CN107339170B - 车辆的发动机系统 - Google Patents

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Abstract

本公开内容提供一种车辆的发动机系统，该发动机系统包括：发动机，具有用于通过燃烧燃料产生驱动扭矩的燃烧室；进气管线，流入燃烧室的新鲜空气在该进气管线中流动；排气管线，从燃烧室排出的废气在该排气管线中流动；再循环管线，连接排气管线与进气管线；涡轮增压器，包括设置在排气管线处并且通过来自燃烧室的废气旋转的涡轮机，并包括设置在进气管线处、与涡轮机一起旋转并压缩新鲜空气的压缩机；废气再循环阀，设置在再循环管线与进气管线的连接处，以调节通过再循环管线供给至进气管线的废气再循环气体量；以及剩余气体消除装置，用于将进气管线中剩余的气体供给至再循环管线。

Description

车辆的发动机系统
相关申请的交叉引证
本申请要求2016年4月28日提交的韩国专利申请第10-2016-0052106号的优先权和权益，其全部内容通过引证结合于此。
技术领域
本公开内容涉及车辆的发动机系统。更具体地，本发明涉及包括废气再循环装置的发动机系统。
背景技术
该部分中的陈述仅提供与本公开内容有关的背景信息，并且可不构成现有技术。
通常，废气中包含的氮氧化物(NOx)是形成酸雨的原因，该氮氧化物损害眼睛和呼吸器官，并且使植物枯萎。NOx被规定为主要的大气污染物，并且为了减少废气中的NOx的量已进行了研究。
安装在车辆中的废气再循环(EGR)系统减少车辆的有害废气。通常，废气中的NOx的量在富氧空气混合物中增加，并且空气混合物燃烧良好。因此，由于使得废气的一部分(例如，大约5％至20％)再循环至空气混合物以便减小空气混合物中的氧的比率并因此阻碍燃烧，废气再循环系统减小了废气中的NOx的量。
通常，废气再循环系统包括热的EGR系统和冷却的EGR系统，热的EGR系统通过延迟点火并且减小空气/燃料比而减少NOx、颗粒物质(PM)、及排出的碳氢化合物(HC)的量，冷却的EGR系统通过冷却再循环废气降低燃烧室的温度并且阻碍燃烧。
EGR比率是指通过废气再循环系统供给至发动机的EGR气体量在供给至发动机的整个空气量(新鲜空气+EGR气体)中的比率。当EGR比率增大时，供给至燃烧室的氧气量减少，燃烧温度降低，并且氮氧化物减少。但是当EGR气体量过度增加时，发动机输出和燃料消耗劣化。然而，当EGR比率减小时，供给至燃烧室的氧气量增加，燃烧温度升高，并且氮氧化物增加。因此，期望的是控制EGR气体量。
此外，已发现在发动机关闭之后，一些EGR气体留在新鲜空气和EGR气体在其中流动的进气管线中。当发动机启动时，保留的EGR气体流入发动机的燃烧室，这可以引起异常燃烧，诸如爆震(knocking)和预点火。
在此背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对本公开内容的背景技术的理解，并且因此，本公开内容可包含不构成对于本领域普通技术人员而言已经知晓的现有技术的信息。
进一步的实用领域将可从本文提供的描述中变得明显。应当理解描述和具体实例旨在仅仅用于举例说明，而并非旨在限制本公开内容的范围。
发明内容
本公开内容提供一种车辆的发动机系统，该发动机系统可以在发动机关闭之后去除留在进气管线中的气体。
此外，本公开内容提供一种车辆的发动机系统，该发动机系统可以防止或者减少异常燃烧，并且通过去除留在进气管线中的气体控制精确的EGR比率。
