控制汽油熱機中廢氣循環迴路的方法和相應的再循環系統的製作方法

2023-05-13 09:58:51

專利名稱：控制汽油熱機中廢氣循環迴路的方法和相應的再循環系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於控制內燃汽油(gasoline)(或汽油(petrol))發動機的廢氣 再循環迴路的方法和一種用於使這種發動機的氣體循環的系統。
背景技術：
內燃機包括界定燃燒室的發動機缸體，該燃燒室連接至新鮮氣體進氣管道以及 燃燒氣體排氣管道。安裝在進氣管道上的是流量調節蝶形閥，其位置由車輛的油門踏板 (throttle pedal)被壓下的程度決定，以便控制發動機的轉速。用於驅動安裝在進氣管道 上的壓縮機的渦輪通常安裝在排氣管道上。在進氣管道和排氣管道之間配置有用來再循環排氣至進氣管道的廢氣再循環回 路是內燃柴油發動機中的已知技術。這樣的再循環迴路總體地包括調節通過再循環迴路的 流體的閥。該再循環迴路通常連接到渦輪上遊的排氣管道以及壓縮機下遊的進氣管道(這 種再循環迴路類型已知為高壓迴路)。計劃是未來在內燃汽油發動機中裝備有再循環迴路，其將連接至渦輪下遊、即更 具體地催化轉化器下遊的排氣管道，以及連接至壓縮機上遊的進氣管道(該再循環類型將 為低壓型)，以降低排氣溫度並增加這些發動機的抗爆震(Ping)性能。但其假設氣體通過 再循環迴路的流速可以在整個發動機工作範圍內被精確且可靠地調節，以限制此發動機的 汙染物排放，穩定燃燒從而阻止爆震的發生。通常通過測量再循環迴路流量調節閥上遊壓 力和下遊壓力之間的壓力差來實現調節。但是，輕載時，該壓力差小，由此需要使用精確的 壓力傳感器，此精度使得所述傳感器成本高昂。

發明內容
本發明旨在提供一種能夠簡單且廉價地使用於內燃汽油發動機的廢氣再循環回 路中的流量調節功能更可靠的機構。為此，本發明提供了一種控制內燃汽油發動機中的廢氣再循環迴路的方法，該發 動機包括至少一個燃燒室，該燃燒室連接至進氣管道和排氣管道，且在進氣管道和排氣管 道之間延伸有再循環迴路，該再循環迴路包括流量調節閥，且該方法包括根據流速設定點 操控流量調節閥的步驟，該方法包括步驟有-檢測代表流量調節閥上遊壓力和下遊壓力之間壓力差的操作參數；-將此參數和對應著最小壓力差的閾值相比較，調節至少一個管道中的流速以增 加壓力差。用另一種方式表達，當將該參數和閾值之間的比較表明跨過流量調節閥的壓力差 低於最小值時，至少一個管道中的壓力被調節以增加此壓力差。代表性的操作參數可以示例性地為發動機速度。確定該最小壓力差是為了滿足通過閥的流速的需要(被確定用於發動機工作)， 但更特別地是為了確保實現對流速的足夠準確的估計，因為在汽車工業中通常使用的壓力和/或流速傳感器對高流速能夠實現令人滿意的準確率，但在低流速時不夠敏感，其準確 性也因此降低。因此，其中一條通道的流速被調節以足夠顯著地增加跨過再循環迴路的流量調節 閥的壓力差，從而使操控再循環迴路流量調節閥更簡單，特別地使流速可被更準確地測量。根據一些可替代實施例-通過調節進氣管道的位於再循環迴路上遊的區域內的流速，以降低位於該區域 和再循環迴路下遊的進氣管道的壓力，從而增加壓力差，-通過調節位於再循環迴路下遊的排氣管道內的流動以增加再循環迴路的排氣管 道端的壓力，從而增加壓力差。