自持式低壓egr和排氣系統的製作方法

2024-04-07 21:40:05

自持式低壓egr和排氣系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及自持式低壓EGR和排氣系統。公開一種排氣系統，其包括將排氣系統連接到進氣系統的LP-EGR系統和在所述排氣系統內具有大於90度且小於270度轉彎的排氣管，所述轉彎位於前輪胎和後輪胎之間，並在LP-EGR排氣入口的上遊；以及布置在所述LP-EGR排氣入口的下遊的排氣系統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

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及自持式低壓EGR和排氣系統。

【背景技術】
[0002]排氣再循環(EGR)可被用於增加發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進入進氣歧管以與環境空氣結合來實現的。在利用渦輪增壓器的系統中，排氣可通過高壓系統(HP-EGR)或低壓系統(LP-HGR)進行再循環。在HP-EGR系統中，排氣裝置(exhaust)可具有在渦輪上遊的出口和在壓縮機下遊的進氣口。由於在非增壓條件下排氣系統和進氣歧管之間更高的壓力差，HP-EGR系統允許穩定的氣流進入進氣系統；然而，排氣煙塵(exhaust soot)可積累或未燃燒的燃料可濃縮在EGR或進氣系統中，造成發動機劣化。LP-EGR系統將渦輪下遊的排氣出口連接至壓縮機上遊的入口。通過這種方法，排氣在再循環進入進氣系統之前可通過顆粒或其它排放控制系統進行純化，這減少了煙塵含量和由此產生的發動機系統內的積聚。然而，在LP-EGR系統中，排氣在再循環進入進氣系統之前穿過車輛的實質長度，這造成EGR系統內的許多問題。
[0003]在一些情況下，進氣口內的壓力(MAP)低於排氣系統內的壓力。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系統中，無法經由系統內的固有壓力差維持EGR流。背壓閥可結合到LP-EGR系統中，以在進氣和排氣系統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系統停用。此外，由該背壓閥引起的EGR系統和進氣口內的共振，可造成駕駛員的聽覺幹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，使得響應於當前發動機負荷調節再循環的系統可能經歷精度損失。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]已經認識到以上問題的本發明人提供了使用較短EGR路徑的各種LP-EGR系統，其減少了對背壓閥的依賴。在一個實例中，該發動機可經配置使得具有朝車輛後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，排氣朝向進氣系統所在的車輛前部按路線返回，從車輛後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的這種程度。前方布置的排氣系統還通過去除過長的EGR管減輕了車輛的重量並減少了系統的再循環響應時間，該系統響應於運行條件或負荷考慮事項而計量再循環。進一步地，通過將尾噴管置於車輛的前部，加熱的排氣可被指引朝向地面，並且可在與輪胎接觸之前將熱轉移至存在於道路上的冰或雪，從而增加前輪胎的輪胎牽引力並提高駕駛性能。
[0007]在另一個實施方式中，提供了操作發動機系統的方法。該方法包括:將低壓排氣(LP-EGR)從排氣系統再循環到進氣系統；引導發動機排氣向下至底部平面，並在LP-EGR管的起始(take-off)上遊的底部平面內在90度和270度之間改變流動方向；將排氣從排氣系統抽送至轉彎點上遊的LP-EGR管；並從前輪胎線上遊的尾噴管排出氣體。
[0008]在另一個實施方式中，所述方法進一步包括通過經由排氣系統中的渦輪壓縮進氣來渦輪增壓發動機。
[0009]在另一個實施方式中，排氣進入渦輪下遊的LP-EGR管並進入壓縮機上遊的進氣系統。
[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並離開前輪胎線上遊的尾噴管。
[0011]在另一個實施方式中，所述方法進一步包括冷卻LP-EGR管內的再循環的排氣。
[0012]在另一個實施方式中，通過在排氣系統內的附加背壓閥來實現增加排氣流。
[0013]應當理解，提供以上的
【發明內容】
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。這並不意味著視為要求權利的主題的關鍵或本質特徵，要求權利的主題的範圍由權利要求唯一地限定。而且，要求權利的主題不限於解決上面或本公開的任何部分中指出的任何缺點的執行方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1示意性描述了所公開的LP-EGR系統的實施方式。
[0015]圖2A示出了具有所公開的LP-EGR系統的實施方式的車輛的底面。該圖大致按比例繪製，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系統的實施方式。
[0018]圖4示出了所公開的LP-EGR系統的實例控制程序。

【具體實施方式】
[0019]下面詳述配備有渦輪增壓器的發動機的LP-EGR系統的系統和方法。LP-EGR通常指具有位於進氣系統負壓部分例如壓縮機上遊的排氣出口和位於排氣系統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中的其他排放控制裝置的下遊側的排氣入口的EGR系統。相反，HP-EGR系統通常指具有位於比LP-EGR壓力更高的進氣系統的部分的排氣出口和位於比渦輪上遊的LP-EGR壓力更高的排氣系統的部分的排氣入口的EGR系統。
