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CN102374008A - 带废气再循环系统的车辆的冷却系统和冷却该车辆的方法 - Google Patents

带废气再循环系统的车辆的冷却系统和冷却该车辆的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统(1)，其包括：-可由第一冷却剂泵(5)运行的第一冷却循环(2)，该第一冷却循环(2)延伸经过发动机缸体冷却套(3)，和-从第一冷却循环(2)分支出的第二冷却循环(6)，该第二冷却循环(6)包括废气再循环系统的冷却器(8)以及客舱的加热装置(7)和可控的第二冷却剂泵(9)，其中，废气再循环系统的冷却器(8)布置在客舱加热装置(7)的下游，并且从第一冷却循环(2)分支出的旁路管道(17)在所述废气再循环系统的冷却器(8)与客舱加热装置(7)之间通入第二冷却循环(6)中。

Description

带废气再循环系统的车辆的冷却系统和冷却该车辆的方法
技术领域
本发明涉及一种用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统，在该冷却系统中，冷却剂吸收热量并且再在相应的热交换器或冷却器中将热量释放到环境中。在废气再循环系统中，输入的废气可在与新鲜空气混合之前被冷却，以便进一步降低燃烧温度来减少有害的氮氧化物并且提高发动机的效率。本发明还涉及一种用于冷却带有废气再循环系统的车辆的方法。
背景技术
内燃机，尤其是汽油机和柴油机具有复杂的冷却系统，在各种的运行条件下对冷却系统有不同的要求。例如发动机缸体在满负荷运行时应被有效地冷却，而同时也应给其它部件如冷油器、涡轮增压压缩机或废气再循环系统供应冷却剂。此外应将废热用于加热客舱。
由US 2008/0115747A1已知一种这样的用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统。
尤其是发动机的冷却和废气再循环系统中的温度管理对燃料消耗并因此对车辆的CO2排放以及其它有害物质的排放具有重要意义。因此希望根据车辆的当前运行状态特别灵活地控制冷却系统。有时使用多个可由发动机控制装置控制的冷却剂泵，以便使各部件的冷却变得特别灵活。然而这种方式在技术上非常耗费。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统，通过该冷却系统能在车辆中实现灵活的温度管理，其中，该冷却系统同时应在技术上构造得尽可能简单。
此外，本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种用于冷却带有废气再循环系统的车辆的方法，通过该方法以技术上简单的方式在车辆的各种运行状态下实现进行最佳的温度管理。
按照本发明的一个方面，用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统包括可由第一冷却剂泵运行的第一冷却循环，该第一冷却循环延伸经过发动机缸体冷却套。冷却系统还包括从第一冷却循环分支出的第二冷却循环，该第二冷却循环包括废气再循环系统的冷却器以及客舱的加热装置和可控的第二冷却剂泵，其中，废气再循环系统的冷却器布置在客舱的加热装置的下游，并且从第一冷却循环分支出的旁路管道在废气循环系统的冷却器与客舱的加热装置之间通入第二冷却循环中。
在一种实施形式中，旁路管道在发动机冷却器的上游从第一冷却循环中分支出。在此，“上游”是针对正常运行而言的，在正常运行中，第一冷却循环中的冷却剂经由发动机冷却器从发动机缸体冷却套流出并且释放热量。在冷却系统的某些运行状态下也可能出现相反情况，即，第一冷却循环中的流动方向反向并且有时候已被冷却的冷却剂被经由发动机冷却器朝发动机缸体冷却套的出口的方向泵回。
