[发明专利]保护尾气再循环阀不结垢的装置和方法

说明书

发明领域

本发明涉及用于保护尾气再循环(EGR)阀不因烃在低EGR冷却器出口尾气温度下冷凝而结垢的装置和方法。

背景

在现代内燃机中，尾气再循环(EGR)阀提供控制进气流中的尾气再循环的手段。EGR阀调节进入进气流的尾气的流量。EGR阀可能因烃在低EGR冷却器出口尾气温度下的冷凝而经历结垢。结垢可能发生在内燃机工作在相对低温时，也就是在低速和/或低扭矩运作期间。EGR阀结垢的效果可包括较高的排放水平、燃料节约量减少和/或失稳。

发明概述

根据本发明的一个或多个方面，可通过利用EGR冷却器出口尾气温度传感器信号或基于模型的EGR冷却器出口气体温度信号，从而当冷却的尾气温度降至预先确定的阈值或该阈值以下时切断EGR阀，来防止EGR阀的结垢。预先确定的阈值温度可对于各内燃机改变，如果利用不同材料和/或内燃机部件的话。预先确定的阈值可通过执行各种内燃机测试而确定。为了达成这个目的，可利用内燃机的电子控制模块(ECM)来处理EGR冷却器出口尾气温度传感器信号或针对一个或多个内燃机工况计算基于模型的估计EGR冷却器出口尾气温度值并随后命令EGR阀在低EGR冷却器尾气温度下关闭。

附图简述

图1-具有尾气再循环系统的内燃机。

图2-基于尾气温度的尾气冷却器出口温度模型。

图3-尾气冷却器出口温度信号。

图4-方法选择和EGR阀切断使能逻辑。

发明详述

根据本发明的一个或多个方面，可提供控制策略200以某一方式作用而通过利用尾气再循环冷却器出口尾气温度传感器信号401或基于模型的EGR冷却器出口气体温度信号307控制尾气再循环(EGR)阀105并防止EGR阀105结垢，从而控制EGR阀。在内燃机100中采用的燃料燃烧产物需要特殊抑制或烧除(burn-off)的情形下，附加控制是理想的或必要的。例如，在瞬态下，可利用附加控制来控制产生的NO_x量。

内燃机100可包括电子控制器101、进气系统104、尾气再循环冷却器103、尾气再循环阀105以及位于尾气再循环冷却器103下游的传感器102。术语“下游”应当定义为在任意一个或多个尾气再循环冷却器103之后但在任意一个或多个EGR阀105之前的位置。

EGR阀105可能由于烃在低EGR冷却器出口尾气温度下冷凝而经历结垢。烃冷凝的准确温度可能因各个内燃机采用不同材料和/或内燃机部件而不同。可通过进行各种内燃机测试而确定该准确温度。结垢可能发生在内燃机100工作在相对低的尾气温度下时，即在低温和/或低扭矩下操作。

控制策略200可通过专用准入条件逻辑204来激活。该逻辑可不依赖于任何东西、依赖于一个或多个下面的内燃机工作特性或其任意组合：内燃机转速、尾气温度、内燃机冷却剂温度、内燃机负载或任何其它内燃机工作特性。内燃机工作特性可描述为任何测得的、计算的或建模的可计量值、状态、温度、压力、体积、质量或内燃机领域内技术人员熟知的内燃机操作中利用的任意其它变量。如果准入条件满足，则控制系统信号通过且EGR阀105部分或全部地关闭。如果准入条件为假，控制系统200使EGR阀105部分或全部地开启。

根据本发明的一个或多个方面，控制策略200可以某一方式作用而通过利用尾气再循环冷却器出口尾气温度传感器信号401来控制尾气再循环(EGR)阀105并防止EGR阀105结垢。尾气冷却器出口温度信号控制策略400监控EGR冷却器103下游的尾气温度。然后该信号在进入控制策略200前输送通过信号调节逻辑402。

根据本发明的一个或多个方面，控制策略200可以某一方式作用而通过利用基于模型的EGR冷却器出口气体温度信号307来控制尾气再循环(EGR)阀105并防止EGR阀105结垢。尾气冷却器出口温度模型控制策略300可基于下面任何一个或其组合来预测EGR冷却器103出口处的尾气温度：尾气温度303、内燃机冷却剂温度304、EGR冷却器效率302或任何其它内燃机工作特性。可通过基于模型的算法306控制这些输入。算法306的结果则被送至乘法器逻辑202。基于模型的算法306可凭经验或理论或其任意组合来创建。可执行实际内燃机100或计算机建模实验以对创建可利用于控制策略200的任何基于模型算法所需的信息和数据进行采集。

EGR冷却器效率302可依赖于EGR质量流量301。对于给定的EGR质量流量301，最终的EGR冷却器效率302作为输入流至基于模型的算法306。