CN105604675B - 发动机冷却***的配置和控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆中的发动机冷却***，该冷却***包括第一冷却剂回路(21)和将发动机连接于散热器(31)的第二冷却剂回路(22)。恒温器(32)配置在第一冷却剂回路(21)中并且被配置为在发动机预热期间关闭以防止流经第一冷却剂回路(21)。冷却***进一步包括将恒温器(32)连接于第二冷却剂回路(22)的旁通回路(24)和至少一个并联回路(25,26,27)。每个并联回路(25，26，27)连接于旁通回路(24)上游的第二冷却剂回路(22)，其中在发动机预热期间所述部分冷却剂流从所述旁通回路(24)和上游穿过所述第二冷却剂回路(22)被导入所述至少一个并联回路(25,26,27)。本发明进一步涉及用于控制这种发动机冷却***的方法。

Description

发动机冷却***的配置和控制方法
技术领域
本发明涉及发动机冷却***的配置和控制方法，特别涉及发动机快速预热***的控制方法，在发动机起动期间通过令冷却水旁通绕过散热器能够有效地升温发动机，同时能够对选定的组件进行温度控制。
背景技术
通常，在机动车的水冷式发动机中，发动机通过冷却水回路连接于散热器。被散热器冷却的冷却水穿过冷却水供给通道被供至水冷式发动机，并且被发动机加热的冷却水穿过冷却水返回通道返回散热器，在此由于冷却水与外界空气之间的热传递故冷却水被冷却。
在这种水冷式发动机中，当冬季机动车停放在低温地区时由于发动机冷却至与外面空气温度相同的温度故发动机的起动性恶化，这是成问题的。此外，另一问题在于其燃料效率降低，因为发动机要花费时间才能将发动机的温度升高至适宜发动机冷启动的温度。例如，在配备有电子燃油喷射***的发动机中，保持发动机在高怠速状态下运行，从而燃料效率劣化。为了缩短发动机到达期望工作温度的时间，能旁通绕过散热器从而防止在冷启动期间冷却水被冷却。
同时，在冷启动和正常操作期间连接于冷却剂回路的其它组件——例如用于排气再循环(EGR)***的热交换器、连接于发动机的变速器或催化转化器(例如用于排气后处理的选择性催化还原(SCR)装置)——的功能可具有不同的冷却要求。例如，冷启动期间流经SCR热交换器或变速器冷却器的温度较低的冷却剂将延迟这种组件达到其工作温度的时间点。然而，在冷启动之后，相同的组件要求有效的冷却。
本发明的目的是提供在发动机冷启动期间用于控制冷却水流动的配置和方法以及消除上述问题的冷却***。
发明内容
通过根据所附权利要求在发动机预热期间用于控制冷却剂流动的发动机冷却***和方法实现上述目的。
本发明涉及一种车辆中的发动机冷却***，该冷却***可用于冷却发动机以及任何与发动机相关且连接于冷却***的动力传动***组件。冷却剂优选而非必然为水并且可含有常见使用的添加剂以防止凝固和氧化。
根据优选实施例，发动机冷却***包括将发动机的冷却剂出口连接于散热器的第一冷却剂回路、配置在第一冷却剂回路中的恒温器以及将散热器连接于发动机的冷却剂入口的第二冷却剂回路，其中所述恒温器被配置为在发动机预热期间关闭从而防止流动经过第一冷却剂回路。冷却剂泵被设置为用于使冷却剂循环穿过冷却***。冷却剂泵优选而非必然配置在第二冷却剂回路中并且可被发动机直接驱动或例如被电或液压工具间接地驱动。在该上下文中，术语“回路”和“冷却剂回路”用于描述将冷却剂传输通过发动机或动力传动冷却***的适宜手段。
冷却***还包括将恒温器连接于第二冷却剂回路的旁通绕过散热器的旁通回路。在本发明的***中，在发动机预热模式期间即当启动冷态发动机(冷启动)时恒温器关闭，其中通过冷却剂泵供给的冷却剂流流经旁通回路。这将防止发动机预热模式期间散热器内冷却剂的冷却。当启动发动机时，随着流经发动机的冷却剂被燃烧室内产生的热量加热，冷却剂温度将立即开始升高。
使用的恒温器优选是将在比常规恒温器相对更低的设定温度下开启的低温恒温器。在传统的冷却***中，恒温器将在大约90℃下开启，藉此冷却剂流将穿过发动机并且直接进入第一冷却剂回路以便在散热器内被冷却。本发明有利地使用在低于常规恒温器开启温度10-15℃，即在75-80℃的冷却剂温度下开启的低温恒温器。使用低温恒温器的优点包括在发动机最大功率运行下的改进的发动机冷却，使得在高温环境条件下和高加速度期间NOx排放量减少。
