[實用新型]內燃機瞬態工況的EGR控制系統

有效

• 申請號: 201420078582.0
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN203702348U
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發明（設計）人: 劉忠長;張龍平;田徑;韓永強;許允
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F02D21/08
• 分類號: F02D21/08
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 王壽珍;朱世林

技術領域

本實用新型屬于內燃機瞬態工況排放控制領域，具體涉及一種以煙度排放限值，基于EGR檔位開閉反饋控制的瞬態排放控制系統。

背景技術

由于內燃機具有動力性強、經濟性好及可靠性高等優點而備受重視，且在車用發動機市場，其份額越來越大，但車用柴油機大部分時間都處于瞬態工況，尤其是在城市道路時，發動機的負載和轉速變化更加頻繁。增壓內燃機工作于瞬態工況，其燃燒與排放性能會出現有別于穩態工況的畸變，且隨著車用柴油機排放法規的日益嚴苛，有效降低內燃機瞬態工況下的排放柴油機研究開發的當務之急。

機內凈化氮氧化物(NOx)與機外凈化微粒的有效結合是目前比較主流的柴油機排放控制技術路線。廢氣再循環(EGR)作為增壓柴油機降低NO?x排放的機內凈化手段，但會造成碳煙排放惡化，利用微粒捕集器(DPF)可以在機外降低微粒排放，但也不具備100%的凈化效果。所以，機內利用EGR降低NOx排放，必須以碳煙排放不超過一定限值為前提，才能夠使機外后處理設備發揮更好的凈化效果，滿足排放指標中NO?x和碳煙的雙重要求.

而目前在增壓柴油機瞬態工況排放控制方法中，為了使發動機的碳煙排放不超標，采取了在瞬變過程起始即關閉EGR閥，在瞬變結束時刻再打開EGR閥的方式。雖然這種方式可以有效地降低瞬態工況的煙度排放，但同時也造成了NOx排放的惡化，達不到煙度與NOx綜合優化的目的。

發明內容

本實用新型的目的在于解決現有瞬態工況排放控制技術的不足，提出一種以煙度排放為限值，基于EGR檔位開閉反饋控制的內燃機瞬態工況的EGR控制系統。

其主要思想包括:首先根據開發的需要確定煙度控制的上極限值和煙度上下限控制區域(煙度上極限值>煙度控制區域上限值>煙度控制區域下限值)以及高低瞬變率的界限；在瞬變起始階段，由于煙度值較低，可以采用較大的EGR率，對應于較大的EGR檔位；隨著瞬變過程的發展，煙度開始上升，當達到煙度限值時，減小EGR檔位，煙度隨之降低，直至EGR檔位最小；在瞬變過程后半段，煙度開始從峰值回落且低于控制限值，此時，可以逐級加大EGR檔位，以達到優化NOx排放的目的。從而改善柴油機瞬態工況中NOx和煙度排放的折衷關系。

基于上述思想，提出本實用新型內燃機瞬態工況的EGR控制系統，包括內燃機、連接在內燃機上的進氣總管和排放總管、設置在內燃機上的高響應轉速傳感器、高響應扭矩傳感器、進氣中冷器、電控單元ECU、EGR中冷器、過濾器、四個高響應電控EGR閥、空氣濾清器、進氣三通管、壓氣機、渦輪機、三通管；

所述的三通管的進口與排放總管相連接、兩個出口分別與渦輪機和EGR中冷器的進口相連接，所述的過濾器的進口與EGR中冷器的出口相連接，所述的四個高響應電控EGR閥通過管路并連在過濾器的出口和進氣三通管的一個進口上，進氣三通管的另一個進口和出口分別與空氣濾清器的出口和壓氣機的進口相連接，所述的進氣中冷器的進口和出口分別與壓氣機的出口和進氣總管的進口相連接;所述的電控單元ECU分別與內燃機、高響應轉速傳感器、高響應扭矩傳感器以及四個高響應電控EGR閥電連接。

內燃機運行過程中EGR率的大小通過控制四個高響應電控EGR閥的開閉狀態來實現（即不同的電控EGR閥開啟數量決定EGR率的大小），本實用新型把不同的電控EGR閥開啟的數量稱之為“EGR檔位”，其具有5個檔位：

a）當四個高響應電控EGR閥都處于關閉時，則EGR處于0檔；

b）當高響應電控EGR閥有一個處于完全打開狀態，其余都處于關閉狀態，則EGR處于1檔；

c）當高響應電控EGR閥有兩個處于完全打開狀態，其余都處于關閉狀態，則EGR處于2檔；

d）當高響應電控EGR閥有三個處于完全打開狀態，其余都處于關閉狀態，則EGR處于3檔；

e）當四個高響應電控EGR閥都處于完全打開狀態時，則EGR處于4檔。

基于上述內燃機瞬態工況的EGR控制系統，其控制方法通過下列步驟實現(參見圖2)：

1）首先根據煙度控制目標的實際需求以及試驗標定值，在電控單元（ECU）6中設置煙度上極限值、煙度控制區域上限值和煙度控制區域下限值以及高低瞬變率的界限；

2）電控單元（ECU）6、采集柴油機的轉速、轉矩及EGR檔位信號，并計算柴油機瞬態工況的瞬變率，瞬變率的計算公式見（1）和（2）；

3）電控單元（ECU）6檢測到發動機是否處于瞬態工況，若是則進行以下步驟；