具有低压EGR系统的发动机及其控制方法与流程

本申请要求2015年5月7日提交的韩国专利申请第10-2015-0063763号的权利，上述申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及具有低压EGR系统的发动机，其通过控制经再循环的排放气体来改进燃烧稳定性以及发动机的反应性。

背景技术：

在此部分中的陈述仅用于提供与本发明有关的背景信息，并且可以不构成现有技术。

通常，用以符合排放气体法规的排放气体再循环系统安装在大多数柴油发动机中和某些汽油发动机中，所述大多数柴油发动机和某些汽油发动机安装在车辆中。

排放气体再循环系统将一部分排放的排放气体从发动机返回至汽缸的进气设备以降低发动机的燃烧温度从而减少氮氧化物(NOx)的产生量，并减少燃料消耗。

低压EGR装置采用如下方案：通过EGR冷却器冷却在微粒过滤器的尾端处形成的排放气体并使该排放气体再循环。因此，因为低压EGR装置与现有高压EGR装置相比更长、压力更低，且EGR气体的流动路径更长，所以低压EGR装置在反应性和可控性方面不够稳定。

此外，在使用低压排放气体再循环(LP EGR)技术的发动机中，在根据操作状态将车辆切换至滑行行驶模式时，在以相对于空气进气的设定比例(例如10至20％)使用经再循环的排放气体时，关闭节气门而经再循环的排放气体留在节气门和EGR气门之间。

申请人已经发现在滑行行驶模式(松开(tip out)油门踏板)中残 留的经再循环的排放气体可以使燃烧稳定性变差，并可能发生由于在再加速过程中发动机的不稳定燃烧造成的发动机喘抖(engine hesitation)。

技术实现要素：

本发明提供一种具有低压EGR系统的发动机，在驱动油门踏板期间满足松开油门踏板条件的情况下，通过将位于涡轮增压器和进气歧管之间的EGR气体再循环至涡轮增压器的上游侧，可以改进燃烧稳定性并防止在再加速时的喘抖。

本发明的实施方案提供一种具有低压EGR系统的发动机，其包括：进气管线，其吸入室外空气并将室外空气传送至燃烧室；涡轮增压器，其由在排放管线中流动的排放气体驱动从而压缩在所述进气管线中流动的压缩气体；增压器，其安装在所述涡轮增压器的下游侧；低压EGR管线，其在排放管线的一侧分出并从进气管线并入涡轮增压器的上游从而使排放气体再循环；再循环管线，其在增压器的下游侧的进气管线分出，并在低压EGR管线和进气管线相遇的位置的上游侧并入进气管线；以及控制单元，其配置成控制所述增压器的驱动，其中所述控制单元在滑行行驶条件的情况下驱动所述增压机。

所述发动机可以进一步包括第一催化剂单元，其设置在排放管线上用于减少在排放气体中包含的有害物质的量，其中所述低压EGR管线从所述第一催化剂单元的下游侧分出从而被连接至进气管线。

所述发动机可以进一步包括控制气门，其设置在低压EGR管线与进气管线相遇的位置和再循环管线与进气管线相遇的位置之间，并控制所供应气体的流动。

所述低压EGR管线可以包括低压EGR冷却器和低压EGR气门，所述低压EGR冷却器冷却经再循环的排放气体，所述低压EGR气门控制经再循环的排放气体的流动。

所述发动机可以进一步包括中冷器，其设置在涡轮增压器和电动增压器之间以冷却经涡轮增压器压缩的气体。

所述发动机可以进一步包括旁通管线和旁通气门，旁通管线绕过电动增压器，旁通气门安装在旁通管线上。

所述发动机可以进一步包括再循环气门，其控制在再循环管线上再循环的气体，其中在达到滑行行驶条件时所述控制单元打开所述再循环气门以使混合气体循环。

所述再循环气门可以安装在再循环管线从进气管线分出的位置处。

所述发动机可以进一步包括第二催化剂单元，其安装在所述第一催化剂单元的下游侧用于减少在排放气体中包含的有害物质，其中低压EGR管线从在第一催化剂单元和第二催化剂单元之间的排放管线分出。

