热排气再循环系统技术方案

本发明专利技术涉及热排气再循环系统。公开了用于提供热排气再循环(EGR)的系统和方法。热EGR不包括任何EGR测量。热EGR使用具有基于一个或更多个EGR性能目标而确定的尺寸的EGR管道。热EGR使用EGR开/关阀来使EGR流通过/阻断EGR流。热EGR不使用任何其它EGR调节部件。

Hot exhaust recirculation system

The invention relates to a heat exhaust recirculation system. Systems and methods for providing thermal exhaust recirculation (EGR) are disclosed. Thermal EGR does not include any EGR measurements. Thermal EGR uses EGR pipes with sizes determined based on one or more EGR performance objectives. Hot EGR uses EGR on/off valves to make EGR flow through/block EGR flow. Thermal EGR does not use any other EGR regulator.

【技术实现步骤摘要】
热排气再循环系统
本申请一般涉及排气再循环(EGR)系统。更具体地，本申请涉及用于内燃发动机系统的热EGR系统。
技术介绍
内燃发动机使用EGR来协助发动机排放管理，满足排放要求，并改善油耗。EGR系统将排气的一部分再循环回到发动机的一个或更多个气缸中。EGR系统包括热EGR系统和冷EGR系统。热EGR系统使用“热”排气进行再循环。冷EGR系统冷却排气并将冷却的排气再循环回到内燃发动机的一个或更多个气缸。
技术实现思路
第一组实施方案提供了用于内燃发动机的排气再循环(EGR)系统。EGR系统包括涡轮增压器、进气歧管和EGR管道。EGR管道设置在进气歧管和涡轮增压器之间，以用于将排气流的至少一部分再循环回到进气歧管。EGR管道被设定尺寸以便消除对沿排气再循环管道设置以用于在测量一个或更多个排气再循环流参数以及基于测量结果调节排气再循环流时使用的EGR测量部件和EGR调节部件的需要。这样的排气再循环流参数可以包括一个或更多个排气再循环温度、一个或更多个排气再循环流率(flowrate)以及一个或更多个排气再循环压力。所述排气再循环管道可基于当所述内燃发动机以低发动机转速和低发动机载荷状况运行时的排气再循环分数目标被设定直径。所述排气再循环系统还可包括与所述排气再循环管道一起设置的排气再循环阀。所述排气再循环阀可以是开/关阀，所述开/关阀构造成完全打开以使所述排气流通过以到达所述进气歧管以及完全关闭以阻断所述排气流到达所述进气歧管。所述排气再循环阀可具有基于一个或更多个排气再循环性能目标而确定的尺寸。所述一个或更多个排气再循环性能目标可包括排气再循环分数目标。当所述内燃发动机处于低发动机转速和低发动机载荷状况时，可确定所述排气再循环分数目标。所述排气再循环管道可具有基于所述一个或更多个排气再循环性能目标而确定的尺寸。在所述排气再循环管道处接纳的排气流的所述至少一部分可由所述内燃发动机的一组排气再循环主要气缸提供。在所述排气再循环管道处接纳的排气流的所述至少一部分可由所述内燃发动机的所有气缸提供。第二组实施方案提供内燃发动机。发动机包括排气再循环(EGR)系统。EGR系统包括涡轮增压器、进气歧管和EGR管道。EGR管道设置在进气歧管和涡轮增压器之间，以用于将排气流的至少一部分再循环回到进气歧管。EGR管道被设定尺寸以便消除对沿排气再循环管道设置以用于在测量一个或更多个排气再循环流参数以及基于测量结果调节排气再循环流时使用的EGR测量部件和EGR调节部件的需要。这样的排气再循环流参数可以包括一个或更多个排气再循环温度、一个或更多个排气再循环流率以及一个或更多个排气再循环压力。第三组实施方案提供了一种用于在发动机内提供排气再循环的方法。该方法包括通过发动机的一个或更多个气缸提供排气流，将排气流的至少一部分引导到排气再循环管道中，将排气流的其余部分引导至涡轮增压器，使用排气流的该至少一部分提供穿过排气再循环管道的排气再循环流，并且将该排气再循环流穿过排气再循环管道再循环回到发动机的气缸。排气再循环管道被设定尺寸消除对测量一个或更多个排气再循环流参数和基于测量结果来调节排气再循环流的需要。