內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置及其控制方法

內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置及其控制方法

內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置及其掌握方法專利名稱:內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置及其掌握方法技術(shù)領(lǐng)域:本創(chuàng)造涉及一種內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置及其掌握方法。

背景技術(shù):削減包含在內(nèi)燃機(jī)排氣中的量的已知技術(shù)是使一部分排氣再循環(huán)至進(jìn)氣通路的技術(shù)。

例如,--2023-150319公開了一種內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置,該排氣再循環(huán)裝置包括連接渦輪增壓器的渦輪下游的排氣通路和渦輪增壓器的壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通路的低壓的高壓通路,并且該排氣再循環(huán)裝置依據(jù)內(nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)通過在低壓通路和高壓通路之間切換或者通過使用兩個通路來執(zhí)行掌握。

結(jié)合裝備有捕集包含在內(nèi)燃機(jī)排氣中的顆粒物質(zhì)以下稱為的顆粒過濾器以下稱為過濾器的內(nèi)燃^,已知假如沉積在過濾器上的量大于或等于預(yù)定的量則以強(qiáng)制的方式通過上升流入過濾器中的排氣的溫度借助于氧化來除去過濾器上沉積的下文將該處理稱為再生處理的技術(shù)。

例如,--2023-343287公開了一種通過使來自內(nèi)燃機(jī)的排氣升溫來執(zhí)行過濾器的再生處理的技術(shù),該升溫通過關(guān)閉設(shè)置在過濾器下游的排氣通路中的排氣節(jié)氣門以《更提高排氣節(jié)氣門上游的排氣通路中的背壓進(jìn)而提高內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)。

裝備有諸如過濾器等排氣凈扮裝置的內(nèi)燃機(jī)排氣再循環(huán)裝置通常具有這樣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),其中低壓通路連接至排氣凈扮裝置下游的排氣通6路,并且排氣節(jié)氣門設(shè)置在排氣通路分支出低壓通路的部位下游的排氣通路中。

在這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,例如,假如排氣節(jié)氣門被在關(guān)閉方向上操作以便執(zhí)行過濾器的再生處理,則低壓通路中的壓力隨著在排氣節(jié)氣門上游側(cè)的排氣通路中的背壓的上升而增大。

因此,存在這樣的可能,即設(shè)置在低壓通路上的流量調(diào)整閥的調(diào)整精度將降低,從而經(jīng)由低壓通路再循環(huán)的氣體的量將變得過大或過小。

因此,通常在相關(guān)技術(shù)的、具有上述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的排氣再循環(huán)裝置中,排氣經(jīng)由低壓通路的再循環(huán)在過濾器的再生處理執(zhí)行期間被停止。

然而,在此狀況下,在過濾器的再生處理期間,存在這樣的可能,即不能向內(nèi)燃機(jī)供應(yīng)足夠量的氣體因而排放量將增加。

相反,在需要大量的發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)期間,也存在這樣的可能,即將不行能執(zhí)行過濾器的再生處理,因而過量的將沉積在過濾器上并會降低燃料經(jīng)濟(jì)性。

這一問題不僅會在排氣節(jié)氣門在過濾器再生處理的時刻被關(guān)閉的狀況下發(fā)生,而且也會在例如排氣節(jié)氣門在催化劑快速預(yù)熱的時刻被關(guān)閉、排氣節(jié)氣門被關(guān)閉以便操作排氣制動器等等狀況下發(fā)生。

創(chuàng)造內(nèi)容在具有低壓通路的排氣再循環(huán)裝置及其掌握方法中,本創(chuàng)造使制,同時保證這兩種掌握的良好的自由度。

在本創(chuàng)造第一方面中的內(nèi)燃機(jī)的排氣再循環(huán)裝置包括渦輪增壓器,所述渦輪增壓器具有在所述內(nèi)燃機(jī)的排氣通路上的渦輪和在所述內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣通路上的壓縮機(jī);低壓通路,所述低壓通路連接所述渦輪下游的所述排氣通路和所述壓縮機(jī)上游的所述進(jìn)氣通路;以及排氣節(jié)氣門,所述排氣節(jié)氣門在所述排氣通路與所迷低壓通路相連接的部位上游設(shè)置在所述排氣通路上,并且轉(zhuǎn)變所述排氣通路的通道橫截面積。