根据本公开内容的一种形式的车辆的发动机系统可以包括：发动机，包括通过燃烧燃料产生驱动扭矩的多个燃烧室；进气管线，流入燃烧室的新鲜空气在进气管线中流动；排气管线，从燃烧室排出的废气在排气管线中流动；再循环管线，与排气管线分开并且接合至进气管线；涡轮增压器，包括设置在排气管线处的涡轮机并且通过从燃烧室排出的废气旋转，并包括设置在进气管线处、与涡轮机一起旋转并且压缩新鲜空气的压缩机；EGR阀，设置在再循环管线与进气管线连接的部分处，以调节通过再循环管线供给至进气管线的EGR气体的量；以及剩余气体消除装置，用于将留在进气管线中的剩余气体供给至再循环管线。
剩余气体消除装置可以包括：剩余气体再收集管线，与进气管线分开并且接合至再循环管线；剩余气体再收集阀，设置在剩余气体再收集管线中并且选择性地打开；以及剩余气体再收集泵，设置在剩余气体再收集管线中并且将进气管线中的剩余气体泵送至剩余气体再收集管线。
剩余气体再收集管线可以在中间冷却器与进气歧管之间与进气管线分开，并且在EGR冷却器与EGR阀之间接合至再循环管线。
剩余气体再收集阀可以在后运行周期之后或者在发动机起动之前打开预定时间。
剩余气体再收集泵可以在后运行周期期间或者在发动机起动之前操作预定时间。
后运行周期(after run period)可以是在发动机关闭之后发动机保持预定时间的空转状态的周期。
根据本公开内容的一种形式，留在进气管线中的气体在发动机关闭之后通过剩余气体消除装置去除，并且因此可以防止或者减少异常燃烧并且精确地控制EGR比率。
进一步的实用领域将可从本文提供的描述中变得明显。应当理解描述和具体实例旨在仅仅用于举例说明，而并非旨在限制本公开内容的范围。
附图说明
为了可以充分理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的各种形式，其中：
图1是示出了根据本公开内容的一种形式的车辆的发动机系统的示意性视图；以及
图2是说明根据本公开内容的一种形式的车辆的发动机系统的操作的流程图。
本文中描述的附图仅用于说明目的，并非旨在以任何方式限制本公开内容的范围。
<符号说明>
10：进气管线
20：发动机
21：燃烧室
30：排气管线
40：再循环管线
52：EGR阀
54：EGR冷却器
70：涡轮增压器
71：涡轮机
73：压缩机
80：ECU
90：剩余气体消除装置
94：剩余气体再收集管线
92：剩余气体再收集阀
96：剩余气体再收集泵
具体实施方式
以下描述实际上仅是示例性的并不旨在限制本公开内容、应用或者用途。应当理解的是，贯穿所有附图，对应的参考标号指代相似或对应的部件或特征。
本领域技术人员应当认识到，在完全不背离本公开内容的精神或范围的情况下，可通过各种不同的方式修改所描述的形式。
为了清楚地描述本公开内容，不与说明书相关的部分将被省略。遍及说明书，相同参考数字表示相同元件。
此外，为了更好的理解和便于描述，附图中所示的每个构造的尺寸及厚度均被随意地示出，但本公开内容并不局限于此。在附图中，为了清楚起见，放大层、膜、面板、区域等的厚度。
图1是示出了根据本公开内容的一种形式的车辆的发动机系统的示意性视图。
如图1中所示，车辆的发动机系统包括：发动机20，包括通过燃烧燃料产生驱动转矩的多个燃烧室21；进气管线10，流入燃烧室21的新鲜空气在进气管线中流动；排气管线30，从燃烧室21排出的废气在排气管线中流动；以及再循环管线40，与排气管线30分开并且接合至进气管线10。
连接管100设置在再循环管线40与进气管线10连接的部分处。
净化从燃烧室21排出的废气的各个废气净化装置60设置在排气管线30处。废气净化装置60可以包括LNT(稀NOx捕获器)、DOC(柴油机氧化催化器)以及DPF(柴油机颗粒过滤器)。
发动机系统包括废气再循环(EGR)装置，在该废气再循环装置中，从燃烧室21排出的废气的一部分再供给至燃烧室21。
