CN102817747A - 低压废气再循环系统及其控制方法 - Google Patents

低压废气再循环系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及低压废气再循环系统及其控制方法，用于低压废气再循环系统的控制方法可以包括：测量发动机速度和负载；根据测量的发动机速度和负载设定低压废气再循环阀的下游侧和上游侧之间的目标压力差；测量所述低压废气再循环阀的下游侧和上游侧之间的当前压力差；比较所述当前压力差与所述目标压力差；以及当所述当前压力差小于所述目标压力差时，通过调节所述低压废气再循环阀的开度从而改变再循环废气量来防止再循环废气的反向流动。用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统可以包括空气进气管道、排气管道、低压废气再循环管道、低压废气再循环阀、压力传感器和控制部。

Description

低压废气再循环系统及其控制方法
相关申请的交叉引用
本发明要求2011年6月7日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2011-0054771号的优先权，其全部内容为各种目的通过引用而包含于此。
技术领域
本发明涉及低压废气再循环(EGR)系统及其控制方法。更特别地，本发明涉及防止再循环到发动机的废气反向流动的低压EGR系统及其控制方法。
背景技术
一般而言，在发动机中设置废气再循环系统，以便将废气再循环到进气管道以降低燃烧温度从而抑制NOx的产生。
根据发动机的操作区来设定目标空气量，以及控制EGR负载比以调节EGR气体量和新鲜的进入空气。预先设定EGR气体量(流量)以便与操作区相对应，并且确定发动机的操作区以便控制EGR阀，从而调节废气流量(量)。
特别地，柴油发动机配备有涡轮增压器，涡轮增压器使用废气的能量来压缩进入空气，从而提高空气的增压效率，增大发动机的输出，稳定排放质量，以及提高燃料效率。
此外，已经开发了低压EGR系统以便减少排放的产生，其中如果在进入空气和再循环废气结合在一起的结合部分附近形成高压，那么新鲜空气不提供至发动机，新鲜的进入空气和废气可以向后流动至低压EGR管道。如果再循环废气以相反方向流过低压EGR管道，那么低压EGR系统不能减少NOx或者提高燃料消耗率。
相应地，需要确定再循环废气是否在低压EGR管道中向后流动。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面用于提供一种系统及其控制方法，其优点在于确定低压EGR管道中的再循环废气的反向流动。
本发明的其他方面用于提供一种当进入空气在低压EGR管道中向后流动时保护低压EGR系统的方法。
本发明的示例性低压EGR系统控制方法可以包括：测量发动机速度和负载；根据测量的发动机速度和负载设定低压EGR阀的下游侧和上游侧之间的目标压力差；测量所述低压EGR阀的下游侧和上游侧之间的当前压力差；比较所述当前压力差与所述目标压力差；以及当所述当前压力差小于所述目标压力差时，通过调节所述低压EGR阀的开度从而改变再循环废气量来防止再循环废气的反向流动。
所述目标压力差可以是能够防止在低压EGR管道中流动的再循环废气的反向流动的最小值。
所述低压EGR系统控制方法可以进一步包括：在调节所述低压EGR阀的开度之后，再次测量当前压力差；比较所述当前压力差与所述目标压力差；以及如果所述当前压力差小于所述目标压力差，执行预定时间的去抖动。如果在执行去抖动时连续产生错误，则可以停止所述低压EGR系统。在停止所述低压EGR系统时可以点亮警告灯以发送警报。
本发明的示例性的用于防止再循环废气的反向流动的低压EGR系统可以包括：进气管道，进入空气通过所述进气管道被提供至发动机；排气管道，来自于发动机的废气流过所述排气管道；低压EGR管道，所述低压EGR管道从所述排气管道分叉并连接至所述进气管道；低压EGR阀，所述低压EGR阀设置在所述低压EGR管道上以便控制通过所述低压EGR管道的再循环废气；压力传感器，所述压力传感器设置在所述低压EGR阀的下游侧和上游侧；以及控制部，所述控制部使用所述压力传感器测量的压力差来控制所述低压EGR阀的开度。
在由所述压力传感器测量的当前压力差小于预定目标压力差时，所述控制部可以控制所述低压EGR阀的开度。
所述低压EGR系统可以进一步包括冷却流过所述低压EGR阀的废气的低压EGR冷却器。所述压力传感器可以设置在所述低压EGR阀的上游侧和所述低压EGR冷却器的下游侧。
所述低压EGR系统可以进一步包括设置在所述低压EGR阀的下游侧的事故备用过滤器。所述低压EGR阀可以是三通阀。
催化转化器可以设置在所述低压EGR管道的上游侧。催化剂可以包括柴油机颗粒过滤器和柴油机氧化催化剂。
在本发明的各个低压EGR系统中，当废气在低压EGR系统中向后流动时，可以控制低压EGR阀的开度，从而可以最小化发动机故障及其排放。
此外，在本发明的各个低压EGR系统中，如果由于系统故障废气连续向后流动，那么停止低压EGR系统以对其进行保护。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方案，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是根据本发明的各个方面的示例性低压废气再循环(EGR)系统的示意图。
图2是根据本发明的各个方面的用于防止再循环废气的反向流动的流程图。
具体实施方式
现在，将详细参考本发明的不同实施方案，其实例显示在附图和以下描述中。虽然将结合示例性的实施方案描述本发明，但应当理解该描述并非要把本发明限制于该示例性的实施方案。相反，本发明将不仅覆盖该示例性的实施方案，而且还覆盖各种替换的、改变的、等效的和其他实施方案，其可包含在所附权利要求所限定的本发明的精神和范围内。
参考图1，根据本发明的各个实施方案的低压EGR系统100包括：向发动机提供新鲜空气的进气管道180；将发动机的废气排放到外部的排气管道110；低压EGR管道140，该低压EGR管道140从要连接至进气管道180的排气管道110分叉，从而废气被再循环至进气管道；低压EGR阀130，该低压EGR阀130设置在低压EGR管道140上以便调节再循环废气的量；设置在低压EGR阀130的下游侧和上游侧以检测低压EGR阀的下游侧和上游侧之间的压力差的压力传感器121、122、123和124；控制部500，该控制部使用测量的压力差来控制低压EGR阀130的开度(opening rate)。
