[发明专利]一体化的排气再循环和充量冷却系统

说明书

本发明是根据由能源部授权的合同DE-FC26-07NT43271号在政府支持下完成的。政府对本发明拥有一定的权利。

技术领域

本发明的具体实施例涉及一种再循环排气和压缩进气充量冷却系统，尤其是涉及一种用于冷却再循环排气充量和压缩进气充量的一体化系统。

背景技术

再循环排气(“EGR”)对于柴油发动机和汽油发动机都是重要的元素，特别是利用进气充量增压的发动机(例如排气驱动涡轮增压器或者发动机驱动的增压器)，用于燃料消耗的改善和用于减小受限尾管排气的排放。

通常，由于排气温度与压缩进气充量之间存在显著差异，相对于压缩进气充量的冷却独立地实现EGR的冷却。EGR通常通过气-液充量冷却器冷却，该气-液充量冷却器利用来自发动机主冷却系统的冷却剂作为冷却介质。因此，在达到正常运行温度的发动机中，EGR的最低温度却由主冷却系统中的发动机冷却剂的温度限制(典型的冷却剂温度范围可由温度调节装置设定在90-100摄氏度)。压缩进气充量的冷却通常通过气-液或更有可能是气-气(例如环境空气)型热交换器完成。在现今的发动机应用中更普遍的是气-气压缩进气充量冷却。然而，使用气-液压缩进气充量冷却器具有改善系统瞬时响应的优点并且在减小尺寸方面受到越来越多的关注，增压内燃发动机被认为是提高燃料经济性和发动机排量的关键解决方案。

发明内容

在本发明的具体实施例中，用于内燃发动机的进气系统，内燃发动机包括主冷却系统，该进气系统包括被构造成将压缩进气充量输送通过进气充量管道到内燃发动机的进气充量压缩机，压缩进气充量包括来自排气系统的排气和环境空气。进气充量冷却器与进气充量管道流体连通并被构造成接收和输送通过其的压缩进气充量。独立于内燃发动机主冷却系统的辅助冷却系统，其与进气充量冷却器经由冷却系统管道流体连通。与低温冷却介质连通的低温冷却器被构造成接收通过辅助冷却系统的冷却介质，以从该处传送热量。

在另一具体实施例中，一种用于具有主冷却系统的内燃发动机的进气系统，该进气系统包括被构造成输送压缩进气充量通过气充量管道到内燃发动机的进气充量压缩机，该压缩进气充量包括来自排气系统的排气和环境空气。在内燃发动机的排气系统与进气充量压缩机的进口之间延伸有排气再循环管道，以往那里输送再循环的排气。排气再循环阀设置在排气再循环管道中，并被构造成调节到排气驱动涡轮增压器的排气的流量。排气冷却器与排气管道流体连通，并被构造成接收并传送通过其的排气。进气充量冷却器与进气充量管道流体连通，并被构造成接收并传送通过其的压缩进气充量。独立于内燃发动机主冷却系统的辅助冷却系统，其通过冷却系统管道与进气充量冷却器和排气冷却器流体连通。低温冷却器与低温冷却介质连通，被构造成通过冷却系统管道接收冷却介质。

本发明提供如下技术方案。

技术方案1：一种用于内燃发动机的进气系统，该内燃发动机包括主冷却系统，该进气系统包括：

进气充量压缩机，其被构造成传送压缩进气充量通过进气充量管道到所述内燃发动机，该压缩进气充量包括环境空气和来自排气系统的排气；

压缩进气充量冷却器，其与所述进气充量管道流体连通并构造成接收、冷却和传送通过其的压缩进气充量；

辅助冷却系统，其独立于所述主冷却系统，该辅助冷却系统通过在其中具有冷却介质的冷却系统管道与所述压缩进气充量冷却器流体连通；

低温冷却器，其与所述冷却介质接连通并构造成通过所述辅助冷却系统的所述冷却系统管道接收所述冷却介质。

技术方案2：根据技术方案1的用于内燃发动机的进气系统，还包括：

排气管道，其在所述内燃发动机的所述排气系统与所述进气充量压缩机的进口之间延伸，以向所述进口输送再循环的排气；和

排气冷却器，其与所述排气管道流体连通并构造成接收、冷却并传送通过其的再循环排气，其中所述辅助冷却系统通过所述冷却系统管道与所述排气冷却器流体连通，以从所述辅助冷却系统向所述排气冷却器和通过所述排气冷却器输送所述低温冷却介质。

技术方案3：根据技术方案1的用于内燃发动机的进气系统，还包括：

排气再循环阀，其设置在所述排气管道中；和

控制器，其与所述内燃发动机和所述排气再循环阀信号通信，并构造成基于所述内燃发动机的运行工况改变输送到所述进气充量压缩机的排气的体积量。

技术方案4：根据技术方案1的用于内燃发动机的进气系统，还包括：