[发明专利]用于HP-EGR发动机系统的宽域主动式压缩机

说明书

本公开提供了“用于HP‑EGR发动机系统的宽域主动式压缩机”。提供了用于被配置有宽域主动式压缩机和高压EGR的发动机系统的方法和系统。在一个示例中，压缩机可以包括具有可滑动套筒的主动式套管处理装置，所述可滑动套筒可以被调整以引导气流通过扼流槽和喘振槽以控制压缩机效率，由此维持EGR流。在另一个示例中，所述压缩机可以包括可变入口装置以调节通过所述压缩机的气流，由此调整压缩机效率并且还维持EGR流量。

技术领域

本说明书总体上涉及用于控制车辆发动机以增加EGR流的方法和系统。

背景技术

对内燃发动机释放的排放的法规的实施越来越严格促进了发动机配置技术进步的发展。此类改进有助于减少燃烧产物和其他副产物释放到大气中，同时维持并通常改善发动机性能。例如，通过结合涡轮增压器，可以提高车辆的效率和动力输出。

涡轮增压器强制地将额外的空气引入发动机的燃烧室中，导致点燃附加的空气来维持燃烧化学计量，因此产生比在环境压力下输送进气所实现的更多的动力。涡轮增压器通常包含通过涡轮经由连接驱动轴驱动的压缩机。涡轮的旋转通常由在燃烧室处产生的快速膨胀的排气提供动力，其中排气的一部分被引导到涡轮以驱动进气的增压。然后通过后处理装置(诸如催化转化器)处理用过的排气以在将排气释放到环境之前去除排放物。

排气流的一部分也可以从发动机排气口转移到被配置有排气再循环系统(EGR)的发动机中的发动机进气歧管。排气的再循环提供了期望的发动机稀释，这减少了发动机爆震、缸内热损失、节流损失以及NOx排放。在涡轮增压柴油发动机中，EGR可以通过降低气缸处的峰值燃烧温度来显著地减少NOx的形成。因为排气流分配在EGR系统与涡轮旋转之间，所以涡轮增压器通常是可变几何涡轮增压器(VGT)。VGT的使用允许通过改变喷嘴的几何形状来控制进入涡轮喷嘴的排气流，由此控制可用于EGR的排气量以及发动机稀释。

高压EGR(HP-EGR)系统依赖于在低发动机转速操作期间发动机处的负压差(例如，排气压力大于进气压力)，以便促进EGR流。当EGR气体排出通常吸入发动机的一些增压环境空气时，引起进气增压增加以维持适当的空燃比以提高燃烧效率。为了适应更高的增压水平，可以将VGT叶片调整到关闭程度更高的位置。气流速度增加，为涡轮提供更多动力。通过减小通过VGT叶片的流动面积，涡轮上游的压力增加，从而促进EGR流。

因此，EGR流可以由VGT的叶片位置来控制。可以调整叶片以将排气中的NOx水平降低至期望水平并导致增压空气的输送量足以维持发动机中的目标空燃比。Rimnac在第6,460,522号美国专利中示出了适配有VGT和EGR系统的增压发动机的一个示例。其中，公开了一种用于控制EGR的方法和设备，其包括与EGR系统连通的VGT和控制VGT的位置的第一旋转式电动致动器。第二旋转式电动致动器可操作地连接到EGR阀以进一步控制EGR流。

然而，本文中的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，VGT和涡轮增压器通常变得越来越有效并且需要更少的涡轮动力来满足增压需求。VGT的较高效率导致VGT叶片维持在打开程度更高的位置，其中与低效VGT的VGT叶片位置相比，叶片之间的间隙变宽。VGT叶片的打开程度更高的位置允许增加通过涡轮喷嘴的气流，从而降低涡轮上游的排气道中的压力。因此，驱动EGR流的压差减小，从而不利地影响如上所述的EGR系统的有益效果。尝试使用发动机节流来增强负压差以增加进气歧管处的真空或在EGR通道中结合泵导致车辆的燃料经济性差。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过如下方法来解决，所述方法用于降低压缩机效率并增加涡轮上游的排气系统与压缩机下游的进气系统之间的压差，并且响应于增加压差而打开排气再循环(EGR)阀以使排气从所述排气系统流到进气系统。通过这种方式，至少在某些状况期间，可以在不对发动机进行节流的情况下维持EGR流，因此避免附加的燃料消耗。