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CN107489549A - 用于发动机的方法和系统 - Google Patents

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CN107489549A
CN107489549A CN201710426064.1A CN201710426064A CN107489549A CN 107489549 A CN107489549 A CN 107489549A CN 201710426064 A CN201710426064 A CN 201710426064A CN 107489549 A CN107489549 A CN 107489549A
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thrust
valve
exhaust passage
egr
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张小钢
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Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
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Publication date
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Abstract

本申请涉及用于发动机的方法和系统。提供了用于排气旁通阀和三通阀上游的热交换器的方法和系统。在一个示例中,方法可以包括基于三通阀和旁通阀的位置使排气流经排气通道、旁通通道、再循环通道和EGR通道中的一个或多个。

Description

用于发动机的方法和系统
技术领域
本说明书总体上涉及用于包含热交换器的排气系统的方法和系统。
背景技术
在内燃发动机中的燃烧期间,大气氮可以与进气氧反应而形成氮氧化物(NOx)。因此,车辆通常包括后处理装置,例如,选择性催化还原(SCR)装置、NOx捕集器以及用于将NOx还原成其他物质(例如,N2和H2O)的其他还原催化剂。用于减少NOx排放的另一种方法包括经由排气再循环(EGR)通路将发动机排气再循环回到发动机进气装置。
然而,大多数NOx是在发动机冷启动期间形成的,其中发动机温度低于所需的操作温度,并且催化剂尚未达到起燃温度。在冷启动期间可以不使用EGR,使得发动机可以更快地达到所需的操作温度。
解决NOx排放的其他尝试包括使用热交换器,其中热交换器在冷启动期间通过从热排气中抽取热并将热传递给发动机冷却剂来辅助加热发动机。以此方式,发动机更快地升温,从而更快地起燃催化剂,这可以减少NOx排放。Park在US2014/0202149中示出了一种示例性方法。其中,废热回收装置从排气中接收热,其中可以使用所述热来加热工作流体(例如,发动机冷却剂、涡轮冷却剂,等)。
然而,本文的发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例,EGR气体从排气通道流入EGR通道,通过过热器和锅炉,并进入到进气通道。来自排气的热通过过热器和锅炉隔绝并递送至废热回收系统的工作流体。因此,Park所公开的系统可以只提供冷却的排气。此外,冷却的排气不可以回流至排气通道以调节排气的温度。
发明内容
在一个示例中,上述问题可以通过以下方法得到解决,该方法包括:在三通阀处于完全关闭的位置并且旁通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道而不使排气流经旁通通道、再循环通道和EGR通道;在三通阀的旁通部分被关闭并且三通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道并流经再循环通道进入EGR通道,而不使排气流经旁通通道;并且在三通阀的再循环部分被关闭并且旁通阀处于更关闭的位置的情况下,使排气流经排气通道并流经旁通通道的热交换器进入EGR通道,而不使排气流经再循环通道。
以这种方式,可以向发动机提供热的EGR和冷的EGR,同时还向热排气流提供冷却的排气。
作为一个示例,可以在可滑动的突起物和突起物之间产生文丘里效应,使得在突起物和凸缘的顶点处产生真空。该真空可以自然地促进已旁通的排气返回到排气通道。在一些示例中,由于旁通的排气在返回到排气通道之前流经热交换器,所以返回到排气通道的排气比排气通道中的排气更冷。以此方式,可以在更大范围的操作条件内更准确地维持排气后处理装置的温度。
应当理解,提供上面的发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。并非旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征,所要求保护的主题的范围由随附权利要求唯一限定。此外,所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了包含多个气缸的发动机。
图2A和图2B分别示出了旁通阀的外部和内部视图。
图3示出了旁通阀中的部件的内部视图。
图4A、图4B和图4C示出了旁通阀中的可滑动的突起物相对于凸缘的不同位置。
图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F示出了基于可滑动的突起物和三通阀的阀部分二者的位置的示例排气流。
图2-图5F近似地按比例示出,然而,在不脱离本公开的范围的情况下,可以使用其他相对尺寸。
图6A、图6B和图6C示出了基于发动机操作参数用于调节可滑动的突起物和三通阀的阀部分中的一个或多个的位置的方法。
具体实施方式
以下描述涉及用于使排气从排气通道绕开的系统和方法。包括可相对于固定凸缘移位的可滑动的突起物的旁通阀可以调节从排气通道绕开的排气的量。被绕开的排气可以流到包括热交换器的旁通通道,如图1所示。因此,来自排气的热可以被传递到热交换器,这样可以加热发动机冷却剂和/或热操作装置(例如,珀尔帖装置(Peltier device)和/或朗肯循环(Rankine cycle))。可滑动的突起物和凸缘在旁通阀的阀体的相对侧上被相似地成形,如图2A和图2B所示。突起物和凸缘的曲率如图3所示。旁通阀可以在突起物处于更打开的位置时产生较少的真空,如图4A所示。处于更打开的位置时,较少的排气可以从排气通道绕开到旁通通道。当突起物处于更闭合的位置时,旁通阀可以在突起物和凸缘之间产生真空,如图4C所示。处于更闭合的位置时,更大量的排气从排气通道绕开到旁通通道。在三通阀的某些位置,至少一部分绕开的气体可以经由在突起物和凸缘之间形成的文丘里通道产生的真空被吸回到排气通道中。另外地或替代地,突起物可以被移动至更打开的位置和更闭合的位置之间的中间的位置,如图4B所示。在图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F中示出了排气流经旁通阀以及联接旁通通道、排气再循环通道和再循环通道的三通阀。在图6A、图6B和图6C中示出了基于一个或多个发动机条件来调节三通阀和突起物的方法。
图1-图5F示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果经示出直接彼此接触或直接联接,则至少在一个示例中此类元件可以分别被称为直接接触或直接联接。被描述为彼此的直接下游或直接上游的元件可以在本文中被定义为使得两个比较元件之间没有中间部件。类似地,至少在一个示例中,经示出彼此连续或相邻的元件可以分别是彼此连续或相邻。作为示例,彼此面共享接触放置的组件可以被称为面共享接触。作为另一示例,具有仅一空间在其之间且无其他组件的彼此分开定位的元件在至少一个示例中可以被如此称谓。作为另一示例,经示出在彼此上面/下面、在彼此相对的侧面或到彼此的左面/右面的元件相对于彼此可以如此称谓。此外,如图中所示,在至少一个示例中,最顶部元件或元件的点可以被称为组件的“顶部”并且最底部元件或元件的点可以被称为组件的“底部”。如本文所用,顶部/底部、上部/下部、在上面/在下面可以相对于附图的垂直轴线并且用于描述附图的元件相对于彼此的定位。因此,在一个示例中,经示出在其他元件上面的元件垂直地定位在其他元件上面。作为另一示例,在附图中所示的元件的形状可以指具有那些形状(例如,诸如圆形、直线形、平面、弯曲、圆角形、倒角形、成角度形或类似形状)。此外,在至少一个示例中,经示出彼此相交的元件可以指相交元件或彼此相交。此外,经示出在另一元件内或经示出在另一元件外部的元件可以在一个示例中如此称谓。
图1示出了车辆系统6的示意性描绘。车辆系统6包括具有发动机10的发动机系统8,所述发动机10具有多个气缸30。发动机10包括发动机进气装置23和发动机排气装置25。发动机进气装置23包括经由进气通道42流体地联接至发动机进气歧管44的节气门62。发动机排气装置25包括最终通向将排气输送到大气中的尾管35的排气歧管48。节气门62可以位于增压装置(例如,涡轮增压器50或机械增压器)下游和后冷却器52上游的进气通道42中。因此,后冷却器52可以被配置成降低通过增压装置压缩的进气空气的温度。涡轮增压器50可以包括布置在进气通道42和进气歧管44之间的压缩机51a。压缩机51a可以至少部分地由布置在排气歧管48和尾管35之间的排气涡轮51b供能。
可以经由火花塞向燃烧室30提供火花。点火系统还可以包括用于增加供应到火花塞的电压的点火线圈(未示出)。在其他示例(例如,柴油机)中,不包括火花塞。
发动机排气装置25可以包括可以被安装在排气装置中的紧密联接的位置上的一个或多个排放控制装置70。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化剂、稀的(lean)NOx过滤器、SCR催化剂等。发动机排气装置25还可以包括在排放控制装置70的上游和旁通阀60的下游的PM保持系统22。排气通道26流体地联接至旁通阀60和旁通通道28二者。因此,旁通阀60可以控制从排气通道26到旁通通道28的排气流。
热交换器56沿旁通通道28位于三通阀58的上游。三通阀58联接至旁通通道28、再循环管道198和EGR通道29。在其中旁通阀60至少部分地关闭并且三通阀58至少部分地打开的一些条件期间,排气可以从排气通道26流经热交换器56和三通阀58并流入到EGR通道29,其中排气被引导到进气通道42。可以通过致动旁通阀60和三通阀58中的一个或多个来调节引导到进气通道42的EGR的量。下面更详细地描述了旁通阀60、热交换器56和三通阀58。
