CN108361128A - 排气再循环系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及排气再循环系统及其操作方法，并提供一种发动机系统。该发动机系统包括具有可致动阀板的排气热交换器阀、阀门致动组件以及定位在冷却剂通道中的流动反转阀，该阀门致动组件通过耦接至该阀板的机械联动装置的操作调节该阀板的位置，该流动反转阀被配置为使挡板冷却剂管道中的冷却剂流反向以触发机械联动装置的致动。

Description

排气再循环系统及其操作方法
背景技术
在内燃发动机的一些工况期间，期望将排气冷却提供到排气再循环(EGR)回路或从排气提取热量以加热发动机冷却剂。在其它情况期间，期望允许排气流动到下游部件而不经过热交换器并将热量传递到发动机冷却剂。在先前的发动机中，排气系统可以被设计成将冷却的排气引导到EGR回路和下游排气部件。在这些系统中可以提供增加从热交换器到EGR回路和下游排气部件的排气流量的阀门。该阀门起改变流过热交换器的排气量的作用。在现有排气系统中，阀门经由控制器和螺线管或电动马达来致动。使用控制器和螺线管来致动阀门有几个缺点，一个是需要大量电子器件来与致动系统接线。例如，可能需要电子控制单元(ECU)，接线引线，接线线束等来致动阀门。致动电子器件可能容易受到由环境因素(例如水暴露以及车辆和发动机振动)引起的故障的影响。此外，电子器件还可能需要校准和控制策略，这些策略对于开发而言是昂贵的并且对在控制系统中部署而言在计算上是密集的。
发明内容
这样，在一种途径中，提供了一种发动机系统。该发动机系统可以包括排气热交换器阀，该排气热交换器阀包括可致动的阀板和调节阀板的位置的阀门致动组件。该发动机系统还包括定位在冷却剂通道中的流动反转阀，该流动反转阀被配置为使挡板(flapper)冷却剂管道中的冷却剂流反向以触发机械联动装置的致动。如果需要的话，流动反转阀和机械联动装置使阀板能够被动地致动以避免使用用于阀门致动的控制器。因此，与电子致动系统相比，阀门致动组件的可靠性和寿命可以被增加。
本发明人已经认识到上述问题和解决它们的可能选项。当单独或组合使用附图时，上述优点和其他优点，以及本申请的特征将很容易从以下具体实施方式中看出来。
应理解的是，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中被进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任意部分中提到的任意缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了发动机中的发动机系统的图示，该发动机系统包括处于第一位置的排气热交换器阀；
图2示出了图1所示的发动机系统的图示，其中排气热交换器阀处于第二位置；
图3A和图3B示出处于第一位置的排气热交换器阀和对应的阀门致动组件的详细视图；
图4A和图4B示出处于第二位置的排气热交换器阀和对应的阀门致动组件的详细视图；并且
图5示出了一种用于操作包括排气热交换器阀和对应的阀门致动组件的发动机系统的方法。
具体实施方式
本说明涉及用于致动排气热交换器阀的系统和方法，该排气热交换器阀增大到排气再循环(EGR)系统和排气系统的冷却的排气流量。排气热交换器阀通过一系列机构来致动，该一系列机构使排气热交换器阀能够基于在将冷却剂提供给排气热交换器阀的冷却剂管道中的冷却剂的温度，而被调节到第一位置和第二位置。在第一位置处，排气热交换器阀通过阻塞通到排气通道中的排气热交换器的第一出口，来引导排气通过排气热交换器管道进入EGR通道。另一方面，在第二配置中，排气热交换器阀引导排气通过排气热交换器管道并且返回到排气通道中，进而使排气流至下游部件并最终流至周围环境。为了实现第二位置的流动模式，排气热交换器阀阻塞在排气热交换器管道的入口和第一出口之间的排气通道的区段。
阀门致动机构可以包括定位在冷却剂管道和机械联动装置中的温度相关流动反转阀。在一个示例中，温度相关流动反转阀改变从冷却剂管道分出的冷却剂支管中的冷却剂流动方向，以开始致动联动装置致动板。在这样的示例中，冷却剂支管中流动方向的改变使得联动装置致动板围绕枢轴转动。枢转联动装置致动板使得彼此铰接的外部连杆移动。进而，外部连杆的运动将阀板推至不连续的位置。与可能更容易受到水、振动等的损害的电子阀门致动装置相比，以这种方式构造排气热交换器阀和相应的致动机构提供了可靠的且温度相关阀门致动。因此，阀门和相应的致动机构的寿命和可靠性能够被增加。此外，本文描述的阀门致动机构可以不需要电子控制单元(ECU)的任意控制或校准策略。这样，发动机系统的开发和制造成本可以被降低。
