自持式低壓egr和排氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及自持式低壓EGR和排氣系統(tǒng)。公開一種排氣系統(tǒng)，其包括將排氣系統(tǒng)連接到進氣系統(tǒng)的LP-EGR系統(tǒng)和在所述排氣系統(tǒng)內具有大于90度且小于270度轉彎的排氣管，所述轉彎位于前輪胎和后輪胎之間，并在LP-EGR排氣入口的上游；以及布置在所述LP-EGR排氣入口的下游的排氣系統(tǒng)中和所述前輪胎的前方的消聲器。通過縮短LP-EGR路徑，在不需要使用背壓閥的情況下，可維持EGR流的背壓。
【專利說明】自持式低壓EGR和排氣系統(tǒng)

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自持式低壓EGR和排氣系統(tǒng)。

【背景技術】
[0002]排氣再循環(huán)(EGR)可被用于增加發(fā)動機的燃料效率和減少排放量。這是通過在輸送到燃燒室之前將排氣再循環(huán)進入進氣歧管以與環(huán)境空氣結合來實現(xiàn)的。在利用渦輪增壓器的系統(tǒng)中，排氣可通過高壓系統(tǒng)(HP-EGR)或低壓系統(tǒng)(LP-HGR)進行再循環(huán)。在HP-EGR系統(tǒng)中，排氣裝置(exhaust)可具有在渦輪上游的出口和在壓縮機下游的進氣口。由于在非增壓條件下排氣系統(tǒng)和進氣歧管之間更高的壓力差，HP-EGR系統(tǒng)允許穩(wěn)定的氣流進入進氣系統(tǒng)；然而，排氣煙塵(exhaust soot)可積累或未燃燒的燃料可濃縮在EGR或進氣系統(tǒng)中，造成發(fā)動機劣化。LP-EGR系統(tǒng)將渦輪下游的排氣出口連接至壓縮機上游的入口。通過這種方法，排氣在再循環(huán)進入進氣系統(tǒng)之前可通過顆?；蚱渌欧趴刂葡到y(tǒng)進行純化，這減少了煙塵含量和由此產生的發(fā)動機系統(tǒng)內的積聚。然而，在LP-EGR系統(tǒng)中，排氣在再循環(huán)進入進氣系統(tǒng)之前穿過車輛的實質長度，這造成EGR系統(tǒng)內的許多問題。
[0003]在一些情況下，進氣口內的壓力(MAP)低于排氣系統(tǒng)內的壓力。進氣壓縮機、排氣渦輪、和排氣消聲器每一個可造成系統(tǒng)之間的壓力差。然而，隨著增加的LP-EGR長度，壓力損失增加，且在一些長路徑LP-EGR系統(tǒng)中，無法經(jīng)由系統(tǒng)內的固有壓力差維持EGR流。背壓閥可結合到LP-EGR系統(tǒng)中，以在進氣和排氣系統(tǒng)之間形成足夠的壓力差。然而，額外的閥組件的劣化可使整個LP-EGR系統(tǒng)停用。此外，由該背壓閥引起的EGR系統(tǒng)和進氣口內的共振，可造成駕駛員的聽覺干擾和可導致機械故障的EGR內的振動。
[0004]增加的EGR路徑長度也引起增加的反饋延遲，使得響應于當前發(fā)動機負荷調節(jié)再循環(huán)的系統(tǒng)可能經(jīng)歷精度損失。此外,增加的LP-EGR管的路徑長度增加了生產成本和車輛重量且消耗了有限的底架空間。
實用新型內容
[0005]已經(jīng)認識到以上問題的本發(fā)明人提供了使用較短EGR路徑的各種LP-EGR系統(tǒng)，其減少了對背壓閥的依賴。在一個實例中，該發(fā)動機可經(jīng)配置使得具有朝車輛后部的初始流動方向的排氣管轉彎，使氣體朝車輛前部改變方向。通過在排氣管內引入這種轉彎，排氣朝向進氣系統(tǒng)所在的車輛前部按路線返回，從車輛后部至更靠近壓縮機的車輛前部再布置渦輪和尾噴管(tailpipe)。
[0006]所公開的布置縮短了 EGR管的長度，從而減少壓力損失到可通過消聲器產生足夠的壓力來維持再循環(huán)的這種程度。前方布置的排氣系統(tǒng)還通過去除過長的EGR管減輕了車輛的重量并減少了系統(tǒng)的再循環(huán)響應時間，該系統(tǒng)響應于運行條件或負荷考慮事項而計量再循環(huán)。進一步地，通過將尾噴管置于車輛的前部，加熱的排氣可被指引朝向地面，并且可在與輪胎接觸之前將熱轉移至存在于道路上的冰或雪，從而增加前輪胎的輪胎牽引力并提高駕駛性能。