優選地，該進氣管道包括，位於再循環迴路下遊的用於調節發動機速度的蝶形閥， 且該方法包括在蝶形閥上作用的步驟以補償進氣管道內或排氣管道內的壓力變動。用於調節發動機速度的蝶形閥因此實現了附加的功能，S卩，補償為了增加壓力差 而在進氣管道或是排氣管道中產生的壓力變動。有優勢地，通過在相關管道上安裝至少一個附加閥來實現用於增加壓力差的調 節，所述方法包括步驟-確定足夠滿足流速需求和/或允許確定再循環迴路流量調節閥中的流速的最小 壓力差，-基於至少最小壓力差確定附加閥的位置設定點，-根據代表再循環迴路中壓力差的測量值校正附加閥的位置。此實施例使得在控制環中獲得較短的反應時間成為可能，且使得滿足流速需求和 /或準確確定流量調節閥中流速成為可能。根據一個優選的特徵，該最小壓力差被用來推導附加閥的上遊壓力和下遊壓力， 所述壓力被用來通過BarM&iint Venant模型來確定通過附加閥的流速。本發明的另一主題是一種用於使內燃汽油發動機的氣體循環的系統，其包括進氣 管道和排氣管道，廢氣再循環迴路連接至所述管道；用來調節發動機速度的蝶形閥，在再循 環迴路下遊安裝在進氣管道上；安裝在再循環迴路上的第一流量調節閥和安裝在其中一條 管道上的第二流量調節閥，所述蝶形閥和第二閥連接至控制單元，該控制單元被設計為操 控第二閥以增加第一閥的上遊壓力和下遊壓力之間的壓力差，且操控蝶形閥以補償這一壓 力變動。因此跨過該閥的壓力差被增加，且該蝶形閥被操控以補償發動機上的壓力變動 (由所述增加引發)以不打斷此發動機的工作或負面地影響其性能。該第二閥可在再循環迴路上遊設置在進氣管道上。其也可在再循環迴路上遊設置 在排氣管道上。本發明的其他特徵和優點將會在閱讀以下本發明的兩個具體的非限制性的實施 例中顯現。


將參考附圖，其中-圖1是包括根據本發明第一實施例的氣體循環系統的發動機的示意圖，
-圖2是示出了在此氣體循環系統中根據本發明的方法的實施的框圖，-圖3是和圖2所示類似、但為替代性實施的示意圖，-圖4是具有根據本發明第二實施例的氣體循環系統的發動機的示意圖。具體實施方法參見圖1和4，發動機包括界定了燃燒室2的發動機缸體1，其連接到進氣管道3 和排氣管道4。渦輪5被安裝在排氣管道4上，該渦輪驅動本身安裝在進氣管道3上的壓縮 機6。在發動機缸體1和壓縮機6之間被安裝在進氣管道上的是用於調節發動機速度的 蝶形閥7和中冷器8。催化轉化器9被安裝在排氣管道上，位於渦輪5的下遊。廢氣再循環(或EGR)迴路10被安裝在排氣管道4和進氣管道3之間。EGR迴路 10的一端在催化轉化器9下遊連接到排氣管道4，而另一端在壓縮機6上遊連接到進氣管 道3。EGR迴路包括冷卻器12，其以已知的方式包括冷卻路徑和非冷卻路徑，兩者之間安裝 有旁路部件，以便使排氣氣流選擇性地流入冷卻路徑或是非冷卻路徑。該EGR迴路10還包 括流量調節閥13，在此處被安裝在冷卻器12和進氣管道3之間。發動機控制單元14或ECU連接到蝶形閥7、流量調節閥13、點火電路(未示出) 和燃料噴射電路(未示出)，以根據檢測發動機運行特性的傳感器提供的信息以及由駕駛 者發出的指令來操作這些部件，其中駕駛者發出的指令例如經由油門踏板、選定的檔位、選 擇的駕駛模式等。更具體地參見圖1和2，其中排氣管道4包括附加閥，其已知為背壓閥15，其被安 裝在排氣管道4和EGR迴路10之間連接處的下遊。該背壓閥15連接到發動機控制單元 14，從而其可被操控。根據本發明的方法將結合圖2進行說明。