热交换器56联接至热接收装置54。热接收装置54可以是发动机冷却剂系统、珀尔帖装置、朗肯循环装置和/或其他合适的装置。热交换器被配置成向热接收装置54供应热。因此,从流经热交换器56的排气中捕获的热可以被传递到热接收装置54。因此,在一个示例中,发动机冷却剂可以通过热交换器56预热。另外地或替代地,热交换器可以用于通过向珀尔帖装置和/或朗肯循环装置提供从排气中捕获的热来为车辆的电动操作的部件(例如,空调)供电。
车辆系统6还可以包括控制系统14。控制系统14被示出为从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息,并且将控制信号发送到多个致动器81(本文描述了其各种示例)。作为一个示例,传感器16可以包括排气传感器126(位于排气歧管48中)、温度传感器128以及压力传感器129(位于排放控制装置70的下游)。诸如压力传感器、温度传感器、空气/燃料比传感器和组分传感器的其他传感器可以联接至车辆系统6中的各个位置,如本文更详细地讨论的。作为另一示例,致动器可以包括燃料喷射器、双向控制阀、EGR阀和节气门62。控制系统14可以包括具有计算机可读指令的控制器12,所述计算机可读指令用于调节突起物在旁通阀和三通阀中的位置以使流自排气通道的排气流绕开到旁通通道和EGR通道中的一个或多个。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据,处理所述输入数据,并且基于其中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码,响应于所处理的输入数据来触发图1的致动器以调节发动机操作。调节旁通阀60可以包括致动旁通阀60的可移动的突起物以调节从排气通道26流出到旁通通道28的排气的量。另外地或替代地,三通阀58也可以通过控制器12致动。因此,在一个示例中,旁通阀60和三通阀58是电子阀。应当理解,旁通阀60和三通阀58可以是机械式、气动式、液压式或其他类型的阀。
图2A和图2B示出了包括旁通阀60的图1的排气通道26的一部分的第一实施例的侧视透视图。因此,先前在图1中介绍的部件在图2A和图2B中编号相同,并且可以不再介绍。
图2A示出了结合在排气通道26中的旁通阀60的外部侧视透视图200。图2B示出了旁通阀60的内部侧视透视图250。具体地,图2B示出了图2A所示的旁通阀60的相同侧的透视图,除此以外在图2B中旁通阀60被示出为是透明的,以便暴露出旁通阀60的内部。因此可以在这里的描述中一起描述图2A和图2B。
在本文的描述中,轴线系统290可以用于描述旁通阀60的部件的相对定位。轴线系统290可以包括平行于水平方向的x轴、平行于竖直方向的y轴以及垂直于水平方向和竖直方向的z轴。旁通阀60和/或其部件的“高度”可以用于限定部件沿着y轴的范围。类似地,旁通阀60的部件的“长度”可以用于指代部件沿着x轴的物理范围。部件沿z轴的物理范围可以被称为“宽度”。箭头299表示重力的方向。剖切平面M-M'限定了图4A-图4C中所示的旁通阀60的横截面视图。
旁通阀60可以包括阀体62,所述阀体62包括四个壁:与底壁222相对的顶壁224,限定旁通阀60的高度的顶壁224和底壁222,以及两个侧壁226和228,侧壁226和228限定了旁通阀60的宽度。因此,顶壁224可以被称为旁通阀60的“顶部”。类似地,底壁222可以被称为旁通阀60的“底部”。
前侧壁226和后侧壁228可以物理地联接至底壁222和顶壁224。如图2A和图2B的示例所示,壁222、224、226和228可以是相对平坦的且平面的。因此,节气门体62可以是近似矩形的。具体地,壁222、224、226和228可以限定矩形棱柱。然而,应当理解,在其他示例中,壁222、224、226和228可以是弯曲的。因此,旁通阀60的形状和尺寸以及壁222、224、226和228的形状、尺寸和构型可以不同于图2A和图2B所描绘的。此外,应当理解,在其他示例中,阀体62可以采取其他棱柱形状。
旁通阀60的壁222、224、226和228可以由诸如塑料、金属、金属合金等任何合适的材料组成。此外,阀体62的壁222、224、226和228可以是薄的,使得它们限定旁通阀60的中空内部。因此,进气可以流经阀体62的内部到一个或多个排气后处理装置(例如,图1所示的微粒过滤器22),如图2A和图2B中的流动箭头205所示。壁222、224、226和228可以沿着它们的边缘彼此密封接触,使得旁通阀60的内部部分与包围阀体62的环境大气封离。因此,排气从排气通道26的上游第一部分202流经阀体62,流到排气通道26的下游第二部分204。
阀体62的横截面积可以大于排气通道26的横截面积。横截面积可以被限定为沿着由y轴和z轴限定的平面截取的横截面。因此,横截面积可以基本上垂直于通过排气通道26的排气流。换句话说,包括在阀体62的给定长度内的体积可以大于包括在排气通道26的相似长度内的体积。
因此,旁通阀60还可以包括将阀体62物理地联接至排气通道26的上游第一部分202的入口锥形件206以及将阀体62物理地联接至排气通道26的下游第二部分204的出口锥形件212。因此,锥形件206和212可以将较窄的排气通道26物理地联接至较宽的阀体62。因此,上游第一端208(本文也被称为入口锥形件206的入口端208)可以小于下游第二端210(本文也被称为出口端210)。换句话说,在出口端210处的入口锥形件206的横截面积可以比在入口端208处的大。类似地,上游第一端214(本文也被称为出口锥形件212的入口端214)可以大于下游第二端216(本文也被称为出口端216)。换句话说,在出口端216处的出口锥形件212的横截面积可以比在入口端214处的小。
在一些示例中,排气通道26的直径和因此的横截面积可以与沿着排气通道26的长度近似相同。因此,入口锥形件206的入口端208和出口锥形件212的出口端216的尺寸可以大致相同和/或相似。然而,应当理解,在一些示例中,排气通道26的直径可以沿其长度变化,并且因此,出口端216和入口端208可以不是相同的形状和/或尺寸。此外,阀体62的横截面积可以沿着阀体62的长度近似相同。因此,入口锥形件206的出口端210和出口锥形件212的入口端214的尺寸可以近似相同和/或相似。然而,应当理解,在其他示例中,阀体62可以不是矩形的,并且可以具有另一形状,其中阀体62的横截面积可以沿其长度变化。在这样的示例中,入口端214和出口端210的尺寸和/或形状可以不同。
入口锥形件206的上游第一端208可以物理地联接至排气通道26的上游第一部分202并且与其密封接触。此外,入口锥形件206的下游第二端210可以物理地联接至阀体62的下游第一端209并与其密封接触,其中下游第一端209可以由壁222、224、226和228的上游边缘形成。类似地,出口锥形件212的上游第一端214可以物理地联接至阀体62的下游第二端211并与其密封接触,其中下游第二端211可以由壁222、224、226和228的下游边缘形成。此外,出口锥形件212的下游第二端216可以物理地联接至排气通道26的下游第二部分并与其密封接触。
阀体62的下游第一端209和下游第二端211打开。因此,在下游第一端209或下游第二端211中的任一处可以不形成壁。此外,入口锥形件206的上游第一端208和下游第二端210以及出口锥形件212的上游第一端214和下游第二端216是打开的。此外,锥形件206和212的内部可以是中空的,使得排气可以相对地不受阻碍地流经锥形件206和212。因此,在上游第一端208和214或下游第二端210和216中的任一处都可以不形成壁。以此方式,排气从排气通道26的上游第一部分202流经旁通阀60并且流到排气通道26的下游第二部分204。具体地,排气可以从排气通道26的上游第一部分202经过入口锥形件206流入阀体62,经过出口锥形件212流出到排气通道26的下游第二部分204。然而,应当理解,在其他示例中,入口锥形件206和出口锥形件212可以分别不包括在旁通阀60中。在这种示例中,排气通道26的上游第一部分202可以直接地物理地联接至阀体62的下游第一端209。此外,排气通道的下游第二部分204可以直接地物理地联接至阀体62的下游第二端211。因此,排气可以经由打开的下游第一端209从排气通道26的上游第一部分202流入阀体62,并且可以经由打开的下游第二端211从阀体62流出到排气通道26的下游第二部分204。
阀体62另外可以包括在旁通通道28和阀体62的内部之间提供流体连通的轴242。具体地,轴242可以联接至管道198,管道198联接至旁通通道28,如上文参考图1所述。因此,轴242可以延伸穿过阀体62的底壁222。轴242可以是大致中空的,并且因此气体可以从其中流过。如下面参照图4A-图4C更详细地解释的,在一个示例中,真空可以在节气门体62内产生,从旁通通道28抽取气体,通过管道198、轴242并进入到阀体62中。
现在集中在图2B上,阀体62的外壁222、224、226和228以及入口锥形件206和出口锥形件212的壁以虚线示出,露出旁通阀60的内部部件,如突起物64。
突起物64包括与阀体62的壁222、224、226或228之一齐平和/或密封接触的密封表面262。在图2B所示的示例中,密封表面262与顶壁224密封接触。因此,流经阀体62的排气可以不在密封表面262和顶壁224之间流动。此外,当调节(例如,移位)突起物64相对于阀体62的位置时,密封表面262可以保持与顶壁224密封接触。因此,突起物64可以在阀体62内沿着z轴移动,并且密封表面262因此可以相对于顶壁224滑动并同时保持与其密封接触。此外,突起物64可以在侧壁226和228之间延伸。具体地,突起物64可以与侧壁226和228密封接触,使得排气不会在突起物64和侧壁226和228之间流动。
突起物64可以是弯曲的,并且可以朝向阀体62的内部和/或中心向内延伸。因此,阀体62可以在突起物64定位的地方变窄。换句话说,阀体62在突起物64处的流动横截面积可以比在阀体62的不包括突起物64的部分处的更小。突起物64可以包括面向进入的排气流的上游第一表面264。上游第一表面264可以相对于排气的流动方向成角度。下游第二表面266可以进一步被包括在突起物64中,并且可以背对着进入的排气流。下游第二表面266也可以相对于排气的流动方向成角度。
因此,上游第一表面264和下游第二表面266可以限定突起物64的曲率,其中可以在上游第一表面264和下游第二表面266相遇的地方形成突起物64的顶点、尖端或脊268。
