CN1637264A - 用于内燃机的废气再循环系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃机的废气再循环系统。所述废气再循环系统构造成将大量废气再循环到发动机进气通道同时降低由再循环废气引起的进气通道内的污染以及防止由再循环废气的热量引起的对进气通道的损坏。第一再循环通路再循环来自位于催化变换器单元的上游的排气通道的上游部分的废气。第二再循环通路再循环来自位于催化变换器单元的下游的排气通道的下游部分的废气。提供控制单元以便基于再循环废气的温度，控制第一和第二再循环通路之间的选择阀的切换。

Description

用于内燃机的废气再循环系统
技术领域
本发明涉及用于内燃机的废气再循环系统。更具体地说，本发明涉及用于具有在废气通道中提供的催化变换器的内燃机的废气再循环系统。
背景技术
已知配置成再循环从汽车发动机和其他内燃机到发动机的进气通道的部分废气的废气再循环系统一段时间。
例如，在日本公开专利申请No.2003-83050中公开的内燃机配置成再循环从位于催化变换器的下游的排气管(排气通道)部分到使用EGR管(再循环通道)的进气管(进气通道)的废气。
还存在配置成再循环从位于催化变换器的上游的排气通道部分到进气通道的废气的汽车发动机。
通过实施废气再循环和控制安装再循环通道中的流量调节阀，能降低泵损耗和冷却损耗以及增加特定热量率。因此，能提高燃料效率。
根据上述内容，从该公开内容，对本领域的技术人员来说，存在改进的废气再循环系统的需要是显而易见的。本发明满足现有技术中的这一需要以及从该公开内容，对本领域的技术人员来说变得显而易见的其他需要。
发明内容
已经公开了在配置成通过再循环从位于催化变换器的上游的废气通道部分流出的废气，提高燃料效率的发动机中，引入进气通道的再循环废气不通过催化变换器以及存在再循环废气将与漏气反应以及导致进气通道被污染的可能性。
相反，当从位于催化变换器的下游的排气通道部分流出废气时，废气在其再循环到进气通道前，通过催化变换器，因此，很少污染进气通道。然而，由催化变换器内的反应生成的热导致废气的温度变高以及存在根据在再循环通道中提供的进气通道的耐热性和流量调节阀的耐热性，能再循环不太多废气时，诸如当在高负载和高旋转速度条件下，运行内燃机时的时间。在这些情况下，失去通过增加的废气再循环，提高发动机的燃料效率的机会以防止进气通道和流量调节阀热损坏。
本发明的目的是提供配置成允许再循环到进气通道的大量废气同时降低由再循环废气引起的进气通道的内部的污染以及防止由再循环废气的热量引起的进气通道的损坏的内燃机。
根据本发明的废气再循环系统主要具有：进气通道、排气通道、第一再循环通路、第二再循环通路、切换机构和控制单元。排气通道具有催化变换器。第一再循环通路从位于催化变换器的上游的排气通道的上游部分延伸到进气通道。第二再循环通路从位于催化变换器的下游的排气通道的下游部分延伸到进气通道。切换机构配置和安排成在经第一再循环通路，发生废气再循环的第一再循环状态和经第二再循环通路，发生废气再循环的第二再循环状态之间有选择地切换。控制单元配置成基于与将再循环回进气通道的废气的废气温度有关的至少一个参数，通过切换机构，控制在第一再循环状态和第二再循环状态之间切换。
从下述公开本发明的优选实施例的结合附图的详细描述，对本领域的技术人员来说，本发明的这些和其他目的、特征、方面和优点将变得显而易见。
附图说明
现在，参考形成该原始公开的一部分的附图。
图1是配置和安排成包括根据本发明的第一实施例的废气再循环系统的内燃机的示意图；
图2是图1所示的内燃机的燃烧室的一个的简化、局部顶视图；
图3表示发动机操作区与废气再循环状态的关系图；
图4是表示在执行双向选择阀的切换控制中，由控制单元执行的处理的流程图；
图5是表示再循环废气温度与发动机速度、发动机负载以及再循环废气量的图；
图6(a)是根据本发明的第一实施例的废气再循环系统的简化图；
图6(b)是根据本发明的第二实施例的废气再循环系统的简化图；
图7是根据本发明的第三实施例的废气再循环系统的简化图；
图8是根据本发明的第四实施例的废气再循环系统的简化图；
图9是根据本发明的第五实施例的废气再循环系统的简化图；
图10是根据本发明的第一实施例的变形，具有图1所示的废气再循环系统，而且还具有另外的温度传感器的内燃机的示意图。
具体实施方式
现在，将参考附图，解释本发明的选择实施例。从该公开内容，对本领域的技术人员来说，仅为示例目的，而不是为了限制由附加权利要求及其等效定义的本发明，提供本发明的实施例的下述描述。
首先参考图1，示例说明内燃机1，其配置和安排成包括根据本发明的第一实施例的废气再循环系统。基本上，发动机1包括进气通道2、空气过滤器3、空气流量计4、电控节流阀5、多个进气阀6、燃烧室7、燃料喷射阀9、火花塞10、多个排气阀11、排气通道12、废气空气-燃料比传感器13和催化变换器单元14。从该公开内容，本领域的技术人员将看出发动机1具有多个燃烧室7，每个具有燃料喷射阀、火花塞、两个进气阀和两个排气阀，尽管仅示出了一个烧烧室。因此，为简化起见，在此仅论述和示例说明一个燃烧室7和相关的部件。
该发动机1的废气再循环系统(如后所述)具有配置和安排有选择地使废气从排气通道12再循环回进气通道2的一对再循环通路，其中，根据检测的发动机操作状态，诸如废气温度，从催化变换器单元14的上游或下游的位置抽取再循环废气。这两个再循环通路主要由从排气通道12延伸到进气通道2的多个再循环通道31、32、36和38、EGR流量调节阀41和双向选择阀42形成。由发动机控制单元50控制从排气通道12再循环回进气通道2的废气。
第一再循环通路是由从位于催化变换器单元14的上游的排气通道12的上游部分12a延伸到进气通道2的通道31、36和38形成的通道以及用来在由催化变换器单元14处理前再循环废气。在此所使用的术语“上游部分”称为位于催化变换器单元14的上游的排气通道12的部分。第二再循环通道是由从位于催化变换器单元14的下游的排气通道的下游部分延伸到进气通道的通道32、36和38形成的通道，以及用来再循环废气。在此所使用的下游部分是指位于催化变换器单元14的下游的排气通道12的部分。双向选择阀42形成配置和安排成在第一再循环状态和第二再循环状态之间切换的切换机构。尽管双向选择阀42是第一实施例的切换机构，从这一公开内容可以看出切换机构可以由单个选择阀、多个ON/OFF阀或ON/OFF阀和止回阀的组合组成。第一再循环状态是经第一再循环通路发生废气再循环的状态。
第二再循环状态是经第二再循环通路发生废气再循环的状态。控制单元50基于与再循环到进气通道2的废气的温度有关的参数或多个参数，控制切换机构42处于第一再循环状态还是第二再循环状态，如下所述。根据本发明，根据进气通道和其他部件的耐热极限，切换所使用的再循环通道。