EGR装置包括：再循环管线40，在排气管线30处分开(branch，分支)并且在进气管线10处接合；EGR冷却器54，设置在再循环管线40处；以及EGR阀52，设置在再循环管线40处。EGR冷却器54冷却通过再循环管线40再循环的废气(在下文中，将称作‘EGR气体’)。再循环的气体的量通过EGR阀52调节。
发动机系统包括涡轮增压器70，该涡轮增压器压缩流经进气管线10的新鲜空气(或者外界空气)以及流经再循环管线40的EGR气体，并将压缩空气供给至燃烧室21。涡轮增压器70包括涡轮机71和压缩机72，其中，涡轮机设置在排气管线30处并通过从燃烧室21排出的废气旋转，压缩机设置在进气管线10处并且通过与涡轮机71一起旋转压缩新鲜空气和EGR气体。
涡轮机71包括涡轮机壳体，以及设置在涡轮机壳体中并且通过从燃烧室21排出的废气的旋转力旋转的涡轮机叶轮。压缩机72包括压缩机壳体，以及设置在压缩机壳体中并且与涡轮机叶轮一起旋转的压缩机叶轮。新鲜空气和再循环气体通过压缩机72的压缩机叶轮的旋转而被压缩，并且压缩气体供给至燃烧室21。
根据本公开内容的一种形式的发动机系统包括用于将进气管线10中剩余的剩余气体供给至再循环管线40的剩余气体消除装置90。
剩余气体消除装置90包括：剩余气体再收集管线94，与进气管线10分开并且接合至再循环管线40；剩余气体再收集阀92，设置在剩余气体再收集管线94中并且选择性地打开；以及剩余气体再收集泵96，设置在剩余气体再收集管线94中并将进气管线10中的剩余气体泵送至剩余气体再收集管线40。
剩余气体再收集管线94在中间冷却器与进气歧管之间与进气管线10分开，并且在EGR冷却器54与EGR阀52之间接合至再循环管线40。
剩余气体再收集阀92可以在发动机开启之后发动机正常操作时关闭，并且在后运行周期(after-run period)期间可以打开预定时间(例如，约3至5秒)。
替代地，剩余气体再收集阀92可以在发动机开启之前打开预定时间。例如，当具有遥控钥匙(remote control key)的驾驶员上车时，ECU(发动机控制单元)通过遥控钥匙与ECU之间的无线通信检测驾驶员上车，并且控制剩余气体再收集阀92在发动机启动之前打开预定时间。
剩余气体再收集泵96可在发动机开启之后发动机正常操作时不操作，并且在后运行周期期间可以操作预定时间(例如，约3至5秒)。替代地，剩余气体再收集泵96可以在发动机开启之前操作预定时间。例如，当具有遥控钥匙的驾驶员上车时，ECU(发动机控制单元)通过遥控钥匙与ECU之间的无线通信检测驾驶员上车，并且控制剩余气体再收集泵96在发动机启动之前操作预定时间。
即，当剩余气体再收集泵96在后运行周期期间或者在发动机开启之前操作时，进气管线10中流动的EGR气体和新鲜空气通过剩余气体再收集泵96从进气管线10通过剩余气体再收集管线94泵送至再循环管线40。
发动机的操作、剩余气体再收集阀92的打开和关闭、剩余气体再收集泵96的操作、涡轮增压器的操作、以及废气再循环装置的操作可以通过ECU(发动机控制单元)80的控制信号控制。
ECU80可以利用通过预定程序操作的一个或多个微处理器或者包括微处理器的硬件实现，并且预定程序包括用于执行待描述的用于控制根据本公开内容的一种形式的发动机系统的方法的一系列命令。
后运行周期可以意指在发动机关闭之后发动机保持预定时间的空转(idle)状态的周期。
图2是说明根据本公开内容的一种形式的车辆的发动机系统的操作的流程图。
参考图2，当发动机在步骤S10开启时，将新鲜空气和燃料通过进气管线10供给至发动机，并且在步骤S20通过燃烧燃料在发动机20的燃烧室21中产生驱动扭矩。
