本說明書總體涉及用于在排氣再循環(huán)和排氣熱回收系統(tǒng)中的冷凝物管理的系統(tǒng)。

背景技術：

排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)在內燃發(fā)動機中使用，以減少排放并增加燃燒效率。流過egr系統(tǒng)的排氣可以流過熱交換器，如egr冷卻器。egr冷卻器可以起到在排氣進入進氣歧管之前降低排氣溫度的作用，從而增加進入發(fā)動機的空氣的密度并因此增加發(fā)動機功率且提高燃料效率。此外，冷卻的空氣可以降低燃燒溫度并協(xié)助控制某些發(fā)動機排放。然而，在某些條件下，如在發(fā)動機冷啟動期間，冷凝物可以在egr冷卻器內形成。冷凝物可以積累在egr冷卻器中并且可以然后被掃到發(fā)動機。小體積的冷凝物可能不影響發(fā)動機發(fā)揮功能，然而大體積的冷凝物可以引起發(fā)動機失火并且可以隨著時間推移降低egr冷卻器的有效性。此外，在冷卻排氣被再循環(huán)回到進氣裝置的egr冷卻器中，酸性化合物可以存在于冷凝物中，導致對冷卻器和/或下游組件的劣化。

為了阻止冷凝物在熱交換器內的積累，旁路管線可以設置在熱交換器周圍，在其中冷凝物經(jīng)預測在熱交換器中形成的條件下，正常地提供給熱交換器的空氣可以沿旁路管線流動通過，以避免冷凝物在熱交換器內的可能沉積。然而，此類旁路管線可以是昂貴的并且增加發(fā)動機控制系統(tǒng)策略的復雜性。此外，精確地預測何時冷凝可以形成可以是困難的，從而導致空氣的不必要旁通和空氣的增加的溫度和減小的密度。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明者已經(jīng)認識到關于上述方法的問題并提供一種系統(tǒng)，以至少部分地減輕egr冷卻器中的過量冷凝物產(chǎn)生的問題。用于系統(tǒng)的一個實施例包括聯(lián)接到進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的發(fā)動機、將所述排氣系統(tǒng)聯(lián)接到所述進氣系統(tǒng)的排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)和定位在所述egr系統(tǒng)中的egr冷卻器，所述egr冷卻器具有聯(lián)接到所述排氣系統(tǒng)的入口、聯(lián)接到所述排氣系統(tǒng)的第一出口和聯(lián)接到所述進氣系統(tǒng)的第二出口，所述第二出口被定位成豎直地高于所述第一出口。

以這種方式，積累在egr冷卻器中的所述冷凝物可以穿過所述第一出口朝向所述排氣系統(tǒng)引導，從而阻止所述冷凝物通過所述egr冷卻器第二出口離開，所述egr冷卻器第二出口連接到所述發(fā)動機的進氣歧管并豎直地高于所述第一出口。使所述冷凝物從所述egr冷卻器朝向所述排氣系統(tǒng)流動并阻止所述冷凝物進入所述發(fā)動機可以減少包括發(fā)動機失火的發(fā)動機燃燒問題。

應該理解，提供以上概述是為以簡化形式介紹在具體實施方式中進一步描述的概念的選擇。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或必要特征，所要求保護的主題的范圍僅由隨附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以上或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示意性地示出包括增壓空氣冷卻器和具有egr冷卻器的排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)的示例發(fā)動機。

圖2示出具有一個入口和兩個出口的傾斜egr冷卻器的示意圖。

圖3示出具有一個入口和一個出口的傾斜增壓空氣冷卻器。

圖4示出用于調控穿過具有兩個出口的傾斜egr冷卻器的冷凝物流的方法。

具體實施方式

如egr冷卻器和增壓空氣冷卻器(cac)的發(fā)動機熱交換器在一些條件下會積累冷凝物。所積累的冷凝物可以被掃到發(fā)動機，其中如果以大的量存在，則會引起發(fā)動機失火和其他燃燒問題或組件損壞。為了阻止冷凝物在發(fā)動機熱交換器內的積累，熱交換器可以布置有斜坡，使得冷凝物流可以沿斜坡被引導離開熱交換器，而不損壞發(fā)動機和其他相關聯(lián)組件。圖1示出具有傾斜egr冷卻器和傾斜cac的發(fā)動機系統(tǒng)。圖2和圖3分別示出傾斜egr冷卻器和傾斜cac的示意圖。圖4示出用于調控穿過連接到發(fā)動機的傾斜egr冷卻器的冷凝物流的方法。

圖1示意性地示出包括發(fā)動機10的示例發(fā)動機系統(tǒng)100的各方面。在所描繪的實施例中，發(fā)動機10是聯(lián)接到包括由渦輪116驅動的壓縮機114的渦輪增壓器13的升壓發(fā)動機。具體地，新鮮空氣經(jīng)由空氣凈化器112沿進氣通道42引入到發(fā)動機10，并流動到壓縮機114。壓縮機可以是任何合適的進氣壓縮機，如電動機驅動或驅動軸驅動的機械增壓器壓縮機。然而，在發(fā)動機系統(tǒng)10中，壓縮機是一種經(jīng)由軸19機械地聯(lián)接到渦輪116的渦輪增壓器壓縮機，渦輪116通過膨脹的發(fā)動機排氣被驅動。在一個實施例中，壓縮機和渦輪可以聯(lián)接在雙渦流渦輪增壓器內。在另一實施例中，渦輪增壓器可以是可變幾何渦輪增壓器(vgt)，其中渦輪幾何形狀是主動地隨著發(fā)動機轉速的函數(shù)而改變。