特别地，基于与再循环到进气通道2的废气温度有关的所选择的操作状态，由切换机构42切换废气再循环到进气通道2的路径或通路。当切换机构42设置成第一再循环状态存在时，废气在通过催化变换器单元14前，通过第一再循环通路，使废气再循环到进气通道2。因此，尽管再循环废气具有相对低的洁净度，但在温度方面低于存在于催化变换器单元14的废气。
同时，当切换机构42设置成第二再循环状态存在时，废气在通过催化再循环单元14后，通过第二再循环通路再循环到进气通道2。因此，再循环废气具有相对高的洁净度以及由于在催化变换器单元14中发生的反应温度很高。控制单元50基于与再循环废气的温度有关的参数或多个参数，控制在第一再循环状态和第二再循环状态之间切换。
当废气温度低时，第二再循环状态成立以致通过第二再循环通路再循环已经通过催化变换器单元14和具有相对高的洁净度的废气。同时，当再循环废气的温度增加到存在进气通道2将受再循环废气的热量损坏的可能性的点时，即当与废气的温度有关的一个或多个参数处于预定范围中时，第一再循环状态成立以致通过第一再循环通路，再循环还没有通过催化变换器单元14以及具有比已经通过催化变换器单元14的废气更低的温度的废气，从而维持将再循环气体输送到进气通道。
通过这一控制方法，缺省状态是第二再循环状态(其中，通过第二再循环通路，再循环已经通过催化变换器单元14和具有相当高的洁净度的废气)，以及当存在热将损坏进气通道和其他部件时，使用第一再循环状态(其中，通过第一再循环通路，还没有通过催化变换器和具有相当低的温度的废气再循环到进气通道)。因此，大量废气能再循环到进气通道，同时降低由再循环废气引起的进气通道2的内部的污染以及防止由再循环废气的热量损坏进气通道2。
控制单元50优选地包括具有EGR控制程序的微型计算机，通过有选择地操作EGR流量调节阀41和双向选择阀42，控制从排气通道12再循环回进气通道2的废气，如下所述。控制单元50还优选地包括其它的传统的部件，诸如输入接口电路、输出接口电路以及存储设备，诸如ROM(只读存储器)设备和RAM(随机存取存储器)设备。编程控制单元50的微型计算机来控制EGR流量调节阀41和双向选择阀42的操作。以传统的方式，控制单元50操作地连接到EGR流量调节阀41和双向选择阀42。控制单元50的内部RAM存储操作标记的状态和各种控制数据。控制单元50的内部ROM存储用于各种操作的控制参数，包括但不限于EGR流量调节阀41和双向选择阀42的操作。控制单元50能按需要和/或需求，根据控制程序，有选择地控制操作系统的任何部件。从该公开内容，本领域的技术人员将看出用于控制单元50的精确结构和算法可以是硬件和将执行本发明的功能的软件的任意组合。换句话说，在本说明书和权利要求中所利用的“装置+功能”从句应当包括能用来执行“装置+功能”从句的功能的任何结构或硬件和/或算法或软件。
进气通道2是进气注入燃烧室7的通道。空气过滤器3、空气流量计4和电控节流阀5均安置在进气通道2中。这些部件是相对传统的部件，因此，不再详细地论述或示例说明这些部件。
配置和安置空气流量计4以便向燃烧室7产生表示在进气通道2中流过的进气的信号。来自空气流量计4的信号输送到控制单元50。控制单元50基于来自空气流量计4的信号，计算流入燃烧室7的进气量，以及向电控节流阀5发出控制命令。电控节流阀5用来基于由控制单元50发出的命令，调节流入燃烧室7的进气量。
进气通道2包括从再循环通道38接收再循环废气、由废气再循环系统的第一再循环通路和第二再循环通路共用的进气歧管20(如下所述)。进气歧管20优选地由树脂而不是金属制成，以便降低其重量。因此，进气歧管20能经受的最大温度低于在铝歧管情况下的温度。
如图2所示，正好在燃烧室7的上游，将第二通道2划分成第一进气口2a和第二进气口2b，两者均通向燃烧室7。进气口2a和2b的每一个具有滚动控制阀(tumble control valve)22。在每个进气口2a和2b中还提供从滚动控制阀22的轴附近延伸到燃烧室7的分隔板21。每个进气口2a和2b的分隔板21将进气口2a和2b的内部空间划分成上部分和底部分，由此将进气口2a和2b的内部空间划分成上通道和下通道。由滚动控制阀22打开和关闭下通道。当滚动控制阀22关闭进气口2a和2b的下通道时，燃烧室7内的进气的滚动流量(tumbling flow)加强。
进气阀6将流过进气通道2的空气在预定定时引入燃烧室7。进气阀6以传统方式，根据曲柄轴(未示出)的旋转，由旋转的进气凸轮驱动。
燃烧室7是由汽缸头的底表面、汽缸的内壁表面以及活塞8的顶表面形成的空间(可变容量区)。活塞8安置成沿汽缸的内壁往复运动以及以传统的方式，其顶表面具有空腔8a。
在燃烧室7的上面部分中提供燃料喷射阀9和火花塞10。火花塞10通常安置在燃烧室7的上面部分的中央。燃料喷射阀9安置和配置成将燃料直接喷射到汽缸中(即进入燃烧室7)。高压燃料泵(未示出)使燃料加压以便燃料喷射阀9能将燃料直接喷射到燃烧室7中。
在将燃料从高压燃料泵输送到燃料喷射阀9的高压管道中，提供燃料压力传感器，以及将其配置成将燃料压力信号输送到控制单元50。控制单元50控制高压燃料泵的操作，因为所需燃料压力根据发动机操作状态改变。控制单元50还从发送分别表示加速器踏板位置或节流阀开度、曲柄角和冷却液温度的信号的加速器位置传感器、曲柄角传感器和冷却液温度传感器接收信号，以便检测发动机1的当前发动机操作状态。基于加速器位置信号、曲柄角信号和冷却液温度信号，控制单元50计算所需转矩、发动机转速、和发动机温度以及根据发动机1的所需转矩和操作状态，操作燃料喷射阀9和火花塞10。
在加热发动机1后，控制单元50以当发动机上的负载低时，在燃料室7中实施分层燃烧以及当发动机负载不低时，实施均匀燃料的方式，控制燃料喷射阀9喷射燃料的定时。
在分层燃烧期间，燃料喷射阀9以相当大的燃料-空气混合物(成团状)形成在活塞8的空腔8a和上述空间中的方式，在压缩冲程期间喷射燃料。燃料-空气混合物集中在火花塞10a周围以及在空气-燃料混合物的外部周围，有不存在燃料的空间层。当从这一状态点火火花塞10以及实施分层燃烧时，获得极其少量的燃烧以及提高燃料效率。用这种方式实施分层燃烧的操作区(分层燃烧区)是图3所示的分层燃烧区A(如下所述)。
同时，在均匀燃烧期间，燃料喷射阀9在进气冲程期间喷射燃料以及在整个燃烧室7中形成均匀燃料-空气混合。当在燃烧室7中，通过具有均匀空气-燃料比的燃料-空气混合物实施燃烧时，即，当实施均匀燃烧时，获得比分层燃烧更高的输出。实施均匀燃烧的操作区(均匀燃烧区)是图3所示的均匀燃烧区B和C。如图3所示，当发动机负载低于中等到高负载时，通常使用均匀燃烧。
