用于客厢加热的排气节流的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于加热机动车辆的客厢的系统。
【背景技术】
[0002]希望机动车辆的快速客厢加热，特别是在冷的周围环境条件期间，从而提供乘客舒适性。传统上，客厢热来自发动机冷却液，经由排气热的大量增加客厢可以被间接加热。但是，当只有一小部分排气热出现在发动机冷却液中时，这种方法能量效率不高并且浪费燃料。
【发明内容】
[0003]发明人已经认识到通过节流排气改变其路线的排气热可以被回收并且被直接传送(1Ute)到客厢加热系统而不是经由发动机冷却系统被间接传送到客厢加热系统。因此，提供一种用于加热车辆客厢的方法，包括关闭排气节气门并且使至少一部分节流的排气转向通过在节气门的上游联接的排气再循环(EGR)冷却器，并且从EGR冷却器将热传输给经配置以向车辆客厢提供热的加热器芯子。
[0004]以这种方式，可以节流排气以传送该排气流通过EGR冷却器，并且可以经由EGR冷却器将排气热传输给客厢加热系统冷却液。通过这样做，客厢加热系统加热器芯子可以被直接提供早期的排气热，而不是将该早期的排气热经由发动机扩散并且接触各表面。因此，能够减少用于加热车辆客厢的能量，从而提高燃料经济性。
[0005]因此，在上面描述的方法中，比起发动机加热，排气热可以优先用于客厢加热。实际上，发动机冷却液可以是冰冷的而这个系统将仍然为客厢提供从发动机排气中抽出的热。这可以具有多种优点。首先，在开始可以提供快速客厢加热。第二，提供得到到客厢加热器芯子的排气热的有效方法，这对于冷环境温度中的怠速状态是重要的。还有，当足够的冷却液热可用于客厢加热时，该系统常规地工作。在这种常规情况下，将停止节流传送通过EGR冷却器的排气。如果要求EGR冷却，则客厢具有利用这种抽取的热的第一优先权。如果不要求客厢热，则该热被添加到冷却液系统。
[0006]而且，在一些示例中，在排气对水热交换器中排气冷凝可以是有意的。由于蒸发的热，这提供了从排气装置到热交换器的改善的热传输。在一些示例中，控制器可以调节运行所以排气流不允许流到发动机进气系统(EGR)中直到热交换器(EGR冷却器)的温度足够高以避免冷凝时。但是如果不是在所有的发动机启动时也在大多数发动机启动时在排气路径中发生排气冷凝。
[0007]在另一示例中，提供一种车辆系统，该车辆系统包括:包括进气装置和排气装置的发动机；将排气装置联接至进气装置的排气再循环(EGR)通道，该EGR通道包括EGR冷却器和EGR阀；跨越EGR冷却器联接的EGR旁路；包括加热器芯子和构造成从EGR冷却器向加热器芯子泵送冷却液的循环泵的客厢加热系统；以及设置在EGR通道进口的下游和EGR旁路出口的上游的排气装置中的排气节气门。
[0008]在另一示例中，该车辆系统还包括包含指令的控制器，以在客厢加热模式期间，关闭排气节气门和EGR阀以推动节流的排气通过EGR冷却器并且经由EGR旁路返回到排气装置中以加热EGR冷却器。
[0009]在另一示例中，该控制器还包括指令以基于加热器芯子进口温度调节冷却液的流率。
[0010]在另一示例中，控制器还包括指令，当加热器芯子温度低于阈值温度时停用循环泵，并且当加热器芯子进口温度高于阈值温度时激活循环泵。
[0011]在另一示例中，提供一种方法。该方法包括基于加热器芯子的进口温度，调节从排气再循环(EGR)冷却器泵送到客厢加热系统加热器芯子的冷却液的流率；并且在选择的条件期间，节流排气以增加排气压力并且传送排气通过EGR冷却器，来自排气的热经由EGR冷却器被传输至加热器芯子。
[0012]在另一示例中，选择的条件包括仅当排气催化剂温度低于第一阈值温度和加热器芯子的进口温度低于第二阈值温度时其中的一个或更多个。
