CN107299869A - 用于排气再循环冷却器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于排气再循环冷却器的方法和系统，提供了用于具有分别被流体地耦接至第一和第二冷却剂系统的第一和第二冷却套的EGR冷却器的方法和系统。在一个示例中，第一和第二冷却套彼此被气密地密封隔绝。此外，第二冷却套突入到排气通道的在排气后处理装置直接下游的部分中。

Description

用于排气再循环冷却器的方法和系统
技术领域
本发明大体涉及具有两个或更多个冷却套的排气再循环冷却器。
背景技术
内燃发动机越来越频繁地安装有强制进气系统，其中强制进气主要是用于增强功率的方法，在该方法中，发动机中的燃烧过程所需的增压空气被压缩，因此允许更大质量的增压空气在每个运转循环中被供给到每个汽缸。由此可以增加燃料质量并且因此增大平均压力。
强制进气是增加内燃发动机的功率同时保持排量相同或对于相同功率减小排量的合适手段。在任一情况下，强制进气导致单位体积功率的增加并且导致更有利的功率重量比。如果排量被减小，在相同的车辆边界条件下使负荷族(load population)朝向更重负荷转移是可能的，在所述更重负荷下，比燃料消耗更低。因此，内燃发动机的强制进气帮助最小化燃料消耗并改善内燃发动机效率的努力。
通过变速器的合适设计，实现“降速”是额外可能的，由此更低的比燃料消耗同样被实现。在降速中，利用比燃料消耗通常在低发动机转速下、尤其在更高负荷下更低的事实。
借助于强制进气系统的精心设计，实现排气排放方面的优点也是可能的。因此，借助于合适的强制进气，例如减少氮氧化物排放而不牺牲柴油发动机的效率是可能的。同时，对碳氢化合物排放物施加正影响是可能的。与燃料消耗直接相关的二氧化碳的排放同样随着燃料消耗降低而减少。
然而，为了符合对污染物排放的未来限制，进一步措施被期望。在研发工作的中心的考虑之中的是氮氧化物排放物的减少，尤其在柴油发动机的情况下这是非常重要的。由于氮氧化物的形成不仅发生在过多空气下而且发生在高温下，因此一种用于减少氮氧化物排放物的构思是研发具有更低燃烧温度的燃烧过程。
在此背景下，排气再循环(EGR)(即燃烧气体从出口侧到入口侧的再循环)是有利的，利用该方法随着排气再循环率增加而显著地减少氮氧化物排放是可能的。这里，排气再循环率xEGR为xEGR＝mEGR/(mEGR+m新鲜空气)，其中mEGR表示再循环的排气的质量，并且m新鲜空气表示供应的新鲜空气。在适当的情况下，通过排气再循环被供应的氧气必须被考虑。
为了实现氮氧化物排放的显著减少，高排气再循环率会被期望，并且可以存在大约xEGR≈60％至70％及以上。这样的高再循环率会使要被再循环的排气的冷却成为必要，由此降低排气的温度并增加排气的密度，因此使得更大排气质量能够被再循环。因此，排气再循环系统通常安装有冷却器。形成本公开的主题的内燃发动机的排气再循环系统还具有被布置在再循环管路中的冷却器，所述冷却器在本文中被称为EGR冷却器，所述冷却器具有引导冷却剂并用来在排气与冷却剂之间传递热的芯体。
当将再循环的排气引入到进气系统内时，如果再循环的热排气的温度下降并且冷凝液形成，则会出现问题。
一方面，如果再循环的热排气开始与进气系统中的凉的新鲜空气接触并混合，冷凝液则会形成。排气凉下来，而新鲜空气的温度升高。新鲜空气与再循环的排气的混合气的温度(例如，燃烧空气的温度)在再循环的排气的排气温度之下。在排气的冷却的过程中，如果不及气态燃烧气流中的一种成分的露点，之前在排气或燃烧空气中以气态形式含有的液体(尤其是水)能够冷凝出来。冷凝液形成在自由的燃烧气流中，并且燃烧空气中的杂质频繁地形成冷凝液液滴的形成的开始点。
另一方面，当再循环的热排气或燃烧空气遇到进气系统的内壁时，由于在一些发动机工况下壁温度在相关的气态成分的露点之下，冷却剂能够形成。
冷凝液和冷凝液液滴是不需要的，并且可以导致进气系统中的增加的噪声排放，可能导致增压器或排气涡轮增压器的被布置在进气系统中的压缩机叶轮的转子叶片的劣化。后一现象(例如，劣化)与压缩机的效率的降低相关联。
关于上述冷凝液形成的问题，EGR冷却器也能够是有利的或有帮助的。在再循环的过程中冷却要被再循环的排气具有的有利效果是冷凝液不开始于仅形成在进气系统中而是在再循环期间已经形成并且能够在再循环的过程中被移除。
EGR冷却器的之前示例的缺点是，借助于涉及的原理，如果排气被再循环，排气能量(例如，借助于冷却剂从冷却器中的排气移除的热)仅可用并且可使用。如果排气再循环系统被停用，使得没有排气被再循环，热排气的排气能量保持不用。如果该排气能量可以被使用，则实现内燃发动机效率方面的进一步优点将会是可能的。
例如，热排气的能量可以被用来降低摩擦功率并且因此降低内燃发动机的燃料消耗。在此背景下，发动机机油借助于排气热的迅速加热可以是有利的，尤其在冷起动之后。发动机机油在内燃发动机的暖机阶段期间的迅速加热确保机油粘度的相应迅速降低并且因此尤其供应有机油的轴承(例如曲轴的轴承)中的摩擦或摩擦功率降低。
机油可以例如借助于加热装置来主动加热。为此目的，冷却剂运转的机油冷却器能够在暖机阶段中从其正常目的被转移并且被用来加热机油。
在原理上，迅速加热发动机机油以降低摩擦功率也能够通过内燃发动机本身的迅速加热来促进，内燃发动机反过来通过在暖机阶段期间从内燃发动机移除尽可能少的热而被帮助，即加速。
在这种程度上，在液体冷却式内燃发动机的情况下特别地在暖机阶段中或在冷起动之后向发动机冷却系统的冷却剂供应热也可以是有利的。排气能量可以被用来加热发动机冷却系统中的冷却剂。
发明内容
考虑到已经陈述的内容，本公开的目的是提供根据本发明的一个方面所述的强制进气内燃发动机，在所述强制进气内燃发动机中，排气能量能够比在之前的排气系统中被更有效地使用，并且所述强制进气内燃发动机关于效率被进一步改善。
本公开的另一部分目的是指出一种用于使这种类型的内燃发动机运转的方法。
第一部分目的通过一种强制进气内燃发动机来实现，所述强制进气内燃发动机具有至少一个汽缸、用于向所述至少一个汽缸供应增压空气的进气系统、用于排出排气的排气系统和排气再循环系统，所述排气再循环系统具有再循环管路，当形成交界(junction)时，所述再循环管路从所述排气系统分支并通向所述进气系统中，其中冷却器被提供在所述再循环管路中，该冷却器具有芯体，所述芯体引导冷却剂并被并入到第一冷却剂回路内并用来在所述排气与所述冷却剂之间传递热，其中所述冷却器在所述芯体的区域中突入到所述排气系统内，并且至少一个引导冷却剂的冷却套被提供在所述冷却器中，所述冷却套被布置在引导冷却剂的所述芯体与引导排气的所述排气系统之间并且被并入到第二冷却剂回路内，其中，为了形成所述第二冷却剂回路，所述至少一个冷却套具有用于排出所述冷却剂的排出管路和用于供应所述冷却剂的供应管路。
在根据本公开的内燃发动机的情况下，所述冷却器在所述芯体的区域中突入到所述排气系统内，具有以下结果：在引导冷却剂的芯体的至少一些区域或多个区域周围存在热排气的流动，或即使当排气再循环系统被停用并且根本没有排气正在被再循环时，这/这些也经受热排气。这具有热排气的排气能量能够在任何时候被使用(即可使用)的有利效果。
在暖机阶段中或在冷起动之后，例如，排气能量能够被用来加热内燃发动机的发动机机油，并且因此降低内燃发动机的摩擦功率。在液体冷却式内燃发动机的情况下，排气能量能够被用来加热用于发动机冷却系统的冷却剂，并且因此加速内燃发动机的加热。两种措施都改善或增加了内燃发动机的效率。
在这方面，还希望考虑不希望排气在内燃发动机的冷起动之后被再循环的事实，因为当再循环的排气被引入时冷凝液将会不可避免地特别大量地形成在仍然冷的进气系统中。因此，即使恰在内燃发动机的冷起动之后正是希望选择性地加热发动机机油或内燃发动机，当前系统也可以特别地在冷起动之后不利用热排气的排气能量。
根据本公开，相比之下，即使当排气再循环系统被停用时，使用热排气的排气能量也是可能的，借助于根据本文中描述的内燃发动机的排气系统中的EGR冷却器的布置，这是可能的。即使当排气再循环系统被停用时，热能够从排气被传递到芯体中的冷却剂，其中流动或循环通过冷却器的冷却剂从冷却器的内部驱散热并将其供给到预定的使用，由此增加内燃发动机的效率。因此，排气再循环系统中的排气中固有的排气能量能够被使用。冷却器的引导冷却剂的芯体属于第一冷却剂回路。如果内燃发动机安装有液体冷却系统，则第一冷却剂回路是发动机冷却系统的一部分。
第二冷却剂回路的至少一个冷却套在引导冷却剂的芯体与引导排气的排气系统之间被布置在冷却器中，并且该冷却套能够填充有冷却剂或释放冷却剂(即被排空)。在本公开的背景下，如果在最短距离内将芯体连接至排气系统的虚拟连接管路经过至少一个冷却套，那么至少一个冷却套被认为位于或被布置在芯体与排气系统之间。
至少一个冷却套的主要功能是将引导冷却剂的芯体和引导排气的排气系统热耦接或热分离(即去耦接)。
填充有冷却剂的冷却套用作热桥，具有以下结果：热会或能够经由冷却套中的冷却剂从排气被传递到芯体中的冷却剂。当排气再循环系统被停用时，冷却器被启用，具有以下结果：冷却剂流过或经过芯体，并且被第一冷却剂回路的冷却剂吸收在芯体中的热能够被供给到预定的使用。在该过程期间，冷却套中的冷却剂优选不在第二冷却剂回路中循环而是处于静止。冷却剂在冷却套中或在第二冷却剂回路中处于静止，因为它不用来借助于冷却剂循环传递热，而是用于热传导，即从排气到芯体中的冷却剂的热传导。然而，如果在该过程期间存在冷却剂过热的风险，这能够导致冷却剂的蒸发，则会希望使第二冷却剂回路中的冷却剂循环以在一些其他点处移除(即驱散)被引入到冷却剂内的热。
释放冷却剂(即被至少部分地排空)的冷却套用作热屏障，这使得从排气到芯体中的冷却剂的热传递更困难或防止该热传递。阻止或使热到芯体中的冷却剂内的输入更困难以确保没有热被输入到第一冷却剂回路(例如内燃发动机的液体冷却系统)内可以是有利的。如果内燃发动机的液体冷却系统已经高度受压(例如在全负荷下)，则这是适当的。
所述至少一个冷却套具有用于排出所述冷却剂的排出管路和用于供应所述冷却剂的供应管路。
根据本公开的内燃发动机实现了构成本公开的基础的第一目的，即提供了一种强制进气内燃发动机，在所述强制进气内燃发动机中，排气能量能够比包含单个冷却套的EGR冷却器被更有效地使用。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中第一冷却剂回路和第二冷却剂回路彼此被流体地分开。在一个示例中，第一和第二冷却剂回路彼此被气密地密封。在其他示例中，第一和第二冷却剂回路被选择性地流体地耦接到彼此。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中至少一个排气涡轮增压器被提供，所述排气涡轮增压器包含被布置在排气系统中的涡轮和被布置在进气系统中的压缩机。