图1示出了车辆102中的发动机100。发动机100包括有利于发动机中的燃烧操作的汽缸104，进气门106和排气门108。发动机100可以包括能够进行燃烧操作的附加部件，诸如在火花点火发动机中的点火装置、阀门致动器(例如凸轮，电子致动器等)、活塞、曲轴等。在操作期间，汽缸104通常经历四冲程燃烧循环：该循环包括进气冲程，压缩冲程，膨胀冲程和排气冲程。然而，发动机可以被配置为实施其他合适的燃烧循环。
进气管道110也提供于车辆102中。进气管道110使进气气流能够进入汽缸104中。进气管道110被包括在进气系统112中。进气系统112还包括节气门114和将经调整的进气气流提供给进气门106的进气歧管116。应该理解的是，附加部件可以被包括在进气系统112中，诸如一个或多个空气滤清器、压缩机等。
提供排气歧管118以使排气能够从汽缸104排出。排气歧管118可以被包括在排气系统120中。排气系统120还包括排气通道122和排放控制装置123(例如催化剂、过滤器等)。排气系统120可以包括图1所示的区段下游的一个或多个排放控制装置。
发动机系统124(例如，EGR系统)也可以被包括在车辆102中。发动机系统124包括具有入口128、第一出口130和第二出口132的排气热交换器管道126。第一出口130通到排气通道122中，并且第二出口132通到EGR通道134中。如所示出的，EGR通道134在排气热交换器管道126和进气歧管116之间延伸。然而在其他示例中，EGR通道134可以连接至进气歧管116上游的排气通道。
EGR阀135也被耦接至EGR通道134。EGR阀135配置为允许排气流通过EGR通道134，并且以不同的程度抑制排气流通过EGR通道134。因此，应理解的是，EGR阀135可以调整流入进气歧管116中的排气量。控制器150可以将控制信号发送给EGR阀135。
冷却剂管道136可以围绕排气热交换器管道126延伸，或者可以通过各种热交换器矩阵配置的多个管散布在管道内，所述多个管可以包括翅片和其它传热元件。冷却剂管道136被配置为从行进通过排气换热器管道126的排气中去除热量。冷却剂管道136和排气换热器管道126可以是排气换热器137的一部分。排气热量热交换器137用作热交换器，其从排气去除热量并将热量传递给冷却剂。
冷却剂可以通过输入冷却剂通道170被提供给冷却剂管道136并被排出至输出冷却剂通道171。如所示出的，流动反转阀158以及冷却剂通道138和139被定位在冷却剂管道136与输入冷却剂通道170和输出冷却剂通道171之间。因此，输入冷却剂通道170被定位在冷却剂管道136上游，并且输出冷却剂通道171被定位在冷却剂管道136下游。冷却剂泵140可以被耦接至输入冷却剂通道170。冷却剂泵140被配置为调节通过输入冷却剂通道170的冷却剂流的速率。此外，输入冷却剂通道170可以接收来自发动机100中的冷却剂管道(例如水套)的冷却剂，并且输出冷却剂通道171可以将冷却剂供应给发动机100。通过冷却剂通道138和139的冷却剂流的方向取决于流动反转阀158的状态。流动反转阀158包括致动器，该致动器可以基于冷却剂通道170或171中的冷却剂的温度来改变阀门的状态。在图3A、图3B、图4A和图4B中描述了流动反转阀的细节。
发动机系统124还包括具有阀板143的排气热交换器阀142，阀板143被配置为被致动到不同位置。图1描绘了处于第一位置的阀板143，在该位置处，阀板143阻塞排气热交换器管道126的第一出口130。图2描绘了处于第二位置的阀板143，本文将进行更详细地讨论。应该理解的是，在一些示例中，阀板143也可以被定位在图1和图2所描绘的第一位置和第二位置之间的中间位置。继续参考图1，在第一位置处，阀板143通过第二出口132将排气从排气热交换器管道126引导至EGR通道134。箭头144描绘了该排气流动模式的大致方向。以这种方式，排气可以被冷却并随后被引导回到进气歧管116，以将经冷却的EGR气体提供给进气系统112。
发动机系统124还可以包括配置为调节阀板143的位置的阀门致动组件145。阀门致动组件145包括挡板阀146，挡板阀146包括在挡板通道147内部的联动装置致动板161，联动装置致动板被连接至控制阀板143的位置的联动装置。发动机系统124还可以包括流动反转阀158。如上文所讨论的，流动反转阀158被配置为改变在冷却剂通道138和冷却剂通道139中冷却剂流的方向。在挡板冷却剂管道147中的冷却剂流的方向作用于阀门致动组件145的挡板阀146。挡板阀146连接至机械联动装置148以将阀板143移动到不同位置。本文将参考图3A、图3B、图4A和图4B来更详细地讨论阀门致动组件145的具体运动学。