[0020]所公開的LP-EGR系統可包括沿著再循環路徑的許多裝置。該EGR系統可具有在排氣再循環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，並且可經由導熱隔板使EGR氣體暴露於冷卻液體。冷卻EGR氣體可響應於發動機的運行條件出現，並可有助於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，並且從而對於給定體積的EGR允許更大質量的燃料被傳輸。冷卻也可響應於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 ] 為了達到發動機內的理想運行溫度或在進氣系統內管理冷凝物，旁路(bypass)可存在於所公開的LP-EGR系統中以繞過一個或更多個EGR冷卻器。一個或更多個節氣門也可存於EGR系統內以管理再循環進入進氣系統的EGR量。節氣門可位於出口、入口、或沿著EGR通道。EGR氣體可進一步在再循環後和燃燒前在進氣系統內被節流(throttled)。節氣門可計量排氣和可用於燃燒的進氣的量。
[0022]在不利用潤輪的機械增壓系統(supercharged system)或包括潤輪以及供給壓縮動力的發動機的雙增壓系統(dual-charged system)中，LP-EGR排氣入口可位於排放控制裝置例如過濾器或催化轉化器和/或渦輪的下遊。
[0023]所公開的LP-EGR可與HP-EGR系統結合或獨立地使用。配備有LP-EGR和HP-EGR兩者的系統可響應於某些負荷或運行條件從進氣口解耦該兩個系統中的一個。其它實施方式可允許該兩個系統適合地運行，且控制系統可響應於運行條件調節穿過各單獨系統的排氣流。
[0024]所公開的LP-EGR系統還可包括多個排氣出口，其可被獨立地用閥調節且可被布置在進氣冷卻器、節氣門或壓縮機上遊和/或下遊的多個入口上。該LP-EGR系統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、節氣門或壓縮機上遊和/或下遊的多個位置。在分支LP-EGR系統中，分支可存在於節氣門的下遊，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的樣本渦輪增壓發動機、進氣系統、和排氣系統。圖2A示出了從車輛的下面觀看時包括局部進氣系統、排氣系統和LP-EGR系統的實例底部布置。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。圖4示出了本文所公開的LP-EGR系統的實例運行程序。
[0026]現在轉到圖1，所描述的系統與車輛的4缸直列發動機兼容。發動機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並且化學上未改變，並且因此可被用於隨後的燃燒。燃燒後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]發動機106可經由包括提供動力給壓縮機118的渦輪112的渦輪增壓系統增壓。排氣可被轉變為動能以致動渦輪112並穿過渦輪112經歷壓降。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。位於排放控制裝置114下遊的排氣管116可包括消聲器132上遊的LP-EGR排氣出口。
[0028]消聲器132可起到在發動機的排氣經由尾噴管110進入大氣之前降低由發動機形成的聲壓振幅的作用。聲壓量減少可通過經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幹擾來完成。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方向指示朝向車輛後部並且正X方向指示朝向車輛前部，如圖1所示。在一些EGR系統中，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被布置在相對於排放控制裝置114的負X方向。尾噴管110脫離消聲器132並向車輛後部排出氣體。在這種布置中，LP-EGR排氣出口位於相對於排放控制裝置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於相對於過濾器的正X方向的進氣系統上。從排氣系統到進氣系統的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，並通過傳統EGR系統中排氣流的180度方向的轉彎大幅增加。在一些系統中，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行背壓閥來實現。
[0030]然而，背壓閥造成了額外的製造成本並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的發動機和渦輪上增加的背壓。增加的背壓可引起發動機劣化和降低的燃料效率，其也可降低渦輪的效率，並且因此降低渦輪增壓器的效力。
[0031]在所公開的系統中，排氣管116在排氣出口 134和消聲器132上遊具有方向轉彎。該轉彎通過使排氣岐管下遊和EGR起始上遊的排氣管彎曲來完成。在圖1中，該轉彎位於排放控制裝置114和渦輪112的下遊。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遊或下遊。
