[发明专利]废气热回收能量提取策略

说明书

一种机动车辆废气热回收系统，包括具有涡轮增压器的发动机。冷却泵向发动机和涡轮增压器提供冷却剂流。组合式冷却剂排放集管接收从发动机和涡轮增压器排放的冷却剂。主旋转阀接收从组合式冷却剂排放集管排放的冷却剂。主旋转阀包括多个旋转阀，该多个旋转阀在冷启动操作期间选择性地将组合式冷却剂排放集管中的所有冷却剂分配到发动机加热器、加热器芯、以及变速器油加热器中的至少一个。废气热回收(EGHR)设备被定位成以接收从发动机加热器、加热器芯、以及变速器油加热器中的任何一个、任何两个或全部排放的冷却剂，并且在发动机冷启动操作期间将冷却剂返回到冷却泵的路径中。

引言

技术领域

本发明涉及机动车辆废气热回收系统。

背景技术

目前的机动车辆发动机设计比以前的设计消耗更少的燃料，然而，内燃发动机的热效率没有显著地增加。4循环发动机达到的峰值效率约为 35％，因此在燃料中包含的约为65％的能量由于泵送损失、摩擦力损失、冷却损失、排气损失以及附件的组合而损失。热效率损失的显著部分发生在排气系统中。

在内燃发动机的排气系统内发生的能量损失是由于几种原因：热、动能、化学和潜热。其中，最重要的能量损失组分是热和动能损失。众所周知，动力损失的部分可以通过涡轮增压器回收。为了减少热损失，已经开发了废气热回收(EGHR)系统，其使用排气热以加速冷却剂加热时间或以生成返回到电池或驱动系统的能量。在冷却剂加热系统中，EGHR单元提供更快的发动机冷却剂加热，其反过来又更快地加热发动机。进一步益处是更快的客舱加热以便获得乘客舒适度和窗户除霜。在已知的EGHR系统中，发动机冷却系统连接到热交换器，该热交换器设置在废气的流路径中，从而将废气的热能量传递到冷却系统。因此，传统的EGHR单元被设计成与机械冷却泵工作，并且主要放置在加热器回路中。然而，该位置限制了排气能量提取，这是由于高冷却剂背压造创造了越过加热器芯的有限的流。

因此，尽管当前的EGHR系统实现了它们的预期目的，但是需要一种用于废气热回收的新的和改进的系统和方法。

发明内容

根据多个方面，一种机动车辆废气热回收系统包括接收来自冷却泵的冷却剂的流的发动机。冷却剂排放集管接收从发动机排放的冷却剂的流。主旋转阀接收从冷却剂排放集管排放的冷却剂，并且选择性地将冷却剂分配到加热器芯和变速器油加热器。废气热回收(EGHR)设备被定位成接收从加热器芯和变速器油加热器排放的冷却剂，并且在发动机冷启动操作期间在将冷却剂返回冷却泵的路径中。

在本发明的另一方面中，发动机油加热器从主旋转阀接收冷却剂。

在本发明的另一方面中，主旋转阀包括独立旋转阀，独立旋转阀包括：控制冷却剂流进入发动机油加热器的第一旋转阀、控制冷却剂流进入加热器芯的第二旋转阀、以及控制冷却剂流进入变速器油加热器的第三旋转阀。

在本发明的另一方面中，发动机控制和监测系统与主旋转阀的独立旋转阀连通，发动机控制和监测系统引导主旋转阀的独立旋转阀的打开和关闭操作，使得发动机油加热器、加热器芯以及变速器油加热器中的至少一个在发动机冷启动操作期间接收冷却剂流。

在本发明的另一方面中，在冷启动操作期间，在冷却剂排放集管中的基本上全部冷却剂流通过发动机油加热器、加热器芯或变速器油加热器中的至少一个或多个。

在本发明的另一方面中，散热器和散热器供应集管与冷却剂排放集管连通，其中在冷启动操作完成之后，提供用于在冷却剂排放集管中的冷却剂的流路径，以经由散热器供应集管绕开主旋转阀并且在返回冷却泵之前进入散热器中被冷却。

在本发明的另一方面中，主旋转阀包括第四旋转阀，该第四旋转阀在打开时和当第一旋转阀、第二旋转阀、以及第三旋转阀各自关闭时起作用，以绕绕发动机油加热器、加热器芯、变速器油加热器、以及EGHR设备周围的冷却剂流，用于返回到冷却泵。