用于排出冷凝水的引擎系统及方法与流程

相关申请的交叉引证

本申请要求于2015年12月11日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0176908号的优先权的权益，将其全部内容通过引证结合于此。

本公开涉及一种用于排出冷凝水的引擎系统和方法以及使用该引擎系统的方法。更特别地，本公开涉及一种用于排出冷凝水的引擎系统和方法，该用于排出冷凝水的引擎系统和方法可以排出在涡轮增压器处由废气再循环(egr)气体和新鲜空气生成的冷凝水。

背景技术：

引擎将空气和燃料混合并且通过燃烧混合气体生成驱动功率。

为了获得需要的输出功率和燃烧效率，必须将足够的空气供应到引擎。为此，将涡轮增压器用于增加燃烧效率并且将足够的空气供应到引擎。

一般地，通过从引擎排出的废气的压力使涡轮增压器的涡轮旋转，涡轮增压器的压缩机压缩从外部流入的新鲜空气，并且压缩空气被供应到引擎的燃烧室。涡轮增压器已经应用于很多柴油引擎，并且还已应用于汽油引擎。

另外，包含在废气中的nox(一氧化二氮)可作为主要空气污染物受到管制，并且已经进行了研究，以减少废气中的nox的量。

安装在车辆中的废气再循环(egr)系统减少车辆的有害废气。一般地，在富氧空气混合物中，废气中的nox的量增加，并且空气混合物燃烧充分或彻底。因而，由于废气的一部分(例如，5-20％)再循环到空气混合物，所以废气再循环系统减少废气中的nox的量，以降低空气混合物中的氧比，并且因此阻碍燃烧。

lp-egr(低压egr)系统是一种类型的废气再循环(egr)系统。lp-egr系统使经过涡轮增压器的涡轮的废气再循环到压缩机的上游侧的进气路径。

然而，通过egr系统再循环的废气可具有高温和高湿。因而，当再循环废气和具有低温的外部空气混合时，可以生成冷凝水。由于包含在废气中的各种材料，所以冷凝水可以具有非常高的酸度。

如果冷凝水接触正在以高速旋转的压缩机叶轮，则可损坏压缩机叶轮。另外，各种零件(即，压缩机叶轮或压缩机壳体等)可以由于冷凝水具有高酸度而受到腐蚀。如果冷凝水流入引擎的汽缸中，则引擎的燃烧可变得不稳定。

在该背景技术部分中公开的上面的信息仅用于增强对本公开的背景的理解，并且因而，其可以包含不构成在该国中对于本领域的普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开已致力于提供一种用于排出冷凝水的引擎系统和方法，该用于排出冷凝水的引擎系统和方法可以将由egr气体和外部空气生成的冷凝水排出到外部。

根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的引擎系统可以包括：进气管线，新鲜空气流入该进气管线中；引擎，包括用于通过燃烧燃料生成驱动转矩的多个汽缸；排气管线，从汽缸排出的废气流入该排气管线中；lp-egr，流过排气管线的废气在lp-egr中被再供应到汽缸；以及涡轮增压器，该涡轮增压器包括涡轮、压缩机和排气管，通过从汽缸排出的废气使涡轮旋转，压缩机通过与涡轮一起旋转而用于压缩外部空气和egr气体，排气管用于将冷凝水排出到外部，由外部空气生成的冷凝水流过进气管线，并且egr气体通过lp-egr再循环。

压缩机可包括压缩机壳体以及设置在压缩机壳体中的压缩机叶轮，并且排气路径可形成于排气管中，排气管可形成于压缩机壳体处，并且排气路径和压缩机壳体的压缩路径可彼此连通。

