用于冷卻流體回路的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開的主題的實(shí)施例涉及發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的冷卻回路。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)可以利用排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的再循環(huán)，被稱為排氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculat1n ;簡(jiǎn)稱EGR)的過程，以降低規(guī)定的排放。EGR系統(tǒng)可以包括EGR冷卻器，以便在排氣進(jìn)入進(jìn)氣系統(tǒng)之前冷卻排氣。在一些例子中，EGR冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)可以并聯(lián)地聯(lián)接在冷卻流體回路中。然而，在這樣的例子中，冷卻流體的量可能增大和/或冷卻流體的流量可能加倍，原因是例如類似流量的冷卻流體傳送通過發(fā)動(dòng)機(jī)和EGR冷卻器。在其它例子中，EGR冷卻器可以在冷卻回路中定位在發(fā)動(dòng)機(jī)的下游。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)操作溫度可能由于冷卻器冷卻流體流過發(fā)動(dòng)機(jī)而降低，由此降低發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。此外，冷卻回路可以被加壓，以將冷卻流體保持在其沸點(diǎn)之下。在這種情況下，壓力水箱蓋的劣化可能導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)或EGR冷卻器失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]因此，在一個(gè)實(shí)施例中，示例性系統(tǒng)包括排氣再循環(huán)冷卻器。所述系統(tǒng)還包括冷卻流體回路，排氣再循環(huán)冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)可串聯(lián)地定位在冷卻流體回路中，其中排氣再循環(huán)冷卻器設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的上游。
[0004]在這樣的例子中，冷卻流體在流過發(fā)動(dòng)機(jī)之前流過EGR冷卻器。這樣，冷卻流體的溫度在其進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)可以比EGR冷卻器定位在發(fā)動(dòng)機(jī)下游的情況高。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度可以保持在較高的溫度下，并且可以保持熱效率。此外，因?yàn)槔鋮s流體流過EGR冷卻器，然后流過發(fā)動(dòng)機(jī)，所以與EGR冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)并聯(lián)聯(lián)接的系統(tǒng)相比，可能需要較少量的冷卻流體和/或較低的流量。
[0005]在一些例子中，系統(tǒng)可以定位在航海船舶中。在這樣的例子中，航海船舶所處的環(huán)境海水可以用來提供對(duì)冷卻流體的冷卻。因此，由于海水相對(duì)較冷的溫度和海水的較大量供應(yīng)而可能出現(xiàn)冷卻流體的冷卻增大。
[0006]應(yīng)當(dāng)理解，上述簡(jiǎn)要描述是用來以簡(jiǎn)化形式引入構(gòu)思的選擇，在下文的【具體實(shí)施方式】中對(duì)此做進(jìn)一步描述。其并不是用來確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或?qū)嵸|(zhì)特征，所述主題的范圍由以下詳細(xì)描述的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題并不受限于用以解決本公開的任何部分中提到的或上述任何缺陷的具體實(shí)施。
【附圖說明】
[0007]參考附圖，通過閱讀以下非限制性實(shí)施例的說明將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中:
[0008]圖1示出了航海船舶中的具有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0009]圖2示出了包括發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣再循環(huán)冷卻器的冷卻流體回路的示意圖。
[0010]圖3示出了用于冷卻流體回路的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下的描述涉及用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的方法和系統(tǒng)的多個(gè)實(shí)施例。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，系統(tǒng)包括排氣再循環(huán)(EGR)冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)。所述系統(tǒng)還包括冷卻流體回路，EGR冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)地定位在冷卻流體回路中，并且EGR設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的上游。在這樣的實(shí)施例中，冷卻流體在冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)之前經(jīng)由EGR冷卻器冷卻排氣。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度可以保持在較高的溫度下，從而提高熱效率。在一些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)還可以包括在冷卻流體回路中設(shè)置在EGR冷卻器上游的泵。在這樣的構(gòu)造中，泵向EGR冷卻器提供高壓冷卻流體，使得冷卻流體保持在沸點(diǎn)以下。因此，可以減少對(duì)壓力水箱蓋(pressure cap)的需要，并且可以減少由于壓力水箱蓋的劣化而導(dǎo)致的系統(tǒng)各部件的劣化。