[0013]在另一示例中，节流排气包括关闭设置在发动机排气装置中的排气节气门，该方法还包括响应于EGR冷却器下游的EGR阀被关闭，经由EGR旁路从EGR冷却器传送节流的排气返回到排气节气门下游的发动机排气装置中。
[0014]在另一示例中，该方法还包括响应于EGR阀至少部分打开，从EGR冷却器传送排气到发动机进气装置。
[0015]在另一示例中，基于加热器芯子的进口温度调节冷却液的流率还包括只有当在EGR冷却器的出口处的冷却液的温度高于阈值温度时运行加热器芯子循环泵以将冷却液传送到加热器芯子。
[0016]本描述的上面的优点和其他优点，以及特征从下面单独的或结合附图的【具体实施方式】将容易明白。
[0017]应当理解，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在【具体实施方式】中进一步描述。这并不意味着所要求保护主题的关键的或基本的特征，所要求保护主题的范围由【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。而且，所要求保护的主题不限于解决本公开上面指出的任何缺点或任何部分中的实施方式。
【附图说明】
[0018]图1示出发动机系统的示意图。
[0019]图2示出图示说明用于根据本公开的实施例的加热车辆客厢的方法的流程图。
[0020]图3示出根据本公开的实施例的用于促进加热器芯子升温的示范性排气节气门和加热器芯子循环泵调节。
[0021]图4示出图示说明用于根据本公开的实施例的使对车辆客厢的热传输最大化的方法的流程图。
[0022]图5-6示出图示说明用于根据本公开的实施例的选择使对车辆客厢的热传输最大化的流率的途径的示意图。
【具体实施方式】
[0023]提供用于促进在车辆发动机(例如图1的发动机系统)中的加热器芯子升温的方法和系统。在发动机冷启动和预热期间，增加的排气背压和随后在EGR冷却器处的热排放的协同好处可以有利地用于快速升高提供给加热器芯子的冷却液温度。得到从排气装置出来并且进入发动机冷却液的热的传统的方法包括使冷却液流率最大化并且使冷却液体积最小化(通过隔离冷却液分支，例如到散热器中的分支)。
[0024]但是，在所要求保护的结构中，冷却液来源于发动机的总冷却系统，通过热采集元件(EGR冷却器)，并且然后通过散热片(加热器芯子)，并且被释放到发动机的总冷却系统中。在这种情况下，具有实现到加热器芯子中的最大热传输的给定的冷却液流率。这种冷却液流率是加热器芯子温度降的函数。当加热器芯子两端的温度降与流率之积最大时，最大的热被传输。
[0025]控制器可以构造成执行方法(例如图2和图4的示范性方法)以压制设置在EGR通道下游的排气阀泄露(take off)以提升排气背压，并且还关闭EGR阀以使至少一部分被节流的排气通过EGR冷却器。通过节流排气而不是使排气转向，该排气在热交换器中得到增加的驻留时间。在较高的压力下可以具有某一更好的第三(tertiary)效果的热传输。增加的背压通过将热排气捕集在发动机汽缸中能够实现发动机温度的快速升高，并且通过EGR冷却器的被节流的排气流经由在EGR冷却器处的排气热排放能够实现冷却液温度的增力口。示范性加热器芯子循环泵和排气节气门调节在图3-4处被描述。示范性系统特性和流率选择参数在图5-6处被描述。
