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    重庆时时彩规律公式: 用于内燃发动机的冷却系统和预热内燃发动机的方法.pdf

    关 键 词:
    用于 内燃 发动机 冷却系统 预热 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110057974.X

    申请日:

    2011.03.04

    公开号:

    CN102207022A

    公开日:

    2011.10.05

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01P 7/16申请日:20110304|||公开
    IPC分类号: F01P7/16; F01P3/20; F01P11/20; F02M25/07; F01N5/02 主分类号: F01P7/16
    申请人: 福特环球技术公司
    发明人: C·维吉尔德; H·G·奎科斯
    地址: 美国密歇根州
    优先权: 2010.03.05 DE 102010002605.0
    专利代理机构: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 赵蓉民
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110057974.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2017.04.12|||2013.04.10|||2011.10.05

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及用于内燃发动机的冷却系统和预热内燃发动机(2)的方法,其中所述冷却系统包括:排气冷却回路,发动机冷却回路,旁通管路,控制元件和中央控制单元,并且在所述方法中,通过排气再循环系统的排气冷却器(6)获得的热量被供给至发动机冷却回路(3),所述排气冷却器被设置在排气冷却回路(4)中。本发明能够缩短内燃发动机的预热阶段。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种预热内燃发动机(2)的方法,特别是在其冷起动之后,其中排气再循环系统的排气冷却器(6)获得的热量被供给至发动机冷却回路(3),所述排气冷却器(6)被设置在排气冷却回路(4)中,其中
    设计为比例阀(9)的控制元件(9)被设置在所述内燃发动机的出口侧,所述发动机冷却回路(3)和所述排气冷却回路(4)被连接至所述控制元件(9),所述排气冷却回路(4)在所述排气冷却器(6)的下游连接到所述发动机冷却回路(3)中,并且在所述内燃发动机(2)的冷起动期间,所述控制元件(9)将通过所述排气冷却回路(4)和通过所述发动机冷却回路(3)两者的冷却剂流量设置为在每种情形下具有相同的值,优选阻止所述冷却剂流量,并且在达到所述冷却剂的第一阈值温度时,所述控制元件(9)增加通过所述排气冷却回路(4)的冷却剂流量,并且在达到第二阈值温度时,除了允许流量通过所述排气冷却回路(4)外,所述控制元件(9)还允许冷却剂流量通过所述发动机冷却回路的旁通管路(1),并且仅当达到所述冷却剂的工作温度时,所述控制元件(9)打开所述发动机冷却回路(3)。

    2.  如权利要求1所述的方法,其中
    所述排气冷却回路(4)中的实际冷却剂温度由温度传感器(19)记录,所述温度传感器(19)优选设置在所述排气冷却器(6)上。

    3.  如权利要求1或2所述的方法,其中
    在所述排气冷却回路(4)或所述排气冷却器(6)中的所述实际冷却剂温度与预定的阈值温度或预定的工作温度相比较,使得当达到各预定温度时,所述比例阀(9)相应地被改变。

    4.  一种排气再循环系统的使用,所述排气再循环系统具有用于实施根据以上权利要求之一的方法的排气冷却器(6)和比例阀(9)。

    5.  将比例阀(9)作为控制元件用于实施根据以上权利要求之一的方法的使用,利用所述比例阀(9),多个体积流量能够相对彼此独立地被调整,所述多个优选为三个。

    6.  一种用于内燃发动机的冷却系统,其包括:
    排气冷却回路,其包括排气冷却器;
    发动机冷却回路,其包括主冷却器,其中所述排气冷却回路连接到所述排气冷却器的下游;
    旁通管路,其被配置成旁通所述主冷却器;
    控制元件,其设置在所述发动机的冷却剂出口侧并且连接到所述排气冷却回路、所述发动机冷却回路和所述旁通管路,其中所述控制元件的打开和关闭控制流入所述排气冷却回路、所述发动机冷却回路和所述旁通管路的流量;和
    中央控制单元,其被配置成:在冷却剂温度低于第一温度阈值的第一工况期间,通过所述控制元件阻止通过所述发动机冷却回路、所述排气冷却回路和所述旁通管路的冷却剂流量,从而排气流过所述排气冷却器并且向所述排气冷却器中的冷却剂传递热量;在冷却剂温度大于所述第一温度阈值的第二工况期间,循环所述排气冷却回路中的冷却剂通过所述发动机,同时关闭所述控制元件至所述发动机冷却回路和所述旁通管路的路径;在冷却剂温度等于或大于第二温度阈值的第三工况期间,打开至所述旁通管路的路径,从而所述冷却剂流入所述排气回路和所述旁通管路,同时所述控制元件到所述发动机冷却回路的路径保持关闭,并且当所述冷却剂达到工作温度时,打开至所述排气回路、所述旁通管路和所述发动机冷却回路的路径。