由于穿過壓縮機的流能夠加熱所壓縮的空氣，所以提供下游增壓空氣冷卻器(cac)18，使得升壓的進氣增壓空氣能夠在輸送到發(fā)動機進氣裝置之前被冷卻。如圖1中所示，壓縮機114通過cac18(在本文也稱為中間冷卻器)聯(lián)接到節(jié)氣門20。節(jié)氣門20聯(lián)接到發(fā)動機進氣歧管22。從壓縮機，所壓縮的增壓空氣流過增壓空氣冷卻器18和節(jié)氣門到進氣歧管。增壓空氣冷卻器可以是空氣-空氣熱交換器。在圖1中所示的實施例中，進氣歧管內的空氣充氣的壓力由歧管空氣壓力(map)傳感器124感測。

一個或多個傳感器可以聯(lián)接到壓縮機114的入口。例如，溫度傳感器55可以聯(lián)接到入口用于估計壓縮機入口溫度，并且壓力傳感器56可以聯(lián)接到入口用于估計壓縮機入口壓力。作為另一示例，濕度傳感器57可以聯(lián)接到入口用于估計進入壓縮機的空氣充氣的濕度。其他傳感器也可以包括例如空燃比傳感器等。在其他示例中，壓縮機入口條件(如濕度、溫度、壓力等)中的一個或多個可以基于發(fā)動機工況被推斷。另外，當啟用egr時，傳感器可以估計包括新鮮空氣、再循環(huán)壓縮空氣和在壓縮機入口處接收的排氣殘余的空氣充氣混合物的溫度、壓力、濕度和空燃比。

在所選擇的條件期間，如在松開加速器踏板期間，當從具有升壓的發(fā)動機操作行進到不具有升壓的發(fā)動機操作時，會發(fā)生壓縮機喘振。這是由于當節(jié)氣門在松開加速器踏板時關閉時在壓縮機兩端所產(chǎn)生的增加的壓力差。所增加的壓力差降低穿過壓縮機的向前流，從而引起喘振和劣化的渦輪增壓器性能。另外，喘振會能夠導致nv問題，如來自于發(fā)動機進氣系統(tǒng)的不期望的噪音。為了緩解升壓壓力并減少壓縮機喘振，由壓縮機114壓縮的空氣充氣的至少一部分可以再循環(huán)到壓縮機入口。這允許過多的升壓壓力基本上立即緩解。壓縮機再循環(huán)系統(tǒng)可以包括用于將冷卻的壓縮空氣從在增壓空氣冷卻器18下游的壓縮機出口再循環(huán)至壓縮機入口的具有再循環(huán)閥72的壓縮機再循環(huán)通道70。在一些實施例中，附加的壓縮機再循環(huán)通道(未示出)可以被提供用于將未冷卻的(或溫暖的)壓縮空氣從在增壓空氣冷卻器18上游的壓縮機出口再循環(huán)至壓縮機入口。

喘振也可以通過降低渦輪116處的排氣壓力被減輕。例如，廢氣門致動器92可以經(jīng)致動打開，以經(jīng)由廢氣門90將至少一些排氣壓力從渦輪的上游重新引導至渦輪下游的位置。通過降低渦輪上游的排氣壓力，渦輪速度能夠降低，這進而幫助減少壓縮機喘振。然而，由于廢氣門的升壓動力學，壓縮機再循環(huán)閥調整對減少喘振的影響會快于廢氣門調整的影響。

進氣歧管22通過一系列進氣門(未示出)聯(lián)接到一系列燃燒室30。燃燒室經(jīng)由一系列排氣門(未示出)進一步聯(lián)接到排氣歧管36。在所描繪的實施例中，示出了單個排氣歧管36。然而，在其他實施例中，排氣歧管可以包括多個排氣歧管部段。具有多個排氣歧管部段的配置可以使來自不同燃燒室的流出物能夠被引導至發(fā)動機系統(tǒng)中的不同位置。

在一個實施例中，排氣門和進氣門中的每個可以是電子致動或控制的。在另一實施例中，排氣門和進氣門中的每個可以是凸輪致動或控制的。無論是電子致動還是凸輪致動，排氣門打開和關閉以及進氣門打開和關閉的正時可以針對期望的燃燒和排放控制性能根據(jù)需要被調整。

燃燒室30可以經(jīng)由噴射器66供給一種或多種燃料，如汽油、乙醇燃料混合物、柴油、生物柴油、壓縮天然氣等。燃料可以經(jīng)由直接噴射、進氣道噴射、節(jié)氣門主體噴射或它們的任何組合供給至燃燒室。在燃燒室中，燃燒可以經(jīng)由火花點火和/或壓縮點火啟動。

如圖1中所示，排氣從一個或多個排氣歧管部段被引導至渦輪116，以驅動渦輪。當期望減少的渦輪轉矩時，一些排氣可以替代地穿過廢氣門90引導，從而繞過渦輪。來自于渦輪和廢氣門的組合流然后流過排放控制裝置170。通常地，一個或多個排放控制裝置170可以包括一種或多種排氣后處理催化劑，其經(jīng)配置催化地處理排氣流并由此減少排氣流中的一種或多種物質的量。例如，一種排氣后處理催化劑可以經(jīng)配置當排氣流為稀時捕集來自于排氣流的nox，并當排氣流為富時還原所捕集的nox。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以經(jīng)配置使nox不成比例或者借助還原劑選擇性地還原nox。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以經(jīng)配置氧化排氣流中的殘余碳氫化合物和/或一氧化碳。具有任何此類功能性的不同排氣后處理催化劑可以分別地或一起地被布置在沖洗涂層中或者排氣后處理階段中的任何其他地方。在一些實施例中，排氣后處理階段可以包括經(jīng)配置捕集并氧化排氣流中的碳煙微粒的可再生碳煙過濾器。