此外，图1示出了通过挡板冷却剂管道147的冷却剂的如箭头172所示的大致流动方向。箭头174还描绘了通过冷却剂管道139的冷却剂流的大致方向。因此，冷却剂从冷却剂管道138流至冷却剂管道139。
控制器150可以被配置为接收来自发动机100和发动机系统124中的传感器的信号以及将命令信号发送给诸如节气门114、冷却剂泵140、EGR阀135等的部件以调节部件的操作。在一个示例中，控制器150可以不被配置为调节排气热交换器阀142的操作。车辆102中的各种部件可以至少部分地由包括控制器150的控制系统149和由来自车辆驾驶员153经由输入装置154的输入来控制。控制系统149还可以包括用于调节喷射器、阀门等的致动器和/或其他部件以及本文描述的传感器。在该示例中，输入装置154包括加速器踏板155和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器156。控制器150在图1中被示出为微型计算机，其包括处理器160(例如，微处理器单元)、输入/输出端口162、在该特定示例中被示出为只读存储器164(例如，只读存储器芯片)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166、不失效存储器168和数据总线。
在一些示例中，在致动排气热交换器阀142期间，冷却剂泵140的输出可以在阀门致动被启动时增加以减小阀门致动的持续时间。例如，通过冷却剂泵，冷却剂流量的突然增加可以引起机械联动装置被更快速地致动。因此，通过减小阀门中的致动延迟来改善排气热交换器阀142的致动性能。
存储介质只读存储器164可以被编程有计算机可读数据，该计算机可读数据表示可由处理器160执行以进行下述方法以及可预计但未具体列出的其它变体的指令。
图2示出处于第二位置的排气热交换器阀142，在该位置处，阀板143阻塞在排气热交换器管道126的入口128和排气热交换器管道126的第一出口130之间的排气通道122的区段200。图2示出参考图1描述的车辆102部件、发动机100和发动机系统124的数字指示符。然而，冗余部件说明已被省略以避免冗余。
在第二位置，排气热交换器阀142使排气能够流入排气热交换器管道126中并且通过排气热交换器管道126的第一出口130返回到排气通道122中。以这种方式，来自整个排气流的排气热量可以被传递至发动机冷却剂。箭头202描绘了当排气热交换器阀142处于第二位置时排气流的大致方向。
此外，如图2所示，箭头204描绘了通过挡板冷却剂管道147的冷却剂的大致流动方向，并且箭头206描绘了通过冷却剂管道139的冷却剂流的大致方向。因此，冷却剂从冷却剂管道138流至冷却剂管道139。
图3A、图3B、图4A和图4B示出了排气热交换器阀142及对应的阀门致动组件145的更详细的实施例。阀门致动组件145能够基于冷却剂流过输入冷却剂通道170或出口冷却剂通道171的冷却剂的温度，被动地致动排气热交换器阀。与电子阀门致动装置相比，被动致动使阀门和对应的致动机构的寿命和可靠性能够被增加。图3A和图3B示出处于第一位置的排气热交换器阀142，并且图4A和图4B示出处于第二位置的排气热交换器阀142。
具体参考图3A，详细描绘在图1和图2所示的排气热交换器管道126的入口128与排气热交换器管道126的第一出口130之间的排气通道122的区段200。
如图3B所示，流动反转阀158包括蜡马达(wax motor)302或诸如电磁阀的其它合适的致动装置。蜡阀的优点包括可靠并且在一些情况下是被动的(例如，与控制器无关)致动。然而，以这种方式使用电磁阀的一个优点是能够基于除发动机冷却剂温度以外的输入(诸如发动机功率水平)来控制阀门143。控制流动反转阀而不是控制板143的螺线管的优点是：与靠近阀143的车身底部位置相比，在车辆中的这个位置(例如，引擎室)处的螺线管更不容易受到道路碎片和水浸没的损害。蜡马达302被配置为基于冷却剂管道171中的冷却剂的温度而将滑动阀304移动到如图3A和图3B所示的正向流动位置或者如图4A和图4B所示的反向流动位置。可替代地，蜡马达302可以被放置在滑动阀304的另一端以对冷却剂通道170中的温度作出反应。具体地，蜡马达302以如箭头306所示的线性方向移动滑动阀。进一步地，在一个示例中，蜡马达302被配置为通过使用蜡的相变行为来将热能转换成线性运动(即，机械能)。蜡马达302可以被配置为当冷却剂高于阈值温度时在第一方向308上移动滑动阀304，以将滑动阀304放置于图3A和图3B所示的正向流动位置。蜡马达302还可以被配置为当冷却剂低于阈值温度时在第二方向310上移动滑动阀304，以将滑动阀304放置于图4A和图4B所示的反向流动位置。