突起物64的顶点268可以是突起物64的最向内突出的部分,或者换句话说,是突起物64的与顶壁224定位最远的部分,突起物64与所述顶壁密封接触。
沿着由y轴和x轴限定的平面截取的突起物64的横截面可以沿z轴大致相同。因此,顶点268可以不是单个点,而是可以沿着突起物64的宽度在侧壁226和228之间延伸。然而,在一些示例中,应当理解,顶点268可以不在侧壁226和228之间延伸。此外,顶点268在一些示例中可以是单个点。
如下面将参考图4A-图4C更详细地解释的,突起物64可以沿z轴移动。因此,突起物64可以在下游第一端209和下游第二端211之间相对于阀体62滑动。因此,突起物64可以基本上平行于排气的流动方向(例如,箭头298)以直线移动。换句话说,突起物64可以在进气流的方向上朝下游移位,或者可以在进气流的相反方向上朝上游移位。突起物64可以沿着轴线234移位,以在突起物64和阀体62的向内突出的凸缘240之间产生真空。
在一些示例中,突起物64可以是可旋转的,使得突起物64可以至少部分地在阀体62中扭转。如图所示,第一上游表面264和第二下游表面266分别面向相对的入口锥形件206和出口锥形件212。然而,如果突起物64旋转,则突起物64可以旋转90°,使得第一上游表面264面向侧壁226,并且第二下游表面266面向侧壁228。因此,突起物64的宽度可以小于阀体62的宽度。
凸缘240可以与突起物64类似地成形。因此,凸缘240可以具有相对平坦的、平面的密封表面272,面向进入的进气流的上游表面274以及背对进入的进气流的下游表面276。密封表面272物理地联接至与突起物64的密封表面262流体密封的壁相对的阀体62的壁并与其流体密封。因此,在图2B所示的示例中,由于底壁222与顶壁224相对,凸缘240的密封表面272物理地联接至底壁222并与其密封接触。然而,应当理解,突起物64和凸缘240的取向可以颠倒。此外,突起物64和凸缘240可以定位在阀体62的相对的侧壁226和228上。因此,突起物64和凸缘240可以联接至阀体62的任何壁222、224、226和228,只要它们定位于相对的壁上且面向彼此即可。
密封表面272可以与阀体62的底壁222密封接触。在一些示例中,凸缘240可以经由任何合适的手段(例如,焊接、超声焊接、注塑成型、紧固等)物理地联接至阀体62。在一些示例中,凸缘240可以在阀体62中一体成型。因此,排气可以不在密封表面272和底壁222之间流动。此外,凸缘240可以在侧壁226和228之间延伸。具体地,凸缘240可以与侧壁226和228密封接触,使得排气不会在凸缘240和侧壁226和228之间流动。
凸缘240可以是弯曲的,并且可以朝向阀体62的内部和/或中心向内延伸。因此,阀体62可以在凸缘240定位的地方变窄。换句话说,阀体62在凸缘240处的流动横截面积可以比在阀体62的不包括凸缘240的部分处的小。凸缘240可以包括面向进入的排气流的上游第一表面274。上游第一表面274可以相对于排气的流动方向成角度。下游第二表面276可以进一步被包括在凸缘240中,并且可以背对着进入的排气流。下游第二表面276也可以相对于排气的流动方向成角度。因此,上游第一表面274和下游第二表面276可以限定凸缘240的曲率,其中可以在上游第一表面274和下游第二表面276相遇的地方形成凸缘240的顶点、尖端或脊278。
沿着由y轴和x轴限定的平面截取的凸缘240的横截面可以沿z轴大致相同。因此,顶点278可以不是单个点,而是可以沿着突起物64的宽度在侧壁226和228之间延伸。然而,在一些示例中,应当理解,顶点278可以不在侧壁226和228之间延伸。此外,顶点278在一些示例中可以是单个点。
如上所述,凸缘240可以物理地联接至阀体62。因此,凸缘240的位置可以相对于阀体62固定。在一些示例中,凸缘240可以被定位成更靠近下游第一端209而非下游第二端211。因此,顶点278可以被定位成更靠近下游第一端209而非下游第二端211。然而,在其他示例中,例如在图2B所示的示例中,凸缘240可以被定位成更靠近下游第二端211而非下游第一端209。因此,如图2B所示的顶点279可以更靠近下游第二端211而非下游第一端209。
轴242可以流体地联接至凸缘240的内部。因此,轴242可以在旁通通道28和凸缘240的内部之间提供流体连通。
具体地,轴242可以联接至管道198,管道198连接到三通阀(例如,三通阀58),如下面将要描述的那样。因此,轴242可以延伸穿过阀体62的底壁222。轴242可以是大致中空的,并且因此气体可以从其中流过。基于突起物64相对于凸缘240的致动,可以在阀体62内产生真空,从而从旁通通道28中抽取气体,通过管道198、轴242,并进入到阀体62中。
在一些示例中,另外地或替代地,突起物64可以包括类似于凸缘240的内部通道72和轴242的内部通道和轴。突起物的轴可以流体地联接至真空消耗装置。因此,在突起物处于更闭合位置(例如,更靠近凸缘240)的条件期间,在排气通道26中产生的真空的一部分可以用于从真空消耗装置中抽取抽吸流,由此补充其真空。
如下面将参考图4A-图4C更详细地解释的,通过使突起物64沿着z轴滑动(例如,或旋转),突起物64和凸缘240之间的距离可以变化。随着突起物64和凸缘240通过移动突起物64而更靠近在一起,阀体62的狭窄部分可以增大。具体地,当突起物64的顶点268更加靠近凸缘240的顶点278时,限定在顶点268和顶点278之间的流动横截面积可以减小。因此,随着突起物64和凸缘240之间的距离减小,阀体62的狭窄部分增大并且阀体62的流动横截面积减小。因此,通过朝向凸缘240移动突起物64,可以在突起物64的顶点268和凸缘240的顶点278之间产生文丘里效应。因此,可以在顶点268和278之间产生真空,其可以用于基于旁通通道28中的阀的位置而从管道198中抽取气体。另外,当突起物64朝向凸缘240致动时,来自排气通道26的上游第一部分202的排气被引导到旁通通道28。具体地,如下面参照图3更详细地说明的,气体可以从排气通道26流动到排气通道26外部的旁通通道28。旁通通道28中的气体可以经由管道198被引导到进气歧管(如排气再循环(EGR))和/或引导到阀体62的内部。下面描述了其他示例排气流。
现在转到图3,示出了阀体62的内部侧视透视图300。因此,先前介绍的部件可以在后续附图中相同地编号。图3示出了突起物64的内部结构,其包括中空的内部通道72。中空的内部通道72可以将轴242流体地联接至开口68。因此,气体可以基于三通阀位置和突起物64位置中的一个或多个而从阀体62的内部流到轴242。相反,气体可以基于三通阀位置和突起物位置中的一个或多个而从轴242流到中空的内部通道72。内部通道72可以限定凸缘240的容积。凸缘240的不包括内部通道72的部分可以不是中空的。轴242可以从阀体62的外部延伸到通道72的内部。
突起物64的前侧表面265可以与阀体62的前侧壁226密封接触。此外,突起物64的后侧表面267可以与阀体62的后侧壁228密封接触。因此,如上所述,突起物64可以在侧壁226和228之间延伸。
具体地,上游第一表面264可以相对于密封表面262和/或阀体62中的排气流的方向近似地以第一角度θ1取向,并且下游第二表面266可以相对于密封表面262和/或阀体62中的排气流的方向近似地以第二角度θ2取向。如图2B的示例所示,第一角度θ1可以大于第二角度θ2。换句话说,上游第一表面264的斜率可以大于下游第二表面266的斜率。然而,应当理解,在其他示例中,角度θ1和θ2可以近似相同,并且因此突起物64可以围绕突起物64的顶点268相对地对称。在又一示例中,第二角度θ2可以大于第一角度θ1,并且因此上游第一表面264的斜率可以小于下游第二表面266的斜率。
类似地,凸缘240的前侧表面275可以与阀体62的前侧壁226密封接触。凸缘240的后侧表面277可以与阀体62的后侧壁228密封接触。因此,如上所解释的,凸缘240可以在侧壁226和228之间延伸。
具体地,上游第一表面274可以相对于密封表面272和/或阀体62中的排气流的方向近似地以第一角度θ3取向,并且下游第二表面276可以相对于密封表面272和/或阀体62中的排气流的方向近似地以第二角度θ4取向。如图2B的示例所示,第一角度θ3可以大于第二角度θ4。换句话说,上游第一表面274的斜率可以大于下游第二表面276的斜率。然而,应当理解,在其他示例中,角度θ3和θ4可以近似相同,并且因此凸缘240可以围绕凸缘240的顶点278相对地对称。在又一示例中,第二角度θ4可以大于第一角度θ3,并且因此上游第一表面274的斜率可以小于下游第二表面276的斜率。
凸缘240的顶点278可以是凸缘240的最向内突出的部分,或者换句话说,是凸缘240的与底壁222定位最远的部分,凸缘240联接到所述底壁。
开口68可以在凸缘240的顶点278处形成。然而,应当理解,在其他示例中,开口68可以在上游第一表面264或下游第二表面266上的另一位置处形成。因此,开口68可以从凸缘240的前侧表面265延伸到后侧表面267。换句话说,限定内部通道72的壁可以与形成第一表面274和第二表面276的凸缘240的外壁会聚以形成开口68。在一个示例中,第一表面274和第二表面276是将中空的内部通道72与旁通阀60的内部分开的唯一的壁。因此,开口68可以是凸缘240中的通过中空内部通道72分别与凸缘240的外壁(例如,第一表面274和第二表面276)会聚而形成的狭缝。开口68可以沿着凸缘240的宽度延伸。然而,在其他示例中,应当理解,开口可以不在侧表面275和277之间延伸。在又一示例中,开口可以包括单个孔或多个孔。孔的形状、尺寸和/或分布是可以变化的。例如,孔可以是圆形的、矩形的、三角形的、几何形状的或非几何形状的。
