內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的egr控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的EGR控制系統(tǒng),屬于內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況排放控制領(lǐng)域，在現(xiàn)有EGR控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了高速轉(zhuǎn)速傳感器、高速扭矩傳感器、4個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥以及具有煙度控制MAP的電控單元ECU,所述的四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥通過管路并連在過濾器的出口和進(jìn)氣三通管的一個(gè)進(jìn)口上，所述的電控單元ECU分別與內(nèi)燃機(jī)、高響應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器、高響應(yīng)扭矩傳感器以及四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥電連接。本發(fā)明系統(tǒng)能在有效控制內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況下碳煙排放的同時(shí)，盡量降低了NOx的排放，減少了內(nèi)燃機(jī)的有害物排放。
【專利說明】?jī)?nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的EGR控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況排放控制領(lǐng)域，具體涉及一種以煙度排放限值，基于EGR檔位開閉反饋控制的瞬態(tài)排放控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于內(nèi)燃機(jī)具有動(dòng)力性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)性好及可靠性高等優(yōu)點(diǎn)而備受重視，且在車用發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)，其份額越來越大，但車用柴油機(jī)大部分時(shí)間都處于瞬態(tài)工況，尤其是在城市道路時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載和轉(zhuǎn)速變化更加頻繁。增壓內(nèi)燃機(jī)工作于瞬態(tài)工況，其燃燒與排放性能會(huì)出現(xiàn)有別于穩(wěn)態(tài)工況的畸變，且隨著車用柴油機(jī)排放法規(guī)的日益嚴(yán)苛，有效降低內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況下的排放柴油機(jī)研究開發(fā)的當(dāng)務(wù)之急。
[0003]機(jī)內(nèi)凈化氮氧化物(NOx)與機(jī)外凈化微粒的有效結(jié)合是目前比較主流的柴油機(jī)排放控制技術(shù)路線。廢氣再循環(huán)(EGR)作為增壓柴油機(jī)降低NO X排放的機(jī)內(nèi)凈化手段，但會(huì)造成碳煙排放惡化，利用微粒捕集器(DPF)可以在機(jī)外降低微粒排放，但也不具備100%的凈化效果。所以，機(jī)內(nèi)利用EGR降低NOx排放，必須以碳煙排放不超過一定限值為前提，才能夠使機(jī)外后處理設(shè)備發(fā)揮更好的凈化效果，滿足排放指標(biāo)中NO X和碳煙的雙重要求.[0004]而目前在增壓柴油機(jī)瞬態(tài)工況排放控制方法中，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)的碳煙排放不超標(biāo)，采取了在瞬變過程起始即關(guān)閉EGR閥，在瞬變結(jié)束時(shí)刻再打開EGR閥的方式。雖然這種方式可以有效地降低瞬態(tài)工況的煙度排放，但同時(shí)也造成了 NOx排放的惡化，達(dá)不到煙度與NOx綜合優(yōu)化的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有瞬態(tài)工況排放控制技術(shù)的不足，提出一種以煙度排放為限值，基于EGR檔位開閉反饋控制的內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的EGR控制系統(tǒng)。
[0006]其主要思想包括:首先根據(jù)開發(fā)的需要確定煙度控制的上極限值和煙度上下限控制區(qū)域(煙度上極限值〉煙度控制區(qū)域上限值〉煙度控制區(qū)域下限值)以及高低瞬變率的界限；在瞬變起始階段，由于煙度值較低，可以采用較大的EGR率，對(duì)應(yīng)于較大的EGR檔位；隨著瞬變過程的發(fā)展，煙度開始上升，當(dāng)達(dá)到煙度限值時(shí)，減小EGR檔位，煙度隨之降低，直至EGR檔位最?。辉谒沧冞^程后半段，煙度開始從峰值回落且低于控制限值，此時(shí)，可以逐級(jí)加大EGR檔位，以達(dá)到優(yōu)化NOx排放的目的。從而改善柴油機(jī)瞬態(tài)工況中NOx和煙度排放的折衷關(guān)系。
