车辆排放热量回收系统和方法
【专利说明】车辆排放热量回收系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2014年12月15日提交的韩国专利申请第10-2014-0180630号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
[0003]本发明的示例性实施方案涉及车辆排放热量回收系统；并且更具体而言，涉及这样的车辆排放热量回收系统和方法，其能够根据冷却剂的温度条件对循环通过排放热量交换器、发动机、散热器和水冷中冷器的冷却剂的量进行主动控制，从而提高冷机状态(coldstate)下的燃料效率。
【背景技术】
[0004]世界范围内，全球变暖使得对于CO2排放和燃料效率的规定日益加强。目前为止，已经通过改进燃烧和动力传递过程来提高车辆的燃料效率。而近年来，对使用排放热量的热损失来提高燃料效率的研究正活跃地进行着。
[0005]在车辆使用的燃料的100%的热能中，车辆的内燃机只使用了低于40%的热效率，而30%的热能以排放气体的形式排出到大气并废弃。
[0006]排放热量回收系统是这样的系统，其能够通过在车辆的初始起动期间使用上述的废弃的高温排放热量来加热冷却剂而缩短发动机的预热时间，从而实现燃料效率的提高和排放气体的减少。
[0007]然而，常规的排放热量回收系统需要例如复杂的旁通装置，从而如在专利文献I中所述，通过在排放气体管道的端口安装调节阀等，并且根据调节阀的打开和关闭来旁通排放气体，从而控制流向排放热量回收系统的排放气体的供应量，以便控制排放热量回收的程度。因此，存在这样的问题，即这种系统体积增大而使其可安装性变差。
【发明内容】
[0008]本发明的各方面致力于提供车辆排放热量回收系统和方法，即使没有通过使用用于旁通排放气体或冷却剂的复杂装置而控制排放热量的回收度，所述系统和方法也能够通过简单的结构和控制方法而快速将发动机预热以提高燃料效率。
[0009]在不使用旁通排放气体或冷却剂的方法的情况下，本发明通过对经由排放热量交换器、发动机、水冷中冷器、散热器和子散热器循环的冷却剂的通路进行控制来调节冷却剂的流率和进气的温度。
[0010]通过以下描述，本发明的其它特性和优点能够得到理解，并且参考本发明的实施方案而变得明显。而且，对于本发明的领域的技术人员来说显而易见的是，本发明的目标和优点可以通过所要求的手段及其组合实现。
[0011]根据本发明的实施方案，车辆排放热量回收系统包括:排放热量交换器，其将从发动机排出的排放气体的热能传递至冷却剂，从而提高冷却剂的温度；散热器，其对通过与发动机交换热量而被加热的冷却剂进行散热；水冷中冷器，其使用冷却剂来冷却进气；子散热器，其对通过水冷中冷器而被加热的冷却剂进行散热；冷却剂循环环路，其设置为连接发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器；水栗，其使冷却剂经由发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器沿着冷却剂循环环路循环；第一阀，其用于打开和关闭排放热量交换器与冷却剂循环环路之间的连接；第二阀，其用于打开和关闭发动机与冷却剂循环环路之间的连接；第三阀，其安装在分配线路上，所述分配线路用于将沿着冷却剂循环环路供应的冷却剂分配到水冷中冷器和子散热器；第四阀，其用于打开和关闭散热器与冷却剂循环环路之间的连接；温度传感器，其用于测量沿着冷却剂循环环路循环的冷却剂的温度；以及控制单元，其根据由温度传感器测量的冷却剂的温度来调节第一至第四阀的开度。
[0012]发动机可以具有在汽缸盖与汽缸体之间连通的通路，使得冷却剂在该通路中流动，而第二阀可以包括汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀，所述汽缸盖侧阀用于阻挡冷却剂从发动机的汽缸盖到冷却剂循环环路的循环，而所述汽缸体侧阀用于阻挡冷却剂从发动机的汽缸体到冷却剂循环环路的循环。
[0013]水栗可以安装至发动机的汽缸盖，从而通过经由传动带从凸轮轴或曲柄轴接收旋转力而运行。
[0014]通过调节第一至第四阀的开度，控制单元可以在温度传感器检测到的冷却剂的温度小于第一温度时对冷却剂和进气进行预热，在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第一温度且小于第二温度时对冷却剂进行预热并对进气进行冷却，在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第二温度且小于第三温度时对冷却剂和进气进行冷却，并且在温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第三温度时对发动机进行冷却。
[0015]当温度传感器检测到的冷却剂的温度小于第一温度时，控制单元可以打开第一阀以打开排放热量交换器的冷却剂通路，打开第二阀的汽缸盖侧阀并关闭第二阀的汽缸体侧阀，以通过仅打开发动机的汽缸盖侧冷却剂通路来减小穿过发动机的冷却剂的流率，控制第三阀以打开流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时关闭流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
[0016]当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第一温度且小于第二温度时，控制单元可以打开第一阀以打开排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
[0017]当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第二温度且小于第三温度时，控制单元可以关闭第一阀以关闭排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀以将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且关闭第四阀以关闭流向散热器的冷却剂的通路。
[0018]当温度传感器检测到的冷却剂的温度等于或大于第三温度时，控制单元可以关闭第一阀以关闭排放热量交换器的冷却剂通路，打开汽缸盖侧阀和汽缸体侧阀从而将发动机的汽缸盖侧冷却剂通路和汽缸体侧冷却剂通路都打开，控制第三阀以关闭流向水冷中冷器的冷却剂的通路，同时打开流向子散热器的冷却剂的通路，并且打开第四阀以打开流向散热器的冷却剂的通路。
[0019]根据本发明的另一实施方案，车辆排放热量回收方法使用车辆排放热量回收系统，所述车辆排放热量回收系统具有用于冷却发动机的沿着发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器而循环的冷却剂的循环环路，所述车辆排放热量回收方法包括:检测冷却剂的温度；当冷却剂的温度小于预定的第一温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂和进气进行预热；当冷却剂的温度等于或大于预定的第一温度且小于预定的第二温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂进行预热并对进气进行冷却；当冷却剂的温度等于或大于预定的第二温度且小于预定的第三温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对冷却剂和进气进行冷却；以及当冷却剂的温度等于或大于预定的第三温度时，通过控制在发动机、排放热量交换器、散热器、水冷中冷器和子散热器的每个中循环的冷却剂的量来对发动机进行冷却。
[0020]对冷却剂和进气进行预热可以包括:通过打开在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路并且关闭在发动机中循环的冷却剂的通路的一部分，并同时关闭在散热器中循环的冷却剂的通路来对冷却剂进行预热；以及通过打开沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且关闭沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行预热。
[0021]对冷却剂进行预热和对进气进行冷却可以包括:通过打开在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且关闭在散热器中循环的冷却剂的通路，来对冷却剂进行预热；以及通过关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行冷却。
[0022]对冷却剂和进气进行冷却可以包括:通过关闭在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且关闭在散热器中循环的冷却剂的通路，来对冷却剂进行冷却；以及通过关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路来对进气进行冷却。
[0023]对发动机进行冷却可以包括:关闭在排放热量交换器中循环的冷却剂的通路，完全打开在发动机中循环的冷却剂的通路，并且打开在散热器中循环的冷却剂的通路；以及关闭沿着水冷中冷器循环的冷却剂的通路并且打开沿着子散热器循环的冷却剂的通路。
[0024]对冷却剂进行预热可以包括通过关闭在发动机的汽缸体侧循