[发明专利]用于启停发动机的具有改善的空气再循环的车辆HVAC系统

说明书

技术领域

本发明涉及新鲜气流或再循环气流进入车辆供热、通风及空调（HVA C）系统的自动控制。更具体地，本发明涉及控制再循环气流，从而通过增加内燃（IC）机关闭时间提高具有启动/停止能力的IC车辆的效率。

背景技术

汽车的燃料经济性是车辆性能的重要指标，其取决于车辆设计中所使用的技术、驾驶员的行为习惯以及车辆的运行条件（如，速度、道路设计、天气以及交通）。制造商不断努力以提供更佳的燃料经济性。一种正在被越来越多地应用的技术叫做自动启停技术，其中，内燃机在车辆停住或滑行时会自动关闭，而后在需要继续行驶时重新启动。发动机怠速（如，等候交通灯时）时间的减少提高了燃料经济性并减少了排放。据估算，启停技术能使得燃料经济性提高5%到10%或者更高。

除推进车辆之外，内燃机还驱动其他车辆系统，比如空调压缩机。发动机关闭期间，必须要保持乘客舒适。由于空调压缩机通常基于由发动机驱动的前端附件驱动系统（FEAD）的皮带运行，所以发动机停止时，传统压缩机也不会运转。因此，当空调系统正被频繁地使用而发动机在怠速状态期间停止时，制冷功能中断，因而客厢会变暖。如果客厢温度上升了一定量，则发动机通常会被重启以恢复制冷，但会降低燃料经济性的提高程度。2012年7月30号提交的、标题为“Engine Start-Stop Control Strategy for Optimization of Cabin Comfort and Fuel Economy”的美国第13/561,328号共同待审（co-pending）申请中提供了一种控制发动机关闭时间的策略的实例，其内容结合于此作为参考。

在延长时间跨度直到有必要恢复空调系统运行的尝试中，已经考虑使用蓄冷系统。在一种类型的蓄冷系统中，蒸发器可包含一种相变材料，其在停止事件前的正常运转中放热（例如，凝固），然后在停止事件中通过变回液态而吸热。然而，蓄冷设备昂贵且由于尺寸较大而难于封装，同时需要额外的控制。此外，由于蓄冷系统在发动机运转期间消耗额外的能量，因而降低了燃料经济性的提高程度。

在内燃机关闭的同时提供空气调节的另一种方法涉及电动压缩机的使用，该压缩机利用电池中储备的电能运行。然而，在典型的汽油动力车辆中，此类辅助空调系统的费用通常令人望而却步。即使在混合动力车辆（即，既具有内燃机又具有电力推进系统)）中，电动压缩机的额外使用也会降低燃料经济性。因此，期望在发动机关闭时间延长的情况下维持乘客舒适性而不依赖蓄冷系统或备用制冷系统。

当最初引进加热和制冷系统时，加热和制冷均依赖进入的新鲜空气。随着系统的发展，引入了再循环模式，在该模式中，客厢里的空气通过HVAC系统再循环，这是因为其相对于客厢外的空气更接近期望温度。除完全再循环模式之外，还可使用部分再循环模式，在此模式中，进气机构调节新鲜空气与通过HVAC鼓风机进入HVAC系统的再循环空气的比例。

公开号为2012/0009859A1的美国专利申请披露了一种用于部分进气控制策略的系统和方法，其内容结合于此作为参考。该申请揭示出如果不能审慎管理进入HVAC的空气，那么可能无法优化燃料经济性和电池消耗量。具体而言，如果在炎热天气中选择新鲜空气模式作为HVAC系统的空气来源，那么该空气模式将会增加压缩机的制冷负荷和能量消耗。另一方面，如果在寒冷天气中选择新鲜空气模式作为HVAC系统的空气来源，那么该空气模式会降低加热/除霜性能。另一新问题是，当选择完全再循环模式时，在某些环境条件下会导致窗玻璃起雾。因此，发展出部分再循环策略，在该策略中，通过考虑制冷/加热负荷以及起雾的可能性，控制进气门逐步移动到部分再循环位置。随着制冷/加热负荷的增加，进气门朝向100%再循环模式移动。随着起雾可能性的增大，进气门朝向100%新鲜空气模式移动。通过在100%再循环和100%新鲜空气间选择一个位置，可优化燃料经济性和/或电池功耗，而不会降低乘客舒适性或造成窗玻璃内表面起雾。

当涉及启停发动机时，与完全再循环设置相比，全部或部分采用新鲜空气的再循环设置会导致空调蒸发器芯体更快速的升温。然而，可能不希望在发动机自动停止过程中引起窗玻璃起雾。所以，相同的再循环策略在停止事件中仍然有效。

发明内容

本发明通过识别在停止事件中可以使用完全再循环位置且不会使起雾可能性过高地增加的条件来延长发动机停止时间。