由图3的示例可以看到,可滑动的突出物位于顶壁上,并且固定的突起物位于底壁上,并且其中可滑动的突出物和固定的突起物包括面向进入的排气流的各自的上游第一表面,所述第一表面相对于进入的排气流的方向以相应的第一角度取向,并且其中可滑动的突出物和固定的突起物各自包括背向进入的进气流的相应的下游第二表面,所述第二表面相对于进入的排气流的方向以相应的第二角度取向,其中所述第二角度小于所述相应的第一角度。排气流可以在突起物64和凸缘240之间流动时收缩。如由排气流动箭头205所示,排气在图3中从左向右流动。因此,排气流经凸缘240的第一表面274和顶点278,并且在突起物64的第一表面264和顶点268之下。由于阀体62在凸缘240和突起物64之间变窄,旁通阀60上游的排气的一部分可以转入旁通通道28。另外,可以在凸缘240的开口68处产生真空,其可以用于从管道198抽取气体,如流动箭头326所示。在一个示例中,排气可以从排气通道26绕开到旁通通道28,其中被绕开的排气流经位于EGR阀上游的旁通通道28中的热交换器。基于EGR阀的位置,排气可以流向进气歧管或管道198中的一个或多个。管道198中的排气返回到阀体62的内部。如下面参考图4A-图4C所述的,可以调节突起物64的位置以改变在凸缘240的开口68处产生的真空的量以及从排气通道26绕开的排气的量。马达可以经由轴342物理地联接至突起物64,并且因此,马达可以沿着x轴移动突起物64,如下面参考图4A-图4C所详细地解释的。轴342可以物理地联接至突起物64,并且可以延伸出到阀体62的外部。在一些示例中,该轴可以联接至突起物64的不包括中空的内部通道72的部分。替代地,马达可以旋转突起物64。
以此方式,联接至凸缘240的轴242沿着阀体62的点被固定。因此,当突起物64沿与进气流方向平行的上游和下游方向上移动时,轴242、开口68和凸缘240不移动。位于凸缘240内的中空的内部通道72可以在突起物64沿着下游方向朝向凸缘240致动时提供真空。一定量的排气流可以从管道198流入中空的内部通道72,从开口68流出,并从凸缘240流出而与排气流动箭头205混合。流入旁通通道28的气流的量可以促使突起物64接近(更加靠近)固定物240。另外地或替代地,当突起物64接近固定物240时,通过旁通阀60产生的真空量增加,其中在EGR阀的一些位置期间真空可以从管道198抽取空气进入到中空的内部通道72中。在一个示例中,当凸缘240的顶点278沿着共同的竖直轴线与突起物64的顶点268对齐时,可以产生最大量的真空。另外地或替代地,在一个示例中,当凸缘240的顶点278沿着共同的竖直轴与突起物64的顶点268对齐时,最大量的排气从排气通道26被绕开到旁通通道28。在一个实施例中,突起物64和凸缘240都包括中空的内部通道,其中突起物64和凸缘可以流体地联接至相同或不同的部件。因此,突起物64可以流体地联接至真空消耗装置,其中,当突起物64朝向凸缘致动时,突起物64可以补充装置的真空,同时使排气从排气通道转向到旁通通道。
现在转到图4A-图4C,它们示出了可以将突起物64调节到的示例位置。因此,图4A-图4C示出了当突起物64被调节到不同的示例位置时突起物64在阀体62内的相对定位。图4A-图4C示出了定位在阀体62内的突起物64的横截面视图,其中沿图2A-图2B的线M-M'截取横截面。图4A示出了处于打开的第一位置的突起物64。图4C示出了处于闭合的第二位置的突起物64,并且图4B示出了处于中间的第三位置的突起物64,第三位置是在打开的第一位置和闭合的第二位置之间的位置。当突出部64处于中间的第三位置而不是在闭合的第二位置时,更多的空气可以流经阀体62,并且当突起物64处于打开的第一位置而不是在中间的第三位置时,更多的空气可以流经阀体62,如箭头标号205所示。因此,经过旁通阀60的排气流可以随着朝向打开的第一位置、远离闭合的第二位置的偏离的增加而增加。注意,先前在图1-图3中介绍的部件在图4A-图4C中相同地编号,并且可以不再介绍。
因此,在图4A-图4C中,可以根据描绘重力方向的箭头299示出突起物64沿着水平方向在不同位置移位。因此,突起物64和凸缘240之间的距离可以根据突起物64的位置而变化。具体地,当将旁通阀60调节到更加打开的位置时,突起物64可以移动到更靠近阀体62的下游第一端209并远离阀体62的下游第二端211和凸缘240。以此方式,在旁通阀60中的突起物64和凸缘240之间形成的开口可以增加,并且通过其中的气流可以相应地增加。此外,当将旁通阀60调节到更闭合的位置时,突起物64可以移动到更靠近阀体62的下游第二端211和凸缘240并远离阀体62的下游第一端209。以此方式,在旁通阀60中的突起物64和凸缘240之间形成的开口可以减小,并且通过其中的气流可以相应地减少。如上所解释的,当朝向更闭合的位置调节旁通阀60时,在突起物64和凸缘240之间产生的文丘里效应可以增加,而从排气通道26绕开到旁通通道28的排气的量同时地增加。因此,当朝向更闭合的位置调节旁通阀60时,在突起物64和凸缘240之间可以产生更大的真空,并且更多的排气从排气通道26转向旁通通道28。
由于通过阀体62的排气流可以大致平行于水平线,所以突起物64的移动可以基本上平行于阀体62中的排气流。图4A-图4C中示出了通过阀体62的排气流从左向右流动。因此,使突起物64向下游移动可以指使突起物64沿着与排气流相同或相似的方向(在图4A-图4C中从左到右)移动。相反,使突起物64向上游移动可以指使突起物64沿着与排气流相反的方向(在图4A-图4C中从右到左)移动。因此,当突起物64朝向更闭合的位置移动时,突起物64可以沿着与阀体62中的排气的流动方向几乎完全一致的方向移位。相反,当突起物64朝向更打开的位置移动时,突起物64可以沿着与阀体62中的排气的流动方向几乎完全相反或相对的方向(例如,向下游)移位。由于示出的凸缘240被定位成更接近下游第二端211而非阀体62的下游第一端209,因此当突起物64向下游移位时,突起物64可以移动到更靠近凸缘240。相反,当突起物64向上游移动时,突起物64和凸缘240之间的距离可以增加。
可以通过马达81调节突起物64的位置。具体地,马达81可以物理地联接至突起物64以用于使突起物64在阀体62内移动。马达81可以与控制器12电连通,并且可以基于从控制器12接收的信号来调节突起物64的位置。作为一个示例,响应于对排气再循环的需求的增加,控制器12可以向马达81发送信号以用于将突起物64的位置调节到更闭合的位置,从而通过增加排气通道26中的限制而增加从排气通道26绕开到旁通通道28的排气量。
马达81可以是诸如液压致动器、电动致动器、气动致动器、机电致动器等任何合适的致动器。此外,马达81可以经由轴342和/或致动器杆426物理地联接至突起物64。因此,马达81可以是线性致动器,并且可以使突起物64在阀体62内向上游和下游沿水平方向移位。在一些示例中,马达81可以直接物理地联接至致动器杆426,并且致动器杆426可以进而直接物理地联接至轴342,轴342可以进而直接地物理地联接至突起物64。致动器杆426在一些示例中可以包括可沿水平方向移动的柱塞或活塞。因此,当马达81使致动器杆426沿着水平轴线移位时,突起物64也可以被移位,因为它可以经由轴342物理地联接至杆426。然而,在其他示例中,如在图4A-图4C所示的示例中,致动器杆426可以是螺纹的,并且致动器杆426的旋转可以进而导致轴342和突起物64沿着水平方向移位。因此,通过马达81产生的旋转运动可以被转换成突起物64的线性运动。此外,应当理解,通过马达81对突起物64的线性致动的其他示例是可能的。另外地或替代地,在不脱离本公开的范围的情况下,突起物的旋转致动的示例是可能的。在一个示例中,突起物可以在360°范围内旋转,其中突起物以对应于0°的旋转而处于打开的第一位置,并且以对应于90°的旋转而处于闭合的第二位置。此外,在一些示例中,马达81可以直接地物理地联接至轴342,并且杆426可以不被包括在内。
现在转到图4A,其示出了突起物64处于打开的第一位置的实施例400。在突起物64处于打开的第一位置的情况下,通过阀体62的排气流可以比处于任何其他位置时的更大。因此,图4A所示的突起物64的位置可以被称为完全打开位置。凸缘64可以不与凸缘240重叠。更准确地,当突起物64被调节到打开的第一位置时,沿着重力方向(箭头299)截取的阀体62的给定横截面可以不包括凸缘240和突起物64二者。换句话说,突起物64的任何部分都不能定位在凸缘240的任何部分上。然而,在其他示例中,在打开的第一位置可以存在突起物64和凸缘240之间的一些重叠。因此,处于打开的第一位置时的阀体62的变窄可以比处于更闭合的位置时的更小,并且通过阀体62的排气流可以相对地不受阻碍。
图4B示出了实施例425,其中突起物64相对于图4A所示的打开的第一位置沿着x轴向阀体62的下游移位到中间的第三位置。因此,处于中间的第三位置时的通过阀体62的排气流可以比处于打开的第一位置时的更小,同时处于中间的第三位置时的从排气通道26绕开到旁通通道28的排气流可以比处于打开的第一位置时的更大。然而,处于第三位置时在顶点268和278处产生的真空量可以比处于打开的第一位置时的更大。因此,可以使用真空将旁通通道28中的排气的至少一部分再循环回到阀体62,如下面将在图5D和图5E中所述的。处于中间的第三位置时,突起物64可以与凸缘240重叠。也就是说,当将突起物64调节到中间的第三位置时,沿着y轴截取的阀体62的给定横截面可以包括凸缘240和突起物64二者。换句话说,部分突起物64可以定位在部分凸缘240上。然而,在其他示例中,突起物64可以不与处于中间的第三位置的凸缘240重叠。
图4C示出了实施例450,其中突起物64相对于图4A和图4B中所示的打开的第一位置和中间的第三位置沿着x轴向阀体62的下游移位到闭合的第二位置。因此,处于闭合的第二位置时的通过阀体62的排气流可以比处于打开的第一位置和中间的第三位置时的更小,同时处于闭合的第二位置时的从排气通道26转向旁通通道28的排气比处于打开的第一位置和中间的第三位置时的更大。然而,处于闭合的第二位置时在顶点268和278处产生的真空量可以比处于打开的第一位置和中间的第三位置时的更大。因此,处于闭合的第二位置时从旁通通道28再循环回到阀体62的排气量可以比处于打开的第一位置和中间的第三位置时的更大。
在闭合的第二位置,突起物64可以与凸缘240完全重叠。也就是说,当突起物64被调节到闭合的第二位置时,基本上所有的突起物64沿y轴截取的横截面可以包括凸缘240和突起物64二者。换句话说,突起物64可以直接地定位在凸缘240上方,使得突起物64的尖端268和凸缘240的尖端278沿着y轴彼此对齐。如图4C所示,顶点268和278可以彼此分离,在闭合的第二位置可以是狭窄的空间,使得排气仍然可以流经排气通道26。因此,处于闭合的第二位置的突起物64和凸缘240可以彼此不物理地接触,使得一些量的空气可以继续流经阀体62,以在其流经由处于闭合的第二位置的突起物64和凸缘240形成的颈缩时产生真空。
然而,应当理解,在其他示例中,当突起物64被调节到闭合的第二位置时,突起物64和凸缘240可以彼此密封接触。在这种示例中,通过阀体62的排气流可以基本为零。因此,在一些示例中,突起物64可以被调节到完全闭合位置,以截断通向排出通道26的位于阀体62下游的部分的排气流。另外地或替代地,开口68可以定位在下游表面276上,使得即使当突起物与凸缘240密封接触时,来自旁通通道28的排气也可以流回到阀体62。