所述一个或更多个排气再循环流参数可包括一个或更多个排气再循环温度、一个或更多个排气再循环流率以及一个或更多个排气再循环压力。所述排气再循环管道可具有基于一个或更多个排气再循环性能目标而确定的尺寸。所述一个或更多个排气再循环性能目标可包括出口温度目标、排气再循环分数目标、制动比氮氧化物排放量和制动比燃料消耗率。所述排气再循环管道可被设定尺寸以消除对根据所测量的一个或更多个排气再循环流参数来调节所述排气再循环流的需要。所述方法还可包括当开/关阀打开时，通过所述开/关阀使所述排气再循环流穿过所述排气再循环管道，其中所述开/关阀沿所述排气再循环管道设置。所述方法还可包括当所述开/关阀关闭时，通过所述开/关阀阻断所述排气再循环流穿过所述排气再循环管道。第四组实施方案提供了一种内燃发动机系统，包括：内燃发动机；排气再循环系统，所述排气再循环系统包括：涡轮增压器；进气歧管；排气再循环管道，其设置在所述进气歧管和所述涡轮增压器之间，以用于使排气流的至少一部分再循环回到所述进气歧管，其中排气再循环管道被设定尺寸以消除对排气再循环测量部件和排气再循环调节部件的需要，所述排气再循环测量部件和所述排气再循环调节部件沿着所述排气再循环管道设置，用于在测量一个或更多个排气再循环流参数并且基于测量结果来调节排气再循环流时使用；和排气再循环阀，其与所述排气再循环管道成直线地设置。所述一个或更多个排气再循环流参数可包括一个或更多个排气再循环温度、一个或更多个排气再循环流率以及一个或更多个排气再循环压力。所述排气再循环管道可基于当所述内燃发动机以低发动机转速和低发动机载荷状况运行时的排气再循环分数目标被设定直径。所述排气再循环阀的尺寸可基于当所述内燃发动机以低发动机转速和低发动机载荷状况运行时的所述排气再循环分数目标。所述排气再循环阀可包括开/关阀，所述开/关阀构造成完全打开以使排气流通过以及完全关闭以阻断排气流。所述排气再循环阀可具有基于一个或更多个排气再循环性能目标确定的尺寸。所述一个或更多个排气再循环性能目标可包括排气再循环分数目标。当所述内燃发动机处于低发动机转速和低发动机载荷状况时，可确定所述排气再循环分数目标。所述排气再循环管道可具有基于所述一个或更多个排气再循环性能目标而确定的尺寸。附图说明根据结合附图的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图只描绘根据本公开的数个实施方案且因此不应被考虑为限制其范围，本公开将以另外的具体说明和细节通过使用附图而被描述。图1是根据示例性实施方案的用于发动机系统的EGR系统的图。图2是根据另一示例性实施方案的用于发动机系统的EGR系统的图。图3是描绘了根据示例性实施方案的用于为发动机提供热EGR系统的过程的流程图。图4是描绘了根据另一示例性实施方案的用于操作包括热EGR系统的内燃发动机系统的过程的流程图。具体实施方式对于设计有用于满足排放要求和燃油效率要求的空气处理系统(例如，冷却的EGR、可变几何涡轮增压器(VGT)等)的内燃发动机而言，成本可能很高。本文公开了用于提供低成本EGR系统以满足排放要求和燃料效率要求的各种系统和方法。在一些实施方案中，低成本EGR系统是热的EGR系统，与常规空气处理系统相比，其通过消除EGR冷却部件和EGR测量部件并减小一个或更多个EGR部件(例如，EGR管道、EGR阀等)的尺寸而降低发动机成本。参考图1，描绘了根据示例性实施方案的用于发动机101的EGR系统100的图。发动机101是任何类型的内燃发动机，并且可以包括例如柴油发动机、汽油发动机和/或天然气发动机。发动机101包括多个气缸102a、102b、102c、102d、102e和102f，统称为气缸102。气缸102的数量可以是适合于发动机的任何数量。气缸102的布置可以是用于发动机的任何合适的布置，尽管根据示例性实施方案在图1中描绘了具有直列式布置的六个气缸。提供EGR系统100以用于减少来自发动机101的NOx排放并提高燃料效率。EGR系统100被提供为“热”EGR系统，该“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种排气再循环系统，其用于与内燃发动机一起使用，所述排气再循环系统包括：涡轮增压器；进气歧管；和排气再循环管道，其设置在所述进气歧管和所述涡轮增压器之间，以用于使排气流的至少一部分再循环回到所述进气歧管，其中所述排气再循环管道被设定尺寸以消除对排气再循环测量部件和排气再循环调节部件的需要，所述排气再循环测量部件和所述排气再循环调节部件沿着所述排气再循环管道设置，用于在测量一个或更多个排气再循环流参数并且基于测量结果来调节排气再循环流时使用。

