CN106968842A - 排气再循环系统的旁通管道中的排气温度调节 - Google Patents

Abstract

本申请公开排气再循环系统的旁通管道中的排气温度调节，提供一种机动车辆中排气再循环系统以将从机动车辆排气道排出的排气传送到进气道，所述系统具有冷却器装置和旁通管道，其中旁通管道由双层壁限定边界，双层壁可以填充有气体来热绝缘旁通管道和可以填充有液体来冷却或加热旁通管道。还提供一种用于控制排气再循环系统的旁通管道的温度的方法。

Description

排气再循环系统的旁通管道中的排气温度调节

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年1月13日提交的德国专利申请号102016200284.8的优先权。上述申请的全部内容出于所有目通过引用以其整体并入。

技术领域

本公开涉及具有冷却器装置和旁通管道的排气再循环(EGR)系统，该旁通管道被具有空腔的双层壁围绕，空腔可以填充有气体或液体以控制旁通管道的温度。

背景技术

在启动之后，内燃发动机需要迅速变热以降低燃料消耗和保持低的污染物排放。排气的再循环，也称为排气再循环(EGR)，是在启动之后帮助加热内燃发动机的有效方法。在这种情况中，排气通过EGR系统从排气道经过，进入内燃发动机的进气道。EGR系统可以包括用于冷却排气的冷却器装置。该冷却器装置可以不持续运行，例如，如果推测排气保持其温度。例如，在发动机温度低于阈值温度(例如，冷启动)的发动机启动期间，冷却器装置可以被禁用或旁通。然而，即使它没有运行，冷却器装置具有从排气吸收热量的热质量。出于此原因，旁通管道(依靠该旁通管道，排气可以转向经过冷却器装置)可以布置在EGR系统中。旁通管道比冷却器装置具有更小的热质量，确保排气当其经过旁通管道时释放更小的热量。然而，在启动条件下，当旁通管道的壁仍然是冷的时，排气还释放热量到旁通管道的材料。

随着内燃发动机运行时间的增加，EGR系统和旁通管道的外壳可以被排气大大加热，需要施加冷却以保护壳体防止过热。取决于运行状态，旁通管道配置上存在各种热需求。在启动条件下，使旁通管道热绝缘可以限制到环境的热量损失。然而，随着运行时间的增加，来自排气的热量的增加通常也会传递到旁通管道的材料，即使它流过冷却器装置并且没有直接穿过旁通管道。因此本公开的目的是提供用于旁通管道的热绝缘，其也可用作旁通管道材料的热保护。

发明内容

在一个实施例中，上述问题可以由机动车辆中用于将从机动车辆的排气道排出的排气传送到进气道的EGR系统而得到解决，所述系统具有包含冷却器装置的管道和旁通管道，其中旁通管道在径向方向以具有空腔的双层壁为边界，空腔在不同情况下通过在双层壁外壁的至少一个开口与第一流动回路和第二流动回路流体连通，并且该空腔可以填充有气体或液体来控制旁通管道的温度。

以这种方式，系统允许旁通管道的热绝缘和取决于运行情况的冷却或加热。对于旁通管道的热绝缘，空腔可以填充有气体来限制再循环排气的热损耗。旁通管道的冷却和加热依靠流体介质(例如，液体)，特别是，液体冷却剂，相对于排气温度的温度。当流体介质比排气暖时，旁通管道被冷却。可以进行冷却以避免旁通管道的过热。此外，可能的是通过旁通管道的热绝缘和加热，以如下方式来控制旁通管道的温度，所述方式为排气释放尽可能少的热量或者是热量被提供到排气。为加热旁通管道，流体介质具有高于排气温度的温度。特别是，当流体介质在从排气吸收热量之后还没有被冷却并且暖于冷的排气时，流体介质可以被用于加热，例如，所述冷的排气可以形成于内燃发动机的启动阶段和低负载阶段。在这个过程中排气加热，并且除了防止凝结，还存在的有益效果是内燃发动机更快地达到运行温度或不会冷却得太低于所述温度。此外，热绝缘或加热具有的有益效果是在排气内所包含的水尽可能少地冷凝，在没有排气正被再循环并且EGR系统中排气再循环阀关闭的运行阶段期间，水可以凝聚成大液滴，当EGR阀打开时该大液滴进入涡轮增压器压缩机并且可能由于液滴撞击而造成损坏。在一些示例中，EGR系统是低压EGR系统，也可以是高压EGR系统，都没有脱离本公开范围。

术语“流动回路”指的是装置的布置，在该布置中流体介质(例如气体或液体)可以流动并且介质的流动被控制。流动回路可以包括或不包括用于介质的封闭回路。不同介质在流动回路中流动也是可能的。

在根据本公开的系统中，第一流动回路具有包括至少一个第一阀的至少一个第一管路和包括至少一个第二阀的至少一个第二管路。管路允许空腔填充有气体和当填充气体时待从空腔排出的液体。例如，作为气体，可以使用空气或一些其他适当气体，作为液体，可以使用水或适合作为冷却液体的一些其他液体。

至少一个泵被布置在系统的第一流动回路中。泵被用于从旁通管道的双层壁内的空腔排出液体。特别是用于泵送液体进入空腔的泵同样布置在第二流动回路中。

系统的第一流动回路包括容器，在该容器中气体在第一分区并且液体在第二分区。这里，气体被提供以填充空腔，并且液体从空腔供给。容器的使用可以监测：当空腔中的气体被共同容器中的液体替代时，引入的气体体积对应于排出的液体体积。

