CN101550892B

CN101550892B - 用于内燃机的模块化排气再循环冷却

Info

Publication number: CN101550892B
Application number: CN2009101278511A
Authority: CN
Inventors: X·(S·)李; S·H·埃尔塔里; F·G·雷顿
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-04-03
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: DE102009015656A1; DE102009015656B4; US8132407B2; US20090249782A1; CN101550892A

Abstract

本发明涉及用于内燃机的模块化排气再循环冷却。一种EGR系统，其补偿了不同的EGR流和/或排气温度，并可保持冷却器出口温度超过临界温度，从而降低了EGR冷却器结垢的可能性。在排气管路与空气管路之间布置多个排气再循环冷却器模块。所述冷却器模块从所述排气管路接收排气，并将接收的排气供向所述空气管路以再循环回进气歧管。每个冷却器模块都包括冷却器部分、旁通部分和流动控制装置。所述冷却器部分和所述旁通部分布置成使得流过所述冷却器部分和所述旁通部分的流体从其流过，而不流过所述冷却器部分和所述旁通部分中的另一个。所述冷却器部分降低流过该冷却器部分的流体的温度。

Description

用于内燃机的模块化排气再循环冷却

技术领域

本发明涉及内燃机，尤其涉及冷却内燃机的排气再循环流。

背景技术

这一部分的内容仅仅是提供与本发明相关的背景技术，并不构成现有技术。

内燃机操作包括产生排气的燃烧。在燃烧期间，空气通过进气门输送，燃料通过燃料喷射器输送并在汽缸内混合。混合物在汽缸中燃烧。输送到这些汽缸的空气流可使用空气质量流量(MAF)传感器来测量。MAF传感器测量通过进气系统的新鲜气流的全部进气，所述进气系统可包括一个或多个涡轮增压器。在燃烧之后，活塞将这些汽缸内的排气推入排气系统。排气可能含有各种排放成分，包括未燃烧的碳氢化合物和颗粒或煤烟。

发动机系统通常包括排气再循环(EGR)系统以降低发动机排放。EGR包括将排气再循环回汽缸，这降低了可用于燃烧的氧气量并降低了汽缸温度。EGR系统能够将点火正时保持在最佳点，提高燃料经济性和/或性能。但是，如果排气的温度降低至低于临界水平，那么EGR系统的一个或多个部件会出现结垢。特别地，排气流中的重质碳氢化合物会冷凝，并且其中的煤烟颗粒会聚结和粘附在部件的表面上。

排气再循环气体与供给到进气歧管的引入空气混合。由此，排气再循环气体能提高流入进气歧管的空气的温度。随着流入进气歧管的空气的温度的升高，需要增大气流的压力以获得至进气歧管的相同空气流量。结果，较高的温度导致泵送损失，因此需要涡轮增压器更加努力工作。在极限情形下，如果压力超过涡轮增压器的能力，那么可能无法达到期望量的排气再循环气流，从而降低了EGR系统的排放的效果。

通常，使用单个EGR冷却器来满足EGR系统的冷却需求。当前，EGR冷却器设计为满足发动机通常在最高EGR流和最高排气温度下所需的最大EGR冷却。结果，当发动机操作在较低的EGR流和/或较低的排气温度时，EGR冷却器能力超过了所需的水平。这会引起冷却器出口温度降低到低于临界温度，从而引起EGR冷却器结垢。在弥补这一问题的尝试中，一些EGR冷却器具有旁通管路，排气再循环气体在该旁通管路中绕过冷却器，且结果不使其温度降低。当使用旁通管路时，排气再循环气体可能处于不期望高的温度。因此，在某些操作情形下，当前使用的典型EGR系统不是对排气再循环气体的冷却提供了潜在地过度补偿就是不冷却。

