[发明专利]用于发动机排气再循环系统的热交换方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及内燃发动机，且尤其涉及暴露于内燃发动机的排气供给流的热交换器。

背景技术

本部分的内容仅提供与本发明相关的背景信息，因此可以不构成现有技术。

内燃发动机产生排气，包括碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO），氮氧化物（NOx），颗粒物质（PM）和其他排放气体。可采用排气再循环（EGR）系统通过用惰性的再循环排气稀释进入的空气来减少氮氧化物（NOx），从而减少峰值燃烧温度并相应地减少NOx水平。

燃烧温度可通过冷却再循环的排气而得以进一步降低，导致浓度更高的再循环排气。EGR系统可包括在再循环排气进入进气歧管之前冷却再循环排气的热交换器。EGR阀或其他计量装置可调节进入进气歧管的排气流量。

用于与EGR系统一起使用的热交换器包括再循环的排气流动通过其的多个热交换管道，这些热交换管道由导热材料构成。热交换管道与吸收通过热交换管道壁的排气的热量的流体（例如发动机冷却剂或空气）接触。在碳氢化合物以及包括烟灰和颗粒物质（PM）的碳烟淀析、凝结和以其他方式沉积在热交换管道的壁上并粘附于其上时，热效率，即通过热交换管道壁的热传递会降低。

用于EGR系统的热交换器的设计可包括补偿在其使用期限期间的热效率损失，包括使热交换器的大小设定为具有过度的传热能力以补偿在其使用期限期间会发生的堵塞。该过度的传热能力会消耗可用的封装空间，增加重量，以及影响热交换器的整体设计。

发明内容

一种用于操作构造成以贫化学计量比运行的内燃发动机的方法，包括：

降低再循环到发动机进气系统的一部分排气供给流的温度；和在热交换器上游减少包含在排气供给流的再循环部分中的颗粒物质和碳氢化合物的质量流率以减少颗粒物质和碳氢化合物在热交换器的表面区域上的沉积和粘附。

根据本发明，提供下列技术方案。

技术方案1：一种用于操作内燃发动机的方法，该内燃发动机构造成以贫化学计量比运行，该方法包括：

降低排气供给流的被再循环至所述发动机的进气系统的一部分的温度；和

在热交换器上游降低所述排气供给流的所述再循环部分中包含的颗粒物质和碳氢化合物的质量流率，有效地降低所述颗粒物质和碳氢化合物在所述热交换器的表面区域上的沉积以及粘附。

技术方案2：如技术方案1所述的方法，其中在热交换器上游降低所述排气供给流的所述再循环部分中包含的碳氢化合物的质量流率包括，使所述排气供给流的所述再循环部分经过在所述热交换器上游的碳氢化合物捕集器。

技术方案3：如技术方案2所述的方法，其中在热交换器上游降低所述排气供给流的所述再循环部分中的颗粒物质的质量流率包括，使所述排气供给流的所述再循环部分通过在所述碳氢化合物捕集器下游和所述热交换器上游的颗粒过滤器。

技术方案4：如技术方案1所述的方法，其中在热交换器上游降低所述排气供给流的所述再循环部分中的颗粒物质的质量流率包括，使所述排气供给流的所述再循环部分经过位于所述热交换器上游的颗粒过滤器。

技术方案5：如技术方案4所述的方法，其中所述颗粒过滤器包括连续催化再生的颗粒过滤装置。

技术方案6：如技术方案2所述的方法，其中所述碳氢化合物捕集器包括氧化催化转换器。

技术方案7：一种构造成以贫化学计量比运行的内燃发动机，其包括：

输送排气供给流的排气后处理系统；和

排气再循环系统，其包括：

热交换器，降低所述排气供给流的被再循环至所述发动机的进气系统的一部分的温度，和

在所述热交换器上游的后处理系统，其构造成减少所述排气供给流的所述再循环部分中包含的颗粒物质和碳氢化合物的质量流率，有效地减少所述颗粒物质和碳氢化合物在所述热交换器的表面区域上的沉积和粘附。

技术方案8：如技术方案7所述的方法，其中构造成减少所述排气供给流的所述再循环部分中包含的颗粒物质和碳氢化合物的质量流率的、在所述热交换器上游的所述后处理系统包括，在所述热交换器上游的碳氢化合物捕集器。

技术方案9：如技术方案8所述的方法，其中构造成减少所述排气供给流的所述再循环部分中包含的颗粒物质和碳氢化合物的质量流率的、在所述热交换器上游的所述后处理系统包括，在所述碳氢化合物捕集器下游和所述热交换器上游的颗粒过滤器。