而且，在本发明的各个实施方案中，低压EGR阀130是三通阀，其中在排气管道110中流动的废气的一部分被排到外部，并且其另一部分提供至从排气管道110分叉的低压EGR管道140。此外，催化转化器120设置在排气管道110上，其中催化转化器120可以包括柴油机颗粒过滤器(DPF)和柴油机氧化催化剂(DOC)，以及低压EGR阀130设置在催化转化器120的下游侧。DPF设置在连接至发动机排气歧管410的排气管道110的上游侧，以便过滤颗粒物(PM)，DOC设置在DPF的下游侧并且氧化废气中的碳氢化合物和一氧化碳以及颗粒物中的可溶有机成分(SOF)，从而将它们转化为二氧化碳和水。
此外，在本发明的各个实施方案中，冷却流过低压EGR阀130的废气的低压EGR冷却器160设置在低压EGR阀130的下游侧，事故备用过滤器(emergency filter)150设置在低压EGR阀130的下游侧和低压EGR冷却器160的上游侧以便过滤低压EGR气体中包含的外来物质。
压力传感器121、122、123和124设置在低压EGR阀的下游侧和上游侧，更特别地，第一压力传感器121设置在催化转换器120的下游侧的低压EGR阀130和催化转化器120之间，其他压力传感器122、123和124设置在事故备用过滤器150的上游侧(压力传感器122)以及低压EGR冷却器160的上游侧(压力传感器123)和下游侧(压力传感器124)。即设置在低压EGR阀130的下游侧的压力传感器122、123和124用于计算低压EGR阀130的下游侧和上游侧之间的压力差，其中压力传感器可以设置在低压EGR阀130和废气与新鲜的进入空气结合的结合部分之间的任意其他位置。
这里，涡轮增压器170连接至排气管道110和进气管道180。涡轮增压器170包括涡轮机171和压缩机172，涡轮机171使用在排气管道110中流动的热的高压废气来产生转动能量，压缩机172连接至涡轮机171并且压缩连接至发动机400的进气管道180中的进入空气从而将进入空气提供至发动机400。
在进气管道180中流动的再循环废气和进入空气通过中冷器300，从而被冷却并通过进气歧管420被提供至发动机400。
由于再循环废气的反向流动主要沿着低压EGR管道140而产生，因此描述主要着重于低压EGR管道140，但是，在本发明的各个实施方案中，由于在高压EGR管道220中也可能产生反向流动，因此本发明可以等效地应用于高压EGR管道220。
高压EGR系统200将从排气歧管410分叉的高温高压的废气的一部分提供至高压EGR管道220，其中在高压EGR管道220中流动的热的高压废气的一部分通过高压EGR冷却器230从而被冷却并与通过涡轮增压器170的进入空气混合，从而通过进气歧管420被提供至发动机400。
这里，如果通过中冷器300的EGR气体和新鲜的进入空气向后流过高压EGR管道220，那么通过在高压EGR阀210的下游侧和上游侧设置压力传感器可以防止逆流，其中该高压EGR阀210设置在高压EGR管道220上以调节高压EGR气体量。
在本发明的各个实施方案中，如果压力传感器测量的压力差小于预定的目标值，控制部500可以通过调节低压EGR阀130的开度防止再循环废气的逆流。即减小低压EGR阀130的开度以便增大低压EGR阀130的前后之间的压力差。
下面描述根据本发明的各个实施方案的用于防止再循环废气的反向流动的低压EGR系统100的控制方法。
图2是根据本发明的各个实施方案的用于控制用于防止再循环废气的反向流动的低压EGR系统100的流程图。
首先，在S10测量发动机速度和发动机负载，在S20根据发动机速度和发动机负载设定低压EGR阀130的前后之间的最小目标压力差。
在S30测量低压EGR阀130的前后之间的当前压力差。在S40比较测量的压力差与目标压力差，如果当前压力差大于目标压力差，则在S90确定低压EGR系统100正在正常操作，流程返回至S10，在S10测量一个或多个发动机速度和发动机负载。如果当前压力差小于目标压力差，在S50控制低压EGR阀130的开度以提高压力差。即通过减小低压EGR阀130的开度来提高低压EGR阀130的前后之间的压力差。
如上所述提高当前压力差之后，在S60再次比较当前压力差与目标压力差，其中如果当前压力差变得大于目标压力差，则确定低压EGR系统100正在正常操作，返回S10，测量发动机速度和发动机负载。但是，如果在提高当前压力差之后当前压力差仍然小于目标压力差，则在S70将条件持续预定时间。允许条件持续预定时间的原因是，检查在预定时间中是否检测到错误，以便在当前压力差变得小于目标压力差的情况下准备系统的异常操作。该预定时间被称为“去抖动(debounce)时间”。
这里，目标压力差是防止低压EGR管道140中的再循环废气的反向流动的最小值。
此外，虽然调节低压EGR阀130的开度，但是在当前压力差小于目标压力差持续去抖动时间时，停止低压EGR系统100以防止低压EGR管道140中的废气的反向流动。这里，在S80点亮低压EGR系统100的警告灯，以警示驾驶员事先防止了系统的故障。
如果再循环废气向后流动，空气控制变得不稳定，空气供给变得不规律。但是，如果通过设置在低压EGR阀130的下游侧和上游侧的压力传感器的信号来补偿低压EGR阀130的开度以便防止再循环废气的反向流动，那么实际的当前压力差被增大，从而进入空气被稳定地提供至发动机。
为了便于在所附权利要求中解释和精确定义，术语“下游”或者“上游”等等用于参考在图中所示的示例性实施方案的特征的位置来对这些特征进行描述。
以上出于说明和描述的目的呈现了本发明的特定示例性实施方案。但是其并非穷尽性的，或者要把本发明限制于所公开的精确形式，显然，在上述教导的启示下可以进行许多修改和变化。示例性实施方案的选择和描述是为了解释本发明的特定原理和它们的实际应用，从而使本领域的其他技术人员获得并利用本发明的各个示例性实施方案和它们的各种替换和修改。本发明的范围由所附的权利要求及其等效形式限定。