在一种实施形式中，在旁路管道中布置有一个截止阀，该截止阀确定了旁路管道中的冷却剂从第一冷却循环流入第二冷却循环的流动方向。截止阀也可以设计为止回阀并且用于在一些运行状态下防止冷却剂从第二冷却循环输送到第一冷却循环中，因为这种输送在大多数情况下是不希望的并且不能很好地得到控制。
在一种实施形式中，在发动机缸体冷却套的出口处设有可控的阀，该阀具有至少一个通向发动机冷却器的第一出口和通向第二冷却循环的第二出口。可控的阀尤其设计为可计量的多道阀，其中，可以调节所有出口处的流量。
借助可控的阀可以控制或调节流入各个冷却循环的冷却剂，这有利于特别灵活地为各部件供给冷却剂。
在这种冷却系统中，加热装置和废气再循环系统的冷却器(AGR-冷却器)相应地依次布置在相同的冷却循环中，因此，唯一一个冷却剂泵就足以共同为加热装置和AGR-冷却器供应冷却剂。
但为了使AGR-冷却器也能够独立于加热装置运行，设置一个绕过加热装置的旁路管道，通过该旁路管道可以将来自第一冷却循环中的冷却剂输送给AGR-冷却器。在发动机部分负荷运行并且其温度还不是非常高时，即发动机还没有很大的冷却需求的情况下，可以通过关闭可控的阀的出口并且打开截止阀将来自第一冷却循环的冷却剂经由发动机冷却器抽回，并且通过旁路管道提供给AGR-冷却器。以此方式，可以在特别是AGR-冷却器具有高冷却需求的运行状态下有针对性地用特别冷的冷却剂满足这种需求。
因此，所述冷却系统具有的优点是：仅用两个冷却剂泵就足以满足所有部件的冷却需求。相比同样灵活的、带有用于加热装置和AGR-冷却器的单独冷却循环的变型方案，省去的冷却剂泵由旁路管道和布置在其中的阀以及冷却剂泵和阀相应的控制装置代替。由于节省了一个冷却剂泵，冷却系统更轻并且成本更低廉以及在运行中更加经济，但却可以最佳地满足其部件在各个运行状态下的冷却需求。
可控的阀也可以具有通向油冷却循环的第三出口。此外，也可以设置例如用于冷却涡轮增压压缩机或运行空调的其它冷却循环以及连接到第一或第二冷却循环的相应接头。
可控的阀和/或截止阀以及冷却剂泵可有利地通过发动机控制装置来控制，其中，发动机控制装置可以获得以下输入参数用于控制，例如冷却剂温度、发动机的材料温度、发动机转速、发动机转矩、客舱中的采暖要求和/或关于废气再循环系统的信息，例如当前的废气温度和/或废气成分。
按照本发明的一个方面提供了一种带有这种冷却系统的汽车。
由于特别灵活地向部件供应冷却剂，所以该冷却系统也很好地适用于具有发动机-启动/停止-功能的车辆中。那么在这种车辆中可以特别经济地在停车运行状态下将发动机的热量用于内部空间的采暖。
按照本发明的一个方面提供了一种运行用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统的方法，其中，冷却剂在可由第一冷却剂泵运行的第一冷却循环和从该第一冷却循环分支出的第二冷却循环中导引，第一冷却循环延伸经过发动机缸体冷却套，并且第二冷却循环包括废气再循环系统的冷却器以及客舱的加热装置和可控的第二冷却剂泵。在此，废气再循环系统的冷却器在客舱加热装置之后被冷却剂流过，并且通过从第一冷却循环分支出的旁路管道控制和/或调节流入废气再循环系统的冷却器的冷却剂。
在一种实施形式中，通过旁路管道借助布置在第二冷却循环中的可控的冷却剂泵以及借助布置在旁路管道中的截止阀控制和/或调节流入废气再循环系统的冷却器的冷却剂。
还可以借助于布置在发动机缸体冷却套出口处的、可控的阀对第一冷却循环和第二冷却循环中的冷却剂流进行控制和/或调节。
在一种实施形式中，可控的阀还控制或调节流入油冷却循环和/或其它冷却循环中的冷却剂。
第一冷却剂泵、第二冷却剂泵、截止阀和/或可控的阀可有利地通过发动机控制装置控制，其中，可以作为输入参数向发动机控制装置输送例如冷却剂温度、发动机的材料温度、发动机转速、发动机转矩、客舱中的采暖要求和/或关于废气再循环系统的信息。