[0007]在另一個實施方式中，提供了操作發(fā)動機系統(tǒng)的方法。該方法包括:將低壓排氣(LP-EGR)從排氣系統(tǒng)再循環(huán)到進氣系統(tǒng)；引導發(fā)動機排氣向下至底部平面，并在LP-EGR管的起始(take-off)上游的底部平面內在90度和270度之間改變流動方向；將排氣從排氣系統(tǒng)抽送至轉彎點上游的LP-EGR管；并從前輪胎線上游的尾噴管排出氣體。
[0008]在另一個實施方式中，所述方法進一步包括通過經(jīng)由排氣系統(tǒng)中的渦輪壓縮進氣來渦輪增壓發(fā)動機。
[0009]在另一個實施方式中，排氣進入渦輪下游的LP-EGR管并進入壓縮機上游的進氣系統(tǒng)。
[0010]在另一個實施方式中，所述方法進一步包括引導排氣通過消聲器并離開前輪胎線上游的尾噴管。
[0011]在另一個實施方式中，所述方法進一步包括冷卻LP-EGR管內的再循環(huán)的排氣。
[0012]在另一個實施方式中，通過在排氣系統(tǒng)內的附加背壓閥來實現(xiàn)增加排氣流。
[0013]應當理解，提供以上的
【發(fā)明內容】
是為了以簡化形式引入選擇的概念，這種概念將在【具體實施方式】中進一步描述。這并不意味著視為要求權利的主題的關鍵或本質特征，要求權利的主題的范圍由權利要求唯一地限定。而且，要求權利的主題不限于解決上面或本公開的任何部分中指出的任何缺點的執(zhí)行方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示意性描述了所公開的LP-EGR系統(tǒng)的實施方式。
[0015]圖2A示出了具有所公開的LP-EGR系統(tǒng)的實施方式的車輛的底面。該圖大致按比例繪制，雖然可以使用其它的相對尺寸。
[0016]圖2B示出了圖2A的放大部分。
[0017]圖3示出了如圖2A指出的所公開的LP-EGR系統(tǒng)的實施方式。
[0018]圖4示出了所公開的LP-EGR系統(tǒng)的實例控制程序。

【具體實施方式】
[0019]下面詳述配備有渦輪增壓器的發(fā)動機的LP-EGR系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。LP-EGR通常指具有位于進氣系統(tǒng)負壓部分例如壓縮機上游的排氣出口和位于排氣系統(tǒng)正壓部分例如顆粒過濾器、催化轉化器、或被連接在排氣系統(tǒng)中的其他排放控制裝置的下游側的排氣入口的EGR系統(tǒng)。相反，HP-EGR系統(tǒng)通常指具有位于比LP-EGR壓力更高的進氣系統(tǒng)的部分的排氣出口和位于比渦輪上游的LP-EGR壓力更高的排氣系統(tǒng)的部分的排氣入口的EGR系統(tǒng)。
[0020]所公開的LP-EGR系統(tǒng)可包括沿著再循環(huán)路徑的許多裝置。該EGR系統(tǒng)可具有在排氣再循環(huán)路徑中的一個或更多個熱交換器。熱交換器可以是EGR冷卻器，并且可經(jīng)由導熱隔板使EGR氣體暴露于冷卻液體。冷卻EGR氣體可響應于發(fā)動機的運行條件出現(xiàn)，并可有助于保持氣體在所期望的溫度下。冷卻EGR也減少了排氣量的體積，并且從而對于給定體積的EGR允許更大質量的燃料被傳輸。冷卻也可響應于排氣中燃料的密度開始，以便不超過某些運行條件的排放閾值。
[0021 ] 為了達到發(fā)動機內的理想運行溫度或在進氣系統(tǒng)內管理冷凝物，旁路(bypass)可存在于所公開的LP-EGR系統(tǒng)中以繞過一個或更多個EGR冷卻器。一個或更多個節(jié)氣門也可存于EGR系統(tǒng)內以管理再循環(huán)進入進氣系統(tǒng)的EGR量。節(jié)氣門可位于出口、入口、或沿著EGR通道。EGR氣體可進一步在再循環(huán)后和燃燒前在進氣系統(tǒng)內被節(jié)流(throttled)。節(jié)氣門可計量排氣和可用于燃燒的進氣的量。
[0022]在不利用潤輪的機械增壓系統(tǒng)(supercharged system)或包括潤輪以及供給壓縮動力的發(fā)動機的雙增壓系統(tǒng)(dual-charged system)中，LP-EGR排氣入口可位于排放控制裝置例如過濾器或催化轉化器和/或渦輪的下游。