可能的是，系统的第一流动回路包括单独的气体储室。气体储室是加压气体容器，例如压缩气缸，其中在一个示例中使用的气体是空气。在这个实施方式中，第一流动回路具有单独的第一液体储室。第一液体储室用于容纳从空腔排出的液体。在这种情况中，第一液体储室可以与气体储室集成在单个单元中。

在系统中，第二流动回路包括具有至少一个第三阀的至少一个第三管路和具有至少一个第四阀的至少一个第四管路。

第二流动回路还包括第二液体储室。流体可以从第二液体储室流动，经过第三管路，进入空腔，并且从空腔，经过第四管路，回到第二液体储室。第二流动回路因此是封闭流动回路。理想的，第二流动回路同样具有用于产生流动的泵。可能的是，将第一液体储室连接到第二液体储室以便在填充气体期间将从空腔排出的液体供给回到第二回路。

在下文将详细描述控制经过EGR系统的旁通管道再循环的排气的温度的第一方法，其中取决于运行情况，空腔填充有气体或液体。

特别的，控制器具有存储其上的指令，当执行该指令时使控制器实现旁通管道的热绝缘，其包括关闭第三阀和第四阀，打开第一阀和第二阀，经由第二管路从空腔排出液体同时经由第一管路以气体填充空腔，并且关闭第一阀和第二阀。在该方法中，初始情况是其中空腔初始填充有液体或其中至少一定体积的液体存在于空腔中的一种，当气体流入空腔时所述液体从空腔中移除。例如，这可以是启动条件下的情况，其中来自系统先前运行的液体仍然存在于空腔中。还可能的是，通过该方法，在运行中将旁通管道从冷却模式转换到热绝缘模式，其中在冷却模式中旁通管道和围绕旁通管道的壳体的材料被保护以免过热，在热绝缘模式中，尽可能保持排气温度。

控制器还包括存储其上的指令，当执行该指令时使控制器实现第二方法来冷却旁通管道，其中第二方法包括关闭第一阀和第二阀，打开第三阀和第四阀，并且经由气体阀从空腔排出气体，同时将比经过旁通管道的排气更冷的液体引入空腔，所述液体以恒定速率流动，从第三管路经过空腔进入第四管路。

在另外的步骤中，旁通管道的材料可以在其随着内燃发动机的运行时间的增加过热时冷却。如果旁通管道在另一个、稍后的时间(例如在使用更冷的排气的运行状态下)被再一次热绝缘，则控制器从运行第二方法切换到启动第一方法。应当理解的是，当需要时控制器也可以从第一方法切换到第二方法。因此可能的是根据需求或运行状态，在旁通管道的热绝缘、加热和冷却之间切换。

应当理解的是提供以上概述以用简化的形式介绍选择的概念，其将在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着确定了要求保护主题的关键或基本特征，所述主题的范围由所附的权利要求唯一限定。另外，要求保护主题不限制于解决上述或在本公开中任何部分提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出了具有排气再循环(EGR)系统的排气系统的示意图。

图2示出了EGR系统的实施例的示意图。

图3示出了方法的实施例的流程图。

图4示出了方法另一个实施例的流程图。

图5a和5b示出了空气和液体流动经过EGR系统的回路和空腔的方向。

图6示出了具有配置为与图1的EGR系统一起使用的汽缸的发动机。

图7示出了响应于EGR冷却器旁通和/或排气的感测温度运行一个或多个流动回路和位于其中的对应阀和/或泵的方法。

具体实施方式

以下说明涉及用于使一种或多种类型的冷却剂流动到位于EGR冷却器旁通分隔壁之间的空腔的系统和方法。图1示出的低压(LP)EGR系统包括上述EGR冷却器和EGR冷却器旁通。图6示出的发动机用于推进车辆，该发动机配置为使用可以基本上相似于图1中所示的EGR系统的EGR系统。流体连接到EGR冷却器管道的一个或多个流动回路的详细视图在图2中示出。空气和液体流动的方向在图5a和5b中示出。流动空气或流动液体到EGR冷却器旁通的高级流程图分别在图3和图4中示出。基于EGR旁通和/或排气的感测温度操作流动回路和相应阀的流程图在图7中示出。

图1、图2、图5a、图5b和图6示出了具有各种部件相对定位的示例配置。如果被示为相互直接接触、或直接耦接，那么至少在一个示例中这些元件可以分别被称为直接接触或直接连接。相似的，被示为彼此邻接或邻近的元件可以在至少一个示例中分别相互邻接或邻近。作为示例，相互共面接触放置的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，之间仅具有空间并且没有其他部件的相互分隔开定位的元件可以在至少一个示例中被称为这样。还是作为另一个示例，被示为彼此之上/之下、在彼此的相对侧，或在彼此的左侧/右侧的元件可以相对于彼此这样称呼。另外，如图所示，在至少一个示例中，最上部元件或元件的最高点可以被称为部件的“上部”，并且最下部元件或元件的最低点可以被称为部件的“下部”。如本文中使用的，上部/下部，上/下，之上/之下，可以相对于附图的竖直轴线并且用于描述附图元件相对彼此的位置。这样，在一个示例中，被示为在其他元件之上的元件被竖直定位在其他元件之上。仍然作为另一个示例，附图中描绘元件的形状可以被称为具有这些形状(例如，诸如是环形，直的，平面，弯曲，圆形，倒角，成角度，或类似形状)。另外，在至少一个示例中，被示为彼此交叉的元件可以被称为交叉元件或彼此交叉。此外，在一个示例中，被示为在另一个元件中或被示为在另一个元件外部的元件可以被称为这样。应当理解的是，被称为是“基本相似和/或等同”的一个或多个元件按照制造公差(例如，在1-5％偏差内)区别彼此。

