暖机系统、暖机控制方法及具有该暖机系统的发动机系统的制作方法
【专利摘要】一种暖机系统、暖机控制方法及具有该暖机系统的发动机系统，能够在尽可能短的时间内使发动机的温度上升到规定温度，以便减少发动机各部件间的磨损、保护发动机，并能提高发动机性能。所述暖机系统用于通过热交换使车辆发动机的温度提高到规定温度，包括：用于使冷却液与从所述发动机排出的、经过催化器后的尾气进行热交换的第一热循环；用于使冷却液与从所述发动机排出的、经过催化器前的排气进行热交换的第二热循环，在第一条件下，所述暖机系统切换为使所述冷却液经由所述第一热循环而与所述尾气进行热交换，在第二条件下，所述暖机系统切换为使所述冷却液经由所述第二热循环而与所述排气进行热交换。
【专利说明】暖机系统、暖机控制方法及具有该暖机系统的发动机系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机，更具体来说，涉及一种在汽车等车辆中使用的发动机的暖机系统、暖机控制方法及具有该暖机系统的发动机系统。
【背景技术】
[0002]车辆在低温条件下使用时，对于其发动机的磨损非常严重。据统计，大约50%的发动机汽缸磨损的情况是发生在车辆的启动过程中，特别是在冬季车辆启动时，对于发动机的损伤就更为严重。造成这种损伤的最主要的原因便在于在低温条件下，润滑油的粘度增大，使流动性变差，进而在发动机启动时无法快速地进入摩擦表面形成油膜，从而使得汽缸壁和轴承等构件的表面润滑条件变差。
[0003]同时，在冬季等低温条件下，在燃烧过程中产生的氧化硫何凝结在汽缸壁面上的水滴混合形成为酸性液体，导致汽缸壁出现磨损。此外，这种酸性液体还使轴瓦的合金损伤，导致瓦背与轴颈间的膨胀系数不同，配合间隙变小且不均匀，从而使得磨损进一步加剧。对于车辆使用者来说，除了损坏发动机之外，最直观的就是油耗的不断增加。
[0004]导致发动机冷启动困难的原因主要有以下几点:
[0005](I)在低温条件下，机油的粘度增加，使曲柄轴转动阻力增大，而无法达到一定的启动转速，更有甚者完全无法转动；
[0006]( 2 )在低温条件下，汽油的汽化性能变差，同时由于上述(I)中的曲柄轴转速低，因此，无法形成所需要质量的可燃混合气体量；
[0007](3)在低温条件下，蓄电池的电解液的粘度增加，内阻增大，导致其电压下降，电容量减少，充电不足，进而使得启动时点火系统的火花强度减弱，不易点燃可燃混合气体。
[0008]为了解决当前存在的技术问题，在专利文献I (日本专利特开平7 - 119455)中记载有通过使用润滑油来进一步提高内燃机的暖机性能的内燃机用排热利用装置。具体来说，如图8所示，内燃机I包括用于使润滑油在内燃机I中循环的润滑油路径21，上述润滑油路径21使润滑油在内燃机的活塞13的滑动面、活塞13与连杆15的连接部、连杆15与曲柄轴的卡合部等中循环。另外，设置有从排气管20的中途分岔的旁通通路23，在该旁通通路23上设置有热交换器24，在上述热交换器24内具有蓄热体25，在该蓄热体25的轴瓦配置有隔热构件。
[0009]此外，在专利文献2 (日本专利特开2007 - 238026)中记载有能防止循环液体过热的排气系统热交换装置。具体来说，如图9所示，在排气管14的排气气体的排出路径上，从排气的流动方向的上游侧依次配置有催化剂转换器16、排气热回收用热交换器18、主消声器20，作为热交换器的尾气热回收用热交换器18是利用用于对发动机12进行冷却的发动机冷却水与尾气进行热交换，来使排气的热回收到发动机冷却水中的结构。
[0010]但是，在专利文献I中，其主要目的是为了减少暖机的时间，由于在低温条件下，润滑油的粘度大，倘如在启动时立即将润滑油直接通过排气管进行加热，这样会延长润滑油的循环时间，影响发动机的油膜形成，进而加大各部件间的机械摩擦。也就是说，在专利文献I中仍存在发动机冷启动困难这样的技术问题。
[0011]另外，在专利文献2中，其主要目的是为了防止循环液体过热，即是对冷却液的过热保护，因此，虽然使用发动机冷却水与尾气进行了热交换，但是，其通过设置潜热蓄热体40，并将潜热蓄热体40的从固相向液相的相变温度(熔点)设置为比发动机冷却水的沸点(大约110°C?120°C)低的80°C?100°C。也就是说，在专利文献2中仍存在发动机冷启动困难这样的技术问题。
[0012]因此，如何能够在尽可能短的时间内使发动机的温度上升到规定温度来解决发动机冷启动困难这一难题便成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0013]本发明为解决上述技术问题而作，其目的在于提供一种能够在尽可能短的时间内使发动机的温度上升到规定温度，以便减少发动机各部件间的磨损、保护发动机，并能提高发动机性能的暖机系统及具有上述暖机系统的发动机。