[0023]所公開的LP-EGR可與HP-EGR系統(tǒng)結合或獨立地使用。配備有LP-EGR和HP-EGR兩者的系統(tǒng)可響應于某些負荷或運行條件從進氣口解耦該兩個系統(tǒng)中的一個。其它實施方式可允許該兩個系統(tǒng)適合地運行，且控制系統(tǒng)可響應于運行條件調節(jié)穿過各單獨系統(tǒng)的排氣流。
[0024]所公開的LP-EGR系統(tǒng)還可包括多個排氣出口，其可被獨立地用閥調節(jié)且可被布置在進氣冷卻器、節(jié)氣門或壓縮機上游和/或下游的多個入口上。該LP-EGR系統(tǒng)也可以具有分支進入多個LP-EGR管的單個排氣出口，該多個LP-EGR管可布置在冷卻器、節(jié)氣門或壓縮機上游和/或下游的多個位置。在分支LP-EGR系統(tǒng)中，分支可存在于節(jié)氣門的下游，以便穿過管的排氣由單個致動器計量，其也可被獨立地致動。
[0025]圖1示意性地描述了配備有LP-EGR的樣本渦輪增壓發(fā)動機、進氣系統(tǒng)、和排氣系統(tǒng)。圖2A示出了從車輛的下面觀看時包括局部進氣系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)和LP-EGR系統(tǒng)的實例底部布置。圖2B示出了圖2A的排氣管的放大部分。圖3進一步詳述了從車輛的底部去除的圖2A的LP-EGR系統(tǒng)。圖4示出了本文所公開的LP-EGR系統(tǒng)的實例運行程序。
[0026]現(xiàn)在轉到圖1，所描述的系統(tǒng)與車輛的4缸直列發(fā)動機兼容。發(fā)動機106具有被配置以從進氣歧管130接收增壓空氣(aircharge)的燃燒室102。在燃燒室內，空氣可在通過火花或壓縮點火方法點火和燃燒之前與來自燃料噴射器104的燃料混合。本文所指的燃燒可以是局部燃燒，其中氣缸內的一部分燃料氧化而一部分保持未氧化并且化學上未改變，并且因此可被用于隨后的燃燒。燃燒后排出氣缸的排氣包括氧化的燃料和未氧化的燃料的混合物。
[0027]發(fā)動機106可經(jīng)由包括提供動力給壓縮機118的渦輪112的渦輪增壓系統(tǒng)增壓。排氣可被轉變?yōu)閯幽芤灾聞訙u輪112并穿過渦輪112經(jīng)歷壓降。渦輪可被連接到一個或更多個排放控制裝置，該排放控制裝置可包括顆粒過濾器、SCR催化劑、三元催化劑、稀NOx捕集器或氧化催化劑。位于排放控制裝置114下游的排氣管116可包括消聲器132上游的LP-EGR排氣出口。
[0028]消聲器132可起到在發(fā)動機的排氣經(jīng)由尾噴管110進入大氣之前降低由發(fā)動機形成的聲壓振幅的作用。聲壓量減少可通過經(jīng)由調諧到以破壞性頻率共振的消聲器內的絕緣通道和室引入破壞性干擾來完成。通過阻塞排氣的排出通道，消聲器132可形成背壓進入排氣管116和連接的排氣出口 134中。如果背壓足夠高，排氣將被強制通過排氣出口 134進入 LP-EGR 管 136。
[0029]注意，負X方向指示朝向車輛后部并且正X方向指示朝向車輛前部，如圖1所示。在一些EGR系統(tǒng)中，排氣管116在排放控制裝置114的負x方向上延伸，使得消聲器132被布置在相對于排放控制裝置114的負X方向。尾噴管110脫離消聲器132并向車輛后部排出氣體。在這種布置中，LP-EGR排氣出口位于相對于排放控制裝置114的負X方向，使它在排放控制裝置114與消聲器132之間，這需要LP-EGR管穿過車輛的實質長度。在這種布置中，LP-EGR管轉彎180度的方向，以便其可被連接到位于相對于過濾器的正X方向的進氣系統(tǒng)上。從排氣系統(tǒng)到進氣系統(tǒng)的EGR流動可通過出口和入口之間的壓力差來維持。EGR流動維持的壓力差隨著EGR管的長度以及任何方向的變化而增加，并通過傳統(tǒng)EGR系統(tǒng)中排氣流的180度方向的轉彎大幅增加。在一些系統(tǒng)中，單獨的消聲器不能提供足夠的背壓來維持EGR流動，從而產生了額外的背壓。額外的背壓通常通過執(zhí)行背壓閥來實現(xiàn)。
[0030]然而，背壓閥造成了額外的制造成本并引入了額外的機械故障的可能性。此外，通過閥形成的增加的壓力引入了在EGR管和EGR閥上額外的應變以及在渦輪增壓系統(tǒng)的發(fā)動機和渦輪上增加的背壓。增加的背壓可引起發(fā)動機劣化和降低的燃料效率，其也可降低渦輪的效率，并且因此降低渦輪增壓器的效力。