排气通道12用作将在燃烧室7中燃烧后剩余的气体排放为废气的通道。用传统的方式，安置在燃烧室7和排气通道12之间的排气阀11由根据曲柄轴(未示出)的旋转而旋转的排气凸轮驱动。当排气阀11打开时，通过排气通道12运送燃烧室7内的气体并排放所述气体。在排气通道12内安置废气空气-燃料比传感器13、用于净化废气的催化变换器单元14以及用于检测废气压力的排放压力传感器52。催化变换器单元14在其中安装有温度传感器(未示出)。根据需要，将由这些传感器检测的表示废气空气-燃料比、废气压力和催化变换器温度的数据输送到控制单元50。控制单元50计算将从燃料喷射阀9喷射的燃料量以便获得将净化的废气所需的空气-燃料比，即废气空气燃料比传感器13的输出值。控制单元50配置成基于由安装在催化变换器单元14中的温度传感器检测的催化变换器温度，确定催化变换器单元14的催化剂活动级。控制单元50在控制双向选择阀42(如下所述)中，使用由废气压力传感器52测量的压力数据。
催化变换器单元14优选地是包括具有氧化例如包含在废气中的CO和HC的氧化集催化剂的上游氧化催化变换器14a和配置成处理或吸收废气中的NOx的下游NOx分流催化变换器14b的级联催化变换器单元。去氧化废气中的NOx成分(还原反应)和氧化废气中的碳氢化合物和一氧化碳，从而净化废气。由于催化变换器单元14两端的压降，排气通道12的上游部分12a中以及还没有通过催化变换器单元14的废气(在下文中称为“上游废气”)的压力高于排气通道12的下游部分12b中并且已经通过催化变换器单元14的废气(在下文中称为“下游废气”)的压力。同时，因为由在催化变换器单元14中发生的化学反应加热下游废气，上游废气的温度低于下游废气的温度。
发动机1的废气再循环系统的第一和第二再循环通路主要由第一再循环通道31、第二再循环通道32和一对共用再循环通道36和38形成。双向选择阀(切换机构)42安装在共用再循环通道36和第一和第二再循环通道31和32之间以便通过控制单元50，有选择地将第一和第二再循环通道31和32连接到共用再循环通道36。EGR流量调节阀41安装在共用再循环通道36和共用再循环通道38之间。由控制单元50有选择地控制EGR流量调节阀41。
为再循环从排气通道12的上游部分12a到进气通道2的上游废气的目的，提供第一再循环通道31。因此，第一再循环通道31被配置成从上游部分12a延伸到进气通道2。另一方面，为再循环从排气通道12的下游部分12b到进气通道2的下游废气的目的，提供第二再循环通道32。因此，第二再循环通道32配置成从下游部分21b延伸到进气通道2。第一和第二再循环通道31和32的末端通过双向选择阀42连接到共用再循环通道36和38。
双向选择阀42优选地是配置成在第一再循环通道31处于与共用再循环通道36连通的第一再循环状态和第二再循环通道32处于与共用再循环通道36连通的第二再循环状态之间有选择进行切换的螺线管型阀。当根据来自控制单元50的命令，将双向选择阀42设置成第一再循环状态时，通过共用再循环通道36和38，使上游废气再循环到进气通道2，以及由双向阀42阻挡下游废气。因此，不允许下游废气从第二再循环通道32流到共用再循环通道36。同时，当将双向选择阀42设置成第二再循环状态时，通过共用再循环通道36和38，使下游废气再循环到进气通道2，以及由双向阀42阻挡上游废气。因此，不允许上游废气从第一再循环通道31流向共用再循环通道36。
EGR流量调节阀41安置在共用再循环通道36和共用再循环通道38之间以及用来调节从共用再循环通道36和38流入进气通道2的再循环废气量。EGR流量调节阀41是通过步进电动机电驱动其阀体的电控阀。通过从控制单元50发送到步进电动机的脉冲信号的总量(在下文中称为“步进计数”)，确定其阀开度。步进电动机也称为“步进电动机”、“步进马达机”和“脉冲电动机”。
基于图3所示的描述发动机操作区与废气再循环状态的相关图，控制单元50根据发动机1的所需转矩(负载)和转速，控制废气再循环。因此，在每个操作区，如下所述实施废气再循环。
在图3的负转矩区D，不实施废气再循环。在图3的分层燃烧区A，实施废气再循环。在区A，将双向选择阀42设置成第二再循环状态，其中第二再循环通道32连接到共用再循环通道36，以便从排气通道12的下游部分12b，流出将再循环的废气。因此，从排气通道12的下游部分12b，流出下游废气并通过共用再循环通道36和38再循环到进气通道。
还在图3的均匀燃烧区B，实施废气再循环。当在均匀燃烧区B的子区中操作发动机1时，即，当燃烧是均匀的而且所需负载和转速相当小时，用与当发动机1在分层燃烧区A中操作相同的方式，从排气通道12的下游部分12b流出下游废气。同时，当发动机1在子区(b)中操作时，即，当发动机1的所需转矩和转速相对大时，从排气通道12的下游部分12a流出上游废气。在图3的均匀燃烧区C，不实施废气再循环。
当实施废气循环时，控制单元50使用控制图(未示出)来基于发动机1的所需转矩和转速，确定EGR流量调节阀41的开度，以及将对应于所确定的阀开度的步进计数发送到EGR流量调节阀41。
现在，将参考图4的流程图，描述由控制单元50执行来控制双向选择阀42以便实施如上所述的废气再循环的控制序列。
首先，在步骤S1中，控制单元50计算排气通道12和进气通道之间的压力差。由安装在排气通道12的下游部分12b中的废气压力传感器52测量排气通道12的压力以及由安装在进气通道2中的进气压力传感器51测量进气通道2的压力。
在步骤S2，控制单元50确定排气通道12和进气通道2之间的压力差是否等于或大于预定值。在该实施例中，预定值优选地是不根据发动机操作状态改变而改变的固定值。
如果排气通道12和进气通道2之间的压力差小于步骤S2中的预定值，控制单元50进入步骤S3。在步骤S3，控制单元50确定所需再循环气体量(在下文中称为“所需再循环气体量”)是否等于或大于预定量。基于发动机1的所需转矩和转速，确定所需再循环气体量。
如果在步骤S3中，确定所需再循环气体量等于或大于预定量，那么控制单元50进入步骤S4，其中，以形成第一再循环状态的方式，控制双向选择阀42，即，将第一再循环通道31连接到共用再循环通道36，以及从上游部分12a流出上游废气，以及将上游废气再循环到进气通道2。
同时，如果在步骤S2中，发现排气通道12和进气通道2之间的压力差等于或大于预定值，控制单元50进入步骤S5。如果发现所需再循环气体量小于步骤S3中的预定量，控制单元50也进入步骤S5。
在步骤S5，控制单元50确定再循环到进气通道2的进气歧管20的废气的温度(在下文中称为“再循环废气温度”)是否超出最大可容许温度Tmax。更具体地说，控制单元50确定所估计的再循环废气温度，即实际再循环废气温度的估计值是否超出最大可容许温度Tmax。
