[發明專利]向車輛中發動機提供進氣的系統和方法

有效

• 申請號: 201010585817.1
• 申請日: 2010-12-08
• 公開（公告）號: CN102121437A
• 公開（公告）日: 2011-07-13
• 發明（設計）人: B·A·范德韋格;R·W·坎寧安;R·D·珀西富爾;G·蘇尼拉;J·D·拉塞爾
• 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: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

【技術領域】

本發明涉及向車輛中發動機提供進氣的系統和方法，尤其涉及在增壓發動機系統內執行排氣再循環的發動機系統。

【背景技術】

相對于輸出功率相同的自然吸氣發動機，增壓發動機可提供更高的燃燒和排氣溫度。這種升高的溫度可導致氮氧化物(NOx)排放增加并會加速發動機系統中的材料老化，包括排氣后處理催化劑老化。排氣再循環(Exhaust-gasrecirculation，EGR)為消除這些效應的流行策略。EGR通過將氧含量較低的排氣傳輸至進氣而運轉，其會導致燃燒和排氣溫度較低。具體地，需要傳輸冷卻EGR的EGR變體，因為其可向進氣供應相對較大的排氣流量。然而，冷卻的EGR容易導致對增壓發動機系統的瞬間控制困難，特別是與火花點火相結合時。例如，系統中配置用于冷卻EGR的節氣門擋板可在節氣門上游捕集相當大量壓縮的EGR較稀的氣流。這種捕集可能在例如從高發動機負載轉換為低發動機負載時發生。然而，在低負載、節氣門關閉的情況下，發動機可能需要新鮮空氣以維持燃燒。此時打開壓縮機旁通閥為該問題提供了部分但不完全的補救，因為EGR較稀的氣流保持在節氣門上游，雖然其絕對壓力較低。

已經提出其它的方案來解決具有冷卻EGR的發動機系統中的瞬時控制問題。例如，美國專利US?6,470,682提供了主進氣歧管(空氣和冷卻的低壓EGR通過其提供至柴油發動機)和額外的進氣歧管(其僅供應新鮮空氣至發動機)。額外的進氣歧管由快速作用-電驅動空氣壓縮機供應。當扭矩需求快速增加時，打開快速作用壓縮機，轉移主進氣歧管內的現有空氣和EGR的混合物并且提供增加的氧質量至發動機用于增加的扭矩。然而，該系統特定用于柴油發動機(其可為非節氣的)，并且甚至在怠速時可能忍受大量的EGR。因此，在參考文件中解決的特定瞬時控制問題不同于那些在火花點火發動機內所經歷的問題。

【發明內容】

本發明人已經認識到能夠通過穿過獨立的節氣門輸送增壓的EGR較稀的空氣和新鮮空氣來實現裝配有EGR的發動機系統中的改進的瞬時控制。

根據本發明，提供一種用于向車輛的發動機提供進氣的方法，該方法包括形成新鮮空氣和處理后的排氣的混合物，并且在連接至發動機的進氣歧管的第一節氣門上游壓縮混合物。該方法還包括在高發動機負荷狀況期間，允許混合物經由第一節氣門進入進氣歧管；及在低發動機負荷狀況期間，允許新鮮空氣經由第二節氣門進入進氣歧管。這樣，加壓的EGR較釋的空氣保持捕集在第一節氣門之后，從而減輕至少一些與冷卻的EGR相關的瞬時控制困難。

根據本發明，提供一種用于在高發動機負荷狀況期間和在低發動機負荷狀況期間向車輛的發動機提供進氣的系統，該系統包含：連接至第一節氣門和第二節氣門的進氣歧管，第一節氣門配置用于在高發動機負荷狀況期間打開，并且第二節氣門配置用于在低發動機負荷狀況期間打開以允許新鮮空氣至進氣歧管；配置用于壓縮新鮮空氣和處理后的排氣的混合物并且輸送混合物至第一節氣門的上游的壓縮機，處理后的排氣經由EGR管道從排氣后處理催化劑的下游發動機排氣流抽取；及連接進壓縮機上游以及排氣后處理催化劑下游的EGR管道內，并且配置用于調節混合多少處理后的排氣進入新鮮空氣內的EGR閥門。

根據本發明的一個實施例，EGR閥門配置用于在高發動機負荷狀況期間和在低發動機負荷狀況期間提供基本相同比例的新鮮空氣和處理后的排氣。

根據本發明的一個實施例，還包含連接在壓縮機上游的空氣濾清器，其中第二節氣門連接在所述空氣濾清器的下游以及壓縮機上游。

根據本發明的一個實施例，還包含連接在壓縮機下游和第一節氣門上游的充氣冷卻器。

根據本發明的一個實施例，其中排氣后處理催化劑包含NOx還原催化劑。

根據本發明的一個實施例，還包含煙粒過濾器，其中處理后的排氣從煙粒過濾器更下游處的發動機排氣流抽取。

根據本發明，還提供一種用于向車輛的發動機提供進氣的方法，該方法包括經由連接至發動機的進氣歧管的第一節氣門和第二節氣門輸送壓縮的新鮮空氣和EGR至發動機。在高發動機負荷狀況期間，在熱交換器內冷卻EGR排氣流，并且允許冷卻的EGR排氣進入進氣歧管。在低發動機負荷狀況期間，在熱交換器內加熱新鮮空氣，并且允許加熱的新鮮空氣進入進氣歧管。這樣，熱交換器作用為雙重功用，在高發動機負荷期間減輕爆震，并且在低發動機負荷下提供其它的優點。具體地，在發動機運轉圖的低負荷區域內，進氣能夠被加熱至較高溫度而不會引起爆震，這種加熱減小了進氣歧管內的氣體密度，而很少或不會減小入口空氣壓力。除了減小泵損失，增加的進氣溫度還可改善燃燒穩定性并且增加EGR承受度。