在本实例中，被用于强制进气的排气涡轮增压器是其中压缩机和涡轮被布置在同一轴上。热排气流被供给到涡轮并在涡轮中膨胀，释放能量，由此将旋转给予所述轴。从排气流被释放到轴的能量被用来驱动压缩机，所述压缩机同样被布置在所述轴上。压缩机输送并压缩被供给到该压缩机的增压空气，由此确保汽缸的强制进气。有利的是如果增压空气冷却器在压缩机下游被提供在进气系统中以在压缩的增压空气进入至少一个汽缸之前对压缩的增压空气进行冷却。冷却器降低温度并且由此增加增压空气的密度，并且因此冷却器空气有助于汽缸的更好填充，即有助于更大的空气质量。这是通过冷却的压缩的过程。
相比于例如机械增压器，排气涡轮增压器的优点是不存在对用于增压器与内燃发动机之间的功率传递的机械连杆的需要。虽然机械增压器直接从内燃发动机获得驱动该机械增压器所需的能量并且由此减少了可用的功率并且因此对效率具有负面影响，但是排气涡轮增压器使用热排气的排气能量。
为了能够抵消在低发动机转速下的扭矩损失，所述内燃发动机的实施例是特别有利的，其中至少两个排气涡轮增压器被提供。即，如果发动机转速被降低，这导致更低的排气质量流量并且因此导致更低的涡轮压力比。这具有以下结果：朝向相对低的发动机转速，升压压力比同样降低，这相当于扭矩的损失。
通过使用多个排气涡轮增压器(例如被串联地或并联地连接的多个排气涡轮增压器)，在强制进气内燃发动机的扭矩特性方面可作出可辨别的改善。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中再循环管路在压缩机的下游通向进气系统中。
在“高压EGR系统”中，排气在压缩机的下游被引入到进气系统内。为了提供或确保排气系统与进气系统之间的再循环所需的压力梯度，排气优选并且通常在相关联的涡轮的上游从排气系统获得。高压EGR具有以下优点：排气不经过压缩机并且因此不必在再循环之前经受例如微粒过滤器中的任何排气后处理。压缩机中不存在沉积的风险，沉积改变压缩机的几何形状(特别是流动横截面)，并且以此方式损害压缩机的效率。冷凝液可以在压缩机的下游形成，所述压缩机也在压缩的过程中加热被供给到压缩机的增压空气并且以此方式防止或抵消冷凝液形成。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例也能够是有利的，其中再循环管路在压缩机的上游通向进气系统中。
在内燃发动机利用排气涡轮增压并且同时使用高压EGR系统的运转期间，如果再循环的排气在涡轮的上游从排气系统获得并且不再可用于驱动涡轮，则会存在冲突。
如果排气再循环率被增加，则被引入到涡轮内的排气流同时被减少。减少的通过涡轮的排气质量流量需要更低的涡轮压力比，因此升压压力比同样降低，这相当于更低的压缩机质量流量。除了升压压力的降低外，在关于喘振极限的压缩机的运转方面会额外地出现问题。还会出现例如关于加速期间柴油发动机中的碳烟形成的污染物排放的缺点。
由于该原因，存在对确保足够高的升压压力同时确保高排气再循环率的构思的需要。一种解决方法通过“低压EGR”来提供，已经流过涡轮的排气借助于所述低压EGR被供给回到进气系统内。为此目的，低压EGR系统包含在涡轮下游从排气系统分支的再循环管路。再循环管路优选在压缩机的上游通向进气系统中，以便能够实现排气系统与进气系统之间的再循环所需的压力梯度。
为了产生期望的压力梯度，在排气系统中可以提供切断元件以便积聚排气并增加排气压力、和/或在进气系统中提供切断元件以便降低在入口侧的压缩机上游的压力。两种措施在能量方面都是不利的。具体地，关于内燃发动机的增压，限制压缩机上游的入口侧的增压空气会是不利的。
借助于低压EGR被再循环的排气在压缩机的上游与新鲜空气混合。以此方式被产生的新鲜空气与再循环的排气的混合物形成被供给到压缩机并且被压缩的增压空气，其中压缩的增压空气优选在压缩机的下游在增压空气冷却器中被冷却。
由于排气经过压缩机，排气优选在涡轮的下游经受排气后处理。低压EGR也能够与高压EGR组合。
由于上面提到的原因，所述强制进气内燃发动机的实施例能够是有利的，其中再循环管路在涡轮的上游从排气系统分支，形成交界。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中被提供的排气涡轮增压器的涡轮具有可变涡轮几何形状，通过涡轮几何形状或有效涡轮横截面的调整，所述涡轮允许对内燃发动机的运转更广泛的适应。在这种情况下，用于影响流动方向的可调导向叶片被布置在涡轮的入口区域中。相比于旋转转子的转子叶片，导向叶片不随着涡轮的轴旋转。
如果涡轮具有固定的不可变几何形状，则导向叶片不仅是静止的而且此外被完全不可移动地布置在入口区域中，即被刚性地固定，如果任何导向装置都不被提供。在可变几何形状的情况下，相比之下，导向叶片被布置为以便是静止的但不是完全不可移动的，能够围绕其轴线被旋转，使其可以影响到转子叶片的入射流。
通过调整涡轮几何形状，可以影响涡轮上游的排气压力并且因此影响排气系统与进气系统之间的压力梯度并且由此影响高压EGR系统的再循环率。
同样由于已经提到的原因，所述强制进气内燃发动机的实施例能够是有利的，其中再循环管路在涡轮的下游从排气系统分支，形成交界。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中用于存储用于第二冷却剂回路的冷却剂的容器被提供，所述容器经由所述排出管路和经由所述供应管路至少可连接到所述第二冷却剂回路的所述至少一个冷却套。
如果冷却套释放冷却剂，即经由排出管路被至少部分地排空，则冷却剂能够被存储在容器中；如果需要，它也能够被脱气(de-aerated)。如果冷却套不再被期望作为热屏障或如果填充有冷却剂的冷却套旨在作为热桥促进或允许从排气到冷却剂的热传递，则冷却套经由供应管路从容器填充冷却剂。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中第一切断元件被布置在排出管路中。打开的第一切断元件允许至少一个冷却套被排空，即允许冷却剂被排出。关闭的第一切断元件防止冷却剂排入到容器内，并且防止冷却剂经由容器在第二冷却剂回路中循环。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中第二切断元件被布置在供应管路中。打开的第二切断元件允许至少一个冷却套从容器填充冷却剂，即允许冷却剂被供应。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中用于输送冷却剂的泵被提供在第二冷却剂回路中。泵能够被启用并且被用来排空至少一个冷却套或填充至少一个冷却套。泵也能够用来使冷却剂在第二冷却剂回路中循环。由于与能量相关的原因，只有存在紧急需要，后一选项才应当被选择。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中泵被布置在排出管路中。
如果容器被提供用于存储用于第二冷却剂回路的冷却剂，则实施例是有利的，其中用于绕过所述容器的旁通管路被提供，所述旁通管路从所述排出管路分支并通向所述供应管路中。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中用来从冷却剂驱散热的热交换器被布置在旁通管路中。
在这种情况下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中热交换器是散热器，所述散热器借助于由于空气供应而导致的对流而从第二冷却剂回路中的冷却剂移除热。如果散热器安装有强力风扇以借助于对流来帮助空气冷却或热传递，则这是有利的。
然而，所述强制进气内燃发动机的实施例也能够是有利的，其中热交换器是冷却剂运转的热交换器，所述冷却剂运转的热交换器通过利用液体而从第二冷却剂回路中的冷却剂移除热，其中热从冷却剂被引入到液体内。
第一冷却剂回路中的冷却剂也能够充当或被用作用于冷却剂运转的热交换器的液体。在此情况下，冷却剂回路(即第一冷却剂回路和第二冷却剂回路)被再一次热连接(即耦接)至彼此。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中第三切断元件在热交换器的上游被布置在旁通管路中。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中第四切断元件在热交换器的下游被布置在旁通管路中。
如果期望第二冷却剂回路中的冷却剂循环并流动通过至少一个冷却套，则打开第三和第四切断元件用来释放旁通管路。在这种情况下，第一和第二切断元件被关闭。旁通管路优选在第一切断元件的上游从排出管路分支，并且优选在第二切断元件的下游通向供应管路中。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中至少一个排气后处理系统在交界的上游被提供在排气系统中，尤其在再循环的排气经过在进气侧的压缩机的情况下。
在这种情况下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中微粒过滤器被提供作为排气后处理系统以用于对排气进行后处理。
为了最小化碳烟排放，在本实例中使用再生式微粒过滤器，所述再生式微粒过滤器从排气中过滤出碳烟微粒并存储碳烟微粒，其中这些碳烟微粒在使过滤器再生的过程中被间歇地燃烧。在不存在催化剂帮助的情况下，使微粒过滤器再生所需的温度为大约550℃。通常，因此，必须依赖于额外的措施来确保过滤器在所有工况下的再生。
过滤器的再生将热引入到排气内，并且增加排气温度并且因此增大排气焓。因此，在过滤器的出口处，存在能够以根据本公开的方式被使用的可用的富能量排气。
所述强制进气内燃发动机的实施例也能够是有利的，其中氧化催化剂被提供作为排气后处理系统以用于对排气进行后处理。
诚然，如果存在足够高的温度水平并且存在足够大量的氧气，即使没有额外的措施，未燃的碳氢化合物和一氧化碳的氧化也在排气系统中发生。然而，由于排气温度在下游的迅速降低和随之发生的反应速率的迅速下降，这些反应迅速地减弱。因此使用催化反应器，即使在低温下，所述催化反应器也通过利用催化剂材料来确保氧化。如果存在对减少氮氧化物的额外要求，在火花点火发动机的情况下这能够通过利用三元催化剂来实现。
氧化是放热反应，其中被释放的热增加了排气的温度并因此增大了排气的焓。因此，在氧化催化剂的出口处存在可用的富能量排气。因此，尤其同样关于排气能量的根据本公开的使用，氧化催化剂的提供是适当的且有利的。
所述强制进气内燃发动机的实施例也能够是有利的，其中存储催化剂被提供作为排气后处理系统以用于对排气进行后处理。
为了减少氮氧化物，选择性催化剂能够被使用，其中还原剂被选择性地引入到排气内以便选择性地还原氮氧化物。除了氨和尿素外，未燃的碳氢化合物也被用作还原剂。
