[发明专利]外部进气加热与内部EGR策略协同控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于发动机中低负荷工况下的外部进气加热与内部EGR协同控制方法。

背景技术

发动机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要发动机满足更优的经济性指标与更严格的排放法规。废气再循环（EGR）技术用稀释过的空气和废气的混合气体代替普通空气来支持引擎中的燃烧，可以得到更低的局部燃烧温度和局部燃空当量比，其中中冷EGR策略通过对混合气体冷却，进一步降低了进气工质温度，是控制NOx排放的有效方法，从而广泛的应用于发动机上。然而在小负荷工况下，发动机进气温度与缸内温度较低，单纯采用中冷EGR策略将有可能会导致油气混合过稀，HC排放高，着火稳定性差，人们采用许多技术来解决或改善以上问题。

例如世界知识产权组织专利申请公开号2007/073331利用外部热EGR来加热发动机进气及冷却水温度，从而降低了HC排放，提高小负荷经济性。专利申请公开号2007/136142在进气温度较低的小负荷工况下采用内部EGR提高着火稳定性，在进气温度较高的大负荷工况下采用外部中冷EGR来降低NOx。这些措施都较好的适应了发动机中低负荷工况，但是也或多或少的存在不足。例如前者在怠速时或者负荷非常小时，光采用外部EGR策略加热能力不够，加热到所需温度时间比较长。而后者采用内部EGR虽然加热能力与加热速度足够，但由于内部EGR会带来一定的泵气损失，经济性有所下降。除此之外，人们还在发动机冷启动时采用电加热来提高进气温度，由于电加热较多的消耗了发动机的有效功，因此只在发动机冷启动时采用。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提出一种基于带有进气加热装置（如废气加热与外部热EGR）和可变气门装置发动机的外部进气加热和内部EGR协同控制方法。

为了解决上述技术问题，本发明外部进气加热与内部EGR协同控制方法予以实现的技术方案是：采用具有废气加热进气温度装置、气门可变机构以及测量进气温度功能的发动机，其控制方法如下：

根据进气温度调节外部进气加热量和内部EGR率，有下述三种情形之一：

如果进气温度高于阀值，首先将内部EGR率减到0，然后再减小外部进气加热量；

如果进气温度低于阀值，则增加外部进气加热量的同时提高内部EGR率；

如果进气温度等于阀值，则增加外部进气加热量的同时减小内部EGR率，外部进气加热引起的温升与减少内部EGR率带来的温降相抵消。；

与此同时，当总EGR率小于阀值时，增大外部EGR率，当总EGR率大于阀值时，减小外部EGR率；其中，总EGR率为外部EGR率与内部EGR率之和；

在上述过程中，当进气温度等于阀值且外部进气加热量达到最大或者内部EGR率为零时，发动机维持稳态。

进一步讲，本发明外部进气加热与内部EGR协同控制方法，其中，调整外部进气加热量包括以下三种方法：

（1）通过控制发动机废气流过热交换器所提高或降低的热量；

（2）采用外部热EGR所提高的外部进气加热量；

（3）采用外部中冷EGR所降低的外部进气加热量。

进一步讲，本发明外部进气加热与内部EGR协同控制方法，其中，调整内部EGR率的方法是：通过控制进排气门开启/关闭时刻来改变内部EGR率；或通过控制进排气门开启次数来改变内部EGR率。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

兼顾了经济性与加热能力，在瞬态工况采用内部EGR率可以迅速提高缸内温度，达到所需要的温度。在稳态工况，采用进气加热替换内部EGR策略可以降低泵气损失，实现最佳的经济性。

附图说明

图1是实现本发明控制方法所采用的一款发动机的示意图；

图2是本发明控制方法中调节进气温度的框图；

图3是本发明控制方法中调节外部EGR率的框图；

图中：1.中冷EGR控制阀，2.发动机进气端，3.涡轮增压器，4.排气歧管，5.排气背压阀，6.发动机排气端，7.发动机，8.可变气门机构，9.进气加热控制阀，10.进气歧管，11.进气温度传感器，12.热交换器，13.中冷器。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。