CN104564254A - 用于车辆的具有后操作冷却的排气系统和其方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于车辆的具有后操作冷却的排气系统。车辆通常具有产生排出气体的热产生装置。排气系统包括排气管道和与所述排气管道流体连通的至少一个排气部件，排出气体的至少一部分可通过所述排气管道流动并且被排出。排气系统还包括空气进气管道和与空气进气管道流体连通的空气泵，外部空气可通过所述空气进气管道流动。空气进气管道与至少一个排气部件的上游的排气管道流体连通。空气泵被构造为将外部空气吸入空气进气管道，使得外部空气被供应到排气管道以冷却至少一个排气部件。

Description

用于车辆的具有后操作冷却的排气系统和其方法
技术领域
本发明涉及用于车辆的具有后操作冷却(post-operation cooling)的排气系统及其方法。
背景技术
车辆排气系统通常包括多个部件，这些部件在排出气体(exhaust gas)被排出之前利用和/或处理诸如内燃机的热产生装置产生的排出气体。这样的部件可包括，但不限于涡轮增压器、催化转化器、柴油氧化罐等。当排气系统在运行中时，即当内燃机运行并产生排出气体时，排出气体将这些部件加热至高的温度。一旦车辆停止并且内燃机和发动机风扇关闭，这些部件中可发生温度漂移。这些部件可然后将热量散发到车辆内其他系统中的其他邻近的热敏部件。当前，绝热屏蔽和外部对流被用于在排气部件排布通过热敏位置处减轻温度漂移带来的影响。
发明内容
本发明提供了一种用于车辆的具有后操作冷却的排气系统，其中所述车辆具有产生排出气体的热产生装置，所述排气系统包括：
排气管道，其与所述热产生装置流体连通，以接收排出气体，排出气体的至少一部分能够通过所述排气管道流动并且能够从所述排气管道排出；
至少一个排气部件，其与所述排气管道流体连通，排出气体能够通过所述至少一个排气部件流动；
空气进气管道，外部空气能够通过所述空气进气管道流动，所述空气进气管道与所述至少一个排气部件上游的排气管道流体流通；和
空气泵，其与所述空气进气管道流体流通，所述空气泵被构造为将外部空气吸入空气进气管道中，使得外部空气被供应到所述排气管道以冷却所述至少一个排气部件。
在上述的排气系统中，可进一步包括至少一个空气进气控制阀，所述空气进气控制阀与所述空气进气管道流体连通，所述至少一个空气进气控制阀被构造为控制供应到所述排气管道的外部空气以及防止排出气体从所述排气管道到所述空气泵的回流。
在上述的排气系统中，可进一步包括温度传感器，所述温度传感器构造为测量所述至少一个排气部件的温度。
在上述的排气系统中，其中所述至少一个排气部件可以是涡轮增压器。
在上述的排气系统中，其中所述至少一个排气部件可以是排气处理装置。
在上述的排气系统中，其中所述排气处理装置可以是柴油氧化罐和催化转化器中的至少一个。
在上述的排气系统中，可进一步包括构造为至少控制所述空气泵的至少一个控制器。
本发明提供了一种车辆，其包括：
热产生装置，其被构造为产生排出气体；和
具有后操作冷却的排气系统，所述排气系统与所述热产生装置流体连通并且具有：
排气管道，其被构造为接收来自所述热产生装置的排出气体并且将排出气体的至少一部分排出；
至少一个排气部件，其与所述排气管道流体连通，排出气体能够通过所述至少一个排气部件流动；
空气进气管道，外部空气能够通过所述空气进气管道流动，所述空气进气管道与所述至少一个排气部件上游的排气管道流体流通；和
空气泵，其与所述空气进气管道流体流通，所述空气泵被构造为将外部空气吸入空气进气管道中，使得外部空气被供应到所述排气管道以冷却所述至少一个排气部件。
在上述车辆中，其中所述排气系统可进一步包括至少一个与所述空气进气管道流体连通的空气进气控制阀，所述至少一个空气进气控制阀被构造为控制供应到所述排气管道的外部空气并且防止排出气体从所述排气管道到所述空气泵的回流。
在上述车辆中，其中所述排气系统可进一步包括温度传感器，所述温度传感器构造为测量所述至少一个排气部件的温度。
在上述车辆中，其中所述排气系统的至少一个排气部件可以是涡轮增压器。
在上述车辆中，其中所述排气系统的至少一个排气部件可以是排气处理装置。
在上述车辆中，其中所述排气处理装置可以是柴油氧化罐和催化转化器的至少一种。
在上述车辆中，其中所述排气系统可进一步包括构造为至少控制所述空气泵的至少一个控制器。
在上述车辆中，其中所述热产生装置可以是内燃机。
在上述车辆中，其中至少一个外部部件紧邻所述至少一个排气系统部件，使得热能够从所述至少一个排气系统散发到所述至少一个外部部件。
本发明还提供一种冷却车辆的排气系统中的排气部件的方法，所述方法包括将外部空气引入所述排气系统中并且通过所述排气部件以内部地冷却车辆的排气部件后操作。
在上述方法中，所述排气系统包括空气泵，并且将外部空气引入所述排气系统包括通过空气泵吸入外部空气并且将外部空气供应到所述排气部件的上游直到至少一个条件被满足。
在上述方法中，所述至少一个条件是所述空气泵已经运行了预定长度的时间。