來自于排放控制裝置170的全部或部分所處理的排氣可以經(jīng)由排氣導管35釋放到大氣中。然而，根據(jù)工況，排氣殘余物的一部分可以替代地轉入至egr通道50、通過egr冷卻器51和egr閥52至進氣歧管22。因此，egr通道50將渦輪116上游的發(fā)動機排氣歧管與壓縮機114下游的發(fā)動機進氣歧管聯(lián)接。

egr閥52可以經(jīng)打開允許受控的冷卻排氣量通過egr通道50，從而連接壓縮機下游以用于期望的燃燒和排放控制性能。以這種方式，發(fā)動機系統(tǒng)10適于通過捕集來自于渦輪116上游的排氣來提供外部高壓(hp)egr。egr閥52也可以配置作為連續(xù)可變閥。然而，在可替代的示例中，egr閥52可以配置作為打開/關閉閥。除了發(fā)動機系統(tǒng)10中的相對長的hp-egr流動路徑以外，壓縮機的旋轉還提供排氣到進氣空氣充氣的均勻化。此外，egr功率輸出和混合點的處置為排氣的有效冷卻提供增加的可用egr質量和更好的性能。

在一個示例中，發(fā)動機系統(tǒng)可以另外地或可替代地包括低壓(lp)egr流動路徑，其中排氣從渦輪116的下游被抽取并再循環(huán)到壓縮機114上游的發(fā)動機進氣歧管。egr閥可以調控穿過lp-egr的排氣的流。在一個示例中，lp-egr可以包括egr冷卻器，用于冷卻再循環(huán)回到發(fā)動機的排氣。在另一示例中，hp-egr和lp-egr可以均存在于系統(tǒng)100中，以將排氣再循環(huán)到發(fā)動機。

egr冷卻器51可以聯(lián)接到egr通道50用于冷卻輸送至發(fā)動機進氣裝置的egr。另外，一個或多個傳感器54可以聯(lián)接到egr通道50用于提供關于egr的成分和條件的細節(jié)。例如，可以設置溫度傳感器用于確定egr的溫度，可以設置壓力傳感器用于確定egr的壓力，可以設置濕度傳感器用于確定egr的濕度或含水量，和/或可以設置空燃比傳感器用于估計egr的空燃比?？梢曰诎l(fā)動機工況和egr條件調整egr閥的開度，以提供期望的發(fā)動機稀釋量。

egr冷卻器51可以是使發(fā)動機冷卻液以與流過egr冷卻器的排氣處于熱交換關系來流動的液體-空氣熱交換器。egr冷卻器可以包括流動導管/管，其引導來自于egr通道50的排氣和發(fā)動機冷卻液處于熱交換關系中，而無需兩種流體的混合。冷卻液可以從熱排氣提取熱并流動到發(fā)動機冷卻系統(tǒng)(例如，發(fā)動機、散熱器或其他冷卻系統(tǒng)組件)，以冷卻發(fā)動機，并且所冷卻的排氣可以被再循環(huán)到發(fā)動機的進氣歧管。降低發(fā)動機燃燒溫度幫助阻止氮氧化物(nox)污染物的形成。另外，egr冷卻器減少氣缸蓋襯墊和進氣門/排氣門上的熱應力，這能夠有助于組件壽命。當發(fā)動機冷卻液的溫度低于排氣時，例如在冷啟動條件下，低的冷卻液溫度可以導致流過egr冷卻器的排氣溫度的大的降低(低于露點)，從而產(chǎn)生冷凝物，冷凝物會積累在egr冷卻器中。

egr冷卻器51可以起用于到發(fā)動機的排氣熱回收和排氣再循環(huán)的組合裝置的作用。流過egr冷卻器的排氣可以將熱轉移到發(fā)動機冷卻液，并且例如，當發(fā)動機低于閾值溫度時，在冷啟動期間，排氣的至少一部分可以流回到排氣系統(tǒng)，從而能夠啟用快速發(fā)動機升溫，而到發(fā)動機進氣裝置的排氣再循環(huán)例如在冷啟動條件下由于燃燒穩(wěn)定性問題不可以啟用。在冷啟動條件期間，發(fā)動機冷卻液和流過egr冷卻器的排氣之間的溫差可以導致在egr冷卻器中產(chǎn)生冷凝物。

當需要時，egr冷卻器也可以將所冷卻的排氣再循環(huán)到發(fā)動機。排氣從egr冷卻器到排氣系統(tǒng)或朝向發(fā)動機進氣裝置的流動可以取決于包括發(fā)動機溫度、發(fā)動機轉速、發(fā)動機負荷等的發(fā)動機操作參數(shù)。egr冷卻器51可以包括兩個出口，一個出口用于在熱回收之后使排氣流動回到排氣系統(tǒng)的排氣回收模式，并且另一個出口用于到發(fā)動機進氣裝置的排氣再循環(huán)。從egr冷卻器到發(fā)動機進氣裝置的egr流可以由egr閥52調控，并且排氣從egr冷卻器到排氣系統(tǒng)的流動可以由egr冷卻器第一出口閥49調控。

