[发明专利]通过内部EGR控制增强燃烧稳定性

说明书

相关申请的交叉引用

本申请是2010年4月2日提交并且题为“用于增压发动机的内部和外部LP(低压)EGR”的美国专利申请号12/753,716的部分继续申请案，该申请为所有目的通过引用并入本文。

技术领域

该申请涉及机动车辆工程领域，更具体地涉及到机动车辆发动机系统里的空气引导系统和排气再循环系统。

背景技术

增压发动机与具有相似输出功率的自然吸气发动机相比可显示出更高的燃烧温度和排气温度。如此高的温度可引起发动机里的氮氧化合物(NO_x)的排放增加，并且可加速包括涡轮增压器和排气后处理催化器在内的材料老化。排气再循环(EGR)是缓解这些影响的一种途径。EGR通过使用排气稀释进气充气而奏效，因此降低了它的氧含量。当使用稀释的空气代替普通空气来支持发动机内的燃烧时，产生了较低的燃烧温度和排气温度。

EGR还能够改善汽油发动机中的燃料燃烧效率。处于中等和高负荷时，由于爆震的缓解，燃料燃烧效率被改善，从而允许更高效的燃烧阶段、至发动机冷却剂的热损失的降低、并且降低了排气温度——这进一步降低富集冷却排气组件的需要。处于低负荷时，EGR提供降低节流损失的额外的好处。

在经合适配置的发动机系统中，所谓“内部EGR”可被用于实现至少部分上述优势。在该途径中，当先前燃烧中的排气仍存在于汽缸中时，可开始一个或更多发动机汽缸中的燃烧。可以使用可变的进气和/或排气阀正时控制内部EGR量。

为了提供更高水平的进气稀释，可使用“外部EGR”代替内部EGR或者除了内部EGR之外，还使用“外部EGR”。在该途径中，自汽缸排出的排气被引导返回至进气，在此它与新鲜空气混合。在配有联接至排气驱动涡轮的压缩机的增压发动机系统中，排气可通过高压(HP)EGR环路和/或低压(LP)EGR环路被再循环。在HP EGR环路中，排气取自涡轮的上游并与压缩机下游的进气混合。在LP EGR环路中，排气取自涡轮的下游并与压缩机上游的进气混合。

HP EGR和LP EGR策略在发动机负荷-转速图的不同区域里实现了最佳效能。而且，每项策略对其自身控制系统提出挑战。例如，当HP EGR处于低负荷时最有效，其中进气真空提供充足的流动势能；处于较高负荷时，由于流动势能降低，难以达到理想的EGR的流动速率。从本质上说根据涡轮增压器废气门和节气门状态，HP EGR可需要复杂的流量控制策略。此外，因为发动机的HP EGR分接点和进气道之间的短长度，所以HP EGR可能会经受粗劣的EGR/进气混合并需要高的主动冷却率。

与HP EGR相反，LP EGR提供自中等负荷到高负荷(在该区域中HP EGR被限制流动)的足够流量，其更加易于冷却，且能够更加独立于节气门和废气门被控制。然而，LP EGR可能缓慢地响应于变化的发动机负荷、发动机转速、或进气流。尤其在汽油发动机中，当需要新鲜空气维持燃烧但被EGR稀释的的空气存在于节气门上游时，在松加速器踏板期间，这样令人不满地瞬态响应可导致燃烧不稳定性。而且，由于在进气歧管里累积的EGR量不足以提供理想的燃烧和/或排放控制性能，在踩加速器踏板(tip-in)期间，能够在EGR应用中出现显著迟滞。

已描述使用多于一个EGR模式的涡轮增压发动机系统。例如，世界知识产权组织专利申请公开号2007/136142描述了这样的系统，其中根据发动机工况，调整内部和外部LP EGR比例。然而，该参考文献没有考虑当快速响应的内部EGR结合较慢响应的外部LP EGR时，可能的控制选择的全部范围。

发明内容

因此，一个实施例提供了在涡轮增压发动机的汽缸中控制燃烧的方法，其中进气被保留在汽缸的上游。本方法包括如果进气温度在阈值以上，在松加速器踏板(tip-out)状况期间，降低汽缸内的内部EGR率，而如果进气温度在阈值以下，在松加速器踏板状况期间，增加汽缸内的内部EGR率。在松加速器踏板期间通过根据进气温度应用不同(divergent)的策略增强燃烧稳定性，实现了不同的利益。这样的利益可包括扩大稳态运行的范围，在该范围中可使用冷却的LP EGR，同时在瞬态过程中保护燃烧稳定性。

提供上述概要，从而以简化的形式引入该发明的选择部分，但其不指明关键特征或重要特征。由权利要求限定的所述主题既不限制于该概要内容，也不限制于此处提及的用于处理问题或缺点的实施方式。

附图说明

图1和图2示意性示出根据本公开不同实施例的示例发动机系统的多个方面。