[0014]本发明的另一目的在于提供一种能在提高加热效率的同时，不会影响排放的暖机系统的控制方法。
[0015]本发明的第一方面的第一方案提供一种暖机系统，用于通过热交换使车辆发动机的温度提高到规定温度，其特征是，包括:用于使冷却液与从上述发动机排出的、经过催化器后的尾气进行热交换的第一热循环；用于使冷却液与从上述发动机排出的、经过催化器前的排气进行热交换的第二热循环，在第一条件下，上述暖机系统切换为使上述冷却液经由上述第一热循环而与上述尾气进行热交换，在第二条件下，上述暖机系统切换为使上述冷却液经由上述第二热循环而与上述排气进行热交换。
[0016]本发明的第一方面的第二方案的暖机系统是在上述第一方面的第一方案的暖机系统的基础上，其特征是，在上述第一热循环中，在位于上述催化器下游的尾气管中的至少一部分是双层排气管，该双层排气管是在上述尾气管上套设有外周壁而构成的，上述冷却液在上述尾气管与上述双层排气管中的外周壁之间的尾气冷却流路中流动。
[0017]本发明的第一方面的第三方案的暖机系统是在上述第一方面的第一方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述发动机包括排气歧管部和排气总管部，其中，上述排气歧管部由多个排气歧管和汇流部构成，在上述第二热循环中，在上述发动机的上述排气歧管部内部的靠上述汇流部一侧设置有排气冷却流路。
[0018]本发明的第一方面的第四方案的暖机系统是在上述第一方面的第一方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述发动机包括排气歧管部和排气总管部，其中，上述排气歧管部由多个排气歧管和汇流部构成，在上述第二热循环中，在上述发动机的上述排气歧管部内部的靠上述排气歧管一侧设置有排气冷却流路。
[0019]本发明的第一方面的第五方案的暖机系统是在上述第一方面的第一方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述发动机包括排气歧管部和排气总管部，在位于上述排气歧管部与上述催化器之间的上述排气总管部的排气管中的至少一部分是双层排气管，上述冷却液在上述排气管与上述双层排气管中的外周壁之间的排气冷却流路中流动。
[0020]本发明的第一方面的第六方案的暖机系统是在上述第一方面的第二方案的暖机系统的基础上，其特征是，在上述第一热循环中，上述双层排气管的上述外周壁的靠尾气的流动方向的一侧设置有进水口，上述双层排气管的上述外周壁的靠尾气的流动方向的另一侧设置有出水口。
[0021]本发明的第一方面的第七方案的暖机系统是在上述第一方面的第五方案的暖机系统的基础上，其特征是，在上述第二热循环中，上述双层排气管的上述外周壁的靠排气的流动方向的一侧设置有进水口，上述双层排气管的上述外周壁的靠排气的流动方向的另一侧设置有出水口。
[0022]本发明的第一方面的第八方案的暖机系统是在上述第一方面的第六方案或第七方面的暖机系统的基础上，其特征是，在上述尾气冷却流路或是上述排气冷却流路中流动的上述冷却液的流动方向与上述尾气的流动方向或是上述排气的流动方向相反。
[0023]本发明的第一方面的第九方案的暖机系统是在上述第一方面的第六方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述发动机具有出水端口和进水端口，在上述第一热循环中，上述出水端口经由上述第一热循环的进水管与上述双层排气管的进水口连通，上述双层排气管的出水口经由上述第一热循环的出水管与上述进水端口连通。
[0024]本发明的第一方面的第十方案的暖机系统是在上述第一方面的第九方案的暖机系统的基础上，其特征是，在上述第一热循环的进水管上设置有第一单向阀，在上述第一热循环的出水管上设置有第二单向阀。
[0025]本发明的第一方面的第十一方案的暖机系统是在上述第一方面的第七方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述发动机具有出水端口和进水端口，在上述第二热循环中，上述出水端口经由上述第二热循环的进水管与上述双层排气管的进水口连通，上述双层排气管的出水口经由上述第二热循环的出水管与上述进水端口连通。
[0026]本发明的第一方面的第十二方案的暖机系统是在上述第一方面的第十一方案的暖机系统的基础上，其特征是，在上述第二热循环的进水管上设置有第三单向阀，在上述第二热循环的出水管上设置有第四单向阀。