依據(jù)這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),由于低壓通路連接至排氣節(jié)氣門下游的排氣通路,所以即使排氣節(jié)氣門的開度轉(zhuǎn)變,在排氣節(jié)氣門上游側(cè)的排氣通路中的背壓的變化也不太可能影響在低壓通路中的壓力。

例如,在排氣節(jié)氣門,皮在關(guān)閉方向上操作的狀況下,排氣節(jié)氣門上游的排氣通路中的背壓上升,但此背壓上升不是通過在低壓通路中的壓力的上升來實(shí)現(xiàn)的。

從而,能以與排氣節(jié)氣門未被在關(guān)閉方向上操作的狀況基本相同的方式掌握經(jīng)由低壓通路的排氣再循環(huán)。

因此,依據(jù)前述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),可以抑制或者基本上避開排氣節(jié)氣門開度掌握和經(jīng)由4氐壓通路的排氣再循環(huán)掌握之一,皮另一個掌握影響的狀況。

就是說,不管排氣節(jié)氣門開度掌握如何,都能執(zhí)行經(jīng)由低壓通路的排氣再循環(huán)掌握。

排氣節(jié)氣門開度轉(zhuǎn)變的狀況的例子包括當(dāng)使用排氣制動器作為幫助制動器時在關(guān)閉方向上操作排氣節(jié)氣門的狀況。

在作為相關(guān)技術(shù)的其中低壓通路連接至排氣節(jié)氣門上游的排氣通路的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,在排氣制動器工作期間排氣節(jié)氣門上游的排氣通路中的背壓的上升通過低壓通路中的壓力的上升來實(shí)現(xiàn),因此經(jīng)由低壓通路的排氣再循環(huán)有時不能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行。

相反,依據(jù)本創(chuàng)造的第一方面,在排氣制動器工作期間,連接至排氣節(jié)氣門下游的排氣通路的低壓通路中的壓力不顯著轉(zhuǎn)變。

因此,可以通過以與排氣制動器未被操作的狀況基本相同的方式掌握經(jīng)由低壓通路的排氣再循環(huán)來將所需量的氣體再循環(huán)至進(jìn)氣通路。

假如本創(chuàng)造被應(yīng)用于通過排氣凈扮裝置例如從排氣中除去顆粒物質(zhì)或者未燃燒的燃料、等、氮氧化物、排氣添加燃料等的氧化還原反應(yīng)來執(zhí)行排氣后處理的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,則在本創(chuàng)造第一方面中的在所述渦輪下游和所述排氣節(jié)氣門上游的所述排氣通路可設(shè)置排氣凈扮裝置。

在如上所述的具有排氣凈扮裝置的內(nèi)燃機(jī)中,在有些狀況下基于排氣凈扮裝置關(guān)于排氣后處理的要求來掌握排氣節(jié)氣門。

然而,在相關(guān)技術(shù)的8設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,由于在排氣節(jié)氣門上游的排氣通路中的背壓在排氣節(jié)氣門掌握時刻的變化影響在低壓通路中的壓力,所以存在對于排氣后處理的要求和對于經(jīng)由低壓通路的的要求的不能被同時滿意狀況。

例如為了快速地提高過濾器或催化劑的溫度,存在排氣節(jié)氣門被在關(guān)閉方向上操作的狀況。

在這種狀況下,相關(guān)技術(shù)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)經(jīng)受在低壓通路中的壓力的上升,因此有時不行避開地停止經(jīng)由低壓通路的。