Claims (13)

1.一种低压废气再循环系统控制方法，包括：
测量发动机速度和负载；
根据测量的发动机速度和负载设定低压废气再循环阀的下游侧和上游侧之间的目标压力差；
测量所述低压废气再循环阀的下游侧和上游侧之间的当前压力差；
比较所述当前压力差与所述目标压力差；以及
当所述当前压力差小于所述目标压力差时，通过调节所述低压废气再循环阀的开度从而改变再循环废气量来防止再循环废气的反向流动。
2.根据权利要求1所述的低压废气再循环系统控制方法，其中所述目标压力差是能够防止在低压废气再循环管道中流动的再循环废气的反向流动的最小值。
3.根据权利要求1所述的低压废气再循环系统控制方法，进一步包括：
在调节所述低压废气再循环阀的开度之后，再次测量当前压力差；
比较所述当前压力差与所述目标压力差；以及
如果所述当前压力差小于所述目标压力差，执行预定时间的去抖动。
4.根据权利要求3所述的低压废气再循环系统控制方法，其中如果在执行去抖动时连续产生错误，则停止所述低压废气再循环系统。
5.根据权利要求4所述的低压废气再循环系统控制方法，其中在停止所述低压废气再循环系统时点亮警告灯以发送警报。
6.一种用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，包括：
进气管道，进入空气通过所述进气管道被提供至发动机；
排气管道，来自于发动机的废气流过所述排气管道；
低压废气再循环管道，所述低压废气再循环管道从所述排气管道分叉并连接至所述进气管道；
低压废气再循环阀，所述低压废气再循环阀设置在所述低压废气再循环管道上以便控制通过所述低压废气再循环管道的再循环废气；
压力传感器，所述压力传感器设置在所述低压废气再循环阀的下游侧和上游侧；以及
控制部，所述控制部使用所述压力传感器测量的压力差来控制所述低压废气再循环阀的开度。
7.根据权利要求6所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，其中在由所述压力传感器测量的当前压力差小于预定目标压力差时，所述控制部控制所述低压废气再循环阀的开度。
8.根据权利要求6所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，进一步包括冷却流过所述低压废气再循环阀的再循环废气的低压废气再循环冷却器。
9.根据权利要求8所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，其中所述压力传感器设置在所述低压废气再循环阀的上游侧和所述低压废气再循环冷却器的下游侧。
10.根据权利要求6所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，进一步包括设置在所述低压废气再循环阀的下游侧的事故备用过滤器。
11.根据权利要求6所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，其中所述低压废气再循环阀是三通阀。
12.根据权利要求6所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，其中催化转化器设置在所述低压废气再循环管道的上游侧。
13.根据权利要求12所述的用于防止再循环废气的反向流动的低压废气再循环系统，其中所述催化转化器包括柴油机颗粒过滤器和柴油机氧化催化剂。
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