包括在阀门致动组件中的弹簧机构305被定位在蜡马达302和滑动阀304之间。弹簧机构305被配置为减小滑动阀304的正向流动位置和反向流动位置之间的致动持续时间。例如，弹簧机构305推动滑动阀304更快地进入不连续的正向流动位置和反向流动位置。致动持续时间可以被定义为滑动阀304被蜡阀致动时开始和滑动阀到达期望位置(即，正向流动位置或反向流动位置)时结束的时间间隔。以这种方式，阀门致动的延迟可以被减少，从而改善排气热交换器阀142的操作。
如图3A和图3B所示，在正向流动位置处，滑动阀304引导冷却剂通过冷却剂支管区段，该冷却剂支管区段使冷却剂能够从供给冷却剂的冷却剂通道170流到挡板冷却剂管道147、到冷却剂通道138、再到排气热交换器137、再到冷却剂通道139并最终流回到冷却剂通道171。箭头314描绘了冷却剂流从冷却剂通道区段312流入流动反转阀158以及流出流动反转阀158进入冷却剂通道区段312的大致方向。此外，箭头318描绘了流动反转阀158中通过管道320的冷却剂流的大致方向。具体地，在图3A和图3B所示的流动反转阀配置中，冷却剂从图1所示的冷却剂通道139流入流动反转阀158中。此外，在图3A和图3B所示的流动反转阀配置中，冷却剂从流动反转阀158流入挡板冷却剂管道147中。流动反转阀158还接收来自冷却剂通道170的冷却剂并使冷却剂流入冷却剂通道171中。箭头316描绘冷却剂流通过挡板冷却剂管道147的大致方向。
如箭头316所示的挡板冷却剂管道147中的冷却剂的正向流动方向将在机械联动装置148的挡板阀146中的联动装置致动板161移动(例如，以逆时针方向旋转)到第一位置。联动装置致动板161的运动将启动机械联动装置148中的外部连杆324的运动，以改变阀板143的位置。具体地，联动装置致动板161围绕第一枢轴326转动。第一枢轴326被耦接至外部连杆324。第一密封件328被提供为围绕第一枢轴326，以减少冷却剂从挡板冷却剂管道147泄漏的可能性。联动装置铰链330被定位在每个外部连杆之间，以使外部连杆的位置能够响应于联动装置致动板161的运动而转换。进而，外部连杆324使阀板143围绕第二枢轴332转动。具体地，当板被移动到图3A和图3B所示的第一位置时，阀板143以顺时针方向转动。第二密封件334被提供为围绕第二枢轴332，以减少排气从排气通道122泄漏的可能性。此外，外部连杆324和联动装置铰链330被定位在排气通道122、排气热交换器管道126和挡板冷却剂管道147、冷却剂通道138和冷却剂管道136的外部，以防止上述部件之间的干涉。
如图3A和图3B所示，当排气热交换器阀142处于第一位置并且如图1所示的EGR阀135打开时，排气流从排气热交换器管道126通过第二出口132进入EGR通道134中，如箭头336所示。然而，应理解的是，当排气热交换器阀142处于第一位置并且图1所示的EGR阀135关闭时，排气绕过排气热交换器管道126并流过排气通道122的区段200。
在一个示例中，在高负荷发动机操作(例如，全开节气门)期间，如果大部分排气经过排气换热器137，则在排气歧管处的排气背压和/或向冷却剂的热传递可能过大。因此，为了减少发动机背压和/或向冷却剂的热传递，阀门142可被设计为当流过排气通道122的排气的体积流速率高于阈值量时处于第一位置。在这样的示例中，联动装置致动板161和阀板143两者的形状可以设计成使得排气流的压力迫使排气热交换器阀142进入第一位置。具体地，当排气流量开始超过阈值量时，其施加在阀板143上的压力将在联动装置148上传输足够的力，以将联动装置致动板161至少部分地移动到与挡板回路147中的冷却剂流动相反的位置。由于阀板移动，将允许一些排气行进通过排气通道122的路径，从而减小发动机上的背压和向冷却剂的热传递。
阀门致动组件145使排气热交换器阀142能够基于冷却剂温度而被动地移动到第一位置和第二位置。例如，排气热交换器阀142可以在当发动机低于阈值温度时的发动机预热期间被移动到图4A和图4B所示的第二位置。另一方面，排气热交换器阀142可以在发动机预热之后当发动机高于阈值温度时被移动到图3A和3B所示的第一位置。与电子致动系统相比，以这种方式设计的被动致动组件可以更可靠并更不容易受来自环境因素(例如湿度)的故障的影响。
