[发明专利]用于排气热回收的方法和系统

说明书

本公开涉及用于排气热回收的方法和系统。提供了用于排气热交换器处的排气热回收的方法和系统。排气可以沿两个方向流过排气旁通通道和被耦接至该旁通通道的热交换器。热或冷EGR可以从排气通道被输送到发动机进气歧管，并且来自排气的热可以在热交换器处被回收。

技术领域

本发明大体涉及用于排气热交换器处的排气热回收的方法和系统。

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的热的排气热回收系统。热通过排气热交换器系统从热排气被转移到冷却液。来自被循环通过排气热交换器的冷却液的热可以被用于诸如加热汽缸盖和使乘客车厢变暖的功能，由此改善发动机效率。在混合动力电动车辆中，排气热的回收通过使得发动机温度能够被维持更长而改善燃料经济性，由此在电动模式下允许更快的发动机关闭和车辆的延长的使用。

排气热也可以在排气再循环(EGR)冷却器处被取回。EGR冷却器可以被耦接至EGR输送系统，以使再循环的排气的温度在被输送至进气歧管之前降下来。EGR可被用来减少排气NOx排放。另外，EGR可以被用来帮助减少低负荷下的节流损失，并改善爆震容限。

各种方法被提供用于排气热回收和EGR冷却。在一个示例中，如在US20120260897中示出的，Hayman等人公开了一种发动机系统，其中来自第一组汽缸的排气被引导至排气尾管。来自第二组汽缸的排气经由EGR通道被引导至进气歧管。此外，基于发动机的EGR要求，来自第二组汽缸的排气的一部分可以经由旁通通道被转向到排气尾管。被耦接至EGR通道的EGR冷却器被用来在EGR与燃烧空气混合并且混合气进入进气歧管之前对排气进行冷却。

然而，发明人在此已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，协调EGR冷却与排气热回收会是困难的。具体地，在EGR冷却器处回收的热不能被用于加热车厢空间。因此，需要截然不同的热交换器用于车厢加热。同样地，即使热在热交换器处从排气被提取，经冷却的排气也不被再循环，导致对截然不同的EGR冷却器的需要。额外的部件增添了成本和复杂性。

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法。一种用于发动机的示例方法包含：在第一模式下运转，其中排气流过排气旁路，并沿第一方向流过被耦接在所述排气旁路中的热交换器，并且然后流至排气尾管；以及在第二模式下运转，其中排气流过排气通道，然后沿第二相反方向流过所述热交换器，并且然后流至所述发动机进气装置。以此方式，EGR冷却和排气热回收能够经由共同的热交换器来提供。

在一个示例中，一种发动机系统可以被配置有热交换器，所述热交换器在催化转化器的下游被设置在平行于主排气通道设置的排气旁路中。一对蝶阀可以被用来使得排气能够被转向到旁通通道内，并且沿两个方向中的一个通过热交换器，所述阀的位置基于发动机运转参数而被调整。例如，在当EGR不被需要时的状况下，阀可以被调整以使排气流过旁通通道、沿第一方向流过热交换器，并且然后流到排气尾管。在该流动期间，排气热被转移到热交换器，热从那里被转移到围绕热交换器循环的冷却液，热冷却液然后被用于诸如车厢加热的功能。相比之下，当经冷却的EGR被需要时，阀可以被调整以使排气流过旁通通道，并且在排气经由EGR通道被循环至发动机进气装置之前沿与第一方向相反的第二方向穿过热交换器。在该流动期间在热交换器处回收的热被转移到循环的冷却液，并且随即变暖的冷却液可以被循环回到发动机(诸如当发动机加热被需要时)和/或被用于加热车辆的乘客车厢(诸如当车厢加热被请求时)。替代地，提取的热被转移到散热器以便消散到大气内。另外，在当热EGR被需要时的状况下，阀可以被调整使得一部分排气能够被转向到旁通通道，并在经过热交换器之前被吸入EGR通道。