按照图1所示的EGR系统1包括进口管道2a，具有冷却器装置2的管道，旁通管道3，和出口管道2b，排气可以经过EGR系统1。借助于EGR系统1，排气排出排气道4进入进气道5。EGR系统1在排气后处理系统6的下游从排气道4分叉，在排气后处理系统中布置有催化剂，诸如氧化催化剂、三元催化剂，或过滤器，例如柴油微粒过滤器。EGR系统1通向排气涡轮增压器的压缩机7上游的进气道5。通过EGR阀8控制排气从EGR系统1流动进入进气道5。EGR旁通阀9被用于控制排气是否流动穿过EGR系统1的冷却器装置2或旁通管道3，或排气以什么样的比例流动穿过EGR系统1的冷却器装置2或旁通管道3。图1所示的EGR系统是低压EGR系统。作为替代，EGR系统也可以是高压EGR系统。

图2中详细示出了EGR系统1。EGR系统1包括冷却器装置(例如，EGR冷却器)2和旁通管道(例如，EGR冷却器旁通管道)3。旁通管道3在径向方向通过由内壁10和外壁11构成的双层壁限定边界。内壁10具有面向空腔12的内侧10a和面向排气的流动侧的外侧10b。外壁11具有面向空腔12的内侧11a和面向环境例如面向旁通管道3或EGR系统1的外壳的外侧11b。从而壁之间的空腔12通过内壁10的内侧10a和外壁11的内侧11a限定边界。这样，外侧10b可以接触流动穿过旁通管道3的排气。以这种方式，空腔12表示位于外壁11和内壁10之间的体积和/或储室。空腔12被配置为基于发动机运行参数容纳一种或多种冷却剂。特别是，空腔12被配置为基于排气温度容纳不同物理状态(如液态和气态)的冷却剂。

空腔12通过其外壁11连接到第一管路13，通过第一管路13气体可以被引入到空腔12中。第一管路13具有第一阀13a。空腔12还通过其外壁11中的切口连接到第二管路14，第二管路14具有第二阀14a。第一泵15布置在第二管路14中。空腔12还通过其外壁11中的切口连接到第三管路16，第三管路16具有第三阀16a。空腔12还通过其外壁11中的切口连接到第四管路17，第四管路17具有第四阀17a。第一管路13和第二管路14属于第一流动回路，并且第三管路16和第四管路17属于第二流动回路。空腔12流体连接到两个流动回路。然而，如图所示，第一管路13、第二管路14、第三管路16、和第四管路17都没有被直接流体连接。也就是说，中间部件位于第一管路13、第二管路14、第三管路16和第四管路17中的每个之间。箭头指示排气的流动方向。

容器18布置于第一流动回路(例如第一管路13)中，在容器18中气体在第一分区18a中并且液体在第二分区18b中。当液体被空腔12中的气体替换时，在共同容器18中可以确保引入的气体体积对应于排出的液体体积。在这种情况中，共同容器18中的气体部分可以在任何时间补充，例如从压缩空气容器补充。相应的，实际上，空气用作所述气体，但是还可以使用其他的气体。实际上，水或一些其他的合适液体可以被用作作为冷却液体的液体。过多的液体可以从容器18通过单独管路排出，例如，排入第二流动回路(例如第二管路14)。

在替代实施例中，系统还可以具有单独的气体储室，从气体储室引入空腔12的气体可以通过第一管路13供给。气体储室可以是加压气体容器，例如压缩空气容器(诸如压缩气缸)。在一些示例中，容器18的内容物(content)可以通过致动器重新加压，该致动器被连接到车辆的摆动部件(例如曲轴)。单独的第一液体储室用于容纳通过第二管路14从空腔12排出的液体，该第一液体储室被布置为空间上靠近气体储室。

第二管路14到外壁11的附接被布置在旁通管道3的尽可能低的点，以便当将气体被引入到空腔12中时帮助液体排出。这里，引入气体的体积和排出液体的体积彼此对应。通过第二管路14，空腔12中包含的气体也可以被排出。

在一个示例中，分区18a可以通过与压缩空气容器和第一和第二流动回路分开的辅助气体储室补充空气。辅助气体储室可以通过格栅容纳环境空气或者当液体在空腔12中流动时容纳来自空腔12的空气。辅助气体储室可以被配置为通过活塞或配置为摆动的其他元件压缩位于其中的空气。活塞可以通过本领域已知的元件电致动或机械致动。例如，来自发动机活塞摆动的转动能量可以用于驱动辅助气体储室的活塞。替代的，电机(例如电池)可以用于为辅助气体储室的活塞供能。以这种方式，用于EGR系统1的加压气体的补充可以在没有车辆驾驶员帮助的情况完成。

如果液体通过第三管路16被引入到空腔12，空腔12中包含的气体通过在EGR系统1的区域中为这种目的提供的气体阀22排出到环境。在一个示例中，气体阀22响应压力大于阈值释放压力而打开，其中随着液体流到空腔中并且压缩位于其中的空气，阈值释放压力基于空腔12中的压力增加。作为替代，气体也可以通过第二管路14或从空腔12通过第四管路17排放进入容器18，并且在一些其他点释放进入环境。

第二流动回路具有第二液体储室19和/或第二容器19，液体可以从第二液体储室19和/或第二容器19通过第三管路16流动回到空腔12，并且液体可以通过第四管路17流出空腔12流回第二液体储室19和/或第二容器19。容器18通过第五管路20从第二分区18b连接到第二液体储室19，以便从第一流动回路供给液体到第二流动回路。第五阀20a被布置在第五管路20中以便控制液体从分区18b到第二液体储室19的流动。在具有单独第一液体储室的实施例中，第一液体储室可以以相同的方式连接到第二液体储室。在管路16中，第二流动回路还具有配置为使液体流动的第二泵21。第二流动回路还具有冷却器装置以便从液体排出吸收的热量。