    7.  根据权利要求6所述的冷却系统,其中所述控制元件是比例阀。

    8.  根据权利要求6所述的冷却系统,其中在所述第三工况期间,随着温度的升高利用所述控制元件以连续的方式打开至所述排气冷却回路和所述旁通管路的路径。

    9.  根据权利要求6所述的冷却系统,其中温度传感器位于所述排气冷却器中,用于测量所述冷却剂温度。

    10.  根据权利要求6所述的冷却系统,其中在所述第三工况期间,至所述旁通管路的路径被部分打开。

    说明书

    说明书用于内燃发动机的冷却系统和预热内燃发动机的方法
    技术领域
    本发明涉及用于内燃发动机预热的方法,特别是在其冷起动之后,其中排气再循环系统的排气冷却器获得的热量供给至发动机冷却回路,所述排气冷却器设置在排气冷却回路中。
    背景技术
    在内燃发动机中,产生的一定比例的燃烧气体被再次提供至燃烧室。这通过已知的排气再循环系统(EGR系统)来实现。以此方式例如可降低内燃发动机的污染物排放??梢岳缤ü牌?冷却剂热交换器形式的排气冷却器实现再循环排气的提前冷却也是已知的?;挂阎谀谌挤⒍睦淦鸲诩浜?或之后,利用排气冷却器更快速地加热或预热内燃发动机的冷却剂,以便由此缩短预热阶段。在此方面,在内燃发动机正常的工作状态下排气冷却器用作排气冷却元件,其中相同的元件用作在预热阶段中加热或预热冷却剂的装置。
    EP 0 814 255 A1基于以下问题:首先保持内燃发动机预热阶段短,其次确??晒┠谌挤⒍褂玫睦淙醇粱芈返睦淙葱阅芏杂诜⒍愣ǜ涸卦俗锏阶愎坏某潭?。为此目的,EP 0 814 255 A1提出排气冷却器被设置在内燃发动机的下游和冷却回路中实际冷却器的上游。
    DE 33 28 000 A1公开了通过液体冷却剂起作用并且具有通过冷却剂起作用的分离腔室的冷却装置。被设置在分离腔室中的冷却剂通过燃烧气体加热,其中以此方式加热的冷却剂被混合至实际的冷却剂回路,以缩短预热阶段。
    DE 101 15 594 A1涉及同样被称为缩短内燃发动机预热阶段的排气再循环系统。
    DE 0 935 060 A2涉及一个EGR系统,在该EGR系统中排气再循环率通过记录流动方向上止回阀上游的温度而被控制,其中排气再循环控制 阀在其通过量方面可相应改变。
    EP 1 903 193 A1公开了具有冷却剂泵的冷却装置。冷却剂泵是电操作的。在内燃发动机的预热阶段,冷却剂泵的功率被相应地控制,从而根据工作状态来提供需要的体积流量。
    同样地,在EP 2 050 938 A1中,依靠供给至冷却剂的排气的热量实现缩短预热阶段,然而,其中提供了额外的用于热冷却剂的存储箱。
    JP 09096471A、JP 63120814A和JP 2009085094A的摘要公开了通过燃烧气体的热回收使冷却剂预热以便由此缩短预热阶段。相比之下,KR1020010002382A的摘要公开了用于缩短预热阶段的汽缸盖的冷却回路。
    US 4,391,235同样公开了使用排气热量来缩短预热阶段,其中排气流被分流。
    为了产生相对少的热量已经研发了现代内燃发动机,从而不可避免地导致了相对延长的预热阶段,因此提供热回收系统以便缩短预热阶段。然而,所述热回收系统必须使用额外的部件,这反过来增加了整体重量并且还增加了车辆的成本。
    发明内容
    本发明基于改进在背景技术中介绍的类型的方法的目标,以通过利用EGR系统进行热回收作为起点,利用简单的装置使得内燃发动机的预热阶段可被缩短,同时避免以上指明的缺点。
