[發(fā)明專利]多功能節(jié)流閥

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110047514.9
• 申請(qǐng)日: 2011-02-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102200077A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·博耶爾;N·J·考瑞;D·J·斯泰愛(ài)茲;J·D·厄爾文;S·E·史丹利;M·A·央金斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F02M35/10
• 分類號(hào): F02M35/10;F02D9/02;F02D9/08;F02M35/104;F02M25/07;F02D13/02;F02B37/12
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及機(jī)動(dòng)車輛工程領(lǐng)域，并且更具體地，涉及機(jī)動(dòng)車輛發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的進(jìn)氣和排氣再循環(huán)。

背景技術(shù)

增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以表現(xiàn)出比相似輸出功率的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)更高的燃燒和排氣溫度。這些更高的溫度可能引起發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物(NO_X)排放物的增加，并且可能加快材料老化，包括排氣后處理催化劑老化。排氣再循環(huán)(EGR)是減輕這些影響的一種方法。EGR通過(guò)用排氣稀釋進(jìn)氣充氣來(lái)工作，由此減少它的氧含量。當(dāng)產(chǎn)生的空氣-排氣混合物被用來(lái)代替普通的空氣支持發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒時(shí)，產(chǎn)生較低的燃燒和排氣溫度。EGR還可以通過(guò)減小節(jié)流損失和排熱來(lái)改善汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料經(jīng)濟(jì)性。

在裝備有被機(jī)械地連接到渦輪的渦輪增壓壓縮機(jī)的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，排氣可以通過(guò)高壓(HP)EGR回路或通過(guò)低壓(LP)EGR回路被再循環(huán)。在HP?EGR回路中，排氣從渦輪的上游被帶走并且與壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣混合。在LP?EGR回路中，排氣從渦輪的下游被帶走并且與壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣混合。

HP和LP?EGR策略達(dá)到了發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷-轉(zhuǎn)速圖的不同區(qū)域中的最佳效能。例如，在運(yùn)行理論空燃比的增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)上，在低負(fù)荷，HP?EGR是期望的，在低負(fù)荷下進(jìn)氣真空度提供充分的流動(dòng)勢(shì)(flow?potential)；在較高的負(fù)荷，LP?EGR是期望的，在較高的負(fù)荷下LP?EGR回路提供了更大的流動(dòng)勢(shì)。也存在用于汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的兩種策略之間的各種其它折中。此外，每個(gè)策略呈現(xiàn)出了其自身的控制系統(tǒng)的挑戰(zhàn)。例如，HP?EGR在低負(fù)荷下最有效，在低負(fù)荷下進(jìn)氣真空度提供足夠的流動(dòng)勢(shì)。在較高的負(fù)荷下，可能難以保持期望的EGR流速。另一方面，LP?EGR提供從中等發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷到高發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的充分流量，但是可能緩慢地響應(yīng)于改變的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或進(jìn)氣流量。特別是在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)中，當(dāng)需要新鮮空氣來(lái)維持燃燒而被EGR稀釋的空氣存在于節(jié)流閥的上游時(shí)，這種不滿意的瞬態(tài)響應(yīng)可以包括在松開(kāi)加速器踏板(TIP-out)工況期間的燃燒不穩(wěn)定性。雖然處于較低的絕對(duì)壓力，但當(dāng)被EGR稀釋的空氣保留在節(jié)流閥的上游時(shí)，此時(shí)打開(kāi)壓縮機(jī)旁通閥提供了對(duì)該問(wèn)題的部分但不完整的補(bǔ)救。此外，在踩加速器踏板(TIP-in)工況期間可能發(fā)生EGR可用性的明顯滯后，因?yàn)榉e聚在進(jìn)氣歧管中的EGR的量可能不足以提供期望的燃燒和/或排放控制性能。

已經(jīng)針對(duì)裝備EGR的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的瞬態(tài)控制問(wèn)題提出了各種方法。例如，Gray?Jr.的美國(guó)專利號(hào)6,470,682提供了基本進(jìn)氣歧管和附加進(jìn)氣歧管，新鮮空氣和被冷卻的LP?EGR通過(guò)基本進(jìn)氣歧管被提供給柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，附加進(jìn)氣歧管僅供應(yīng)新鮮空氣到發(fā)動(dòng)機(jī)。附加進(jìn)氣歧管的動(dòng)力由速動(dòng)的電驅(qū)動(dòng)空氣壓縮機(jī)來(lái)提供。當(dāng)扭矩需求快速增加時(shí)，速動(dòng)壓縮機(jī)被接通，置換基本進(jìn)氣歧管中存在的空氣與EGR的混合物并提供增加的氧氣量給發(fā)動(dòng)機(jī)，以增大扭矩。然而，這種系統(tǒng)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)特有的，其可能不節(jié)流，并且即使處于怠速也可以容許大量的EGR。因此，Gray?Jr.設(shè)法解決的特定瞬態(tài)控制問(wèn)題不同于在火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)中經(jīng)歷的那些問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

此處，發(fā)明人已經(jīng)意識(shí)到借助于獨(dú)特的進(jìn)氣道安裝(port-mounted)的節(jié)流閥，能夠?qū)崿F(xiàn)裝備有LP?EGR的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的改進(jìn)的瞬態(tài)控制。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括空氣凈化器、被連接到進(jìn)氣道的燃燒室以及進(jìn)氣歧管。進(jìn)氣歧管被配置成接收來(lái)自空氣凈化器的空氣并在一些工況下接收來(lái)自燃燒室的排氣。該發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步包括經(jīng)由出口被連接到進(jìn)氣道的多功能筒型節(jié)流閥，該節(jié)流閥具有被連接到進(jìn)氣歧管的第一進(jìn)口和被連接到空氣凈化器的第二進(jìn)口。

在一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)氣歧管被連接到壓縮機(jī)的下游。

在另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)氣歧管被連接到壓縮機(jī)的下游，其中壓縮機(jī)被機(jī)械地連接到排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪。

在另一個(gè)實(shí)施例中，進(jìn)氣歧管被連接到壓縮機(jī)的下游，其中壓縮機(jī)被機(jī)械地連接到排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)進(jìn)一步包括被配置成將排氣從渦輪下游的位置傳送到壓縮機(jī)上游的位置的排氣再循環(huán)通道。