以下说明结合图3和4所示的高级流程图。按照旁通管道3的实施例，旁通管道3具有形成在双层壁中的空腔12，空腔可以填充有气体，以便在将尽可能保持排气的温度时使旁通管道3热绝缘，特别是在启动条件下，在启动条件下需要排气加热内燃发动机。为了检测排气和旁通管道3的材料的当前温度，一个或多个温度传感器(未示出)被布置在旁通管道3的区域中。温度传感器连接到控制单元(如图5的控制器512)，该控制单元根据需要控制流动回路的阀和泵。在这种情况中，在第一步骤S1中通过关闭第三阀16a和第四阀17a控制旁通管道3的温度的方法使旁通管道3热绝缘。在第二步骤S2中，第一阀13a和第二阀14a打开。这里假设在方法的开始时空腔被填充有液体或至少一定体积的液体存在于空腔12中。在第三步骤S3中，液体通过第二管路14从空腔12排出并且被通过第一管路13供给的气体替换。这里，液体的排出主要通过第一泵15的动作进行，并且由引入气体帮助，引入气体替换液体。排出液体的体积对应于引入气体的体积。在第四步骤中，第一阀13a和第二阀14a关闭。空腔12基本上填充有气体。

如果目的转为冷却旁通管道3，例如散逸来自旁通管道3的材料的热量，例如，这可以是在内燃发动机运行的启动阶段之后的一段时间的情况，第一阀13a和第二阀14a在方法的第五步骤S5中关闭。在第六步骤S6中，第三阀16a和第四阀17a打开。在第七步骤S7中，气体从空腔12中通过气体阀(未示出)排出，并且同时空腔12被填充有液体，液体流出第三管路16进入空腔12并且向前进入第四管路17，并且处于比排气更低的温度。

在另一个稍后的运行阶段，其中排气温度仍然较低并且旁通管道3再一次被热绝缘，在步骤S1到S4中液体再一次从空腔12排出并且气体被引入到空腔12中。

作为替代，例如，在对于待被加热的旁通管道3来说温度过低的情况下，热量可以被供给到旁通管道3并且再一次传递到排气也是可行的。这里，在旁通管道3的冷却阶段期间或之后液体没有冷却；替代的，吸收的热量被用于加热排气。出于此目的，第一阀13a和第二阀14a在方法的第五步骤S5中关闭。在第六步骤S6中，第三阀16a和第四阀17a打开。在第七步骤S7中，气体通过气体阀(未示出)从空腔12中排出，并且同时空腔12被填充有液体，该液体流出第三管路16进入空腔12并且向前进入第四管路17，并且处于比排气更高的温度。例如，如果液体先前已经从排气吸收大量的热量并且在内燃发动机当前运行阶段中产生冷的排气，则液体可以比排气更热。

因此，方法包括控制排气再循环系统的旁通管道的温度来热绝缘或冷却旁通管道的空腔，其中空腔被配置为容纳分别来自第一和第二储室的气体或液体。热绝缘旁通管道包括，使空气从第一储室经由具有第一阀的第一通道流动到空腔，并且当空气流动进入空腔时使液体从空腔流出经由具有第二阀的第二通道流动到第一储室。第一阀和第二阀在完全打开位置，并且空腔还通过分别包括第三阀和第四阀的第三通道和第四通道耦接到第二储室，并且在热绝缘期间第三阀和第四阀在完全关闭位置。

冷却旁通管道包括使液体从第二储室经由第三通道流动到空腔，并且液体连续流动穿过第二储室、第三通道、空腔和第四通道。冷却旁通管道还包括移动第一阀和第二阀到完全关闭位置，并且当水流入空腔时空腔通过气体阀排出气体。控制还包括通过使液体流动到旁通管道来加热旁通管道。

现在转到图5A和5B，它们分别示出了在温度保持操作和温度冷却(或加热)操作期间空气和液体的流动。对此，图5A示出了空气流动到空腔12并且液体流出空腔12。图5B示出了液体流动到空腔12并且空气流出空腔12。先前介绍的部件在随后附图中相似标记。箭头598示出了重力的方向。

如图所示，空腔12是环形的并且围绕旁通管道3。这样，双层壁配置围绕着整个的旁通管道3定位。

在实施例500中，第一阀13a和第二阀14a在完全打开的位置。第三阀16a和第四阀17a在完全打开的位置。这样，第三阀16a和第四阀17a不透气密封，防止液体经过第三通道16和第四通道17。也就是说，既没有空气也没有液体流动穿过第三通道16和第四通道17。此外，第一阀13a和第二阀14a将容器18流体地连接到空腔12，允许空气和液体在它们之间流动。特别是，空气流动穿过第一通道13中处于完全打开位置的第一阀13a到空腔12。当空气流入空腔12时，经由泵15以及空气进入空腔12的帮助，液体从空腔12中排出穿过第二通道14。也就是说，进入空腔的空气以及重力可以朝向第二通道14向下推动液体，这些力以及第一泵15引导液体穿过打开的第二阀14a并且进入容器18的第二分区18b。进入容器18的液体的体积基本上等于离开容器18并且流入空腔12的空气的体积。通过使空气流动到空腔12，旁通管道3可以使流动穿过其中的排气隔热，从而减少和/或防止排气和空腔12之间的热交换。以这种方式，排气温度可以保持在所需范围之内(例如不会太热或太冷)。

