用于將EGR與進氣匯合的方法和系統技術方案

本公開提供了“用于將EGR與進氣匯合的方法和系統”。提供了用于將再循環排氣(EGR)與進氣通道中的新鮮進氣匯合的方法和系統。在一個示例中，一種方法可以包括經由成角度的環形槽將EGR引入到所述進氣通道并使未混合的EGR和環境空氣流過進氣壓縮機入口。環境空氣可以流到進氣壓縮機的中心，而EGR可以沿著進氣壓縮機入口的周邊流動。機入口的周邊流動。機入口的周邊流動。

【技術實現步驟摘要】
用于將EGR與進氣匯合的方法和系統


[0001]本說明書總體上涉及用于將再循環排氣與進氣通道中的新鮮進氣匯合的方法和系統。

技術介紹

[0002]發動機系統可以利用排氣從發動機排氣系統到發動機進氣系統的再循環(被稱為排氣再循環(EGR)的過程)以減少常規排放。可以控制EGR閥以實現給定發動機工況下的所需進氣稀釋。傳統上，測量被引導通過EGR系統的低壓EGR(LP
?
EGR)和/或高壓EGR(HP
?
EGR)的量并基于發動機操作期間的發動機轉速、發動機溫度和負荷來調整所述量，以維持發動機的所需燃燒穩定性，同時提供排放和燃料經濟性益處。EGR有效地冷卻燃燒室溫度，由此減少NOx的形成。而且，EGR減少了發動機的泵氣功，從而致使提高燃料經濟性。在將EGR與(進入發動機進氣系統的)新鮮空氣一起引入燃燒室之前，期望將EGR與新鮮空氣均勻地混合。
[0003]將LP
?
EGR與新鮮空氣混合的一種方式是將EGR引入到進氣壓縮機上游的承載新鮮空氣的進氣通道。Atz等人在美國專利號US9228488B中提供了這種混合系統的一個示例。其中，為了促進再循環排氣與進氣的混合，以一定角度將承載EGR的管道引入到進氣壓縮機上游的進氣通道。進氣和EGR在壓縮機的上游混合，并且流體混合物流過壓縮機。
[0004]然而，本文的專利技術人已經認識到此系統的潛在問題。作為一個示例，由于EGR和新鮮空氣的密度差異，EGR在引入壓縮機上游時可能不會均勻混合。當EGR和新鮮空氣(流體的組合)通過壓縮機的葉片時，不同密度和溫度的流體可以通過葉片的不同區域。由于不均勻混合，通過葉片的每個區域的流體的密度和溫度可能不斷變化。當葉片經受連續變化的條件(諸如密度和溫度)時，壓縮機的操作可能受到不利影響，從而導致壓縮機效率降低。由于封裝約束，壓縮機上游可能沒有足夠的空間來包括用于在混合物進入壓縮機之前改善EGR和新鮮空氣混合的混合器。此外，向進氣通道添加混合器可能導致進氣通道中的壓力損失。