[0007]基于上述思想，提出本發(fā)明內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的EGR控制系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)、連接在內(nèi)燃機(jī)上的進(jìn)氣總管和排放總管、設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上的高響應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器、高響應(yīng)扭矩傳感器、進(jìn)氣中冷器、電控單元E⑶、EGR中冷器、過濾器、四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥、空氣濾清器、進(jìn)氣三通管、壓氣機(jī)、渦輪機(jī)、三通管；
[0008]所述的三通管的進(jìn)口與排放總管相連接、兩個(gè)出口分別與渦輪機(jī)和EGR中冷器的進(jìn)口相連接，所述的過濾器的進(jìn)口與EGR中冷器的出口相連接，所述的四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥通過管路并連在過濾器的出口和進(jìn)氣三通管的一個(gè)進(jìn)口上，進(jìn)氣三通管的另一個(gè)進(jìn)口和出口分別與空氣濾清器的出口和壓氣機(jī)的進(jìn)口相連接，所述的進(jìn)氣中冷器的進(jìn)口和出口分別與壓氣機(jī)的出口和進(jìn)氣總管的進(jìn)口相連接；所述的電控單元ECU分別與內(nèi)燃機(jī)、高響應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器、高響應(yīng)扭矩傳感器以及四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥電連接。
[0009]內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行過程中EGR率的大小通過控制四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥的開閉狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)(即不同的電控EGR閥開啟數(shù)量決定EGR率的大小)，本發(fā)明把不同的電控EGR閥開啟的數(shù)量稱之為“EGR檔位”，其具有5個(gè)檔位:
[0010]a)當(dāng)四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥都處于關(guān)閉時(shí)，則EGR處于O檔；
[0011]b)當(dāng)高響應(yīng)電控EGR閥有一個(gè)處于完全打開狀態(tài)，其余都處于關(guān)閉狀態(tài)，則EGR處于I檔；
[0012]c)當(dāng)高響應(yīng)電控EGR閥有兩個(gè)處于完全打開狀態(tài)，其余都處于關(guān)閉狀態(tài)，則EGR處于2檔；
[0013]d)當(dāng)高響應(yīng)電控EGR閥有三個(gè)處于完全打開狀態(tài)，其余都處于關(guān)閉狀態(tài)，則EGR處于3檔；
[0014]e)當(dāng)四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥都處于完全打開狀態(tài)時(shí)，則EGR處于4檔。
[0015]基于上述內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的EGR控制系統(tǒng)，其控制方法通過下列步驟實(shí)現(xiàn)(參見圖2):
[0016]I)首先根據(jù)煙度控制目標(biāo)的實(shí)際需求以及試驗(yàn)標(biāo)定值，在電控單元(ECU) 6中設(shè)置煙度上極限值、煙度控制區(qū)域上限值和煙度控制區(qū)域下限值以及高低瞬變率的界限；
[0017]2)電控單元(E⑶)6、采集柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩及EGR檔位信號(hào)，并計(jì)算柴油機(jī)瞬態(tài)工況的瞬變率，瞬變率的計(jì)算公式見(I)和(2 );
[0018]3)電控單元(ECT) 6檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)是否處于瞬態(tài)工況，若是則進(jìn)行以下步驟；
[0019]4)電控單元(ECU) 6根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、瞬變率與EGR檔位，計(jì)算出快速煙度值，快速煙度值的預(yù)估示意圖，參見附圖4。