图4A和图4B示出处于第二位置的排气热交换器阀142。图4A和图4B示出了参考图3A和3B所示的发动机系统124的部件的数字指示符。然而，冗余组件说明已被省略。在图4A和图4B中，蜡马达302已经将滑动阀304线性地推到反向流动配置。如图4A和图4B所示，在反向流动位置，滑动阀304引导冷却剂通过冷却剂支管区段，该冷却剂支管区段使冷却剂能够从供给冷却剂的冷却剂通道170流到冷却剂通道139、到排气热交换器137、再到冷却剂通道138、再到挡板冷却剂管道147并最终流回到冷却剂通道171。在反向流动配置中，滑动阀304引导冷却剂通过被连接至挡板冷却剂管道147的冷却剂支管区段400，以使挡板冷却剂管道147中的冷却剂流的方向反向。箭头402指示通过冷却剂支管区段400的冷却剂的大体流动。箭头404描绘通过挡板冷却剂管道147的冷却剂的反向流动方向。因此，在如图4A和图4B所示的滑动阀304的反向流动配置中，挡板冷却剂管道147中如箭头404所示的冷却剂流的方向与冷却剂通道138的区段312中如箭头314所示的冷却剂流的方向相反。将在挡板冷却剂管道147中的冷却剂流的方向反向对联动装置致动板161施加力，以使联动装置致动板161沿顺时针方向绕第一枢轴326转动。进而，联动装置致动板161的转动触发外部连杆324的运动，该运动使阀板143开始以逆时针方向转动以便将阀板143移动到第二位置。如图4A和图4B所示，当阀板143处于第二位置时，排气通过排气热交换器管道126的第一出口130流入阀板143下游的排气通道122中，如箭头406所示。以这种方式，排气热量可以被传递给发动机冷却剂，同时经冷却的排气可以流到排气系统中的下游部件。
图5示出了一种用于操作发动机系统的方法500。方法500可以由上文参考图1-4B描述的发动机系统或其他合适的发动机系统来实施。具体地，在一个示例中，方法500可以通过排气热交换器阀和相应的阀门致动组件来实施，而无需来自控制器的输入。然而，在其他示例中，控制器可以被用于命令阀门致动组件中的部件。
在502处，该方法包括确定发动机系统是否在第一工况或第二工况下操作。在一个示例中，第一工况可以是当冷却剂通道中的冷却剂高于阈值温度时，并且第二工况可以是当冷却剂通道中的冷却剂低于阈值温度时。例如，第二工况可以是发动机预热阶段并且第一工况可以是发动机预热之后的发动机阶段。
在504处，该方法包括在第一工况期间将排气热交换器阀移动到第一位置，在该位置处，阀板阻塞通到排气通道的排气热交换器管道的第一出口。在一个示例中，在第一位置，一些排气从排气热交换器管道流至进气系统。
将排气热交换器阀移动到第一位置可以包括步骤506-510。在506处，该方法包括致动流动反转阀以在挡板冷却剂管道中提供在第一方向(例如，正向流动方向)上的冷却剂流。在步骤508中，该方法包括响应于挡板冷却剂管道中的流动而在第一方向上移动阀门致动组件的机械联动装置中的联动装置致动板。在510处，该方法包括将由联动装置致动板的运动产生的机械能通过机械联动装置传递至阀板，以将阀板转换到第一位置。具体地，在一个示例中，排气热交换器阀可以通过蜡马达的温度相关致动(temperature dependentactuation)而被移动到第一位置，蜡马达通过温度相关致动机制将滑动阀移动到正向流动位置。
在511处，该方法包括调节EGR阀以引导排气的一部分通过排气热交换器管道和EGR通道或者引导另一部分(例如大部分)排气绕过排气热交换器管道。当EGR阀打开以将一些排气引导至进气装置时，其余的排气不流过排气热交换器，而是绕过排气热交换器。以这种方式，EGR阀可以被致动以实施EGR操作或实施排气流完全绕过排气热交换器。应该认识到，EGR阀可以基于发动机工况来调节。例如，当发动机速度低于阈值并高于阈值怠速时，EGR阀可以被打开，以防止峰值功率输出降低和不稳定怠速(rough idle)。
如果发动机系统在第二工况下操作，则该方法包括在512处，将排气热交换器阀移动到第二位置，在该位置处，阀板阻塞排气热交换器管道的入口和第一出口之间的排气管道的区段。在一个示例中，在第二位置处，排气从排气热交换器管道流到下游排气管道。
将排气热交换器阀移动到第二位置可以包括步骤514-518。在514处，该方法包括致动流动反转阀以使挡板冷却剂管道中的冷却剂的流动反向。在516处，该方法包括响应于挡板冷却剂管道中的流动反向而在第二方向上移动阀门致动组件的机械联动装置中的联动装置致动板。在518处，该方法包括将由联动装置致动板的运动产生的机械能通过该机械联动装置传递给阀板以将该阀板转换到第二位置。此外，在一个示例中，方法500可以包括增加被提供给流动反转阀的冷却剂流的压力以增加排气热交换器阀的致动速度的附加步骤。当排气热交换器阀被移动到第一位置和/或第二位置时，可以实施该附加步骤。具体地，在一个示例中，该方法可以进一步包括增加提供给流动反转阀的冷却剂流的压力，以在需要较高压力来克服与排气热交换器阀的致动相反的排气压力的情况下，使排气热交换器阀能够致动。在另一个示例中，该方法还可以包括通过增加提供冷却剂流和压力的冷却剂泵的转速来增加被提供给流动反转阀的冷却剂流的压力。应理解的是，在一些示例中，增加冷却剂流的压力的步骤可以在第一工况和/或第二工况期间被实施。