在上述方法中，所述至少一个条件是所述排气部件已经达到预定温度。提供了一种用于车辆的排气系统。车辆通常具有产生排出气体的热产生装置。排气系统包括排气管道，所述排气管道与热产生装置流体连通以接收排出气体。排出气体的至少一部分可通过排气管道流动的并且从排气管道排出。排气系统还包括与排气管道流体连通的排气部件。排出气体的至少一部分也可通过排气部件流动。
排气系统还包括空气进气管道，外部空气可通过该进气管道流动。空气进气管道与至少一个排气部件的上游的排气管道流体连通。排气系统进一步包括空气泵，所述空气泵与空气进气管道流体连通。空气泵被构造为将外部空气吸入空气进气管道，使得外部空气被供应至排气管道以冷却所述至少一个排气部件。
还提供了一种车辆。该车辆包括上文所述的排气系统和构造为产生排出气体的热产生装置。
进一步提供了冷却上述排气系统的排气部件的方法。该方法包括将外部空气引入排气系统并且通过排气部件以内部地冷却后操作排气部件。这可通过用空气泵吸入外部空气并且在排气部件的上游供应外部空气直到至少一个条件被满足来实现。所述条件可以是当空气泵已经运行了预定长度的时间或者当排气部件的温度达到了预定的温度。该方法最终包括通过控制器关闭空气泵。
当结合附图时，本发明的上述特征和优势，以及其他特征和优势从下面对用于实现本发明的最佳模式的详细描述中变得显见。
附图说明
图1是用于车辆的排气系统的示意性流程图；和
图2是图示了操作图1的排气系统以冷却排气系统的排气部件的方法的示意性流程图。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将意识到诸如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”等术语是描述性地用于附图的，并且不表示对如所附权利要求所限定的本发明的范围的限制。任何诸如“第一”或“第二”的数字标记仅是图解性的并且并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
参见附图，在全部附图中相似的附图标记对应相似或类似的部件，用于车辆12的具有后操作冷却的排气系统10在图1中示出。车辆12具有产生排出气体17的热产生装置14。热产生装置14可以是，但不限制于内燃机。
排气系统10包括与热产生装置14流体连通的排气管道16或歧管，使得其可接收来自热产生装置14的排出气体17。排出气体17的至少一部分可通过排气管道16流动并且可从排气管道16排放。
排气系统10还可包括与排气管道16流体连通的多个排气部件18、20。这些排气部件18、20可位于发动机盖下方或车辆12的紧邻另一个车辆系统(未示出)的至少一个外部部件30的底部部分中。排出气体17可流动通过排气部件18、20，排气部件中的每个可与排出气体17相互作用以根据该部件而用于特定的功能。例如，如从图1看到的，排气部件18、20可以是，但不限制于涡轮增压器18和排气处理装置20。排气处理装置20可以是，但不限制于柴油氧化罐，催化转化器等。虽然仅示出了一个排气处理装置20，应当理解的是，排气系统10可以有任何数量的排气处理装置20。此外，虽然排气处理装置20被示出在涡轮增压器18的下游，但是应当理解的是，至少一个排气处理装置20可在涡轮增压器18的上游。
一般来说，热产生装置14产生的排出气体17是处于高的温度，并且因而随着其流动通过排气管道16和排气部件18、20的时候将它们加热。当车辆12和热产生装置14被关闭时，并且因此没有排出气体流动并且发动机冷却风扇(未示出)没有运行时，排气管道16和排气部件18、20中可能发生温度漂移。因此，排气管道16和排气部件18、20可升高到甚至更高的温度，并且可能散发热量到外部部件30。这样，希望在车辆12和热产生装置14被关闭以后冷却排气管道16和/或排气部件18、20以减少这样的温度漂移的发生。
为了实现该目标，排气系统10还包括空气进气管道22、和与空气进气管道22流体连通的空气泵24，外部空气23可通过空气进气管道22流动。空气进气管道22又与需要被冷却的排气部件18、20的上游的排气管道16流体连通。一般来说，这可以是排气部件18、20在排气管道16的最远的上游、即最靠近热产生装置14(图1中的涡轮增压器18)。这允许下游的任何排气部件18、20(图1的排气处理装置20)也被冷却。然而，应当理解的是空气进气管道22可以连接到任何排气部件18、20的上游的排气管道16。
空气泵24被构造为将外部空气23吸入空气进气管道22以被供应到排气管道16。空气泵24可以是低压、大容积泵，包括，但不限制于叶轮泵。如上所述，排出气体17将排气管道16和排气部件(一个或多个)18、20加热到高于外部空气温度的温度。这样，被引入排气管道16的外部空气23可冷却排气管道16和排气部件(一个或多个)18、20，之后所述外部空气可从排气管道16排出，类似于排出气体17。结果，外部部件(一个或多个)30的温度可由于排气部件(一个或多个)18、20散发的更少的可用热而降低。