[0027]本发明的第一方面的第十三方案的暖机系统是在上述第一方面的第一方案的暖机系统的基础上，其特征是，在第三条件下，上述暖机系统切换为不与上述尾气或上述排气进行热交换。
[0028]本发明的第一方面的第十四方案的暖机系统是在上述第一方面的第一方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述第一条件是催化剂没有达到催化剂活化温度的情况，上述第二条件是虽然催化剂达到了催化剂活化温度，但水温没有达到暖机温度的情况。
[0029]本发明的第一方面的第十五方案的暖机系统是在上述第一方面的第十三方案的暖机系统的基础上，其特征是，上述第三条件是催化剂达到了催化剂活化温度，同时水温达到了暖机温度的情况。
[0030]根据如上所述的暖机系统，在催化剂温度没有达到活化温度时，仅通过第一热循环，使冷却水与位于催化器下游的尾气管中的尾气进行热交换，在催化剂温度达到活性化温度后，仅通过第二热循环，使冷却水与从发动机中排出的排气进行热交换，藉此，使得加热效率更高，且不会影响排放。
[0031]更具体来说，在催化剂温度没有达到活化温度时，从发动机中排出的排气优先用于对催化器中的催化剂进行加热，以使其尽快达到活化温度，由此，使尾气尽快达到排放标准。在催化剂温度达到活化温度后，从发动机20中排出的更高温度的排气用于对发动机进行暖机，从而能在尽可能短的时间内使发动机的温度上升到规定温度来解决发动机冷启动困难的问题。
[0032]本发明的第二方面的第一方案提供一种暖机控制方法，其是本发明的第一方面的第一方案至第十五方案中的任一方案的暖机系统的暖机控制方法，其特征是，在所述第一条件下，将所述暖机系统切换为使冷却液进行第一热循环，在所述第二条件下，将所述暖机系统切换为使冷却液进行第二热循环。
[0033]本发明的第二方面的第二方案的暖机控制方法是在上述第二方面的第一方案的暖机控制方法的基础上，其特征是，在所述第三条件下，将所述暖机系统切换为使冷却水既不进行第一热循环，也不进行第二热循环。
[0034]本发明的第二方面的第三方案的暖机控制方法是在上述第二方面的第一方案的暖机控制方法的基础上，其特征是，在所述第一条件下，将设于所述第一热循环的进水管上的第一单向阀和设于所述第一热循环的出水管上的第二单向阀打开，将设于所述第二热循环的进水管上的第三单向阀和设于所述第二热循环的出水管上的第四单向阀关闭，在所述第二条件下，将设于所述第二热循环的进水管上的第三单向阀和设于所述第二热循环的出水管上的第四单向阀打开，将设于所述第一热循环的进水管上的第一单向阀和设于所述第一热循环的出水管上的第二单向阀关闭。
[0035]本发明的第二方面的第四方案的暖机控制方法是在上述第二方面的第二方案的暖机控制方法的基础上，其特征是，在所述第三条件下，将设于所述第一热循环的进水管上的第一单向阀、设于所述第一热循环的出水管上的第二单向阀、设于所述第二热循环的进水管上的第三单向阀、设于所述第二热循环的出水管上的第四单向阀均关闭。
[0036]本发明的第二方面的第五方案的暖机控制方法是在上述第二方面的第一方案的暖机控制方法的基础上，其特征是，所述第一条件是催化剂没有达到催化剂活化温度的情况，所述第二条件是虽然催化剂达到了催化剂活化温度，但水温没有达到暖机温度的情况。
[0037]本发明的第二方面的第六方案的暖机控制方法是在上述第二方面的第二方案的暖机控制方法的基础上，其特征是，所述第三条件是催化剂达到了催化剂活化温度，同时水温达到了暖机温度的情况。
[0038]根据如上所述的暖机控制方法，由于能够根据规定的判断标准，来切换第一热循环与第二热循环，因此，能够在提高加热效率的同时，不会影响排放。
[0039]本发明的第三方面的第一方案提供一种发动机系统，包括:发动机、催化器以及消音器，其特征是，还包括本发明第一方面的第一方案至第十五方案中的任一方案所述的暖机系统。
[0040]本发明的第三方面的第二方案是在上述第三方面的第一方案的基础上，其特征是，在所述催化器上设置有用于对所述催化器中的催化剂的温度是否达到催化剂活化温度进行检测的温度传感器。
[0041]本发明的第三方面的第三方案是在上述第三方面的第一方案的基础上，其特征是，所述发动机中具有对其中的冷却水的温度进行检测的温度传感器。
[0042]本发明的第三方面的第四方案是在上述第三方面的第三方案的基础上，其特征是，所述温度传感器设置在所述发动机的所述出水端口处。