基於測量或估計的流量調節閥13的上遊溫度、跨過流量調節閥13的壓力、流量調 節閥13的位置(即開合程度)以及流量調節閥13的流速設定點(其事先根據將燃燒氣體 引入進氣管道的需求確定)，發動機控制單元14在此通過計算(步驟100)確定流量調節閥 上遊的壓力P上遊以及由計算得出的流量調節閥13上遊壓力和下遊壓力之間的壓力差ΔΡ， 其足夠允許確定通過流量調節閥13的實際流速。由此還可推導出背壓閥15的上遊壓力P』 上》。該壓力Ρ』± 等於壓力P± 。隨後由相應流速、背壓閥15的上遊溫度和背壓閥15的下 遊壓力可計算出背壓閥15的位置(步驟101)。此標示為POSepe的位置可利用修正值進行 校正(步驟102)。該校正值由基於計算的壓力差Δ P和測量得出的跨過流量調節閥13的 壓力差(測量的ΔP)進行(步驟103)的PID(比例、積分、微分)型校正得出。該PID型 校正允許重新校正(realign)該位置，對任何由汙垢、磨損等引發的偏移進行糾正。由此被 校正的位置被濾波(filter)(步驟104)，隨後被用作操作背壓閥15的設定點。可理解的是 背壓閥15的位置POSepe首先都是開環計算(步驟101)，隨後都是閉環計算(步驟102)在之後對第二實施例的描述中，和已描述的部分相同或類似的元件具有同樣的附 圖標記。結合第二實施例示出的發動機和第一實施例中描述的發動機相同，除了 -在排氣管道上沒有背壓閥，或，至少，該閥不被用於增加流量調節閥13上遊壓力和下遊壓力之間的壓力差；-進氣管道3包括附加的閥25，其安裝在EGR迴路10和進氣管道3之間連接處上 遊。該附加的閥25，和此前一樣，由發動機控制單元14操控以降低附加閥25和蝶形閥7之 間的壓力，從而增加流量調節閥13的上遊壓力和下遊壓力之間的壓力差。用於操作附加閥 25的控制方法和用於背壓閥15的方法相同，除了確定附加閥25和流量調節閥13的位置的 參數是附加閥25的上遊壓力和流量調節閥13的下遊壓力。在圖3的方法中，也計劃了施加在蝶形閥7上的作用。在此替代形式中，該計劃是確定代表流量調節閥13的上遊壓力和下遊壓力之間 的壓力差的操作參數。將此參數和對應著最小壓力差的閾值相比較，該方法包括在附加的 閥25上作用的步驟以增加壓力差。更具體地，施加在附加閥25上的指令旨在降低流量調 節閥13的下遊壓力。此外還有在蝶形閥7的控制上作用的計劃，以增加進氣管道的壓力， 即流量調節閥13的下遊壓力，以期在發動機上補償由控制指令引發的壓力變動。在此替代形式中，步驟100至105和此前描述的相應步驟相同。附加閥25的位置POS25基於流速(設定點)、閥25的上遊溫度T、閥25的上遊壓 力的估計值和閥25的下遊壓力P』〒遊確定，該P』 TiS在步驟100中計算得出，且和具有跨過 閥13的壓力差ΔΡ(設定點)所需的閥13的下遊壓力相等。閥13的流速設定點和跨過閥13的壓力差Δ P的測量值隨後也被用來建立發動機 內氣流的模型(步驟106)，以確定閥13的位置設定點。蝶形閥7的位置根據蝶形閥7和再循環迴路之間的進氣管道(即，再循環迴路下 遊)的壓力測量值而被校正。將被注意的是被用來確定閥位置的參數總代表流量調節閥13的上遊壓力和下遊 壓力之間的壓力差。理所應當的是，本發明不被所描述的實施例限制，且可施行變通的實施例而不背 離由權利要求所限定的本發明的範圍。圖2和3中所示的方法可被應用在該系統的兩個實施例中。
權利要求