如图所示，空气仅流动穿过第一通道13。来自第一分区18a的空气不会进入第二通道14、第三通道16、第四通道17和第五通道20。替代地，液体流动穿过第二通道14、第三通道16、第四通道17和第五通道20。液体不会流动穿过第一通道13。

在实施例550中，第一阀13a和第二阀14a在完全关闭的位置。这样，液体和空气不可以在空腔12和第一容器18之间流动。第三阀16a和第四阀17a在完全打开的位置。以这种方式，液体可以经由第三通道16和第四通道17在空腔12和第二容器19之间流动。当液体从第三通道16流动到空腔12时，空气从空腔12释放，穿过气体阀22并且如上所述进入环境大气或辅助储室。液体可以响应于感测的排气温度在期望的温度范围之外而流动到空腔。排气温度可以通过温度传感器25感测。

在一个示例中，当阀9在打开位置时，液体冷却剂可以防止旁通管道过热。也就是说，不期望EGR冷却，但是排气在期望的温度范围之外，其中排气温度大于期望的温度范围的上限，并且排气温度能够退化旁通管道3的部件。这样，液体冷却剂流到空腔来提供少量的冷却到旁通管道3的表面，以防止退化同时最低程度地冷却(如果可能的话)流动穿过旁通管道3的排气。

另外或替代地，液体冷却剂可以提供比由EGR冷却器2提供的冷却量更少的冷却量。这样，阀9可以移动到打开位置(未示出)来通过旁通管道3提供较少冷却。以这种方式，当流动到空腔12的液体温度小于排气温度时，EGR系统1包括通过在EGR冷却器2中提供更多的冷却并且在旁通管道3中提供较少的冷却以进行更多的冷却控制。

在其他示例中，液体冷却剂可以加热流动穿过旁通管道的排气。当流到空腔12的液体的温度大于排气温度时，空腔中的液体可以提高流动穿过旁通管道3的排气的温度。这可以在液体暴露于高的排气温度随后可能由于发动机负载降低、发动机停机等导致排气温度下降时发生。这样，液体到空腔的流动可以帮助排气温度朝向期望的温度范围升高。

另外或替代地，当液体从第三通道16流到空腔12时，第五通道20的第五阀20a可以打开。来自第一容器18的分区18b的液体流动穿过第五通道的完全打开的第五阀20，并且进入第二容器19。在一些示例中，来自分区18b的液体的温度可以不同于第二容器19中液体的温度。这样，第五阀20a可以打开以调整流动到空腔12的液体的温度。在一个示例中，如果液体正流到空腔12以防止旁通管道3的表面过热，那么空腔12和第二容器19中的液体可以比分区18b中的液体更热。这样，第五阀20a可以打开以进一步防止旁通管道3的过热。

继续到图6，其示出了表示发动机系统100中多缸发动机110的一个汽缸的示意图，发动机系统100可以被包括在汽车的推进系统中。发动机110可以由包括控制器612的控制系统和经由输入装置630来自车辆驾驶员632的输入至少部分地控制。在这个示例中，输入装置630包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器634。发动机110的燃烧室130可以包括由汽缸壁132形成的汽缸，其中活塞136被定位在汽缸壁内。活塞136可以耦接到曲轴140以使活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以通过中间变速器系统耦接到车辆的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以通过飞轮耦接到曲轴140以实现发动机110的起动运行。

燃烧室130可以经由进气通道142从进气歧管144接收进气空气，并且可以通过排气通道148排出燃烧气体。进气歧管144和排气通道148可以通过相应的进气门152和排气门154与燃烧室130选择性连通。在一些示例中，燃烧室130可以包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。

在这个示例中，进气门152和排气门154可以通过相应的凸轮致动系统151和153由凸轮致动控制。凸轮致动系统151和153中的每个可以包括一个或多个凸轮，并且可以使用可以由控制器612操作以改变气门运行的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统、和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气门152和排气门154的位置可以分别通过位置传感器155和157确定。在替代示例中，进气门152和/或排气门154可以由电子气门致动控制。例如，汽缸130可以替代地包括通过电子气门致动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

燃料喷射器169被示出为直接耦接到燃烧室130，用于与从控制器612接收的信号的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室内。以这种方式，燃料喷射器169提供公知为燃料到燃烧室130内的直接喷射。例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以通过燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器169，燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些示例中，燃烧室130可以替代地或另外地包括以某种配置布置在进气歧管144中的燃料喷射器，该配置提供公知为燃料到燃烧室130上游的进气道内的进气道喷射。

火花通过火花塞166被提供到燃烧室130。点火系统还可以包括用于提高供给到火花塞166的电压的点火线圈(未示出)。在另一个示例中，诸如柴油机中，火花塞166可以省去。

进气通道142可以包括具有节流板164的节气门162。在这个特定示例中，节流板164的位置可以由控制器612通过被提供到节气门162所包括的电机或致动器的信号而改变，这种配置一般被称为电子节气门控制(ETC)。以这种方式，节气门162可以被操作以改变供给到燃烧室130以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板164的位置可以通过节气门位置信号提供到控制器612。进气通道142可以包括质量空气流量传感器620和歧管空气压力传感器622用于感测进入发动机110的空气的量。

排气传感器626被示为耦接到按照排气流动方向在排放控制装置170的上游的排气通道148。该传感器626可以是用于提供排气空燃比的指示的任何适当的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热式EGO)、NO_X、HC、或CO传感器。在一个示例中，上游排气传感器626是被配置为提供输出(诸如电压信号)的UEGO，该输出与排气中存在的氧气量成比例。控制器612通过氧传感器传递函数将氧传感器输出转换为排气空燃比。