发明内容

根据本发明的EGR系统补偿了不同的EGR流和/或排气温度，并可将冷却器出口温度保持在高于临界温度，降低EGR冷却器结垢的可能性。

所述EGR系统可包括接收发动机排出的排气的排气管路。具有与进气歧管连通并向所述进气歧管供给空气的空气管路。在所述排气管路与所述空气管路之间布置多个排气再循环冷却器模块。所述冷却器模块从所述排气管路接收排气，并将接收的排气供向所述空气管路以再循环回进气歧管。每个冷却器模块都包括入口、出口、冷却器部分、旁通部分和流动控制装置。所述冷却器部分和所述旁通部分都与所述入口和所述出口连通，并且布置成使得流过所述冷却器部分和所述旁通部分的流体从所述冷却器部分和所述旁通部分之一流过，而不流过所述冷却器部分和所述旁通部分中的另一个。所述冷却器部分冷却从所述冷却器部分流过的流体。

在根据本发明的另一方面，所述EGR系统用在具有发动机的发动机系统中，所述发动机在其中具有汽缸。所述汽缸可操作以燃烧空气和燃料。所述进气歧管与所述发动机汽缸连通并与向所述进气歧管供给空气的所述空气管路连通。排气歧管与所述发动机汽缸连通并与接收所述汽缸排出的排气的排气管路连通。因此，还提供一种发动机系统，包括：发动机，在该发动机中具有可操作以燃烧空气和燃料的汽缸；与所述发动机汽缸连通的进气歧管；与所述发动机汽缸连通的排气歧管；排气管路，其与所述排气歧管连通并接收所述汽缸排出的排气；空气管路，其与所述进气歧管连通并向所述进气歧管供给空气；以及多个排气再循环冷却器模块，其布置在所述排气管路与所述空气管路之间，所述冷却器模块从所述排气管路接收排气并将接收的排气供向所述空气管路以再循环到所述进气歧管，其中每个冷却器模块都包括入口、出口、冷却器部分、旁通部分和流动控制装置，所述冷却器部分和所述旁通部分每个都与所述入口和所述出口连通，并且布置成使得流动通过所述冷却器部分和所述旁通部分的流体从所述冷却器部分和所述旁通部分之一流过，而不流过所述冷却器部分和所述旁通部分中的另一个，所述冷却器部分降低流过该冷却器部分的流体的温度。

在本发明的另一方面，公开了一种通过多个排气冷却器模块来冷却排气再循环气流的方法，所述排气冷却器模块每个都具有冷却器部分和旁通部分。所述方法包括：引导一部分排气流进入排气再循环管路。通过布置在所述排气再循环管路中的所述多个排气冷却器模块来有选择地从流过所述排气再循环管路的排气中带走热量，所述排气流过所述排气再循环管路。有选择地从所述排气再循环管路向进气管路供给排气。

从本文提供的描述可清楚本发明适用性的其它方面。应当理解，其描述和具体实例仅仅是示意性目的，而不是限制本发明的范围。

附图说明

本文所示的附图仅仅是示意性目的，而不是以任何方式限制本发明的范围。

图1为根据本发明的EGR冷却模块的简化示意图；

图2为内燃机系统的简化示意图，其含有根据本发明的用于冷却排气再循环气体的第一EGR系统；

图3为内燃机系统的简化示意图，其含有根据本发明的用于冷却排气再循环气体的第二EGR系统；以及

图4为示出根据本发明的用于排气再循环气体冷却的EGR系统与其它EGR系统的理论效果相比较的曲线图。

具体实施方式

实质上，下面的描述仅仅是示意性的，而绝不是限制本发明及其应用或使用。应当理解，在所有附图中，相应的附图标记指代相同或相应的部件和特性，并且以由100标引的标记来指代(例如，20、120、220等)。

根据本发明，排气再循环(EGR)系统利用多个EGR冷却器模块20来根据需要提供不同程度的排气再循环气体的冷却。图1示出了可与本发明的EGR冷却系统一起使用的典型EGR冷却器模块20。EGR冷却器模块20包括入口22和出口23，排气再循环气体通过入口22和出口23进出EGR冷却器模块。EGR冷却器模块包括冷却器芯24和旁通管路26，排气再循环气体可流过冷却器芯24和旁通管路26。在EGR冷却器模块20中可布置流动控制装置28，例如阀，其引导排气再循环气体流过冷却器芯24或旁通管路26。流动控制装置28可为邻近入口22(如图所示)或邻近出口23。流动控制装置28可为简单的开关装置，其中所有排气再循环气体流过冷却器24或旁通管路26之一。