技術實現思路

[0005]在一個示例中，上述問題可以通過一種用于發動機的方法來解決，所述方法包括：使未混合的再循環排氣(EGR)和環境空氣流入進氣壓縮機，其中環境空氣流到進氣壓縮機的中心并且EGR沿著所述進氣壓縮機入口的周邊流動。以這種方式，通過在EGR和新鮮空氣進入壓縮機時維持它們分離，可以改善通過壓縮機的流體流的均勻性。
[0006]作為一個示例，承載再循環排氣(在本文中稱為EGR)的EGR通道的端部可以包圍壓縮機上游的進氣通道。EGR通道可以被配置有不對稱壁以經由環形槽將EGR引入到進氣通道。該成角度槽可以被配置為與水平面形成非零角度，并且可以在進氣通道的壁(周邊)附近輸送EGR。EGR可以進入進氣通道并沿著通道的周邊(沿著壁)流動，而流過進氣通道的新鮮空氣可以流過進氣通道的中心部分。當流體進入壓縮機時，EGR流保持基本上平行于新鮮空氣流。在壓縮機處，壓縮機葉片的每個區域在操作過程中經受特定流體(EGR或新鮮空
氣)。葉片的靠近壓縮機中心的部分(流體流場的中心)可以暴露于較冷的新鮮空氣，而壓縮機的外部部分(流體流場的周邊)可以暴露于較熱的EGR。當流體離開壓縮機并流過增壓空氣冷卻器和進氣節氣門時，EGR可以與新鮮空氣徹底混合。
[0007]以這種方式，通過減少通過壓縮機葉片的任何單個部分的流體的密度和溫度的變化，可以改善壓縮機操作和效率。流過每個區域的流體的性質的一致性可以減少對壓縮機葉片的任何磨損并提高系統的穩健性。以靠近進氣通道的壁的角度引入EGR的技術效果是可以維持EGR和新鮮空氣的分層流，而不會在流體流流入壓縮機時對其進行混合?？傊?，通過維持壓縮機入口內的流體分離，然后混合流體，可以在不添加任何單獨的混合器部件的情況下提高壓縮機效率。
[0008]應當理解，提供以上
技術實現思路
是為了以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的一系列概念。其并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或必要特征，主題的范圍由具體實施方式之后的權利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上文或本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
附圖說明
[0009]圖1示出了包括排氣再循環(EGR)系統的發動機系統的示意圖。
[0010]圖2示出了示出與圖1的發動機的進氣通道匯合的EGR通道的細節的示意圖。
[0011]圖3示出了緊接在進氣壓縮機上游的進氣通道內的溫度變化的映射圖。
[0012]圖2大致按比例示出。
具體實施方式
[0013]以下描述涉及用于將再循環排氣與發動機系統(諸如圖1所示的發動機系統)的進氣通道中的新鮮進氣匯合的系統和方法。圖2中示出了EGR通道和進氣通道的幾何形狀的細節，其在EGR和新鮮空氣匯合時允許兩種流體的分層流。由于EGR和新鮮空氣的分層流，在進氣通道內在EGR通道與進氣通道的匯合點與進氣壓縮機之間生成溫度梯度。圖3中示意性地示出了進氣通道內的溫度梯度。
[0014]圖1示出了車輛系統102的示意圖101，該車輛系統具有包括發動機10的示例發動機系統100。在一個示例中，發動機系統100可以是柴油發動機系統。在另一個示例中，發動機系統100可以是汽油發動機系統。在描繪的實施例中，發動機10是聯接到渦輪增壓器的增壓發動機，所述渦輪增壓器包括由渦輪116驅動的壓縮機114。具體地，新鮮空氣沿進氣通道42經由空氣凈化器112引入發動機10，并且流到壓縮機114。壓縮機114可以是任何合適的進氣壓縮機，諸如馬達驅動或驅動軸驅動的機械增壓器壓縮機。在發動機系統10中，壓縮機114是經由軸29機械地聯接到渦輪116的渦輪增壓器壓縮機，渦輪116由膨脹的發動機排氣驅動。
[0015]壓縮機114通過增壓空氣冷卻器(CAC)118聯接到節氣門20。節氣門20聯接到發動機進氣歧管122。壓縮的空氣充氣從壓縮機流過增壓空氣冷卻器118和節氣門20到達進氣歧管122。在圖1中所示的實施例中，歧管空氣壓力(MAP)傳感器124感測進氣歧管122內的空氣充氣的壓力。可以經由進氣溫度(IAT)傳感器154估計進入進氣通道42的環境空氣的溫度。
[0016]一個或多個傳感器(未示出)可以聯接到壓縮機114的入口。例如，溫度傳感器可以
聯接到入口以估計壓縮機入口溫度，而壓力傳感器可以聯接到入口以估計壓縮機入口壓力。作為另一個示例，環境濕度傳感器可以聯接到所述入口以估計進入進氣歧管的空氣充氣的濕度。再一些其他傳感器可以包括例如空燃比傳感器等。在其他示例中，可以基于發動機工況來推斷壓縮機入口狀況(諸如濕度、溫度、壓力等)中的一者或多者。另外，傳感器可以估計包括新鮮空氣、再循環壓縮空氣和在壓縮機入口處接收的排氣殘余物的空氣充氣混合物的溫度、壓力、濕度和空燃比。
[0017]廢氣門致動器92可以被致動打開，以經由廢氣門90將至少一些排氣壓力從渦輪機上游排放到渦輪機下游的位置。通過減少渦輪上游的排氣壓力，可以降低渦輪轉速，這繼而幫助減少本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種用于發動機的方法，其包括：使未混合的再循環排氣(EGR)和環境空氣流入進氣壓縮機，其中所述環境空氣流過進氣壓縮機入口的中心并且所述EGR沿著所述進氣壓縮機入口的周邊流動。2.如權利要求1所述的方法，其中所述EGR在所述進氣壓縮機的上游的EGR通道和進氣通道的接合部處以一定的角度被引入到所述進氣通道。3.如權利要求2所述的方法，其中所述EGR通道在所述EGR通道與所述進氣通道的所述接合部處包圍所述進氣通道。4.如權利要求2所述的方法，其中以所述角度對所述EGR的所述引入是通過在所述接合部處形成于所述EGR通道的壁與所述進氣通道的壁之間的環形槽。5.如權利要求4所述的方法，其中在所述接合部與所述進氣壓縮機之間的所述進氣通道中，EGR流基本上平行于環境空氣流。6.如權利要求2所述的方法，其中在所述接合部與所述壓縮機之間的所述進氣通道中以及在所述壓縮機中，EGR流的速度不同于環境空氣流的速度。7.如權利要求6所述的方法，其中所述EGR流的所述速度是在所述接合部處所述EGR通道的半徑與所述進氣通道的半徑之間的差值的函數。8.如權利要求4所述的方法，其中EGR流靠近所述進氣通道的所述壁，而環境空氣流通過所述接合部與所述壓縮機之間的所述進氣通道的中心區域，并且其中靠近所述進氣通道的所述壁的所述EGR流的溫度高于通過所述接合部與所述壓縮機之間的所述進氣通道的所述中心區域的所述環境空氣流的溫度。9.一種用于車輛中的發動機的系統，其包括：排氣再循環(EGR)通道，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：格雷戈里，
申請(專利權)人：FEV北美公司，
類型：發明
國別省市：