[0031]在所公開的系統(tǒng)中，排氣管116在排氣出口 134和消聲器132上游具有方向轉彎。該轉彎通過使排氣岐管下游和EGR起始上游的排氣管彎曲來完成。在圖1中，該轉彎位于排放控制裝置114和渦輪112的下游。在可選的實施方式中，它可處在渦輪112和排放控制裝置114中的任一或兩者的上游或下游。
[0032]在轉彎點212處具有轉彎的圖2B的放大視圖框中轉角由Θ (theta)表示。轉彎可在轉彎點線230上的轉彎點212處出現(xiàn)，并且該轉彎點212可指與后輪胎218最近和/或離發(fā)動機106、進氣口、LP-EGR管206、消聲器132或前輪胎216最遠的排氣管內的點。轉角可從第一點232和第二點234測量，在第一點處該角的第一線垂直地相交排氣管116的直徑，在第二點處第二線垂直地相交排氣管的直徑。角Θ可為可都在x-y平面內的第一線和第二線之間的角。x-y平面可平行于底部220，并且可被稱為底部平面；其可進一步平行于前輪胎和后輪胎的四個輪胎-路面接觸點。第一點232可在轉彎點212的上游,而第二點234可位于轉彎點212的下游。第一點232可在排放控制裝置114和發(fā)動機106的下游。第二點234可在第一點232的下游，并可在消聲器132和LP-EGR管206的上游。
[0033]當在第一和第二線的平面內測量時，角Θ可大于90度且小于270度。應注意，在一個實例中，轉彎可為180度的轉彎。通過包括在90度和270度之間的排氣管轉彎，排氣管可沿從車輛前部朝向車輛后部的路徑運行，且在轉彎點212后，該排氣管可關于一定角度彎曲，以使其沿著朝向車輛前部的路徑延伸。
[0034]在一個實例中，x-y平面中的排氣管的路徑可被理解為蜿蜒路徑，其中一個或更多個彎曲作為沿X軸的位置的函數(shù)。排氣管的尾噴管可比排氣管116的中點和/或轉彎點更接近發(fā)動機和/或車輛的前部。進氣口的位置可比車輛的后部和/或轉彎點更接近發(fā)動機和/或車輛的前部。因此，排氣管內的轉彎使排氣管更接近進氣口布置。LP-EGR路徑連接較低壓力部分的進氣口至較高壓力部分的排氣口，因而本公開的系統(tǒng)允許縮短的LP-EGR路徑和更容易維持的壓力差。
[0035]可選的實施方式可以不包括渦輪增壓器。在這些實施方式中，EGR入口可位于方向轉彎上游的排氣系統(tǒng)的壓力較低部分中。
[0036]轉彎也可被包括在排放控制裝置或渦輪中，使得相對于x-y平面，在過濾器或渦輪入口處的排氣的流動方向可與排放控制裝置或渦輪出口處的排氣的流動方向相反。換句話說，方向變化可被結合至渦輪或過濾器的幾何學中且在所公開的實施方式中，連接管可以是直的或幾乎是直的。
[0037]在流動方向上的變化允許排氣出口 134被定位在相對于渦輪和/或過濾器的正X方向上，以便其更靠近車輛前部附近布置的進氣系統(tǒng)，且引導排氣朝向車輛前部。然后，消聲器可被布置在車輛前部附近，以使未再循環(huán)的排氣可通過位于車輛前部附近的尾噴管110離開。與更傳統(tǒng)的方法相比，所公開的實施方式允許較短的LP-EGR管136且消除或大幅減少了 EGR管流動方向變化?？s短的EGR管降低了維持排氣流通過EGR系統(tǒng)的背壓要求，以便可除去背壓閥并且可僅通過消聲器提供足夠的壓力。
[0038]然而，一些公開的實施方式可包括背壓閥，以實現(xiàn)升高的壓力用于增加的流動。進一步地，通過增加排氣系統(tǒng)的長度和包括流動方向改變，由消聲器或額外的背壓閥傳輸至排放控制裝置、渦輪和發(fā)動機的背壓可被降低，從而降低效率損失和劣化。換言之，可另外阻礙LP-EGR的增加的壓力損失被傳遞至排氣系統(tǒng)并被有利地實施以保護渦輪和發(fā)動機系統(tǒng)免于受到背壓。
[0039]LP-EGR管136可連接到排氣冷卻器122，并且可包括由控制系統(tǒng)140響應于可包括溫度和濕度的進氣或發(fā)動機條件而用閥調節(jié)的冷卻器旁路通道(未示出)。LP-EGR閥124可通信地連接到控制系統(tǒng)140來調節(jié)排氣通過LP-EGR系統(tǒng)的通道，這可響應排氣中未氧化的燃料含量以及發(fā)動機負荷要求。通過LP-EGR系統(tǒng)的排氣通道也可響應于進氣系統(tǒng)條件如溫度或進氣壓力而被停用。
