[發明專利]具有二級渦輪增壓器的發動機的排放控制系統

有效

• 申請號: 201010544416.1
• 申請日: 2010-11-03
• 公開（公告）號: CN102052167A
• 公開（公告）日: 2011-05-11
• 發明（設計）人: Z·劉;N·雷;鄭進才;R·L·洛威爾斯
• 申請（專利權）人: 萬國引擎知識產權有限責任公司
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08;F02M25/07;F02B37/00;F02B29/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 張政權

技術領域

本發明涉及內燃機，尤其涉及壓縮點火(即柴油)發動機。更具體地，本發明涉及用于具有二級渦輪增壓器的壓縮點火發動機的排氣管排放控制的廢氣再循環的系統和方法。

背景技術

某些發動機廢氣通過廢氣再循環(EGR)回路再循環以與流向發動機氣缸的增壓空氣流混合可幫助控制排氣管排放，尤其是氮氧化物NOx和顆粒的排放。機動車輛尤其是商用車中的商業上可接受的柴油發動機性能迫使人們使用增壓。因此，二級渦輪增壓器在由柴油發動機提供動力的大型車輛中找到了重要的用途。已知的是通過高壓EGP回路來控制這種發動機中的EGR，其中來自發動機氣缸的部分廢氣離開渦輪增壓器的高壓渦輪級并通過高壓EGR回路再循環到混合器，在混合器中其與來自由高壓渦輪級提供動力的高壓壓縮機級的增壓空氣混合。經再循環的廢氣和增壓空氣的混合體然后進入進氣歧管，并最終進入發動機氣缸。

因為對機動車輛提供動力的柴油發動機取決于影響發動機操作的對車輛和發動機兩者的各種輸入在不同速度和負載下運轉，所以廢氣再循環要求隨著發動機速度和負載變化而變化。發動機控制系統中的處理器處理指示諸如發動機速度和發動機負載的參數的數據，以形成用于控制發動機操作的各個方面的控制數據，包括所再循環的廢氣量。

盡管在增壓空氣中增大EGR的百分比(即增大EGR比率)對于促進這種排放的更好減少會是有效的，但所公知的是，大部分渦輪增壓柴油發動機的制造商有可能不會關心特定發動機工作狀況(例如低發動機速度和高發動機轉矩)不能提供足夠大的EGR百分比，而是追求不同于EGR控制策略的排氣管排放控制策略，致力于使發動機有能力符合適用的排氣管排放政府規定。

發明內容

本發明的一個一般方面涉及壓縮點火發動機，包括：發動機氣缸，其內進行燃燒以使發動機運轉；進氣系統，用于將增壓空氣引入發動機氣缸；加油系統，用于將燃油引入發動機氣缸以與增壓空氣燃燒；排氣系統，因燃油在發動機氣缸中燃燒產生的廢氣通過排氣系統排出；渦輪增壓器，包括：高壓渦輪和在高壓渦輪下游的低壓渦輪，通過排氣系統排出的廢氣相繼通過高壓渦輪和低壓渦輪，以及由低壓渦輪操作的低壓壓縮機和在低壓壓縮機下游且由高壓渦輪操作的高壓壓縮機，已進入進氣系統的空氣相繼通過低壓壓縮機和高壓壓縮機以產生增壓空氣；EGR控制主回路，其具有在高壓渦輪上游的通往排氣系統的穿孔以及在高壓壓縮機下游的通往進氣系統的穿孔，用來將部分廢氣傳送給進氣系統；EGR控制次回路，其具有在高壓渦輪下游的通往排氣系統的穿孔以及在高壓壓縮機上游的通往進氣系統的穿孔，用來將部分廢氣傳送給進氣系統；以及控制系統，用于在發動機運轉時處理關于特定發動機工作參數的數據，以基于那些發動機工作參數計算滿足發動機的廢氣再循環要求所需的廢氣量，從而確定該EGR控制主回路本身是否能滿足所計算的廢氣量，用于在處理確定EGR控制主回路本身能滿足所計算的廢氣量時，使EGR控制次回路關閉，同時將EGR主回路控制成滿足所計算的廢氣量，以及用于在處理確定EGR控制主回路本身不能滿足所計算的廢氣量時，使EGR控制次回路與EGR控制主回路并發打開，并使EGR控制主回路和EGR控制次回路被控制成使通過EGR控制主回路的廢氣流和通過EGR控制次回路的廢氣流的組合滿足所計算的廢氣量。

本發明的另一個一般方面涉及壓縮點火發動機中的廢氣排放控制方法，該壓縮點火發動機具有：發動機氣缸，其內進行燃燒以使發動機運轉；進氣系統，用于將增壓空氣引入發動機氣缸；加油系統，用于將燃油引入發動機氣缸以與增壓空氣燃燒；排氣系統，因燃油在發動機氣缸中燃燒產生的廢氣通過排氣系統排出；以及渦輪增壓器，包括：高壓渦輪和在高壓渦輪下游的低壓渦輪，通過排氣系統排出的廢氣相繼通過高壓渦輪和低壓渦輪，以及由低壓渦輪操作的低壓壓縮機和在低壓壓縮機下游且由高壓渦輪操作的高壓壓縮機，已進入進氣系統的空氣相繼通過低壓壓縮機和高壓壓縮機以產生增壓空氣。