冷却器芯24包括入口30和出口32，冷却剂可通过入口30和出口32进出冷却器芯24。流过冷却器芯24的排气再循环气体与流过冷却剂芯24的冷却剂为传热关系。排气再循环气体与冷却剂并不互相混合。流过冷却器芯24的冷却剂的热传递降低了流过冷却器芯24的排气再循环气体的温度。

当排气再循环气体流过旁通管路26时，排气再循环气体的温度不会显著地改变。流动控制装置28可响应于提供给它的信号，例如通过借助于非限制性实例的控制模块。流动控制装置28可具有默认位置，例如在没有表示期望非默认位置的信号的情况下，引导排气再循环气体通过冷却器芯24或通过旁通管路26。结果，EGR冷却器模块20可引导流过其的排气再循环气体通过冷却器芯24或旁通管路26，以给离开EGR冷却器模块20的排气再循环气体提供期望的出口温度。

现在参考图2，示出了利用根据本发明的第一EGR系统42的内燃机系统40的示意图。发动机系统40可为借助于非限制性实例的汽油或柴油机系统。发动机系统40包括具有多个汽缸46的发动机44，所述汽缸46与进气歧管48和排气歧管50连通。发动机44还接收燃料(未示出)。发动机44在汽缸46内燃烧燃料和来自进气歧管48的空气，并通过排气歧管50排出排气。发动机系统40可使用涡轮增压器54。当在这种情形下，新鲜空气通过供给管路56供给到涡轮增压器54的空气侧52。涡轮增压器54的排气侧58接收通过排气管路60从排气歧管50流出的排气。涡轮增压器54压缩流过空气侧52的空气，然后该空气通过空气管路62流入进气冷却器64。进气冷却器64可用于降低流过其的压缩空气的温度。进气冷却器64可为空气-空气冷却器或液体-空气冷却器。当进气冷却器64为液体-空气冷却器时，冷却剂或其它液体可流过进气冷却器64以吸取流过其的压缩空气的热量。来自进气冷却器64的冷却后空气通过空气管路66供给到进气歧管48。

发动机系统40包括EGR系统42。再循环系统中，再循环管路68从排气管路60延伸至空气管路66。流动控制装置70可操作，以有选择地允许再循环管路68中的排气流入空气管路66，与流过空气管路的压缩冷却空气混合。结果，排气可有选择地与压缩冷却空气一起供至进气歧管48。因此，从汽缸排出的排气的一部分可再循环通过进气歧管48，而排气管路60中其余部分的排气流过涡轮增压器54的排气侧58。离开涡轮增压器54的排气可通过排气管路74流过排放控制装置72。离开排放控制装置72的排气可排向大气。

发动机系统40还可包括多个传感器，这些传感器可操作以提供表示发动机系统40的操作特性的信号。例如，发动机系统40可包括能提供表示进气歧管48中流体温度的信号的进气歧管温度传感器78。冷却剂温度传感器80可提供表示流过发动机44的和可用于流过EGR冷却器模块20冷却器芯的冷却剂的温度的信号。排气温度传感器82可提供表示流过排气管路74的排气的温度的信号。可选地，排气温度传感器84可布置在排气管路60中，以提供表示涡轮增压器54上游的排气的温度的信号，如图2中虚线所示。排气再循环气体温度传感器86可提供表示流入空气管路66的排气再循环气体的温度的信号。

EGR系统42包括串联布置在再循环管路68中的多个EGR冷却器模块20₁-20_n。通过该串联布置，所有的排气再循环气体都在与空气管路66中的空气流混合之前通过各EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n。依赖于相关流动控制装置28₁、28₂、28_n的操作状态，流过各EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n的排气再循环气体可流动通过相应的冷却器芯或旁通管路。流动控制装置28₁、28₂、28_n可有选择地操作，以给排气再循环气体提供期望水平的冷却。这样，可实现期望温度的排气再循环气体，如下所述。