在一個示例中，為了管理egr冷卻器51中產(chǎn)生的冷凝物，egr冷卻器可以處于一定斜度，使得egr冷卻器第一出口豎直地低于egr冷卻器第二出口并豎直地低于egr冷卻器的入口。在一個示例中，egr冷卻器51可以包括連接到egr通道50從而將熱的排氣帶入到egr冷卻器的排氣入口以及兩個egr出口，第一出口連接到使所冷卻的排氣流動回到排氣歧管36的egr管線53并且第二egr出口連接到與進氣歧管22連接的egr管線53。egr冷卻器第一出口閥49可以調控穿過第一出口至排氣系統(tǒng)的egr流。在一些示例中，沿穿過連接回到排氣歧管的第一出口的重力，通過使冷凝物沿egr冷卻器的斜坡流動，可以阻止例如在冷啟動條件期間在egr冷卻器中產(chǎn)生的冷凝物穿過第二出口離開。egr冷卻器將參照圖2在下面詳細描述。

在冷cac條件期間，如在發(fā)動機冷啟動期間或在高環(huán)境濕度的條件下，冷凝物可以積累在cac中，其會被引導至發(fā)動機，從而導致發(fā)動機失火事件和nvh問題。在一個示例中，為了使小體積的冷凝物從cac流出，cac出口可以低于cac入口，從而使cac朝向發(fā)動機傾斜并使冷凝物能夠從cac流動到發(fā)動機。阻止在cac中的冷凝物積累可以阻止大體積的冷凝物被掃到發(fā)動機中，這可以導致包括發(fā)動機失火的燃燒問題。傾斜的cac將參照圖3進一步詳細討論。

發(fā)動機系統(tǒng)100還可以包括控制系統(tǒng)14?？刂葡到y(tǒng)14被示出為從多個傳感器16(其各種示例在本文描述)接收信息并發(fā)送控制信號到多個致動器81(其各種示例在本文描述)。作為一個示例，傳感器16可以包括位于排放控制裝置上游的排氣傳感器126、map傳感器124、排氣溫度傳感器128、排氣壓力傳感器129、壓縮機入口溫度傳感器55、壓縮機入口壓力傳感器56、壓縮機入口濕度傳感器57和egr傳感器54。諸如附加的壓力、溫度、空燃比和成分傳感器等其他傳感器可以聯(lián)接到發(fā)動機系統(tǒng)100中的各種位置。致動器81可以包括例如節(jié)氣門20、egr閥52、egr冷卻器第一出口閥49、廢氣門92和燃料噴射器66?？刂葡到y(tǒng)14可以包括控制器12?？刂破骺梢詮母鞣N傳感器接收輸入數(shù)據(jù)，處理輸入數(shù)據(jù)，并基于對應于一個或多個例程在其中編程的指令或代碼響應于所處理的輸入數(shù)據(jù)來觸發(fā)各種致動器。

圖2示出egr冷卻器202的示意圖200。egr冷卻器202是圖1的egr冷卻器51的一個非限制性示例。egr冷卻器202包括在使排氣流動到egr冷卻器202中的入口204和兩個egr冷卻器出口，即egr冷卻器第一出口206和egr冷卻器第二出口208。入口204可以連接到使排氣從排氣系統(tǒng)流動到egr冷卻器中的排氣管線。egr冷卻器第一出口206可以連接到發(fā)動機的排氣系統(tǒng)(例如，在排氣歧管處)，從而使排氣和冷凝物從egr冷卻器流回到排氣系統(tǒng)，并且egr冷卻器第二出口208可以流體地連接到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)(例如，第二出口可以聯(lián)接到進氣歧管)，從而引導排氣流從egr冷卻器202到發(fā)動機進氣裝置。egr冷卻器第一出口閥210可以調控穿過egr冷卻器第一出口206的流。在一個示例中，egr冷卻器202可以是圖1的egr冷卻器51，入口204連接到egr通道50，egr冷卻器第一出口206穿過egr管線53連接到排氣歧管36，并且egr冷卻器第二出口連接到發(fā)動機進氣裝置22。

egr冷卻器202可以是液體-空氣熱交換器，其中排氣流動與發(fā)動機冷卻液處于熱交換關系。在某些條件下，如當egr冷卻器中的空氣由冷的發(fā)動機冷卻液冷卻到低于其露點(或者當egr冷卻器的表面低于排氣的露點)從而導致可以積累在egr冷卻器中的冷凝時，冷凝物可以在egr冷卻器中產(chǎn)生。如果允許積累，egr冷卻器中的冷凝物可以被掃到發(fā)動機，這可以導致發(fā)動機失火。

為了阻止冷凝物在egr冷卻器202中積累，egr冷卻器可以以一斜度定位，使得egr冷卻器202相對于水平軸線201呈角度α，如圖2中所示。角度α可以從5°到90°變動。所傾斜的egr冷卻器可以具有在排氣流動方向上的向下斜坡，例如從egr冷卻器入口向下傾斜到egr冷卻器出口的向下斜坡。egr冷卻器202的斜度導致egr冷卻器入口204被定位成在地理上高于egr冷卻器第一出口206。另外，egr冷卻器第二出口208可以在地理上高于egr冷卻器第一出口206。在一個示例中，egr冷卻器入口204相對于其中安裝egr冷卻器的車輛所位于的地面豎直地高于egr冷卻器第一出口206。雖然egr冷卻器在圖2中示出具有連續(xù)的、直的豎直向下斜坡，但是可以使用從入口到第一出口維持連續(xù)的下坡(無坑的)斜坡的egr冷卻器的任何曲率。