冷却***进一步包括至少一个并联回路，每个并联回路包括热交换器，其中每个并联回路连接于旁通回路上游的第二冷却剂回路。当恒温器关闭时，在发动机预热期间部分冷却剂流从旁通回路和上游穿过第二冷却剂回路被导入至少一个并联回路。流动控制装置将限制从旁通回路和下游进入第二冷却剂回路的冷却剂流。部分冷却剂流将改为被迫穿过至少一个并联回路。
该配置导致一部分第二冷却剂回路上从旁通回路与第二冷却剂回路之间的连接部至所述至少一个并联回路与第二冷却剂回路之间的连接部的逆流。当恒温器关闭时该逆流防止散热器内或下游以及至少一个并联回路上游的第二冷却剂回路内的低温冷却剂被抽吸至发动机。每个并联回路设置有被配置为在不同的运转条件下选择性地加热或冷却动力传动组件的热交换器。根据一个示例，第一并联回路包括排气再循环(EGR)热交换器。在发动机预热冷却剂期间，快速加热的冷却剂通过EGR热交换器，藉此防止EGR粘附并且防止热交换器在低温环境条件下冷冻。一旦恒温器开启，则冷却剂将在散热器内冷却并且冷却通过EGR热交换器的排气。根据另一示例，第二并联回路包括用于加热的催化转化器热交换器例如选择性催化还原(SCR)装置。SCR装置是高级主动尾气控制***，其将液体还原剂穿过专用催化剂喷射进入柴油机的排出气流。还原剂来源通常是汽车等级的尿素，或者称为柴油机排气流体(DEF)。DEF引发了将氮氧化物转换为氮、水和微量二氧化碳(CO2)的化学反应。在发动机预热冷却剂期间，快速加热的冷却剂穿过SCR热交换器，藉此热交换器能够短时间内到达其工作温度。一旦恒温器开启，则冷却剂将在散热器内冷却并且冷却穿过SCR热交换器的排气从而有助于保持优选的工作温度并且防止其被过度加热。根据另一示例，第三并联回路包括变速器油热交换器。包括变速器油热交换器的并联回路还可以包括可控制阀。当恒温器关闭时该阀可被开启以便有助于加热变速器，并且当恒温器开启时阀关闭以便防止来自散热器的低温冷却剂不必要地冷却变速器。根据本发明的冷却***可包括单独的或组合的任何这种热交换器。
流动控制装置被配置为将部分冷却剂流从旁通回路和上游穿过第二冷却剂回路导入至少一个并联回路。流动控制装置可为定位在旁通回路下游的第二冷却剂回路内的流动限制装置。所述装置可为可控制/可变流动或固定流动的节流阀或用于限制至少一个并联回路的入口与出口附近的第二冷却剂回路中的流速的类似适宜装置。流经一个或多个并联回路的冷却剂返回流动控制装置下游的第二冷却剂回路。可选地，流动控制装置可为配置在至少一个并联回路内的第二冷却剂泵。优选地，第二冷却剂泵配置在旁通回路上游的至少一个并联回路内。流经一个或多个并联回路的冷却剂返回旁通回路下游的第二冷却剂回路。根据另一可选方案，流动控制装置可包括如上所述的流动限制装置和第二冷却剂泵的组合。
冷却***还可包括将冷却剂泵连接于发动机油热交换器或机油冷却器的第三冷却剂回路。此外，第四冷却剂回路可被设置为将发动机油冷却器连接于第二冷却剂回路。第四冷却剂回路可连接于流动控制装置上游、优选旁通回路上游和至少一个并联回路下游的第二冷却剂回路。可选地，第四冷却剂回路可连接于包括第二冷却剂泵的至少一个并联回路下游、优选旁通回路上游和至少一个并联回路下游的第二冷却剂回路。第三冷却剂回路可包括可控制阀。当恒温器关闭时该可控制阀可被开启以便有助于加热发动机油，并且当恒温器开启时该阀关闭以便将油温度朝着期望的工作温度升高。
如上所述，每个并联回路设置有热交换器。一个或多个并联回路还可以设置有节流阀。至少一个这种节流阀可为被配置为平衡穿过旁通回路和至少一个并联回路上游的第二冷却剂回路的冷却剂流的固定流量阀。
在流动控制装置为节流阀的情形下，第二冷却剂回路中的节流阀和/或并联回路中的每个节流阀可被预设为容许分别用于第二冷却剂回路和每个单独热交换器中的节流阀的预定流速。通过用于连接于并联回路内热交换器的各个组件的加热和冷却要求确定穿过每个并联回路的流速。
可选地，至少一个节流阀是被配置为平衡穿过第二冷却剂回路和至少一个并联回路的冷却剂流的可控制流量阀。这种情况下，第二冷却剂回路中的节流阀和/或并联回路中的每个节流阀可被逐步或连续地调整从而根据连接于热交换器的每个相应组件的当前加热或冷却要求适应用于第二冷却剂回路中的节流阀和每个单独热交换器的流速。
根据另一可选方案，第二冷却剂回路中的节流阀和每个并联回路中的相应节流阀中的任何一个可为固定流量阀或可控制流量阀。
