[发明专利]用于控制柴油发动机中的涡轮出口温度的方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及柴油发动机且更具体来说涉及控制柴油发动机的涡轮出口温度 以使排放物降到最低。

背景技术

当燃烧发生于具有过量氧的环境中时，峰值燃烧温度增加，从而导致形成有害排 放物，例如氮的氧化物(NOx)。当所述燃烧事件期间或之后温度为高时，此问题因使 用可操作以增加新鲜空气流的质量且因此增加存在于燃烧室中的氧和氮的浓度的涡轮 增压器机械而加重。

一种用于降低有害排放物(例如NOx)的已知技术涉及将化学惰性气体引入到新 鲜流动空气串流中以供随后燃烧。因此，通过降低待燃烧的所得充气的氧浓度，燃油 燃烧得较慢且可使峰值燃烧温度相应地降低，由此使NOx的产生下降。在内燃发动机 环境中，此类化学惰性气体易于以排气的形式大量存在。一种用于实现上述结果的已 知方法是通过使用所谓的排气再循环(EGR)系统以可控方式将排气引入到进气歧管， 所述废气再循环(EGR)系统可操作以可控方式将来自排气歧管的排气引入(即，再循 环)到流向进气歧管的新鲜空气串流中。通过使用机载微处理器，通常根据由若干发 动机工作传感器供应的信息来完成对EGR阀门的控制。

尽管上述类型的EGR系统通常在降低由燃烧过程所致的有害排放物方面有效， 但由此所付出的是以所得发动机效率损失形式的代价。在典型的发动机控制策略中， NOx产生水平与发动机操作效率之间存在折衷，且与管理所述折衷相关联的困难已经 因政府颁发的排放物标准的越来越严格的要求而十分恼人。

为了实现在各种负载条件下将NOx排放物的产生限制到可接受的低水平同时最 大化发动机操作效率的两个截然相反的目标，必须致力于以高准确度来确定构成燃烧 充气的空气、燃油和废气的正确比例。因此，为此目的，优选地必须以低成本获得若 干与EGR系统相关的操作参数的准确实时值。然后，必须开发控制策略以使用所述信 息来准确地控制发动机、EGR系统和/或涡轮增压器。因此，本发明针对用于控制发动 机操作以将发动机的排气温度维持在所需的操作限制内的技术。

发明内容

本发明揭示一种用于控制内燃发动机的排气温度的方法和系统。所述方法和系统 包括确定所述内燃发动机内的可接受充气流的范围以满足所需的排气温度。所述方法 和系统进一步包括将所述充气流控制到落入所述范围内。

本发明揭示利用所述充气流作为杠杆来控制涡轮出口温度的控制策略。所述策略 利用气缸出口温度虚拟传感器以及新的涡轮出口温度虚拟传感器的反演，以在给出当 前涡轮入口和出口压力、SOI、充气压力、充气温度、加油和发动机速度的情况下， 确定为实现所述所需的涡轮出口温度需要的充气流。

附图说明

图1图解说明重载排气温度分布图。

图2图解说明用来将涡轮效率(ct)与通常测量的参数联系起来的图表。

图3图解说明根据方程式1的涡轮出口虚拟传感器的平均误差曲线。

图4图解说明根据本发明的用于控制发动机排气温度的系统的一个优选实施例。

图5是流程图，其图解说明用以控制排放物的适当排气温度(ETE)的软件算法的 一个优选实施例。

图6图解说明后置EGR混合器进气节流阀。

图7图解说明后置充气空气冷却器进气节流阀。

图8图解说明后置涡轮排气节流阀。

图9图解说明排气歧管节流阀。

图10图解说明带有可变几何形状涡轮的废气门。

具体实施方式

本发明通常涉及柴油发动机且更具体来说涉及柴油发动机的涡轮出口温度以使 排放物降到最低。呈现以下说明旨在使所属领域的技术人员能够制作及使用本发明， 且以专利申请案及其要求的上下文提供所述说明。所属领域的技术人员将易于了解对 本文所述的优选实施例和一般原理及特征的各种修改。因此，并不打算将本发明限定 于所示的实施例，而是赋予其与本文所述的原理及特征相一致的最广泛范围。