过滤包含在室外空气中的外来物质的空气滤清器可以设置在上游侧，再循环管线可以并入在所述控制气门和空气滤清器之间的进气管线。

控制供应至燃烧室的气体的节气门可以设置在进气管线和再循环管线相遇的位置的下游侧。

本发明的另一实施方案提供一种发动机的控制方法，发动机包括：进气管线，其吸入室外空气并将室外空气传送至燃烧室；涡轮增压器，其由在排放管线中流动的排放气体驱动从而压缩在所述进气管线中流动的压缩气体；增压器，其安装在所述涡轮增压器的下游侧；低压EGR管线，其在排放管线的一侧分出并且并入所述涡轮增压器的上游从而再循环排放气体；再循环管线，其在所述增压器的下游侧的进气管线上分出，并在所述低压EGR管线和所述进气管线相遇的位置的上游侧并入进气管线；节气门、车辆速度传感器；以及油门踏板传感器，其设置在所述增压器的后方；以及控制单元，其通过接收所述节气门和所述车辆速度传感器的输出信号来控制所述增压器、所述节气门、所述低压EGR气门和再循环气门的操作，其中所述控制单元根据所述节气门和所述车辆速度传感器的信号来确定达到滑行行驶条件并确定何时达到滑行行驶条件，所述控制单元控制所述节气门关闭，控制所述再循环气门打开，并控制所述涡轮增压器驱动。

所述发动机可以进一步包括再循环节气门，其设置在所述再循环管线上，在滑行行驶条件的情况下所述控制单元可以控制所述再循环节气门关闭。

发动机可以进一步包括第一催化剂单元，其设置在排放管线的一侧用于减少在排放气体中包含的有害物质的量，其中所述低压EGR管线从所述第一催化剂单元的下游侧分出从而被连接至进气管线。

根据本发明的实施方案，当满足松开油门踏板条件时，在使EGR气体再循环时，将混合气体从电动增压器的下游侧通过再循环管线再循环至进气管线的上游侧从而增加供应至燃烧室的新鲜空气的量并减少EGR气体的量，由此改进燃烧室的燃烧稳定性。

此外，在松开油门踏板条件下再次驱动油门踏板时，供应至发动机的新鲜空气的量增加，因此，燃烧稳定性可以改善，并可以防止发动机喘抖。

其他适用范围将通过本文提供的描述变得明显。因理解，说明书和具体实施例仅旨在说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。

附图说明

为了可以很好地理解本发明，将参考附图说明以实施例的方式提供的本发明的各种形式，其中：

图1为根据本发明的实施方案的低压EGR系统的构造图；

图2为显示根据本发明的实施方案的低压EGR系统中驱动组件的第一状态的图表；

图3为显示根据本发明的实施方案的低压EGR系统中驱动组件的第二状态的图表；以及

图4为显示根据本发明的实施方案的低压EGR系统中驱动组件的第三状态的图表；

在此处描述的附图仅用于说明的目的，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。

<附图标记>

100:进气管线 102：空气滤清器

105:控制气门 110：EGR气门

115:EGR冷却器 117：EGR管线

120:涡轮增压器 122：涡轮

124:压缩机 125：中冷器

130:旁通气门 135：增压器

140:节气门 145：进气歧管

158:汽缸体 152：喷油嘴

155:排放歧管 160：排放管线

165:第一催化剂单元 170：第二催化剂单元

180:再循环气门 185:再循环管线

190:油门踏板传感器 192:车辆速度传感器

200:控制单元

具体实施方式

如下描述仅为示例性的，并且不旨在限制本发明、本发明的应用或用途。应理解，在全部附图中，相应的附图标记表示相似或相应的部件和特征。

图1为根据本发明的实施方案的具有低压EGR的发动机的构造图。

参考图1，发动机包括空气滤清器102、进气管线100、控制气门105、低压EGR气门110、低压EGR管线117、低压EGR冷却器115、涡轮增压器120、涡轮122、压缩机124、第二催化剂单元170、排放管线160、第一催化剂单元165、排放歧管155、发动机汽缸体158、喷油嘴152、进气歧管145、节气门140、电动增压器135、中冷器125、再循环管线185、再循环气门180、旁通气门130和控制单元200。