在上述示例的可选版本中，每个并联回路设置有热交换器而无相关的节流阀。这种情况下，每个并联回路的尺寸可被选择为平衡穿过旁通回路上游的第二冷却剂回路和至少一个并联回路的冷却剂流。因此，如果第一并联回路中的热交换器需要比另一个并联回路中热交换器更大的冷却剂流时，那么构成第一并联回路的管道具有更大的横截面以容许穿过并联回路的更大流速。这样，每个并联回路中管道的横截面可被调整尺寸从而适应连接于并联回路内热交换器的每个相应组件的加热和冷却要求。
在本发明的范围内，有可能提供具有无节流阀、固定节流阀和/或可控制流量阀的组合的多个并联回路。
根据第一可选示例，如上所述的发动机冷却***还包括被配置为控制冷却剂流穿过至少一个并联回路的第二冷却剂泵。第二冷却剂泵是定位在邻近于与第二冷却剂回路的连接部处的至少一个并联回路的入口内的可控制泵。这样，可通过各个并联回路内的节流阀和第二冷却剂泵控制穿过每个并联回路的流速。泵可根据连接于热交换器的每个相应组件的当前加热或冷却要求被逐步地或连续地调整从而适应用于第二冷却剂回路和每个单独热交换器内节流阀的流速。用于至少一个并联回路的冷却剂泵的设置不要求旁通回路上游的第二冷却剂回路内的节流阀。因此，当使用第二冷却剂泵时，第二冷却剂回路内的节流阀或类似的流动限制装置是可选的。
根据第二可选示例，如上所述的发动机冷却***进一步包括将发动机的冷却剂出口连接于散热器的第一冷却剂回路内的可控制恒温器。当离开发动机的冷却剂的温度朝着期望的冷却剂温度升高时，恒温器可被部分地开启以提供穿过散热器的泄流。这将为EGR热交换器提供来自包括散热器的冷却剂回路的相对低温部分的低温冷却剂。这样，当发动机接近其常规工作温度时来自发动机的NOx尾气可被减少。随着冷却剂温度增加，恒温器将被逐渐地开启直至在其预设温度处完全地开启。恒温器的设定温度可随后根据当前冷却要求被向上或向下调整。
该第二示例优选而非必然与第一可选示例所述的第二冷却剂泵组合。第二冷却剂泵的设置使得穿过EGR热交换器的流速可被精确地控制。
根据第三可选示例，上述第一可选示例所述的发动机冷却***进一步包括可选的冷却剂返回回路。可选的冷却剂返回回路连接于一个或多个热交换器下游的至少一个并联回路并且将部分冷却剂流返回恒温器下游和散热器上游的第一冷却剂回路。在可选的冷却剂返回回路中设置阀，可在恒温器开启之前开启该阀以提供穿过散热器的泄流。阀可为固定流量阀或可控制流量阀。这将为EGR热交换器提供来自包括散热器的冷却剂回路的相对低温部分的低温冷却剂。这样，当发动机接近其常规工作温度时来自发动机的NOx尾气可被减少。该第三示例提供了第二可选示例的可选方案，其中可选的冷却剂返回回路替换了可控制恒温器。
根据第四可选示例，根据如上所述优选实施例的发动机冷却***包括可选的流动控制装置，替代了旁通回路下游的第二冷却剂回路内的节流阀。可选的流动控制装置包括带有包括可控制阀的旁通回路的减少流动的回路。在冷启动期间，可控制阀关闭并且部分冷却剂流被引导穿过减少流动的回路，该回路具有与如上所述的节流阀相同的功能。通过使用节流阀或通过具有更小横截面的适于限制减少流动的回路内流速的管道可获得流动限制功能。当发动机达到其期望的工作温度时；当恒温器开启时；和/或当符合预定工作条件时，可控制阀可被开启以使冷却剂完全流动穿过第二冷却剂回路的旁路部分。
该第四示例可与第一可选示例中所述的第二冷却剂泵组合。第二冷却剂泵的设置使得即使第二冷却剂回路内的阀完全地开启也能够保持穿过至少EGR热交换器的最小流速。
如上所述的流动控制特征可组合从而为发动机及其相关的传动组件提供期望的加热或冷却。因此，用于将冷却剂导入一个或多个并联回路的流动控制装置可包括固定或可控制的流动节流阀，该节流阀可单独使用或与被配置为提供冷却剂至一个或多个并联回路的第二冷却剂泵组合。类似地，第二冷却剂泵可单独使用或可所述节流阀组合使用。当期望在恒温器完全开启之前穿过散热器的泄流时，例如用于冷却EGR热交换器，上述示例可与可控制恒温器或将并联回路中热交换器出口与第一冷却剂管道相连的阀控制旁通回路组合。
本发明进一步涉及设有如上述示例所述的发动机冷却***的车辆。
本发明还涉及用于控制发动机冷却***的方法，所述发动机冷却***包括将发动机的冷却剂出口连接于散热器的第一冷却剂回路、配置在第一冷却剂回路中的恒温器(该恒温器被配置为若冷却剂温度低于预定极限则关闭)、将散热器连接于发动机的冷却剂入口的第二冷却剂回路、用于将冷却剂循环穿过冷却***的冷却剂泵、将恒温器连接于第二冷却剂回路的旁通回路以及包括热交换器的至少一个并联回路，该并联回路连接于第二冷却剂回路，其带有旁通回路上游的入口和旁通回路下游的出口。该类型的发动机冷却***已经如上所述。