    根据本发明,利用具有如下描述的特征的方法来实现此目标,其中被设计为比例阀的控制元件被设置在内燃发动机的出口侧,该控制元件被连接至发动机冷却回路和排气冷却回路,所述排气冷却回路在排气冷却器的下游展开/连接到发动机冷却回路中,并且在内燃发动机的冷起动期间,该控制元件将通过排气冷却回路和通过发动机冷却回路两者的冷却剂流量设置为在每种情况下相同的值,优选阻止所述冷却剂流量,并且当达到冷却剂的第一阈值温度时,该控制元件增加通过排气冷却回路的冷却剂流量,并且当达到第二阈值温度时,该控制元件除了允许通过排气冷却回路的流 量外,还允许通过发动机冷却回路的旁通管路的冷却剂流量,并且仅当达到冷却剂的工作温度时,该控制元件打开发动机冷却回路。在此,可有利地利用已经存在的被设计为比例阀的控制元件,该控制元件已经用作通过切断穿过发动机的冷却剂流量来缩短预热阶段的措施。
    因此,采用根据本发明的方法,在内燃发动机起动之后优选直接通过比例阀阻止冷却剂流量。以此方式,冷却剂可在内燃发动机和排气冷却器中被特别迅速地预热。仅当排气冷却器中达到第一、预定阈值温度时,比例阀通往排气冷却回路的路径才被稍微打开。从而在排气冷却回路中产生低冷却剂体积流量,由此,被加热的冷却剂可流入发动机冷却回路中并且与位于其中的冷的冷却剂混合。随后可优选地调整通过排气冷却器的冷却剂流量,从而流出排气冷却器的冷却剂总是具有阈值温度水平的温度。以此方式,流出排气冷却回路的冷却剂明显比发动机冷却回路中的冷却剂更热。以这种方式被混合的加热的冷却剂流量流过内燃发动机,从而位于其中的冷却剂被交换并且通过比例阀的打开路径进入排气冷却回路。由于在内燃发动机中获得的在大小方面相对较小的冷却剂流量,因而获得了内燃发动机的更快的预热。
    当冷却剂温度达到第二预定阈值时,该温度比第一阈值高但低于工作温度值,除了已经打开的通往排气冷却回路的路径,比例阀还打开通往旁通管路的路径。旁通管路被设置以便旁通主冷却器并且展开到发动机冷却回路中,优选在排气冷却回路展开到发动机冷却回路的点的上游处展开。在此方面,来自内燃发动机的冷却剂可通过比例阀不仅流入排气冷却回路并且还(通过旁通管路)流入发动机冷却回路。在此,如果允许小体积流量也是有利的,以便由此利用低体积流量值获得冷却剂的快速加热。
    当冷却剂温度达到工作温度值时,比例阀完全打开通往排气冷却回路的路径并且部分或完全打开通往主冷却器的路径,其中通往旁通管路的路径被部分或完全关闭。因此,在工作温度时,遵循通常的冷却策略,然后采用相应地打开和关闭通往主冷却器和旁通管路的路径进行工作温度的调整,并且其中排气冷却回路中的冷却剂采用排气冷却器冷却再循环排气。
    由此,有利地提供了一种非常简单的方法来缩短内燃发动机在冷起动之后或者在冷环境条件下的预热阶段,在此方法中获得了对穿过排气冷却 回路并且同时穿过发动机冷却回路的比例体积流量的控制。热惯性和热损失也会通过此方式被有利地降低。
    为了记录冷却剂的实际温度,有利地提供了温度传感器。在特别有利的实施例中,温度传感器被设置在排气冷却回路中,优选设置在排气冷却器上,以记录排气冷却回路中冷却剂的温度。被记录的温度以适当的方式传递至控制单元,阈值温度被存储在其中,从而可由此相应地核实每种情况下的实际温度是否超过各自的阈值温度。比例阀被连接至控制单元。如果实际温度已经达到各自的阈值温度或者工作温度,则控制单元为比例阀产生对应的致动信号。事实上,对于根据本发明的方法仅记录排气冷却器中的冷却剂的实际温度是足够的,因为冷却剂在此被特别迅速地预热,并且因为流出排气冷却回路的冷却剂通过内燃发动机或其汽缸盖和相应被改变的比例阀流入排气冷却回路中。在此方面,提出的冷却策略在预热阶段期间优选地通过记录排气冷却回路或排气冷却器中的冷却剂温度而被实施。在达到工作温度之后,为了调整发动机冷却剂温度,温度信号由通常的温度传感器在发动机冷却剂出口处记录。
    附图说明
    说明书和附图进一步公开了有利的实施例。在附图中:
    图1作为示意图显示机动车辆的内燃发动机的冷却系统。
    具体实施方式
    图1显示带有机动车辆排气再循环系统的内燃发动机2的冷却系统1。冷却系统1具有发动机冷却回路3和排气冷却回路4。
    在图1中,排气再循环系统(EGR=排气再循环)的排气管路和/或其他部件未作说明,仅显示出排气冷却器6。
    内燃发动机2具有冷却剂进口7和冷却剂出口8。采用比例阀9形式的控制元件9被设置在出口侧。