[0043]根据如上所述的发动机系统，由于能够使发动机的暖机速度提高，则能够减少发动机各部件间的磨损、保护发动机，并能提高发动机性能。对于车辆使用者来说，最直观的就是使油耗降低。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1是表示本发明的实施方式I的发动机系统的示意图，其中，示出了包括第一热循环和第二热循环的暖机系统，上述第一热循环具有设置在催化器的下游侧的尾气冷却流路，上述第二热循环具有设置在发动机的排气歧管部内部的靠外周一侧的排气冷却流路。
[0045]图2是示意表示图1所示的发动机的排气歧管部的示意立体图。
[0046]图3是表示本发明的实施方式2的发动机系统的示意图，其中，示出了包括第一热循环和第二热循环的暖机系统，上述第一热循环具有设置在催化器的下游侧的尾气冷却流路，上述第二热循环具有设置在发动机的排气歧管部内部的靠内周一侧的排气冷却流路。
[0047]图4是示意表示图3所示的发动机的排气歧管部的示意立体图。
[0048]图5是表示本发明的实施方式3的发动机系统的示意图，其中，示出了包括第一热循环和第二热循环的暖机系统，上述第一热循环具有设置在催化器的下游侧的尾气冷却流路，上述第二热循环具有设置在发动机的排气总管部的中途的排气冷却流路。
[0049]图6是表不在图1?图5所不的各实施方式中，发动机的暖机系统中的第一热循环所使用的双层排气管的示意立体图。
[0050]图7是表示本发明的暖机系统的控制方法的流程图。
[0051]图8是表示现有的发动机的暖机系统的一例的示意图。
[0052]图9是表示现有的发动机的暖机系统的又一例的示意图。
【具体实施方式】
[0053]<实施方式1>
[0054]以下，参照图1和图2，对本发明实施方式I的暖机系统及具有该暖机系统的发动机系统进行说明。
[0055](发动机系统的整体结构)
[0056]参照图1和图2，对本发明的发动机系统的整体结构进行说明。
[0057]如图1所示，本发明的发动机系统10包括发动机20、催化器30和消声器40及暖机系统50。
[0058]上述发动机20例如是四缸发动机,如图2所示,空气从发动机20的进气口进入，在发动机20内部与经由未图示的燃料管进入发动机20的燃料燃烧后，从发动机20的四个排气口排气，上述排气从排气歧管部22的四个进气口 21A、21B、21C、21D进入，经由排气总管部23进入催化器30中。在催化器30中设置有用于对发动机20排出的排气进行净化的催化剂。经过催化器30净化后的尾气随后经由尾气管35进入消音器40，然后排放至大气。
[0059]在本实施方式中，排气歧管部22由四个排气歧管22A、22B、22C、22D和汇流部22E构成，各排气歧管22A、22B、22C、22D各自与上述进气口 21A、21B、21C、21D连通，接着，排气从进气口 21A、21B、21C、21D，经由四个排气歧管22A、22B、22C、22D在汇流部22E汇流后，然后进入排气总管部23。
[0060](暖机系统)[0061]本发明实施方式I的暖机系统50包括第一热循环A和第二热循环B。
[0062]在上述第一热循环A中，从催化器30的出口至消音器40的入口之间的尾气管35中的至少一部分是双层排气管55。具体来说，如图6所示，双层排气管55是在原有的尾气管35上套设有外周壁55A而构成的。
[0063]在双层排气管55的外周壁55A的靠消音器40 —侧设置有进水口 55IN，在双层排气管55的外周壁55A的靠催化器30 —侧设置有出水口 550UT，冷却水在双层排气管55的外周壁55A与原有的尾气管35之间的尾气冷却流路56中流动，以与从催化器30排出的尾气进行热交换。也就是说，上述第一热循环A具有设置在催化器30的下游侧的尾气冷却流路56。
[0064]在发动机20正常运转的情况下，由水泵(未图示)供给来的冷却水在上述发动机20的内部进行循环，但是，在发动机刚刚启动时，由水泵供给来的冷却水沿着第一热循环A或是第二热循环B流动，以与发动机初始排出的排气(或尾气)进行热交换。
[0065]更具体来说，在发动机20上具有出水端口 200UT和进水端口 20IN，在出水端口200UT处设置有温度传感器TS，用于对从发动机20的出水端口 200UT流出的冷却水的温度进行检测。
[0066]在此，应当理解的是在发动机中，通常使用由温度传感器TS检测出的冷却水的温度(水温)来判断发动机的环境温度、即发动机的温度，因此，在本说明书中提及的“冷却水的温度”或“水温”不仅是指冷却水本身的温度，还是指发动机的温度。
