用于發動機的熱管理的系統和方法
【技術領域】
[0001]本教導涉及一種用于車輛的熱管理的系統和方法，該車輛具有發動機，該發動機具有專用的IEM(集成排氣歧管)冷卻劑出口。
【背景技術】
[0002]在用于機動車發動機的傳統熱管理系統中，冷卻回路循環冷卻液，通常為水和防凍液。冷卻回路通常包括由發動機曲軸或電控制模塊驅動的冷卻劑栗。冷卻劑栗推進冷卻液穿過冷卻回路。
[0003]發動機熱管理系統通常被設計為促進發動機和冷卻液在冷起動之后暖起，且在正常車輛操作期間促進發動機冷卻。冷卻劑可遵循穿過在發動機缸體中的冷卻通道，穿過在發動機缸蓋中的冷卻通道，且然后直接地穿過軟管到散熱器或加熱器芯部的路徑。
【發明內容】
[0004]—種發動機熱管理系統和用于車輛發動機的熱管理系統的方法被提供。車輛(發動機被并入車輛)可包括排氣系統，該排氣系統包括多個排氣流道。發動機可包括發動機缸體、汽缸蓋、以及集成排氣歧管。集成排氣歧管(IEM)包括一體鑄造在其中的IEM冷卻劑出口。
[0005]該發動機熱管理系統可包括冷卻劑栗，發動機水套，和控制器。發動機水套被配置為從冷卻劑栗接收冷卻劑，且從IEM冷卻劑出口排出冷卻劑。發動機水套可包括發動機缸體冷卻套管，下部缸蓋冷卻套管和上部缸蓋冷卻套管。
[0006]流動穿過發動機水套且最后從IEM冷卻劑出口排出的冷卻劑與發動機的汽缸蓋為熱交換關系。發動機的汽缸蓋與流動穿過排氣系統的熱的排氣為熱交換關系。因此，該發動機水套通過汽缸蓋與熱的排氣為有效熱交換的關系。流動穿過發動機水套的冷卻劑通過汽缸蓋從熱的排氣吸收熱量，導致熱的冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出。
[0007]從IEM冷卻劑出口排出的熱的冷卻劑通過控制器選擇性地引導到加熱器芯部(以幫助暖和乘客艙)，發動機油熱量交換器(以幫助和緩發動機油的溫度)，變速器(以幫助和緩變速器的溫度)和散熱器(以幫助冷卻發動機)中的一個。
[0008]控制器具有處理器和有形非瞬時存儲器，指令被記錄在存儲器上，其中執行已記錄的指令導致處理器引導冷卻劑流動穿過發動機熱管理系統。
[0009]該控制器通過本方法引導冷卻劑流動穿過熱管理系統，其導致處理器促動多個控制閥以占據完全關閉位置直到發動機達到預定的溫度。該多個控制閥可包括第一流動控制閥，第二流動控制閥以及第三流動控制閥，該第一流動控制閥被配置為占據打開位置和關閉位置中的一個，該第二流動控制閥被配置為占據第一，第二，第三以及第四位置中的一個，其中第一位置是關閉位置，該第三流動控制閥被配置為占據第一，第二以及第三位置中的一個，其中第一位置是關閉位置。
[0010]在發動機達到預定溫度之后，該處理器于是可發信號到冷卻劑栗以啟動從而循環冷卻劑穿過熱管理系統。處理器于是可促動第二流動控制閥以占據第二位置，從而引導冷卻劑從IEM冷卻劑出口流動到發動機油熱量交換器和變速器熱量交換器，以暖和相應的發動機油和變速器的每個。
[0011]—旦發動機油和變速器達到預定溫度，該控制器可促動第二流動控制閥占據第三位置，以便引導冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出到加熱器芯部以完成乘客艙的加熱。
[0012]根據另一方面，公開了一種用于車輛的發動機熱管理系統，具有排氣系統和發動機，該發動機具有汽缸蓋和集成排氣歧管，該系統包括:
[0013]冷卻劑栗；
[0014]發動機水套，被配置為從冷卻劑栗接收冷卻劑，且還被配置為從IEM冷卻劑出口排出冷卻劑，其中所述IEM冷卻劑出口被鑄入到集成排氣歧管；
[0015]控制器，具有處理器和有形非瞬時存儲器，指令被記錄在所述存儲器上，其中執行已記錄的指令導致處理器引導冷卻劑流動穿過發動機熱管理系統；以及