控制模块90与各EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n通信，并指令相关的流动控制装置28₁、28₂、28_n的期望操作。具体地，控制模块90可给流动控制装置28₁、28₂、28_n的致动器提供信号，以指令流动控制装置28₁、28₂、28_n引导排气再循环气体通过相关的冷却器芯或旁通管路。从而，可单独地控制EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n来冷却排气再循环气体或使排气再循环气体绕过相应的冷却器芯。

控制模块90可基于发动机系统40的操作状况来调节EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n的操作。控制模块90可从温度传感器78、80、82、84和86接收信号，所述信号可用于向EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n提供适当的指令信号，以使排气再循环气体获得期望的冷却。

控制模块90可基于发动机系统40和EGR系统42的部件的多种期望操作状况来控制EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n。在发动机系统40的操作期间，借助于非限制性实例，在轻载状态下，排气的温度可在约100℃至约150℃的范围内，而在重载状态下，排气的温度可在约750℃。因此，根据发动机44的载荷，排气温度会极大地变化。排气再循环气体可包含重质碳氢化合物和煤烟颗粒。结果，如果排气再循环气体的温度降低至低于临界温度T_C，那么重质碳氢化合物会凝结，促使煤烟颗粒在EGR系统42的部件中聚集。因此，期望保持排气再循环气体的温度T_erg＞T_C。借助于非限制性实例，临界温度T_C可在约120℃至约200℃的范围内。因此，期望保持排气再循环气体的温度T_erg＞T_C。另外，T_erg超过T_C越多，煤烟颗粒聚集和部件结垢的可能性就越低。

当期望避免可促进煤烟的聚集和可能的结垢的操作时，发动机系统40的需求也必须考虑并与EGR系统42的需求进行平衡。例如，期望保持进气歧管温度低于最大值。所述最大值可基于多种因素，例如发动机系统40中使用的排放控制系统、向进气歧管供给新鲜空气的能力、进气歧管的物理特性等等，如本领域的技术人员所理解的。

可影响EGR系统42的操作的另一考虑是排放控制装置72的需求。例如，排放控制装置72可能需要排气温度高于运行的最小温度。如果排气温度过低，那么可能希望降低由EGR系统42提供的冷却来提高进气歧管的温度，从而提高排气温度。

另一考虑是可用来冷却排气再循环气体的冷却剂的温度。在某些情形下，冷却剂温度可能较低，导致排气再循环气体的过度冷却。例如，在冷起动期间，冷却剂温度可为环境温度，结果EGR冷却器模块将较大地降低排气再循环气体的温度。由于排气再循环气体可能降低至低于临界温度T_C，所以这是不期望的。因此，当冷却剂温度低于最小值时，可能期望绕过EGR冷却器模块的冷却能力。

因此，EGR系统42的操作可基于发动机系统40的各种操作状况。应当理解，上述因素实质上仅仅是示意性的，也可使用其它参数和考虑来调整EGR系统42的操作。与用于控制EGR系统42的参数和考虑无关，多个EGR冷却器模块20₁、20₂、20_n的使用能够考虑各种参数，并提高性能，如下所述。

现在参考图3，示出了安装在发动机系统40中的根据本发明的EGR系统142的第二实施例。在该实施例中，EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n彼此并联布置，并且各自分别接收流过再循环管路168₁、168₂、168_n的排气再循环气体。离开各EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n的排气再循环气体在流过流动控制装置70且与空气管路66中的空气流混合之前先混合在一起。

在该并联布置中，排气再循环气体将总体上沿着具有最小阻力的路径。因此，流过再循环管路168₁、168₂、168_n的排气再循环气体的特定量将基于相关的EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n是引导流过其的排气再循环气体通过冷却器芯还是旁通管路而不同。排气再循环气体流量的相对差可受EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n的冷却器芯与旁通管路之间的流动限制的区别的影响。