因此,当朝向更闭合的位置(更靠近凸缘240)调节突起物64时,通过阀体62的气流可以减小,在突起物64和凸缘240之间产生的真空可以增加,并且从排气通道26流向旁通通道28的排气的量可以增加。相反,当突起物64被调节到更打开的位置(进一步远离凸缘240)时,通过阀体62的排气流可以增加,在突起物64和凸缘240之间产生的真空可以减小,并且从排气通道26流向旁通通道28的排气的量可以减小。以此方式,可以通过调节突起物64的位置来调节通向旁通通道28的排气流。
在一个示例中,可以通过将突起物64朝向和远离处于中间的第三位置的凸缘240进行调节来调节流回到阀体62的冷却的排气的量。作为一个示例,通过将突起物64移动更靠近处于中间的第三位置的凸缘240,更多冷却的排气流回到阀体62。因此,可以通过调节突起物64来调节排气通道26中的排气的温度。另外地或替代地,可以通过将突起物64朝向和远离处于中间的第三位置的凸缘240进行调节来调节流到发动机的冷却的EGR的量。作为一个示例,通过使突起物64移动更靠近凸缘240,更多的冷却的EGR流到发动机。因此,远离凸缘240移动的突起物64导致较少的冷却的EGR流到发动机。以此方式,通过旁通阀60和三通阀实现了对流到后处理装置的排气的温度和流到发动机的EGR的更大范围的控制。
现在转到图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F,它们示出了基于突起物64相对于凸缘240的位置的示例排气流。此外,图5A、图5B、图5C、图5D、图5E和图5F描绘了用于调节EGR和/或再循环的排气的三通阀58的位置。图5A和图5B示出了处于打开的第一位置(如图4A所示)的突起物64,以及流过排气通道26、旁通通道28和EGR通道29中的一个或多个的示例排气。图5C、图5D和图5E示出了处于闭合的第二位置(如图4C所示)的突起物64,以及流过排气通道26、旁通通道28和EGR通道29中的一个或多个的示例排气。图5F示出了处于中间的第三位置(如图4B所示)的突起物64,以及流过排气通道26、旁通通道28和EGR通道29中的一个或多个的示例排气。排气通道26流体地联接至旁通通道28的在旁通阀60上游的第一端。三通阀58位于旁通通道28的第二端处,其中三通阀58被配置成调节流到再循环管道198和EGR通道29中一个或多个的排气流的量。旁通通道28还包括被配置成从排气中隔绝热的热交换器56。热可以用于加热冷却剂和/或为联接至珀尔帖装置的电动操作的部件供电。
现在转到图5A,其示出了包括处于打开的第一位置的突起物64的实施例500。如上所述,处于打开的第一位置时的突起物64和凸缘240之间的空间比处于中间的第三位置和闭合的第二位置时的更大。另外,三通阀58被示出为具有处于闭合位置(例如,三通阀58的完全闭合位置)的旁通部分502、再循环部分504和的EGR部分506,如三通阀58的各部分中的圆圈所示。因此,较大部分的排气可以直接流经排气通道26,而不是在旁通通道28和EGR通道29中流动,如排气流箭头205所示。在一个示例中,当三通阀58完全关闭时,基本上没有排气流入旁通通道28和EGR通道29。另外地或替代地,当三通阀58完全关闭时,排气可以填充一定容积的旁通通道28,同时防止其流向EGR通道29和再循环管道198。以此方式,排气直接地流过排气通道26到后处理装置,而没有经由热交换器56冷却排气,并且没有向进气歧管提供EGR。
在一个示例中,突起物64可以处于打开的第一位置,其中三通阀58在冷启动时处于完全闭合位置。以此方式,热的排气可以残留在排气通道26中,由此允许后处理装置达到所需温度。另外地或替代地,当发动机操作温度处于所需温度并且不需要EGR时,突起物64可以处于打开的第一位置,其中三通阀58处于完全闭合位置。
现在转到图5B,其示出了包括处于打开的第一位置的突起物64的实施例515,类似于图5A所示的实施例500。因此,突起物64和凸缘240之间的空间仍然大于处于闭合的第二位置和中间的第三位置时的空间。因此,较大部分的排气可以直接流经排气通道26,而不是在旁通通道28和EGR通道29中流动。如图所示,当突起物64处于打开的第一位置时,基本上没有排气进入旁通通道28。当突起物处于打开的第一位置时,发动机(例如,图1所示的发动机10)可需要EGR。因此,三通阀58的再循环部分504和EGR部分506打开,而旁通部分502关闭。通过这样做,排气可以流经凸缘240的内部通道72,进入管道198,流经三通阀58的打开的再循环部分504,流经三通阀58的EGR部分506,并进入EGR通道29到发动机。在一个示例中,进气歧管真空可以通过EGR通道29(三通阀58的打开的再循环部分504和EGR部分506)供应到流体地联接至排气通道26的内部通道72。通过这样做,EGR可以在突起物64处于打开的第一位置时流到发动机,而不会使EGR流经旁通通道28中的热交换器56。因此,流到发动机的EGR比在流到发动机之前流经热交换器56的EGR更热。
作为一个示例,当突起物64处于打开的第一位置时,旁通部分502关闭,再循环部分504打开,并且EGR部分506打开,发动机可以需要热的EGR气体。例如,当环境温度较低时,可能会发生这种情况。因此,与较冷的EGR相比,热的EGR可以保持燃烧稳定性而同时减少排放。应当理解,其他发动机条件可以导致突起物64处于打开的第一位置,并导致热的EGR气体从排气通道26流到发动机。
现在转到图5C,其示出了包括处于闭合的第二位置的突起物64的实施例530。如上所述,处于闭合的第二位置的突起物64和凸缘240之间的空间比处于中间的第三位置和打开的第一位置时的更小。因此,较小部分的排气可以直接流经处于闭合的第二位置而非处于中间的第三位置和开启的第一位置的排气通道26。由于排气流的阻抗,与处于中间的第三位置和打开的第一位置相比,较大部分的排气可以从排气通道26流入旁通通道28。在实施例530中,三通阀58的旁通部分502和EGR部分506打开。这允许来自排气通道26的排气在流到发动机之前作为冷却的EGR而流经热交换器56。另外,三通阀58的再循环部分504保持在闭合位置,使得冷却的排气不会再循环回到排气通道26。因此,排气通道26中的排气比EGR通道29中的排气更热。以此方式,排气通道26中的排气可以升温或维持在一个或多个排气后处理装置的操作温度,而冷却的EGR可以将发动机的燃烧温度降低到比未冷却的EGR更低的温度(例如,如图5B所示的实施例515中所示的EGR)。
例如,当突起物64处于闭合的第二位置时,旁通部分502打开,再循环部分504关闭并且EGR部分506打开,冷却的EGR气体流到发动机。因此,较少的排气流经排气通道26。这可以是响应于发动机温度高于所需的发动机温度,而排气后处理装置基本上等于所需的操作温度。此外,通过热交换器56从排气中捕获的热可以用于通过将捕获的热引导到珀尔帖装置(例如,图1所示的珀尔帖装置60)而为车辆的电气部件(例如,A/C单元)供电。
现在转到图5F,其示出了包括处于中间的第三位置的突起物的实施例575,类似于图4B所示的实施例425。如上所述,处于中间的第三位置时的突起物64和凸缘240之间的空间比处于打开的第一位置时的更小并且比处于闭合的第二位置时的更大。因此,较小部分的排气可以流经处于中间的第三位置而非处于开启的第一位置的排气通道26,而较大部分的排气可以流经处于中间的第三位置而非处于闭合的第二位置的排气通道26。因此,较大部分的排气可以从排气通道26流入处于中间的第三位置而非处于开启的第一位置的旁通通道28,而较小部分的排气可以从排气通道26流入处于中间的第三位置而非处于闭合的第二位置的旁通通道28。在实施例575中,三通阀58的旁通部分502和EGR部分506打开。这允许来自排气通道26的排气在流到发动机之前作为冷却的EGR而流经热交换器56。另外,三通阀58的再循环部分504保持在闭合位置,使得冷却的排气不会再循环回到排气通道26。
因此,实施例575大致类似于实施例530,其中唯一的区别在于突起物64的位置。由于实施例575描绘了处于中间的第三位置的突起物64,所以与实施例530所示的处于闭合的第二位置相比,较少的排气从排气通道26绕开到旁通通道28。因此,向处于中间的第三位置而非处于闭合的第二位置的发动机提供较少的冷却的EGR气体。以此方式,旁通阀60可以用于调节递送到发动机的EGR的量。
现在转到图5D,其示出了包括处于闭合的第二位置的突起物64的实施例545。如上所述,处于闭合的第二位置的突起物64和凸缘240之间的空间比处于中间的第三位置和打开的第一位置时的更小。因此,较小部分的排气可以直接流经处于闭合的第二位置而非处于中间的第三位置和开启的第一位置的排气通道26。由于排气流的阻抗,与处于中间的第三位置和打开的第一位置相比,较大部分的排气可以从排气通道26流入旁通通道28。在实施例545中,三通阀58的旁通部分502、再循环部分504和EGR部分506打开,使得流经旁通通道28的排气被冷却并且返回到排气通道26或被递送到发动机。通过将冷却的排气再循环回到排气通道26,较冷的排气可以维持和/或降低一个或多个后处理装置的温度。在突起物64和凸缘240之间产生的真空可以经由管道198将冷却的排气从旁通通道28吸入到内部通道72。例如,微粒过滤器再生可以达到高的再生温度,这可以使微粒过滤器退化。通过使冷却的排气流回到排气通道26,冷却的排气可以减轻和/或防止微粒过滤器的退化。此外,通过使冷却的EGR流到发动机,发动机燃烧温度可以比未冷却的EGR更快地降低,这可以减少NOx输出。在实施例545中,与图5C所示的实施例530相比,可以向发动机递送更少的EGR。然而,在实施例545中流经旁通阀60的排气量比在图5C中的实施例530的更大。
在一个示例中,当发动机温度高于所需温度并且排气后处理装置的温度高于所需温度时,突起物64可以处于闭合的第二位置,旁通部分502、再循环部分504和EGR部分506可以处于打开位置。以此方式,冷却的EGR经由打开的EGR部分506被递送到发动机,并且冷却的排气经由打开的再循环部分504被递送到排气通道26。另外,如上所述,从热排气捕获的热可以用于经由珀尔帖装置向电气装置供电。