相反,依據(jù)本創(chuàng)造的第一方面,即使排氣節(jié)氣門的開度在關(guān)閉方向上轉(zhuǎn)變,在低壓通路中的壓力的過度上升也被抑制。

因此,即使當(dāng)排氣節(jié)氣門#皮在關(guān)閉方向上操作以快速地提高過濾器或催化劑的溫度時,也可以執(zhí)行經(jīng)由低壓通路的排氣再循環(huán)以使所需量的氣體再循環(huán)至進(jìn)氣通路。

在本創(chuàng)造的第一方面中,所述排氣再循環(huán)裝置還可包括低壓閥,所述低壓閥設(shè)置在所述低壓通路上,并且轉(zhuǎn)變所述低壓通路的通道橫截面積;以及掌握裝置,所述掌握裝置用于掌握所述低壓閥,使得經(jīng)由所述低壓通路再循環(huán)至所述進(jìn)氣通路的排氣以下,也稱為低壓氣體,,的量達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)量。

在這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中,當(dāng)所述排氣節(jié)氣門的開度被在關(guān)閉方向上掌握時,所述掌握裝置可以掌握所述低壓閥,使得所述低壓氣體的量達(dá)到所述預(yù)定的目標(biāo)量。

所述預(yù)定的目標(biāo)量是基于例如內(nèi)燃機(jī)的工作條件或關(guān)于、等的排放規(guī)定值的要求確定的低壓氣體的量,并且是事先確定的。

通常,由于在低壓通路中的壓力變得過高,在通過低壓閥調(diào)整低壓氣體中的精度降低。

因此,假如在低壓通路中的壓力過高時執(zhí)行經(jīng)由低壓通路的掌握,則存在低壓氣體量變得比目標(biāo)量過大或過小的可能。

因此,在構(gòu)造成使得低壓氣體被從排氣節(jié)氣門上游的排氣通路取出的、相關(guān)技術(shù)的排氣再循環(huán)裝置中,當(dāng)?shù)蛪和分械膲毫τ捎谂艢馔分械谋硥涸谘仃P(guān)閉方向操作排氣節(jié)氣門時上升而變得過高時,有時不行避開地通過完全關(guān)閉低壓閥來停止經(jīng)由低壓通路的。

相反,依據(jù)本創(chuàng)造的第一方面,即使當(dāng)在排氣節(jié)氣門上游的排氣通路中的背壓在沿關(guān)閉方向操作排氣節(jié)氣門時上升時,也抑制了與在排氣節(jié)氣門上游的排氣通路中的背壓的上升相關(guān)聯(lián)的、低壓通路中的壓力的過度上升。

因此,由于即使當(dāng)排氣節(jié)氣門被在關(guān)閉方向上掌握時調(diào)整通過低壓閥的低壓氣體的精度也不降低,所以能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行通過低壓閥的低壓氣體的調(diào)整,使得低壓氣體量變得等于所述目標(biāo)量。

就是說,能不受排氣節(jié)氣門開度掌握限制地執(zhí)行經(jīng)由低壓通路的掌握。

本創(chuàng)造的第一方面能應(yīng)用于包括從^^氣中捕集的過濾器作為排氣凈扮裝置的內(nèi)燃機(jī)。

通常,所述過濾器裝載有具有氧化力量的催化劑,被過濾器捕集并沉積在該過濾器上的由于在流入過濾器的排氣的溫度變高的發(fā)動機(jī)工作亦即高負(fù)荷工作狀態(tài)期間的催化劑影響通過氧化被除去。

然而,假如過濾器的所謂連續(xù)再生不能執(zhí)行的工作狀態(tài)連續(xù)并且沉積在過濾器上的的量超過容許量,則執(zhí)行以強(qiáng)制的方式上升過濾器的溫度的升溫處理,以執(zhí)行通過氧化除去沉積的的再生處理。