[0040]由單一燃燒剩余在排氣中的未氧化燃料的量可受幾個因素的影響。一個實質因素可以是管理發(fā)動機負荷要求和所得的注入到燃燒室用于點火的空氣。如果發(fā)動機負荷要求低，輸送到系統(tǒng)的空氣量可能比較低，這增加了燃燒后剩余的未氧化燃料的量。發(fā)動機溫度還可影響逸出燃燒的燃料的量，因為較低的發(fā)動機溫度具有較低的燃燒效率。
[0041]增壓運動控制閥可并入該系統(tǒng)，以增加燃燒效率。這些因素以及未在本文另外指出的其他運行條件可以通過傳感器160通信到控制系統(tǒng)。這些傳感器可以測量例如進氣和/或排氣系統(tǒng)內的氧含量、和濕度、溫度。傳感器也可以測量發(fā)動機負荷、發(fā)動機溫度、或節(jié)氣門位置。實例傳感器可以是歧管壓力傳感器108。閥致動可以經(jīng)由通信連接的致動器144通過控制系統(tǒng)140來控制。
[0042]通過閥124的排氣可進入排氣入口 138，在此它可以與已被壓縮機118壓縮的來自大氣的進氣相結合。在所示的實施方式中，排氣入口 138抽取壓縮機118上游的排氣系統(tǒng)的排氣。在其它實施方式中，該入口可位于壓縮機118的下游。此外，LP-EGR系統(tǒng)可分支成兩個管，一個在壓縮機118上游具有入口，而另一個在壓縮機118下游具有入口。每個分支可包含冷卻器或可在冷卻器下游分支，該分支也可以由單獨的閥調節(jié)或可在單個LP-EGR閥的下游分支。
[0043]然后，該結合的環(huán)境空氣和排氣可通過進氣冷卻器126。在其它實施方式中,進氣冷卻器可位于排氣入口上游，使得排氣不穿過進氣冷卻器。
[0044]節(jié)氣門128可通信地連接到控制系統(tǒng)140，并且可響應于發(fā)動機負荷要求而致動，這允許更高質量的空氣進入進氣歧管用于更高的負荷要求，并且響應于低負荷要求允許更低質量的空氣進入進氣歧管。節(jié)氣門致動可響應于再循環(huán)進入發(fā)動機系統(tǒng)的排氣量。節(jié)氣門可連接到進氣歧管130，并且可位于發(fā)動機燃燒室102的上游。
[0045]在工作沖程的填充部分期間，燃燒室可用排氣和環(huán)境空氣組合填充，用于燃燒。輸送到燃燒室的排氣和/或環(huán)境空氣可在填充之前與額外的燃料一起注入；它也可在燃燒室內被注入或與燃料結合。
[0046]發(fā)動機106和進氣歧管130可位于渦輪112和/或排放控制裝置114的正x方向。從大氣空氣增壓進氣可位于相對于發(fā)動機106、渦輪112、和排放控制裝置114的正X方向。該LP-EGR排氣入口和/或排氣出口可位于渦輪112和/或排放控制裝置114的正X方向；可選地，它們可位于相對于消聲器132的負X方向。
[0047]現(xiàn)在轉到圖2A，描述了本文公開的具有LP-EGR系統(tǒng)的車輛底部220，諸如在圖1中所圖示的底部。車輛底部220包括多氣缸V-型發(fā)動機，并且因而對于每個直列氣缸排可具有排氣系統(tǒng)和進氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)的第一側(在正y方向)可與排氣系統(tǒng)的第二側(在負y方向)成鏡像，其中鏡像軸是平行于如圖中所示的從車輛中心前部到車輛中心后部的X軸的軸。在可選的實施方式中，發(fā)動機可具有直列配置，其中燃燒室被線性對齊在單個軸線上。直列發(fā)動機可具有一個排氣管和/或一個EGR通道。
[0048]發(fā)動機106可連接到排氣管116，且排氣管116可進一步地連接到排放控制裝置114。排氣流的方向可具有朝向車輛后部的初始X-分量。在車輛的中間部分附近，排氣管可在轉彎點212處朝向車輛外側(遠離鏡像軸)彎曲，直到它有具有朝向車輛前部的X-分量的最終流動方向。車輛的中間部分可被限定為在前輪胎216和后輪胎218之間的車輛部分。流動路徑繼續(xù)朝向車輛前部朝向前保險杠附近放置的并平行于前保險杠對齊的前方消聲器延伸。在該實施方式中，LP-EGR管206可在消聲器的上游。管206可連接到局部進氣管204用于排氣再循環(huán)進入進氣系統(tǒng)。