氮氧化物排放也能够借助于存储催化剂被还原。在这种情况下，氮氧化物最初在内燃发动机的稀混合物运转期间被吸收(即被收集并且被存储)在催化剂中，并且然后在再生阶段期间例如借助于内燃发动机在缺乏氧气的情况下的亚化学计量比运转而被释放并且被还原。
排气中含有的硫同样被吸收在存储催化剂中，并且必须在“脱硫”的过程中以规律间隔被移除。为此目的，600℃与700℃之间的温度被需要。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中排气再循环系统安装有切断元件，所述切断元件作为EGR阀并且被用来设置再循环率(即被再循环的排气体积)。
组合阀的使用允许再循环的排气体积的计量并且同时允许被吸入的新鲜空气体积的限制。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中切断元件在冷却器的下游被布置在再循环管路中。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中旁通管路被提供用于绕过冷却器，该旁通管路桥接EGR冷却器，并且借助于该旁通管路，经由排气再循环系统被再循环的排气能够被引入到进气系统内同时绕过冷却器。
桥接EGR冷却器例如以便避免额外的热被引入到内燃发动机的液体冷却系统内能够是有利的。如果内燃发动机的液体冷却系统已经高度承压(例如在高负荷下)，则这样的过程是适当的。如果排气再循环系统被用作发动机制动器的一部分，使热排气再循环而不进行冷却同样是有利的。
所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中液体冷却系统被提供以形成发动机冷却系统。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中内燃发动机的至少一个汽缸盖安装有至少一个冷却套，所述至少一个冷却套被一体形成到汽缸盖内以便形成液体冷却系统。
液体冷却系统证明是有利的，特别是在具有强制进气发动机的情况下，因为强制进气发动机的热负荷显著高于传统的内燃发动机的热负荷。如果汽缸盖具有一体形成的排气歧管，这经受比安装有外部歧管的传统汽缸盖更高的热应力。对冷却系统有增加的要求。
在此背景下，所述强制进气内燃发动机的实施例是有利的，其中液体冷却系统包含第一冷却剂回路，冷却器被布置在所述第一冷却剂回路中。
如果EGR冷却器被并入到发动机冷却系统的冷却回路内，在原理上仅希望提供形成回路所需的许多部件和单元的单个实例，因为这些能够被用于EGR冷却器的冷却回路并且用于发动机冷却系统的冷却回路，并且这导致协同作用和成本节省，而且还涉及重量节省。
因此，优选提供仅一个泵来输送冷却剂，并且提供仅一个容器来存储冷却剂。被内燃发动机释放到冷却剂和EGR冷却器中的热能够从共同的热交换器中的冷却剂被移除。
以此方式同样更易于使用被EGR冷却器中的冷却剂吸收的排气能量或排气热，例如以加热内燃发动机或发动机机油。
构成本公开的基础(即指示一种用于使上述类型的强制进气内燃发动机运转的方法)的第二部分目的通过一种方法来实现，其中至少一个冷却套填充有冷却剂，并且当排气再循环系统被停用时冷却器被启用，使得冷却剂经过芯体，具有以下结果：热经由位于至少一个冷却套中的冷却剂从排气被传递到芯体中的冷却剂内。
已经关于根据本公开的强制进气内燃发动机阐述的内容也应用于根据本公开的方法。根据本公开的内燃发动机的不同的实施例对应地需要不同的方法变体，关于所述方法变体注意对应的解释。
方法变体是期望的，其中冷却器在暖机阶段中或在内燃发动机的冷起动之后被启用。
在内燃发动机的冷起动之后，希望选择性地加热发动机机油或内燃发动机。借助于内燃发动机的排气系统中的EGR冷却器的根据本公开的布置，即使当排气再循环系统被停用时，热排气也能够被使用。
换句话说，尽管排气再循环系统在暖机阶段中被停用，但是热也能够从排气被传递到芯体中的冷却剂。流过芯体的冷却剂从冷却器的内部驱散热，并且使它可用于指定的使用。
方法变体是有利的，其中如果不存在需要，则至少一个冷却套通过排出冷却剂而被至少部分地排空，优选在很大程度上被排空。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围被所附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意地示出了强制进气内燃发动机的第一实施例的排气系统的一小部分以及排气再循环系统和冷却剂回路。
图2示出了用于具有至少一个汽缸的发动机的示意图。
图3示出了被流体地耦接至第一冷却套的第一冷却剂回路和被流体地耦接至第二冷却套的第二冷却剂回路的图示。
图4示出了用于使冷却剂流动的高水平流程图。
图5示出了用于当EGR不被期望时利用排气热能的详细流程图。
图6示出了用于通过使冷却剂流至第二冷却套来冷却第一冷却套中的冷却剂的方法。
图7示出了用于限制EGR冷却器中的冷凝液形成的方法。
图8示出了图示结合EGR冷却器和位于其中的冷却套使用的以上方法中的一个或更多个的发动机运转顺序。
具体实施方式
以下描述涉及用于具有与第二冷却套流体地分开的第一冷却套的EGR冷却器的系统和方法。第二冷却套小于第一冷却套，并且位于EGR冷却器与微粒过滤器出口之间的界面处。这在图1中示出。第一冷却套被配置为冷却排气并且被流体地耦接至第一冷却剂系统，所述第一冷却剂系统被配置为如本领域中已知的那样调整发动机燃烧和发动机机油温度。第二冷却套可以在多种状况下被使用，包括但不限于减轻冷凝液形成、增加发动机机油和/或发动机燃烧温度、和降低第一冷却套温度，如在图4-7中示出的。在图2中示出了具有至少一个燃烧室以及被耦接至其上具有上述EGR冷却器的排气通道的发动机。在图3中示出了分别被流体地耦接至第一和第二冷却套的第一和第二冷却剂回路。图8图形地显示当本文中描述的方法中的一个或更多个配合EGR冷却器的冷却套被使用时随着时间变化的发动机运转参数。
内燃发动机具有用于从汽缸排出排气的排气系统1。
强制进气内燃发动机安装有排气再循环系统2。为了形成排气再循环系统2，再循环管路2a被提供，当形成交界1a时，所述再循环管路2a从排气系统1分支并通向进气系统，并且冷却器3被布置在所述再循环管路2a中，当排气再循环系统2被启用时，所述冷却器3在再循环的排气与进气系统中的新鲜空气混合之前降低要被再循环的热排气的温度。
此外在再循环管路2a中布置有切断元件4，所述切断元件4充当EGR阀4并且被用来设置再循环排气体积。排气再循环系统2可选地具有用于桥接冷却器3的旁通管路(未示出)。
冷却器3具有出口锥体3d和引导冷却剂3c的芯体3a，其中芯体3a被并入到第一冷却剂回路3b内，并且循环通过或经过芯体3a的冷却剂流3c从热排气移除热。从排气被转移到冷却剂3c的热被供给到预定使用，即排气能量可用或被使用。内燃发动机的效率由此被增加。
冷却器3在芯体3a的区域中突入到排气系统1内，具有的结果是即使当排气再循环系统2被停用并且没有排气被再循环时引导冷却剂3c的芯体3a的至少一些区域或多个区域周围存在热排气流，或具有的结果是这/这些经受热排气。借助于排气系统1中的EGR冷却器3的这种布置，即使当排气再循环系统2被停用时，热排气也能够被使用。
冷却器3的布置此外使得可以消除入口锥体，以便将再循环管路2a的横截面增加至芯体3a的更大横截面。消除入口锥体允许排气再循环系统2总体上的紧凑设计，并且使发动机舱中的封装紧密。
第二冷却剂回路6b的冷却套6a此外被提供在冷却器3中，所述冷却套引导冷却剂6c并且被布置在引导冷却剂3c的芯体3a与引导排气的排气系统1之间。为了形成第二冷却剂回路6b，用于排出冷却剂6c的排出管路6d和用于供应冷却剂6c的供应管路6e被提供，用于存储冷却剂6c的容器8也是如此，其中容器8能够经由排出管路6d和供应管路6e被连接至冷却套6a。
冷却套6a意图热耦接或分开引导冷却剂3c的芯体3a和引导排气的排气系统1。为此目的。第二冷却剂回路6b的冷却套6a能够被填充冷却剂6c或释放冷却剂6c并且被排空。
填充冷却剂6c的冷却套6a用作用于将热从排气引入到芯体3a中的冷却剂3c内的热桥。在这种情况下，冷却套6a中的冷却剂6c优选不在第二冷却剂回路6b中循环。
释放冷却剂6c、即被至少部分地排空的冷却套6a用作热屏障，这旨在使热从排气到芯体3a中的冷却剂3c内的引入更困难或防止该引入。
第一切断元件7a被布置在排出管路6d中，而第二切断元件7b被布置在供应管路6e中。打开第一切断元件7a允许冷却剂6c被排入到容器8内，即允许冷却套6a的排空。关闭第一切断元件7a防止冷却剂排入到容器8内和第二冷却剂回路6b中的冷却剂6c经由容器8的循环。打开的第二切断元件7b允许冷却套6a填充来自容器8的冷却剂6c。
为了在第二冷却剂回路6b中输送冷却剂6c，泵9被提供在排出管路6d中，该泵能够被用来排空或填充冷却套6a并且使冷却剂6c在第二冷却剂回路6b中循环。
在本实例中，提供了用于绕过容器8的旁通管路10，所述旁通管路在泵9与第一切断元件7a之间从排出管路6d分支并且在第二切断元件7b的下游通向供应管路6e。
散热器11a被布置在旁通管路10中，所述散热器11a充当热交换器11，并且借助于由于空气的供应导致的对流而从第二冷却剂回路6b中的冷却剂6c移除热。
如果被填充的冷却套6a中的冷却剂6c过热并且存在使冷却剂6c蒸发的危险，则第二冷却剂回路6b中的冷却剂6c能够经由旁通管路10循环，以便在散热器11a中驱散从排气被引入到冷却剂6c内的热。在旁通管路10中布置有在热交换器11上游的第三切断元件7c和在热交换器11下游的第四切断元件7d。如果期望第二冷却剂回路6b中的冷却剂6c循环并流动通过冷却套6a，则打开第三和第四切断元件7c、7d用来释放旁通管路10。第一和第二切断元件7a、7b在该过程期间被关闭。
微粒过滤器5a作为排气后处理系统5被提供在交界1a的上游，以便对排气进行后处理。
以此方式，图1示出了具有被流体地耦接至分离的冷却剂回路的第一和第二冷却套的EGR冷却器。第二冷却套在微粒过滤器的直接下游与排气通道中的排气热连通(thermal communication)。第一冷却套不与排气通道中的排气热连通，但是与流过EGR冷却器的排气热连通。因此，第二冷却套中的冷却剂由排气通道中的排气加热，而第一冷却套中的冷却剂由EGR冷却器中的排气加热。此外，分离的冷却套中的冷却剂可以彼此热连通。因此，即使当EGR关闭时，排气热能也可以被利用。
现在转向图2，显示了示出发动机系统100中的多缸发动机20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20可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130自车辆操作者132的输入而被控制。在该示例中，输入装置130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134。发动机20的燃烧室30可以包括由汽缸壁32形成的汽缸，活塞36被设置在汽缸中。活塞36可以被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动机马达可以经由飞轮耦接至曲轴40，以实现发动机20的起动运转。
燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些示例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在该示例中，可以经由各自的凸轮驱动系统51和53通过凸轮驱动控制进气门52和排气门54。凸轮驱动系统51和53均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以使用可以由控制器12运转的凸轮廓线变换(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)系统中的一个或更多个，以改变气门运转。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代示例中，进气门52和/或排气门54可以由电气门驱动控制。例如，汽缸30可以替代地包括通过电气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。
燃料喷射器69被示为直接耦接至燃烧室30，以便与自控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到其中。以此方式，燃料喷射器69提供到燃烧室30内的所谓的燃料的直接喷射。例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧面中或在燃烧室的顶部中。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器69。在一些示例中，可替代地或额外地，燃烧室30可以包括以如下构造布置在进气歧管44中的燃料喷射器，所述构造提供了到燃烧室30上游的进气道中的所谓的燃料的进气道喷射。
火花经由火花塞66提供给燃烧室30。点火系统可以进一步包含用于增加向火花塞66供应的电压的点火线圈(未示出)。在诸如柴油发动机的其他示例中，火花塞66可以被省略。
进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该具体示例中，控制器12可以通过提供给被包括在节气门62内的电动马达或执行器的信号来改变节流板64的位置，这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门62可以被运转以改变提供给在只是发动机汽缸之一的燃烧室30的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号提供给控制器12。进气通道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气质量传感器122，用于感测进入发动机20的空气量。
排气传感器126被示为耦接至根据排气流方向在排放控制装置72上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，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(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一个示例中，上游排气传感器126是被配置为提供输出的UEGO，输出诸如为与存在于排气中的氧气量成比例的电压信号。控制器12经由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72被示为沿着排气传感器126下游的排气通道48布置。装置72可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、选择性催化还原(SCR)装置、各种其他排放控制装置或其组合。在一些示例中，在发动机20的运转期间，排放控制装置72可以通过使发动机的至少一个汽缸在特定空燃比内运转而被周期性地重置。
排气再循环(EGR)系统140可以通过EGR通道152将期望的一部分排气从排气通道48传送至进气歧管44。控制器12可以通过EGR阀144改变提供给进气歧管44的EGR量。在一些情况下，EGR系统140可以被用来调节燃烧室内的空气-燃料混合物的温度，因此提供了在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。EGR系统进一步包括位于排气通道48与EGR通道152之间的交界处的EGR冷却器142。EGR冷却器的一部分在排放控制装置71的直接下游的区域处延伸到排气通道48内。在一个示例中，排放控制装置71与排放控制装置72基本上相同。额外地或可替代地，排放控制装置71是微粒过滤器，并且排放控制装置是不同的后处理装置(例如，三元催化剂)。在一个示例中，EGR冷却器142基本上类似于图1的EGR冷却器3。以此方式，EGR冷却器142包含两个冷却套，其中冷却套中的一个被热耦接至排气通道中的排气。
控制器12在图2中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个具体示例中作为只读存储器芯片106(例如，非临时性存储器)示出的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器110和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机20的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量值；来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118(或其他类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器65的节气门位置；以及来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速信号可以由控制器12自曲轴位置传感器118产生。歧管压力信号还提供进气歧管44内的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，例如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在发动机运转期间，发动机扭矩可以根据MAP传感器122的输出和发动机转速来推测。另外，该传感器连同所检测的发动机转速可以是用于估计被吸入汽缸内的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的曲轴位置传感器118可以在曲轴的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的非临时性指令，用于实现以下所述方法以及可预计但没有具体列出的其他变体。
控制器12从图2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的存储器上的指令采用图2的各种致动器来调整发动机运转。例如，调整SCR的反应性可以包括调整尿素喷射器的执行器来喷射尿素以用尿素覆盖SCR的表面。例如，调整到混合器内的喷射可以包括调整喷射器的执行器来打开喷射器的孔口以将一定量的流体喷洒到混合器内。
现在转向图3，其示出了被流体地耦接至第一冷却套304的第一冷却剂回路302和被流体地耦接至第二冷却套308的第二冷却剂回路306的实施例300。第一冷却套304可以与图1的冷却器3a的芯体基本上相同。因此，第一冷却剂回路302以及位于其中的一个或更多个部件可以与图1的第一冷却剂回路3b类似地被使用。同样地，第二冷却套307可以与图1的冷却套6a基本上相同。因此，第二冷却剂回路306以及位于其中的一个或更多个部件(例如，泵342可以基本上类似于泵8)可以与第二冷却剂回路6b类似地被使用。
第一冷却剂回路302包含除气瓶303、散热器301和图1的发动机20。以此方式，第一冷却剂回路302可以是主要冷却剂回路，其中来自第一冷却剂回路302的冷却剂流过一个或更多个发动机部件并且与一个或更多个发动机部件热连通。例如，第一冷却剂回路302被配置为调整发动机燃烧温度、发动机机油温度、变速器机油温度等中的一个或更多个。此外，第一冷却剂回路302被配置为调整流过EGR冷却器142的排气的温度。具体地，第一冷却剂回路302将冷却剂输送到第一冷却套304，所述第一冷却套304与流过EGR冷却器142的排气共面接触。然而，第一冷却套304不与EGR冷却器142外部的排气(例如，排气通道中的排气)共面接触，并且不与EGR冷却器142外部的排气热连通。
第一冷却剂流出管路310包含被配置为帮助冷却剂流至第一冷却套304并从第一冷却套304流动的泵312。第一流出管路310被流体地耦接至散热器301和除气入口管路320。如果第一流出管路阀314处于更打开位置中，那么至少一些冷却剂从第一冷却剂流出管路310流至散热器301。同样地，如果除气入口管路阀324处于更打开位置中，那么至少一些冷却剂从第一冷却剂流出管路310流至除气瓶303。在一个示例中，相比于打开更少的位置(例如，更关闭位置)，阀的更打开位置允许更大量的冷却剂或其他物质流过其中。因此，冷却剂从第一冷却套304流至散热器301，并且除气瓶303可以通过泵312、第一流出管路阀314和除气入口管路阀324被至少部分地调整。
如果第一流出管路阀314处于完全关闭位置中并且除气入口管路阀324处于完全打开位置中，那么来自第一冷却套304的所有冷却剂都被引导到除气瓶303，其中空气和/或其他气体从第一冷却剂回路302被移除。当除气流出管路322的除气流出管路阀326处于至少部分打开位置中时，来自除气瓶303的冷却剂可以被引导回到第一冷却套304。冷却剂流过除气流出管路322，流过部分打开的除气流出管路阀326，并且流入第一冷却剂入口管路316。第一冷却剂入口管路316将减压的冷却剂从除气瓶303引导到第一冷却套304。
如果第一流出管路阀314处于完全打开位置中并且除气入口管路阀324处于完全关闭位置中，那么来自第一冷却套的冷却剂流至散热器301而不流至除气瓶303。第一散热器301中的冷却剂可以经由冲压空气和/或来自机械装置(例如，风扇)的气流来冷却。第一散热器301被进一步配置为经由发动机入口管路330和发动机入口管路阀332将冷却剂引导到发动机20。如果发动机入口管路阀332处于至少部分打开位置中，那么来自散热器301的冷却剂可以流至发动机20。在一个示例中，流至发动机20的冷却剂流入燃烧室冷却套筒114中。以此方式，来自第一冷却剂回路的冷却剂可以与一个或更多个发动机部件(例如，燃烧室冷却套，发动机机油等)热连通。冷却剂可以经由发动机流出管路334和发动机流出管路阀336从发动机20流至散热器301。在一个示例中，如果发动机流出管路阀336处于至少部分打开位置中，那么来自发动机20的冷却剂流至散热器301。