排气管可相对于压缩路径中的压缩空气的流动形成在切线方向上。

引擎系统还可包括排气阀，该排气阀设置在排气管处并且选择性地排出冷凝水。

引擎系统还可以包括：驱动信息检测器，用于检测车辆的驱动信息；以及控制器，用于根据由驱动信息检测器检测到的驱动信息来调节排气阀的打开或关闭。

当满足冷凝水生成条件且涡轮增压器的增压压力大于排气管的压力时，控制器可打开排气阀。

冷凝水生成条件可根据外部空气温度、egr气体温度和egr气体量在控制器中储存为映射数据(mapdata，地图数据)，并且控制器可通过将由驱动信息检测器检测到的外部空气温度、egr气体温度和egr气体量与映射数据相比较来确定是否满足冷凝水生成条件。

根据本公开的另一示例性实施例的用于排出冷凝水的方法包括涡轮增压器，该涡轮增压器可包括涡轮和压缩机、排气管以及排气阀，排气管形成于压缩机的压缩机壳体处，排气阀设置在排气管处并且选择性地将冷凝水排出到外部；所述方法可以包括由驱动信息检测器检测车辆的驱动信息；由控制器从驱动信息确定是否满足冷凝水生成条件；由控制器将压缩机的增压压力与排气管中的压力相比较；以及由控制器调节排气阀的打开和关闭。

驱动信息可包括外部空气温度、egr气体温度、egr气体量、由于压缩机的增压压力以及排气管中的压力。

可将冷凝水生成条件根据外部空气温度、egr气体温度和egr速率在控制器中储存为映射数据，可由控制器通过将由驱动信息检测器检测到的外部空气温度、egr气体温度和egr气体量与映射数据相比较来确定是否满足冷凝水生成条件。

当满足冷凝水生成条件且增压压力大于排气管中的压力时，可由控制器打开排气阀。

根据本公开的一示例性实施例，由于排气管和排气阀设置在增压涡轮器的压缩机处，所以可将由egr气体和外部空气生成的冷凝水排出到外部。

另外，由于冷凝水被排出到外部，所以可防止压缩机叶轮的损坏和各种零件的腐蚀，并且获得引擎的燃烧稳定性。

附图说明

提供附图以用于参考描述本公开的示例性实施例，并且本公开的精神不应该仅由附图解释。

图1是示出了根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的引擎系统的示意图。

图2是图1的“a”的放大图。

图3是示出了根据本公开的一示例性实施例的涡轮增压器的压缩机壳体的透视图。

图4a和图4b是示出了根据本公开的示例性实施例的涡轮增压器的压缩机的截面图。

图5是用于解释根据本公开的一示例性实施例的冷凝水生成条件的图表。

图6是示出了根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中将参考附图更充分地描述本公开，在附图中示出了本公开的示例性实施例。如本领域的技术人员将理解的，可以各种不同的方式修改所描述的实施例，所有这些都将不偏离本公开的精神或范围。

为了清楚地描述本公开，将省略与该描述无关的部分。在整个说明书中，相同的附图标记可以指代相同的元件。

此外，为了更好的理解和易于描述，可以任意地示出附图中所示的每个构造的尺寸和厚度，但是本公开并不限于此。在附图中，为了清晰起见，层、膜、板、区域等的厚度可以放大。

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的引擎系统。

图1是示出了根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的引擎系统的示意图。

如图1中所示，根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的引擎系统(在下文中，被称为“引擎系统”)可包括：进气管线10，新鲜空气流入进气管线中；引擎20，包括通过燃烧燃料生成驱动转矩的多个汽缸21；排气管线30，从汽缸21排出的废气流入排气管线中；低压废气再循环系统(lp-egr)50，用于将流过排气管线30的废气再供应到汽缸21；以及涡轮增压器100，压缩通过进气管线10流入的新鲜空气(或外部空气)和通过再循环管线40流入的再循环气体(在下文中，将被称为“egr气体”)并且将压缩空气供应到汽缸21。

