[发明专利]具有排气热回收组件的排气系统

说明书

本公开提供了“具有排气热回收组件的排气系统”。一种排气系统，其具有布置成并流布置的第一排气管道和第二排气管道。所述排气系统还包括排气热回收(EGHR)热交换器，所述排气热回收热交换器耦接到所述第一排气管道的外部。所述排气系统还包括第一流动控制阀，所述第一流动控制阀控制从所述第一排气管道进入所述EGHR热交换器的排气流；第二流动控制阀，所述第二流动控制阀控制通过所述第二排气管道的排气流。

技术领域

本发明描述总体涉及一种具有排气热回收能力的排气系统和用于运转排气系统的方法。

背景技术

发动机排气系统设计有排气热回收(EGHR)热交换器以捕获来自排气的热能。在某些排气系统中，EGHR热交换器在冷起动期间运转以降低排放并增加发动机效率，并且在发动机预热之后关闭。

一种示例性方法在U.S.7,353,865中由Speer示出。Speer的系统使用：排气管道，所述排气管道从主管道分支，EGHR热交换器定位在排气管道中；和阀门装置，所述阀门装置被设计成改变通过分支管道以及热交换器或主排气管道的气体流动。然而，当EGHR热交换器不运转时，不需要的热量可能会传递到热交换器。例如，传递到热交换器的热量可来自从入口或出口再循环到热交换器中的热量，以及通过外壳和将热交换器连接到排气系统的其他结构传导的热量。因此，当EGHR热交换器不运转时，发动机冷却系统会承受不需要的热负荷，由此降低冷却系统效率。由此，Speer的系统可能会被迫平衡装置活动时的热交换器效率与装置关闭时的寄生损失之间的折衷。当热交换器不运转时，牵拉和其他高负荷条件会加剧冷却系统上的热负荷，并且在一些情况下可能会导致发动机温度升高，从而增加对发动机部件的热损伤的可能性，减少燃烧效率，并且增加排放。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过用于内燃发动机的排气系统至少部分地解决，所述排气系统包括：第一排气管道，所述第一排气管道在内燃发动机运转期间从气缸接收排气；和EGHR热交换器，所述EGHR热交换器耦接到所述第一排气管道的外表面并且包括延伸穿过所述第一排气管道的外壳的入口和出口。所述排气系统还包括：第二排气管道，所述第二排气管道被布置成与所述第一排气管道处于并流布置并且包括与所述第一排气管道间隔开的管道主体；第一流动控制阀，所述第一流动控制阀被设计成调节通过所述EGHR热交换器的排气流；以及第二流动控制阀，所述第二流动控制阀耦接到所述第二排气管道并且被设计成调节通过所述第二排气管道的排气流。以此方式，可实现EGHR热交换器的益处，同时减少在热交换器不活动期间传递到所述热交换器的热量。例如，在所述EGHR热交换器处于活动时，发动机的冷却剂可更迅速地预热，从而增加发动机效率，减少排放并且提供可从中抽吸舱室热的更大热储器。以此方式，可减少EGHR热交换器效率与在EGHR热交换器关闭期间由所述冷却系统的热负荷所致的寄生损失之间的折衷。因此，例如，当所述热交换器被关闭时，增加了发动机效率，减少了排放，并且可增加在冷起动期间的舱室加热，而不会增加所述冷却系统上的热负荷。

在一个示例中，排气系统还可包括控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器来以第一模式运转所述排气系统，在所述第一模式下允许排气流通过所述EGHR热交换器，而禁止排气流通过所述第二排气管道。所述控制器还可包括存储在所述非暂时性存储器上的指令，所述指令在被执行时使所述控制器来以第二模式运转所述排气系统，在所述第二模式下禁止排气流通过所述EGHR热交换器，而允许排气流通过所述第二排气管道。以此方式，所述排气系统可基于发动机工况使排气选择性地流动通过所述第一管道或所述第二管道。例如，所述第二模式可在更高转速和/或更高负荷条件期间实现，而所述第一模式可在更低转速和/或更低负荷条件期间实现。因此，例如在高流动条件期间可减少从所述第一排气管道到所述热交换器的热传递，同时可在低负荷运转(诸如冷起动运转)期间实现EGHR热交换器热回收益处。