1.一種控制內燃汽油發動機中廢氣再循環迴路的方法，所述發動機包括連接至進氣管 道以及排氣管道的至少一個燃燒室，所述進氣管道和排氣管道之間延伸有再循環迴路，所 述再循環迴路包括流量調節閥，且所述方法包括根據流速設定點操控流量調節閥的步驟， 所述方法包括步驟-檢測代表流量調節閥上遊壓力和下遊壓力之間壓力差的操作參數， -將此參數和對應著最小壓力差的閾值相比較，調節至少一個管道的流速以增加壓力差。
2.如權利要求1所述的方法，其中，通過調節進氣管道的位於再循環迴路上遊和下遊 的區域內的流速，以降低這兩個區域之間進氣管道中的壓力，從而增加所述壓力差。
3.如權利要求1所述的方法，其中，通過調節再循環迴路下遊的進氣管道內的流速和 再循環迴路下遊的排氣管道內的流速，以增加在再循環迴路的排氣管道端的壓力且降低在 再循環迴路的進氣管道端的壓力，從而增加所述壓力差。
4.如權利要求2或3所述的方法，其中，所述進氣管道包括，位於所述再循環迴路下遊、 用來調節發動機速度的蝶形閥，且所述方法包括在所述蝶形閥上作用的步驟，以在發動機 上補償在所述進氣管道或排氣管道中的壓力變動。
5.如權利要求1所述的方法，其中，通過安裝在相關管道上的至少一個附加閥來進行 用於增加壓力差的調節，所述方法包括步驟-確定足以允許再循環迴路流量調節閥中的流速被確定的最小壓力差， -基於至少最小壓力差確定附加閥的位置設定點， -代表再循環迴路中壓力差的測量值校正附加閥的位置。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述最小壓力差被用來推導附加閥的上遊壓力和 下遊壓力，所述壓力被用來通過BarM&iint Venant模型來確定通過附加閥的流速。
7.如權利要求1至6中任意一項所述的方法，其中，代表所述流量調節閥上遊壓力和下 遊壓力之間的壓力差的操作參數為發動機速度。
8.一種用於使內燃汽油發動機的氣體循環的系統，其包括進氣管道和排氣管道，廢氣 再循環迴路連接至所述管道；用來調節發動機速度的蝶形閥，安裝在再循環迴路下遊的進 氣管道上；安裝在再循環迴路上的第一流量調節閥和安裝在其中一個管道上的第二流量調 節閥，所述蝶形閥和第二閥連接至控制單元，該控制單元被設計為操控第二閥以增加第一 閥的上遊壓力和下遊壓力之間的壓力差，且操控蝶形閥以在發動機上補償這一壓力變動。
9.如權利要求8所述的系統，其中，所述第二閥在所述再循環迴路上遊被設置在進氣 管道上。
10.如權利要求8所述的系統，其中，所述第二閥在所述再循環迴路上遊被設置在排氣管道上。
全文摘要
本發明涉及一種用於控制汽油熱機中廢氣再循環迴路的方法，該發動機包括連接至排氣管道以及進氣管道的至少一個燃燒室，且排氣管道和進氣管道之間延伸有該再循環迴路，所述再循環迴路包括流速調整閥，其中該控制方法包括根據流速設定點調整流速調整閥的步驟，該方法還包括步驟確定代表該流速調整閥的上遊壓力和下遊壓力之間的壓力差的操作參數，且，在將該參數和對應著最小壓力差的閾值比較後，在其中至少一個管道上調整流速以增加壓力差。
文檔編號F02M25/07GK102105668SQ200980128782
公開日2011年6月22日 申請日期2009年7月17日 優先權日2008年7月22日
發明者塞巴斯蒂安.波蒂奧, 尼古拉斯.維蒂洛, 弗雷德裡克.庫辛, 洛伊克.維奧利特, 達米恩.福尼高爾特 申請人:法雷奧電機控制系統公司