净化从汽缸21排出的废气的各种废气净化装置60可设置在排气管线30处。废气净化装置60可包括lnt(稀燃nox捕集器)、doc(柴油机氧化催化剂)、和/或dpf(柴油机微粒过滤器)。

lp-egr50可以包括在排气管线30处分支且在进气管线10处接合的再循环管线40、设置在再循环管线40处的egr冷却器54以及设置在再循环管线40处的egr阀52。egr冷却器54可冷却通过再循环管线40再循环的egr气体。由egr阀52调节再循环气体量。

涡轮增压器100可包括通过从汽缸21排出的废气旋转的涡轮110以及通过与涡轮110一起旋转而用于用涡轮给新鲜空气和再循环气体增压的压缩机120。

涡轮110可包括涡轮壳体140以及设置在涡轮壳体140中且通过从汽缸21排出的废气的旋转力旋转的涡轮叶轮130。压缩机120可包括压缩机壳体140以及设置在压缩机壳体140中且与涡轮叶轮一起旋转的压缩机叶轮130。可通过压缩机叶轮130的旋转压缩新鲜空气和再循环气体，并且压缩气体可供应到汽缸21。

同时，如图2中所示，当高温和高湿egr气体与低温外部空气混合时，随着包含在egr气体中的水分冷凝，可生成冷凝水。

冷凝水可流入涡轮增压器100的压缩机壳体140中，并且当冷凝水接触压缩机叶轮130时，可损坏压缩机叶轮130。另外，冷凝水可具有高酸度，冷凝水可腐蚀各个零件，诸如压缩机叶轮130和压缩机壳体140。

为了解决上面的问题，根据本公开的一示例性实施例的引擎系统可使用形成于压缩机壳体140处的排气管150和排气阀160排出由新鲜空气和再循环气体生成的冷凝水。

在下文中，将描述根据本公开的一示例性实施例的引擎系统的排气管150和排气阀160。

图3是示出了根据本公开的一示例性实施例的涡轮增压器的压缩机壳体的透视图。图4a和图4b是示出了根据本公开的一示例性实施例的涡轮增压器的压缩机的截面图。

如图3、图4a和图4b中所示，压缩机叶轮130可安装在压缩机壳体140中。压缩机叶轮130可通过与涡轮叶轮一起旋转而压缩新鲜空气和再循环气体。由压缩机叶轮130压缩的新鲜空气和再循环气体可流过形成于压缩机壳体140中的压缩路径142。压缩路径142可形成为对应于压缩机叶轮130的旋转的圆形。

排气管150可形成于压缩机壳体140处，并且形成于排气管150中的排气路径152可与压缩路径142连通，或者可与压缩路径142流体连通。排气管150的排气路径152可以形成于压缩路径142的切线方向(即，相对于压缩路径142中的压缩空气的流动的切线方向)上。

排气阀160可安装在排气管150处，并且可由排气管150选择性地排出冷凝水。可以由控制器80调节排气阀160的打开和关闭，并且下面将出现对控制器80的详细描述。

流过进气管线10的外部空气和流过再循环管线40的egr气体可流入压缩机壳体140的压缩路径142中。如果具有低温的新鲜空气和具有高温和高湿的再循环气体混合，则包含在再循环气体中的水分可冷凝为液体或水。冷凝水可流入压缩机壳体140的压缩路径142中。

可通过压缩机叶轮130的旋转力压缩流过压缩机壳体140的压缩路径142的外部空气和egr气体，并且压缩的外部空气和egr气体通过连接路径144供应到汽缸21。

然而，相对于新鲜空气和再循环气体的质量，冷凝水的质量是重的。因而，可通过由压缩机叶轮130的旋转生成的离心力使冷凝水移动到压缩路径142的外部，并且当排气阀160打开时，通过排气管150的排气路径152排出。这时，排气路径152可形成为压缩路径142的切线方向，并且冷凝水可以通过排气管150顺利地排出到外部。