为了控制各EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n的相对流量，可能期望在再循环管路168₁、168₂、168_n中设置可变限制装置，以控制流动阻力，使得可产生期望的通过不同冷却器的流量，例如通过各EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n的大致相同的流量。但是应当理解，这会增加EGR系统142的复杂性，并且会增加用于控制EGR系统142操作的控制算法的复杂性。

因此，在EGR系统142中，各EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n可彼此独立有选择地操作，以对排气再循环气体提供期望的冷却。控制模块90可调节流动控制装置128₁、128₂、128_n的操作，以有选择地使各EGR冷却器模块120₁、120₂、120_n或者通过引导排气再循环气体通过其相应的冷却器芯来对排气再循环气体进行冷却，或者通过引导排气再循环气体通过其相应的旁通管路而允许不冷却排气再循环气体。EGR系统142可以以上述参考EGR系统42所述相类似的方式操作。因此，不再提供EGR系统142的操作的进一步描述。

现在参考图4，示出了EGR冷却器效率随排气再循环气体流量变化的理论曲线图。曲线图200为理论曲线，并不反应实际的试验数据。在曲线图200中，排气再循环气体流表示为从0至5，5为最大流量，0为没有流量。排气再循环气体流沿着横轴。纵轴所示的EGR冷却器效率从0至100％。所述效率为离开冷却器的排气再循环气体的温度与流过冷却器的冷却剂温度的百分比的比较。因此，100％的效率意味着离开冷却器的排气再循环气体的温度基本上与冷却剂的温度相同，从而表示100％的效率。

排气再循环气体的冷却需求可随着排气再循环气体的流量的增加和随着从发动机排出的排气的温度增加而增加。在曲线图200中，线202表示排气再循环气体的冷却的期望效率。如图所示，当排气再循环气体的流量增加时，由于需要更大的冷却来适应更大的流量以及可能因发动机的更高载荷而导致的更高排气温度，所以冷却器的期望效率也增加。线202还表示EGR部件的结垢可能性最小与发动机系统的优选操作之间的期望衡。

线204表示EGR系统的效率，其中使用单个EGR冷却器，没有任何旁通能力。如图所示，在排气再循环气体的流量低时，所述效率处于或接近100％的水平。这是由于冷却器过大(为适应最大冷却需求)，因此从冷却器通过的所有气体都被冷却至冷却剂的温度。但是，这可能使得排气再循环气体的温度降低至低于临界温度，从而会促进煤烟颗粒的聚集和EGR系统的部件的结垢。当排气再循环气体的流量增加时，冷却需求也增加，使得曲线204可在某一时间点接近期望的曲线202。曲轴204下方的面积显著地大于曲线202下方的面积。该面积差表示不需要用来冷却排气再循环气体的过度冷却能力。另外，该过度能力会导致不利的操作状况，例如排气再循环气体温度低于临界温度，如上所述。

曲线206表示相同的单个EGR冷却器，附加有单个旁通管路。所述单个冷却器也设计成满足排气再循环气体的最大冷却需求。但是，旁通管路的使用使得排气再循环气体的冷却开始得以延迟，直到出现特定操作条件，例如特定的排气再循环气体流量、温度等。但是应当理解，在某些时刻，旁通管路需要关闭，并且使用冷却器来冷却排气再循环气体。在曲线图200所示的实例中，当排气再循环气体流量在0与1之间时使用旁通管路。当排气再循环气体为1和更大时，不再使用旁通管路，使用单个EGR冷却器来冷却排气再循环气体。

结果，曲线206具有当排气再循环气体流量为1时的垂直分量206a。不再使用旁通管路且开始冷却的准确时刻可基于多种因素，例如为适当的发动机性能而期望提供较低排气再循环气体温度与为避免煤烟聚集和部件的可能结垢而期望保持超过临界温度的排气再循环气体温度之间的折衷。由于所包含的折衷，当没有冷却时，排气再循环气体温度可能高于所期望的，因此当开始冷却时，则会具有能力过剩，且所述效率会接近100％。曲线206与曲线202之间的差表示发生过度冷却时的过度能力。当排气再循环气体的流量增加时，所述效率开始降低，并且在某个增大的流量下接近期望曲线202的效率。由于过度冷却，排气再循环气体的温度可低于临界温度或低于期望温度。结果，EGR系统的效果可能降低，因此可能出现结垢。