[0026]图1不出车辆系统106的不意图。车辆系统106包括发动机系统108,该发动机系统包括联接于排放控制系统122的发动机100。发动机100包括多个汽缸130。发动机100还包括进气装置123和排气装置125。进气装置123可以通过进气通道142接收来自大气的新鲜空气。进入进气通道142的空气可以被空气滤清器190过滤。进气通道142可以包括设置在进气压缩机152的下游的空气进气节气门182和进气增压空气冷却器184。进气节气门182可以构造成调节进入发动机进气歧管144的进气气体(例如，升压的进气空气)的流量。排气装置125包括通向排气通道145的排气歧管148，排气通道145经由尾管135将排气传送到大气中。
[0027]发动机100可以是包括诸如涡轮增压器150的升压装置的升压发动机。涡轮增压器150可以包括沿着进气通道142设置的进气压缩机152和沿着排气通道145设置的排气涡轮154。压缩机152可以经由轴156至少部分地由涡轮154驱动。由该涡轮增压器提供的升压量可以由发动机控制器改变。在一些实施例中，经由废气门(未示出)控制的旁通通道可以跨过排气涡轮被联接，以便使流过排气通道145的一些或全部排气能够绕过涡轮154。通过调节废气门的位置，可以改变通过涡轮输送的排气的量，因而改变输送给发动机进气装置的升压量。
[0028]在进一步的实施例中，经由旁通阀(未示出)控制的类似的旁通通道可以跨过进气压缩机被联接，以便使由压缩机152压缩的一些或全部进气空气能够被再循环到压缩机152上游的进气通道142中。在选择的条件期间，通过调节压缩机旁通阀的位置可以释放进气系统中的压力，以减小压缩机踹振加载的影响。
[0029]任选的增压空气冷却器184可以在压缩机152的下游包括在进气通道中，以降低由涡轮增压器压缩的进气空气的温度。具体说，后冷却器184可以包括在进气节气门182的上游或集成在进气歧管144中。
[0030]联接于排气通道145的排放控制系统122包括催化剂170。在一个例子中，催化剂170可以包括多个催化剂砖。在另一个例子中，可以用每个具有多个催化剂砖的多个排放控制装置。在一个例子中，催化剂170可以是三元型催化剂。在其他例子中，催化剂170可以是氧化催化剂、稀NOx捕集器、选择性催化还原(SCR)装置、微粒过滤器或其他排气处理装置。虽然在本文描述的实施例中催化剂170设置在涡轮154的下游，但是在其他实施例中，催化剂170可以设置在涡轮增压器涡轮的上游或发动机排气通道中的其他位置而不脱离本公开的范围。
[0031]排气节气门或背压阀164可以在排气催化剂170的下游设置在排气通道中。在本文所述的实施例中，控制器120可以基于各种发动机工况和参数值(例如，发动机冷启动、储存的真空水平、停工等)控制排气节气门164的位置。在其他实施例中，排气节气门、排气通道和其他部件可以设计成使得在没有控制系统介入的情况下在各种发动机工况期间根据需要机械地控制排气节气门。排气节气门164可以不仅仅绕过通过EGR冷却器162的流，而且可以传送排气通过包括EGR冷却器162、旁通通道165、排气通道168和尾管135的流动限制路径。因此减小排气节气门164的流动面积导致排气节流以及增加通过EGR冷却器162的流。如关于图2详细说明的，在发动机冷启动条件期间排气节气门164可以由控制器120选择地关闭，以快速升高排气压力和温度。通过压制排气阀，在发动机汽缸中较大量的热排气能够被捕集，从而进一步升高排气温度并加快下游排气催化剂达到其激活温度。被节流的排气相对于未节流的排气还可以具有增加的压力，从而导致在各种排气部件中增加的排气温度和/或增加的滞留时间。而且，热排气可以被传送通过EGR冷却器，该EGR冷却器设置在将发动机排气装置联接到发动机进气装置的EGR通道中。该EGR冷却器可以用作排气对冷却液热交换器，以加热传送至客厢加热系统加热器芯子的冷却液，因此加快客厢加热。应当指出，从EGR冷却器提取的任何热首先对客厢的加热器芯子是可用的，并且只有如果存在过量的热，才进行对