根据本公开的一示例性实施例的引擎系统还可包括：驱动信息检测器70，用于检测车辆的驱动信息；以及控制器80，用于根据由驱动信息检测器70检测到的驱动信息来调节排气阀160的打开和关闭。

由驱动信息检测器70检测到的驱动信息可包括外部空气温度、egr气体温度、egr气体量、由压缩机120产生的增压压力以及排气管150中的压力。由驱动信息检测器70检测到的驱动信息可传输到控制器80。

可通过由预先确定的程序激活的一个或多个处理器来实现控制器80，并且预先确定的程序可编程以执行根据本公开的一实施例的用于排出冷凝水的方法的每个步骤。

当满足冷凝水生成条件且增压压力大于排气管150的压力时，控制器80可通过打开排气阀160而排出冷凝水。

冷凝水生成条件可根据外部空气温度、egr气体温度和再循环气体量以映射数据格式储存在控制器80中。

参考图5，将详细地描述冷凝水生成条件。

图5是用于解释根据本公开的一示例性实施例的冷凝水生成条件的图表。在图5中，水平轴表示egr速率(废气再循环速率)，并且垂直轴表示egr气体温度。图5的图表是实验的结果。egr速率意味着egr气体量相对于外部空气量。

图5的每条边界线示出了根据egr速率、egr气体温度和外部空气温度的冷凝水的生成条件。也就是说，当egr气体温度高于边界线时，可以生成冷凝水。

例如，如果外部空气温度是10摄氏度并且egr速率是10％，则当egr气体温度是230摄氏度时，生成冷凝水。如果外部空气温度是0摄氏度并且egr速率是10％，则当egr气体温度是200摄氏度时，生成冷凝水。

根据图5中所示的外部空气温度、egr气体温度和egr速率的冷凝水生成条件可在控制器80中储存为映射数据，控制器80可将由驱动信息检测器70检测到的外部空气温度、egr气体温度和egr速率与映射数据相比较，并且确定是否满足冷凝水生成条件。

当增压压力大于排气管150中的压力时，控制器80可通过打开排气阀160而排出冷凝水。由于当增压压力小于排气管150中的压力时压缩机壳体140中生成的冷凝水可未排出到外部，所以控制器80可通过关闭排气阀160来防止压缩机壳体140的内部压力的下降。

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的方法。

图6是示出了根据本公开的一示例性实施例的用于排出冷凝水的方法的流程图。

如图6所示，在步骤s10，驱动信息检测器70可检测车辆的驱动信息，并且可将检测到的驱动信息传输到控制器80。驱动信息可包括外部空气温度、egr气体温度、egr气体量、由于压缩机120的增压压力以及排气管150中的压力。

在步骤s20，控制器80可从驱动信息确定是否满足冷凝水生成条件。

控制器80可通过将根据外部空气温度、egr气体温度和egr速率的映射数据与由驱动信息检测器70检测到的外部空气温度、egr气体温度和egr速率相比较来确定是否满足冷凝水生成条件。

在步骤s50，当不满足冷凝水生成条件时，控制器80可关闭排气阀160。

在步骤s20，当在步骤s30满足冷凝水生成条件时，控制器80可确定由压缩机120的增压压力是否大于排气管150中的压力。

当增压压力大于排气管150中的压力时，在步骤s40，控制器80可通过打开排气阀160而排出在压缩机壳体140的压缩路径142中生成的冷凝水。

然而，当增压压力小于排气管150中的压力时，在步骤s50，控制器80可关闭排气阀160。

如上所述，根据本公开的一示例性实施例，由于由低温外部空气与高温和高湿egr气体生成的冷凝水被排出到外部，所以可防止压缩机叶轮130的损坏。另外，可防止由可具有高酸度的冷凝水对各种零件的腐蚀。

虽然已经结合目前认为是实际的示例性实施例描述了本公开，但是应当理解，本公开并不限于所公开的实施例，而是相反地，本公开旨在覆盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。