[發(fā)明專利]一體化的排氣再循環(huán)和充量冷卻系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110334757.0
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102418626A
• 公開（公告）日: 2012-04-18
• 發(fā)明（設計）人: K-J·吳
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07;F02B29/04
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉楨;譚祐祥

本發(fā)明是根據(jù)由能源部授權(quán)的合同DE-FC26-07NT43271號在政府支持下完成的。政府對本發(fā)明擁有一定的權(quán)利。

技術領域

本發(fā)明的具體實施例涉及一種再循環(huán)排氣和壓縮進氣充量冷卻系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于冷卻再循環(huán)排氣充量和壓縮進氣充量的一體化系統(tǒng)。

背景技術

再循環(huán)排氣(“EGR”)對于柴油發(fā)動機和汽油發(fā)動機都是重要的元素，特別是利用進氣充量增壓的發(fā)動機(例如排氣驅(qū)動渦輪增壓器或者發(fā)動機驅(qū)動的增壓器)，用于燃料消耗的改善和用于減小受限尾管排氣的排放。

通常，由于排氣溫度與壓縮進氣充量之間存在顯著差異，相對于壓縮進氣充量的冷卻獨立地實現(xiàn)EGR的冷卻。EGR通常通過氣-液充量冷卻器冷卻，該氣-液充量冷卻器利用來自發(fā)動機主冷卻系統(tǒng)的冷卻劑作為冷卻介質(zhì)。因此，在達到正常運行溫度的發(fā)動機中，EGR的最低溫度卻由主冷卻系統(tǒng)中的發(fā)動機冷卻劑的溫度限制(典型的冷卻劑溫度范圍可由溫度調(diào)節(jié)裝置設定在90-100攝氏度)。壓縮進氣充量的冷卻通常通過氣-液或更有可能是氣-氣(例如環(huán)境空氣)型熱交換器完成。在現(xiàn)今的發(fā)動機應用中更普遍的是氣-氣壓縮進氣充量冷卻。然而，使用氣-液壓縮進氣充量冷卻器具有改善系統(tǒng)瞬時響應的優(yōu)點并且在減小尺寸方面受到越來越多的關注，增壓內(nèi)燃發(fā)動機被認為是提高燃料經(jīng)濟性和發(fā)動機排量的關鍵解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

在本發(fā)明的具體實施例中，用于內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，內(nèi)燃發(fā)動機包括主冷卻系統(tǒng)，該進氣系統(tǒng)包括被構(gòu)造成將壓縮進氣充量輸送通過進氣充量管道到內(nèi)燃發(fā)動機的進氣充量壓縮機，壓縮進氣充量包括來自排氣系統(tǒng)的排氣和環(huán)境空氣。進氣充量冷卻器與進氣充量管道流體連通并被構(gòu)造成接收和輸送通過其的壓縮進氣充量。獨立于內(nèi)燃發(fā)動機主冷卻系統(tǒng)的輔助冷卻系統(tǒng)，其與進氣充量冷卻器經(jīng)由冷卻系統(tǒng)管道流體連通。與低溫冷卻介質(zhì)連通的低溫冷卻器被構(gòu)造成接收通過輔助冷卻系統(tǒng)的冷卻介質(zhì)，以從該處傳送熱量。

在另一具體實施例中，一種用于具有主冷卻系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，該進氣系統(tǒng)包括被構(gòu)造成輸送壓縮進氣充量通過氣充量管道到內(nèi)燃發(fā)動機的進氣充量壓縮機，該壓縮進氣充量包括來自排氣系統(tǒng)的排氣和環(huán)境空氣。在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)與進氣充量壓縮機的進口之間延伸有排氣再循環(huán)管道，以往那里輸送再循環(huán)的排氣。排氣再循環(huán)閥設置在排氣再循環(huán)管道中，并被構(gòu)造成調(diào)節(jié)到排氣驅(qū)動渦輪增壓器的排氣的流量。排氣冷卻器與排氣管道流體連通，并被構(gòu)造成接收并傳送通過其的排氣。進氣充量冷卻器與進氣充量管道流體連通，并被構(gòu)造成接收并傳送通過其的壓縮進氣充量。獨立于內(nèi)燃發(fā)動機主冷卻系統(tǒng)的輔助冷卻系統(tǒng)，其通過冷卻系統(tǒng)管道與進氣充量冷卻器和排氣冷卻器流體連通。低溫冷卻器與低溫冷卻介質(zhì)連通，被構(gòu)造成通過冷卻系統(tǒng)管道接收冷卻介質(zhì)。

本發(fā)明提供如下技術方案。

技術方案1：一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，該內(nèi)燃發(fā)動機包括主冷卻系統(tǒng)，該進氣系統(tǒng)包括：

進氣充量壓縮機，其被構(gòu)造成傳送壓縮進氣充量通過進氣充量管道到所述內(nèi)燃發(fā)動機，該壓縮進氣充量包括環(huán)境空氣和來自排氣系統(tǒng)的排氣；

壓縮進氣充量冷卻器，其與所述進氣充量管道流體連通并構(gòu)造成接收、冷卻和傳送通過其的壓縮進氣充量；

輔助冷卻系統(tǒng)，其獨立于所述主冷卻系統(tǒng)，該輔助冷卻系統(tǒng)通過在其中具有冷卻介質(zhì)的冷卻系統(tǒng)管道與所述壓縮進氣充量冷卻器流體連通；

低溫冷卻器，其與所述冷卻介質(zhì)接連通并構(gòu)造成通過所述輔助冷卻系統(tǒng)的所述冷卻系統(tǒng)管道接收所述冷卻介質(zhì)。

技術方案2：根據(jù)技術方案1的用于內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，還包括：

排氣管道，其在所述內(nèi)燃發(fā)動機的所述排氣系統(tǒng)與所述進氣充量壓縮機的進口之間延伸，以向所述進口輸送再循環(huán)的排氣；和

排氣冷卻器，其與所述排氣管道流體連通并構(gòu)造成接收、冷卻并傳送通過其的再循環(huán)排氣，其中所述輔助冷卻系統(tǒng)通過所述冷卻系統(tǒng)管道與所述排氣冷卻器流體連通，以從所述輔助冷卻系統(tǒng)向所述排氣冷卻器和通過所述排氣冷卻器輸送所述低溫冷卻介質(zhì)。

技術方案3：根據(jù)技術方案1的用于內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，還包括：

排氣再循環(huán)閥，其設置在所述排氣管道中；和

控制器，其與所述內(nèi)燃發(fā)動機和所述排氣再循環(huán)閥信號通信，并構(gòu)造成基于所述內(nèi)燃發(fā)動機的運行工況改變輸送到所述進氣充量壓縮機的排氣的體積量。

技術方案4：根據(jù)技術方案1的用于內(nèi)燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)，還包括：