方法500使排气热交换阀能够基于发动机中的冷却剂的温度通过一系列可靠的机械部件来被动地致动。因此，该阀以及相应的致动机构的寿命和可靠性可以被增加。此外，当排气热交换器阀被动地致动使得不需要用于阀门的ECU控制和校准策略时，能够降低系统的开发和制造成本。
所述附图示出了具有各个部件的相对定位的示例性配置。如果被示出为直接相互接触或直接耦接，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耦接。类似地，至少在一个示例中，所示的彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或相邻。作为一个示例，相互共面接触的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，被定位为彼此远离的在其间仅具有间隔且没有其他组件的元件可以被如此称谓。作为又一个示例，被示出为一个在另一个上方/下方，在彼此相对侧或一个在另一个左侧/右侧的元件可以被相对彼此如此称谓。此外，如附图所示，在至少一个示例中，最顶端的元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底端的元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部，上面/下面，上方/下方可以是相对附图的竖直轴而言，并且用于描述附图的元件相对彼此的定位。这样，在一个示例中，示出为在其他元件上方的元件被竖直地定位在其他元件上方。作为又一个示例，附图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形的，直线的，平面的，弯曲的，圆角的，倒角的，成角度的等)。此外，在至少一个示例中，被示出相互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，被示出在另一个元件内的元件或者被示出在另一个元件外侧的元件可以被如此称谓。
在以下段落中进一步描述了本公开的主题。根据一个方面，提供了一种发动机系统。该发动机系统包括：排气热交换器阀，其包括可致动阀板；阀门致动组件，其通过操作耦接到阀板的机械联动装置来调节阀板的位置；和以及流动反转阀，流动反转阀配置为反转挡板冷却剂管道中的冷却剂流动以触发机械联动装置的致动。
另一方面，提供了一种用于操作发动机系统的方法。该方法包括在第一工况期间，将排气热交换器阀移动到第一位置，以及在第二工况期间，将排气热交换器阀移动到第二位置。在第一位置处，阀板阻塞通到排气通道中的排气热交换器管道的第一出口，排气热交换器阀通过阀门致动组件和被定位在冷却剂通道中的流动反转阀来移动到第一位置，该流动反转阀被配置为使冷却剂通道的挡板冷却剂管道中的冷却剂流反向以触发耦接到阀板的机械联动装置的致动。在第二位置处，阀板阻塞在排气换热器管道的入口和第一出口之间的排气通道的区段。
另一方面，提供了一种排气再循环(EGR)系统。该EGR系统包括排气热交换器阀、阀门致动组件以及被定位在冷却剂通道中的流动反转阀，该排气热交换器阀包括可致动的阀板，该阀板可致动到第一位置和第二位置，在第一位置处，阀板阻塞排气热交换器管道的第一出口，并且在第二位置处，阀板阻塞在排气热交换器管道的入口和第一出口之间的排气通道的区段，该阀门致动组件通过操作耦接到阀板的机械联动装置来调节阀板的位置，该流动反转阀被配置为使挡板冷却剂管道中的冷却剂流动反向以触发该机械联动装置的致动。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，阀板可以被致动到第一位置和第二位置，在第一位置处，阀板可以阻塞排气热交换器管道的第一出口，并且在第二位置处，阀板可以阻塞排气热交换器管道的入口与第一出口之间的排气管道的区段，第一出口通到排气管道中。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，排气热交换器管道的第二出口可通到具有排气再循环(EGR)阀的EGR通道中。