[0067]发动机20的出水端口 200UT与第一热循环A的进水管Pl和第二热循环B的进水管P3之间通过三通接头(未图示)连通。在第一热循环A的进水管Pl的中途设置有第一单向阀C。第一热循环A的进水管Pl的一端与三通接头连接，另一端与双层排气管55的进水口 55IN连接。
[0068]同样地，发动机20的进水端口 20IN与第一热循环A的出水管P2和第二热循环B的出水管P4之间通过三通接头(未图示)连通。在第一热循环A的出水管P2的中途设置有第二单向阀D。第一热循环A的出水管P2的一端与三通接头连接，另一端与双层排气管55的出水口 550UT连接。
[0069]在上述第一热循环A中，双层排气管55的进水口 55IN经由第一热循环A的进水管Pl与上述发动机20的出水端口 200UT连通，双层排气管55的出水口 550UT经由第一热循环A的出水管P2与上述发动机20的进水端口 20IN连通。
[0070]在上述第二热循环B中，在发动机20的排气歧管部22内部的靠外周(汇流部22E)一侧设置有排气冷却流路24。更具体来说，在第一排气歧管22A、第四排气歧管22D及汇流管22E的靠外周一侧设置有排气冷却流路24。上述排气冷却流路24和排气歧管部22中的排气流路构成双层排气管。
[0071]具体来说，从第一排气歧管22A、第二排气歧管22B、第三排气歧管22C、第四排气歧管22D排出的排气在汇流管22E中汇流，冷却水在上述排气冷却流路24中流动，从而与在汇流管22E中汇流的排气进行热交换。
[0072]另外，上述排气冷却流路24的一端经由第二热循环B的进水管P3与所述发动机20的出水端口 200UT连通，另一端经由第二热循环B的出水管P4与所述发动机20的进水端口 20IN连通。在第二热循环B的进水管P3的中途设置有第三单向阀E，在第二热循环B的出水管P4的中途设置有第四单向阀F。
[0073]这样，如图1所示，发动机20中的冷却水从出水端口 200UT，依次经由第一热循环A的进水管P1、尾气冷却流路56、第一热循环A的出水管P2、进水端口 20IN流回发动机20中，藉此，上述流路构成暖机系统50的第一热循环A。
[0074]另外，如图1和图2所示，发动机20中的冷却水从出水端口 200UT，依次经由第二热循环B的进水管P3、排气冷却流路24、第二热循环B的出水管P4、进水端口 20IN流回发动机20中，藉此，上述流路构成暖机系统50的第二热循环B。
[0075]<实施方式2>
[0076]以下，参照图3和图4，对本发明实施方式2的暖机系统及具有该暖机系统的发动机系统进行说明。
[0077]在本发明实施方式2中，与本发明实施方式I的不同之处仅在于第二热循环中的双层排气管的设置位置，因此，对于与实施方式I相同或相当的部件标注相同的符号，并省略其详细说明。
[0078](暖机系统)
[0079]本发明实施方式2的暖机系统50包括第一热循环A和第二热循环B。
[0080]在本实施方式2中，第一热循环A的结构与实施方式I中的第一热循环A的结构完全相同，在此不再赘述。
[0081]在第二热循环B中，在发动机20的排气歧管部22内部的靠内周(排气歧管22A、22B、22C、22D)—侧设置有排气冷却流路24。更具体来说，在第一排气歧管22A、第二排气歧管22B、第三排气歧管22C、第四排气歧管22D及汇流管22E的靠内周一侧设置有排气冷却流路24。上述排气冷却流路24和排气歧管部22中的排气流路构成双层排气管。
[0082]具体来说，排气分别从第一排气歧管22A、第二排气歧管22B、第三排气歧管22C、第四排气歧管22D排出，冷却水在上述排气冷却流路24中流动，从而与从第一排气歧管22A、第二排气歧管22B、第三排气歧管22C、第四排气歧管22D排出的排气进行热交换。
[0083]另外，上述排气冷却流路24的一端经由第二热循环B的进水管P3与发动机20的出水端口 200UT连通，另一端经由第二热循环B的出水管P4与发动机20的进水端口 20IN连通。在第二热循环B的进水管P3的中途设置有第三单向阀E，在第二热循环B的出水管P4的中途设置有第四单向阀F。
[0084]这样，如图3和图4所示，发动机20中的冷却水从出水端口 200UT，依次经由第二热循环B的进水管P3、排气冷却流路24、第二热循环B的出水管P4、进水端口 20IN流回发动机20中，藉此，上述流路构成暖机系统50的第二热循环B。
[0085]<实施方式3>
[0086]以下，参照图3和图4，对本发明实施方式3的暖机系统及具有该暖机系统的发动机系统进行说明。
[0087]在本发明实施方式3中，与本发明实施方式I及实施方式2的不同之处仅在于第二热循环中的双层排气管的设置位置，因此，对于与实施方式1、实施方式2相同或相当的部件标注相同的符号，并省略其详细说明。