按照本发明的另一个方面提供了一种计算机程序产品，用于在计算单元或控制装置上运行该计算机程序时实施所述方法。
附图说明
以下参照附图进一步阐述本发明的实施例。
附图1示意性地示出按照本发明一种实施形式的冷却系统。
具体实施方式
用于带有内燃机和废气再循环系统的车辆的冷却系统1包括第一冷却循环2，该第一冷却循环2延伸经过发动机缸体冷却套3和发动机冷却器4。在第一冷却循环2中布置有第一冷却剂泵5，该第一冷却剂泵5可由未示出的发动机控制装置控制并且该第一冷却剂泵控制或调节通过发动机缸体冷却套3的冷却剂流。
冷却系统1还包括在发动机缸体冷却套3下游从第一冷却循环2分支出的第二冷却循环6，该第二冷却循环6为客舱的加热装置7提供在发动机缸体冷却套3中加热过的冷却剂。此外，第二冷却循环6为废气再循环系统的冷却器，即AGR-冷却器8提供用于冷却再循环的废气的冷却剂。在第二冷却循环6内布置有第二冷却剂泵9，该第二冷却剂泵9同样可由未示出的发动机控制装置控制并且控制或调节通过第二冷却循环6的冷却剂流。
在发动机缸体冷却套3的出口处布置有可控的阀10，该阀带有入口11、第一出口12、第二出口13和第三出口14。通过第一出口12可调节流入第一冷却循环2中的冷却剂量。通过第二出口13可调节流入第二冷却循环6中的冷却剂量。通过第三出口1可调节流入同样从第一冷却循环2分支出的第三冷却循环15中的冷却剂量，该第三冷却循环15设计为油冷却循环并且包括油冷却器16。
第三冷却循环15示例性地表示其它冷却循环，例如可以是设置用于冷却涡轮增压压缩机、用于运行空调或用于冷却其它部件的冷却循环。
在发动机冷却器4之前的、第一冷却循环2内的A点处分支出旁路管道17，该旁路管道在加热装置7与AGR-冷却器8之间的M点处通入第二冷却循环6中。在旁路管道17内连接有截止阀18，该截止阀18可以将冷却剂在旁路管道17中的流动方向确定为通过箭头19示出的、从第一冷却循环2向第二冷却循环6流动的方向。
可控的阀10、截止阀18、第一冷却剂泵5和第二冷却剂泵9均可以由发动机控制装置控制，该发动机控制装置使得流向各部件，即发动机缸体冷却套3、油冷却器16、加热装置7和AGR-冷却器8的冷却剂流灵活地与当前的要求匹配。
在冷却系统1运行时，借助第一冷却剂泵5泵送用于冷却发动机的冷却剂通过第一冷却循环2，为此打开可控的阀10的第一出口12。根据运行状态也泵送冷却剂通过第二冷却循环6和第三冷却循环15，为此可以打开第二出口13或第三出口14并且运行第二冷却剂泵9。
例如在满负荷的情况下通常泵送冷却剂通过所有冷却循环2、6和15，为此打开出口12、13和14，关闭截止阀18并且运行两个冷却剂泵5和9。
在需要迅速提供冷却剂以运行加热装置7的运行情况下，例如在冬季刚刚启动车辆之后或部分负荷运行下，首先打开第二出口13，关闭截止阀18并且如第一冷却剂泵5那样运行第二冷却剂泵9。
在上述运行情况下，旁路管道17中关闭的截止阀18防止冷却剂泵5通过旁路管道17与由箭头19示出的方向相反地从第二冷却循环6中回泵冷却剂，这会绕过阀10对流量的调节。
相反地，在发动机处于部分负荷运行状态并且其温度还较低而且不需要冷却剂来运行加热装置7的运行情况下，关闭阀10的所有出口12、13和14，打开截止阀18并且运行冷却剂泵5和9。在这种情况下，通过旁路管道17沿箭头19的方向泵送冷却剂，其中，在第二冷却循环6中冷却剂的流动方向与正常运行中由箭头20示出的流动方向相反。在这种情况下，冷却剂通过发动机冷却器4被抽回并且通过旁路管道输送给AGR-冷却器8。
这具有的优点是，输送给AGR-冷却器8的冷却剂具有特别低的温度，因为该冷却剂刚好至少一次经过发动机冷却器4。此外，可以根据冷却系统1的各个元件的布置减少管道长度，并且由此在旁路管道17比第二冷却循环6导引通过加热装置7的部分更短时，可以减少冷却剂泵9的泵功率。