所估计的再循环废气温度是基于均为与再循环废气的实际温度有关的参数的发动机1的转速、发动机1的负载以及再循环废气量(流速)而估计的值。基于排气通道12和进气通道2之间的压力差和EGR流量调节阀41的开度(即发送到EGR流量调节阀41的步进计数)，计算再循环废气量。简单地说，在步骤S5，控制单元50基于与再循环废气的实际温度有关的参数(即，基于发动机1的转速、发动机1的负载、进气通道2的负进气压力、排气通道12的废气压力和EGR流量调节阀41的开度)，计算所估计的再循环废气温度，以及确定所估计的再循环废气温度是否超出最大容许温度Tmax。
基于进气歧管20(再循环废气进入进气通道2之处)的最大可耐温度的考虑，设置最大容许温度Tmax以及有时该最大容许温度Tmax低于进气歧管20的最大可耐温度。
如果在步骤S5，确定所估计的再循环废气温度超出最大容许温度Tmax，控制单元50进入步骤S4，以便再循环来自上游部分12a的冷却器废气。更具体地说，在步骤S4，控制单元50以形成第一再循环状态的方式控制双向选择阀42，即，第一再循环通道31连接到共用再循环通道36，以及从上游部分12a流出上游废气并将上游废气再循环到进气通道2。
同时，如果在步骤S5，确定所估计的再循环废气温度等于或小于最大容许温度Tmax，控制单元50进入步骤S6，其中用形成第二再循环状态的方式控制双向选择阀42，即，将第二再循环通道32连接到共用再循环通道36，以及从下游部分12b流出下游废气并将下游废气再循环到进气通道2。
当发动机在分层燃烧区A中操作或均匀燃烧区B的比较低负载(低所需转矩)和相对低转速的子区中操作时，发动机1的控制单元50设置(控制)双向选择阀42，以便从下游部分12b流出下游废气并输送到进气通道2作为再循环废气。当发动机在均匀燃烧区B的部分中操作时(如图3所示)，其中负载和所需转矩大于用虚线表示的边界，所需再循环废气量大以及如果从下游部分12b流出用于再循环的废气，不能获得排气通道12和进气通道2之间的足够压力差。因此，当发动机1在区域B的这一部分中操作时，发动机1的控制单元50设置双向选择阀42以便使来自上游部分12a的上游废气再循环到进气通道2，因为废气压力在上游部分12a中高于在下游部分12b中。此外，当发动机在均匀燃烧区B的部分中操作时(如图3所示)，其中负载和所需转矩高于用单点划线表示的边界，流进进气歧管20的再循环废气的温度超出进气歧管20的最大容许温度Tmax以及如果用于再循环的废气从下游部分12b流出，存在损坏进气歧管20的风险。因此，当发动机1在区域B的这一部分中操作时，发动机1的控制单元50设置双向选择阀42以便使来自上游部分12a的上游废气再循环到进气通道2，因为废气的温度在上游部分12a中低于在下游部分12b中。简单地说，控制单元50执行控制以便当发动机在图3所示的均匀燃烧区B的子区(b)中操作时，用于再循环的废气从上游部分12a而不是下游部分12b抽取，其中子区(b)是负载和所需转矩大于用虚线表示的边界的区域和负载和所需转矩大于用单点划线表示的边界的区域的总和。
首先，发动机1的废气再循环系统配置成能使用从废气还没有通过催化变换器单元14以及废气的压力相当高的排气通道12的部分流出上游废气的第一再循环通道31，或从废气已经通过催化变换器单元14以及废气的压力相当低的排气通道12的部分流出下游废气的第二再循环通道32，实施从排气通道12到进气通道2的废气再循环。此外，通过使双向选择阀42设置成第二再循环状态，能经第一再循环通道31，停止上游废气再循环到进气通道2，这是通常所期望的，因为没有通过催化变换器单元14的废气造成污染进气通道2的危险。
利用这一废气再循环结构，控制单元50执行步骤S2和S3的确定操作以及如果确定通过使用第二再循环通道32，足够的废气量能再循环到进气通道2，以便从排气通道12的下游部分12b流出下游废气(其中，废气已经通过催化变换器单元14以及废气的压力相当低)，设置双向选择阀42以便关闭第一再循环通道31以及仅经第二再循环通道32，使具有相当高洁净度的下游废气再循环到进气通道2。相反，如果控制单元50确定排气通道12和进气通道2之间的压力差不足，即，仅使用第二再循环通道32，没有足够的废气量再循环到进气通道2，将双向选择阀42设置成第一再循环状态以便具有相当高的压力的上游废气经第一再循环通道31再循环到进气通道2。通过以这种方式来控制废气再循环系统，减少进气通道2的内部的污染，因为当在低负载和低转速操作状态期间，实施废气再循环时，来自废气还没有通过催化变换器单元14的上游部分12a的上游废气不用于再循环。同时，在高负载和高转速操作状态期间，当需要大量再循环废气时，通过使高压上游废气再循环到进气通道2，能确保大的再循环废气量。
换句话说，与完全从排气通道12的上游部分12a流出用于再循环的废气的发动机相比，发动机1抑制由混合再循环废气和漏气引起的进气通道2内的粘性物质的产生，消除诸如阀粘着的问题的发生，而不采用任何其他保护措施。同时，与完全从排气通道12的下游部分12b流出用于再循环的废气的发动机相比，该发动机1能确保高负载和高转速的操作区中的大的再循环废气量，从而能提高燃料效率。
第二，通过本发明的发动机1的废气再循环系统，当将双向选择阀42设置成第一再循环状态时，使用第一再循环通道31而不是第二再循环通道32，以及使还没有通过催化变换器单元14的上游废气再循环到进气通道2作为再循环废气。因此，再循环废气具有相当低的洁净度，因为它还没有通过催化变换器14但具有比已经通过催化变换器单元14的废气低的温度。同时，当将双向选择阀42设置成第二再循环状态时，已经通过催化变换器单元14的废气通过第二再循环通道32再循环到进气通道2。因此，再循环废气具有相当高的洁净度等级以及由于在催化变换器14中发生的反应，温度较高。
利用这一废气再循环结构，控制单元50执行图4的步骤S5的确定操作以及如果确定所估计的再循环废气温度低于进气歧管20的最大容许温度Tmax，那么如图5所示，将双向选择阀42设置成第二再循环状态，以便已经通过催化变换器单元14并具有相当高的洁净度等级的下游废气经第二再循环通道32再循环，从而抑制污染进气通道2。相反，如果确定所估计的再循环废气温度高于最大容许温度Tmax，那么控制单元50将双向选择阀42设置成第一再循环状态以便还没有通过催变换器单元14以及其温度低于已经通过催化变换器单元14的废气温度达量Δt的上游废气经第一再循环通道31再循环。结果，即使当发动机1正在位于用图5中的单点划线表示的边界的右边的高转速/高负载区中操作时，也能防止进气通道2的树脂进气歧管20受再循环废气的热量损坏以及能保持将所递送的再循环废气输送到进气通道2。
第三，通过本发明的发动机1，催化变换器单元14包括上游催化变换器14a和下游催化变换器14b。发动机1的废气再循环系统的第一再循环通道31不连接在两个催化变换器14a、14b之间，而是连接到位于上游催化剂14a的上游和其间不具有其他催化变换器的排气阀11的下游的排气通道12部分。换句话说，第一再循环通道31从排气通道12的上游部分12a延伸到进气通道2。