在发动机预热模式期间所述方法涉及以下步骤：
-保持恒温器处于关闭位置，藉此防止流动穿过第一冷却剂回路，
-当恒温器关闭时供给穿过旁通回路的冷却剂流；
-保持部分冷却剂流从旁通回路和下游穿过所述第二冷却剂回路；并且
-保持部分冷却剂流从旁通回路和上游穿过第二冷却剂回路被导入至少一个并联回路。
在发动机预热操作期间，所述方法可涉及保持部分冷却剂流穿过包括一个或多个排气再循环热交换器、催化转化器热交换器或变速器油热交换器的并联回路。流经一个或多个并联回路的冷却剂返回旁通回路下游的第二冷却剂回路。
通过当恒温器关闭时开启并联回路内的可控制阀并且当恒温器开启时关闭用于变速器油热交换器的并联回路内的可控制阀，可控制穿过包括变速器油热交换器的并联回路的冷却剂流。
冷却***还可包括将冷却剂泵连接于发动机油热交换器或机油冷却器的第三冷却剂回路。当恒温器关闭时通过开启将冷却剂泵连接于发动机油冷却器的第三冷却剂回路内的可控制阀，可控制穿过第三冷却剂回路的冷却剂流。
流动控制装置被配置为将部分冷却剂流从旁通回路和上游穿过第二冷却剂回路导入至少一个并联回路。根据一个示例，流动控制装置可为定位在旁通回路下游的第二冷却剂回路内的流动限制装置，例如节流阀。通过使用至少一个固定流动节流阀平衡穿过第二冷却剂回路和每个并联回路内节流阀的冷却剂流来控制穿过第二冷却剂回路内的节流阀和每个并联回路内的相应节流阀的冷却剂流。可选地，使用至少一个可控制流动节流阀来平衡冷却剂流。根据另一可选方案，可通过固定流量阀或可控制流量阀来控制穿过第二冷却剂回路中的任何一个节流阀和每个并联回路中的节流阀的冷却剂流。
在上述示例的可选版本中，每个并联回路能设置有热交换器而无相关的节流阀。这种情况下，每个并联回路的尺寸可被选择为平衡穿过旁通回路上游的第二冷却剂回路和至少一个并联回路的冷却剂流。
根据另一示例，流动控制装置可为配置在至少一个并联回路内的第二冷却剂泵。优选地，第二冷却剂泵配置在旁通回路上游的至少一个并联回路内。流经一个或多个并联回路的冷却剂返回旁通回路下游的第二冷却剂回路。根据另一可选方案，流动控制装置可包括流动限制装置和第二冷却剂泵的组合。
根据另一示例，流动控制装置包括带有减少流动的旁通回路的可控制阀，其中当符合预定工作条件时所述可控制阀被开启。该条件可涉及发动机冷却剂温度。预定条件的其它示例可涉及发动机油温度、一个或多个热交换器中检测到的冷却剂温度或在与热交换器相关的组件中检测到的温度中的一项或多项。
在某些条件下，使得更少的冷却剂流穿过散热器进入第二冷却剂回路是有利的。根据第一示例，这可通过提供可控制恒温器实现。在该示例中，所述方法包括当达到低于第一冷却剂温度的预定第二冷却剂温度时通过部分地开启恒温器来控制恒温器。
根据第二示例，通过提供包括连接于一个或多个热交换器下游的至少一个并联回路的可控制阀的冷却剂返回回路实现减少的冷却剂流穿过散热器，其中当达到低于第一冷却剂温度的预定第二冷却剂温度时可控制阀被开启以将部分冷却剂流返回第一冷却剂回路。
根据本发明的控制方法使得当恒温器关闭时发动机和发动机油能够在发动机预热操作期间以增加的速率被加热。同时，动力传动组件例如变速器或催化转化器热交换器如选择性催化还原(SCR)装置可更快速地达到其工作温度。其它组件例如排气再循环(EGR)冷却器可在发动机预热期间被加热以免它在低环境温度下凝固。因此，相对高温度的冷却剂可加速发动机的预热，因此在冬季和低温下发动机和若干动力传动组件可以增加的速率达到其期望的工作温度。
在发动机预热操作结束后，当恒温器开启时，并联回路内的热交换器将被供应来自散热器的相对低温的冷却剂，这使得选定的动力传动组件可在正常工作状态下冷却。SCR装置可被冷却以保持期望的工作温度并且防止可能损坏装置的过热。可提供EGR冷却器以降低供至发动机空气入口的高温再循环排气的温度。其它组件例如变速器可设置有当恒温器开启时关闭的可控制阀。这样，在预热阶段之后变速器不会被来自散热器的冷却剂所冷却，而是继续被加热至期望的工作温度。由此通过操作可控制阀能控制变速器的温度。
本发明的其它优点和有利的特征将在下文描述和从属权利要求中公开。
附图说明
参照附图，下面更详细说明本发明作为示例引用的实施例。附图中：
图1示意性地示出设置有根据本发明的发动机冷却***的车辆；
图2A示意性地示出根据本发明的发动机冷却***；
图2B示出图2A中发动机冷却***的可选版本；