作為用于執(zhí)行再生處理的詳細(xì)裝置,內(nèi)燃機(jī)裝備有過濾器再生裝置,該過濾器再生裝置采納通過關(guān)閉排氣節(jié)氣門來上升所述背壓并增大內(nèi)燃機(jī)的負(fù)荷從而使排氣溫度上升的方法。

假如在這種內(nèi)燃機(jī)中低壓通路如在相關(guān)技術(shù)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)中那樣連接至排氣節(jié)氣門上游的排氣通路,則當(dāng)關(guān)閉排氣節(jié)氣門以執(zhí)行過濾器的再生處理時,隨著排氣通路中的背壓的上升,在低壓通路中的壓力同時上升。

因此,在有些狀況下,如上所述不能執(zhí)行經(jīng)由低壓通路的掌握。

因此,在執(zhí)行過濾器的再生處理時,不能執(zhí)行所述低壓。

另外還有另一限制,即當(dāng)在需要大量的工作狀態(tài)期間難以停止所述低壓時,不能執(zhí)行過濾器再生處理。

然而,假如本創(chuàng)造的第一方面應(yīng)用于裝備有過濾器再生裝置的內(nèi)燃機(jī),則即使當(dāng)過濾器再生裝置在關(guān)閉方向上掌握排氣節(jié)氣門以執(zhí)行再生處理時,也抑制了在低壓通路中的壓力的過度上升。

因此,抑制了在通過低壓閥調(diào)整低壓氣體中的精度的降低,使得可以執(zhí)行掌握,同時適當(dāng)?shù)爻繕?biāo)量掌握低壓氣體量。

本創(chuàng)造的第一方面可應(yīng)用于包括排氣凈化催化器作為排氣凈扮裝置的內(nèi)燃機(jī),所述排氣凈化催化器具有相對于排氣中的諸如碳?xì)浠衔铩⒁谎趸嫉任慈紵娜剂喜糠忠约巴ㄟ^排氣燃料添加處理設(shè)置的添加的燃料、氮氧化物、硫氧化物等的氧化還原力量。

通常,催化劑需要被活性化以適當(dāng)?shù)仫@示出其氧化力量和還原力量。

用于活性化催化劑的各種條件是可想到的。

然而,通常通過將催化劑床溫上升至預(yù)定的活性化溫度以上來活性化催化劑。

因此,當(dāng)催化劑的溫度例如在內(nèi)燃機(jī)冷啟動等期間低時,有時執(zhí)行以強(qiáng)制的方式上升催化劑溫度的催化劑預(yù)熱處理,以便盡可能快速地活性化催化劑。

在包括采納與過濾器再生裝置相類似地在關(guān)閉方向上掌握排氣節(jié)氣門的方法的催化劑預(yù)熱裝置作為執(zhí)行催化劑預(yù)熱的詳細(xì)裝置的內(nèi)燃機(jī)中,假如如上所述使用相關(guān)技術(shù)的排氣再循環(huán)裝置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),則難以同時執(zhí)行催化劑預(yù)熱和經(jīng)由低壓通路的掌握。

然而,依據(jù)本創(chuàng)造的第一方面,即使排氣節(jié)氣門被在關(guān)閉方向上掌握時,由于能抑制低壓閥的調(diào)整精度下降,所以能適當(dāng)?shù)貓?zhí)行經(jīng)由低壓通路的掌握。

本創(chuàng)造的其次方面是與第一方面的所述排氣再循環(huán)裝置相結(jié)合的內(nèi)燃機(jī)的掌握方法,所述掌握方法包括當(dāng)所述排氣節(jié)氣門的開度被在關(guān)閉方向上掌握時,掌握所述低壓閥,使得經(jīng)由所述低壓通路再循環(huán)至所述進(jìn)氣通路的所述排氣量達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)量。