因此，当双向选择阀12设置成第一再循环状态时，通过第一再循环通道31再循环到进气通道2的上游废气的压力高于处于沿排气通道12的任何其他位置的废气的压力。因此，即使当进气的负压很小，上游废气的高排气压力允许从排气通道12再循环的废气压向进气通道2以便即使需求很大，也能递送所需再循环废气量。
另外，当将双向选择阀42设置成第一再循环状态时，通过第一再循环通道31再循环到进气通道2的上游废气的温度(再循环废气温度)低于在沿排气通道12的任何其他位置处的废气的温度。因此，即使当两个催化变换器14a和14b或催化变换器14b的下游之间的废气的温度超出进气歧管20的最大可容许温度Tmax时，其温度不超出最大容许温度Tmax的上游废气，即来自温度不超出Tmax的催化变换器14a的上游的废气能输送到进气通道2作为再循环废气以便即使需求大时，也能输送所需再循环废气量。
变形
在上述实施例中，使用双向选择阀42，实现来自上游部分12a的上游废气的再循环和来自下游部分12b的下游废气的再循环之间的切换。代替双向选择阀42，使用在再循环通道31和32中提供的两个ON/OFF阀141和142也是可接受的，如图6(b)所示。为了比较，图6(a)提供在第一实施例中提供的发动机1的废气再循环系统的简化图。
在第一再循环通道31中提供第一ON/OFF阀(切换机构的第一部分)141，并将其配置成能通过第一再循环通道31阻挡上游废气的再循环。更具体地说，第一ON/OFF阀141是能根据从控制单元50发出的命令，在关闭状态和打开状态之间切换的起动阀。
在第二再循环通道32中提供第二ON/OFF阀(切换机构的第二部分)142，并将其配置成能阻挡下游废气流过第二再循环通道32。更具体地说，第二ON/OFF阀142是能根据从控制单元50发出的命令，在关闭状态和打开状态之间切换的起动阀。
与在前实施例的废气再循环系统类似，具有包括第一ON/OFF阀141和第二ON/OFF阀142的切换机构的废气再循环系统能使用从位于催化变换器单元14的上游的排气通道12的部分流出上游废气的第一再循环通道31，或从位于催化变换器单元14的下游的排气通道12的部分流出下游废气的第二再循环通道32，实施从排气通道12到进气通道2的废气再循环。上游废气不通过催化变换器单元14以及具有相当高的压力和相当低的温度，以及下游废气已经通过催化变换器单元14以及具有相当低的压力和相当高的温度。因此，该变形提供具有基本上与该实施例相同的特征的废气再循环系统。
当打开第一ON/OFF阀141以及经第一再循环通道31使上游废气再循环到进气通道2时，期望关闭第二ON/OFF阀142以便来自上游部分12a的上游废气不旁路催化变换器单元14并流入下游部分12b。
如图7所示，能将止回阀242安装在第二再循环通道32中代替第二ON/OFF阀142。其中，不期望从上游部分12a流出的上游废气旁路催化变换器单元14并流入下游部分12b。
尽管在前所述的实施例采用通过第一再循环通道31和第二再循环通道32，从排气通道12流出的废气通过共用再循环通道36和38输送到进气通道2的结构，采用如图8所示的结构也是可行的。
图8所示的废气再循环系统主要包括第一再循环通道331、第二再循环通道332、第一EGR流量调节阀(切换机构的第一部分)341以及第二EGR流量调节阀(切换机构的第二部分)342。
为使来自排气通道12的上游部分12a的上游废气再循环到进气通道2的目的，提供第一再循环通道331，以及将其构造成从上游部分12a延伸到进气通道2以便其尖端直接与进气通道2连接。
为使来自排气通道12的下游部分12b的下游废气再循环到进气通道2的目的，提供第二再循环通道332，以及将其构造成从下游部分12b延伸到进气通道2以便其尖端直接与进气通道2连接。
第一EGR流量调节阀341安置在第一再循环通道331中并用来调节从第一再循环通道331流向进气通道2的再循环废气量。
第二EGR流量调节阀342安置在第二再循环通道332中并用来调节从第二再循环通道332流向进气通道2的再循环废气量。
与上述实施例和变形类似，用这种方式构造的废气再循环设备能使用从上游部分12a流出上游废气的第一再循环通道331或从下游部分12b流出下游废气的第二再循环通道332，实现从排气通道12到进气通道2的废气再循环。其中，上游废气具有相当高的压力、相当低的洁净度等级以及相当低的温度，以及下游废气具有相当低的压力、相当高的洁净度等级和相当高的温度。这一变形不同于在前实施例和变形之处在于还能同时从上游部分12a流出上游废气和从下游部分12b流出下游废气。另外，能独立地分别调节经第一再循环通道331再循环的废气量(再循环废气量)和经第二再循环通道332再循环的废气量。
因此，这一变形也能提供废气再循环系统，基本上能提供与实施例相同的特性。
此外，即使使用第二再循环通道32，正将下游废气再循环到进气通道2时发生通过第一再循环通道331的少量再循环，或当使用第一再循环通道331，正将上游废气再循环到进气通道2时，发生通过第二再循环通道332的少量再循环，也能获得在前实施例的特性，即本发明的效果。
前述实施例采用将单个催化变换器单元14安置在排气通道12中以及使用双向选择阀42来选择从位于催化变换器单元14的上游的上游部分12a还是从位于催化变换器单元14的下游的下游部分12b流出用于再循环的废气。然而，存在在排气通道12中安置两个催化变换器单元14和114的情形，如图9所示。现在，描述在这种情况下采用的所需结构。
如图9所示，催化变换器单元14位于上游以及催化变换器单元114位于下游。废气再循环系统构造成从位于催化变换器单元14的上游的上游部分12a或从位于催化变换器单元14的下游的下游部分12b或12c流出废气。如果提供用图9中的单点划线表示的再循环通道32，从位于催化变换器单元14的下游和催化变换器单元114的上游的排气通道12的下游部分12b流出用于再循环的废气。相反，如果提供用图9中的双点划线表示的再循环通道33，能从位于催化变换器单元114的下游的排气通道12的下游部分12c流出用于再循环的废气。
因此，通过安置双向选择阀42以便能在第一再循环通道31连接到与进气通道2相通的共用再循环通道36和38的状态，和再循环通道32(用单点划线表示)或再循环通道33(用双点划线表示)连接到共用再循环通道36和38的状态之间切换，能获得基本与在前所述实施例的废气再循环系统相同的特性。特别地，当双向选择阀42设置成将第一再循环通道31连接到共用再循环通道36和38时，通过第一再循环通道31，从上游部分12a再循环到进气通道2的废气具有比从排气通道12的下游部分12b或12c再循环的废气更高的压力和更低的温度。