图3示意性地示出根据本发明的发动机冷却***的第一可选示例；
图4示意性地示出根据本发明的发动机冷却***的第二可选示例；
图5示意性地示出根据本发明的发动机冷却***的第三可选示例；并且
图6示意性地示出根据本发明的发动机冷却***的第三可选示例。
具体实施方式
图1示意性地示出设置有根据本发明的发动机冷却***的车辆。附图示出设置有连接于散热器12的内燃机11的车辆10。
图2A示出第一个示意性地示出的发动机冷却***20。发动机冷却***20包括将发动机30的冷却剂出口连接于散热器31的第一冷却剂回路21、配置在第一冷却剂回路21中的恒温器32(该恒温器32被配置为在发动机预热期间关闭，藉此防止流经第一冷却剂回路)以及将散热器连接于发动机30的冷却剂入口的第二冷却剂回路22。在整个附图中，流向用箭头表示。冷却剂泵33被设置为令冷却剂在冷却***20内循环。冷却剂泵33配置在第二冷却剂回路22中并且被发动机30直接驱动或例如电或液压工具(未示出)驱动。在该上下文中，术语“回路”和“冷却剂回路”用于描述将冷却剂传输穿过发动机或动力传动冷却***的适宜装置。
冷却***还包括旁通回路24，旁通回路24将恒温器在第一节流阀34的上游连接至第二冷却剂回路22。在该示例中，在发动机预热模式期间即当启动低温发动机时关闭恒温器32，其中通过冷却剂泵33供给的冷却剂流流经旁通回路24。这将防止散热器31内的冷却剂在发动机预热模式期间冷却。当启动发动机30时，随着流经发动机30的冷却剂被燃烧室中产生的热量加热，冷却剂温度将立即开始升高。
恒温器32是将在相对更低的温度下开启的低温恒温器。在传统的冷却***中，恒温器将在大约90℃下开启，藉此冷却剂流将穿过发动机并且直接进入主冷却剂回路以便在散热器内被冷却。在此情况下，低温恒温器32在75-80℃的温度下开启。
冷却***20还包括若干并联回路25、26、27、2n，每个并联回路分别包括节流阀35、36、37、3n和热交换器45、46、47、4n。每个并联回路25、26、27、2n在旁通回路24上游和第一节流阀34下游的共同位置处连接于第二冷却剂回路22。恒温器关闭时，在发动机预热期间部分冷却剂流从旁通回路24和上游穿过第二冷却剂回路22被导入并联回路25、26、27、2n。第二回路22中的节流阀34将限制来自旁通回路24的冷却剂流并且强制部分冷却剂流穿过并联回路25、26、27、2n。该配置导致在第二冷却剂回路22与旁通回路24的连接部和与并联回路25、26、27、2n的连接部之间的一部分第二冷却剂回路22上的逆流。该逆流防止散热器31中或下游以及并联回路25、26、27、2n上游的第二冷却剂回路22中的低温冷却剂被朝向冷却剂泵33和发动机30抽吸。在发动机预热期间第二冷却剂回路22和并联回路25、26、27中的冷却剂流用各个回路中的虚线示出。流经并联回路25、26、27、2n的冷却剂返回第一节流阀34下游的第二冷却剂回路22。
每个并联回路25、26、27、2n设置有被配置为选择性地加热或冷却动力传动组件(未示出)的热交换器45、46、47、4n。根据该示例，第一并联回路25包括排气再循环EGR热交换器45。第二并联回路26包括用于加热例如选择性催化还原(SCR)装置的催化转化器热交换器46。第三并联回路27包括变速器油热交换器47。包括变速器油热交换器47的并联回路27还包括可控制阀38。恒温器32关闭时该阀38开启从而有助于加热变速器，并且当恒温器32开启时阀关闭以便阻止来自散热器31的冷却剂以不必要地冷却变速器。通过加热变速器油，减少了摩擦力并且改进了换档质量和燃料经济性。在发动机预热期间，变速器的主动加热比加热发动机自身对燃油的消耗有更大的影响。
根据本发明的冷却***20能包括具有节流阀3n和热交换器4n的其它并联回路2n，如图2A中虚线所示。
冷却***20还包括将冷却剂泵33连接于发动机油热交换器39(通常称为机油冷却器)的第三冷却剂回路23。此外，第四冷却剂回路28被设置为将发动机油冷却器39连接于第一节流阀34上游和并联回路25、26、27下游的第二冷却剂回路22，如图所示。可选地，第四冷却剂回路28可连接于旁通回路24的上游和并联回路25、26、27的下游。第三冷却剂回路23包括可控制阀40。当恒温器32关闭时该可控制阀40开启以便有助于加热发动机油，并且当恒温器32开启时阀关闭以便朝着期望的工作温度增大油温度。通过加热发动机油，减少了发动机内的摩擦力，改善了燃料经济性并且减少了油的稀释即泄漏穿过活塞环的燃料和燃烧产物。对于柴油机来说，还可能加速柴油机氧化催化剂(DOC)点火。DOC通过存在于柴油机排气口内的氧气促进一些排气成分的氧化。当穿过氧化催化剂时，柴油机污染物质例如一氧化碳(CO)、气相碳氢化合物(HC)和柴油机颗粒的有机馏份(SOF)可被氧化为无害的产物。