[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，並且該轉彎點212可指與後輪胎218最近和/或離發動機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平面可平行於底部220，並且可被稱為底部平面；其可進一步平行於前輪胎和後輪胎的四個輪胎-路面接觸點。第一點232可在轉彎點212的上遊,而第二點234可位於轉彎點212的下遊。第一點232可在排放控制裝置114和發動機106的下遊。第二點234可在第一點232的下遊，並可在消聲器132和LP-EGR管206的上遊。
[0033]當在第一和第二線的平面內測量時，角Θ可大於90度且小於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後部的路徑運行，且在轉彎點212後，該排氣管可關於一定角度彎曲，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。排氣管的尾噴管可比排氣管116的中點和/或轉彎點更接近發動機和/或車輛的前部。進氣口的位置可比車輛的後部和/或轉彎點更接近發動機和/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入口可位於方向轉彎上遊的排氣系統的壓力較低部分中。
[0036]轉彎也可被包括在排放控制裝置或渦輪中，使得相對於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被定位在相對於渦輪和/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，且引導排氣朝向車輛前部。然後，消聲器可被布置在車輛前部附近，以使未再循環的排氣可通過位於車輛前部附近的尾噴管110離開。與更傳統的方法相比，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。縮短的EGR管降低了維持排氣流通過EGR系統的背壓要求，以便可除去背壓閥並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，以實現升高的壓力用於增加的流動。進一步地，通過增加排氣系統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並被有利地實施以保護渦輪和發動機系統免於受到背壓。
[0039]LP-EGR管136可連接到排氣冷卻器122，並且可包括由控制系統140響應於可包括溫度和溼度的進氣或發動機條件而用閥調節的冷卻器旁路通道(未示出)。LP-EGR閥124可通信地連接到控制系統140來調節排氣通過LP-EGR系統的通道，這可響應排氣中未氧化的燃料含量以及發動機負荷要求。通過LP-EGR系統的排氣通道也可響應於進氣系統條件如溫度或進氣壓力而被停用。
[0040]由單一燃燒剩餘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動機負荷要求和所得的注入到燃燒室用於點火的空氣。如果發動機負荷要求低，輸送到系統的空氣量可能比較低，這增加了燃燒後剩餘的未氧化燃料的量。發動機溫度還可影響逸出燃燒的燃料的量，因為較低的發動機溫度具有較低的燃燒效率。
[0041]增壓運動控制閥可併入該系統，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。這些傳感器可以測量例如進氣和/或排氣系統內的氧含量、和溼度、溫度。傳感器也可以測量發動機負荷、發動機溫度、或節氣門位置。實例傳感器可以是歧管壓力傳感器108。閥致動可以經由通信連接的致動器144通過控制系統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上遊的排氣系統的排氣。在其它實施方式中，該入口可位於壓縮機118的下遊。此外，LP-EGR系統可分支成兩個管，一個在壓縮機118上遊具有入口，而另一個在壓縮機118下遊具有入口。每個分支可包含冷卻器或可在冷卻器下遊分支，該分支也可以由單獨的閥調節或可在單個LP-EGR閥的下遊分支。
[0043]然後，該結合的環境空氣和排氣可通過進氣冷卻器126。在其它實施方式中,進氣冷卻器可位於排氣入口上遊，使得排氣不穿過進氣冷卻器。
[0044]節氣門128可通信地連接到控制系統140，並且可響應於發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於更高的負荷要求，並且響應於低負荷要求允許更低質量的空氣進入進氣歧管。節氣門致動可響應於再循環進入發動機系統的排氣量。節氣門可連接到進氣歧管130，並且可位於發動機燃燒室102的上遊。
[0045]在工作衝程的填充部分期間，燃燒室可用排氣和環境空氣組合填充，用於燃燒。輸送到燃燒室的排氣和/或環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]發動機106和進氣歧管130可位於渦輪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於相對於發動機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/或排氣出口可位於渦輪112和/或排放控制裝置114的正X方向；可選地，它們可位於相對於消聲器132的負X方向。
[0047]現在轉到圖2A，描述了本文公開的具有LP-EGR系統的車輛底部220，諸如在圖1中所圖示的底部。車輛底部220包括多氣缸V-型發動機，並且因而對於每個直列氣缸排可具有排氣系統和進氣系統。排氣系統的第一側(在正y方向)可與排氣系統的第二側(在負y方向)成鏡像，其中鏡像軸是平行於如圖中所示的從車輛中心前部到車輛中心後部的X軸的軸。在可選的實施方式中，發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。直列發動機可具有一個排氣管和/或一個EGR通道。