[0049]兩個前輪胎216可每個具有與路面的接觸點，其沿著由前輪胎線226指示的軸對齊。輪胎可通過橫拉桿224致動。類似地，兩個后輪胎218可每個具有與路面的接觸點，其沿著由后輪胎線228指示的軸對齊。前輪胎線226和后輪胎線228可以是平行的，并隔開距離Λ T ;它們也可平行于y軸。排氣管116的轉彎點212可以沿著平行于前輪胎線226和后輪胎線228的轉彎點線230在前輪胎線226和后輪胎線228之間，并且每個可以垂直于鏡像軸。轉彎點線230和前輪胎線226可隔開距離XF。轉彎點線230和后輪胎線228可由后部間隔距離Xk隔開，使得XjP Xk的總和等于AT。在一些實施方式中，Xf可等于Xk，使得轉彎點與前輪胎線226和后輪胎線228等距離。發(fā)動機106可在前輪胎線226和轉彎點線230之間。排放控制裝置114、額外的共振器(未示出)、和/或橫拉桿224也可在前輪胎線226和轉彎點線230之間。
[0050]可連接到排氣系統(tǒng)的渦輪、冷卻器、顆粒過濾器、或其它裝置的位置未在圖2A中示出，且可位于沿著管208的路徑的不同點。具體地，渦輪可位于過濾器的上游，或兩者可位于轉彎點212的上游?？蛇x地，渦輪可位于轉彎點212的上游，并且過濾器位于轉彎點212的下游。排氣冷卻器可沿著EGR管206布置并且可進一步包括冷卻器旁路。排氣系統(tǒng)可進一步包括閥，以計量可位于任選的冷卻器上游或下游的管206內的LP-EGR流。
[0051]未再循環(huán)通過EGR系統(tǒng)的排氣可在通過尾噴管110排出之前通過消聲器214。尾噴管110可位于車輛的前輪胎的前部；另外地或可選地，也可布置尾噴管110以在向下的方向(朝向道路)上排出氣體。所公開的布置可在路面與車輪接觸之前允許排氣與路面互相作用。來自排氣的熱可被轉移到道路表面上的冰或雪，并可融化或有助于融化冰或雪，這提高車輛牽引力和駕駛性能。
[0052]壓縮機和/或進氣冷卻器可位于進氣管204的上游或下游。進一步地，進氣冷卻器可位于局部進氣管204的下游，并且壓縮機位于局部進氣管204的上游。進氣節(jié)氣門可位于局部進氣管204的下游或上游。其它實施方式可包括多個節(jié)氣門，其中至少一個節(jié)氣門位于排氣入口的上游，并且至少一個其它節(jié)氣門位于排氣入口的下游，以使第一節(jié)氣門控制輸送到進氣系統(tǒng)的新鮮空氣的量，并且第二節(jié)氣門確定輸送到進氣歧管的新鮮空氣-排氣混合物的量。
[0053]圖2A的進氣和排氣系統(tǒng)在圖3中被進一步詳述。在圖3中，排氣的流動方向由箭頭表示。如所示的，流動方向可以是排氣流在EGR通道中給定位置處的凈方向(netdirect1n)。流動方向可以由三維矢量表示,雖然應該注意,流動方向的x_和y_分量在本文中被討論，因此實施方式可具有未另外指出的額外流動方向Z-分量。流動方向的X-和y-分量可被描述為二維角Ψ的函數(shù)，二維角Ψ可從流動方向矢量至最近的X軸(在90度內)測量，如圖中所示的。
[0054]X-分量的大小等于Ψ的余弦的大小。進一步地，如果X-分量指向車輛前部則其為正的，而如果其指向車輛后部則其為負的。類似地，y-分量的大小等于Ψ的正弦的大小。進一步地，如果y-分量指向車輛的第一側則其為正的，而如果其指向車輛的第二側則其為負的。車輛的第一側可被理解為相對于車輛內的駕駛者的車輛左側。車輛的第二側可被理解為相對于車輛內的駕駛者的車輛右側。在一些實施方式中，X軸可垂直于I軸。
[0055]在本實施方式中，離開發(fā)動機106的排氣可在排氣岐管100的出口處分成兩個相反的流動方向。在本實施方式的排氣系統(tǒng)的第一側，第一流動方向可具有正的y_分量，其也可具有零或幾乎為零的X-分量。在排放控制裝置114的上游，流動方向的X-分量可變得更負。然后，流動方向可在排放控制裝置114的上游、下游或內部具有等于零的y-分量，使得流動方向的X和I分量都是負的。
[0056]然后，流動方向可變化并經(jīng)歷發(fā)動機下游的轉彎，使得流動方向的X分量和y分量在正的方向上。在一些實施方式中，一個或多個排放控制裝置可在該轉彎的下游側上。然后，排氣流動方向可繼續(xù)具有正的X分量。流動方向在y方向上可一概地為正的，或如所示的，它在消聲器132的排氣入口下游成為負的之前可為正的。LP-EGR路徑可在轉彎點212下游和消聲器132上游的點處從排氣管116分支。LP-EGR路徑可具有正的x和y分量的流動方向，并且然后在排氣出口 134處可與LP-EGR管136內的進氣結合。