当第一冷却剂入口管路阀318处于至少部分打开位置中时，冷却剂可以经由第一冷却剂入口管路316从散热器301流动并流至第一冷却套304。流过至少部分打开的第一冷却剂入口管路阀318的冷却剂仅流至第一冷却套304，并且不流入除气瓶303中。在一个示例中，额外地或替代地，散热器301可以包含将其直接耦接至除气瓶303的分离的冷却剂管路。
第二冷却剂回路306被流体地耦接至第二冷却套307、除气瓶308和散热器309。如图所示，除气瓶308和散热器309与散热器301和除气瓶303流体地分离。第二冷却套307被配置为与流过EGR冷却器142和/或流过排气通道的排气热连通。以此方式，即使当排气未正在流过EGR冷却器142时，第二冷却套307也可以与排气热连通。此外，第二冷却套307被配置为与流过排气通道的排气热隔绝。这可以通过从第二冷却套307腾空冷却剂并使它充满空气来实现。冷却剂可以经由第二冷却剂流出管路340从第二冷却套307中流出来。泵342被布置在第二冷却套流出管路340中，其中泵342可以帮助冷却剂流过第二冷却剂回路306。第二冷却剂流出管路340被流体地耦接至散热器入口管路350和除气瓶308。如果散热器入口管路阀352处于完全关闭位置中并且除气瓶入口阀344处于完全打开位置中，那么来自第二冷却套307的冷却剂流至除气瓶308而不流至散热器309。当沿着第二冷却剂入口管路348布置的除气瓶出口阀346在至少部分打开位置中时，除气瓶中的冷却剂可以被减压并且流回到第二冷却套307。
如果散热器入口管路阀352处于完全打开位置中并且除气瓶入口管路阀344处于完全关闭位置中，那么来自第二冷却套307的冷却剂经由散热器入口管路350仅流至散热器309而不流至除气瓶308。散热器309可以经由冲压空气和/或一个或更多个装置(例如，风扇)来调整第二冷却剂回路306中的冷却剂的温度。当被布置在散热器出口管路356中的散热器出口管路阀354处于至少部分打开位置中时，冷却剂可以从散热器流至第二冷却套307。冷却剂从散热器309流过至少部分打开的散热器出口管路阀354，流过散热器出口管路356，流入第二冷却剂入口管路348，并且流入第二冷却套307。在一些示例中，散热器309可以包含将散热器309直接耦接至除气瓶308的单独通道。
如图所示，第一冷却剂回路302与第二冷却剂回路306气密地密封。以此方式，第一冷却剂回路302中的冷却剂不与第二冷却剂回路306中的冷却剂混合和/或结合和/或组合。在一个示例中，第一冷却剂回路302中的冷却剂仅在第一冷却套304与第二冷却套307之间的交界处与第二冷却剂回路中的冷却剂热连通。如图所示，第二冷却套307环绕第一冷却套304的至少一部分。如在上面描述的，第二冷却套307延伸到排气通道的在微粒过滤器直接下游的部分内。在一个示例中，第二冷却套307是EGR冷却器142的与排气通道中的排气热连通的唯一部分。因此，当排气正在直接流过EGR冷却器142时，EGR冷却器142的其余部分可以直接与排气热连通。然而，通过使第二冷却套307突入到排气通道内，排气的热能可以从第二冷却套307被供应到第一冷却套304，而不使排气流过EGR冷却器142。这将会在下面更详细地进行描述。在下面描述了用于调整到第二冷却套的冷却剂流以便加热第一冷却套中的冷却剂、经由第二冷却套307中的冷却剂冷却第一冷却套中的冷却剂、和将第一冷却套304中的冷却剂与排气通道中的排气热隔绝的方法。
虽然第一冷却剂回路302和第二冷却剂回路306的部件被示为分离的并且彼此不同，但是应认识到在一些实施例中，冷却剂回路可以共用散热器和除气瓶中的一个或更多个。
因此，一种系统包含EGR冷却器，所述EGR冷却器被布置在EGR通道中，其中所述冷却器包含与第二冷却套气密地密封隔绝的第一冷却套，并且其中所述冷却器的包含所述第二冷却套的部分突入到排气通道的在后处理装置直接下游的部分内。所述第一冷却套被流体地耦接至第一冷却剂回路，所述第一冷却剂回路被流体地耦接至发动机，并且其中所述第二冷却套被流体地耦接至第二冷却剂回路。所述第二冷却套位于所述排气通道与所述第一冷却套之间。所述第二冷却套与所述排气通道中的排气直接热连通，并且其中所述第一冷却套与所述EGR冷却器中的排气直接热连通。一种具有计算机可读指令的控制器，当被执行时，所述计算机可读指令使得所述控制器能够：当EGR不被期望时使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套，并且当排气热能不被期望时使空气从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套。
现在转向图4，它示出了图示用于使冷却剂流至第二冷却套的方法400的高水平流程图。用于执行方法400和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(例如，控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图2描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机执行器来调整发动机运转。
方法400可以在402处开始，其中该方法确定、估计、和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括但不限于发动机转速、发动机温度、车辆速度、歧管压力和空燃比中的一个或更多个。
在404处，该方法确定排气热能是否被期望。如果发动机温度小于阈值发动机温度并且如果发动机机油温度小于阈值机油温度，则排气热能是被期望的。额外地或替代地，如果冷凝液在EGR冷却器中形成的可能性大于阈值可能性，则排气热能被期望。在任何速率下，如果排气热能不被期望，那么该方法进入到406以使氧气流至第二冷却套。以此方式，从第二冷却套腾空冷却剂。氧气填充第二冷却套，这将第一冷却套中的冷却剂与流过排气通道的排气热隔绝。以此方式，第二冷却套中的空气通过排气通道中的排气被少量地加热(例如，小于1℃)，使得第一冷却套中的冷却剂的温度不变。
如果排气热能被期望，那么该方法进入到408以确定EGR是否被期望。如果EGR被期望，那么该方法进入到410以使EGR流过EGR冷却器。在一些示例中，使EGR流过EGR冷却器包括使冷却剂流至第一冷却套而不使冷却剂流至第二冷却套。因此，第二冷却套可以在某些EGR流动情况中填充空气。额外地或替代地，当EGR被期望时，来自第一冷却剂回路的冷却剂可以流至第一冷却套，而来自第二冷却剂回路的冷却剂可以流至第二冷却套。因此，两个冷却套可以与彼此和排气热连通。
如果EGR不被期望，那么该方法进入到412以使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。以此方式，排气通道中的排气可以加热第二冷却套中的冷却剂。第二冷却套中的冷却剂可以与第一冷却套中的冷却剂热连通，由此实现排气热能的益处而不使EGR流动。这会在发动机机油和/或其他发动机部件在期望的温度之下的冷起动之后被期望。
在414处，该方法包括不使EGR流过EGR冷却器。
因此，一种方法包含，使冷却剂从第一冷却剂回路流至排气再循环冷却器的第一冷却套；使冷却剂从第二冷却剂回路流至所述排气再循环冷却器的第二冷却套；以及当排气再循环被停用时，用所述第二冷却套中的冷却剂加热所述第一冷却套中的冷却剂。所述第一冷却剂回路被流体地耦接至发动机。使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套在冷起动后发生。使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套在所述第一冷却套中的冷却剂温度大于或等于上限阈值温度时发生。使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套在EGR冷却器中的冷凝液的量大于或等于阈值冷凝液量时发生。
现在转向图5，示出了用于当EGR不被期望时在冷起动之后利用排气热能的方法500。该方法包括在冷起动完成后使冷却剂从第二回路流至第二冷却套。由于EGR不被期望，第二冷却套中的冷却剂通过热排气来加热。第二冷却套中的热冷却剂加热第一冷却套中的冷却剂，所述第一冷却套中的冷却剂可以流过第一冷却剂回路，如在图3中示出的。
该方法500在502处开始，其中该方法确定、估计、和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括但不限于发动机转速、发动机温度、车辆速度、歧管压力和空燃比中的一个或更多个。
在504处，该方法包括确定冷起动是否是最近完成的。如果它在阈值时间量(例如，30秒)内，则冷起动是最近的。在一个示例中，如果发动机温度大于环境温度，则冷起动完成。如果冷起动不是最近完成的或如果冷起动仍在进行，那么该方法进入到506以维持当前发动机运转参数。额外地或替代地，该方法包括使空气流至第二冷却套并从第二冷却套腾空冷却剂。在其他实施例中，额外地或替代地，来自第二冷却剂回路的冷却剂流至第二冷却套。
如果冷起动是最近完成的，那么该方法进入到508以使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。应认识到，来自第一冷却剂回路的冷却剂可以已经占据第一冷却套。以此方式，第二冷却套中的冷却剂通过流过排气通道的热排气来加热。热排气不流过EGR冷却器，因为在冷起动后EGR不被期望。以此方式，第二冷却套中的冷却剂的温度升高，这可以增加第一冷却套中的冷却剂的温度。
在510处，该方法包括使冷却剂从第一冷却套流至发动机，其中冷却剂可以通过加热发动机机油来减少发动机摩擦和/或增加发动机运转温度。以此方式，排气热能在EGR需求之外被利用。通过这样做，相比于缺少第二冷却套(诸如在上面描述的第二冷却套)的车辆，排气热能可以更快地加热发动机部件。
在512处，该方法包括确定排气热能是否仍然被期望。这可以包括确定发动机部件是否足够热。这可以包括比较发动机机油温度与阈值机油温度，其中阈值机油温度基于足够的润滑和发动机部件的摩擦的减少。如果发动机部件不足够热并且排气热能仍然被期望，那么该方法进入到514以继续使冷却剂流至第二冷却套。这允许第二冷却套中的冷却剂继续加热第一冷却套中的冷却剂而不使排气流过EGR冷却器。