如上所述，每个并联回路设置有热交换器和节流阀。在图2A中，所有节流阀显示为固定流量阀，它们被预设以平衡穿过第一节流阀34和穿过每个并联回路25、26、27的冷却剂流。由连接于并联回路中相应热交换器45、46、47的每个相应组件的加热和冷却要求确定流速。
可选地，至少一个节流阀是被设置为平衡穿过第一节流阀和至少一个并联回路的冷却剂流的可控制流量阀。这种情况下，第二冷却剂回路中的第一节流阀和/或并联回路中的每个节流阀能被逐步或连续地调整从而根据连接于热交换器的每个相应组件的当前加热或冷却要求适应第一节流阀和每个单独热交换器的流速。
如图2A所示的冷却***20进一步包括用于乘员轿厢的加热器51。冷却剂在返回冷却剂泵33上游和第一节流阀34下游的第二冷却剂回路22之前从发动机30穿过可控制阀52被导入加热器51。从发动机30朝着加热器51抽吸的一部分冷却剂能穿过除气单元53并返回冷却剂泵33上游和来自加热器51的返回流下游的第二冷却剂回路22。
图2B示出图2A中发动机冷却***的可选样式。图2B中的发动机冷却***基本上与图2A所示的示例相同并且对于相应的组件使用相同的附图标记。
与图2A所示的冷却***相同，图2B中的冷却***20包括若干并联回路25、26、27、2n，每个并联回路分别包括被配置为选择性地加热或冷却动力传动组件(未示出)的热交换器45、46、47、4n。每个并联回路25、26、27、2n在旁通回路24上游和第一节流阀34下游的共同位置处连接于第二冷却剂回路22。恒温器关闭时，在发动机预热期间部分冷却剂流从旁通回路24和上游穿过第二冷却剂回路22被导入并联回路25、26、27、2n。第二回路22中的节流阀34将限制来自旁通回路24的冷却剂流并强制部分冷却剂流穿过并联回路25、26、27、2n。该配置导致在第二冷却剂回路22与旁通回路24的连接部和与并联回路25、26、27、2n的连接部之间的一部分上的逆流。该逆流防止散热器31中或下游以及并联回路25、26、27、2n上游的第二冷却剂回路22内的低温冷却剂被朝着冷却剂泵33和发动机30抽吸。在发动机预热期间第二冷却剂回路22和并联回路25、26、27内的冷却剂流用各个回路中的虚线示出。流经并联回路25、26、27、2n的冷却剂返回第一节流阀34下游的第二冷却剂回路22。
图2B中的冷却***20不同于图2A中冷却***之处在于，每个并联回路设置有热交换器而无相关的节流阀(参见图2A；“35，36，37，3n”)。不使用节流阀，每个并联回路25、26、27的尺寸被选择为平衡穿过旁通回路和并联回路25、26、27上游的第二冷却剂回路22的冷却剂流。例如，如果第一并联回路25中的热交换器45需要比另一并联回路26、27中的热交换器46、47更大的冷却剂流，那么构成第一并联回路25的管道被提供更大的横截面以容许穿过该并联回路的更大流速。这样，每个并联回路中的管道的横截面能调整尺寸以符合每个热交换器相应的要求。该配置容许在启动期间增加热交换器的加热而在已经开启恒温器后提供增加的冷却。图2B所示***的优点是能减少穿过并联回路的流动阻力。
图3示意性地示出本发明发动机冷却***的第一可选示例。图3中的发动机冷却***基本上与图2A所示的示例相同并且对于相应的组件使用相同的附图标记。
第一可选示例不同于图2A所示的发动机冷却***之处在于，它进一步包括被配置为控制穿过至少一个并联回路25、26、27的冷却剂流。第二冷却剂泵60是定位在邻近于并联回路25、26、27至第二冷却剂回路22的连接部处的至少一个并联回路25、26、27的入口内的可控制泵。这样，穿过每个并联回路25、26、27的流动速率能通过相应的并联回路中节流阀35、36、37控制和通过控制第二冷却剂泵60来控制。为至少一个并联回路提供冷却剂泵使得第二冷却剂回路22中的第一节流阀34(由虚线示出)能是可选的。
图4示意性地示出本发明发动机冷却***的第二可选示例。图4中的发动机冷却***基本上与图3所示的示例相同并且对于相应的组件使用相同的附图标记。