在发动机20的燃烧室21中产生的废气的一部分在步骤S20通过EGR装置50的操作通过再循环管线40和进气管线10再供给至燃烧室21。EGR气体量可以通过EGR阀52的打开和关闭调节。
当发动机关闭时，EGR气体留在进气管线10中。留在进气管线10中的EGR气体将称作剩余气体。
当发动机在步骤S30关闭时，在步骤S40中，在后运行周期期间，剩余气体再收集阀92通过ECU80打开预定时间(例如，约3至5秒)，并且剩余气体再收集泵96通过ECU80操作预定时间(例如，约3至5秒)。
进气管线10中的剩余气体通过剩余气体再收集泵96的操作通过剩余气体再收集管线94被泵送至再循环管线40。因此，进气管线10中的剩余气体在发动机关闭之后流入再循环管线40中。
并且当发动机启动且EGR装置50操作时，供给至再循环管线40的剩余气体和新鲜空气被供给至发动机20的燃烧室21。
如上所述，根据本公开内容的一种形式，进气管线10中的剩余气体通过剩余气体再收集阀92的打开和剩余气体再收集泵96的操作被泵送至再循环管线40，并且因此剩余气体不会留在进气管线10中。
因此，在发动机已关闭之后，当发动机启动时，可以防止或者减小由进气管线10中的剩余气体导致的异常燃烧(例如，爆震或者预点火等)。
此外，当EGR装置50操作时，可以精确地调节供给至燃烧室的EGR气体量。
尽管已经结合目前视为实际的示列性形式来描述了本公开内容，然而，应当理解的是，本公开内容并不局限于所公开的形式，相反地，而是旨在覆盖包含在本公开内容的精神和范围内的各种修改和等同布置。
本公开内容的描述实际上仅是示例性的并且，因此，没有背离本公开内容的实质的变化旨在本公开内容的范围内。这种变化不被认为偏离本公开内容的精神和范围。

Claims (4)

1.一种车辆的发动机系统，包括：
发动机，包括用于通过燃烧燃料产生驱动扭矩的多个燃烧室；
进气管线，流入所述燃烧室中的新鲜空气在所述进气管线中流动；
排气管线，从所述燃烧室排出的废气在所述排气管线中流动；
再循环管线，与所述排气管线分开并且接合至所述进气管线；
涡轮增压器，包括设置在所述排气管线处并且通过从所述燃烧室排出的废气旋转的涡轮机，并包括设置在所述进气管线处、与所述涡轮机一起旋转并构造成压缩新鲜空气的压缩机；
废气再循环阀，设置在所述再循环管线与所述进气管线连接的部分处，以调节通过所述再循环管线供给至所述进气管线的废气再循环气体的量；
剩余气体消除装置，用于将留在所述进气管线中的剩余气体供给至所述再循环管线，其中，所述剩余气体消除装置包括：剩余气体再收集管线，与所述进气管线分开并且接合至所述再循环管线；剩余气体再收集阀，设置在所述剩余气体再收集管线中，以选择性地打开；以及剩余气体再收集泵，设置在所述剩余气体再收集管线中，以将所述进气管线中的剩余气体泵送至所述剩余气体再收集管线；以及
控制器，用于控制所述发动机的操作、所述剩余气体再收集阀的操作以及所述剩余气体再收集泵的操作；
其中，所述控制器在后运行周期之后以及在所述发动机起动之前的至少一个期间控制所述剩余气体再收集阀打开、控制所述剩余气体再收集泵操作预定时间。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中，
所述剩余气体再收集管线在中间冷却器与进气歧管之间与所述进气管线分开，并且在废气再循环冷却器与所述废气再循环阀之间接合至所述再循环管线。
3.根据权利要求1所述的发动机系统，其中，
所述后运行周期是在所述发动机关闭之后所述发动机保持预定时间的空转状态的周期。
4.根据权利要求1所述的发动机系统，其中，
所述后运行周期是在所述发动机关闭之后所述发动机保持预定时间的空转状态的周期。
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