如果发动机部件被充分加热并且排气热能不再被期望，那么该方法进入到516以使冷却剂从第二冷却套中流出。这可以包括启用泵(例如，图3的泵342)，打开一个或更多个阀(例如，至少部分地打开除气入口管路阀344和散热器入口管路阀352中的一个或更多个)。在518处，该方法包括使第二冷却套填充空气。这可以包括维持除气出口阀346和散热器出口管路阀354被关闭，使得当冷却剂流出时，空气可以填充第二冷却套。如在上面描述的，使第二冷却套填充空气可以将第一冷却套中的冷却剂与排气通道中的排气热隔绝。
现在转向图6，其示出了当EGR被使能时，通过使冷却剂流至第二冷却套来调整第一冷却套中的冷却剂的温度的方法600。因此，当EGR正在流过EGR冷却器时，来自第二冷却剂回路的冷却剂可以冷却来自第一冷却剂回路的冷却剂。因此，当EGR正在流动并且第二冷却套填充空气时，该方法600被实施。
该方法600在602处开始，其中该方法确定、估计、和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括但不限于发动机转速、发动机温度、车辆速度、歧管压力、EGR流速和空燃比中的一个或更多个。
在604处，该方法包括确定第一冷却套温度是否大于或等于上限阈值温度。在一个示例中，上限阈值温度基于冷却剂可能开始过热(例如，沸腾)的冷却剂温度。如果第一冷却套温度小于上限阈值温度，那么该方法进入到606以维持当前发动机运转参数并且不使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。以此方式，仅EGR冷却器的第一冷却套填充冷却剂。
如果第一冷却套温度大于或等于上限阈值温度，第一冷却套中的冷却剂过热。因此，该方法进入到608以使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。因为第二冷却剂回路中的冷却剂还未暴露于排气，其温度小于第一冷却套中的冷却剂的温度。以此方式，来自第二冷却剂回路的凉的冷却剂填充第二冷却套，其中第二冷却套与第一冷却套中的冷却剂热连通并降低第一冷却套的温度。
在610处，该方法包括确定第一冷却套温度是否小于上限阈值温度。如果第一冷却套温度仍然大于或等于上限阈值温度，那么该方法进入到612以继续使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。
如果第一冷却套温度小于上限阈值温度，那么该方法包括在614处使空气流至第二冷却套并从第二冷却套移除冷却剂。以此方式，来自第二冷却套的冷却剂被引导到沿着第二冷却剂回路设置的除气瓶和散热器中的一个或更多个。此外，第二冷却剂回路中的冷却剂与排气热隔离。通过这样做，仅来自第一冷却剂回路的冷却剂可以继续与排气热连通。
现在转向图7，其示出了用于减轻EGR冷却器中的冷凝液形成的方法700。作为一示例，第二冷却剂回路可以在使EGR流过EGR冷却器之前使冷却剂流至第二冷却套。这可以加热EGR冷却器的表面，这可以降低EGR冷却器中的冷凝液形成的可能性。
该方法700在72处开始，其中该方法确定、估计、和/或测量当前发动机运转参数。当前发动机运转参数可以包括但不限于发动机转速、发动机温度、车辆速度、歧管压力、排气温度、EGR流速和空燃比中的一个或更多个。
在704处，该方法包括确定EGR是否被期望。在一个示例中，如果发动机温度正在接近与劣化会发生和/或NOx排放物大于期望的发动机温度相对应的上限阈值发动机温度，则EGR被期望。如果EGR不被期望，那么该方法进入到706以维持当前发动机运转参数并不使冷却剂从第二冷却剂回路流至EGR冷却器的第二冷却套。
如果EGR被期望，那么该方法进入到708以估计已经存在于EGR冷却器中的EGR冷凝液。这可以包括从查找表收集对应于使用EGR的之前发动机状况的EGR冷却器温度、EGR流速和EGR温度的数据。在一个示例中，通过估计减去由EGR从冷却器中扫出的冷凝液的量的可能在EGR冷却器中形成的冷凝液的量，EGR冷却器中的冷凝液的量随着时间被跟踪。在一个示例中，当排气的水含量增加、排气温度增加、和EGR冷却器温度降低时中的一个或更多个时，可能在EGR冷却器中形成的冷凝液的量增加。EGR冷却器中的冷凝液会随着EGR继续流过EGR冷却器而减少。冷凝液被携带到发动机，如果太多冷却剂被扫入发动机，则会降低燃烧稳定性。
在710处，该方法包括确定EGR冷却器冷凝液是否大于或等于阈值冷凝液，其中阈值冷凝液对应于可以导致降低的燃烧稳定性的冷凝液的量。如果EGR冷却器冷凝液少于阈值冷凝液，那么该方法进入到712以使EGR流动并不使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。以此方式，被估计的在EGR冷却器中形成的冷凝液的量以及已经存在于EGR冷却器中的冷凝液的量将不会超过阈值冷凝液量，并且不需要EGR冷却器的预先加热。
如果冷却器冷凝液大于或等于阈值冷凝液并且在随后的EGR流动期间形成的冷凝液将会阻止发动机效率，那么该方法进入到714以使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套达阈值持续时间。以此方式，第二冷却套中冷却剂可以在使EGR流过EGR冷却器之前通过排气通道中的排气来加热。这可以允许第一冷却套中的冷却剂变暖，由此增加EGR核心温度，这可以减轻EGR冷却器中的冷凝液形成。
在716处，该方法包括确定阈值持续时间是否结束。EGR冷却器被预先加热达阈值持续时间。在一个示例中，阈值持续时间是固定的持续时间(例如，20秒)。在其他示例中，阈值持续时间可以基于存在于冷却器中的冷凝液的量与阈值冷凝液之间的差，当该差增加时，阈值持续时间增加。如果阈值持续时间未结束，那么该方法进入到718以继续使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。
如果阈值持续时间结束并且EGR冷却器被充分加热，那么该方法进入到720以使EGR流过EGR冷却器。在一些示例中，该方法可以进一步包括使空气流至第二冷却套，这导致冷却剂从第二冷却套流至第二冷却剂回路的除气瓶和散热器中的一个或更多个。可替代地，来自第二冷却剂回路的冷却剂可以保持在第二冷却套中。
现在转向图8，其示出了图形地图示方法500和600正在图2的系统100和图2和图3的EGR冷却器142上被实施的运转顺序800。曲线810图示了EGR流动的速率，曲线820图示了第一冷却剂温度并且线822图示了上限阈值冷却剂温度，曲线830图示了第二冷却剂温度，曲线840图示了发动机温度，线842图示了阈值冷起动温度，并且线844图示了阈值摩擦温度。时间从图的左侧向图的右侧增加。第一冷却剂温度表示第一冷却套中的冷却剂的温度，并且第二冷却剂温度表示第二冷却套中冷却剂的温度。
在t1之前，冷起动正在发生，如通过发动机温度小于阈值冷起动温度(分别为曲线840和842)图示的。因此，EGR流动关闭，第一冷却剂温度低并且第二冷却剂温度低。
在t1处，当发动机温度大于或等于阈值冷起动温度时，冷起动结束。然而，发动机温度小于阈值摩擦温度(线844)。这可以指示发动机机油处于小于期望温度的温度处，并且发动机中的摩擦大于期望量。然而，此时在发动机暖机循环中EGR仍然可以不被期望。因此，通过打开一个或更多个阀，冷却剂流至第二冷却套。在图1的示例中，一个或更多个切断元件7a和7c被关闭，并且一个或更多个切断元件7b和7d被打开，以允许冷却剂流至第二冷却套。在图3的示例中，除气入口阀344和散热器入口管路阀352中的一个或更多个被关闭，并且除气出口阀346和散热器出口管路阀354中的一个或更多个被打开，以允许冷却剂流至第二冷却套。此外，当来自第二冷却剂回路的冷却剂流至第二冷却套时，冷却剂被输送至第一冷却套。在图3的示例中，当至少第一冷却剂入口管路阀318和第一冷却剂流出管路阀314被关闭时，冷却剂可以流至第一冷却套。因此，第一冷却剂填充第一冷却套，并且第二冷却剂填充第二冷却套。排气不流过EGR冷却器，但是仍然能够加热第二冷却套中的第二冷却剂。随着第二冷却剂变暖，它能够加热第一冷却套中的第一冷却剂。
在t1之后并且在t2之前，随着排气流经并且与第二冷却套热连通，第二冷却剂温度继续增加。第二冷却剂与第一冷却套中的第一冷却剂热连通，由此增加第一冷却剂的温度。发动机温度继续增加。这可以通过使暖的第一冷却剂流至发动机来帮助，其中发动机机油以及其他发动机部件(例如，燃烧室中的冷却套筒)通过来自第一冷却套的第一冷却剂被加热。EGR保持关闭。
在t2处，发动机温度基本上等于阈值摩擦温度。因此，第二冷却剂不再被输送至第二冷却套。在一个示例中，第二冷却套填充有空气。在图1的示例中，这可以通过一个或更多个切断元件7a和7c被打开并且一个或更多个切断元件7b和7d被关闭以允许空气流至第二冷却套而发生。在图3的示例中，除气入口阀344和散热器入口管路阀352中的一个或更多个被打开，并且除气出口阀346和散热器出口管路阀354中的一个或更多个被关闭，以允许空气流至第二冷却套。以此方式，第二冷却套中的空气将第一冷却套与排气通道中的排气热隔绝。由于EGR被启用，第一冷却剂可以继续流过第一冷却剂回路。在一个示例中，EGR被需要以减少来自发动机的NOx排放。
在t2之后并且在t3之前，EGR继续流过EGR冷却器，由此朝向上限阈值冷却剂温度增加第一冷却剂的温度。当第二冷却剂保持在除气瓶、散热器、和/或容器中的一个或更多个中时，第二冷却剂温度继续降低。发动机温度继续略微增加，但是以小于t2之前的温度增加的速率的速率增加。这可以是由于EGR流动引起的。
在t3处，由于发动机需求，EGR继续流动。因此，第一冷却剂温度超过上限阈值冷却剂温度。作为响应，第二冷却剂流至第二冷却套。以此方式，第二冷却剂可以冷却第一冷却剂，并且防止第一冷却剂由于暴露于热排气而沸腾。
在t3之后并且在t4之前，EGR保持启用。第一冷却剂温度开始降至小于上限阈值冷却剂温度的温度。随着热从第一冷却套被传递至第二冷却套，第二冷却剂温度开始相应地增加。因此，EGR继续被冷却并且流至发动机，而不使冷却剂中的一个或更多个过热。
在t4处，响应于EGR需求不存在，EGR被停用。因此，第一冷却剂可以流至第一冷却剂回路的其他部分(例如，图2的燃烧室冷却套筒114)。当第一冷却剂温度小于上限阈值冷却剂温度并且排气热能不被需要时，第二冷却剂不再流至第二冷却套。
以此方式，排气热可以在不使排气流过EGR冷却器的情况下被利用。EGR冷却器的第一和第二冷却套分别被耦接至分离的第一和第二冷却剂回路。此外，第二冷却套接触排气通道中的排气，并且充当第一冷却套与排气通道中的排气之间的屏障。将第二冷却套热耦接至排气通道中的排气的技术效果是当加热被期望而EGR不被期望时使冷却剂从第二冷却剂回路流至第二冷却套。通过这样做，发动机效率可以被增加。