根据本发明，可使用多个EGR冷却器模块20来更加接近地满足排气再循环气体的期望冷却效率。多个EGR冷却器模块20的使用能够使各EGR冷却器模块20都具有较低的冷却能力，并且它们可根据排气再循环气体的冷却需求增大而达到在线(on-line)。在曲线图200中，曲线208表示根据本发明的使用多个EGR冷却器模块20的潜在效果。随着各EGR冷却器模块20开始在线，冷却排气再循环气体的能力提高，并且该提高的能力导致曲线208的阶跃变化，如208a、208b、208c所示。当排气再循环气体的流量增大时，其它EGR冷却器模块20达到在线。例如，在曲线图200中，当排气再循环气体的流量为1时，第一EGR冷却器模块20达到在线。当流量增加至2时，第二EGR冷却器模块20达到在线，并且同样，当流量增加至3时，第三EGR冷却器模块20达到在线。如图所示，当各EGR冷却器模块20都达到在线时，有一定程度的过度冷却能力，如曲线208与202之间的面积表示。但是，曲线208下方的总面积更加紧密地接近曲线202下方的面积。因此，使用可随着排气再循环气体的冷却需求增大而达到在线的多个较小EGR冷却器模块20可使得更加接近期望效率。

由于更加接近期望曲线202，所以根据本发明的EGR系统42、142可更加有效且更加精确地满足排气再循环气体的冷却需求。这种能力降低了将排气再循环气体保持在临界温度之上与期望的进气和排气温度之间的折衷。因此，根据本发明的EGR系统42、142可改善排气再循环气体的冷却，同时降低含有EGR系统42、142的发动机系统40操作中的竞争需求之间必然发生的折衷。

应当理解，曲线208根据本发明表示使用三个EGR冷却器模块20。如果使用另外的EGR冷却器模块20，那么曲线208将更加接近期望曲线202。但是，随着EGR冷却器模块20的数量增加，系统的成本也增加。因此，在设计EGR系统42、142时，可权衡考虑增加EGR冷却器模块20数量的成本与更加接近期望曲线202所能实现的提高效果。

对于根据本发明的EGR系统42、142的操作可使用控制算法。在操作开始时，控制监测操作状况，并确定是否发生冷起动状况。冷起动可通过监测冷却剂温度来确定。如果检测到冷起动，那么所有的EGR冷却器模块20、120都操作在旁通状态。控制继续评估是否存在冷起动状况并旁通所有EGR冷却器模块20、120，直到冷起动状况不再存在。

当冷起动状况不再存在时，控制确定发动机是否在运行。如果发动机不再运行，那么控制结束。如果发动机在运行，那么控制确定是否需要冷却。如果不需要冷却，那么控制继续监测操作状况并执行重复过程。

当需要冷却时，控制使至少一个EGR冷却器模块20、120在线。EGR冷却器模块20、120达到在线的数量可基于操作状况而不同。

控制然后确定是否需要额外的冷却。如果需要更多的冷却，那么控制确定额外的冷却能力是否可用。如果额外的冷却能力可用，那么控制使额外的EGR冷却器模块20、120达到在线。

控制继续确定是否需要更多的冷却，如果有更多的EGR冷却器模块20、220可用，那么使额外的EGR冷却器模块20、220达到在线，直到不需要额外的冷却或者不再有其它EGR冷却器模块20、220可用为止，此时控制确定是否需要更少的冷却。如果不需要更少的冷却，那么控制返回来确定是否需要更多的冷却。如果需要更少的冷却，那么控制减少在线的EGR冷却器模块20、220的数量，并返回来监测操作状况。

因此，控制可调节EGR冷却器模块20、120的操作，以给排气再循环气体提供期望的冷却。应当理解，前述的控制仅仅是示意性的，在根据本发明的EGR系统42、142的操作中可使用其它步骤和/或考虑。