现在转到图5E,其示出了包括处于闭合的第二位置的突起物64的实施例560。如上所述,处于闭合的第二位置时的突起物64和凸缘240之间的空间比处于中间的第三位置和打开的第一位置时的更小。因此,较小部分的排气可以直接流经处于闭合的第二位置而非处于中间的第三位置和开启的第一位置的排气通道26。由于排气流的阻抗,与处于中间的第三位置和打开的第一位置相比,较大部分的排气可以从排气通道26流入旁通通道28。在实施例560中,三通阀58的旁通部分502和再循环部分504打开,同时三通阀58的EGR部分506关闭。因此,旁通通道28中的排气在流回到内部通道72之前在热交换器56中被冷却。在凸缘240和突起物64之间产生的真空可以促使旁通通道28中的冷却的排气流回到内部通道72,然后返回到排气通道26。因此,流经实施例560中的旁通阀60下游的排气通道26的排气的量基本上等于在类似的发动机条件下流经实施例500中的排气通道26的排气的量。然而,实施例560中的排气通道26中的排气温度低于实施例500中的排气通道26中的排气温度。以此方式,实施例560中的排气通道26中的排气可以降低沿着旁通阀60下游的排气通道26定位的后处理装置的温度。
在一个示例中,当发动机不需要EGR并且一个或多个排气后处理装置的温度高于所需的操作温度时,突起物64可以处于闭合位置,旁通部分502和再循环部分504可以打开,并且EGR部分506可以关闭。因此,冷却的排气转回到排气通道26而不使EGR流到发动机。
示例方法可以包括:在第一条件期间,将旁通阀移动至更闭合的位置并将三通阀移动至闭合位置,并且使排气从排气通道流经热交换器并流经旁通阀的固定突起物而流回到排气通道中。所述方法还可以包括:将热从热交换器传递到车辆的工作流体,其中工作流体在一个示例中是发动机冷却剂。所述示例方法还可以包括:在第二条件期间,将旁通阀移动至更闭合的位置并将三通阀移至打开的位置,并且使排气从排气通道流经热交换器并流入朝向发动机进气装置的EGR通道。所述示例方法还可以包括:在第二条件期间,将热从热交换器传递到珀尔帖装置或朗肯循环装置中的一个或多个。所述示例方法还可以包括:在第三条件期间,将旁通阀移动至完全打开的位置并将三通阀移动至完全开启位置,并且使排气从排气通道流经固定突起物,流经打开的三通阀,流入EGR通道并流到发动机进气装置。所述示例方法还可以包括:在第四条件期间,将旁通阀移动至完全打开的位置,并将三通阀移动至完全闭合的位置,并且使排气流经旁通阀而不使排气流向热交换器和EGR通道。
方法的另一示例可以包括:在三通阀处于完全闭合的位置并且旁通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道而不使排气流经旁通通道、再循环通道和EGR通道;在三通阀的旁通部分被关闭,并且三通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道并流经再循环通道进入EGR通道,而不使排气流经旁通通道;以及在三通阀的再循环部分被关闭并且旁通阀处于更闭合的位置的情况下,使排气流经排气通道并流经旁通通道的热交换器进入EGR通道,而不使排气流经再循环通道。所述方法包括:将旁通阀移动至更打开的位置包括沿排气通道远离相似成形的凸缘致动突起物,并且其中将旁通阀移动至更闭合的位置包括沿排气通道朝向凸缘致动突起物。旁通通道流体地联接至旁通阀上游的排气通道,再循环通道流体地联接至旁通阀的凸缘的内部通道,并且EGR通道流体地联接至进气通道。热交换器被配置成冷却流经其中的排气,并且其中所述热交换器还适于将接收自通过其中的排气的热传递到热接收装置。
所述方法还包括:在第一模式期间,通过将旁通文丘里阀的突起物移动至远离旁通文丘里阀的凸缘的更打开的位置并完全关闭三通阀,而使排气流经排气通道同时使排气不流经旁通通道、再循环通道和EGR通道;在第二模式期间,通过将突起物移动至远离凸缘的更打开的位置并关闭三通阀的旁通部分同时打开三通阀的再循环部分和EGR部分,而使排气流经排气通道并流经再循环通道进入EGR通道同时使排气不流经旁通通道;在第三模式期间,通过将突起物朝向凸缘移动至更闭合的位置并关闭再循环部分同时打开三通阀的旁通部分和EGR部分,而使排气流经排气通道并流经旁通通道的热交换器进入EGR通道同时使排气不流经再循环通道;在第四模式期间,通过将突起物朝向凸缘移动至更闭合的位置并打开三通阀的旁通部分、再循环部分和EGR部分,而使排气流经排气通道,流经旁通通道的热交换器、再循环通道和EGR通道;并且在第五模式期间,通过将突起物朝向凸缘移动至更闭合的位置并且打开三通阀的旁通部分和再循环部分并关闭EGR部分,而使排气流经排气通道,流经旁通通道的热交换器和再循环通道同时使排气不流经EGR通道。
在一个示例中,第一模式可以响应于中负荷发动机负荷,其中排气温度和发动机温度基本上分别等于阈值排气温度和阈值发动机温度(例如,最佳发动机运行温度)。此外,可以不存在微粒过滤器再生。第二模式可以响应于低发动机负荷,其中发动机温度低于阈值发动机温度。第三模式可以响应于高发动机负荷,其中发动机温度高于上限阈值发动机温度(例如,适合于使发动机退化的温度)。第四模式可以响应于高发动机负荷,其中发动机温度高于上限阈值发动机温度,并且后处理装置温度高于阈值装置温度(例如,适合于使装置退化的温度)。第五模式可以响应于发动机温度等于阈值发动机温度并且后处理装置温度高于阈值装置温度。
所述方法还包括:其中三通阀被完全闭合包括三通阀的旁通部分、再循环部分和EGR部分都处于闭合的位置。突起物还包括位于打开的位置和闭合的位置之间的中间的位置,并且其中所述中间的位置向排气通道、旁通通道、再循环通道和EGR通道中的一个或多个提供在打开的位置和闭合的位置中所提供的量之间的排气流的量。
现在转到图6A、图6B和图6C,它们示出了用于基于发动机条件操作旁通阀60和三通阀58的方法。
现在转到图6A,其示出了描绘用于确定车辆是否需要EGR的方法600的高级流程图。可以基于存储在控制器的存储器中的指令并结合从发动机系统的传感器(例如参考图1的上述的传感器)接收的信号通过控制器来执行用于实施方法600以及本文包括的其他方法的指令。控制器可以根据以下描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。
在602处,方法600包括确定、估计和/或测量当前发动机操作参数。当前发动机操作参数可以包括发动机负荷、发动机温度、冷启动、发动机转速、车速、排气压力、排气温度、排气流率、催化剂起燃、环境温度和空气-燃料比中的一者或多者。
在604处,方法600包括确定是否存在EGR需求。EGR需求可以基于上述的当前发动机操作参数来呈现。作为一个示例,如果发动机负荷高,则发动机可需要EGR以降低发动机温度,这可以有助于在高负荷发动机操作期间减少排放。作为另一个示例,如果发动机处于冷启动,则发动机可不需要EGR来降低发动机爆震的可能性。
如果没有EGR需求,则方法600前进到图6B所示的606。在606处,方法600包括确定是否存在冷启动。当发动机温度低于阈值操作温度时,可以基于发动机正在被起动(例如,发动机旋转和气缸点火)来确定冷启动,其中阈值温度操作温度在一个示例中是所需的发动机温度范围(例如,185℃至205℃)。另外地或替代地,如果由于先前的发动机操作而在阈值时间逝去之后起动发动机,则可以确定冷启动,其中阈值时间是基于发动机可以冷却到显著的冷却温度(例如,低于阈值操作温度的温度)的时间量。在一个示例中,可以基于环境温度和/或其他大气条件来调节阈值时间。例如,如果环境温度降低,则阈值时间可以降低,以便在较冷的环境温度下更快地冷却发动机。
如果发生冷启动,则方法600前进到608,以关闭EGR部分(例如,EGR部分506),打开旁通部分和再循环部分(例如,分别是旁通部分502和再循环部分504),并将突起物移动至更闭合的位置,其中来自排气通道的排气的一部分被引导到包括热交换器的旁通通道(例如,来自排气通道26的排气的一部分流入朝向热交换器56的旁通通道28)。因此,突起物和EGR阀的各部分的位置描绘了图5E的实施例560中所示的示例。如上所述,由于燃烧稳定性问题,在冷启动期间可以不需要EGR。关闭三通阀的EGR部分将EGR通道从旁通通道密封。将旁通阀移动至更闭合的位置包括使旁通阀的突起物朝向固定突出物致动。流到旁通通道的排气的量可以基于旁通阀的位置,其中突起物的更闭合的位置可以导致更大量的排气流入旁通通道。在一个示例中,旁通阀的完全闭合位置导致最大量的排气流入旁通通道。然而,排气的剩余部分流经处于完全闭合位置时的旁通阀(例如,在固定突出物和可滑动突起物之间),使得并非排气通道中的所有排气都被引导到旁通通道。在一些示例中,当旁通阀处于完全闭合位置时,排气通道中的所有空气可以被引导到旁通通道。在该示例中,突起物和凸缘的顶点接触。
在610处,方法600包括使排气从排气通道流向旁通通道,流经热交换器,并流回到排气通道。真空可以在旁通阀的突起物和凸缘之间产生,其中真空可以促进使热交换器下游的冷却的EGR流到再循环管道、流入凸缘的内部通道并流到排气通道。此外,随着排气流经热交换器,热可以从排气传递到热交换器的导热材料(例如,相变材料)。因此,热交换器可被配置成将从排气接收的热传递到车辆的车辆热接收装置(例如,图1所示的热接收装置60)。在一个示例中,在冷启动期间,热交换器可以预热车辆的工作流体(例如,发动机冷却剂),以减少冷启动的加热周期。
返回到606处,如果没有发生冷启动,则方法600前进到612,以确定是否需要排气冷却。如果催化剂温度过高、排气温度过高和/或微粒过滤器再生温度过高,则可能需要排气冷却。如果不需要冷却,则方法600前进到614以将旁通阀移动至打开的第一位置并关闭三通阀的EGR部分。在一个示例中,在打开的第一位置,基本上所有排气都流经排气通道,而基本上没有排气流到旁通通道和/或EGR通道。在614处的旁通阀的位置和三通阀的各部分的位置与图5A的实施例500的示例相似。
如果需要冷却,则方法600前进到616以关闭三通阀的EGR部分并将旁通阀移动至更闭合的位置(例如,闭合的第二位置),其中更闭合的位置可以包括中间位置或完全闭合位置。此外,三通阀的旁通部分和再循环部分被移动至打开的位置。因此,排气通道中的至少一部分排气被引导到位于旁通通道中的其中可以冷却排气的热交换器。
在618处,方法600包括使排气从排气通道流经旁通通道中的热交换器,流经再循环管道,流经凸缘的内部通道,并且流入旁通阀中的排气通道。以此方式,可以基于旁通阀的致动来控制流向排气后处理装置的排气温度。因此,当旁通阀处于完全闭合位置时,流向排气后处理装置的排气可以是最冷的。在618处的旁通阀和三通阀的各部分的位置类似于图5E的实施例560中所示的示例。