注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所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性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码，其中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而使所描述的动作得以实现。
应认识到，在本文中公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
以下权利要求具体地指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而被保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种强制进气内燃发动机，其具有：
至少一个汽缸；
用于向所述至少一个汽缸供应增压空气的进气系统；
用于排出排气的排气系统，以及
排气再循环系统，所述排气再循环系统具有再循环管路，当形成交界时，所述再循环管路从所述排气系统分支并通向所述进气系统中，其中冷却器被布置在所述再循环管路中，所述冷却器具有芯体，所述芯体引导冷却剂并被并入到第一冷却剂回路内并且用来在所述排气与所述冷却剂之间传递热，并且其中所述冷却器在所述芯体的区域中突入到所述排气系统中，并且至少一个引导冷却剂的冷却套被提供在所述冷却器中，所述冷却套被布置在引导冷却剂的所述芯体与引导排气的所述排气系统之间并且被并入到第二冷却剂回路中，其中，为了形成所述第二冷却剂回路，所述至少一个冷却套具有用于排出所述冷却剂的排出管路和用于供应所述冷却剂的供应管路。
2.根据权利要求1所述的强制进气内燃发动机，其中所述第二冷却剂回路的所述冷却剂被存储在容器中，所述容器经由所述排出管路和经由所述供应管路至少可连接到所述第二冷却剂回路的所述至少一个冷却套。
3.根据权利要求2所述的强制进气内燃发动机，其进一步包含，用于绕过所述容器的旁通管路被提供，所述旁通管路从所述排出管路分支并通向所述供应管路中，并且其中所述旁通管路进一步包含热交换器。
4.根据权利要求3所述的强制进气内燃发动机，其中所述旁通管路包含在所述热交换器上游的第三切断元件和在所述热交换器下游的第四切断元件。
5.根据权利要求1所述的强制进气内燃发动机，其中在所述排出管路中包含第一切断元件，所述供应管路包含第二切断元件，并且其中所述第二冷却剂回路包含被布置在所述排出管路中的泵。
6.根据权利要求1所述的强制进气内燃发动机，其中所述交界位于后处理装置的直接下游。
7.根据权利要求6所述的强制进气内燃发动机，其中所述后处理装置是微粒过滤器、氧化催化剂和其组合中的一个或多个。
8.根据权利要求1所述的强制进气内燃发动机，其中所述排气再循环系统包含切断元件，并且其中所述切断元件位于所述冷却器的下游。
9.根据权利要求1所述的强制进气内燃发动机，其进一步包含用于绕过所述冷却器的旁通管路。
10.根据权利要求1所述的强制进气内燃发动机，其进一步包含具有被存储在其上的计算机可读指令的控制器，当被执行时，所述计算机可读指令使得所述控制器能够：
在所述发动机的暖机阶段期间使冷却剂从未被耦接至所述发动机的冷却剂回路流至所述冷却器的至少一个冷却套。
11.一种方法，其包含：
使冷却剂从第一冷却剂回路流至排气再循环冷却器的第一冷却套；
使冷却剂从第二冷却剂回路流至所述排气再循环冷却器的第二冷却套；以及
当排气再循环被停用时，用所述第二冷却套中的冷却剂加热所述第一冷却套中的冷却剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中当第一冷却剂流出阀打开并且发动机入口管路阀打开时，所述第一冷却剂回路被流体地耦接至发动机。
13.根据权利要求11所述的方法，其中使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套在冷起动后发生。
14.根据权利要求11所述的方法，其中使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套在所述第一冷却套中的冷却剂温度大于或等于上限阈值温度时发生。
15.根据权利要求11所述的方法，其中使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套在EGR冷却器中的冷凝液的量大于或等于阈值冷凝液的量时发生。
16.一种系统，其包含：
EGR冷却器，所述EGR冷却器被布置在EGR通道中，其中所述冷却器包含与第二冷却套气密地密封隔绝的第一冷却套，并且其中所述冷却器的包含所述第二冷却套的部分突入到排气通道的在后处理装置直接下游的部分中。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第一冷却套被流体地耦接至第一冷却剂回路，所述第一冷却剂回路被流体地耦接至发动机，并且其中所述第二冷却套被流体地耦接至第二冷却剂回路。
18.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二冷却套位于所述排气通道与所述第一冷却套之间。
19.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二冷却套与所述排气通道中的排气直接热连通，并且其中所述第一冷却套与所述EGR冷却器中的排气直接热连通。
20.根据权利要求16所述的系统，其进一步包含具有计算机可读指令的控制器，当被执行时，所述计算机可读指令使得所述控制器能够：
当EGR不被期望时，使冷却剂从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套，并且当排气热能不被期望时，使空气从所述第二冷却剂回路流至所述第二冷却套。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102299349B1 (ko) * 2017-04-10 2021-09-08 현대자동차주식회사 차량용 egr 쿨러
JP6834929B2 (ja) * 2017-12-14 2021-02-24 トヨタ自動車株式会社 Ｅｇｒクーラ
JP6969409B2 (ja) * 2018-01-26 2021-11-24 マツダ株式会社 エンジンの吸排気装置
DE102018218883A1 (de) 2018-11-06 2020-05-07 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung
KR20230061842A (ko) * 2021-10-29 2023-05-09 현대자동차주식회사 엔진 시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000257513A (ja) * 1999-03-03 2000-09-19 Mitsubishi Motors Corp 再循環排気ガス冷却装置
JP2001073753A (ja) * 1999-09-08 2001-03-21 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 蒸気タービンから成る排気ガスエネルギ回収装置
US20060112679A1 (en) * 2004-11-29 2006-06-01 Denso Corporation Exhaust gas purifying apparatus
US20060213184A1 (en) * 2005-03-24 2006-09-28 Honyewll International Inc. Engine exhaust heat exchanger
US20070227141A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Jiubo Ma Multi-stage jacket water aftercooler system
US20080264609A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger for exhaust gas cooling; method for operating a heat exchanger; system with a heat exchanger for exhaust gas cooling
US20110083648A1 (en) * 2009-10-12 2011-04-14 International Engine Intellectual Property Company Llc FLEX Dual Stage EGR Cooling
JP2013217222A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Toyota Industries Corp ランキンサイクル装置

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5931131A (en) * 1997-08-19 1999-08-03 Caterpillar Inc. Valve cover assembly having an integrated heat exchanger for cooling exhaust gases
FR2770582B1 (fr) 1997-10-31 2000-01-28 Valeo Thermique Moteur Sa Ligne d'echappement et de recirculation des gaz pour moteur de vehicule automobile
JP3552645B2 (ja) * 2000-05-17 2004-08-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP3555559B2 (ja) * 2000-06-19 2004-08-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US6367256B1 (en) * 2001-03-26 2002-04-09 Detroit Diesel Corporation Exhaust gas recirculation with condensation control
JP4023176B2 (ja) * 2002-02-13 2007-12-19 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の冷却装置