在圖2中所示的示例中，egr冷卻器第二出口208在地理上低于(例如，相對于地面豎直地低于)入口204并高于egr冷卻器第一出口206。在其他示例中，egr冷卻器第二出口208可以在與入口204相同的豎直平面處，或者可以地理上高于入口204，這取決于入口204和egr冷卻器第二出口208在egr冷卻器202上的位置。egr冷卻器第一出口206可以豎直地低于入口204和egr冷卻器第二出口。

egr冷卻器202可以橫向地定位在車輛系統(tǒng)中，使得egr冷卻器202的斜坡可以沿車輛的橫向軸線(例如，車輛可以具有縱向軸線并且橫向軸線可以垂直于縱向軸線)向下傾斜，其中第一出口206在地理上低于入口204并且在地理上低于第二出口208。egr冷卻器在車輛系統(tǒng)中的橫向定位可以是使得當車輛正在導航下坡或上坡時，egr冷卻器斜坡可以不被顯著地改變。在其他示例中，egr冷卻器可以沿車輛的縱向軸線向下傾斜。

穿過傾斜egr冷卻器202的流體流可以沿第一流動路徑212沿向下斜坡從egr冷卻器入口204朝向連接到發(fā)動機排氣系統(tǒng)的egr冷卻器第一出口206，以及沿第二流動路徑214從egr入口204到連接到發(fā)動機進氣裝置的egr冷卻器第二出口，如由帶有箭頭的虛線所指示的。第一流動路徑212可以相對于第二流動路徑214更加傾斜。在一些示例中，第二流動路徑可以不在豎直向下斜坡中或者可以沿豎直向上斜坡，這取決于入口204和egr冷卻器第二出口208在egr冷卻器上的相對定位。

在傾斜egr冷卻器中產(chǎn)生的冷凝物可以朝向遠離連接到發(fā)動機進氣裝置的egr冷卻器第二出口208的重力沿第一流動路徑212朝向egr冷卻器第一出口206流動。egr冷卻器第一出口閥210可以調控穿過egr冷卻器第一出口206的流。在一個示例中，閥可以經(jīng)打開允許受控的流體量到排氣歧管。在一示例中，egr冷卻器第一出口閥可以經(jīng)配置作為打開/關閉閥，或者其可以是連續(xù)可調節(jié)閥。響應于從控制器接收的信號，egr冷卻器第一出口閥210可以由致動器(例如，氣壓致動器、液壓致動器或電致動器)調整。從egr冷卻器第二出口到進氣歧管的排氣流可以基于例如目標egr流率調節(jié)，并且到排氣歧管的排氣流可以基于發(fā)動機溫度。在egr冷卻器第二出口208下游的egr閥，例如圖1中所示的閥52可以調控至發(fā)動機的egr流。在另一示例中，調控egr流率的egr閥可以是在egr冷卻器的上游。在又一示例中，egr冷卻器第一出口閥210可以省掉，并且穿過egr冷卻器的所有流控制可以由egr閥提供。在其中egr閥在egr流動方向上定位在egr冷卻器下游(例如，冷側egr閥)的示例中，排氣可以在幾乎所有發(fā)動機工況期間流過egr冷卻器，并且egr閥可以控制egr冷卻器中的多少排氣流動到進氣裝置。因此，當egr閥完全關閉時，行進穿過egr冷卻器的幾乎所有排氣被引導回到排氣，而當egr閥打開時，行進穿過egr冷卻器的至少部分排氣被引導至進氣裝置。

因此，egr冷卻器中產(chǎn)生的冷凝物可以沿第一流動路徑穿過egr第一出口排出，egr第一出口在地理上低于入口204和egr冷卻器第二出口208。通過這樣做，原本朝向發(fā)動機流動的冷凝物可以被引導遠離發(fā)動機，從而防止發(fā)動機燃燒問題。

現(xiàn)在參照圖3，示出了具有入口304和出口306的cac302的示意圖300。增壓空氣冷卻器可以是圖1中所示的cac18，cac入口304連接在壓縮機的下游并引導壓縮空氣穿過cac。入口304可以允許增壓空氣從壓縮機到cac中。cac可以使增壓空氣流動穿過多個熱交換通道，以移除來自于增壓空氣的熱，并且所冷卻的增壓空氣可以穿過出口306朝向發(fā)動機的進氣歧管離開cac。

在冷卻流過cac的壓縮空氣的過程期間，冷凝可以在比壓縮空氣的露點更冷的增壓空氣冷卻器的任何內表面上形成。冷凝物可以隨著時間推移積累在cac中并且可以未預測地并以大的數(shù)量的突然的方式，例如在加速器踏板踩下事件中，從cac引入到進氣歧管中并被引入至發(fā)動機。被引入到發(fā)動機中的大體積的冷凝物可以導致正常發(fā)動機功能的擾亂，并且可以損壞冷卻器下游的組件。

為了減輕cac中的冷凝物積累的問題，cac的入口304可以在地理上高于出口306，使得cac302可以相對于水平軸線301以角度β傾斜，如圖3中所示。在一個示例中，相對于水平軸線301的角度β可以從0°到25°變動，但是其他角度也在本公開的范圍內。cac302從入口304到出口306的下坡可以引導流沿重力朝向進氣歧管和發(fā)動機離開出口306，如由帶有箭頭的虛線所指示的。cac的這種傾斜也可以引導在cac302中產(chǎn)生的冷凝物以小質量連續(xù)地朝向發(fā)動機流動，從而阻止在cac302中的冷凝物積累并阻止大體積的冷凝物進入發(fā)動機，否則這可以擾亂發(fā)動機功能并損壞在cac下游的組件。