[0016]其中流動穿過發動機水套且從IEM冷卻劑出口排出的冷卻劑與發動機的汽缸蓋為熱交換關系，汽缸蓋與流動穿過所述排氣系統的熱的排氣為熱交換關系，以致流動穿過發動機水套的所述冷卻劑經由汽缸蓋從熱的排氣吸收熱量，導致熱的冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出，且由控制器選擇性地引導到加熱器芯部、發動機油熱交換器、變速器熱交換器和散熱器中的一個。
[0017]優選地，所述排氣系統包括多個排氣流道和與發動機的集成排氣歧管一體的排氣出口，排氣出口具有排氣隔板，所述排氣隔板被配置為橫貫排氣出口，所述排氣隔板限定多個與排氣流道關聯的排氣口。
[0018]優選地，所述發動機汽缸水套設置尺寸以大體圍繞排氣流道，且被配置為從汽缸蓋和排氣隔板的每個吸取熱量。
[0019]優選地，所述發動機水套包括:發動機缸體冷卻套管和下部缸蓋冷卻套管，每個被配置為從冷卻劑栗接收冷卻劑；以及上部缸蓋冷卻套管，被配置為從冷卻劑栗和下部缸蓋冷卻套管中的至少一個接收冷卻劑且還被配置為從IEM冷卻劑出口排出冷卻劑。
[0020]優選地，所述發動機汽缸水套還包括中間冷卻套管，所述中間冷卻套管被布置為圍繞排氣隔板且與排氣隔板為熱交換關系，且被配置為從排氣隔板吸取熱量；且其中所述中間冷卻套管被配置為從下部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑且排出冷卻劑到上部缸蓋冷卻套管。
[0021]優選地，所述上部缸蓋冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑。
[0022]優選地，所述上部缸蓋冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管和冷卻劑栗的每個接收冷卻劑。
[0023]優選地，所述中間冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑，且所述上部缸蓋冷卻套管經由中間冷卻套管從下部缸蓋冷卻套管和從冷卻劑栗中的至少一個接收冷卻劑。
[0024]優選地，發動機熱管理系統還包括:
[0025]多個流動控制閥，被配置為從冷卻劑栗和發動機水套中的至少一個接收冷卻劑，其中所述冷卻劑栗和多個流動控制閥由控制器控制；
[0026]加熱器芯部，其被配置為從多個流動控制閥的至少一個接收冷卻劑；
[0027]變速器熱交換器，被配置為通過多個流動控制閥的至少一個從冷卻劑栗和發動機水套中的至少一個接收冷卻劑；
[0028]發動機油熱交換器，其被配置為通過多個流動控制閥的至少一個從冷卻劑栗和發動機水套中的至少一個接收冷卻劑；以及
[0029]散熱器，其被配置為從多個流動控制閥，變速器熱交換器和發動機油熱交換器中的至少一個接收冷卻劑。
[0030]優選地，所述的多個流動控制閥包括:
[0031]第一流動控制閥，占據打開位置和關閉位置的至少一個，所述第一流動控制閥還被配置為從發動機缸體冷卻套管接收冷卻劑；
[0032]第二流動控制閥，被配置為占據第一位置，第二位置，第三位置和第四位置中的一個，以致所述第二流動控制閥從上部缸蓋冷卻套管接收冷卻劑且當占據第二位置時排出暖和的冷卻劑到變速器熱交換器和發動機油熱交換器的每個，當占據第三位置時排出冷卻劑到加熱器芯部，當占據第四位置時，排出冷卻劑到第三流動控制閥；
[0033]模式選擇閥，被配置為占據第一位置和第二位置中的一個，以致當模式選擇閥占據第一位置時，所述模式選擇閥從第二流動控制閥接收冷卻劑且排出冷卻劑到變速器熱交換器和發動機油熱交換器的每個，以幫助暖和變速器和發動機油的每個，且以致當模式選擇閥占據第二位置時，所述模式選擇閥從冷卻劑栗接收冷卻劑且排出冷卻劑到變速器熱交換器和發動機油熱交換器的每個以幫助冷卻變速器和發動機油的每個；以及