作为一个示例,可以使用冷却来降低一个或多个排气后处理装置的操作温度。在一些发动机条件期间,催化剂温度可以大于或等于阈值催化剂温度,其中阈值催化剂温度是基于提高催化剂降解可能性的温度。因此,冷却的排气可以被用于降低催化剂温度并降低催化剂降解的可能性。另外地或替代地,微粒过滤器(例如,图1中的微粒过滤器22)可以经由被动式或侵入式方法而周期性地复位。侵入式方法包括主动调节包括但不限于稀的空燃比、延迟的燃料喷射、迟滞火花等发动机操作参数以增加排气温度。在再生期间,微粒过滤器的温度升高,并且烟尘被烧掉。然而,在再生期间,再生的燃烧温度可以超过微粒过滤器可变得退化的阈值燃烧温度。在一个示例中,微粒过滤器的退化可以包括微粒过滤器发展出裂纹和/或孔。以此方式,可以调节排气温度以控制微粒过滤器的燃烧温度,使得微粒过滤器的退化的可能性较少。
作为另一示例,在微粒过滤器的再生之后,灰尘可以积聚在所述微粒过滤器的正面上。因此,冷却的排气可以用于冷却排气通道中的表面,使得没有流到热交换器的热排气中的水蒸气可以冷凝到排气通道的表面上。以此方式,冷凝物可以被用于通过微粒过滤器扫除积聚的灰尘,并排出排气通道的尾管而排出到大气中。
返回到604处,如果确定EGR是需要的,则方法600前进到620(如图6C所示)以确定是否需要冷却EGR。如果EGR温度大于或等于阈值EGR温度,或发动机温度大于或等于阈值发动机温度中的一个或多个,则可以需要冷却EGR。阈值EGR温度可以基于EGR温度过高而不能提供所需的燃烧温度的降低。阈值发动机温度可以基于可以导致排放增加和/或发动机退化的发动机温度。因此,可以冷却EGR以提供燃烧温度和发动机温度中的一个或多个所需要的冷却。
如果需要冷却,则方法600前进到622以确定是否需要排气冷却,这类似于上述的612。如果不需要排气冷却,则方法600前进到624,在624处旁通阀的突起物被移动至更闭合的位置,以将排气从排气通道绕开到旁通通道。另外,三通阀的旁通部分和EGR部分被移动至打开的位置,同时再循环部分被移动至闭合的位置。在一个示例中,基于所需的EGR的量来调节突起物。例如,如果需要最大量的EGR,则突起物被移动至完全闭合位置。替代地,突起物可以被移动至中间的第三位置以向发动机提供中等量的EGR。
在626处,方法600包括使EGR通道中的冷却的EGR流到其中EGR可以流到发动机的进气通道。以此方式,排气从排气通道流经旁通通道中的热交换器,流经EGR通道并且流入进气歧管或进气通道。因此,EGR比排气通道中的排气更冷。另外地或替代地,发动机操作温度可以基本上等于或大于所需的发动机操作温度。因此,热交换器吸收的热被提供给珀尔帖装置和/或朗肯循环装置而不向工作流体提供热,以操作车辆的电气设备。这可以是由于工作流体已经操作在所需的温度范围内,其中附加热可以使工作流体过热。在626处的旁通阀的位置和三通阀的各部分的位置类似于图5C中所示的实施例530。
返回到622处,如果需要排气冷却,则方法600前进到628以将旁通阀的突起物移动至更闭合的位置,并在628处打开三通阀的旁通部分、再循环部分和EGR部分。
在630处,方法600包括使排气从排气通道流经旁通通道的热交换器并流入再循环通道和EGR通道中的一个或多个。再循环通道中的排气流经凸缘的内部通道并流回到旁通阀中的排气通道中。因此,来自再循环通道的较冷的排气与没有被绕开的较热的排气合并。EGR通道中的排气流到进气歧管或通向进气歧管的进气通道。在一个示例中,在高发动机负荷期间,微粒过滤器温度可以高于再生温度阈值,而发动机温度高于所需的发动机温度。因此,可以降低发动机温度,同时也降低微粒过滤器的再生温度。因此,降低了发动机和微粒过滤器的退化的可能性。在628处的旁通阀的位置和三通阀的各部分的位置类似于图5D中所示的实施例545中所示的。
返回到620处,如果不需要冷却,则方法600前进到632,其包括将旁通阀的突起物移动至更打开的位置。另外,三通阀的旁通部分被移动至闭合的位置,而三通阀的再循环部分和EGR部分被移动至打开的位置。
在634处,方法600包括使排气从排气通道流经凸缘的内部通道,流经再循环通道,流经EGR通道并流入进气歧管或进气通道。以此方式,排气不流经热交换器,并且热的EGR可以被递送到进气歧管。在一个示例中,歧管真空可以促进热排气的流动从排气通道到进气歧管。因此,在634处歧管真空流体地联接至排气通道。在634处的旁通阀和三通阀的各部分的位置类似于图5B中所示的实施例515中所示的。
以此方式,旁通阀和三通阀可以被用于提供经过排气通道和EGR通道的各种排气流。通过调节旁通阀和三通阀中的一个或多个,可以调节递送到发动机的EGR的量和排放到大气中的排气的量。此外,排气和EGR的温度也可以被改变。使用旁通阀和三通阀的技术效果是在降低包装限制的同时提供对EGR和排气温度的更大控制。此外,也可以通过仅引入两个阀来降低制造成本。
一种方法可以包括:在三通阀处于完全闭合的位置并且旁通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道而不使排气流经旁通通道、再循环通道和EGR通道;在三通阀的旁通部分被关闭并且三通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道并流经再循环通道进入EGR通道,而不使排气流经旁通通道;以及在三通阀的再循环部分被关闭并且旁通阀处于更闭合的位置的情况下使排气流经排气通道并流经旁通通道的热交换器进入EGR通道,而不使排气流经再循环通道。所述方法的第一示例还包括:其中,将旁通阀移动至更打开的位置包括沿着排气通道远离相似成形的凸缘致动突起物,并且其中将旁通阀移动至更闭合的位置包括沿着排气通道朝向凸缘致动突起物。可选地包括第一示例的所述方法的第二示例还包括:其中旁通通道流体地联接至旁通阀上游的排气通道,再循环通道流体地联接至旁通阀的凸缘的内部通道,并且EGR通道流体地联接至进气通道。可选地包括第一和/或第二示例的所述方法的第三示例还包括:其中热交换器被配置成冷却流经其中的排气,并且其中热交换器还适于将从通过其中的排气中接收的热传递到热接收装置。可选地包括第一至第三实施例中的一个或多个的所述方法的第四实施例,还包括:其中,在第一模式期间,通过将旁通文丘里阀的突起物移动至远离旁通文丘里阀的凸缘的更打开的位置并完全关闭三通阀,使排气流经排气通道而不使排气流经旁通通道、再循环通道和EGR通道;在第二模式期间,通过将突起物远离凸缘移动至更打开的位置并关闭三通阀的旁通部分,同时打开三通阀的再循环部分和EGR部分,使排气流经排气通道并流经再循环通道进入EGR通道,而不使排气流经旁通通道;在第三模式期间,通过将突起物朝向凸缘移动至更闭合的位置并关闭再循环部分并且同时打开三通阀的旁通部分和EGR部分,使排气流经排气通道并流经旁通通道的热交换器进入EGR通道而不使排气流经再循环通道;在第四模式期间,通过将突起物朝向凸缘移动至更闭合的位置并打开三通阀的旁通部分、再循环部分和EGR部分,使排气流经排气通道,流经旁通通道的热交换器、再循环通道和EGR通道;并且在第五模式期间,通过将突起物朝向凸缘移动至更闭合的位置并且打开三通阀的旁通部分和再循环部分并关闭EGR部分,使排气流经排气通道,流经旁通通道的热交换器和再循环通道而不使排气流经EGR通道。可选地包括第一至第四实施例中的一个或多个的所述方法的第五示例还包括:其中三通阀被完全闭合包括三通阀的旁通部分、再循环部分和EGR部分都处于闭合位置。可选地包括第一至第五实施例中的一个或多个的所述方法的第六示例还包括:其中,突起物还包括位于打开的位置和闭合的位置之间的中间的位置,并且其中,中间的位置向排气通道、旁通通道所述再循环通道和EGR通道中的一个或多个提供在打开的位置的量和闭合的位置的量之间的量的排气流。
排气通道可以包括:包括在阀体内的可滑动突出物,联接在阀体内的向内突出的固定突起物,突起物包括将排气再循环通道联接至阀体内部的中空通道,以及位于与排气再循环通道流体联接的旁通通道中的热交换器。排气通道的第一示例还包括:其中阀体是矩形的,并且包括四个大致平面的壁,其包括两个侧壁、一个顶壁和一个底壁,可滑动突出物和固定突起物位于彼此相对的分开的壁上,并且其中阀体的横截面积大于排气通道的横截面积。可选地包括第一示例的排气通道的第二示例还包括:其中,可滑动突出物位于顶壁上,并且固定突起物位于底壁上,并且其中可滑动突出物和固定突起物包括面向进入的排气流的相应的上游第一表面,所述第一表面相对于进入的排气流的方向以相应的第一角度取向,并且其中可滑动突出物和固定突起物各自包括远离进入的进气流的相应的下游第二表面,所述第二表面相对于进入的排气流的方向以相应的第二角度取向,其中第二角度小于相应的第一角度。可选地包括第一和/或第二示例的排气通道的第三示例还包括:其中,入口锥形件将排气通道的上游部分联接至阀体的上游端,其中入口锥形件的第一端联接至排气通道,并且其中入口锥形件的第二端联接至阀体,并且其中在第二端处的入口锥形件的横截面积比在第一端处的更大。可选地包括第一至第三示例中的一个或多个的排气通道的第四示例还包括:其中,出口锥形件将排气通道的下游部分联接至阀体的下游端,其中出口锥形件的第一端联接至阀体的下游端,并且其中出口锥形件的第二端联接至排气通道,并且其中在第一端处的出口锥形件的横截面积比在第二端处的更大。可选地包括第一至第四示例中的一个或多个的排气通道的第五示例还包括:其中,可滑动突出物能够在打开的位置和闭合的位置之间沿着阀体的水平轴线相对于固定突起物移动,并且其中在可滑动阀和凸缘之间形成的阀体中的开口随着可滑动突出物朝向打开的位置、远离闭合的位置的调节的增加而增大。可选地包括第一至第五示例中的一个或多个的排气通道的第六示例还包括:其中,固定突起物包括在邻近中空通道的突起物的顶点处形成的孔,并且其中在顶点处产生文丘里效应,并且其中文丘里效应的大小随所述可滑动突出物和突起物之间的距离减小而增加。可选地包括第一至第六示例中的一个或多个的排气通道的第七示例还包括:其中,旁通通道的入口在阀体的入口的上游,并且其中热交换器在排气再循环通道中的三通阀的上游。可选地包括第一个至第七示例中的一个或多个的排气通道的第八示例还包括:热交换器联接至一个或多个热接收装置,并且其中热接收装置包括冷却剂系统、珀尔帖装置以及朗肯循环装置。
另一种方法可以包括:通过朝向或远离旁通通道上游的排气通道中的旁通阀的固定凸缘致动可移动的突起物来改变流经排气通道的排气和流到发动机的排气中的一个或多个排气的流动。所述方法的第一示例还包括:其中三通阀联接至旁通通道、再循环通道和EGR通道,并且其中三通阀包括旁通部分、再循环部分和EGR部分,用于分别调节到旁通通道、再循环通道和EGR通道的排气流。可选地包括第一示例的方法的第二示例还包括:其中,使排气不从排气通道绕开包括将突起物致动到更打开的位置并关闭三通阀的旁通部分、再循环部分和EGR部分。可选地包括第一示例和/或第二示例的方法的第三示例还包括:其中,使冷却的排气流到发动机包括:将突起物致动到更闭合的位置,打开三通阀的旁通部分和EGR部分,并且关闭三通阀的再循环部分,并且其中使排气从排气通道绕开到包括在三通阀上游的热交换器的旁通通道。
