控制排气再循环气体系统的方法技术方案

本发明专利技术的实施例提供一种控制内燃发动机(110)的排气再循环系统的方法，该发动机至少包括压缩机(240)、进气歧管(200)、后处理系统(280)、低压力EGR系统(324)、和高压力EGR系统(300)，其中该方法在验证压缩机参数、后处理系统参数、或进气歧管参数中的至少一个后，临时地调节低压力EGR比率(LP_EGR ratio)，保持恒定的总EGR率，并且其中的低压力EGR比率(LP_EGR ratio)和总EGR率由下列等式限定：LP-EGR ratio＝LP-EGR rate/(LP-EGR rate+HP-EGR rate)，总EGR rate＝LP-EGR rate+HP-EGR rate，式中：LP-EGR rate为通过低压力EGR系统的气体流量，HP-EGR rate为通过高压力EGR系统的气体流量。

【技术实现步骤摘要】
控制排气再循环气体系统的方法
本公开涉及一种控制内燃发动机的排气再循环气体系统的方法。更特别地，对设置有低压力排气循环系统和高压力排气循环系统的柴油发动机，本方法适于优化这样系统之间的比率分配。
技术介绍
内燃发动机，特别地，高效柴油发动机通常设置有排气后处理系统，该系统为在排出到环境中之前，从由柴油发动机排放的排气中降解和/或移除污染物。后处理系统一般地包括用作从柴油发动机引导至环境中的排气管线，位于排气线中的柴油氧化催化剂(DOC)，该催化剂为将碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO2)和水(H2O)，提供为捕捉排气中的氮氧化物NOx且位于排气管线中的稀氮氧化物捕捉器(LNT)，以及位于排气线下游的DOC中，用于从排气中移除柴油颗粒物质或煤烟的柴油颗粒过滤器(DPF)。为进一步降低排放含量，特别地降低NOx的排放，通常地柴油发动机包括联接在排气歧管和进气歧管之间的排气再循环(EGR)系统。该实施例也被称作高压力排气再循环(HP-EGR)。如已知的，EGR通过将发动机的排气的部分再循环回到发动机汽缸来工作。在柴油发动机中，排气代替预燃烧混合物中的一些多余氧气。因为NOx主要在氮气和氧气的混合物经受高温时形成，由EGR导致的燃烧室的更低的温度降低了燃烧产生的NOx量。更近期的实施例还包括特点为排气的“长路线(longroute)”的低压力EGR系统(LP-EGR)。在该情况下，附加的EGR阀将后处理装置下游的排气朝着压缩机入口再循环。LP-EGR的工作原理与HP-EGR相同，具有进一步的优势为LP-EGR仍在更低的温度下再循环排气。当然，这样系统的重要参数是HP-EGR路线和LP-EGR路线之间的再循环排气质量(EGR率)的分割。虽然HP-EGR和LP-EGR的组合，连同提到的后处理系统，对控制排气排放看起来是非常有前途的，但是考虑到新认证循环(newhomologationcycles)的应用，有必要增加低压力EGR系统的功能性。这样的循环，如新全球轻型载重测试程序(thenewWorldwideLightdutyTestProcedure,即WLTP)和现实生活驾驶排放(theRealLifeDriveEmissions，即RDE)，为高度地瞬态的循环。这样，设计为在新欧洲驾驶循环(NewEuropeanDrivingCycle，即NEDC)认证下工作的系统，应当在没有硬件升级下增加工作范围，获得良好的成本效益。事实上，在排放控制必须完成的情况下，认证循环WLTP和RDE将相当广泛地增加工作范围。这对HP-EGR和LP-EGR系统均造成重大的设计挑战，因为对于不同的原因，在某些工作条件下可超过极限工况。例如，在一些发动机工作点，可超过可允许的出口压缩机温度值，而在一些其他发动机工作点，也可超出HP-EGR冷却器的可允许的出口温度值。另外，由于过大的空间速度或过高的排气温度，最佳的后处理工作参数可被超过。特别地，LNT入口的排气温度和空间速度可超过它们的最佳值。最后，压缩机压力比率在快速加速瞬时可超出喘振(surge)极限。因此，存在对控制设置有低压力排气循环系统和高压力排气再循环系统的内燃发动机的排气再循环系统的改进的方法的需求。本专利技术实施例的目的是提供控制排气再循环气体系统的方法，该方法通过优化低压力排气再循环系统和高压力排气再循环系统之间的率分配(ratesplit)实现。另一个目的，是提供允许运行上述方法的设备。这些目的通过具有独立权利要求中所述特征的方法、设备、发动机、汽车系统、计算机程序和计算机程序产品来实现。从属权利要求界定了优选的和/或特别有利的方面。