第二可选示例不同于图3所示的发动机冷却***之处在于，它进一步包括第一冷却剂回路21中的将发动机的冷却剂出口连接于散热器31的可控恒温器42。当离开发动机30的冷却剂的温度向期望的冷却剂温度增加时，恒温器42被部分地开启以提供穿过散热器31的泄流。这就为EGR热交换器45提供了来自冷却剂回路的相对低温部分的低温冷却剂，所述回路包括第一冷却剂回路21、散热器31和并联回路25、26、27上游的一部分第二冷却剂回路22。这样，当发动机30接近其常规工作温度时，来自发动机排气口的NOx尾气可被减少。随着冷却剂温度的增加，可控恒温器42将随后逐渐地开启，直至它在其预设温度下完全开启。恒温器的设定温度之后能根据当前冷却要求被向上或向下调整。
该第二示例优选而非必需与图3中第一可选示例所述的第二冷却剂泵42组合。第二冷却剂泵42的设置使得穿过EGR热交换器45的流速可被精确地控制。
图5示意性地示出根据本发明的发动机冷却***的第三可选示例。图5中的发动机冷却***与图3所示的示例基本相同并且对于相应的组件使用相同的附图标记。
第三可选示例不同于图3所示的发动机冷却***之处在于，它进一步包括可选的冷却剂返回回路51、52、53。可选的冷却剂返回回路51、52、53包括连接于相应热交换器45、46、47下游并联回路25、26、27的第一返回回路51、可控制阀52以及连接于恒温器32下游和散热器31上游的第一冷却剂回路21的第二返回回路52。冷却剂返回回路51、52、53旁通绕过第二冷却剂回路22和冷却剂泵33并且将部分冷却剂流从并联回路25、26、27返回第一冷却剂回路21。可控制阀52能在开启恒温器之前开启从而提供穿过散热器31朝向并联回路25、26、27的泄流。阀52可为固定流量阀或可控制流量阀。这就从包括第一冷却剂回路21、散热器31和并联回路25、26、27上游的一部分第二冷却剂回路22的冷却剂回路为EGR热交换器45提供了相对低温部分的低温冷却剂。这样，当发动机30接近其常规工作温度时，来自发动机排气口的NOx尾气可被减少。图5所示的该第三示例提供了图4所示第二可选示例的可选方案，其中可选的冷却剂返回回路51、52、53代替了可控制恒温器42。
图6示意性地示出本发明发动机冷却***的第三可选示例。图6中的发动机冷却***与图2A所示的示例基本相同并且对于相应的组件使用相同的附图标记。
第三可选示例不同于图2A所述的发动机冷却***之处在于，它包括可选的流动控制装置61、62、63，代替第二冷却剂回路22中旁通回路24下游的第一节流阀34。可选的流动控制装置61、62、63包括带有减少流动的旁通回路62的可控制阀61。在冷启动期间，可控制阀关闭并且部分冷却剂流被引导穿过减少流动的旁通回路，该回路具有与上述图2A所述第一节流阀34相同的功能。流动限制功能能通过使用节流阀63(虚线示出)或通过具有适于减少旁通回路62内流速的减小的横截面面积的管道来实现。运行中，当发动机30到达其期望的工作温度时，当恒温器32开启时和/或当符合预定工作条件时，阀能被开启以使冷却剂完全流经第二冷却剂回路22。
该第四示例可与图3所示的第一可选示例所述的第二冷却剂泵60(虚线所示)组合。即使第二冷却剂回路22中的阀61完全开启，第二冷却剂泵60的设置也使得能够保持穿过至少EGR热交换器45的至少最小流速。
要理解，本发明不局限于如上所述和以下附图所示的实施例；相反地，本领域技术人员将承认，可在所附权利要求的范围内进行很多变化和改进。

Claims (15)

1.一种车辆中的发动机冷却***，所述冷却***包括：
-第一冷却剂回路(21)，所述第一冷却剂回路将发动机的冷却剂出口连接于散热器(31)，
-配置在所述第一冷却剂回路(21)中的恒温器(32；42)，该恒温器(32；42)被配置为当达到预定第一冷却剂温度时开启，
-第二冷却剂回路(22)，所述第二冷却剂回路将所述散热器(31)连接于发动机的冷却剂入口，以及
-冷却剂泵(33)，所述冷却剂泵用于使冷却剂循环穿过所述冷却***，
其特征在于：
所述冷却***进一步包括：
-将所述恒温器(32；42)连接于所述第二冷却剂回路(22)的旁通回路(24)，
-至少一个并联回路(25,26,27)，每个并联回路均包括热交换器(45,46,47)，其中每个并联回路(25,26,27)在所述旁通回路(24)与第二冷却剂回路(22)汇合处的上游连接于所述第二冷却剂回路(22)；
