[发明专利]带有热回收的高压废气再循环系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种内燃机，尤其是柴油发动机的高压废气再循环系统，废气再循环管从位于涡轮增压器上游的废气管分支，其中废气再循环阀安装在位于废气再循环冷却器上游的废气再循环管上，且废气再循环管在内燃机新鲜空气侧打开。本发明也涉及一种用于控制高压废气再循环系统的方法。

背景技术

废气再循环系统应用于内燃机中以减少内燃机的如有关氮氧化物的排放。通过废气冷却器对再循环废气进行冷却以进一步减少氮氧化物(NOx)的排放。

在高压废气再循环中，用于再循环的废气从位于涡轮增压器的涡轮上游的废气管中排出并在内燃机的入口侧被供给到内燃机中。废气再处理设备，如催化式排气净化器和/或微粒过滤器(柴油机微粒过滤器)也可能被安装在废气管中。

在此，废气再循环阀是一个同旁阀相互作用的部件，能够控制或影响所有情况下通过废气再循环管的废气再循环的所需要的速率。

需要再循环的废气通过废气再循环冷却器冷却后进入内燃机。该废气再循环冷却器降低了废气的温度以及因此提高了废气的密度，因而废气再循环冷却器也提高了废气再循环速率。因为对再循环的热废气的冷却，使得气缸新鲜充气的温度也降低，也就是说，废气的冷却有利于提高燃烧室新鲜空气或新鲜混合物的充气。

然而，在内燃机的冷起动后或预热阶段，根本地需要尽快提高内燃机的运行温度，因此在所述运行状态下冷却废气并不是有利的。应该降低由过低的气缸温度导致不完全燃烧而产生未燃烧的碳氢化合物和一氧化碳的排放，并应该升高废气的温度以使得废气排放系统中的安装在气缸下游的废气再处理系统尽快达到它们的起燃温度或要求的运行温度。

因此在内燃机预热阶段要防止再循环过程中废气的冷却。为此，依照现有技术的废气再循环设备都设置有旁阀，其能够使得在废气再循环过程中绕开废气再循环冷却器，并可安装在废气再循环管中废气再循环阀(EGR阀)的上游或下游。

WO 2009/022113A1公开了关于高压废气再循环系统的例子。在这里，废气直接从涡轮增压器的涡轮上游的废气管抽出，并通过废气再循环管供给到两串联的废气冷却器中。在从以流向看第二个冷却器排出后，冷却后的废气被供应到内燃机的新鲜空气侧。该两个废气冷却器设计成不同的冷却效率，以使得第一个废气冷却器具有比第二个废气冷却器更低的冷却能力。该再循环的废气因此以分级的方式被冷却到，可以说是，所要求的充入到新鲜空气管的废气的温度水平。WO 2009/022113A1同时也公开了保证再循环的废气在内燃机的预热阶段不流入第二个废气冷却器的措施。

依照现有的技术，现代内燃机产生相对较少的热量，这一方面对于热应力是非常积极的，但另一方面对于内燃机的预热阶段是不利的，因为这会使得在预热阶段发动机中产生更多摩擦。此外，例如为满足驾驶室加热装置的要求需要额外的附属加热设备。

我们当然也知道，通过回收内燃机中废气的热量，比如说，去缩短内燃机的预热阶段，其中，废气传导通过设置在例如废气再处理设备上游废气管中的一个单独的废气热交换器，例如使得废气中的热量被传送到在热交换器中循环的热交换介质。该热交换介质可以是内燃机的冷却剂，使得在这种方式中通过相对较热的冷却介质的预热影响内燃机的预热阶段。同时可以想到的是，该回收的热量被供给到例如驾驶室加热装置中。

这两个系统，也就是说废气再循环系统和热回收系统，加上它们的部件，被分别地提供，这需要相当大的安装空间，因此仅可被用在有限制的范围中或机动车辆上。

发明内容

本发明的目的在于详细说明在介绍中说明的高压废气再循环系统，以及说明控制该废气再循环系统的方法，其中通过使用简单的装置获得减少的安装空间，即使该机动车辆或内燃机具有从废气中回收热量的设备。

依据本发明，通过具有如权利要求1特征的高压废气再循环系统来实现本发明的目的。在本发明的与设备相关的方面，提供从废气再循环冷却器下游的废气再循环管分支出的并有控制元件安装在其上的连接管，且其在所述废气管打开，废气再循环冷却器与内燃机的冷却系统成为一体，使得流经废气再循环管的废气在内燃机的预热阶段能通过废气再循环冷却器被冷却，以及能够至少部分地传送进该废气管。在本发明目的的相关方法部分能够通过具有权利要求5的特征的方法实现。