排放控制装置170被示为沿着排气传感器626下游的排气通道148布置。装置170可以是三元催化剂(TWC)、NO_X捕集器，各种其他排放控制装置，或其组合。在一些示例中，在发动机110的运行期间，排放控制装置170可以通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个汽缸而被周期性地重置。

排气再循环(EGR)系统640可以将期望部分的排气从排气通道148经由EGR通道652传送到进气歧管144。EGR系统640可以基本类似地用作图1、图2以及图5a和图5b中所示的EGR系统1。提供到进气歧管144的EGR量可以通过控制器612经由EGR阀644改变。在某些条件下，EGR系统640可以用于调节燃烧室内空燃混合物的温度，从而提供在某些燃烧模式期间控制点火正时的方法。

控制器612在图6中被示为微型计算机，包括微处理器单元602、输入/输出端口604、用于可执行程序和校准值的在这个特定示例中显示为只读存储芯片606(例如非临时存储器)的电子存储介质、随机存储器608、不失效存储器(KAM)610以及数据总线。控制器612可以从耦接到发动机110的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号，还包括来自质量空气流量传感器620的进气质量空气流量(MAF)的测量；来自耦接到冷却套筒614的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自感测曲轴140的位置的霍尔效应传感器618(或其他类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器165的节气门位置；以及来自传感器622的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速信号可以由控制器612从曲轴位置传感器618中产生。歧管压力信号还提供进气歧管144中真空或压力的指示。注意可以使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，反之亦然。在发动机运行期间，发动机扭矩可以从MAP传感器622和发动机转速推出。另外，该传感器以及所检测到的发动机转速可以作为估算引入汽缸的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，曲轴位置传感器618，其还被用作发动机转速传感器，可以在曲轴的每个旋转产生预定数量的等间距脉冲。

存储介质只读存储器606可以用表示可由处理器602执行以进行以下所述的方法以及可预期但没有具体列举的其他变型的非临时指令的计算机可读数据编程。

在运行期间，发动机110内每个汽缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。通常，在进气冲程期间，排气门154关闭并且进气门152打开。空气通过进气歧管144引入到燃烧室130，并且活塞136移动到汽缸底部以增加燃烧室130内的容积。活塞136靠近汽缸的底部并且在该冲程的结束时(例如，当燃烧室130处于其最大容积时)的位置一般被本领域技术人员称为下止点(BDC)。

在压缩冲程期间，进气门152和排气门154关闭。活塞136朝向汽缸盖移动以压缩燃烧室130内的空气。活塞136在该冲程的结束时并且最靠近汽缸盖时(例如当燃烧室130在其最小容积时)的点通常被本领域技术人员成为上止点(TDC)。此后的过程称为点火，由已知的点火手段(诸如火花塞192)点燃所喷射的燃料，以导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞136回到BDC。曲轴140将活塞的移动转换为转动轴的转动扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门154打开来将燃烧的空燃混合物释放到排气歧管148并且活塞回到TDC。注意以上所示仅作为示例，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以改变，诸如提供正或负的气门重叠、延时进气门关闭或各种其他示例。

如上所述，图1仅示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以相似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

本领域技术人员可以理解的是，以下在流程图中描述的特定程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程、等等。这样，所示各种动作或功能可以按所示顺序、并行地、或在某些情况中省略地进行。相似地，处理的次序不是为达到特征和优点所必须要求的，而是便于展示和描述以提供。尽管未明确地表示，所示动作或功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略以重复进行。另外，这些附图可图形化表示成代码，该代码可被编程到控制器612的计算机可读存储介质中以通过控制器结合发动机硬件来实现，如图1所示。

控制器612从图6的各种传感器接收信号并且基于接收的信号和存储在控制器存储器上的指令，采用图1和图6的各种致动器以调整发动机运行。例如，调整图1的旁通阀9和/或图2、图5a和图5b中所示第一阀至第五阀可以包括调整阀的致动器以相应地调整排气流和/或旁通管道空腔中的冷却剂。在一个示例中，温度传感器(例如图5a和图5b的温度传感器25)可以通过信号致动第一阀到第五阀的一个或多个。例如，如果感测的温度高于期望的排气温度范围，那么将第一阀和第二阀移动到完全关闭位置，并且将第三阀、第四阀和第五阀移动到完全打开位置，以允许液体流动到旁通管道的空腔。替代地，如果感测的温度在期望的排气温度范围内，那么将第三阀、第四阀和第五阀移动到完全关闭位置，并且将第一阀和第二阀移动到完全打开位置，以允许空气流动到旁通管道的空腔。这将会在下文参照图7更加详细的描述。

因此，图5A、图5B和图6的组合表示包括EGR系统的系统，EGR系统具有EGR冷却器和EGR冷却器旁通，其中EGR冷去器旁通具有双层壁，其中空腔位于其中；包括第一分区和第二分区的第一储室，其中第一分区存储空气并且通过第一通道流体耦接到空腔，并且第二分区存储液体并且通过第二通道流体耦接到空腔；以及第二储室，其配置为存储液体，并且其中第三通道和第四通道将第二储室流体耦接到空腔。第一通道包括在第一分区和空腔之间用于控制从第一分区到空腔的空气流动的第一阀，并且其中第二通道包括用于控制从空腔到第二分区的液体流动的第二阀。第三通道包括在第二储室和空腔之间用于控制从第二储室到空腔的水流动的第三阀，并且其中第四通道包括用于控制从空腔到第二储室的液体流动的第四阀。第五通道流体地耦接第一储室的第二分区到第二储室，第五通道还包括用于控制从第二分区到第二储室的液体流动的第五阀。空腔是环形的并且围绕整个EGR冷却器旁通。气体是空气并且液体是水。该系统还包括具有计算机可读指令的控制器，当执行计算机可读指令时使控制器分别关闭第三通道的第三阀和第四通道的第四阀，并且分别打开第一通道的第一阀和第二通道的第二阀，以使气体流动到空腔，连同从空腔中排出液体，以热绝缘EGR冷却器旁通。控制器还包括以下指令，当执行该指令时，使控制器通过关闭第一阀和第二阀并且打开第三阀和第四阀以使液体流到空腔同时迫使气体通过气体阀排出空腔来冷却EGR冷却器旁通。