本創(chuàng)造的前述和進(jìn)一步的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將從參照附圖對實(shí)施例的以下說明中變得顯而易見,其中相同的附圖標(biāo)記用于表示相同的元件,附圖中圖1是示出應(yīng)用了依據(jù)一實(shí)施例的排氣再循環(huán)裝置的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的示意圖2是示出在本實(shí)施例中的低壓裝置和高壓裝置之間切換的圖脊的示意圖3是示出應(yīng)用了相關(guān)技術(shù)的排氣再循環(huán)裝置的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的示意圖4是示出表示依據(jù)本實(shí)施例的顆粒過濾器的再生處理以及低壓閥和高壓閥的開度掌握的例程的流程圖。

詳細(xì)實(shí)施例方式下面參照附圖以示例性方式具體說明用于實(shí)施本創(chuàng)造的實(shí)施例。

結(jié)合實(shí)施例提及的部件的尺寸、材料、外形、相對布置等不是將本創(chuàng)造的技術(shù)范圍僅限制在由這些部件的那些特征等限定的范圍內(nèi),除非另作說明。

圖1示出應(yīng)用了依據(jù)一實(shí)施例的排氣再循環(huán)裝置的內(nèi)燃機(jī)及其進(jìn)氣系統(tǒng)和排氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖1所示的內(nèi)燃才幾1是具有四個氣缸2的水冷四沖程柴油發(fā)動機(jī)。

進(jìn)氣管3和排氣管4連接至內(nèi)燃機(jī)1。

進(jìn)氣管3的中間部分設(shè)有其次進(jìn)氣節(jié)氣門9,該其次進(jìn)氣節(jié)氣門調(diào)整流入進(jìn)氣管3中的進(jìn)氣的量。

其次進(jìn)氣節(jié)氣門9由電致動器打開和關(guān)閉。

其次進(jìn)氣節(jié)氣門9上游的進(jìn)氣管3設(shè)有允許在進(jìn)氣和外界空氣之間的熱交換的中間冷卻器8。

中間冷卻器8上游的進(jìn)氣管3設(shè)有利用排氣的能量作為驅(qū)動源工作的渦輪增壓器5的壓縮機(jī)殼體5。

壓縮機(jī)殼體5上游的進(jìn)氣管3設(shè)有調(diào)整流入進(jìn)氣管3中的進(jìn)氣流量的第一進(jìn)氣節(jié)氣門6。

該第一節(jié)氣門6由電致動器打開和關(guān)閉。

第一節(jié)氣門6上游的進(jìn)氣管3設(shè)有空氣流量計(jì)7,該空氣流量計(jì)輸出與流入進(jìn)氣管3中的進(jìn)氣的流量相對應(yīng)的信號。

利用空氣流量計(jì)7測量內(nèi)燃機(jī)1的進(jìn)氣量。

另一方面,排氣管4的中間部分設(shè)有燃料添加閥,該燃料添加閥將燃料添加到流入排氣管4中的排氣中。

燃料添加閥17下游的排氣管4設(shè)有渦輪增壓器5的渦輪殼體5。

渦輪殼體5下游的排氣管4設(shè)有排氣凈扮裝置10。

排氣凈扮裝置具有氧化催化劑12、設(shè)置在氧化催化劑12后續(xù)部分中的顆粒過濾器以下稱為過濾器13。

過濾器13裝載有儲存還原型催化劑以下稱為催化劑過濾器13捕集來自排氣的顆粒物質(zhì)以下稱為。

當(dāng)流進(jìn)催化劑的排氣中的氧濃度高時,催化劑儲存來自排氣的氮氧化物,而當(dāng)流入催化劑中的氧濃度變低時,催化劑釋^所儲存的。

那時,假如在排氣中存在諸如碳?xì)浠衔?、一氧化碳等還原組分,則從催化劑釋放的被還原。

過濾器13配設(shè)有測量過濾器13上游側(cè)和下游側(cè)之間的壓差的壓差傳感器。

基