尽管上述实施例描述了用于构造成具有在燃烧室7中实施分层燃烧的操作区(分层燃烧区)的发动机1的废气再循环系统，本发明还能应用于用于不具有分层燃烧区的多点燃料喷射(MPI)发动机的废气再循环系统。
此外，尽管本实施例构造成当发动机在分层燃烧区中操作时，仅再循环来自排气通道12的下游部分12b的废气，本发明还能应用于构造成在再循环来自上游部分12a的废气和再循环来自下游部分12b的废气之间切换，同时发动机在分层燃烧区中操作的废气再循环系统。如果所开发的发动机在分层燃烧区中需要大量再循环废气，那么这种废气再循环系统在未来将变得有必要。
在前述实施例中，所执行以便防止进气歧管20被再循环废气的热量损坏的控制步骤包含将进气歧管20的最大容许温度Tmax与基于发动机1的转速、发动机1的负载以及再循环废气量(流速)的估计再循环废气温度进行比较。测量实际再循环废气温度而不是估计再循环废气温度以及构造控制单元50是可接受的，以便所测量的温度值用作用于控制双向选择阀42的参数。如图10所示，在EGR流量调节阀41和进气歧管20之间的共用再循环通道38中能提供温度传感器以便测量流入进气歧管20的再循环废气的温度以及能将所测量的温度值输送到控制单元50。用这种方式，控制单元50能监视再循环废气的实际温度以及当所测量的温度接近进气歧管20能经受的最大温度时，指示双向选择阀42从排气通道12的下游部分12b流出用于再循环的废气的状态到从上游部分12a流出用于再循环的废气的状态。这一配置使得实施废气再循环达比当使用所估计的再循环废气温度控制系统能完成的更高负载和更高发动机速度。
在前述实施例中，基于发动机1的转速、发动机1的负载以及再循环废气量(流速)，计算估计再循环废气温度。然而，基于发动机1的负载或发动机1的负载和转速，以更简化的方式计算估计的再循环废气温度也是可接受的。即，鉴于随发动机1的负载和转速增加，再循环废气的温度增加的事实，能将废气再循环系统构造成当发动机1进入高负载和高转速的预定区时，从下游部分12b流出用于再循环的废气切换到从上游部分12a流出再循环废气。
尽管前述实施例具有图4的控制步骤S5以便保护树脂进气歧管20免受高温再循环废气损坏，存在进气歧管由铝而不是树脂制成以及它是需要保护的EGR流量调节阀的情形。在这种情况下，控制单元50基于根据EGR流量调节阀41能经受的最大温度而不是进气歧管能经受的最大温度确定的最大容许温度来控制双向选择阀42是可行的。
在前述实施例中，如图4所示，使用确定排气通道12和进气通道2之间的压力差是否等于或大于与操作状态无关而固定的预定压力值的步骤S2和确定所需废气量是否等于或大于预定量的步骤S3，控制双向选择阀42的状态。相反，定制所需压力差(排气通道12和进气通道2之间的压力差)与所需再循环废气量的图以及使用该图来确定获得所需再循环废气量所需的压力差也是可接受的。然后，图4的控制序列能配置成当实际压力差大于从该图所获得的压力差时，控制单元50进入步骤S5，以及当实际压力差小于从该图获得的压力差时，进入步骤S4，从而控制双向选择阀42。
在根据本发明的废气再循环系统(用于内燃机)中，缺省状态是经第二再循环通道，再循环已经通过催化变换器并具有相当高的洁净度等级的废气的状态。当存在热会损坏进气通道和其他部件的可能性时，使用通过第一再循环通道，使还没有经过催化变换器并具有相当低的温度的废气再循环到进气通道的状态。因此，大量废气能再循环到进气通道同时降低由再循环废气引起的进气通道内部的污染并防止由再循环废气的热量引起的对进气通道的损坏。
如在此描述本发明所使用的，下述方向术语“向前、向后、向上、向下、垂直、水平、下和横向”以及任何其他类似的方向术语是指具有本发明的车辆的那些方向。因此，用来描述本发明的那些术语应当相对于具有本发明的车辆来解释。在此使用的术语“检测”描述由部件、部分、设备等等执行的操作或功能包括不需要物理检测的部件、部分、设备等等，但包括执行操作或功能的确定或计算等等。在此使用术语“构造”描述的部件、部分或设备的零件包括执行所需功能而构造和/或编程的硬件和/或软件。此外，在权利要求书中表示为“装置+功能”的术语应当包括能用来执行本发明的那些零件的功能的任何结构。在此所使用的程度诸如“基本上”、“约”和“近似”的术语是指所修改项的偏差的合理量以便不显著地改变最终结果。例如，如果这一偏差将不否定所修改的词的含义，这些术语构造成包括修改项的至少±5％偏差。
本申请要求日本专利申请No.2003-426653的优先权。日本专利申请No.2003-426653的全部公开内容在此引入以供参考。
尽管仅选择所选定的实施例来示例说明本发明，对本领域的技术人员来说，从这一公开内容可以看出在不背离如在附加权利书中定义的本发明的范围外，能做出各种改变和改进。此外，仅为示例目的，而不是用于限定如由附加权利要求书和它们的等效定义的本发明，提供根据本发明的实施例的上述描述。因此，本发明的范围不限于所公开的实施例。

Claims (20)

1.一种用于内燃机的废气再循环系统，包括：
具有催化变换器的排气通道；
第一再循环通路，从位于所述催化变换器的上游的所述排气通道的上游部分延伸到进气通道；
第二再循环通路，从位于所述催化变换器的下游的所述排气通道的下游部分延伸到所述进气通道；
切换机构，构造和配置成有选择地在经所述第一再循环通路发生废气再循环的第一再循环状态和经所述第二再循环通路发生废气再循环的第二再循环状态之间切换；以及
控制单元，构造成基于至少一个与将再循环回所述进气通道的废气的废气温度有关的参数，控制通过所述切换机构在所述第一再循环状态和所述第二再循环状态之间切换。
2.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元被构造成控制所述切换机构当确定将再循环的废气的废气温度超出预定值时，流体地连接所述排气通道的上游部分和所述进气通道之间的所述第一再循环通路，以及断开所述第二再循环通路。
3.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述排气通道包括至少一个另外的催化变换器；以及
所述排气通道的上游部分位于所述催化变换器的上游，所述催化变换器的上游位于所述催化变换器中最远上游。
4.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述切换机构构造成有选择地打开和关闭所述第一再循环通路和所述第二再循环通路。
5.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元进一步配置成基于所述内燃机的转速、所述内燃机的操作负载和所需再循环废气量，关联将再循环的废气的废气温度。
6.如权利要求1所述的废气再循环系统，进一步包括：
温度传感器，构造成产生表示再循环废气的检测温度的信号；以及
所述控制单元进一步构造成基于由所述温度传感器检测的温度值，关联将再循环的废气的废气温度。
