[發明專利]改進渦輪增壓發動機的排氣再循環的系統及方法

有效

• 申請號: 200910158863.0
• 申請日: 2009-07-03
• 公開（公告）號: CN101624948A
• 公開（公告）日: 2010-01-13
• 發明（設計）人: 羅伯特·艾伯特·斯坦;丹尼爾·約瑟夫·斯泰爾斯;唐納德·J·劉易斯
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02M25/07
• 分類號: F02M25/07
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 衷誠宣

技術領域

本發明涉及改進內燃發動機的排氣再循環。

背景技術

在美國專利7,043,914號中描述了控制內燃發動機的排氣再循環(EGR)的系統 及方法。該專利描述了具有高壓回路和低壓回路的EGR系統。該系統使用兩個單獨的 EGR閥和兩個單獨的EGR冷卻器以從渦輪增壓器渦輪上游提供排氣到渦輪增壓器壓縮 機下游的位置或渦輪增壓器壓縮機上游的位置。該系統還包括微粒過濾器以保護渦輪 增壓器壓縮機免受發動機炭煙。當發動機在高發動機轉速和高發動機負載操作時，該 系統據稱允許大量的EGR，從而減少發動機NOx。

上述系統還具有幾個缺點。即該系統要求控制兩個不同的EGR閥。控制兩個不同 的EGR閥可能較為困難，因為由于沉淀物和制造公差兩個閥可能具有不同的流量特 征。因此，當同時控制兩個閥時，由于發動機控制系統可能沒有足夠的信息確定調節 哪一個閥，EGR率和發動機扭矩會變化或不穩定。此外，當一個EGR閥開啟或關閉時， 將輸送到壓縮機上游的EGR轉換到壓縮機下游會造成在另一個EGR閥中的EGR流變 化。此外，該系統要求兩個EGR冷卻器。此外，該系統僅響應于溫度傳感器使EGR流 通過壓縮機且僅允許EGR流在溫度足夠高以再生微粒過濾器時流過那個路徑。因此， 發動機可以操作較少的EGR流到發動機時一定時期，因為期望的EGR流率僅在前渦輪 (pre-turbine)到前壓縮機(pre-compressor)的路徑中產生；然而，低排氣溫度 會造成流量被阻止。

本發明在此還認識到上述缺點并開發具有實質性改進的系統及方法。

發明內容

本發明的一個方案包括向內燃發動機提供EGR的系統，該系統包括：內燃發動機； 具有壓縮機和渦輪的渦輪增壓器；能夠從發動機的排氣系統將排氣通向壓縮機上游的 發動機進氣系統中的位置或到壓縮機下游的發動機進氣系統中的位置的EGR閥；及當 EGR閥的狀態從供應排氣到壓縮機上游的工況改變到供應排氣到壓縮機下游的工況時 提供補償的控制器。在另一個實施例中，三元催化劑安裝在發動機的排氣系統和壓縮 機的上游側之間的管道中。在又一個實施例中，三元催化劑安裝在EGR閥的上游和壓 縮機的上游的排氣道。

在另一個方案中，提供向內燃發動機供給EGR的系統。該系統包括具有排氣道和 進氣道的內燃發動機；具有壓縮機和渦輪的渦輪增壓器，該渦輪增壓器通過排氣道和 進氣道連接到內燃發動機；EGR閥，該EGR閥配置為EGR閥的入口與渦輪增壓器的上 游的排氣道連通，EGR閥的一個出口與壓縮機的下游的進氣道連通，及EGR閥的不同 的出口與壓縮機的上游的進氣道連通；及響應于壓力差調節EGR閥的位置的控制器。 在上述系統的另一個實施例中，在孔兩側確定壓力差。在又一個實施例中，還響應于 發動機轉速或負載調節EGR閥的位置。還在另一個實施例中，該系統還包括位于EGR 閥入口的上游或與壓縮機的上游的進氣道連通的EGR閥的出口下游的催化劑。

在又一個方案中，提供向內燃發動機供應EGR的方法。該方法包括調節EGR閥的 位置到第一位置以在發動機進氣歧管和發動機排氣道之間的第一壓力差輸送排氣到 壓縮機的上游；及調節EGR閥的位置到第二位置以在發動機進氣歧管和發動機排氣道 之間的第二壓力差輸送排氣到壓縮機的下游。在一個實施例中，催化劑與EGR閥的出 口和壓縮機的上游側連通。在另一個實施例中，該方法還包括當EGR閥從輸送排氣到 壓縮機上游切換到輸送排氣到壓縮機下游時調節發動機的氣門正時。在又一個實施例 中，該方法還包括當EGR閥從輸送排氣到壓縮機上游切換到輸送排氣到壓縮機下游時 調節發動機點火提前。還在另一個實施例中，該方法還包括當EGR閥從輸送排氣到壓 縮機上游切換到輸送排氣到壓縮機下游時調節發動機節氣門位置。

在再一個方案中，提供向內燃發動機供應EGR的方法。該方法包括調節EGR閥的 位置以便當發動機轉速較低且發動機扭矩要求較高時排氣在壓縮機上游的第一位置 流入發動機進氣系統；及調節EGR閥的位置以便當發動機轉速較高或當發動機扭矩要 求較低時排氣在壓縮機下游的第二位置流入發動機進氣系統。在上述方法的一個實施 例中，響應于發動機轉速調節EGR閥的位置。在上述方法的另一個實施例中，響應于 發動機扭矩需求調節EGR閥的位置。

上述系統和方法克服了之前系統的缺點的至少一些。