[0048]發動機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後部的初始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和後輪胎218之間的車輛部分。流動路徑繼續朝向車輛前部朝向前保險槓附近放置的並平行於前保險槓對齊的前方消聲器延伸。在該實施方式中，LP-EGR管206可在消聲器的上遊。管206可連接到局部進氣管204用於排氣再循環進入進氣系統。
[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。輪胎可通過橫拉杆224致動。類似地，兩個後輪胎218可每個具有與路面的接觸點，其沿著由後輪胎線228指示的軸對齊。前輪胎線226和後輪胎線228可以是平行的，並隔開距離Λ T ;它們也可平行於y軸。排氣管116的轉彎點212可以沿著平行於前輪胎線226和後輪胎線228的轉彎點線230在前輪胎線226和後輪胎線228之間，並且每個可以垂直於鏡像軸。轉彎點線230和前輪胎線226可隔開距離XF。轉彎點線230和後輪胎線228可由後部間隔距離Xk隔開，使得XjP Xk的總和等於AT。在一些實施方式中，Xf可等於Xk，使得轉彎點與前輪胎線226和後輪胎線228等距離。發動機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/或橫拉杆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，且可位於沿著管208的路徑的不同點。具體地，渦輪可位於過濾器的上遊，或兩者可位於轉彎點212的上遊。可選地，渦輪可位於轉彎點212的上遊，並且過濾器位於轉彎點212的下遊。排氣冷卻器可沿著EGR管206布置並且可進一步包括冷卻器旁路。排氣系統可進一步包括閥，以計量可位於任選的冷卻器上遊或下遊的管206內的LP-EGR流。
[0051]未再循環通過EGR系統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可位於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，並可融化或有助於融化冰或雪，這提高車輛牽引力和駕駛性能。
[0052]壓縮機和/或進氣冷卻器可位於進氣管204的上遊或下遊。進一步地，進氣冷卻器可位於局部進氣管204的下遊，並且壓縮機位於局部進氣管204的上遊。進氣節氣門可位於局部進氣管204的下遊或上遊。其它實施方式可包括多個節氣門，其中至少一個節氣門位於排氣入口的上遊，並且至少一個其它節氣門位於排氣入口的下遊，以使第一節氣門控制輸送到進氣系統的新鮮空氣的量，並且第二節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淨方向(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，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-分量的大小等於Ψ的餘弦的大小。進一步地，如果X-分量指向車輛前部則其為正的，而如果其指向車輛後部則其為負的。類似地，y-分量的大小等於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於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於車輛內的駕駛者的車輛右側。在一些實施方式中，X軸可垂直於I軸。
[0055]在本實施方式中，離開發動機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的上遊，流動方向的X-分量可變得更負。然後，流動方向可在排放控制裝置114的上遊、下遊或內部具有等於零的y-分量，使得流動方向的X和I分量都是負的。
[0056]然後，流動方向可變化並經歷發動機下遊的轉彎，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遊側上。然後，排氣流動方向可繼續具有正的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的排氣入口下遊成為負的之前可為正的。LP-EGR路徑可在轉彎點212下遊和消聲器132上遊的點處從排氣管116分支。LP-EGR路徑可具有正的x和y分量的流動方向，並且然後在排氣出口 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,排氣系統可具有對應於發動機的兩個直列汽缸排的側。上面說明了第一側。排氣系統的第二側可在車輛的第二側之內，並且可具有橫跨鏡像軸成鏡像的流動方向分量，該鏡像軸可平行於X-矢量並與兩個前輪等距離。換言之，本實施方式可在第二側上在發動機106的下遊和消聲器132的上遊具有額外的一組的上述額外排氣系統裝置。因此，排氣系統和LP-EGR系統的流動方向可相對於這些上述裝置具有與上半部分中的排氣系統一樣的X-分量。然而，在第二側中的流動方向可具有y_分量，其相對於上述裝置(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，排氣系統的第一側可被布置在消聲器132的第一排氣入口上，並且排氣系統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，排氣系統的第一側可在消聲器132的排氣入口上遊與排氣系統的第二側相結合。在消聲器132的下遊，排氣可經由尾噴管110離開系統。
[0059]排氣管內的排氣系統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前經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系統內的壓力損失。