[0020]5)電控單元(ECT) 6根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、瞬變率與EGR加I檔后的檔位，預(yù)估EGR力口檔后的煙度值(參見附圖3)。
[0021]6)電控單元(E⑶)6根據(jù)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、瞬變率與EGR減I檔后的檔位，預(yù)估EGR減檔后的煙度值(參見附圖3)。
[0022]7)判斷內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行工況是否處于高瞬變率，(如果不是高瞬變率，轉(zhuǎn)10)。
[0023]8)如果是高瞬變率，判斷預(yù)估的快速煙度是否超過上極限值，如果超過上極限值，判斷EGR檔位是否在最低檔，如果在最低檔，則EGR檔位保持不變，否則，EGR減I檔。
[0024]9)如果預(yù)估的快速煙度沒有超過上限值，判斷EGR檔位是否在最高檔，如果在最高檔，則EGR檔位保持不變，否則，預(yù)判EGR加I檔后，快速煙度值是否會(huì)超上極限值，如果不會(huì)超限，EGR加I檔，否則EGR保持不變。
[0025]10)如果是低瞬變率，則煙度控制可以放寬到煙度控制區(qū)域的上限和下限組成的控制區(qū)，如果快速煙度值高于控制區(qū)上限值，則判斷EGR檔位是否在最低檔，如果在最低檔，則EGR檔位保持不變，否則，判斷減檔后快速煙度值是否會(huì)低于控制區(qū)下限值，如果低于下限值，則EGR檔位保持不變，否則，EGR檔位減小I檔。
[0026]11)如果預(yù)估的快速煙度值未高于上限值，則判斷EGR檔位是否在最高檔，如果在最高檔，則EGR檔位保持不變，否則，判斷加檔后快速煙度值是否會(huì)高于控制區(qū)上限值，如果高于上限值，則EGR檔位保持不變，否則，EGR檔位增加I檔。
[0027]12)如果快速煙度值處于上下限控制區(qū)范圍內(nèi)，則EGR檔位保持不變。
[0028]其中煙度上極限值、煙度控制區(qū)域上限值和煙度控制區(qū)域下限值以及高低瞬變率根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際開發(fā)目標(biāo)情況而定(高低瞬變率的界限一般是，在不加EGR情況下，瞬變過程中煙度的峰值超過煙度上極限值時(shí)的瞬變率)。上述步驟中所用到的公式如下:
[0029]用到的公式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)瞬態(tài)工況的EGR控制系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)(I )、連接在內(nèi)燃機(jī)(I)上的進(jìn)氣總管(2)和排放總管(18)、設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)(I)上的高響應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器(3)、高響應(yīng)扭矩傳感器(4)、進(jìn)氣中冷器(5)、電控單元E⑶(6)、EGR中冷器(7)、過濾器(8)、四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥(9、10、11、12)、空氣濾清器(13)、進(jìn)氣三通管(14)、壓氣機(jī)(15)、渦輪機(jī)(16)、三通管(17)，其特征在于: 所述的三通管(17)的進(jìn)口與排放總管(18)相連接、兩個(gè)出口分別與渦輪機(jī)(16)和EGR中冷器(7)的進(jìn)口相連接，所述的過濾器(8)的進(jìn)口與EGR中冷器(7)的出口相連接，所述的四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥(9、10、11、12)通過管路并連在過濾器(8)的出口和進(jìn)氣三通管(14)的一個(gè)進(jìn)口上，進(jìn)氣三通管(14)的另一個(gè)進(jìn)口和出口分別與空氣濾清器(13)的出口和壓氣機(jī)(15 )的進(jìn)口相連接，所述的進(jìn)氣中冷器(5 )的進(jìn)口和出口分別與壓氣機(jī)(15 )的出口和進(jìn)氣總管(2)的進(jìn)口相連接；所述的電控單元ECU (6)分別與內(nèi)燃機(jī)(I)、高響應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器(3)、高響應(yīng)扭矩傳感器(4)以及四個(gè)高響應(yīng)電控EGR閥(9、10、11、12)電連接。
【文檔編號(hào)】F02D21/08GK103758646SQ201410061951
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】劉忠長(zhǎng), 田徑, 張龍平, 韓永強(qiáng), 許允 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)