[0012]在一個(gè)實(shí)施例中，冷卻流體回路可以是定位在車輛(vehicle)中的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一部分。在一些實(shí)施例中，航海船舶可以用來舉例說明一種類型的車輛，冷卻流體回路可以為所述車輛的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)提供冷卻。其它類型的車輛可以包括機(jī)車、公路車輛、以及除了機(jī)車或其它軌道車輛之外的越野車輛，例如采礦設(shè)備。本發(fā)明的其它實(shí)施例可以用于與靜止發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)接的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，或者可以燃燒另外的燃料或者燃料的組合。這樣的可選的燃料可以包括汽油、煤油、生物柴油、天然氣和乙醇。合適的發(fā)動(dòng)機(jī)可以使用壓縮點(diǎn)火和/或火花點(diǎn)火。
[0013]圖1示出了系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的方塊圖，所述系統(tǒng)這里示出為航海船舶100，例如船只，被構(gòu)造成在水體101中進(jìn)行操作。航海船舶100包括具有發(fā)動(dòng)機(jī)104的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)102，例如推進(jìn)系統(tǒng)。然而，在其它例子中，發(fā)動(dòng)機(jī)104可以是例如發(fā)電應(yīng)用中的靜止發(fā)動(dòng)機(jī)或者軌道車輛推進(jìn)系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)。在圖1的示例性實(shí)施例中，推進(jìn)器106機(jī)械地聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)104，使得其通過發(fā)動(dòng)機(jī)104而轉(zhuǎn)動(dòng)。在其它例子中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)102可以包括由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，所述發(fā)電機(jī)繼而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)，所述馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)例如推進(jìn)器。
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)104從諸如進(jìn)氣歧管115的進(jìn)氣裝置接納用于燃燒的進(jìn)氣。所述進(jìn)氣裝置可以是任何合適的管道或多個(gè)管道，氣體流動(dòng)通過這些管道而進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，進(jìn)氣裝置可以包括進(jìn)氣歧管115和進(jìn)氣通道114等。進(jìn)氣通道114接納來自空氣過濾器(未示出)的環(huán)境空氣，所述空氣過濾器過濾來自發(fā)動(dòng)機(jī)104所處的車輛的外部的空氣。發(fā)動(dòng)機(jī)104中燃燒產(chǎn)生的排氣被供應(yīng)到排氣裝置，例如排氣通道116。所述排氣裝置可以是任何合適的管道，氣體從發(fā)動(dòng)機(jī)流過所述管道。例如，排氣裝置可以包括排氣歧管117和排氣通道116等。排氣流過排氣通道116。
[0015]在圖1所示的示例性實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)104是具有十二個(gè)氣缸的V-12發(fā)動(dòng)機(jī)。在其它例子中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以是￥-6、￥-8、￥-101-16、1_4、1_6、1_8、對(duì)置4缸或其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。如圖所示，發(fā)動(dòng)機(jī)104包括:非供體(non-donor)氣缸105的子集，所述子集包括專門地將排氣供應(yīng)到非供體氣缸排氣歧管117的六個(gè)氣缸；以及供體氣缸107的子集，所述子集包括專門地將排氣供應(yīng)到供體氣缸排氣歧管119的六個(gè)氣缸。在其它實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括至少一個(gè)供體氣缸和至少一個(gè)非供體氣缸。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可以具有四個(gè)供體氣缸和八個(gè)非供體氣缸，或者三個(gè)供體氣缸和九個(gè)非供體氣缸。應(yīng)當(dāng)理解，發(fā)動(dòng)機(jī)可以具有任何期望數(shù)量的供體氣缸和非供體氣缸，供體氣缸的數(shù)量通常小于非供體氣缸的數(shù)量。
[0016]如圖1所示，非供體氣缸105聯(lián)接到排氣通道116，以將排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)引導(dǎo)到大氣(在其穿過排氣處理系統(tǒng)130和渦輪增壓器120之后)。提供發(fā)動(dòng)機(jī)排氣再循環(huán)(EGR)的供體氣缸107專門地聯(lián)接到EGR系統(tǒng)160的EGR通道162，所述EGR通道162將排氣從供體氣缸107引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)104的進(jìn)氣通道114，而不是引導(dǎo)到大氣。通過將冷卻的排氣引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)104，可獲取的用于燃燒的氧氣量減少，由此降低了燃燒火焰溫度，并且減少了氮氧化物(例如NOx)的形成。
[0017]在圖1所示的示例性實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙y170打開時(shí)，從供體氣缸107流到進(jìn)氣通道114的排氣穿過諸如EGR冷卻器166的熱交換器，以便在排氣返回到進(jìn)氣通道之前降低排氣的溫度(例如冷卻)。EGR冷卻器166可以是例如空氣-液體熱交換器。在這樣的例子中，設(shè)置在進(jìn)氣通道114中(例如在再循環(huán)排氣進(jìn)入的EGR入口的上游)的一個(gè)或多個(gè)增壓空氣冷卻器134可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以進(jìn)一步增加增壓空氣的冷卻，從而增壓空氣和排氣的混合物溫度保持在期望溫度下。在其它例子中，EGR系統(tǒng)160可以包括EGR冷卻器旁通
目-O
[0018]此外，EGR系統(tǒng)160包括設(shè)置在排氣通道116和EGR通道162之間的第一閥164。第二閥170可以是由控制器180控制的開/關(guān)閥(用于打開或關(guān)閉EGR的流動(dòng))，或者其可以控制例如可變量的EGR。在一些例子中，第一閥164可以被致動(dòng)，使得EGR量減小(排氣從EGR通道