用于双芯EGR冷却器中的阀的系统和方法技术方案

本公开提供了“用于双芯EGR冷却器中的阀的系统和方法”。提供了用于引导递送到EGR冷却器的再循环排气(EGR)的流量的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括：使EGR流过定位在EGR通道中的EGR冷却器，所述EGR冷却器包括旁路通道、第一冷却器芯体流动路径和第二冷却器芯体流动路径；以及调整所述EGR冷却器的阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径。以这种方式，可减少所述EGR冷却器的积垢。的积垢。的积垢。

【技术实现步骤摘要】
用于双芯EGR冷却器中的阀的系统和方法


[0001]本说明书总体上涉及用于控制通过热交换器的再循环排气的流量的方法和系统，并且更特别地，涉及用于控制通过包括旁路的双芯热交换器的再循环排气的流量的旋转阀的方法和系统。

技术介绍

[0002]车辆发动机系统可利用外部排气再循环(EGR)系统来减少NO
x
排放并提高发动机效率。例如，外部EGR系统可将发动机排气歧管经由EGR通道联接到发动机进气歧管。可控制安置在EGR通道内的EGR阀，以针对给定的发动机工况(例如，发动机转速、发动机负荷、发动机温度和燃料喷射参数，诸如请求的燃料喷射量)达成期望的进气稀释，以维持合乎需要的燃烧稳定性，同时提供排放和燃料经济性效益。此外，通过在经由定位在EGR通道中的热交换器(称为EGR冷却器)与进气混合之前冷却EGR，可进一步提高NOx还原的效率。然而，因为EGR通道经常在任何催化器或排放控制装置的上游联接到排气歧管或排气通道，所以流过EGR冷却器的EGR可能包括碳氢化合物、微粒物质和可能导致EGR冷却器内的沉积(称为积垢)的其他排放。EGR冷却器积垢最终可能会阻挡通过EGR冷却器的EGR流量，从而增加发动机背压并降低期望的EGR流，它们中的每一者都可能负面地影响发动机性能和/或排放。
[0003]减少EGR冷却器积垢的其他尝试包括将催化器(诸如碳氢化合物捕集器和/或微粒过滤器)定位在EGR冷却器的上游。Styles等人在美国专利第7,461,641号中示出了一种示例方法。其中，专用的EGR催化器(可能是碳氢化合物捕集器或微粒过滤器)定位在EGR冷却器的上游。在EGR系统中包括专用EGR催化器可允许将额外的EGR冷却器芯体与初始EGR冷却器芯体串联放置。两个EGR冷却器芯体可提供对EGR的额外冷却，而专用EGR催化器防止原本可能发生的EGR冷却器芯体积垢，特别是在达到低EGR温度的第二EGR冷却器芯体中。
[0004]然而，本文的专利技术人已经认识到，专用EGR催化器昂贵并且增加了EGR系统的包装空间，这可能使得在一些发动机系统中包括EGR催化器是不切实际的。此外，虽然由Styles等人示出的系统包括由旁通阀控制的旁路通道，所述旁路通道允许EGR在一些条件下(例如，发动机暖机或当仍然预测会发生积垢时)绕过EGR冷却器芯体，但是当EGR意在绕过EGR冷却器芯体时所述旁通阀配置仍然可允许至少一些流过EGR冷却器芯体，这可能会随时间推移致使积垢。