技术实现思路
本公开的实施例提供控制内燃发动机的排气再循环系统的方法，该发动机至少包括压缩机、进气歧管、后处理系统、低压力EGR系统和高压力EGR系统，其中该方法在验证压缩机参数、后处理系统参数、或进气歧管参数中的至少一个后，临时地调节低压力EGR比率，保持恒定的总EGR率，并且其中的低压力EGR比率和总EGR率由下列等式限定：LP-EGRratio＝LP-EGRrate/(LP-EGRrate+HP-EGRrate)总EGRrate＝LP-EGRrate+HP-EGRrate因此，公开了运行上面方法的设备，该设备包括临时地调节低压力EGR比率、保持恒定的总EGR率的器件，以及验证压缩机参数、后处理系统参数或进气歧管参数中的至少一个的器件。该实施例的优势为它增强了EGR率在低压力EGR和高压力EGR之间分配的管理，由于如果该分配在一定的范围内变化，可获得相对稳定的排放水平。这意味着额外的参数，即率分配本身，可用于优化其他发动机工作参数。这考虑到新认证循环时，对于扩展LP-EGR系统潜力是特别有用的。根据优选的实施例，该压缩机参数为压缩机压力比率、压缩机入口湿度以及压缩机出口温度。因此，当该压缩机参数为压缩机压力比率、压缩机入口湿度以及压缩机出口温度时，该验证压缩机参数、后处理系统参数、或进气歧管参数中的至少一个的器件工作。根据另一个优选的实施例，该后处理系统参数为排气温度和排气空间速度。因此，当该后处理系统参数为排气温度和排气空间速度时，该验证压缩机参数、后处理系统参数、或进气歧管参数中的至少一个的器件工作。根据另一优选实施例，该进气歧管参数为进气歧管温度。因此，当该进气歧管参数为进气歧管温度时，该验证压缩机参数、后处理系统参数、或进气歧管参数中的至少一个的器件工作。这些实施例的优势为该方法可检查所有相关参数，以决定如何微调低压力EGR比率。例如，在一些发动机工作点，可允许的出口压缩机温度和/或压缩机入口湿度值可被超过。另外，由于过大的空间速度或过高的排气温度，最佳的后处理工作参数可被超过。最后，压缩机压力比率在快速加速瞬时可超出喘振极限。根据另一个实施例，如果压缩机压力比率高于最大压缩机压力比率、以及压缩机入口湿度低于最大压缩机入口湿度、以及压缩机出口温度低于最大压缩机出口温度、并且低压力EGR比率低于最大低压力EGR比率，则低压力EGR比率被增大。因此，该临时地调节低压力EGR比率的器件配置为，如果压缩机压力比率高于最大压缩机压力比率、以及压缩机入口湿度低于最大压缩机入口湿度、以及压缩机出口温度低于最大压缩机出口温度、并且低压力EGR比率低于最大低压力EGR比率，则增大低压力EGR比率。该实施例的优势为，由于增大的低压力EGR率，该EGR率快速地转换压缩机工作点远离喘振线，因为相应的通过压缩机的流量增大，喘振风险(其通过保持压缩机压力比率低于可允许的压缩机压力比率来监控)降低。根据另一实施例，如果排气空间速度大于最佳排气空间速度、以及进气歧管温度低于最大进气歧管温度、以及压缩机压力比率低于最大压缩机压力比率值、并且低压力EGR比率高于最小低压力EGR比率，则低压力EGR比率被降低。因此，该临时地调节低压力EGR比率的器件配置为，如果排气空间速度大于最佳排气空间速度、以及进气歧管温度低于最大进气歧管温度、以及压缩机压力比率低于最大压缩机压力比率值、并且低压力EGR比率高于最小低压力EGR比率，则降低低压力EGR比率。