大體積的冷凝物在與發(fā)動機相關聯(lián)的熱交換器中的積累可以導致所積累的冷凝物到發(fā)動機的流動，這可以導致包括發(fā)動機失火的發(fā)動機燃燒問題。圖4為示出用于控制穿過連接到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的傾斜egr冷卻器的冷凝物流動的方法400的流程圖。方法400可以控制穿過傾斜egr冷卻器的流，例如穿過圖1和圖2的egr冷卻器的流，其中連接到排氣系統(tǒng)的egr冷卻器的第一出口豎直地低于egr冷卻器入口和連接到發(fā)動機進氣裝置的egr冷卻器第二出口。傾斜egr冷卻器可以將在egr冷卻器中產(chǎn)生的冷凝物沿重力朝向排氣系統(tǒng)穿過第一出口排出，從而阻止冷凝物穿過egr冷卻器第二出口進入發(fā)動機進氣裝置。穿過egr冷卻器第一出口的egr流可以由egr冷卻器第一出口閥，例如圖2中所示的閥210調控。到發(fā)動機進氣裝置的egr流率可以由將egr冷卻器第二出口連接到發(fā)動機進氣裝置的egr閥(例如圖1中所示的閥52)來調控。

方法400也包括使壓縮空氣流動穿過傾斜的cac，例如參照圖1和圖3在上面描述的cac，其中cac出口低于cac入口，從而將小體積的冷凝物從cac朝向發(fā)動機排出，因此阻止大量的冷凝物在cac中的積累，如果大量的冷凝物被掃到發(fā)動機則可以導致燃燒問題。

用于實施方法400的指令可以由控制器基于存儲在控制器的存儲器上的指令并結合從發(fā)動機系統(tǒng)的傳感器(如參照圖1在上面描述的所述傳感器)接收的信號來執(zhí)行。控制器可以采用發(fā)動機系統(tǒng)的發(fā)動機致動器來根據(jù)下面描述的方法調節(jié)發(fā)動機操作。

方法400在402處以確定發(fā)動機操作參數(shù)開始。發(fā)動機操作參數(shù)可以包括發(fā)動機轉速、發(fā)動機負荷、溫度等。方法前進到403，其中在發(fā)動機操作期間，壓縮空氣穿過cac入口從壓縮機(例如壓縮機114連接cac18)流動到傾斜cac，如圖1中所示。隨著壓縮空氣流過cac并穿過cac出口離開，壓縮空氣被冷卻，其中cac出口豎直地低于cac入口。離開傾斜cac的所冷卻的壓縮空氣可以穿過進氣歧管朝向發(fā)動機流動，如參照圖1在上面所討論的。在cac中產(chǎn)生的冷凝物也可以被引導沿重力朝向發(fā)動機穿過傾斜cac流動，從而阻止大量的冷凝物在cac中積累。

在404處，方法400評估是否存在發(fā)動機冷啟動條件?？梢酝ㄟ^感測諸如環(huán)境空氣溫度、發(fā)動機油溫度、發(fā)動機溫度、兩個發(fā)動機啟動事件之間消逝的時間等參數(shù)來評估冷啟動條件。在一個示例中，可以通過比較發(fā)動機溫度和閾值溫度來確定冷啟動條件(例如，當發(fā)動機冷卻液溫度等于環(huán)境溫度時，可以指示冷啟動)。如果檢測到冷啟動條件，方法400前進到406，其中egr冷卻器第一出口閥打開，從而啟用在從egr冷卻器入口流動到連接到排氣系統(tǒng)的egr冷卻器第一出口的向下斜坡中的第一流動路徑，其中egr冷卻器入口豎直地高于egr冷卻器第一出口。當發(fā)動機冷卻液的溫度遠低于排氣時，冷凝物可以在冷啟動條件期間在egr冷卻器中產(chǎn)生。低的冷卻液溫度可以導致流過egr冷卻器的排氣溫度的大大降低(低于露點)，從而產(chǎn)生冷凝物。在egr冷卻器中產(chǎn)生的任何冷凝物可以穿過打開egr冷卻器第一出口閥沿egr冷卻器的向下斜坡沿第一流動路徑流動，并流動到在發(fā)動機下游的排氣系統(tǒng)。另外，在冷啟動條件或其中發(fā)動機溫度低于期望的溫度的其他條件期間，egr冷卻器第一出口閥可以被打開以將熱從排氣轉移到流過egr冷卻器的發(fā)動機冷卻液，從而加快發(fā)動機的升溫

在408處，穿過第二出口到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)的egr流率可以通過egr閥控制。egr流率可以基于操作參數(shù)，并且期望的egr流率可以以合適的方式(如基于位于控制器的存儲器中的表)設置，并且可以基于發(fā)動機轉速和發(fā)動機負荷確定。在一個示例中，egr流率可以基于來自于位于egr閥下游的傳感器的反饋來調整。

方法在410處可以評估積累在egr冷卻器中的冷凝物是否大于閾值。在egr冷卻器中的冷凝物積累的估計可以基于egr冷卻器中的各種參數(shù)，如穿過egr冷卻器的空氣質量流量、在egr冷卻器的出口處的溫度、排氣濕度和/或egr冷卻器的壓力。如果積累在egr冷卻器中的冷凝物高于閾值，則方法400前進到412，其中可以選擇性地調整發(fā)動機操作參數(shù)。調整可以包括使排氣流動穿過繞過渦輪的廢氣門(例如，繞過渦輪116的廢氣門90，如圖1中所示)，以阻止冷凝物進入并損壞渦輪。在另一個示例中，egr流可以被截斷，以阻止冷凝物進入渦輪。在一個示例中，選擇性調整可以基于渦輪轉速，例如，可以僅當渦輪轉度高于閾值和/或當打開排氣門不會不利地降低升壓壓力時調整廢氣門。此外，在一些示例中，當在egr冷卻器中形成的冷凝物量是相對高的并且繞過渦輪不可能時，穿過egr冷卻器的排氣流可以截斷。然后方法400返回。如果在410處確定egr冷卻器中的冷凝物低于閾值，方法返回。