【技术特征摘要】
1.一种排气再循环系统，其用于与内燃发动机一起使用，所述排气再循环系统包括：涡轮增压器；进气歧管；和排气再循环管道，其设置在所述进气歧管和所述涡轮增压器之间，以用于使排气流的至少一部分再循环回到所述进气歧管，其中所述排气再循环管道被设定尺寸以消除对排气再循环测量部件和排气再循环调节部件的需要，所述排气再循环测量部件和所述排气再循环调节部件沿着所述排气再循环管道设置，用于在测量一个或更多个排气再循环流参数并且基于测量结果来调节排气再循环流时使用。2.根据权利要求1所述的排气再循环系统，其中，所述一个或更多个排气再循环流参数包括一个或更多个排气再循环温度、一个或更多个排气再循环流率以及一个或更多个排气再循环压力。3.根据权利要求1所述的排气再循环系统，其中，所述排气再循环管道基于当所述内燃发动机以低发动机转速和低发动机载荷状况运行时的排气再循环分数目标被设定直径。4.根据权利要求1-3中任一项所述的排气再循环系统，还包括与所述排气再循环管道一起设置的排气再循环阀。5.根据权利要求4所述的排气再循环系统，其中，所述排气再循环阀是开/关阀，所述开/关阀构造成完全打开以使所述排气流通过以到达所述进气歧管以及完全关闭以阻断所述排气流到达所述进气歧管。6.根据权利要求5所述的排气再循环系统，其中，所述排气再循环阀具有基于一个或更多个排气再循环性能目标而确定的尺寸。7.根据权利要求6所述的排气再循环系统，所述一个或更多个排气再循环性能目标包括排气再循环分数目标。8.根据权利要求7所述的排气再循环系统，其中，当所述内燃发动机处于低发动机转速和低发动机载荷状况时，确定所述排气再循环分数目标。9.根据权利要求6-8中任一项所述的排气再循环系统，其中，所述排气再循环管道具有基于所述一个或更多个排气再循环性能目标而确定的尺寸。10.根据权利要求1-3和5-8中任一项所述的排气再循环系统，其中，在所述排气再循环管道处接纳的排气流的所述至少一部分由所述内燃发动机的一组排气再循环主要气缸提供。11.根据权利要求1-3和5-8中任一项所述的排气再循环系统，其中，在所述排气再循环管道处接纳的排气流的所述至少一部分由所述内燃发动机的所有气缸提供。12.一种内燃发动机系统，包括：内燃发动机；排气再循环系统，所述排气再循环系统包括：涡轮增压器；进气歧管；排气再循环管道，其设置在所述进气歧管和所述涡轮增压器之间，以用于使排气流的至少一部分再循环回到所述进气歧管，其中排气再循环管道被设定尺寸以消除对排气再循环测量部件和排气再循环调节部件的需要，所述排气再循环测量部件和所述排气再循环调节部件沿着所述排气再循环管道设置，用于在测量一个或更多个排气再循环流参数并且基于测量结果来调节排气再循环流时使用；和排气再循环阀，其与所述排气再循环管道成直线地设置。13.根据权利要求12所述的内燃发动机系统，其中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺辉，钟号，阿尼克特·古普塔，王洪峰，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US