EGR冷却器模块20、120的使用可有利地促进排气再循环气体的冷却。EGR冷却器模块20、120的数量可选择成提供期望的冷却效率。使用较小的EGR冷却器模块20、120可便于EGR冷却器模块20、120使用在利用多种发动机系统的多种车辆中。例如，不同的发动机系统可具有不同的冷却需求。结果，根据本发明的EGR冷却器模块20、120的数量可选择为满足特定应用。因此，EGR冷却器模块20、120的使用允许仅通过改变所使用的EGR冷却器模块20、120的数量就在多种系统中使用期望的EGR系统42、142。该能力便于各种发动机和车辆的系统设计，并且减少了用于由制造商制造的不同车辆的不同零件或部件的数量。通过在具有不同发动机系统的不同车辆中提供通用性，EGR冷却器模块20、120的使用还可便于车辆的修理和维护，通过该能力，不管使用EGR冷却器模块20、120的车辆或发动机系统，都可采用相同的零件来根据需要置换一个或多个EGR冷却器模块20、120。当前，根据本发明的EGR冷却器模块20、120可在多种发动机系统、车辆和/或应用中有利地降低提供EGR系统42、142的成本。另外，借助于能够通过使用额外的EGR冷却器模块20、120来进一步接近期望效率，根据本发明的EGR冷却器模块20、120的使用还可有利地允许冷却剂效率更加接近期望效率。

尽管已经参考具体实施例和示出进行了前面的描述，但是应当理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出改变。例如，EGR冷却器模块20、120的数量和布置可不同于所示的。另外，EGR冷却器模块20、120可包括按比例分配的流动控制装置，并可操作成使得发生同时通过相应冷却器芯和旁通管路的流动，但是可能不会实现本发明的所有效果。所述按比例分配可为离散的(即，设定位置)或者无限的(即，无限数量的位置)。另外，可调节通过EGR冷却器模块20、120的冷却剂的流动，以对各EGR冷却器模块20、120的冷却能力提供更大程度的控制，但是可能不会实现本发明的所有效果。另外，尽管控制模块90图示为独立控制模块90，但是应当理解，控制模块90可为用于控制其内使用EGR系统42、142的发动机系统的控制模块的一部分。另外，控制模块90可为更大型控制模块的一个部件。因此，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可对本文所示的描述和实例进行改变和变型。

Claims

1.一种模块化排气再循环系统，包括：

排气管路，其接收发动机排出的排气；

空气管路，其适于与进气歧管连通并向所述进气歧管供给空气；以及

多个排气再循环冷却器模块，其布置在所述排气管路与所述空气管路之间，所述冷却器模块从所述排气管路接收排气并将接收的排气供向所述空气管路，

其中每个冷却器模块都包括入口、出口、冷却器部分、旁通部分和流动控制装置，所述冷却器部分和所述旁通部分每个都与所述入口和所述出口连通，并且布置成使得流动通过所述冷却器模块的流体从所述冷却器部分和所述旁通部分之一流过，而不流过所述冷却器部分和所述旁通部分中的另一个，并且所述冷却器部分降低流过该冷却器部分的流体的温度。

2.如权利要求1所述的模块化排气再循环系统，还包括排气再循环管路，其在所述排气管路与所述空气管路之间延伸，其中所述多个冷却器模块布置在所述排气再循环管路中。

3.如权利要求2所述的模块化排气再循环系统，其中所述多个冷却器模块串联布置在所述排气再循环管路中，使得流过所述排气再循环管路的所有流体都流过每一个冷却器模块。

4.如权利要求2所述的模块化排气再循环系统，其中所述多个冷却器模块并联布置在所述排气再循环管路中，使得流动通过所述排气再循环管路的流体只流过所述冷却器模块中的一个。

5.如权利要求2所述的模块化排气再循环系统，还包括在所述排气再循环管路中的流动控制装置，其可操作以有选择地允许流体通过所述排气再循环管路。

6.如权利要求2所述的模块化排气再循环系统，还包括控制模块，其有选择地操作所述冷却器模块中的所述流动控制装置，以引导流动通过所述冷却器模块的流体进入相关的旁通部分或者相关的冷却器部分。