-被配置为将部分冷却剂流从所述旁通回路(24)导入所述至少一个并联回路(25,26,27)的流动控制装置；
其中，在发动机预热期间所述部分冷却剂流被从所述旁通回路(24)和所述汇合处的上游引导穿过所述第二冷却剂回路(22)进入所述至少一个并联回路(25,26,27)。
2.根据权利要求1所述的发动机冷却***，其特征在于：至少一个并联回路(25,26,27)包括固定流动或可控制流动节流阀(35,36,37)。
3.根据权利要求1所述的发动机冷却***，其特征在于：所述流动控制装置是配置在所述第二冷却剂回路(22)中在所述旁通回路(24)下游的流动限制装置。
4.根据权利要求3所述的发动机冷却***，其特征在于：所述流动限制设备是固定流动或可控制流动节流阀。
5.根据权利要求3所述的发动机冷却***，其特征在于：所述流动限制设备设置有包括可控制阀(61)的旁通回路。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的发动机冷却***，其特征在于：所述流动控制装置是配置在所述旁通回路(24)上游的第二冷却剂泵(60)。
7.根据权利要求1-5任意一项所述的发动机冷却***，其特征在于：所述恒温器是可控制的并且被配置为当达到低于所述第一冷却剂温度的预定第二冷却剂温度时部分地开启。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的发动机冷却***，其特征在于：所述流动控制装置包括带有减少流动的旁通回路的可控制阀，所述可控制阀被配置为当符合预定工作条件时开启。
9.一种用于控制发动机冷却***的方法，所述发动机冷却***包括：
-第一冷却剂回路(21)，所述第一冷却剂回路将发动机的冷却剂出口连接于散热器(31)，
-配置在所述第一冷却剂回路(21)中的恒温器(32)，所述恒温器(32)被配置为如果所述冷却剂温度低于预定极限则关闭；
-第二冷却剂回路(22)，所述第二冷却剂回路将所述散热器(31)连接于发动机的冷却剂入口；
-冷却剂泵(33)，所述冷却剂泵用于使冷却剂循环穿过所述冷却***；
-将所述恒温器(32)连接于所述第二冷却剂回路(22)的旁通回路(24)；以及
-包括热交换器(45,46,47)的至少一个并联回路(25,26,27)，所述并联回路(25,26,27)在所述旁通回路(24)与第二冷却剂回路(22)汇合处的上游连接于所述第二冷却剂回路(22)，
其特征在于：在发动机预热期间，执行如下方法步骤：
-将所述恒温器(32)保持在关闭位置，所述恒温器(32；42)被配置为当达到预定第一冷却剂温度时开启，
-当所述恒温器(32；42)关闭时供给冷却剂流穿过所述旁通回路(24)；
-保持来自旁通回路(24)和下游的部分冷却剂流穿过所述第二冷却剂回路(22)；并且
-保持来自所述旁通回路(24)和所述汇合处的上游的部分冷却剂流穿过所述第二冷却剂回路(22)导入所述至少一个并联回路(25,26,27)。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：使用所述旁通回路(24)下游的流动控制装置保持将部分冷却剂流导入所述至少一个并联回路(25,26,27)。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：使用所述旁通回路(24)上游的第二冷却剂泵(60)保持将部分冷却剂流导入所述至少一个并联回路(25,26,27)。
12.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：在达到低于所述第一冷却剂温度的预定第二冷却剂温度时通过部分地开启恒温器来控制所述恒温器。
13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于：所述流动控制装置包括带有减少流动的旁通回路的可控制阀，其中，当符合预定工作条件时所述可控制阀被开启。
14.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于：通过提供固定流动或可控制流动的节流阀(35,36,37)来控制至少一个并联回路(25,26,27)中的所述冷却剂流。
15.一种带有根据权利要求1-8任意一项所述的发动机冷却***的车辆。
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