US6804952B2 (en) * 2003-02-21 2004-10-19 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Catalyst warm up control for diesel engine
US7079938B2 (en) * 2003-07-25 2006-07-18 Detroit Diesel Corporation Influence of engine parameters on condensation protection strategies
US6904898B1 (en) * 2003-09-09 2005-06-14 Volvo Lastyagnar Ab Method and arrangement for reducing particulate load in an EGR cooler
DE10358311A1 (de) * 2003-12-11 2005-07-14 Bayerische Motoren Werke Ag System und Verfahren zur Verdampfung eines kryogen gespeicherten Kraftstoffs
US7143580B2 (en) * 2004-10-22 2006-12-05 Detroit Diesel Corporation Virtual compressor outlet temperature sensing for charge air cooler overheating protection
US7267086B2 (en) * 2005-02-23 2007-09-11 Emp Advanced Development, Llc Thermal management system and method for a heat producing system
US7454896B2 (en) * 2005-02-23 2008-11-25 Emp Advanced Development, Llc Thermal management system for a vehicle
JP2006284165A (ja) * 2005-03-07 2006-10-19 Denso Corp 排気ガス熱交換器
US7213585B2 (en) * 2005-09-21 2007-05-08 Ford Global Technologies, Llc System and method for maintaining heated intake air
US7210468B1 (en) * 2005-10-24 2007-05-01 International Engine Intellectual Property Company, Llc Heat exchanger method and apparatus
JP2007162556A (ja) * 2005-12-13 2007-06-28 Nissan Motor Co Ltd ディーゼルエンジンのｅｇｒ方法及びｅｇｒ装置
JP4225322B2 (ja) * 2006-01-27 2009-02-18 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
JP4215069B2 (ja) * 2006-04-26 2009-01-28 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気還流装置
US7424868B2 (en) * 2006-05-15 2008-09-16 Daimler Trucks North America Llc Predictive auxiliary load management (PALM) control apparatus and method
US20080115747A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-22 International Engine Intellectual Property Company, Llc Coolant controller for an internal combustion engine
US7493896B2 (en) * 2006-12-27 2009-02-24 Gm Global Technology Operations, Inc. Exhaust gas recirculation estimation system
JP4483873B2 (ja) * 2007-02-13 2010-06-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
EP2309106B1 (de) * 2009-07-30 2017-06-07 Ford Global Technologies, LLC Kühlsystem
GB2473437B (en) * 2009-09-09 2015-11-25 Gm Global Tech Operations Inc Cooling system for internal combustion engines
US8359845B2 (en) 2009-10-16 2013-01-29 GM Global Technology Operations LLC Exhaust heat recovery and exhaust gas recirculation with common heat exchanger
DE102010014843B4 (de) * 2010-04-13 2020-06-25 Pierburg Gmbh Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine
US9664087B2 (en) * 2010-07-22 2017-05-30 Wescast Industries, Inc. Exhaust heat recovery system with bypass
US8443789B2 (en) * 2010-07-23 2013-05-21 GM Global Technology Operations LLC Exhaust gas recirculation system for an internal combustion engine
DE102010036946A1 (de) * 2010-08-11 2012-02-16 Ford Global Technologies, Llc. Hochdruck-Abgasrückführsystem mit Wärmerückgewinnung
DE102012219811B4 (de) 2012-10-30 2014-07-03 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Vorrichtung zum Vermindern der Kondensatbildung vor dem Kompressor eines turbogeladenen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors
JP6346426B2 (ja) * 2013-08-12 2018-06-20 現代自動車株式会社Ｈｙｕｎｄａｉ Ｍｏｔｏｒ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｅｇｒガス及びエンジンオイル冷却装置とその制御方法
US9611818B2 (en) 2014-12-03 2017-04-04 Hyundai Motor Company Integrated EGR valve housing
DE202016100731U1 (de) 2016-01-12 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Temperaturregulation in einem Abgasrückführungssystem

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000257513A (ja) * 1999-03-03 2000-09-19 Mitsubishi Motors Corp 再循環排気ガス冷却装置
JP2001073753A (ja) * 1999-09-08 2001-03-21 Isuzu Ceramics Res Inst Co Ltd 蒸気タービンから成る排気ガスエネルギ回収装置
US20060112679A1 (en) * 2004-11-29 2006-06-01 Denso Corporation Exhaust gas purifying apparatus
US20060213184A1 (en) * 2005-03-24 2006-09-28 Honyewll International Inc. Engine exhaust heat exchanger
US20070227141A1 (en) * 2006-03-31 2007-10-04 Jiubo Ma Multi-stage jacket water aftercooler system
US20080264609A1 (en) * 2007-04-26 2008-10-30 Behr Gmbh & Co. Kg Heat exchanger for exhaust gas cooling; method for operating a heat exchanger; system with a heat exchanger for exhaust gas cooling
US20110083648A1 (en) * 2009-10-12 2011-04-14 International Engine Intellectual Property Company Llc FLEX Dual Stage EGR Cooling
JP2013217222A (ja) * 2012-04-05 2013-10-24 Toyota Industries Corp ランキンサイクル装置

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Publication number Publication date
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