[0057]在與V型構造兼容的實施方式中,排氣系統(tǒng)可具有對應于發(fā)動機的兩個直列汽缸排的側。上面說明了第一側。排氣系統(tǒng)的第二側可在車輛的第二側之內，并且可具有橫跨鏡像軸成鏡像的流動方向分量，該鏡像軸可平行于X-矢量并與兩個前輪等距離。換言之，本實施方式可在第二側上在發(fā)動機106的下游和消聲器132的上游具有額外的一組的上述額外排氣系統(tǒng)裝置。因此，排氣系統(tǒng)和LP-EGR系統(tǒng)的流動方向可相對于這些上述裝置具有與上半部分中的排氣系統(tǒng)一樣的X-分量。然而，在第二側中的流動方向可具有y_分量，其相對于上述裝置(負到正和正到負)與第一側的流動方向的y-分量相反。類似地，排氣系統(tǒng)的第二側可分支成具有帶正X-分量和負1-分量的流動方向的LP-EGR路徑。
[0058]在所描述的實施方式中，排氣系統(tǒng)的第一側可被布置在消聲器132的第一排氣入口上，并且排氣系統(tǒng)的第二側可被布置在消聲器132的第二排氣入口上。在可選的實施方式中，排氣系統(tǒng)的第一側可在消聲器132的排氣入口上游與排氣系統(tǒng)的第二側相結合。在消聲器132的下游，排氣可經(jīng)由尾噴管110離開系統(tǒng)。
[0059]排氣管內的排氣系統(tǒng)的轉彎點處的流動方向變化可進一步允許LP-EGR管在車輛的前部附近具有排氣出口，以便其在進入進氣系統(tǒng)前經(jīng)過車輛長度的一小部分。進一步地，所公開的實施方式允許LP-EGR管是線性或幾乎為線性的，這消除或降低EGR系統(tǒng)內的壓力損失。
[0060]LP-EGR閥可響應于運行條件和發(fā)動機負荷要求通過控制系統(tǒng)來調節(jié)。從EGR排氣出口到所公開系統(tǒng)的排氣入口的縮短的距離減少了在再循環(huán)期間經(jīng)過的時間，從而減少了閥致動和排氣到達進氣系統(tǒng)之間的延遲。增加的系統(tǒng)響應增加了通過控制系統(tǒng)EGR閥的控制精度。
[0061 ] 在一個實例中，可布置排氣管以從渦輪出口向車輛后部及向在x-y平面中的車輛中心軸引導排氣。然后，排氣管可引導排氣遠離中心軸，并在到達消聲器之前朝向車輛前部使流動方向轉回，經(jīng)過發(fā)動機排氣和渦輪。
[0062]現(xiàn)在轉到圖4，示出了操作LP-EGR閥以將期望量的排氣提供到進氣系統(tǒng)的實例程序。期望量的排氣可以是確定百分比稀釋度的具有新鮮空氣的排氣，以達到期望的進氣節(jié)氣門位置的轉矩。
[0063]在400處，發(fā)動機運行條件可以被估計和/或測量。這些可包括，例如，發(fā)動機轉速、駕駛員要求的轉矩、發(fā)動機冷卻劑溫度、催化劑溫度、VCT, MAP、BP和/或MAT。在402處，可調節(jié)進入進氣系統(tǒng)的EGR氣體的量，以達到發(fā)動機轉矩并可響應發(fā)動機運行條件。該調節(jié)可包括響應速度、負荷、發(fā)動機溫度和其它發(fā)動機運行條件確定所期望的EGR百分比稀釋度。在404處，排氣的未氧化燃料含量可響應于上述條件進行調節(jié)。在406處，可調節(jié)EGR的流動以達到所期望的空氣與燃料的稀釋度。
[0064]在408處，空氣進氣節(jié)氣門和EGR閥的位置可響應于空氣流量、未氧化的燃料含量和發(fā)動機運行條件例如空氣溫度、BP、估計的EGR溫度和EGR后(post-EGR)冷卻器壓力進行調節(jié)。在410處，進氣節(jié)氣門和EGR閥可被致動到所期望的位置，這允許排氣和進氣結合。
[0065]注意，本文包括的實例控制和估算程序可以與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)構造一起使用。進一步地，該技術可應用于任何類型的動力系，包括但不限于，與純電動、混合電動、插電式混合電動、燃料電池電動和柴油發(fā)動機提供動力的車輛相關聯(lián)的動力系。本文描述的具體程序可以代表許多處理策略中的一種或多種，例如事件驅動的、中斷驅動的、多任務、多線程等等。因此，闡述的各種動作、操作、或功能可以按照所闡明順序執(zhí)行、并行執(zhí)行、或在一些情況中省略。類似地，實現(xiàn)本文所描述的實例實施方式的特征和優(yōu)勢不一定需要該處理順序，但是為了便于闡明和描述提供該處理順序。取決于使用的具體策略，可以重復執(zhí)行一個或多個所闡明的動作或功能。進一步，描述的動作可以通過圖表示編程入發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質中的代碼。