现在转向图7，其示出了响应于感测到的排气温度调整第一回路和第二回路的一个或多个阀的方法。实现方法700的指令可以通过控制器基于存储在控制器存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如以上参照图6描述的传感器)接收的信号来执行。按照以下描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运行。图7可以通过参照图1-6中先前引入的部件来描述。

在702，方法700包括确定、估算、和/或测量当前发动机运行参数。当前发动机运行参数可以包括排气温度、环境温度、环境湿度、EGR流率、发动机转速、车辆速度、发动机温度、歧管真空度、节气门位置、和空燃比中的一个或多个。

在704，方法700包括确定排气温度是否在阈值温度范围(例如期望温度范围)之内。在一个示例中，阈值温度范围可以是基本上等于260-430℃。排气温度通过位于旁通管道中的一个或多个温度传感器感测。如果排气温度在阈值温度范围之内，那么方法700进行到706。

在706，方法700包括使空气流动到空腔。在使空气流动到空腔之前，方法700在空腔填充有液体冷却剂(例如水)的假定下运行。这样，在708，将第三通道的第三阀和第四通道的第四阀分别移动到完全关闭位置，以防止液体流动到空腔。在710，将第一通道的第一阀和第二通道的第二阀分别移动到完全打开的位置。在712，该步骤允许空气从容器的分区通过第一通道流动进入空腔。在714，当空气进入空腔时，迫使液体流出空腔并且进入第二通道，其中液体被引导到相同容器的不同分区。一旦空腔被填充有空气，排气温度被保持，并且与空腔中的液体相比，排气和空腔中的空气之间的热传递相对低。以这种方式，与发生与环境空气的热损失的具有单层壁外罩的旁通管道相比，排气温度可以更长地保持在期望温度范围至内。

在一些示例中，另外或替代地，一旦空腔被填充空气(例如进入第一容器的液体的体积基本等于空腔的体积)，那么第一阀和第二阀可以被移动到关闭位置并且空腔与第一通道和第二通道密封。这样，位于空腔内的空气不会再循环并且被困在空腔内。替代地，第一阀和第二阀可以保持打开并且空气可以持续再循环。

在716，方法700对比排气温度与阈值温度范围，与上述704相似。如果排气温度仍然在阈值温度范围之内，那么方法700进行到718来保持当前发动机运行参数并且继续使空气流动到空腔。

然而，如果在704或716排气温度在阈值温度范围之外，那么方法700进行到720，以使液体流动到旁通管道的空腔。在阈值温度范围之外可以指排气温度小于该范围的下限或排气温度高于该范围的上限。在一些示例中，方法700可以进行以在仅当液体冷却剂温度高于排气温度时响应于排气温度低于阈值范围，使液体流动到空腔。另外，如果排气温度低于阈值范围并且液体冷却剂温度低于或等于排气温度，那么方法700可以继续使空气流动到空腔。

在720，方法700包括使液体流动到旁通管道的空腔，其初始包括在722分别关闭第一通道的第一阀和第二通道的第二阀。这防止第一容器和空腔之间的流体连通。随后，在724分别至少打开第三通道的第三阀和第四通道的第四阀。以这种方式，空腔可以通过第三通道和第四通道与第二容器流体连通，第二容器基本上仅容纳液体。在一些示例中，另外或替代地，第五通道的第五阀可以移动到打开位置，以允许第一容器使水流动到第二容器。如上所述，在一些示例中，第五阀的操作可以基于液体冷却剂温度。在726，液体通过第三通道从第二容器流动到空腔。另外，来自空腔的液体在通过第三回路回到空腔之前可以流动穿过第四通道并且回到第二容器。这可以通过位于第三通道的可选热交换器对液体冷却剂提供冷却。无论如何，当使液体流动到空腔并且液体再循环经过第三通道、空腔、第四通道和第二容器时，第三和第四阀保持打开。当液体进入空腔时，在728，空腔内的空气被压缩并且迫使通过气体阀排出空腔。

在730，方法700包括确定排气温度是否在阈值温度范围之外。如果排气温度在阈值温度范围之外，那么方法700进行到732，保持当前发动机运行参数并且继续使液体流动到空腔。如果排气温度在阈值温度范围之内并且发生充分的加热或冷却，那么方法700进行到706以使空气流动到空腔，如上所述。

以这种方式，EGR冷却器的旁通管道可以为EGR气体流动提供改进的温度控制，同时防止位于其中的部件退化。通过使空气或液体流动到位于旁通管道的双层壁之间的空腔，排气温度可以被调整或保持。另外或替代地，冷却器液体冷却剂不仅可以用于将排气冷却到比EGR冷却器的冷却程度更小程度，还用于冷却旁通管道的表面来减轻由于过热排气导致的损坏。使空气和液体冷却剂流动到EGR冷却器的旁通管道的空腔的技术效果是对旁通管道和流经其中的排气提供更大的温度控制。