排气系统10还可包括与空气进气管道22流体连通的空气进气控制阀26。空气进气控制阀26可位于空气泵24的下游，并且可被构造为当空气泵24运行时而控制外部空气23到排气管道16的流动，以及当空气泵24没有运行时而防止任何排出气体17到空气泵24的回流。空气进气控制阀26可以是任何打开/关闭的阀，包括，但不限制于闸阀，并且可以被电子致动。
排气系统10可进一步包括温度传感器32，所述温度传感器用于外部部件(一个或多个)30和/或排气部件18、20的每一个。温度传感器32可被构造为在确定空气泵24和空气进气控制阀26的运行的操作之后和/或操作期间测量相应的排气部件18、20和/或外部部件(一个或多个)30的温度，下文将更详细地说明。
车辆12可包括至少一个控制器28，其被构造为控制至少空气泵24的操作(即打开或关闭空气泵24)和空气进气控制阀26的操作(即打开和关闭空气进气控制阀26)。具体地，所述至少一个控制器28可被构造为基于至少一个参数和条件确定空气泵24应该运行多久。该参数可以是空气泵24运行时间的长短。当空气泵24已经运行预定长度的时间时，控制器28可将空气泵24关闭，并且将空气进气控制阀26关闭。替代地或额外地，所述参数可以是外部部件30和/或排气部件(一个或多个)18、20的至少一个的温度。当排气部件18、20的至少一个的温度降低到预定温度时，控制器28可关闭空气泵24并且关闭空气进气控制阀26。预定长度的时间和/或预定的温度可以被编程到控制器28中，并且可以是可调节的。
现在参见图2，提供了一种用于冷却排气系统10中排气部件18、20的至少一个的方法100。方法100在车辆12和热产生装置14被关闭后从步骤102开始。在步骤102，控制器28打开空气泵24，使得外部空气23被吸入空气进气管道22。在步骤102后，方法100继续到步骤104，在步骤104，外部空气23从空气进气管道22存(deposit)至需要被冷却的排气部件18、20上游的排气管道16，直到至少一个条件被满足。如上所述，所述条件可以是空气泵24已经运行了预定长度的时间，或者排气部件18、20和/或外部部件(一个或多个)30的温度已经下降到预定温度。在步骤104后，方法100继续到步骤106，在步骤106，控制器28将空气泵24关闭。
在排气系统10包括空气进气控制阀26的实施例中，方法100可包括在将外部空气存于排气管道16中之前打开空气进气控制阀26。这可以发生在将空气泵24打开之前、之后或同时发生。方法100还可包括在所述条件被满足后将空气进气控制阀26关闭。这可以发生在将空气泵24关闭之前、之后或同时发生。
这些详细的描述和视图或附图对于本发明来说是支持性的和描述性的，而本发明的范围仅由权利要求限定。虽然已经详细描述了用于实现要求保护的本发明的最佳模式和其他实施例，但是存在多种替代设计和实施例用于实践在权利要求中限定的本发明。

Claims (10)

1.一种用于车辆的具有后操作冷却的排气系统，其中所述车辆具有产生排出气体的热产生装置，所述排气系统包括：
排气管道，其与所述热产生装置流体连通，以接收排出气体，排出气体的至少一部分能够通过所述排气管道流动并且能够从所述排气管道排出；
至少一个排气部件，其与所述排气管道流体连通，排出气体能够通过所述至少一个排气部件流动；
空气进气管道，外部空气能够通过所述空气进气管道流动，所述空气进气管道与所述至少一个排气部件上游的排气管道流体流通；和
空气泵，其与所述空气进气管道流体流通，所述空气泵被构造为将外部空气吸入空气进气管道中，使得外部空气被供应到所述排气管道以冷却所述至少一个排气部件。
2.如权利要求1所述的排气系统，进一步包括至少一个空气进气控制阀，所述空气进气控制阀与所述空气进气管道流体连通，所述至少一个空气进气控制阀被构造为控制供应到所述排气管道的外部空气以及防止排出气体从所述排气管道到所述空气泵的回流。
3.如权利要求1所述的排气系统，进一步包括温度传感器，所述温度传感器构造为测量所述至少一个排气部件的温度。
4.如权利要求1所述的排气系统，其中所述至少一个排气部件是涡轮增压器。
5.如权利要求1所述的排气系统，其中所述至少一个排气部件是排气处理装置。
6.如权利要求5所述的排气系统，其中所述排气处理装置是柴油氧化罐和催化转化器中的至少一个。
7.如权利要求1所述的排气系统，进一步包括构造为至少控制所述空气泵的至少一个控制器。
8.一种冷却车辆的排气系统中的排气部件的方法，所述方法包括将外部空气引入所述排气系统中并且通过所述排气部件以内部地冷却车辆的排气部件后操作。
9.如权利要求8所述的方法，其中所述排气系统包括空气泵，并且将外部空气引入所述排气系统包括通过空气泵吸入外部空气并且将外部空气供应到所述排气部件的上游直到至少一个条件被满足。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述至少一个条件是所述空气泵已经运行了预定长度的时间。
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