成测量所述第三回路中冷却液温度的第二温度传感器； 定位成在所述第三回路中泵送冷却液的冷却液泵；其中，当所述发动机中的冷却液的温度小于或等于第一预定温度时，所述第一阀引导 冷却液流向所述第一回路，以便加温所述发动机；当所述发动机中的冷却液的温度大于所 述第一预定温度时，所述第一阀引导冷却液流向所述第二回路；其中，当所述发动机中的冷却液的温度大于所述第一预定温度且所述第三回路中冷却 液的温度小于第二预定温度时，所述冷却液泵启动，使得所述第三回路中的冷却液流被所 述废热回收装置热交换器加热，以便对所述变速器加温；其中，所述第二预定温度大于所述 第一预定温度；以及其中，所述旁通阀被选择成，当所述第三回路中冷却液的温度大于所述第二预定温度 时，使所述废气旁路绕过所述废热回收装置热交换器。
9. 一种在车辆上管理废热回收的方法，包括控制用于废热回收装置热交换器的旁通阀、冷却液泵和一个或多个冷却液流量阀，以 便响应于所感测到的冷却液温度来对多个冷却液流动回路中的冷却液的加热进行控制，包 括与所述废热回收装置热交换器和所述发动机流体连通但与所述变速器热交换器基本 没有流体连通的第一冷却液流动回路；与所述发动机流体连通但与所述废热回收装置热交换器基本没有流体连通的第二冷 却液流动回路；以及与所述废热回收装置热交换器和所述变速器热交换器流体连通但与所述发动机基本 没有流体连通的第三冷却液流动回路；并且其中，所述旁通阀、所述冷却液泵和所述一个或多个冷却液流量阀都被控制，使得 在所述发动机经由废热和所述第一冷却液流动回路中的冷却液流被加热之后，所述变速器经由废热和所述第三冷却液流动回路中的冷却液流被加热到比所述发动机更高的温度，其 中，当所述变速器正经由所述第三冷却液流动回路中的冷却液流被加热时，冷却液经由所 述第二冷却液流动回路流向所述发动机。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括对位于所述一个或多个冷却液流量阀上游的所述发动机中的冷却液的温度进行感测；以及对离开所述废热回收装置热交换器的冷却液的温度进行感测。
全文摘要
本发明涉及用于变速器预热的废热回收。具体地，提供了一种用于车辆的废热回收系统EHRS，其可操作以便当发动机被废热充分加热后，在一定操作条件下将由废热加热的冷却液导向车辆变速器，同时不再使用废热进一步加热发动机。这样，因为使用被加热的冷却液将变速器加热到比发动机更高的操作温度，所以增加了废热回收。所述EHRS还可以旁通模式运行，在旁通模式下，废热不会被导向发动机或者变速器。还提供了管理废热的方法。
文档编号F01M5/02GK102042064SQ20101052788
公开日2011年5月4日 申请日期2010年10月21日 优先权日2009年10月21日
发明者D·B·格拉斯福德, G·M·克莱波尔, G·P·普赖尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司