[發明專利]增壓發動機的內部和外部LP EGR

有效

• 申請號: 201110085010.6
• 申請日: 2011-03-29
• 公開（公告）號: CN102213159A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發明（設計）人: D·J·斯泰愛茲;J·雷貝
• 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;F02B47/08;F02D43/00
• 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

本申請涉及機動車輛工程領域，且更具體地涉及機動車輛發動機系統中的進氣和排氣再循環。

背景技術

增壓發動機與具有類似輸出功率的自然進氣式發動機相比可能具有更高的燃燒和排氣溫度。這種更高的溫度會導致從發動機中排放出更多的氧化氮(NOX)排放物，并且會加速材料的老化，包括渦輪增壓器和排氣后處理催化劑系統的老化。排氣再循環(EGR)是抗擊這些后果的一種途徑。EGR通過用排氣稀釋進氣充氣而工作，從而降低其氧含量。當使用所得到的排氣混合物代替普通空氣以支持發動機中的燃燒時，得到更低的燃燒和排氣溫度。EGR也能改善汽油發動機中的燃料經濟性。在中等負荷和高負荷下，燃料經濟性由于爆震減輕而得到改善，從而允許更有效率的燃燒相位、減小的流失至發動機冷卻劑的熱量損失以及更低的排氣溫度，進而減小冷卻排氣部件對富集(enrichment)的需要。在低負荷下，EGR提供減小節流損失的額外好處。

在裝配有機械連接至排氣驅動渦輪的壓縮機的增壓發動機系統中，排氣可以通過高壓(HP)EGR回路和/或低壓(LP)EGR回路再循環。在HP?EGR回路中，排氣從渦輪上游進入并在壓縮機下游與進氣混合。在LP?EGR回路中，排氣從渦輪下游進入并在壓縮機上游與進氣混合。進一步地，一些發動機系統提供所謂的“內部EGR”，其中當來自先前燃燒的排氣仍然存在于汽缸中時，發動機的一個或更多個汽缸中的燃燒可以被啟動。可以使用可變進氣門和/或排氣門正時來控制內部EGR的量。

HP和LP?EGR策略在發動機負荷轉速圖中的不同區域中實現最優的功效。此外，每個策略存在其自身的控制系統挑戰。例如，HP?EGR?在低負荷時最有效，而進氣真空提供充足的流動勢能；在高負荷下，期望的EGR流動速率可能由于減小的流動勢能而無法得到。固有地根據渦輪增壓器廢氣門和節氣門狀況，HP?EGR可能需要復雜的流動控制策略。進一步地，由于HP?EGR流出點和發動機的進氣流道之間的短距離，HP?EGR可能遭受稀EGR/進氣混合且可能需要高速率主動冷卻。

與HP?EGR相比，LP?EGR在HP?EGR的流動受到限制且更容易被冷卻的區域中從中等發動機負荷到高發動機負荷都提供充足的流動，且能夠更獨立于節氣門和廢氣門而得到控制。但是，LP?EGR可能對改變發動機負荷、發動機轉速或進氣流響應遲緩。尤其在汽油發動機中，當需要新鮮空氣維持燃燒但被EGR稀釋的空氣存在于節氣門上游時，該不能令人滿意的瞬時響應可導致松開加速器踏板狀況期間的燃燒不穩定性。此外，在踩下加速器踏板狀況期間，EGR可用性的明顯滯后可能發生，因為聚集在進氣歧管中的EGR量可能不足以提供期望的燃燒和/或排放物控制性能。

已經描述了使用多于一個EGR模式的渦輪增壓發動機系統。例如，世界知識產權組織專利申請公開號2007/136142描述了一個系統，該系統中取決于發動機工況而調節內部和外部LP?EGR的比例。但是，該引用不能實現全部范圍的控制選項，當快速響應內部EGR與較慢響應外部LP?EGR協調時，該全部范圍的控制選項是可能的。

發明內容

因此，一個實施例提供了一種用于控制渦輪增壓發動機的燃燒室中燃燒的方法。該方法包含使來自所述發動機的進氣歧管的第一量的排氣在點火之前進入所述燃燒室，所述第一量響應于變化的發動機負荷而以第一速率變化。該方法進一步包括使來自所述燃燒室的第二量的排氣在點火之前保持在所述燃燒室內，所述第二量響應于所述變化的發動機負荷而以大于所述第一速率的第二速率變化。這樣，外部LPEGR能用于在穩態狀況的范圍中供應適當稀釋的進氣，而更快響應的內部EGR能用于在瞬時狀況中填充。

在一個實施例中，所述調節包含致動發動機的可變凸輪正時機構。

根據另一方面，提供了一種用于控制渦輪增壓發動機的燃燒室中?燃燒的方法。該方法包含：當發動機負荷高于第一閾值時，使來自所述發動機的進氣歧管的第一量的排氣在點火之前進入所述燃燒室，所述第一量響應于變化的發動機負荷而以第一速率變化；當所述發動機負荷低于第二閾值時，使來自所述燃燒室的第二量的排氣在點火之前保持在所述燃燒室內，所述第二量響應于所述變化的發動機負荷而以大于所述第一速率的第二速率變化；并且當所述發動機負荷介于第一和第二閾值之間時，在穩態發動機負荷狀況期間以小于或等于所述第一速率的第三速率減小所述第一量并增加所述第二量。

在一個實施例中，減小所述第一量并增加所述第二量使保持在和進入所述燃燒室中的排氣總量基本不變，并且增加所述燃燒室中的燃燒溫度下的所述第二量的允許范圍。