[发明专利]多冷却器EGR冷却

说明书

技术领域

本发明涉及通过再循环系统输送排气再循环(EGR)到发动机进气歧管的系统。

背景技术

发动机可以使用EGR以减少排放和增加效率。例如，柴油发动机可以使用EGR解 决在燃烧中NOx的产生。当发动机如经涡轮增压器增压操作时，基于进气的温度可以 限制发动机输出。因此，较热的EGR会减少有效的发动机输出，因为它加热引入的新 鲜进气。

因此，在一些系统中，可以使用EGR冷却器，或多个EGR冷却器。例如，可以使 用多个串联的EGR冷却器，其中冷却器不同地配置以提供不同的冷却量。如在 WO2005095780中描述的这种系统。

然而，本发明人在此认识到上述方法和其他方法的几个问题。具体地，虽然这种 配置可以使用多级冷却，但在一些工况下这种配置还可以导致冷却器结垢(fouling) (过冷和冷凝)。虽然通过减少EGR流可以避免这种结垢，但可以导致排放增加。

发明内容

取决于不同的工况经协调通过或围绕多个冷却器的EGR流的系统可以至少部分地 解决上述问题。因此，本发明人在此认识到取决于工况可以调制EGR流通过分离/不 同的路径以达到进气温度(和/或EGR流、EGR流温度等)，同时还可以避免单个冷 却器结垢情况。

此外，本发明人在此认识到解决在EGR系统设计中常常经历的限制的方法。具体 地，EGR冷却器可以设计为高冷却负载点。然后，在轻负载下，因为会发生过冷，可 以使用EGR旁通。然而，在一些负载工况下，避免EGR结垢所期望的旁通量会导致过 多的旁通，因此导致对于期望的燃烧特征或系统耐久性来说进气歧管温度过高。

以多种模式合适地调制通过多个冷却器和至少一个旁通的EGR流，可能保持冷却 器出口温度在结垢极限以上，同时还保持进气歧管温度在适合于燃烧的合适的水平。 基于发动机转速和负载工况，基于包括进气和EGR温度，和/或及其组合估计的反馈 可以选择模式。此外，基于如进气歧管温度等工况还可以调节各种冷却模式中的流量。

因此EGR冷却系统可以调制冷却能力和局部的旁通流量以仅使用部分冷却能力以 达到较高的进气温度，而不用设计最高冷却负载点(在其他工况下产生过大尺寸的冷 却器)。较高的进气温度则可以导致CO和HC排放减少。

注意虽然系统使用不同量的部分EGR冷却器旁通操作，但系统还可以在使用全部 或不使用冷却器旁通操作之间操作，其中在各种模式中不同的冷却器使用不同的设 置。

附图说明

图1示出示例的排气再循环(EGR)系统；

图2示出具有冷却器的EGR系统的串联配置的附加细节；

图3A-图3D示出如图2所示的配置的各种操作模式；

图4示出具有冷却器的并联配置EGR系统的附加的细节；

图5A-图5D示出如图4所示的配置的各种操作模式；

具体实施方式

现参考图1，示出包括多个燃烧室并电子发动机控制器12控制的直喷式内燃发动 机10。发动机10的燃烧室30包括燃烧室壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。 燃烧室30如图所示经相应的进气门52a及52b(未示出)和排气门54a及54b(未示 出)与进气歧管44和排气歧管48连通。燃料喷射器66如图所示直接连接到燃烧室 30用于直接输送液态燃料到其中。喷射器66连接到高压柴油燃料喷射系统(未示出)， 如共轨燃料系统。包括喷射器66的燃料系统可以通过控制器12控制。

在一些实施例中，发动机10可以包括每个具有多个进气门和/或排气门的多个燃 烧室。图1仅是内燃发动机的一个示例。

此外，排气再循环(EGR)路径130如图所示与排气歧管48和进气歧管44连通， 该路径包括EGR系统136。如参考图2-图6进一步描述，EGR系统可以包括由控制器 12调节的多个阀、冷却器、及支路。在一个示例中，还可以使用串联、并联、和/或 混联连接的多个冷却器(例如两个、三个等)。EGR系统可以包括高压EGR(其中EGR 从涡轮增压器的涡轮的上游的排气系统通向涡轮增压器的压缩机的下游的进气系 统)，附加地或替代地，EGR系统包括低压EGR(其中EGR从涡轮的下游的排气系统 通向压缩机上游的进气系统)。