[0034]第三流動控制閥，被配置為占據第一位置，第二位置和第三位置中的一個，所述第三流動控制閥還被配置為從下部缸蓋冷卻套管，第一流動控制閥和第二流動控制閥中的一個接收冷卻劑且還被配置為當占據第二位置時排出冷卻劑到冷卻劑栗，當占據第三位置時排出冷卻劑到散熱器。
[0035]優選地，所述第一流動控制閥占據關閉位置，其中所述第三流動控制閥占據第一位置，其中所述第二流動控制閥占據第二位置，且通過占據第一位置的模式選擇閥排出暖的冷卻劑到變速器熱交換器和發動機油熱交換器，從而加熱發動機油且暖和變速器，且其中發動機油熱交換器和變速器熱交換器的每個被配置為排出冷卻劑到散熱器。
[0036]優選地，所述第一流動控制閥占據關閉位置；其中所述第三流動控制閥占據第一位置；其中所述第二流動控制閥占據第三位置且排出冷卻劑到加熱器芯部；且其中所述加熱器芯部被配置為從第二流動控制閥接收冷卻劑且排出冷卻劑到冷卻劑栗。
[0037]優選地，所述第一流動控制閥占據打開位置且排出冷卻劑到第三流動控制閥；其中所述第二流動控制閥占據第三位置且排出冷卻劑到第三流動控制閥和加熱器芯部的每個；且其中所述第三流動控制閥占據第二位置和第三位置中的一個，以致當占據第二位置時所述第三流動控制閥排出冷卻劑到冷卻液栗，且當占據第三位置時所述第三流動控制閥排出冷卻劑到散熱器。
[0038]另一方面，提供了一種用于車輛發動機的熱管理的方法，包括步驟:
[0039]通過控制器促動多個流動控制閥，以占據完全關閉位置直到發動機達到第一預定溫度，其中所述多個流動控制閥至少包括被促動占據關閉位置的第一流動控制閥，被相對占據第一位置的第二流動控制閥，和被相對占據第一位置的第三流動控制閥；
[0040]在發動機達到第一預定溫度之后，通過控制器發送信號到冷卻劑栗，以啟動且循環冷卻劑穿過熱管理系統；
[0041]通過控制器促動第二流動控制閥以占據第二位置且促動模式選擇閥以占據第一位置；
[0042]通過控制器選擇性地引導從IEM冷卻劑出口排出的暖的冷卻劑通過第二流動控制閥到發動機油熱交換器和變速器熱交換器的每個，其中所述暖的冷卻劑通過發動機水套被傳遞到KM冷卻劑出口，發動機水套與發動機的汽缸蓋為熱交換關系，且所述汽缸蓋與流動穿過多個排氣流道的熱的排氣為熱交換關系，以致所述暖的冷卻劑從IEM冷卻劑出口排出且通過第二流動控制閥被引導到發動機油熱交換器和變速器熱交換器，分別暖和發動機油和變速器的每一個；以及
[0043]當發動機油達到預定溫度且變速器達到預定溫度時，通過控制器促動第二流動控制閥以占據第三位置，從而引導冷卻劑到加熱器芯部以幫助加熱乘客艙。
[0044]優選地，所述方法還包括:
[0045]當乘客艙達到預定溫度時，通過控制器促動第一流動控制閥以占據打開位置且促動第二流動控制閥以占據第四位置，從而從第二流動控制閥引導冷卻劑到第三流動控制閥；以及
[0046]通過控制器選擇性地引導從第三流動控制閥排出的冷卻劑到以下中的一個:到冷卻劑栗直到發動機達到第二預定溫度；以及當發動機達到第二預定溫度時到散熱器。
[0047]優選地，所述控制器選擇性地引導從第一流動控制閥排出的冷卻劑到第三流動控制閥；其中所述控制器選擇性地引導從第二流動控制閥排出的冷卻劑到加熱器芯部和第三流動控制閥的每個；且其中所述第三流動控制閥被促動以占據第二位置且排出冷卻劑回到冷卻劑栗，以便幫助暖和發動機。
[0048]優選地，所述控制器選擇性地引導從第一流動控制閥排出的冷卻劑到第三流動控制閥；其中所述控制器選擇性地引導從第二流動控制閥排出的冷卻劑到加熱器芯部和