7.如权利要求6所述的模块化排气再循环系统，还包括向所述控制模块提供表示操作状况的信号的多个传感器，其中所述控制模块基于所述信号调节所述流动控制装置。

8.如权利要求7所述的排气再循环系统，其中所述传感器提供表示进气温度、排气温度、流过至少一个所述冷却器模块下游的所述排气再循环管路的流体的温度的信号。

9.一种发动机系统，包括：

发动机，在该发动机中具有可操作以燃烧空气和燃料的汽缸；

与所述发动机汽缸连通的进气歧管；

与所述发动机汽缸连通的排气歧管；

排气管路，其与所述排气歧管连通并接收所述汽缸排出的排气；

空气管路，其与所述进气歧管连通并向所述进气歧管供给空气；以及

多个排气再循环冷却器模块，其布置在所述排气管路与所述空气管路之间，所述冷却器模块从所述排气管路接收排气并将接收的排气供向所述空气管路以再循环到所述进气歧管，

其中每个冷却器模块都包括入口、出口、冷却器部分、旁通部分和流动控制装置，所述冷却器部分和所述旁通部分每个都与所述入口和所述出口连通，并且布置成使得流动通过所述冷却器模块的流体从所述冷却器部分和所述旁通部分之一流过，而不流过所述冷却器部分和所述旁通部分中的另一个，所述冷却器部分降低流过该冷却器部分的流体的温度。

10.如权利要求9所述的发动机系统，还包括排气再循环管路，其在所述排气管路与所述空气管路之间延伸，其中所述多个冷却器模块布置在所述排气再循环管路中。

11.如权利要求10所述的发动机系统，其中所述多个冷却器模块串联布置在所述排气再循环管路中，使得流动通过所述排气再循环管路的所有流体都流过每一个冷却器模块。

12.如权利要求10所述的发动机系统，其中所述多个冷却器模块并联布置在所述排气再循环管路中，使得流动通过所述排气再循环管路的流体只流过所述冷却器模块中的一个。

13.如权利要求12所述的发动机系统，还包括控制模块，其有选择地操作所述冷却器模块中的所述流动控制装置，以引导流动通过所述冷却器模块的流体进入相关的旁通部分或者相关的冷却器部分。

14.如权利要求13所述的发动机系统，还包括向所述控制模块提供表示发动机系统操作状况的信号的多个传感器，其中所述控制模块基于所述信号调节所述流动控制装置。

15.如权利要求14所述的发动机系统，其中所述传感器提供表示进气温度、排气温度、流过至少一个所述冷却器模块下游的所述排气再循环管路的流体的温度的信号。

16.如权利要求9所述的发动机系统，还包括具有流过其的冷却剂的冷却系统，所述冷却剂流动通过所述发动机和通过所述冷却器模块的所述冷却器部分，并从流过所述冷却器部分的流体带走热量。

17.一种通过多个排气冷却器模块来冷却排气再循环气流的方法，所述排气冷却器模块每个都具有冷却器部分和旁通部分，所述方法包括：

引导一部分排气流进入排气再循环管路；

引导所述排气再循环管路中的一些排气通过所述多个排气冷却器模块中的每一个；

通过布置在所述排气再循环管路中的所述多个排气冷却器模块中的至少两个来有选择地从流过所述排气再循环管路的排气流中带走热量，所述排气流动通过所述排气再循环管路；以及

有选择地从所述排气再循环管路向进气管路供给排气。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述有选择地带走热量包括引导所述排气流通过各所述冷却器模块中的旁通部分或冷却器部分。

19.如权利要求18所述的方法，其中所述有选择地带走热量包括主动地调节所述冷却器模块，以改变流过所述冷却器模块的排气是流过所述旁通部分还是冷却器部分。

20.如权利要求19所述的方法，还包括监测进气温度、所述冷却器模块上游的排气温度和所述冷却器模块下游的排气温度，并且其中所述主动地调节所述冷却器模块包括基于检测到的温度中的一个或多个来主动地调节所述冷却器模块。