用于排气冷却器和热回收装置的冷凝物管理系统制造方法及图纸

本申请涉及用于排气冷却器和热回收装置的冷凝物管理系统。提供了用于在发动机系统的EGR冷却器中的冷凝物管理的方法和系统。在一个示例中，具有EGR冷却器的排气再循环(EGR)系统联接到发动机的排气系统和进气系统。所述EGR冷却器包括联接到所述排气系统的入口、联接到所述排气系统的第一出口和联接到所述进气系统的第二出口，所述第二出口被定位成竖直地高于所述第一出口。

For the condensate management system of exhaust gas cooler and heat recovery device

The invention relates to a management system for condensate cooler and exhaust heat recovery device. Method and system for condensate in the EGR cooler management engine system in the. In one example, an exhaust gas recirculation (EGR) system with a EGR cooler is coupled to the exhaust system and intake system of the engine. The EGR cooler includes connecting to the entrance, the exhaust system is coupled to the inlet system second exported to the exhaust system the first outlet and the second outlet connection is positioned vertically above the first outlet.

【技术实现步骤摘要】
用于排气冷却器和热回收装置的冷凝物管理系统
本说明书总体涉及用于在排气再循环和排气热回收系统中的冷凝物管理的系统。
技术介绍
排气再循环(EGR)系统在内燃发动机中使用，以减少排放并增加燃烧效率。流过EGR系统的排气可以流过热交换器，如EGR冷却器。EGR冷却器可以起到在排气进入进气歧管之前降低排气温度的作用，从而增加进入发动机的空气的密度并因此增加发动机功率且提高燃料效率。此外，冷却的空气可以降低燃烧温度并协助控制某些发动机排放。然而，在某些条件下，如在发动机冷启动期间，冷凝物可以在EGR冷却器内形成。冷凝物可以积累在EGR冷却器中并且可以然后被扫到发动机。小体积的冷凝物可能不影响发动机发挥功能，然而大体积的冷凝物可以引起发动机失火并且可以随着时间推移降低EGR冷却器的有效性。此外，在冷却排气被再循环回到进气装置的EGR冷却器中，酸性化合物可以存在于冷凝物中，导致对冷却器和/或下游组件的劣化。为了阻止冷凝物在热交换器内的积累，旁路管线可以设置在热交换器周围，在其中冷凝物经预测在热交换器中形成的条件下，正常地提供给热交换器的空气可以沿旁路管线流动通过，以避免冷凝物在热交换器内的可能沉积。然而，此类旁路管线可以是昂贵的并且增加发动机控制系统策略的复杂性。此外，精确地预测何时冷凝可以形成可以是困难的，从而导致空气的不必要旁通和空气的增加的温度和减小的密度。
技术实现思路
本专利技术者已经认识到关于上述方法的问题并提供一种系统，以至少部分地减轻EGR冷却器中的过量冷凝物产生的问题。用于系统的一个实施例包括联接到进气系统和排气系统的发动机、将所述排气系统联接到所述进气系统的排气再循环(EGR)系统和定位在所述EGR系统中的EGR冷却器，所述EGR冷却器具有联接到所述排气系统的入口、联接到所述排气系统的第一出口和联接到所述进气系统的第二出口，所述第二出口被定位成竖直地高于所述第一出口。以这种方式，积累在EGR冷却器中的所述冷凝物可以穿过所述第一出口朝向所述排气系统引导，从而阻止所述冷凝物通过所述EGR冷却器第二出口离开，所述EGR冷却器第二出口连接到所述发动机的进气歧管并竖直地高于所述第一出口。使所述冷凝物从所述EGR冷却器朝向所述排气系统流动并阻止所述冷凝物进入所述发动机可以减少包括发动机失火的发动机燃烧问题。应该理解，提供以上概述是为以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围仅由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示意性地示出包括增压空气冷却器和具有EGR冷却器的排气再循环(EGR)系统的示例发动机。图2示出具有一个入口和两个出口的倾斜EGR冷却器的示意图。图3示出具有一个入口和一个出口的倾斜增压空气冷却器。图4示出用于调控穿过具有两个出口的倾斜EGR冷却器的冷凝物流的方法。具体实施方式如EGR冷却器和增压空气冷却器(CAC)的发动机热交换器在一些条件下会积累冷凝物。所积累的冷凝物可以被扫到发动机，其中如果以大的量存在，则会引起发动机失火和其他燃烧问题或组件损坏。为了阻止冷凝物在发动机热交换器内的积累，热交换器可以布置有斜坡，使得冷凝物流可以沿斜坡被引导离开热交换器，而不损坏发动机和其他相关联组件。图1示出具有倾斜EGR冷却器和倾斜CAC的发动机系统。图2和图3分别示出倾斜EGR冷却器和倾斜CAC的示意图。图4示出用于调控穿过连接到发动机的倾斜EGR冷却器的冷凝物流的方法。图1示意性地示出包括发动机10的示例发动机系统100的各方面。在所描绘的实施例中，发动机10是联接到包括由涡轮116驱动的压缩机114的涡轮增压器13的升压发动机。具体地，新鲜空气经由空气净化器112沿进气通道42引入到发动机10，并流动到压缩机114。压缩机可以是任何合适的进气压缩机，如电动机驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是一种经由轴19机械地联接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过膨胀的发动机排气被驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以联接在双涡流涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状是主动地随着发动机转速的函数而改变。由于穿过压缩机的流能够加热所压缩的空气，所以提供下游增压空气冷却器(CAC)18，使得升压的进气增压空气能够在输送到发动机进气装置之前被冷却。如图1中所示，压缩机114通过CAC18(在本文也称为中间冷却器)联接到节气门20。节气门20联接到发动机进气歧管22。从压缩机，所压缩的增压空气流过增压空气冷却器18和节气门到进气歧管。增压空气冷却器可以是空气-空气热交换器。在图1中所示的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器124感测。一个或多个传感器可以联接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以联接到入口用于估计压缩机入口温度，并且压力传感器56可以联接到入口用于估计压缩机入口压力。作为另一示例，湿度传感器57可以联接到入口用于估计进入压缩机的空气充气的湿度。其他传感器也可以包括例如空燃比传感器等。在其他示例中，压缩机入口条件(如湿度、温度、压力等)中的一个或多个可以基于发动机工况被推断。另外，当启用EGR时，传感器可以估计包括新鲜空气、再循环压缩空气和在压缩机入口处接收的排气残余的空气充气混合物的温度、压力、湿度和空燃比。在所选择的条件期间，如在松开加速器踏板期间，当从具有升压的发动机操作行进到不具有升压的发动机操作时，会发生压缩机喘振。这是由于当节气门在松开加速器踏板时关闭时在压缩机两端所产生的增加的压力差。所增加的压力差降低穿过压缩机的向前流，从而引起喘振和劣化的涡轮增压器性能。另外，喘振会能够导致NV问题，如来自于发动机进气系统的不期望的噪音。为了缓解升压压力并减少压缩机喘振，由压缩机114压缩的空气充气的至少一部分可以再循环到压缩机入口。这允许过多的升压压力基本上立即缓解。压缩机再循环系统可以包括用于将冷却的压缩空气从在增压空气冷却器18下游的压缩机出口再循环至压缩机入口的具有再循环阀72的压缩机再循环通道70。在一些实施例中，附加的压缩机再循环通道(未示出)可以被提供用于将未冷却的(或温暖的)压缩空气从在增压空气冷却器18上游的压缩机出口再循环至压缩机入口。喘振也可以通过降低涡轮116处的排气压力被减轻。例如，废气门致动器92可以经致动打开，以经由废气门90将至少一些排气压力从涡轮的上游重新引导至涡轮下游的位置。通过降低涡轮上游的排气压力，涡轮速度能够降低，这进而帮助减少压缩机喘振。然而，由于废气门的升压动力学，压缩机再循环阀调整对减少喘振的影响会快于废气门调整的影响。进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室经由一系列排气门(未示出)进一步联接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管部段。具有多个排气歧管部段的配置可以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导至发动机系统中的不同位置。在一个实施例中，排气门和进气门本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，所述系统包括：联接到进气系统和排气系统的发动机；将所述排气系统联接到所述进气系统的排气再循环系统，即EGR系统；和定位在所述EGR系统中的EGR冷却器，所述EGR冷却器具有联接到所述排气系统的入口、联接到所述排气系统的第一出口和联接到所述进气系统的第二出口，所述第二出口被定位成竖直地高于所述第一出口。

