排气再循环系统及其操作方法技术方案

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。

Exhaust recirculation system and its operating methods

The application relates to an exhaust gas recirculation system and its operation method, and provides an engine system. The engine system consists of an exhaust heat exchanger valve with a movable valve plate, a valve actuating component, and a flow reversal valve located in the coolant channel. The valve actuation module adjusts the position of the valve plate by the operation of the mechanical linkage coupled to the valve plate. The flow reversal valve is configured to make the baffle coolant pipe. The coolant flow in the channel reversely triggers the actuation of the mechanical linkage.

【技术实现步骤摘要】
排气再循环系统及其操作方法
技术介绍
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。
技术实现思路
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。本专利技术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本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
2017.01.27 US 15/418,6001.一种发动机系统，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...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·A·贝克，G·P·麦康威尔，W·S·施瓦兹，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US