[发明专利]用于内燃发动机的灵活的发动机金属升温系统和方法

说明书

本发明涉及用于内燃发动机的灵活的发动机金属升温系统和方法。公开了用于优化内燃发动机的在发动机预热操作阶段期间的燃料经济性的方法。排气歧管可具有冷却剂夹套，冷却剂可流过所述冷却剂夹套。可确定排气歧管中的冷却剂温度，以检测它何时处于预定最大阈值，预定最大阈值代表刚好低于冷却剂将开始沸腾的温度的温度阈值。当达到此阈值时，则可确定保持冷却剂处于约预定最大阈值所需的通过排气歧管的冷却剂的最小流速，并且冷却剂可按所确定的最小流速流过排气歧管。

技术领域

本公开大体涉及用于内燃发动机的冷却系统，以及更具体地，涉及用于在内燃发动机预热周期期间控制冷却剂，以避免冷却剂沸腾，但仍促进发动机快速预热至其正常操作温度的系统和方法。

背景技术

在此提供的背景技术描述是为了大体呈现本公开的背景的目的。当前指定的发明人的工作（在此背景技术部分中描述的程度）以及在提交时未被认为是现有技术的描述方面既不明示地也不暗示地被认作对抗本公开的现有技术。

内燃发动机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，由此产生驱动扭矩。冷却剂循环通过发动机缸体和发动机的汽缸头，并且在正常操作期间冷却保持处于接近预定的温度。这使得发动机能够在预定操作温度下操作，这样最大化效率并因此最大化发动机的燃料经济性。

在从冷的发动机启动发动机期间，重要的是，尤其是为了优化燃料经济性，使发动机尽可能快地达到其正常操作。这促进更有效的燃烧，并且重要的是减少发动机预热期间的燃料消耗。然而，在预热阶段不可能仅仅使整个发动机没有冷却剂流过。这是因为现代内燃发动机的各个部分在发动机预热期间并非理想地均匀升温。已经确定对于现代涡轮增压的内燃发动机，被称作集成排气歧管（IEM）的部件（其使排出气体流入涡轮增压器中）通常是在从冷启动开始的发动机预热期间升温最快的部件。因此在最初启动之后很短的时间内，将需要使至少少量冷却剂流循环通过IEM，以防止IEM的冷却剂夹套内的冷却剂沸腾。防止冷却剂沸腾是重要的，因为冷却剂沸腾将使IEM的金属承受压力。然而，仅使冷却剂以相对均匀的流动流过发动机的所有部分将用于从组成燃烧室区域的金属部件带走热量，以及更具体地是从靠近燃烧室的汽缸头和发动机缸体带走热量，并由此用于延长发动机达到其正常操作温度所需的时间。这还会降低在升温阶段期间的燃料经济性。

因此，难题在于如何管理冷却剂流使其以下述方式流过发动机的选定部分，即，防止冷却剂在通常升温最快的那些发动机区域中沸腾，但不从靠近发动机燃烧室的发动机金属部件带走热量。解决此难题将使得能够提高发动机预热阶段期间的燃料经济性。

发明内容

本公开的一个方面涉及用于优化内燃发动机的发动机预热操作期间的燃料经济性的方法。所述方法可包括：提供具有冷却剂夹套的排气歧管，冷却剂可流过冷却剂夹套；以及确定排气歧管中的冷却剂温度。然后可操作所述方法来确定排气歧管中的冷却剂温度是否处于预定最大阈值，预定最大阈值代表刚好低于冷却剂将开始沸腾的温度的温度阈值。当确定排气歧管中的冷却剂温度在发动机预热阶段已经达到预定最大阈值时，则可确定保持冷却剂温度处于大约预定最大阈值所需的通过排气歧管的冷却剂的最小流速。然后，可使冷却剂流按照所述最小流速通过排气歧管。

本公开的另一方面涉及用于优化在冷启动之后内燃发动机的发动机预热操作阶段期间的燃料经济性的方法。所述方法可包括当发动机处于预热操作阶段时，监控与发动机相连的集成排气歧管（IEM）中存在的冷却剂的温度。然后可确定IEM中的冷却剂温度何时达到冷却剂几乎将开始沸腾的点。当确定IEM中的冷却剂几乎将开始沸腾时，则可使预定的受限的冷却剂流通过IEM以防止发生冷却剂沸腾。