附图标记清单
1冷却系统
2第一冷却循环
3发动机缸体冷却套
4发动机冷却器
5第一冷却剂泵
6第二冷却循环
7加热装置
8AGR-冷却器
9第二冷却剂泵
10可控的阀
11入口
12第一出口
13第二出口
14第三出口
15第三冷却循环
16油冷却器
17旁路管道
18截止阀
19箭头
20箭头
A点
M点

Claims (14)

1.一种用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统(1)，其包括
-可由第一冷却剂泵(5)运行的第一冷却循环(2)，该第一冷却循环(2)延伸经过发动机缸体冷却套(3)，和
-从所述第一冷却循环(2)分支出的第二冷却循环(6)，该第二冷却循环(6)包括废气再循环系统的冷却器(8)以及客舱的加热装置(7)和可控的第二冷却剂泵(9)，其中，所述废气再循环系统的冷却器(8)布置在客舱的加热装置(7)的下游，并且从所述第一冷却循环(2)分支出的旁路管道(17)在所述废气再循环系统的冷却器(8)与所述客舱的加热装置(7)之间通入所述第二冷却循环(6)中。
2.按权利要求1所述的冷却系统(1)，其中，所述旁路管道(17)在发动机冷却器(4)上游从所述第一冷却循环(2)中分支出。
3.按权利要求1或2所述的冷却系统(1)，其中，在所述旁路管道(17)中布置有一截止阀(18)，借助该截止阀(18)能阻止冷却剂从所述第二冷却循环(6)流入所述第一冷却循环(2)。
4.按权利要求1至3之一所述的冷却系统(1)，其中，在所述发动机缸体冷却套(3)的出口处设有可控的阀(10)，该阀(10)具有至少一个通向所述发动机冷却器(4)的第一出口(12)和通向所述第二冷却循环(6)的第二出口(13)。
5.按权利要求4所述的冷却系统(1)，其中，所述可控的阀(10)具有通向油冷却循环(15)的第三出口(14)。
6.按权利要求4或5所述的冷却系统(1)，其中，所述可控的阀(10)、截止阀(18)和/或所述冷却剂泵(5、9)可通过发动机控制装置来控制。
7.一种带有按权利要求1至6之一所述的冷却系统(1)的汽车。
8.按权利要求7所述的汽车，该汽车具有发动机-启动/停止-功能。
9.一种运行用于带有废气再循环系统的车辆的冷却系统(1)的方法，其中，冷却剂在可由第一冷却剂泵(5)运行的第一冷却循环(2)和从该第一冷却循环(2)分支出的第二冷却循环(6)中导引，所述第一冷却循环(2)延伸经过发动机缸体冷却套(3)，并且所述第二冷却循环(6)包括废气再循环系统的冷却器(8)以及客舱的加热装置(7)和可控的第二冷却剂泵(9)，其中，所述废气再循环系统的冷却器(8)在所述客舱的加热装置(7)之后被冷却剂流过，并且通过从所述第一冷却循环(2)分支出的旁路管道(17)控制和/或调节流入所述废气再循环系统的冷却器(8)的冷却剂。
10.按权利要求9所述的方法，其中，通过所述旁路管道(17)借助所述可控的第二冷却剂泵(9)以及借助布置在旁路管道(17)中的截止阀(18)对流入所述废气再循环系统的冷却器(8)的冷却剂进行控制和/或调节。
11.按权利要求9或10所述的方法，其中，借助布置在所述发动机缸体冷却套(3)出口处的、可控的阀(10)控制和/或调节所述第一冷却循环(2)和第二冷却循环(6)的冷却剂流。
12.按权利要求11所述的方法，其中，所述可控的阀(10)还控制和/或调节流入油冷却循环(15)的冷却剂。
13.按权利要求9至12之一所述的方法，其中，可通过发动机控制装置控制所述第一冷却剂泵(5)、第二冷却剂泵(9)、截止阀(18)和/或可控的阀(10)。
14.一种计算机程序产品，用于在计算单元或控制装置上运行该计算机程序时实施按权利要求9至13之一所述的方法。
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