[发明专利]控制排气再循环气体系统的方法

说明书

本发明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。

技术领域

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。

背景技术

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(long route)”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(new homologation cycles)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(the new WorldwideLight duty Test Procedure,即WLTP)和现实生活驾驶排放(the Real Life DriveEmissions，即RDE)，为高度地瞬态的循环。这样，设计为在新欧洲驾驶循环(New EuropeanDriving Cycle，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。