[发明专利]车辆废热回收系统及管理废热的方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆的废热回收系统及管理废热的方法。

背景技术

发动机流体、发动机油和变速器流体的快速变暖对于冷起动期间(即，当车辆还未运行且发动机和变速器比较冷时)的燃料经济性是重要的。由于柴油和混合动力应用燃烧更少的燃料，所以发动机变暖尤其具有挑战性。适当的乘客舱加热性能对于乘客舒适性也是必需的。在混合动力车辆上使用电动机/发电机驱动加热器会不利地影响燃料经济性。

发明内容

提供了一种用于车辆的废热回收系统(EHRS)，其可操作以在特定操作条件下将废热引导至车辆变速器。在某些实施例中，所述EHRS还可引导废热到用于车辆乘客舱的加热器。优选地，所述EHRS是可控的，以根据车辆运行状况，通过在发动机、变速器和车辆加热器之间的热流动排优先级来管理可利用的废热。所述EHRS还可以旁通模式操作，在该模式期间，废热不被引导至发动机、变速器或车辆加热器。

具体地，所述EHRS包括位于所述车辆排气系统内的废热回收装置。所述装置包括热交换器，这里称作废热回收装置热交换器。在特定车辆运行状况下，所述废热回收装置可操作成例如通过发信号给致动器以打开阀来引导废气通过所述废热回收装置热交换器。所述EHRS还可操作成在其它车辆运行状况下绕过所述废热回收装置热交换器，并简单地将废热从车辆排出。所述EHRS包括定位成与所述变速器热连通的变速器热交换器。含有流体的管路布置成将所述废热回收装置热交换器与所述变速器热交换器操作地连接，从而利用所述废气的热通过所述流体加热所述变速器。到变速器热交换器的流体流可由位于所述废热回收装置热交换器下游且在所述变速器热交换器上游的阀来控制。可使用多种不同形式的阀，例如H-阀、回转阀或一系列阀。

在一个实施例中，所述阀为回转阀，并且在第一组车辆运行状况下处于第一位置，在第二组车辆运行状况下还可通过控制器定位在第二位置中。可设置另外的管路，以将所述发动机与所述回转阀操作地连接，以将流体从所述发动机引导到所述回转阀而不通过所述废热回收装置。当所述回转阀处于所述第二位置时，其还引导在另外管路中的流体到所述变速器热交换器。因此，在第二组运行状况下，例如当变速器温度高于预定最大变速器温度、发动机负载高于预定阈值发动机负载、和/或发动机速度高于预定阈值发动机速度时，发动机冷却系统可通过冷却所述另外管路内的流体用来冷却变速器，因此冷却所述变速器是优先的。

所述管路还可将废热从所述废热回收装置热交换器引导到所述车辆加热器。在一个实施例中，所述管路将所述废热回收装置热交换器与所述变速器热交换器上游的加热器操作地连接。所述加热器的上游可设置另一阀，以根据车辆运行状况控制到所述加热器的废热流。设置控制器，以确定所述车辆运行状况，从而控制所述一个或多个阀。

一种管理具有上述EHRS的车辆上的废热回收的方法，包括确定车辆运行状况，例如表示变速器温度、发动机温度、发动机速度和发动机负载的状况。传感器可用于直接确定所述车辆运行状况(例如温度传感器)，或者可基于其它运行状况或测量值由预测模型确定运行状况。如果所述变速器温度不大于预定阈值变速器温度，并且所述发动机温度不低于预定阈值发动机温度，则控制位于所述变速器热交换器上游的阀，以允许流体从废热回收装置流向变速器热交换器。这使得在较低的温度，发动机能够以比所述变速器更高的优先级被加热，直到所述预定阈值发动机温度，而然后所述变速器被至少加热到预定最小变速器温度。所述预定阈值发动机温度可与这样的温度相关：当超过该温度时，变速器中摩擦损失大于发动机中摩擦损失；所述预定阈值发动机温度可取决于发动机负载和速度。

可选地，所述方法还可包括，如果所述环境温度不大于预定阈值环境温度，或者如果操作员输入表示需要加热乘客舱，则打开一个不同的阀以允许流体从所述废热回收装置流到车辆加热器。

再进一步，如果发动机负载高于预定阈值发动机负载、发动机速度高于预定阈值发动机速度、和/或变速器温度高于预定最大变速器温度，则可控制成允许废热流到所述变速器热交换器的阀(称为变速器阀)可定位成允许所述发动机与所述变速器热交换器之间的流体连通。由于是被发动机冷却系统冷却然后用于冷却所述变速器的流体，所以这样连通的流体并不通过所述发动机与所述变速器热交换器之间的所述废热回收装置。在这些运行状况下，废热并不被从所述废热回收装置引导到所述管路，虽然仅因为各部件靠近，可能有最小量的热从排气系统传送至管路。通过在这种发动机负载、发动机速度、和/或变速器温度下冷却变速器，可提高变速器耐用性和燃料经济性。

本发明提供以下技术方案：