返回到404，如果不存在發(fā)動機冷啟動條件，則方法前進到414，其中egr冷卻器第一出口閥關閉，從而導致排氣穿過第二流動路徑流動穿過連接到發(fā)動機進氣裝置的egr冷卻器第二出口。第二流動路徑可以沿相對于第一流動路徑更小的豎直向下的斜坡。在其他示例中，第二流動路徑可以不具有豎直向下的斜坡，或者可以沿豎直向上的斜坡。

在416處，穿過第二出口到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)的egr流率可以通過egr閥控制。egr流率可以基于操作參數(shù)并且所期望的egr流率可以以合適的方式(如基于位于控制器的存儲器中的表)設置，并且可以基于發(fā)動機轉速和發(fā)動機負荷確定。

即使當發(fā)動機不在冷啟動條件下操作時，冷凝物也可以在egr冷卻器中形成。因此，當egr第一出口閥關閉時，冷凝物可以開始在egr冷卻器中積累。在一些示例中，即使具有本文所述的傾斜egr冷卻器，足夠的冷凝物可以形成且其能夠被掃到發(fā)動機。因此，在一些示例中，積累在egr冷卻器中的冷凝物量可以如上所述估計，并且如果冷凝物量高于閾值，可以執(zhí)行主動清除循環(huán)，其中egr第一出口閥被打開以引導冷凝物到排氣裝置。因此，積累在egr冷卻器中的冷凝物可以在418處被評估，并且如果冷凝物高于閾值，則egr閥可以在420處打開，以引導所積累的冷凝物穿過第一流動路徑朝向排氣系統(tǒng)流動。

方法400可以前進到412，其中發(fā)動機工況的選擇性調整發(fā)生，例如，如上所述的，通過接合廢氣門或者通過截斷egr流來阻止冷凝物進入渦輪。在一些示例中，僅當egr冷卻器中的冷凝物相對高，如高于觸發(fā)上述清除循環(huán)的冷凝物量時，才可以執(zhí)行在412處的發(fā)動機操作參數(shù)的選擇性調整。

以這種方式，通過發(fā)動機的熱交換器的傾斜布置(傾斜的egr冷卻器和傾斜的cac)調控冷凝物的流動，在熱交換器中產(chǎn)生的冷凝物可以沿向下斜坡朝向重力排出，從而阻止大體積的冷凝物在熱交換器中積累。增壓空氣冷卻器可以沿進氣流動方向傾斜，使得冷凝物被引導至發(fā)動機。相比之下，egr冷卻器可以沿排氣流動方向傾斜，使得冷凝物被引導至排氣系統(tǒng)并遠離發(fā)動機。

傾斜的熱交換器的技術效果是減少在熱交換器中的冷凝物積累，從而阻止大體積的冷凝物從熱交換器被掃到發(fā)動機，因此減少包括發(fā)動機失火的發(fā)動機燃燒問題。

一種用于冷凝物管理的示例系統(tǒng)，系統(tǒng)包括：聯(lián)接到進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的發(fā)動機、將排氣系統(tǒng)聯(lián)接到進氣系統(tǒng)的排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)和定位在egr系統(tǒng)中的egr冷卻器，egr冷卻器具有聯(lián)接到排氣系統(tǒng)的入口、聯(lián)接到排氣系統(tǒng)的第一出口和聯(lián)接到進氣系統(tǒng)的第二出口，第二出口被定位成豎直地高于第一出口。在系統(tǒng)的第一示例中，egr冷卻器以一角度定位在egr系統(tǒng)中，使得入口豎直地高于第一出口。系統(tǒng)的第二示例任選地包括第一示例，并且還包括：其中入口和第一出口限定穿過egr冷卻器的第一流動路徑，其中沿第一流動路徑行進穿過egr冷卻器的排氣利用豎直向下斜坡從入口行進到第一出口。系統(tǒng)的第三示例任選地包括第一示例和第二示例中的一個或多個，并且還包括：其中系統(tǒng)安裝在具有縱向軸線和垂直于縱向軸線的橫向軸線的車輛中，且其中第一流動路徑的豎直向下斜坡為沿橫向軸線的豎直向下斜坡。系統(tǒng)的第四示例任選地包括第一示例至第三示例中的一個或多個，并且還包括：其中入口和第二出口限定穿過egr冷卻器的第二流動路徑，其中沿第二流動路徑行進穿過egr冷卻器的排氣利用比第一流動路徑的豎直向下斜坡更小的豎直向下斜坡行進。系統(tǒng)的第五示例任選地包括第一示例至第四示例中的一個或多個，并且還包括：其中沿第二流動路徑行進穿過egr冷卻器的排氣不利用斜坡或利用豎直向上斜坡行進。系統(tǒng)的第六示例任選地包括第一示例至第五示例中的一個或多個，并且還包括：定位在進氣系統(tǒng)中的增壓空氣冷卻器，增壓空氣冷卻器具有用于從壓縮機下游接收壓縮進氣空氣的入口和將壓縮進氣空氣排出到發(fā)動機的出口，增壓空氣冷卻器以一角度定位，其中入口豎直地高于出口。系統(tǒng)的第七示例任選地包括第一示例至第六示例中的一個或多個，并且還包括：控制器，其經(jīng)配置基于目標egr流率將排氣從入口引導至第二出口并基于發(fā)動機溫度將排氣從入口引導至第一出口。系統(tǒng)的第八示例任選地包括第一示例至第七示例中的一個或多個，并且還包括：經(jīng)定位用于控制穿過第一出口的流的第一閥和經(jīng)定位用于控制穿過第二出口的流的第二閥，其中控制器經(jīng)配置基于發(fā)動機溫度調整第一閥的位置以將排氣從入口引導至第一出口，并基于目標egr流率調整第二閥的位置以將排氣從入口引導至第二出口。