在本文描述的任意方面或这些方面的组合中，该发动机系统还可以包括排气热交换器，该排气热交换器包括传热元件，该传热元件具有围绕该排气热交换器管道延伸的冷却剂管道和包括多个管的热交换器矩阵中的一个或多个。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该流动反转阀可以包括蜡马达，该蜡马达被配置为将该流动反转阀中的滑动阀移动到正向流动位置和反向流动位置。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该发动机系统还可以包括定位在该蜡马达和该滑动阀之间的弹簧机构，该弹簧机构被配置为减少该滑动阀的正向流动位置和反向流动位置之间的致动持续时间。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，联动装置致动板可以被定位在挡板冷却剂管道中并且被包括在机械联动装置中，该联动装置致动板基于挡板冷却剂管道中冷却剂的流动方向来移动机械联动装置，以将该阀板转换到不同位置。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该机械联动装置可包括多个外部连杆、定位在该多个外部连杆之间的联动装置铰链以及耦接至该阀板和该联动装置致动板的枢轴。
在本文所述的任意方面或者这些方面的组合中，第一工况可以是当冷却剂通道中的冷却剂高于阈值温度时并且第二工况可以是当冷却剂通道中的冷却剂低于阈值温度时。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，在第一位置处，排气可以从排气热交换器管道流至进气系统。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，在第二位置处，排气可以从排气热交换器管道流至下游排气通道。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，排气热交换器阀可以通过流动反转阀中的蜡马达的温度相关致动而被移动到第一位置，蜡马达将流动反转阀中的滑动阀移动到正向流动位置和反向流动位置。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该方法还可以包括在第一工况期间，打开耦接至排气热交换器管道的第二出口的EGR通道中的排气再循环(EGR)阀。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该方法还可以包括增加提供给流动反转阀的冷却剂流的压力以增加排气热交换器阀的致动速度。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该流动反转阀可以包括蜡马达，该蜡马达被配置为将该流动反转阀中的滑动阀移动到正向流动位置和反向流动位置。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，EGR系统还可以包括定位在蜡马达与滑动阀之间的弹簧机构，该弹簧机构被配置为减小滑动阀的正向流动位置与反向流动位置之间的致动持续时间。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，联动装置致动板可以被定位在挡板冷却剂管道中并被包括在机械联动装置中，联动装置致动板基于挡板冷却剂管道中冷却剂流的方向移动机械联动装置以将阀板放置到不同位置。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，机械联动装置可以包括多个外部连杆，定位在多个外部连杆之间的联动装置铰链以及耦接至阀板和联动装置致动板的枢轴。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，该方法还可以包括在需要更高的压力来克服与排气热交换器阀的致动相反的排气压力的情况下，增加提供给流动反转阀的冷却剂流的压力，以实现排气热交换器阀的致动。
在本文所述的任意方面或这些方面的组合中，还包括通过增加提供冷却剂流和压力的冷却剂泵的转速来增加被提供给流动反转阀的冷却剂流的压力。
应该理解，本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。此外，各种系统配置中的一个或多个可以与一个或多个所述诊断程序结合使用。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

Claims (20)

1.一种发动机系统，其包含：
排气热交换器阀，其包括可致动阀板；
阀门致动组件，其通过耦接至所述阀板的机械联动装置的操作调节所述阀板的位置；以及
流动反转阀，其被定位在冷却剂通道中，所述流动反转阀被配置为使挡板冷却剂管道中的冷却剂流反向以触发所述机械联动装置的致动。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述阀板可致动到第一位置和第二位置，在所述第一位置上，所述阀板阻塞排气热交换器管道的第一出口并且在所述第二位置上，所述阀板阻塞在所述排气热交换器管道的入口和所述第一出口之间的排气管道的区段，所述第一出口通到所述排气管道中。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其中所述排气热交换器管道的第二出口通到具有排气再循环阀即EGR阀的EGR通道中。