[0088](暖机系统)
[0089]本发明实施方式3的暖机系统50包括第一热循环A和第二热循环B。[0090]在本实施方式3中，第一热循环A的结构与实施方式1、实施方式2中的第一热循环A的结构完全相同，在此不再赘述。
[0091]在上述第二热循环B中，从排气歧管部22的出口至催化器30的入口之间的排气总管部23的排气管中的至少一部分是双层排气管65。具体来说，如图5所示，双层排气管65是在原有的排气总管部23的排气管上套设有外周壁65A而构成的。
[0092]在双层排气管65的外周壁65A的靠催化器30 —侧设置有进水口 65IN，在双层排气管65的外周壁65A的靠排气歧管部22 —侧设置有出水口 650UT，冷却水在双层排气管65的外周壁65A与原有的排气歧管部22的排气管之间的排气冷却流路24中流动，以与从排气歧管部22排出(在排气总管部23中流动)的排气进行热交换。也就是说，上述第二热循环B具有设置在排气总管部23中途的排气冷却流路24。
[0093]另外，上述双层排气管65的进水口 65IN (排气冷却流路24的进水一端)经由第二热循环B的进水管P3与所述发动机20的出水端口 200UT连通，双层排气管65的出水口650UT (排气冷却流路24的出水一端)经由第二热循环B的出水管P4与所述发动机20的进水端口 20IN连通。在第二热循环B的进水管P3的中途设置有第三单向阀E，在第二热循环B的出水管P4的中途设置有第四单向阀F。
[0094]这样，如图5所示，发动机20中的冷却水从出水端口 200UT，依次经由第二热循环B的进水管P3、排气冷却流路24、第二热循环B的出水管P4、进水端口 20IN流回发动机20中，藉此，上述流路构成暖机系统50的第二热循环B。
[0095](暖机系统的控制方法)
[0096]以下，参照图7，对本发明的上述各实施方式的暖机系统50的控制方法进行说明。
[0097]如图7所示，在使用者插入车钥匙，发动车辆时，车辆的点火系统(例如火花塞)点火，而使车辆启动(步骤S100)。
[0098]此时，电子控制单元(E⑶)利用设置在催化器30上的温度传感器(未图示)和设置在发动机20的出水端口 200UT处的温度传感器TS，来对催化剂温度和水温进行检测，并收集有关上述催化剂温度和水温温度的信号(步骤S200)。接着，水泵开始供水(步骤S300)。
[0099]在由设置在催化器30上的温度传感器检测到的催化剂温度低于第一规定温度(例如，200°C)(步骤S400中判断为“ < 200°C”)时，判断为催化剂尚未被活化，此时，E⑶自动控制将第一热循环A中的第一单向阀C、第二单向阀D打开，而将第二热循环B中的第三单向阀E、第四单向阀F关闭，藉此，暖机系统50执行与发动机的尾气进行热交换的第一热循环A (S450),同时，水泵持续供水(步骤S300)。
[0100]在由设置在催化器30上的温度传感器检测到的催化剂温度为第一规定温度(例如，200°C)以上(步骤S400中判断为“≥200°C”)时，利用设置在发动机20的出水端口200UT处的温度传感器TS，对水温是否超过第二规定温度进行判断(S500)。当由温度传感器TS检测到的水温低于第二规定温度(例如，80°C)(步骤S500中判断为“< 80°C”)时，判断为催化剂已活化，但发动机尚未完全暖机，此时，ECU自动控制将第二热循环B中的第三单向阀E、第四单向阀F打开，而将第一热循环A中的第一单向阀C、第二单向阀D关闭，藉此，暖机系统执行与发动机的排气进行热交换的第二热循环B (S550)，同时，水泵持续供水(步骤 S300)。
[0101]在由温度传感器TS检 测到的水温为第二规定温度(例如，80°C )以上(步骤S500中判断为“ ^ 80 V ”)时，判断为催化剂已活化，且发动机已暖机，此时，E⑶自动控制将第一热循环A中的第一单向阀C及第二单向阀D、第二热循环B中的第三单向阀E及第四单向阀F均关闭，同时，水泵持续供水(步骤S300)。
[0102]根据如上所述的暖机系统，在催化剂温度没有达到活化温度时，仅通过第一热循环A，使冷却水与位于催化器下游的尾气管35中的尾气进行热交换，在催化剂温度达到活性化温度后，仅通过第二热循环B，使冷却水与从发动机20中排出的排气进行热交换，藉此，使得加热效率更高，且不会影响排放。
[0103]更具体来说，在催化剂温度没有达到活化温度时，从发动机20中排出的排气优先用于对催化器中的催化剂进行加热，以使其尽快达到活化温度，由此，使尾气尽快达到排放标准。在催化剂温度达到活化温度后，从发动机20中排出的更高温度的排气用于对发动机20进行暖机，从而能在尽可能短的时间内使发动机的温度上升到规定温度来解决发动机冷启动困难的问题。
