[发明专利]具有多个冷却剂加热模式的车辆废热回收设备和方法

权利要求书

1.一种用于具有发动机的车辆的设备，所述设备包括：

排气系统，排气通过所述排气系统从发动机排出；

热交换器，所述热交换器至少部分地定位在排气系统内；

冷却剂流动通道，所述冷却剂流动通道与发动机和热交换器热连通；以及

旁通阀，所述旁通阀能以第一冷却剂加热模式操作，以将排气沿第一流动路径引导经过热交换器，以将废热传递给冷却剂流动通道；所述阀能以第二冷却剂加热模式操作，以将排气的至少一部分沿第二流动路径引导经过热交换器，以将废热传递给冷却剂流动通道；其中，第二流动路径相对于第一流动路径被限制；且所述阀能以旁通模式操作，以引导排气旁通热交换器，在旁通模式期间，没有发生经由热交换器的显著冷却剂加热。

2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁通阀具有能彼此独立地移动的第一部分和第二部分；其中，在第二冷却剂加热模式中，第一部分处于第一位置且第二部分处于第二位置，使得第二部分将到热交换器的流动部分地阻塞以建立第二流动路径。

3.根据权利要求2所述的设备，还包括：

挡板，所述挡板设置成在旁通阀和热交换器之间引导排气，使得在第二冷却剂加热模式中，排气仅仅流经热交换器的一部分。

4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述旁通阀在第一冷却剂加热模式中处于第一位置，在第二冷却剂加热模式中处于第二位置，且在旁通模式中处于第三位置；其中，第二位置在第一位置和第三位置之间以将排气流在旁通热交换器的另一个流动路径和第二流动路径之间分离。

5.根据权利要求1所述的设备，还包括：

至少一个传感器，所述至少一个传感器能操作感测车辆操作状况；

控制器，所述控制器操作性地连接到所述至少一个传感器和旁通阀，且能操作在所述至少一个传感器感测第一组车辆操作状况时移动旁通阀以建立第一冷却剂加热模式，在所述至少一个传感器感测第二组车辆操作状况时移动旁通阀以建立第二冷却剂加热模式，在所述至少一个传感器感测第三组车辆操作状况时移动旁通阀以建立第三冷却剂加热模式。

6.根据权利要求5所述的设备，其中，所述至少一个传感器包括冷却剂温度传感器；其中，所述第一组车辆操作状况包括小于第一预定温度的冷却剂温度；其中，所述第二组车辆操作状况包括大于第一预定温度且小于第二预定温度的冷却剂温度；且其中，所述第三组车辆操作状况包括大于第二预定温度的冷却剂温度。

7.根据权利要求6所述的设备，其中，所述至少一个传感器还包括能操作感测发动机负载的传感器；其中，所述第二组车辆操作状况包括小于预定发动机负载的发动机负载。

8.一种用于具有发动机的车辆的设备，所述设备包括：

排气系统，排气通过所述排气系统从发动机排出；

热交换器，所述热交换器定位在排气系统内；

冷却剂流动通道，所述冷却剂流动通道与发动机和热交换器热连通；以及

旁通阀，所述旁通阀能操作建立至少两种不同的冷却剂加热模式，其中，排气被引导经过热交换器以将热量传递给冷却剂流动通道中的冷却剂，其中，所述两种不同的冷却剂加热模式由不同的流动路径表征，其中，排气流的不同部分被引导到热交换器或者排气流经过热交换器的不同部分；且其中，所述旁通阀还能操作建立旁通模式，在旁通模式期间，排气旁通热交换器，从而没有发生经由热交换器的显著冷却剂加热。

9.一种在车辆上管理废热回收的方法，包括：

监测车辆操作状况，所述车辆操作状况包括冷却剂温度、发动机负载、发动机速度和空气/燃料比；

基于所述监测车辆操作状况来预测经过热交换器的排气温度和排气流率；

估计在经过热交换器的预测排气温度和流率时由于排气流引起的冷却剂温度增加；以及

基于估计的冷却剂温度增加来控制阀以改变经过热交换器的排气流量；其中，所述阀被控制建立至少两种不同的冷却剂加热模式且建立旁通模式，在所述冷却剂加热模式中，排气经由不同的流动路径流经热交换器，在旁通模式中，大致没有排气流经热交换器。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，在估计冷却剂温度增加小于或等于第一预定温度时，排气沿第一流动路径引导经过热交换器以将废热以第一冷却剂加热模式传递给冷却剂流动通道，其中，在估计冷却剂温度增加大于第一预定温度且小于第二预定温度时，排气中的至少一部分沿第二流动路径引导经过热交换器以将废热以第二冷却剂加热模式传递给冷却剂流动通道；其中，第二流动路径相对于第一流动路径被限制；且其中，在估计冷却剂温度增加大于第二预定温度时，排气以旁通模式旁通热交换器。