4.根据权利要求2所述的发动机系统，其还包含排气热交换器，所述排气热交换器包括传热元件，所述传热元件具有围绕所述排气热交换器管道延伸的冷却剂管道和包括多个管的热交换器矩阵中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述流动反转阀包括蜡马达，所述蜡马达被配置为将在所述流动反转阀中的滑动阀移动到正向流动位置和反向流动位置。
6.根据权利要求5所述的发动机系统，其还包含定位在所述蜡马达和所述滑动阀之间的弹簧机构，所述弹簧机构被配置为减少所述滑动阀的所述正向流动位置和所述反向流动位置之间的致动持续时间。
7.根据权利要求1所述的发动机系统，其中联动装置致动板被定位在所述挡板冷却剂管道中并被包括在所述机械联动装置中，所述联动装置致动板基于在所述挡板冷却剂管道中冷却剂流的方向移动所述机械联动装置，以将所述阀板转换为不同位置。
8.根据权利要求7所述的发动机系统，其中所述机械联动装置包括多个外部连杆、定位在所述多个外部连杆之间的联动装置铰链以及耦接至所述阀板和所述联动装置致动板的枢轴。
9.一种用于操作发动机系统的方法，其包含：
在第一工况期间，将排气热交换器阀移动到第一位置，在第一位置处，阀板阻塞通到排气通道中的排气热交换管道的第一出口，所述排气热交换器阀通过阀门致动组件和定位在冷却剂管道中的流动反转阀而被移动到第一位置，所述流动反转阀被配置为使在所述冷却剂通道的挡板冷却剂管道中的冷却剂流反向，以触发耦接至所述阀板的机械联动装置的致动；以及
在第二工况期间，将所述排气热交换器阀移动到第二位置，在第二位置处，所述阀板阻塞在所述排气热交换器管道的入口和所述第一出口之间的排气通道的区段。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一工况是当在所述冷却剂通道中的冷却剂高于阈值温度时，并且所述第二工况是当在所述冷却剂通道中的冷却剂低于所述阈值温度时。
11.根据权利要求9所述的方法，其中处于所述第一位置时，排气从所述排气热交换器管道流至进气系统。
12.根据权利要求9所述的方法，其中处于所述第二位置时，排气从所述排气热交换器管道流至下游排气通道。
13.根据权利要求9所述的方法，其中所述排气热交换器阀通过在所述流动反转阀中的蜡马达的温度相关致动而被移动到第一位置，所述蜡马达将在所述流动反转阀中的滑动阀移动到正向流动位置和反向流动位置。
14.根据权利要求9所述的方法，其还包含在所述第一工况期间，打开耦接至所述排气热交换器管道的第二出口的排气再循环通道即EGR通道中的EGR阀。
15.根据权利要求9所述的方法，其还包含增加被提供给所述流动反转阀的冷却剂流的压力，以增加所述排气热交换器阀的致动速度。
16.根据权利要求9所述的方法，其还包括在需要较高的压力克服与所述排气热交换器阀的致动相反的排气压力的情况下，增加被提供给所述流动反转阀的冷却剂流的压力以实现所述排气热交换器阀的致动。
17.根据权利要求9所述的方法，其还包含通过增加提供所述冷却剂流和压力的冷却剂泵的转速来增加被提供给所述流动反转阀的冷却剂流的压力。
18.一种排气再循环系统即EGR系统，其包含：
排气热交换器阀，其包括可制动阀板，所述阀板可致动到第一位置和第二位置，在所述第一位置处，所述阀板阻塞排气热交换器管道的第一出口，并且在所述第二位置处，所述阀板阻塞在所述排气热交换器管道的入口和所述第一出口之间的排气通道的区段。
阀门致动组件，其通过操作耦接至所述阀板的机械联动装置调节所述阀板的位置；以及
流动反转阀，其被定位在冷却剂通道中，所述流动反转阀被配置为使挡板冷却剂管道中的冷却剂流反向，以触发所述机械联动装置的致动。
19.根据权利要求18所述的EGR系统，其还包含定位在所述蜡马达和所述滑动阀之间的弹簧机构，所述弹簧机构被配置为减少所述滑动阀的所述正向流动位置和所述反向流动位置之间的致动持续时间，并且其中所述流动反转阀包括蜡马达，所述蜡马达被配置为将在所述流动反转阀中的滑动阀移动到正向流动位置和反向流动位置。
20.根据权利要求18所述的EGR系统，其中联动机构致动板被定位在所述挡板冷却剂管道中并被包括在所述机械联动装置中，所述联动装置致动板基于在所述挡板冷却剂管道中的冷却剂流的方向移动所述机械联动装置，以将所述阀板放置在不同位置，并且其中所述机械联动装置包括多个外部连杆、定位在所述多个外部连杆之间的联动装置铰链以及耦接至所述阀板和所述联动装置致动板的枢轴。
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