[0104]另外，根据如上所述的暖机控制方法，由于能够根据规定的判断标准，来切换第一热循环A与第二热循环B，因此，能够在提高加热效率的同时，不会影响排放。
[0105]此外，根据如上所述的发动机系统，由于能够使发动机20的暖机速度提高，则能够减少发动机各部件间的磨损、保护发动机，并能提高发动机性能。对于车辆使用者来说，最直观的就是使油耗降低。
[0106]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的本总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。
[0107]在上述各实施方式中·，在第一热循环A中设置有第一单向阀C、第二单向阀D，在第二热循环B中设置第三单向阀E、第四单向阀D，并通过控制第一单向阀C、第二单向阀D、第三单向阀E、第四单向阀D的开关，来切换第一热循环A与第二热循环B，但本发明不局限于此，例如也可以在三通接头中使用切换阀，来切换第一热循环与第二热循环，只要是能够根据ECU的指令，在第一热循环、第二热循环及不循环这三者之间切换，则可以是任意结构。
[0108]在上述各实施方式中，在第一热循环A中，在双层排气管55的外周壁55A的靠消音器40 —侧设置有进水口 55IN，在双层排气管55的外周壁55A的靠催化器30 —侧设置有出水口 550UT。同时，在第二热循环B中，在双层排气管65的外周壁65A的靠催化器30 —侧设置有进水口 65IN，在双层排气管65的外周壁65A的靠排气歧管部22 —侧设置有出水口 650UT。藉此，冷却水的流动方向与排气或尾气的流动方向相反，从而能够更有效地进行热交换。但是，本发明不局限于此，上述进水口 55IN也可以设置在双层排气管55的外周壁55A的靠催化器40 —侧，上述出水口 550UT也可以设置在双层排气管55的外周壁55A的靠催化器30—侧。另外，上述进水口 65IN也可以在双层排气管65的外周壁65A的靠排气歧管部22 —侧，上述出水口 650UT也可以设置在双层排气管65的外周壁65A的靠催化器30一侧。
[0109]在上述各实施方式中，在上述第一热循环A中，从催化器30的出口至消音器40的入口之间的尾气管35中的至少一部分是双层排气管55，但双层排气管的设置位置不局限于此，第一热循环中的双层排气管可以设置在位于所述催化器下游的尾气管中的任何部分。
[0110]在上述各实施方式中，在出水端口 200UT处设置有温度传感器TS，但本发明不局限于此，只要能够对发动机中的冷却水的温度进行检测，并用于判断发动机的环境温度、即发动机的温度，则该温度传感器的设置位置可以是任何位置。
[0111]在上述各实施方式中，例示了发动机20是四缸发动机的情况，但本发明不局限于此，也可以是两缸、三缸、五缸以上的多缸发动机。
【权利要求】
1.一种暖机系统，用于通过热交换使车辆发动机的温度提高到规定温度，其特征在于，包括: 用于使冷却液与从所述发动机排出的、经过催化器后的尾气进行热交换的第一热循环； 用于使冷却液与从所述发动机排出的、经过催化器前的排气进行热交换的第二热循环， 在第一条件下，所述暖机系统切换为使所述冷却液经由所述第一热循环而与所述尾气进行热交换， 在第二条件下，所述暖机系统切换为使所述冷却液经由所述第二热循环而与所述排气进行热交换。
2.如权利要求1所述的暖机系统，其特征在于， 在所述第一热循环中，在位于所述催化器下游的尾气管中的至少一部分是双层排气管，该双层排气管是在所述尾气管上套设有外周壁而构成的， 所述冷却液在所述尾气管与所述双层排气管中的外周壁之间的尾气冷却流路中流动。
3.如权利要求1所述的暖机系统，其特征在于， 所述发动机包括排气歧管部和排气总管部，其中，所述排气歧管部由多个排气歧管和汇流部构成， 在所述第二热循环中，在所述发动机的所述排气歧管部内部的靠所述汇流部一侧设置有排气冷却流路。
4.如权利要求1所述的暖机系统，其特征在于， 所述发动机包括排气歧管部和排气总管部，其中，所述排气歧管部由多个排气歧管和汇流部构成， 在所述第二热循环中，在所述发动机的所述排气歧管部内部的靠所述排气歧管一侧设置有排气冷却流路。
5.如权利要求1所述的暖机系统，其特征在于， 所述发动机包括排气歧管部和排气总管部， 在位于所述排气歧管部与所述催化器之间的所述排气总管部的排气管中的至少一部分是双层排气管， 所述冷却液在所述排气管与所述双层排气管中的外周壁之间的排气冷却流路中流动。