[0060]LP-EGR閥可響應於運行條件和發動機負荷要求通過控制系統來調節。從EGR排氣出口到所公開系統的排氣入口的縮短的距離減少了在再循環期間經過的時間，從而減少了閥致動和排氣到達進氣系統之間的延遲。增加的系統響應增加了通過控制系統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後部及向在x-y平面中的車輛中心軸引導排氣。然後，排氣管可引導排氣遠離中心軸，並在到達消聲器之前朝向車輛前部使流動方向轉回，經過發動機排氣和渦輪。
[0062]現在轉到圖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氣門位置的轉矩。
[0063]在400處，發動機運行條件可以被估計和/或測量。這些可包括，例如，發動機轉速、駕駛員要求的轉矩、發動機冷卻劑溫度、催化劑溫度、VCT, MAP、BP和/或MAT。在402處，可調節進入進氣系統的EGR氣體的量，以達到發動機轉矩並可響應發動機運行條件。該調節可包括響應速度、負荷、發動機溫度和其它發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於上述條件進行調節。在406處，可調節EGR的流動以達到所期望的空氣與燃料的稀釋度。
[0064]在408處，空氣進氣節氣門和EGR閥的位置可響應於空氣流量、未氧化的燃料含量和發動機運行條件例如空氣溫度、BP、估計的EGR溫度和EGR後(post-EGR)冷卻器壓力進行調節。在410處，進氣節氣門和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動機和/或車輛系統構造一起使用。進一步地，該技術可應用於任何類型的動力系，包括但不限於，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動機提供動力的車輛相關聯的動力系。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行、並行執行、或在一些情況中省略。類似地，實現本文所描述的實例實施方式的特徵和優勢不一定需要該處理順序，但是為了便於闡明和描述提供該處理順序。取決於使用的具體策略，可以重複執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動機控制系統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，以上技術可以應用於V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其他發動機類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統和構造以及其他特徵、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。所公開的特徵、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過本發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來要求權利。
[0068]此類權利要求，無論比原始權利要求範圍更寬、更窄、相同、或不同，仍被視作包括於本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種系統，其包括: 低壓排氣再循環(LP-EGR)系統，其將排氣系統連接到進氣系統； 在所述排氣系統內的排氣管，其具有大於90度並小於270度的轉彎，所述轉彎位於前輪胎和後輪胎之間並在LP-EGR排氣入口的上遊； 消聲器，其布置在所述LP-EGR排氣入口的下遊的排氣系統中並且在所述前輪胎的前方。
2.根據權利要求1所述的系統，其進一步包括布置在所述前輪胎和後輪胎之間的發動機。
3.根據權利要求2所述的系統，其中所述發動機被布置在所述轉彎和所述前輪胎之間，並且其中LP-EGR進氣出口被布置在所述消聲器的後面。
4.根據權利要求3所述的系統，其中尾噴管出口被布置在所述前輪胎的前方，並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.根據權利要求2所述的系統，其中所述排氣管包含在所述轉彎上遊的催化轉化器，所述催化轉化器布置在所述轉彎的前方。
6.根據權利要求3所述的系統，其進一步包括高壓EGR系統。
7.根據權利要求1所述的系統，其進一步包括在所述LP-EGR系統內的一個或多個排氣冷卻器。
8.根據權利要求1所述的系統，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遊LP-EGR管被連接到所述排氣管，並且在所述壓縮機的上遊、下遊、或上遊和下遊二者LP-EGR管被連接到進氣。
9.一種車輛，其包括: 發動機； 沿著底部朝向車輛後部引導發動機排氣的排氣管，所述排氣管圍繞前輪胎和後輪胎之間朝向車輛前方向後彎曲； 在所述排氣管和處於發動機前方位置處的發動機進氣口之間連接的LP-EGR管。
10.根據權利要求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.根據權利要求10所述的車輛，其進一步包括連接至所述發動機的渦輪增壓器。
12.根據權利要求11所述的車輛，其中所述排氣管在渦輪增壓器的渦輪的下遊首先向所述車輛的中心軸彎曲，然後遠離所述車輛的中心軸彎曲多於120度，並且然後進一步朝向所述發動機前方的中心軸向後彎曲，通向所述車輛的前部並進入所述消聲器。
13.根據權利要求12所述的車輛，其中所述發動機為V-發動機。
14.根據權利要求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 優先權日:2013年3月14日
【發明者】張小鋼 申請人:福特環球技術公司