[0066]將理解的是，本文中公開的構造和程序本質上是示例性的，不應當在限制性意義上考慮這些【具體實施方式】，因為各種變化是可能的。例如，以上技術可以應用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構造以及其他特征、功能和/或特性的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0067]權利要求特別指出被視為是新穎和非明顯的某些組合和子組合。這些權利要求可指代“一個(一種)”元件或“第一”元件或其等價形式。這些權利要求應理解為包括一個或更多此類元件的結合，既不要求也不排除兩個或更多個此類元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過本發(fā)明權利要求的修改或通過在此或相關申請中新權利要求的呈現(xiàn)來要求權利。
[0068]此類權利要求，無論比原始權利要求范圍更寬、更窄、相同、或不同，仍被視作包括于本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種系統(tǒng)，其包括: 低壓排氣再循環(huán)(LP-EGR)系統(tǒng)，其將排氣系統(tǒng)連接到進氣系統(tǒng)； 在所述排氣系統(tǒng)內的排氣管，其具有大于90度并小于270度的轉彎，所述轉彎位于前輪胎和后輪胎之間并在LP-EGR排氣入口的上游； 消聲器，其布置在所述LP-EGR排氣入口的下游的排氣系統(tǒng)中并且在所述前輪胎的前方。
2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括布置在所述前輪胎和后輪胎之間的發(fā)動機。
3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機被布置在所述轉彎和所述前輪胎之間，并且其中LP-EGR進氣出口被布置在所述消聲器的后面。
4.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其中尾噴管出口被布置在所述前輪胎的前方，并且其中所述尾噴管出口的方向在所述前輪胎的前部的向下方向。
5.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述排氣管包含在所述轉彎上游的催化轉化器，所述催化轉化器布置在所述轉彎的前方。
6.根據(jù)權利要求3所述的系統(tǒng)，其進一步包括高壓EGR系統(tǒng)。
7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括在所述LP-EGR系統(tǒng)內的一個或多個排氣冷卻器。
8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其進一步包括含有壓縮機和渦輪的渦輪增壓器，其中在所述渦輪的下游LP-EGR管被連接到所述排氣管，并且在所述壓縮機的上游、下游、或上游和下游二者LP-EGR管被連接到進氣。
9.一種車輛，其包括: 發(fā)動機； 沿著底部朝向車輛后部引導發(fā)動機排氣的排氣管，所述排氣管圍繞前輪胎和后輪胎之間朝向車輛前方向后彎曲； 在所述排氣管和處于發(fā)動機前方位置處的發(fā)動機進氣口之間連接的LP-EGR管。
10.根據(jù)權利要求9所述的車輛，其進一步包括布置在所述前輪胎前方的消聲器。
11.根據(jù)權利要求10所述的車輛，其進一步包括連接至所述發(fā)動機的渦輪增壓器。
12.根據(jù)權利要求11所述的車輛，其中所述排氣管在渦輪增壓器的渦輪的下游首先向所述車輛的中心軸彎曲，然后遠離所述車輛的中心軸彎曲多于120度，并且然后進一步朝向所述發(fā)動機前方的中心軸向后彎曲，通向所述車輛的前部并進入所述消聲器。
13.根據(jù)權利要求12所述的車輛，其中所述發(fā)動機為V-發(fā)動機。
14.根據(jù)權利要求13所述的車輛，其在所述LP-EGR管中進一步包括冷卻器。
【文檔編號】B60K13/04GK203856608SQ201420116802
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年3月14日 優(yōu)先權日:2013年3月14日
【發(fā)明者】張小鋼 申請人:福特環(huán)球技術公司