技术实现思路

[0005]在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，所述方法包括：使EGR流过定位在EGR通道中的EGR冷却器，所述EGR冷却器包括旁路通道、第一冷却器芯体流动路径和第二冷却器芯体流动路径；以及调整阀以选择性地阻挡或允许EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径。以这种方式，可在需要时通过仅路由选择EGR通过旁路通道、通过旁路通道和冷却器芯体流动路径中的一个或通过冷却器芯体流动路径中的两个来达成对EGR的冷却，同时使EGR冷却器积垢最小化。例如，在EGR冷却
器积垢是可能的条件(诸如较低的EGR流量和/或较低的发动机负荷条件)期间，所有EGR可被引导通过冷却器芯体流动路径中的一个，这可增加EGR的速度，并且因此减少积垢。在不太可能发生EGR冷却器积垢的条件(诸如较高的EGR流量和/或较高的发动机负荷条件)期间，EGR可在两个冷却器芯体流动路径之间分流，从而提供增加的EGR冷却和跨EGR冷却器的减小的压降。
[0006]应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所述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上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
[0007]图1示出了包括定位在EGR通道中的EGR冷却器的示例车辆系统的示意图。
[0008]图2示意性地示出了图1的EGR冷却器，包括两个冷却器芯体、旁路通道和旋转阀。
[0009]图3示意性地示出了图2的EGR冷却器，其中旋转阀处于第一位置。
[0010]图4示意性地示出了图2的EGR冷却器，其中旋转阀处于第二位置。
[0011]图5A和图5B示意性地示出了当旋转阀的端板旋转到不同位置时EGR冷却器的入口与EGR冷却器的旁路通道和冷却器芯体之间的流体联接。
[0012]图6示意性地示出了与EGR冷却器的通道接触的旋转阀的示例提升阀。
[0013]图7A和图7B示出了说明用于控制EGR冷却器中的EGR流量的示例方法的流程图。
[0014]图8是说明在实行图7A和图7B的方法期间相关的操作参数的时间线。
[0015]图9示出了说明作为发动机转速和负荷的函数的示例EGR冷却器模式的曲线图。
具体实施方式
[0016]以下描述涉及用于调节通过排气再循环(EGR)系统的排气流量的系统和方法，所述EGR系统包括车辆(诸如图1中示出的混合动力车辆)中的冷却系统(例如，EGR冷却器)。可基于EGR冷却需求(可基于车辆负荷、EGR阀位置、请求的和实际的EGR速率和量、排气温度等)以及EGR冷却器的实际或预期积垢条件而调节EGR流过和/或围绕EGR冷却器的EGR冷却器芯体中的两个EGR冷却器芯体或两个流动路径，如图2中所示。要调节流量，EGR冷却器可包括旋转阀，所述旋转阀可促进或阻挡流过旁路通道和两个EGR冷却器芯体流动路径，如图4至图5B中所示。旋转阀可包括经由马达驱动轴串联旋转的两个端板，其中每个端板包括两个开口和两个提升阀。当与EGR冷却器的通道(例如，旁路通道或EGR冷却器芯体路径中的一个)对准时，提升阀(在一个示例中)可密封通道，因此阻挡流动，如图6中所示。
[0017]具有旁路通道并且由旋转阀控制的双芯EGR冷却器可允许基于EGR流量和EGR冷却器需求而绕过两个EGR冷却器芯体流动路径，EGR流过仅一个EGR冷却器芯体路径或通过两个EGR冷却器芯体路径，或者EGR流过一个冷却器芯体路径和旁路通道，如由图7A和图7B的方法以及图8的发动机操作曲线图所示。
[0018]包括本文所述的旋转阀的EGR冷却器可提供若干优点。包括两个较小的EGR冷却器芯体路径而不是具有单个流动路径的单个较大的EGR冷却器芯体可减少EGR冷却器积垢，因为在低流量条件期间EGR流量可被限制为仅一个EGR冷却器芯体路径，这可维持通过EGR冷
却器芯体的相对较高的流率。在低EGR冷却需求条件(例如，发动机暖机)和低EGR流量条件期间，通过EGR冷却器芯体路径中的一者或两者的流量可以被旋转阀阻挡。旋转阀可密封上游端和下游端两者上的EGR冷却器芯体，这可防止EGR无意中进入EGR冷却器芯体，从而进一步降低EGR冷却器积垢。另外，旋转阀可允许部分EGR冷却器旁路，其中一些EGR流过EGR冷却器芯体路径中的一者，并且一些EGR绕过EGR冷却器芯体路径，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：使排气再循环(EGR)流过定位在EGR通道中的EGR冷却器，所述EGR冷却器包括旁路通道、第一冷却器芯体流动路径和第二冷却器芯体流动路径；以及调整所述EGR冷却器的阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径。2.如权利要求1所述的方法，其中所述EGR冷却器的所述阀是至少部分地定位在所述EGR阀的壳体内的旋转阀，并且其中使EGR流过所述EGR冷却器包括打开定位在所述EGR冷却器上游或下游的所述EGR通道中的EGR阀。3.如权利要求1所述的方法，其中调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径包括响应于第一条件而：将所述阀调整到第一位置，在所述第一位置中，所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径各自被阻挡；以及使所述EGR流过所述旁路通道而不流过所述第一冷却器芯体流动路径或所述第二冷却器芯体流动路径。4.如权利要求1所述的方法，其中调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径包括响应于第二条件而：将所述阀调整到第二位置，在所述第二位置中，所述第二冷却器芯体流动路径和所述旁路通道各自被阻挡；以及使所述EGR流过所述第一冷却器芯体流动路径，而不流过所述第二冷却器芯体流动路径或所述旁路通道。5.如权利要求1所述的方法，其中调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径包括响应于第三条件而：将所述阀调整到第三位置，在所述第三位置中，所述旁路通道被阻挡；以及使所述EGR流过所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径，而不流过所述旁路通道。6.如权利要求1所述的方法，其中调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径包括响应于第四条件而：将所述阀调整到第四位置，在所述第四位置中，所述第一冷却器芯体流动路径被阻挡；以及使所述EGR流过所述第二冷却器芯体流动路径和所述旁路通道而不流过所述第一冷却器芯体流动路径。7.如权利要求1所述的方法，其中所述阀包括经由轴联接的第一端板和第二端板，并且其中调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径包括：启动联接至所述轴的马达以旋转所述轴、所述第一端板和所述第二端板。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一冷却器芯体流动路径包括所述EGR冷却器的第一冷却器芯体，且所述第二冷却器芯体流动路径包括所述EGR冷却器的第二冷却器芯体；并且其中调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体流动路径和所述第二冷却器芯体流动路径包括：调整所述EGR冷却器的所述阀以选择性地阻挡所述EGR流过所述旁路通道、所述第一冷却器芯体和所述第二冷却器芯体。9.一种系统，包括：排气再循环(EGR)冷却器，所述EGR冷却器定位在联接在发动机的排气歧管与进气歧管之间的EGR通道中，所述EGR冷却器包括：壳体；第一冷却器芯体；第二冷却器芯体；旁路通道，所述第一冷却器芯体、所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：