7.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元进一步构造成基于所述内燃机的转速和所述内燃机的操作负载，关联将再循环的废气的废气温度。
8.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元进一步构造成基于所述内燃机的转速和所述内燃机的操作负载，有选择地实施和停止废气的再循环。
9.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元构造成当确定所述进气通道和排气通道之间的压力差低于预定压力值以及确定所需再循环废气量超出预定值时，控制所述切换机构流体地连接所述排气通道的上游部分和所述进气通道之间的所述第一再循环通路和断开所述第二再循环通路。
10.如权利要求1所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元构造成当所述进气通道和排气通道之间的压力差等于或高于预定压力值以及确定将再循环的废气的废气温度超出预定值时，控制所述切换机构流体地连接所述排气通道的下游部分和所述进气通道之间的所述第二再循环通路和断开所述第一再循环通路。
11.如权利要求10所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元构造成基于所述内燃机的转速和所述内燃机的操作负载，有选择地实施和停止废气的再循环。
12.如权利要求10所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元构造成当确定所述进气通道和排气通道之间的压力差低于预定压力值以及确定所需再循环废气量超出预定值时，控制所述切换机构流体地连接所述排气通道的上游部分和所述进气通道之间的所述第一再循环通路和断开所述第二再循环通路。
13.如权利要求2所述的废气再循环系统，其中，
所述排气通道包括至少一个另外的催化变换器；以及
所述排气通道的上游部分位于所述催化变换器的上游，所述催化变换器的上游位于所述催化变换器中最远上游。
14.如权利要求2所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元进一步构造成基于所述内燃机的转速、所述内燃机的操作负载和所需再循环废气量，关联将再循环的废气的废气温度。
15.如权利要求2所述的废气再循环系统，进一步包括，
温度传感器，构造成产生表示再循环废气的检测温度的信号；以及
所述控制单元进一步构造成基于由所述温度传感器检测的温度值，关联将再循环的废气的废气温度。
16.如权利要求2所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元进一步构造成基于所述内燃机的转速和所述内燃机的操作负载，关联将再循环的废气的废气温度。
17.如权利要求2所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元进一步构造成基于所述内燃机的转速和所述内燃机的操作负载，有选择地实施和停止废气的再循环。
18.如权利要求2所述的废气再循环系统，其中，
所述控制单元构造成当确定所述进气通道和排气通道之间的压力差低于预定压力值以及确定所需再循环废气量超出预定值时，控制所述切换机构流体地连接所述排气通道的上游部分和所述进气通道之间的所述第一再循环通路和断开所述第二再循环通路。
19.一种用于内燃机的废气再循环系统，包括：
废气输送装置，用于输送来自燃烧室的废气；
废气净化装置，用于净化流过所述废气输送装置的废气；
废气再循环装置，用于将废气有选择地从所述废气净化装置的上游位置和催化变换器的下游位置中的一个位置输送到进气通道；以及
控制装置，用于基于至少一个与将再循环回所述进气通道的废气的废气温度有关的参数，在所述废气净化装置前发生废气再循环的第一再循环状态和所述废气净化装置后发生废气再循环的第二再循环状态之间有选择地切换。
20.一种用于内燃机的废气再循环方法，包括：
通过排气通道，输送来自燃烧室的废气；
通过使用催化变换器，净化流过所述排气通道的废气；以及
基于至少一个与将再循环回所述进气通道的废气的废气温度有关的参数，有选择地将废气从到进气通道的所述催化变换器的上游位置和所述催化变换器的下游位置中的一个位置输送到所述进气通道。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101268267B (zh) * 2005-09-15 2010-05-26 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 用于具有排气再循环的内燃发动机的方法
CN102209845A (zh) * 2008-11-06 2011-10-05 雷诺卡车公司 内燃机系统以及用于这种内燃机系统的微粒过滤器单元
CN101397955B (zh) * 2007-09-28 2012-05-30 本田技研工业株式会社 废气再循环装置
CN103711551A (zh) * 2013-01-23 2014-04-09 日立汽车部件（苏州）有限公司 车辆尾气处理装置和发动机系统
CN107461284A (zh) * 2016-06-03 2017-12-12 北京汽车动力总成有限公司 一种egr控制系统和汽车
CN107664071A (zh) * 2016-07-27 2018-02-06 北京汽车动力总成有限公司 一种废气再循环控制系统及汽车
CN108869111A (zh) * 2017-05-08 2018-11-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 长程egr系统
CN111197539A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 现代自动车株式会社 具有废气再循环系统的车辆的控制方法

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004036762A1 (de) * 2004-07-29 2006-03-23 Daimlerchrysler Ag Abgasrückführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102005001961A1 (de) * 2005-01-15 2006-07-27 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zum Schutz temperaturempfindlicher Bauteile im Ansaugbereich eines Verbrennungsmotors mit Abgasrückführung