6.如权利要求2所述的暖机系统，其特征在于， 在所述第一热循环中， 所述双层排气管的所述外周壁的靠尾气的流动方向的一侧设置有进水口， 所述双层排气管的所述外周壁的靠尾气的流动方向的另一侧设置有出水口。
7.如权利要求5所述的暖机系统，其特征在于， 在所述第二热循环中， 所述双层排气管的所述外周壁的靠排气的流动方向的一侧设置有进水口， 所述双层排气管的所述外周壁的靠排气的流动方向的另一侧设置有出水口。
8.如权利要求6或7所述的暖机系统，其特征在于， 在所述尾气冷却流路或是所述排气冷却流路中流动的所述冷却液的流动方向与所述尾气的流动方向或是所述排气的流动方向相反。
9.如权利要求6所述的暖机系统，其特征在于， 所述发动机具有出水端口和进水端口， 在所述第一热循环中， 所述出水端口经由所述第一热循环的进水管与所述双层排气管的进水口连通， 所述双层排气管的出水口经由所述第一热循环的出水管与所述进水端口连通。
10.如权利要求9所述的暖机系统，其特征在于， 在所述第一热循环的进水管上设置有第一单向阀， 在所述第一热循环的出水管上设置有第二单向阀。
11.如权利要求7所述的暖机系统，其特征在于， 所述发动机具有出水端口和进水端口， 在所述第二热循环中， 所述出水端口经由所述第二热循环的进水管与所述双层排气管的进水口连通， 所述双层排气管的出水口经由所述第二热循环的出水管与所述进水端口连通。
12.如权利要求11所述的暖机系统，其特征在于， 在所述第二热循环的进水管上设置有第三单向阀， 在所述第二热循环的出水管上设置有第四单向阀。
13.如权利要求1所述的暖机系统，其特征在于， 在第三条件下，所述暖机系统切换为不与所述尾气或所述排气进行热交换。
14.如权利要求1所述的暖机系统，其特征在于， 所述第一条件是催化剂没有达到催化剂活化温度的情况， 所述第二条件是虽然催化剂达到了催化剂活化温度，但水温没有达到暖机温度的情况。
15.如权利要求13所述的暖机系统，其特征在于， 所述第三条件是催化剂达到了催化剂活化温度，同时水温达到了暖机温度的情况。
16.—种权利要求1至15中任一项所述的暖机系统的暖机控制方法,其特征在于， 在所述第一条件下，将所述暖机系统切换为使冷却液进行第一热循环， 在所述第二条件下，将所述暖机系统切换为使冷却液进行第二热循环。
17.如权利要求16所述的暖机系统的暖机控制方法，其特征在于， 在所述第三条件下，将所述暖机系统切换为使冷却水既不进行第一热循环，也不进行第二热循环。
18.如权利要求16所述的暖机系统的暖机控制方法，其特征在于， 在所述第一条件下，将设于所述第一热循环的进水管上的第一单向阀和设于所述第一热循环的出水管上的第二单向阀打开，将设于所述第二热循环的进水管上的第三单向阀和设于所述第二热循环的出水管上的第四单向阀关闭， 在所述第二条件下，将设于所述第二热循环的进水管上的第三单向阀和设于所述第二热循环的出水管上的第四单向阀打开，将设于所述第一热循环的进水管上的第一单向阀和设于所述第一热循环的出水管上的第二单向阀关闭。
19.如权利要求17所述的暖机系统的暖机控制方法，其特征在于，在所述第三条件下，将设于所述第一热循环的进水管上的第一单向阀、设于所述第一热循环的出水管上的第二单向阀、设于所述第二热循环的进水管上的第三单向阀、设于所述第二热循环的出水管上的第四单向阀均关闭。
20.如权利要求16所述的暖机系统的暖机控制方法，其特征在于， 所述第一条件是催化剂没有达到催化剂活化温度的情况， 所述第二条件是虽然催化剂达到了催化剂活化温度，但水温没有达到暖机温度的情况。
21.如权利要求17所述的暖机系统的暖机控制方法，其特征在于， 所述第三条件是催化剂达到了催化剂活化温度，同时水温达到了暖机温度的情况。
22.—种发动机系统,包括:发动机、催化器以及消音器，其特征在于， 还包括权利要求1至15中任一项所述的暖机系统。
23.如权利要求22所述的发动机系统，其特征在于， 在所述催化器上设置有用于对所述催化器中的催化剂的温度是否达到催化剂活化温度进行检测的温度传感器。
24.如权利要求22所述的发动机系统，其特征在于， 所述发动机中具有对其中的冷却水的温度进行检测的温度传感器。
25.如权利要求24所述的发动机系统，其特征在于， 所述温度传感器设置在所述发动机的所述出水端口处。
【文档编号】F02N19/10GK103711554SQ201310455222
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】胥刘智 申请人:日立汽车部件（苏州）有限公司