[发明专利]用于排气再循环和热回收的方法和系统

说明书

本申请涉及用于排气再循环和热回收的方法和系统，提供了用于经由单个热交换器的排气热回收和EGR冷却的方法和系统。在一个示例中，一种方法包括基于发动机工况和估计的燃料效率系数选择具有热交换器的发动机排气系统的特定运转模式。燃料效率系数可以考虑来自EGR和排气热回收的燃料效率效益。

技术领域

本发明大体涉及用于经由单个热交换器的排气热回收和排气再循环(EGR)冷却的方法和系统。

背景技术

发动机可以被配置有用于回收在内燃发动机处产生的排气热的排气热回收系统。在排气热交换器处回收的热可以被用于诸如加热汽缸盖和使乘客舱变暖的功能，由此改善发动机和燃料效率。经冷却的排气可以被再循环到进气歧管，并且被用来减少燃料消耗和排气NO_x排放物。另外，EGR可以被用来帮助减少低负荷下的节流损失，并且被用来改善爆震容限。EGR冷却器可以被耦接至EGR输送系统，以在再循环排气被输送到进气歧管之前使再循环的排气的温度降下来。

各种方案被提供用于排气热回收和EGR冷却。在一个示例中，如在US20140196454中示出的，Ulrey等人公开了具有后催化剂EGR冷却器的发动机系统，所述后催化剂EGR冷却器可以被适时地用来回收用于给发动机加热的排气热。在冷起动状况下，排气节流阀可以被关闭以引导排气通过EGR冷却器，其中来自排气的热可以被转移到循环通过EGR冷却器的冷却剂。(利用回收的排气热变暖的)冷却剂然后可以被循环通过发动机以增加发动机温度。在这样的冷起动状况下，EGR阀可以被维持在关闭位置中，并且在流过EGR冷却器之后，排气可以经由旁路通道返回到主排气通道。

然而，发明人在此已经认识到上述方案的潜在缺点。作为一个示例，在由Ulrey等人示出的系统中，即使当排气节气门在完全打开位置中，限制不期望的排气流通过EGR输送通道和旁路通道是不可能的。在高于阈值发动机温度和发动机负荷状况下，由于完全绕过热交换器会是不可能的，所以热排气通过冷却剂系统的不期望的流动会不利地影响冷却剂系统的功能。而且，同时控制排气热回收和经冷却的EGR输送以便改善燃料效率也是不可能的。另外，在上面提到的热交换系统中，在热交换器用于EGR冷却的使用期间，冷凝物可以聚集在热交换器中，并且能够经由EGR通道进入进气歧管，不利地影响发动机燃烧稳定性。在延长的发动机关闭时段期间留在热交换器中的冷凝物会冻结，并且也能够引起对EGR系统部件的损坏。

发明内容

发明人在此已经识别了一种可以至少部分地解决上述问题的方案。一种示例发动机方法包含：使发动机排气系统在第一模式下运转，其中排气经由热交换器流至排气尾管，以及使所述系统在第二模式下运转，其中排气的第一部分再循环到进气歧管，并且所述排气的第二部分经由所述热交换器流至所述排气尾管。以此方式，EGR冷却和排气热回收可以经由共同的热交换器被同时提供。

在一个示例中，一种发动机系统可以被配置有热交换器，所述热交换器被定位在平行于主排气通道设置的排气旁路中催化转化器的下游。转向阀可以被用来使得排气能够被转向到旁路通道内并且通过热交换器。EGR输送通道可以在热交换器的下游被耦接至旁路通道，并且EGR阀可以被耦接至输送通道以控制到进气歧管内的排气流。对转向阀和EGR阀的位置的调整可以针对排气热回收和EGR输送进行协调。例如，在发动机冷起动状况下，排气可以经由热交换器从排气歧管被送至排气尾管。在流动期间，排气热可以被转移到围绕热交换器循环的冷却剂，并且热冷却剂然后可以被用于发动机和车厢加热。在催化剂起燃之后，当经冷却的EGR被请求时，排气可以在流过作为EGR冷却器运转的热交换器之后经由EGR通道被送至进气歧管。基于相对于EGR需求的发动机加热需求，转向阀和EGR阀的位置可以被调整，以使排气的第一部分经由热交换器和EGR输送通道流至进气歧管，同时使排气的第二(其余)部分经由热交换器流至排气尾管。控制器也可以基于在每种模式下燃料效率的比较来调整第一部分相对于第二部分的比。另外，热交换器处的冷凝物形成的水平可以被估计，并且如果冷凝物的水平高于阈值水平，整个体积的排气可以经由热交换器被送至排气尾管，以便将积聚的冷凝物冲洗到大气。冷凝物也可以响应于发动机关闭事件而被冲洗到排气尾管。