US7913675B2 (en) * 2005-10-06 2011-03-29 Caterpillar Inc. Gaseous fuel engine charge density control system
US20070079598A1 (en) * 2005-10-06 2007-04-12 Bailey Brett M Gaseous fuel engine charge density control system
JP4337809B2 (ja) * 2005-12-09 2009-09-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化システム
JP4682871B2 (ja) * 2006-02-24 2011-05-11 トヨタ自動車株式会社 作動ガス循環型水素エンジン
JP4802792B2 (ja) * 2006-03-20 2011-10-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のｅｇｒ制御装置
US20080053419A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Caterpillar Inc. Low-idle exhaust gas recirculation system
US8635852B2 (en) * 2009-09-29 2014-01-28 Ford Global Technologies, Llc Exhaust treatment system for internal combustion engine
US9353694B2 (en) * 2013-06-17 2016-05-31 GM Global Technology Operations LLC Intake temperature control systems and methods for intake manifold protection
EP3724474A1 (en) * 2017-12-15 2020-10-21 Volvo Truck Corporation Internal combustion engine system, comprising an internal combustion engine and an exhaust gas recirculation circuit
US11560828B2 (en) * 2020-06-03 2023-01-24 Subaru Corporation Engine

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4356806A (en) * 1980-11-13 1982-11-02 Freesh Charles W Exhaust gas recirculation system
JP2933644B2 (ja) 1989-08-12 1999-08-16 マツダ株式会社 エンジンの排気ガス浄化装置
DE4232044C2 (de) 1991-09-26 1998-01-29 Mazda Motor Brennkraftmaschine mit Funkenzündung
DE69406560T2 (de) * 1993-02-03 1998-03-05 Mazda Motor Fremdgezündete brennkraftmaschine mit Auflader
DE19618868C2 (de) * 1996-05-10 1998-07-02 Daimler Benz Ag Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem
JPH11229973A (ja) 1998-02-17 1999-08-24 Isuzu Motors Ltd エンジンのｅｇｒ装置
JP2002276405A (ja) 2001-03-19 2002-09-25 Isuzu Motors Ltd ディーゼルエンジンの排気浄化装置
JP2003083050A (ja) 2001-09-07 2003-03-19 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化装置
JP4207695B2 (ja) 2003-07-02 2009-01-14 マツダ株式会社 エンジンのｅｇｒ制御装置

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101268267B (zh) * 2005-09-15 2010-05-26 沃尔沃拉斯特瓦格纳公司 用于具有排气再循环的内燃发动机的方法
CN101397955B (zh) * 2007-09-28 2012-05-30 本田技研工业株式会社 废气再循环装置
CN102209845A (zh) * 2008-11-06 2011-10-05 雷诺卡车公司 内燃机系统以及用于这种内燃机系统的微粒过滤器单元
CN103711551A (zh) * 2013-01-23 2014-04-09 日立汽车部件（苏州）有限公司 车辆尾气处理装置和发动机系统
CN103711551B (zh) * 2013-01-23 2016-05-18 日立汽车系统(苏州）有限公司 车辆尾气处理装置和发动机系统
CN107461284A (zh) * 2016-06-03 2017-12-12 北京汽车动力总成有限公司 一种egr控制系统和汽车
CN107461284B (zh) * 2016-06-03 2019-12-03 北京汽车动力总成有限公司 一种egr控制系统和汽车
CN107664071A (zh) * 2016-07-27 2018-02-06 北京汽车动力总成有限公司 一种废气再循环控制系统及汽车
CN107664071B (zh) * 2016-07-27 2020-06-19 北京汽车动力总成有限公司 一种废气再循环控制系统及汽车
CN108869111A (zh) * 2017-05-08 2018-11-23 通用汽车环球科技运作有限责任公司 长程egr系统
CN111197539A (zh) * 2018-11-19 2020-05-26 现代自动车株式会社 具有废气再循环系统的车辆的控制方法

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