一種示例方法，方法包括：在第一條件期間，使排氣流動穿過排氣再循環(huán)(egr)冷卻器的第一流動路徑，第一流動路徑由egr冷卻器的入口和egr冷卻器的第一出口限定并具有豎直向下的斜坡，并且在第二條件期間，使排氣流動穿過egr冷卻器的第二流動路徑，第二流動路徑由egr冷卻器的入口和egr冷卻器的第二出口限定。在方法的第一示例中，使排氣流動穿過第一流動路徑包括使排氣從egr冷卻器流動至流體地聯(lián)接到發(fā)動機的排氣系統(tǒng)，并且其中使排氣流動穿過第二流動路徑包括使排氣從egr冷卻器流動至流體地聯(lián)接到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)。方法的第二示例任選地包括第一示例并且還包括：其中第一條件包括發(fā)動機溫度低于第一閾值的情況下的發(fā)動機操作，并且其中第二條件包括啟用egr的情況下的發(fā)動機操作。方法的第三示例任選地包括第一示例和第二示例并且還包括：在第二條件期間并響應于估計的在egr冷卻器中的冷凝物量超過閾值，使排氣流動穿過第一流動路徑。方法的第四示例任選地包括第一示例至第三示例中的一個或多個，并且還包括：在第一條件期間，基于所估計的在egr冷卻器中的冷凝物量來調整一個或多個發(fā)動機操作參數(shù)。方法的第五示例任選地包括第一示例至第四示例中的一個或多個，并且還包括：使進氣空氣流動穿過增壓空氣冷卻器并流動到發(fā)動機，其中進氣空氣沿豎直向下斜坡流過增壓空氣冷卻器。

用于冷凝物管理的另一示例系統(tǒng)包括：聯(lián)接到進氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的發(fā)動機，進氣系統(tǒng)包括經(jīng)定位用于引導冷凝物朝向發(fā)動機的增壓空氣冷卻器和將排氣系統(tǒng)聯(lián)接到進氣系統(tǒng)的排氣再循環(huán)(egr)系統(tǒng)并包括經(jīng)定位用來引導冷凝物遠離發(fā)動機的egr冷卻器。在系統(tǒng)的第一示例中，egr冷卻器包括聯(lián)接到排氣系統(tǒng)的入口、聯(lián)接到排氣系統(tǒng)的第一出口和聯(lián)接到進氣系統(tǒng)的第二出口，第二出口被定位成豎直地高于第一出口。系統(tǒng)的第二示例任選地包括第一示例并且還包括：其中增壓空氣冷卻器包括用于從壓縮機下游接收壓縮進氣空氣的入口和將壓縮進氣空氣排出到發(fā)動機的出口，增壓空氣冷卻器以一角度定位，其中入口豎直地高于出口。系統(tǒng)的第三示例任選地包括第一示例和第二示例中的一個或兩個，并且還包括：其中egr冷卻器以一斜度定位在egr系統(tǒng)中，以在從入口到第一出口的egr流動方向上產(chǎn)生向下斜坡。

應當注意的是，本文包括的示例控制和估計例程能夠與各種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。本文公開的控制方法和例程可以作為可執(zhí)行指令存儲在非臨時性存儲器中并且可以由包括控制器的控制系統(tǒng)結合各種傳感器、致動器和其他發(fā)動機硬件來執(zhí)行。本文所述的具體例程可以表示任何數(shù)量的處理策略中的一個或多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所示的各種動作、操作和/或功能可以以所示的順序、并行地執(zhí)行，或在一些情況下省略。同樣，所述處理順序不是實現(xiàn)本文所述的示例實施例的特征和優(yōu)點所必需的，而提供所述處理順序是為了便于說明和描述。所示的動作、操作和/或功能中的一個或多個可以根據(jù)所使用的特定策略重復地執(zhí)行。此外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖示地表示編程在發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質的非暫時存儲器中的代碼，其中可以通過執(zhí)行包括與電子控制器結合的各種發(fā)動機硬件部件的系統(tǒng)中的指令來實施所描述的動作。

應當理解的是，本文公開的配置和例程在本質上是示例性的，并且這些具體實施例不被認為具有限制意義，因為許多變型都是可能的。例如，上述技術能夠應用于v-6、i-4、i-6、v-12、對置4和其他發(fā)動機類型。本公開的主題包括本文所公開的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或性質的全部新穎的和不明顯的組合以及子組合。

以下的權利要求特別地指出被認為新穎的和非顯而易見的一些組合和子組合。這些權利要求可涉及“一種”元件或“第一”元件或其等同物。這些權利要求應當理解成包括一個或多個這類元件的結合，既不要求也不排除兩個或多個這類元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質的其他組合和子組合可以通過修改本權利要求或在本申請或相關申請中提出新權利要求來要求保護。這類權利要求，無論比原權利要求在范圍上更寬、更窄、相等或不同都被認為包含在本公開的主題內。