【技术特征摘要】
2016.01.12 US 14/993,4971.一种系统，所述系统包括：联接到进气系统和排气系统的发动机；将所述排气系统联接到所述进气系统的排气再循环系统，即EGR系统；和定位在所述EGR系统中的EGR冷却器，所述EGR冷却器具有联接到所述排气系统的入口、联接到所述排气系统的第一出口和联接到所述进气系统的第二出口，所述第二出口被定位成竖直地高于所述第一出口。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述EGR冷却器以一角度定位在所述EGR系统中，使得所述入口竖直地高于所述第一出口。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述入口和所述第一出口限定穿过所述EGR冷却器的第一流动路径，其中沿所述第一流动路径行进穿过所述EGR冷却器的排气顺着竖直向下斜坡从所述入口行进到所述第一出口。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述系统被安装在具有纵向轴线和垂直于所述纵向轴线的横向轴线的车辆，并且其中所述第一流动路径的所述竖直向下斜坡是沿所述横向轴线的竖直向下斜坡。5.根据权利要求3所述的系统，其中所述入口和所述第二出口限定穿过所述EGR冷却器的第二流动路径，其中沿所述第二流动路径行进穿过所述EGR冷却器的排气顺着比所述第一流动路径的所述竖直向下斜坡小的竖直向下斜坡行进。6.根据权利要求5所述的系统，其中沿所述第二流动路径行进穿过所述EGR冷却器的排气没有斜坡或顺着竖直向上斜坡行进。7.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括定位在所述进气系统中的增压空气冷却器，所述增压空气冷却器具有用以从压缩机下游接收压缩的进气空气的入口和将所述压缩的进气空气排出到所述发动机的出口，所述增压空气冷却器以一角度定位，其中所述入口竖直地高于所述出口。8.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括控制器，所述控制器经配置基于目标EGR流率将排气从所述入口引导至所述第二出口并基于发动机温度将排气从所述入口引导至所述第一出口。9.根据权利要求8所述的系统，所述系统还包括被定位用以控制穿过所述第一出口的流的第一阀和被定位用以控制穿过所述第二出口的流的第二阀，其中所述控制器经配置调整所述第一阀的位置，以基于发动机温度将排气从所述入口引导至所述第一出口，以及调整所述第二阀的位置，以基于目标EGR流率将排气从所述入口引导至所述第二出口。10.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·D·布拉姆森，S·M·西尔，
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