在另一种表示中,系统可以包括:发动机,所述发动机具有排气通道、位于与排气通道流体联接的旁通通道的下游的排气通道中的旁通阀,所述旁通阀具有可移动的突起物和固定凸缘,在旁通通道中的热交换器下游和EGR通道上游的三通阀,以及具有计算机可读指令的控制器,所述计算机可读指令用于调节突起物在旁通阀和三通阀中的位置以将排气流从排气通道绕开到旁通通道和EGR通道中的一个或多个中。所述系统还包括:其中三通阀经由再循环通道联接至凸缘的内部通道,并且其中内部通道经由凸缘的顶点处的开口流体地联接至排气通道。所述系统还包括:其中当突起物处于更闭合的位置时,排气从排气通道绕开到旁通通道,并且其中更闭合的位置还包括经由热交换器冷却排气。所述系统还包括:其中响应于冷却的EGR的需求,将突起物移动至更闭合的位置,将三通阀的旁通部分和EGR部分移动至打开的位置,并且将三通阀的再循环部分移动至闭合的位置。所述系统还包括:其中响应于旁通阀下游的排气后处理装置的温度超过阈值后处理装置温度,将突起物移动至更闭合的位置,将三通阀的旁通部分和再循环部分移动至打开的位置,并且将三通阀的EGR部分移动至闭合的位置,以使冷却的排气经由凸缘的内部通道流到排气通道。所述系统还包括:其中响应于热的EGR的需求,将突起物移动至更打开的位置,将三通阀的再循环部分和EGR部分移动至打开的位置,并且将三通阀的旁通部分移动至闭合的位置。所述系统还包括:其中突起物是可旋转的。
注意,包括在本文中的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可由包括控制器的控制系统与各种传感器、致动器以及其他发动机硬件组合实施。本文描述的特定程序可表示任何数量的处理策略中的一种或多种,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此,所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地,处理的次序并非是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的,而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略,可重复执行所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地,所描述的动作、操作和/或功能可图形化地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中可以通过执行包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中的指令来实施所描述的动作。
应该理解,本文公开的配置和程序在本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应被视为具有限制性意义,因为可能有许多变体。例如,以上技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置,以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合,既不要求也不排除两个或多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求保护。此类权利要求,无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求范围,仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法,其包括:
在三通阀处于完全闭合的位置并且旁通阀处于更打开的位置的情况下,使排气流经排气通道而不使排气流经旁通通道、再循环通道和EGR通道;
在所述三通阀的旁通部分被关闭并且所述三通阀处于所述更打开的位置的情况下,使排气流经所述排气通道并流经所述再循环通道进入所述EGR通道,而不使排气流经所述旁通通道;以及
在所述三通阀的再循环部分被关闭并且所述旁通阀处于更闭合的位置的情况下,使排气流经所述排气通道并流经所述旁通通道的热交换器进入所述EGR通道,而不使排气流经所述再循环通道。
2.根据权利要求1所述的方法,还包括:将所述旁通阀移动至所述更打开的位置包括沿着所述排气通道远离相似成形的凸缘致动突起物,并且其中将所述旁通阀移动至所述更闭合的位置包括沿着所述排气通道朝向所述凸缘致动所述突起物。
3.根据权利要求1所述的方法,其中,所述旁通通道流体地联接至所述旁通阀上游的所述排气通道,所述再循环通道流体地联接至所述旁通阀的凸缘的内部通道,并且所述EGR通道流体地联接至进气通道。
4.根据权利要求1所述的方法,其中,所述热交换器被配置成冷却流经其中的排气,并且其中所述热交换器还适于将接收自通过所述热交换器的排气的热传递至热接收装置。
5.根据权利要求1所述的方法,还包括:
在第一模式期间,通过将旁通文丘里阀的突起物远离所述旁通文丘里阀的凸缘移动至所述更打开的位置并完全关闭所述三通阀,使排气流经所述排气通道而不使排气流经所述旁通通道、所述再循环通道和所述EGR通道;
在第二模式期间,通过将所述突起物远离所述凸缘移动至所述更打开的位置并关闭所述三通阀的所述旁通部分,同时打开所述三通阀的再循环部分和EGR部分,使排气流经所述排气通道并流经所述再循环通道进入所述EGR通道,而不使排气流经所述旁通通道;
在第三模式期间,通过将所述突起物朝向所述凸缘移动至所述更闭合的位置并关闭所述再循环部分,同时打开所述三通阀的所述旁通部分和EGR部分,使排气流经所述排气通道并流经所述旁通通道的所述热交换器进入所述EGR通道,而不使排气流经所述再循环通道;
在第四模式期间,通过将所述突起物朝向所述凸缘移动至所述更闭合的位置并打开所述三通阀的所述旁通部分、再循环部分和EGR部分,使排气流经所述排气通道、流经所述旁通通道的所述热交换器、所述再循环通道和所述EGR通道;以及
在第五模式期间,通过将所述突起物朝向所述凸缘移动至所述更闭合的位置并且打开所述三通阀的所述旁通部分和再循环部分并关闭所述EGR部分,使排气流经所述排气通道、流经所述旁通通道的所述热交换器和所述再循环通道,而不使排气流经所述EGR通道。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述三通阀被完全闭合包括所述三通阀的所述旁通部分、再循环部分和EGR部分都处于闭合的位置。
7.根据权利要求5所述的方法,其中,所述突起物还包括在所述打开的位置和闭合的位置之间的中间的位置,并且其中所述中间的位置向所述排气通道、所述旁通通道、所述再循环通道和所述EGR通道中的一个或多个提供在所述打开的位置和所述闭合的位置中所提供的量之间的量的排气流。
8.一种排气通道,其包括:
包括在阀体内的可滑动的突出物;
向内突出的固定突起物,所述固定突起物联接在所述阀体内,所述突起物包括将排气再循环通道联接至所述阀体内部的中空通道;以及
位于旁通通道中的热交换器,所述旁通通道流体地联接至所述排气再循环通道。
9.根据权利要求8所述的排气通道,其中,所述阀体是矩形的并且包括四个实质平面的壁,所述壁包括两个侧壁、一个顶壁和一个底壁,所述可滑动的突出物和所述固定突起物位于彼此相对的单独的壁上,并且其中所述阀体的横截面积大于所述排气通道的横截面积。
10.根据权利要求9所述的排气通道,其中,所述可滑动的突出物位于所述顶壁上,并且所述固定突起物位于所述底壁上,并且其中所述可滑动的突出物和所述固定突起物包括面向进入的排气流的相应的上游第一表面,所述第一表面相对于进入的排气流的方向以相应的第一角度取向,并且其中所述可滑动的突出物和所述固定突起物均包括远离进入的进气流的相应的下游第二表面,所述第二表面相对于进入的排气流的所述方向以相应的第二角度取向,其中所述第二角度小于所述相应的第一角度。
11.根据权利要求8所述的排气通道,还包括入口锥形件,所述入口锥形件将所述排气通道的上游部分联接至所述阀体的上游端,其中所述入口锥形件的第一端联接至所述排气通道,并且其中所述入口锥形件的第二端联接至所述阀体,并且其中在所述第二端处的所述入口锥形件的横截面积比在所述第一端处的大。
12.根据权利要求8所述的排气通道,还包括出口锥形件,所述出口锥形件将所述排气通道的下游部分联接至所述阀体的下游端,其中所述出口锥形件的第一端联接至所述阀体的所述下游端,并且其中所述出口锥形件的第二端联接至所述排气通道,并且其中在所述第一端处的所述出口锥形件的横截面积比在所述第二端处的大。
13.根据权利要求8所述的排气通道,其中,所述可滑动的突出物能够在打开的位置和闭合的位置之间沿着所述阀体的水平轴线相对于所述固定突起物移动,并且其中在所述可滑动阀和所述凸缘之间形成的在所述阀体中的开口随着所述可滑动的突出物朝向打开的位置、远离闭合的位置的调节的增加而增大。
14.根据权利要求8所述的排气通道,其中,所述固定突起物包括在邻近所述中空通道的所述突起物的顶点处形成的孔,并且其中在所述顶点处产生文丘里效应,并且其中所述文丘里效应的大小随所述可滑动的突出物和所述突起物之间的距离的减小而增加。
15.根据权利要求8所述的排气通道,其中,所述旁通通道的入口在所述阀体的入口的上游,并且其中所述热交换器位于所述排气再循环通道中的三通阀的上游。
16.根据权利要求15所述的排气通道,其中,所述热交换器联接至一个或多个热接收装置,并且其中所述热接收装置包括冷却剂系统、珀尔帖装置和朗肯循环装置。
17.一种方法,其包括:
通过朝向或远离旁通通道上游的排气通道中的旁通阀的固定凸缘致动可移动的突起物,改变流经所述排气通道的排气和流到发动机的排气中的一个或多个的流动。
18.根据权利要求17所述的方法,还包括三通阀联接至所述旁通通道、再循环通道和EGR通道,并且其中所述三通阀包括旁通部分、再循环部分和EGR部分,用于分别调节到所述旁通通道、所述再循环通道和所述EGR通道的排气流。
19.根据权利要求18所述的方法,其中,使排气不从所述排气通道绕开包括将所述突起物致动到更打开的位置并关闭所述三通阀的所述旁通部分、再循环部分和EGR部分。
20.根据权利要求18所述的方法,其中,使冷却的排气流到所述发动机包括,将所述突起物致动到更闭合的位置,打开所述三通阀的所述旁通部分和EGR部分,并且关闭所述三通阀的所述再循环部分,并且其中所述排气从所述排气通道绕开到所述旁通通道,所述旁通通道包括在所述三通阀上游的热交换器。
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