该实施例的优势为，由于对应的低压力EGR比率的降低，通过降低排气流量(flowrate)优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制内燃发动机(110)的排气再循环系统的方法，所述发动机至少包括压缩机(240)、进气歧管(200)、后处理系统(280)、低压力EGR系统(324)、和高压力EGR系统(300)，其中所述方法在验证压缩机参数、后处理系统参数、或进气歧管参数中的至少一个后，临时地调节低压力EGR比率(LP_EGR ratio)，保持恒定的总EGR率，并且其中所述低压力EGR比率(LP_EGR ratio)和所述总EGR率由下列等式限定：LP‑EGR ratio＝LP‑EGR rate/(LP‑EGR rate+HP‑EGR rate)总EGR rate＝LP‑EGR rate+HP‑EGR rate式中：LP‑EGR rate：通过低压力EGR系统的气体流量，HP‑EGR rate：通过高压力EGR系统的气体流量。

【技术特征摘要】
2013.10.16 GB 1318366.01.一种控制用于内燃发动机的排气再循环系统的方法，所述内燃发动机具有联接在排气歧管与进气歧管之间的高压回路和联接在后处理系统下游的点与进气歧管之间的低压回路，所述方法包括：验证压缩机喘振条件的操作参数在预定的操作范围内，和基于对操作参数的验证，控制EGR阀在期望的排放稳定性范围内调节低压力EGR比率(LP-EGRratio)，同时保持恒定的总EGR率(totalEGRrate)，以使来自低压环路和高压环路的排气再循环，其中所述LP-EGRratio计算如下：LP-EGRratio＝LP-EGRrate/(LP-EGRrate+HP-EGRrate)；其中所述总EGR率计算如下：totalEGRrate＝LP-EGRrate+HP-EGRrate，并且其中LP-EGRrate是通过低压力EGR系统的气体流量，HP-EGRrate是通过高压力EGR系统的气体流量。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述操作参数包括压缩机压力比率(Beta_cmp)、压缩机入口湿度(RH_comp_in)以及压缩机出口温度(T_comp_out)中的至少一个。3.根据权利要求2所述的方法，还包括验证后处理系统参数，所述后处理系统参数包括排气温度(T_LNT)和排气空间速度(SV_LNT)中的至少一个。4.根据权利要求3所述的方法，还包括验证进气歧管温度(T_int_man)。5.根据权利要求2所述的方法，还包括当所述低压力EGR比率(LP-EGRratio)低于最大低压力EGR比率(LP-EGRratio_max)和所述压缩机压力比率(Beta_cmp)高于最大压缩机压力比率(Beta_cmp_max)、以及所述压缩机入口湿度(RH_comp_in)低于最大压缩机入口湿度(RH_max)、以及所述压缩机出口温度(T_comp_out)低于最大压缩机出口温度(T_max)时增大所述低压力EGR比率(LP-EGRratio)。6.根据权利要求4所述的方法，还包括当所述低压力EGR比率(LP-EGRratio)高于最小低压力EGR比率(LP-EGRratio_min)和所述排气空间速度(SV_LNT)大于最佳排气空间速度(SV_LNT_opt)、以及所述进气歧管温度(T_int_man)低于最大进气歧管温度(T_int_max)、以及压缩机压力比率(Beta_cmp)低于最大压缩机压力比率值(Beta_cmp_max)时减小所述低压力EGR比率(LP-EGRratio)。7.根据权利要求4所述的方法，还包括当所述低压力EGR比率(LP-EGRratio)低于最大低压力EGR比率(LP-EGRratio_m...

【专利技术属性】
技术研发人员：A瓦萨洛，S佩莱格里诺，S桑尼诺，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US