    被连接至比例阀9的是发动机冷却回路3和排气冷却回路4,以及旁通管路11。
    发动机冷却回路3通过连接至比例阀9的冷却器管路12通向主冷却 器13。再循环管路14自主冷却器13通向设置在进口侧的泵16,在入口侧再循环管路14向泵16展开/连接(open out)。排气冷却回路4具有连接至比例阀9并且连接到排气冷却器6的排气冷却管路17。自排气冷却器6向外延伸的是连接到发动机冷却回路3或再循环管路14中展开的连接管路18。
    旁通管路11被连接至比例阀9并且连接到再循环管路14,例如在排气冷却回路4在再循环管路14中展开的点的上游。旁通管路11用于旁通主冷却器13。
    排气冷却回路4被分配优选设置在排气冷却器6上的温度传感器19,以测量其中的冷却剂温度。
    温度传感器19被连接至控制单元(未显示),例如中央控制单元,比例阀9也连接至此??刂频ピ谄淠诖娲⒌谝汇兄滴露?、第二阈值温度和工作温度。第二阈值温度在数值上低于工作温度但高于第一阈值温度。
    在内燃发动机冷起动期间,并且当温度传感器检测到低于第一温度阈值的温度时,比例阀9用于阻止冷却剂流动穿过发动机冷却回路3、排气冷却回路4和旁通管路11中的每个,从而,等体积流量值存在于每种情形中。
    由于不允许任何体积流量,所以内燃发动机2或其汽缸盖(特别是排气冷却器6)中的冷却剂会极其迅速地预热。燃烧排气流过排气冷却器6并且将其热量传递至排气冷却器6中的冷却剂。
    因此,排气冷却器6中的冷却剂的温度值(由温度传感器19记录)升高。当温度值达到和/或超过第一温度阈值时,对应的信号被传递至比例阀9,比例阀9稍微开放通往排气冷却回路4或排气冷却器管路17的路径,从而小体积流量的冷却剂流过排气冷却器6进入发动机冷却回路3或进入再循环管路14。在再循环管路中,被传回并且比再循环管路14中存在的冷却剂更热的冷却剂与再循环管路中的所述冷却剂混合并且在进口侧流入内燃发动机2或其汽缸盖。以此方式,冷却剂通过比例阀9流出内燃发动机2进入排气冷却回路4,也就是说穿过内燃发动机2在排气冷却回路4中循环。比例阀9通往旁通管路11和通往发动机冷却回路3的对应路径仍然关闭。
    仅当温度传感器19检测到等于和/或高于第二阈值温度值的温度时,通往旁通管路11的路径被至少部分打开,其中通往排气冷却回路4的路径保持打开。通往排气冷却回路4和/或通往旁通管路11的路径随增加的温度以连续的方式被接连打开是可能的。主要是为了尤其在内燃发动机2的预热阶段中允许相对小的体积流量。由于小的体积流量,冷却剂能够利用自再循环排气的热回收被特别快速地预热,特别是当冷却剂流过排气冷却器6时。由于流量穿过旁通管路,所以阻止了发动机冷却回路中冷却剂的冷却(因为穿过主冷却器13的冷却剂流量被阻止)。因此,排气冷却回路中的冷却剂相对发动机冷却回路中的冷却剂持续变热,因此预热阶段被显著缩短。
    当在发动机出口的冷却剂达到工作温度时,比例阀通往排气冷却回路的路径被完全打开,其中通往发动机冷却回路3或通往冷却器管路12的路径也被打开。这可以以连续的方式从部分打开至完全打开来实现,其中通往旁通管路11的路径可能被相应关闭。
    当达到工作温度时,根据本发明的方法结束,然后实施通常的冷却策略。
    采用根据本发明的方法有利的实现了在内燃发动机2的较冷工作条件下,特别是在其冷起动期间直至达到第一阈值温度,穿过排气冷却回路4以及穿过旁通管路11或穿过发动机冷却回路3的冷却剂流量被阻止。当实际温度达到第一阈值温度时,通往排气冷却回路4的路径被打开,其中其他两个路径保持关闭,由此当达到第二阈值温度时,穿过排气冷却回路3以及穿过旁通管路11的相对小的冷却剂流量被允许。因此,采用非常简单的方法,大幅缩短了内燃发动机2的预热阶段,而通常设置在出口侧的恒温器是不可能达到这一点的。

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