注意本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时存储器中并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件实现。本文所述的特定程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程处理、等等。这样，所示各种动作、操作、和/或功能可以按所示顺序、并行地、或在某些情况中省略地进行。相似地，处理的次序不是达到本文所述的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是便于展示和描述以提供。所示动作、操作和/或功能中的一个或多个可以根据使用的特定策略重复进行。另外，所述动作、操作和/或功能可以图形化表示代码，该代码被编程到发动机控制系统中计算机可读存储介质的非临时存储中，其中所述动作可通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令来实现。

应当理解的是本文公开的配置和程序本质上是示例性的，这些特定实施方式不认为具有限制意义，因为大量变形是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12，对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括所有本文所述各种系统和配置，和其他特征、功能、和/或目的的新颖和非显而易见的组合以及子组合。

所附权利要求特别指出被认为是新颖和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求涉及“一”元件或“第一”元件或其等效物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的合并，既不要求也不排除两个或多个这样的元件。公开的特征、功能、元件、和/或性能的其他组合和子组合可以通过修改本申请中的权利要求或在相关申请中提出新的权利要求来寻求保护。这些权利要求，无论是否扩大、缩小、等同、或不同于原始权利要求的范围，也被认为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种系统包括：

排气再循环系统，在机动车辆中用于将从所述机动车辆的排气道排出的排气传送到进气道，所述系统具有含有冷却器装置的管道和旁通管道，其中所述旁通管道在径向方向通过具有空腔的双层壁限定边界，所述空腔在各种情况下通过在所述双层壁的外壁中的至少一个开口与第一流动回路和第二流动回路流体连接，并且所述空腔可以填充有气体或液体来控制所述旁通管道的温度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流动回路包括具有至少一个第一阀的至少一个第一管路和具有至少一个第二阀的至少一个第二管路。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一流动回路包括具有配置为存储气体的第一分区和配置为存储液体的第二分区的容器。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一流动回路和所述第二流动回路中的每个包括至少一个泵。

5.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二流动回路包括具有至少一个第三阀的至少一个第三管路和具有至少一个第四阀的至少一个第四管路。

6.根据权利要求5所述的系统，其中所述第二流动回路还包括流体耦接到所述第三管路和第四管路的液体储室。

7.一种方法包括：

控制排气再循环系统的旁通管道的温度以热绝缘或冷却所述旁通管道的空腔，其中所述空腔被配置为容纳相应地来自第一储室和第二储室的气体或液体。

8.根据权利要求7所述的方法，其中热绝缘所述旁通管道包括经由具有第一阀的第一通道使空气从所述第一储室流动到所述空腔，并且当空气流入所述空腔时经由具有第二阀的第二通道使液体流出所述空腔到所述第一储室。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一阀和所述第二阀在完全打开位置，并且其中所述空腔通过分别包括第三阀和第四阀的第三通道和第四通道进一步耦接到所述第二储室，并且其中在所述热绝缘期间所述第三阀和所述第四阀在完全关闭位置。

10.根据权利要求9所述的方法，其中冷却所述旁通管道包括经由所述第三通道使液体从所述第二储室流动到所述空腔，并且其中所述液体连续流动经过所述第二储室、所述第三通道、所述空腔和所述第四通道。

11.根据权利要求10所述的方法，其中冷却所述旁通管道还包括将所述第一阀和所述第二阀移动到完全关闭位置，并且其中当水流入所述空腔时所述空腔通过气体阀排出气体。

12.根据权利要求8所述的方法，其中所述控制还包括通过使液体流动到所述旁通管道以加热所述旁通管道。

13.一种系统包括：

具有EGR冷却器和EGR冷却器旁通的EGFR系统，其中所述EGR冷却器旁通具有双层壁，空腔位于所述双层壁内；

包括第一分区和第二分区的第一储室，其中所述第一分区存储空气并且经由第一通道流体耦接到所述空腔，并且其中所述第二分区存储液体并且经由第二通道流体耦接到所述空腔；以及

配置为存储液体的第二储室，并且其中第三通道和第四通道将所述第二储室流体耦接到所述空腔。

14.根据权利要求13所述的系统，其中所述第一通道包括在所述第一分区和所述空腔之间的第一阀，用于控制从所述第一分区到所述空腔的空气流动，并且其中所述第二通道包括第二阀，用于控制从所述空腔到所述第二分区的液体流动。

15.根据权利要求14所述的系统，其中所述第三通道包括在所述第二储室和所述空腔之间的第三阀，用于控制从所述第二储室到所述空腔的水流动，并且其中所述第四通道包括第四阀，用于控制从所述空腔到所述第二储室的液体流动。

16.根据权利要求13所述的系统，还包括第五通道，所述第五通道将所述第一储室的所述第二分区流体耦接到所述第二储室，所述第五通道还包括第五阀，用于控制从所述第二分区到所述第二储室的液体流动。

17.根据权利要求13所述的系统，其中所述空腔是环形的并且围绕整个所述EGR冷却器旁通。

18.根据权利要求13所述的系统，其中所述气体是空气并且所述液体是水。

19.根据权利要求13所述的系统，还包括具有计算机可读指令的控制器，当执行计算机可读指令时使控制器进行以下操作：

分别关闭所述第三通道的第三阀和所述第四通道的第四阀，并且分别打开所述第一通道的第一阀和所述第二通道的第二阀，以使气体流动到所述空腔，连同从所述空腔排出液体，以热绝缘所述EGR冷却器旁通。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器还包括指令，当执行所述指令时使控制器进行以下操作：

通过关闭所述第一阀和所述第二阀并且打开所述第三阀和所述第四阀来使液体流动到所述空腔同时迫使气体通过气体阀排出所述空腔，进而冷却所述EGR冷却器旁通。