经过空气滤清器102的新鲜空气顺序地经过进气管线100中的控制气门105、压缩机124和中冷器125，并经过旁通气门130或电动增压器135，然后通过节气门140被供应至进气歧管145。

新鲜空气从进气歧管145被分配至形成在汽缸体158中的燃烧室，而燃料从设置在每个燃烧室中的喷油嘴152喷射。

经燃烧的气体通过排放歧管155、涡轮122、第一催化剂单元165和第二催化剂单元170被排放至外部。

一部分经过第一催化剂单元165的排放气体顺序地经过低压EGR冷却器115和安装在低压EGR管线117中的低压EGR气门110，并与经过进气管线100待供应至燃烧室的新鲜空气混合。

低压EGR管线117从第一催化剂单元165和第二催化剂单元170之间的排放管线160分出从而并入在压缩机124和控制气门105之间的进气管线100。

此外，电动增压器135设置在中冷器125的下游侧，旁通气门130安装在绕过电动增压器135的旁通管线上。

再循环管线185从电动增压器135的下游侧的进气管线100分出并连接至控制气门105上游侧的进气管线100，再循环气门180设置在再循环管线185中从而控制经再循环的气体的流动。

控制单元200可以根据车辆速度传感器192和油门踏板传感器190的输出信号控制控制气门105、低压EGR气门110、旁通气门130、电动增压器135、节气门140、喷油嘴152和再循环气门180的操作。

在本发明的实施方案中，在根据行驶条件驱动油门踏板时，EGR气体通过低压EGR管线117再循环，并选择性驱动涡轮增压器120和电动增压器135。

此外，在脚离开油门踏板的松开油门踏板的条件下，节气门140关闭，新鲜空气和EGR气体在低压EGR气门110和增压器135之间混合。

在此情况下，控制单元200控制再循环气门180打开，通过驱动电动增压器135将新鲜空气和EGR气体的混合气体经由再循环管线185再循环至控制气门105的上游侧。因此，位于低压EGR气门110和电动增压器135之间的混合气体减少，新鲜空气的比例增加。

因此，满足松开油门踏板条件时，在使EGR气体再循环时，将混合气体通过再循环管线185再循环至进气管线100的上游侧从而增加供应至燃烧室的新鲜空气的量并减少EGR气体的量，由此改善燃烧室的燃烧稳定性。

控制单元200可以提供为通过设定的程序操作的一个或多个微处理器，所述设定程序可以包括用于执行将在下文中描述的根据本发明的实施方案的方法的一系列命令。

图2为显示根据本发明的低压EGR系统中驱动组件的第一状态的图表；

参考图2，在第一行驶状态下，涡轮增压器120关闭，电动增压器 135关闭，而EGR气门110打开。

在第一行驶状态下，驾驶员踩在油门踏板上，涡轮增压器120以设定的速度或更小的速度旋转从而关闭，电动增压器135关闭，通过EGR气门110供应EGR气体，并关闭再循环气门180。

在第一状态下，在控制单元200确定当前状态为驾驶员没有踩油门踏板的状态(亦即，松开油门踏板的状态)时，控制单元200关闭节气门140，打开再循环气门180，并驱动电动增压器135从而将位于节气门140的上游侧的混合气体再循环至控制气门105的上游侧。此处，EGR气门110关闭，涡轮增压器120以设定的速度或更小的速度旋转从而关闭。

图3为显示根据本发明的实施方案的低压EGR系统中驱动组件的第二状态的图表。

参考图3，在第二行驶状态下，驾驶员踩在油门踏板上，涡轮增压器120以设定的速度或更大的速度旋转从而打开，驱动电动增压器135，通过EGR气门110供应EGR气体，并关闭再循环气门180。

在第二状态下，在控制单元200确定当前状态为驾驶员没有踩油门踏板的状态(亦即，松开油门踏板的状态)时，控制单元200关闭节气门140，打开再循环气门180从而通过驱动电动增压器135将位于节气门140的上游侧的混合气体再循环至控制气门105的上游侧。此处，EGR气门110关闭，涡轮增压器120以设定的速度或更小的速度旋转从而关闭。

图4为显示根据本发明的实施方案的低压EGR系统中驱动组件的第三状态的图表。

参考图4，在第三行驶状态下，驾驶员踩在油门踏板上，涡轮增压器120以设定的速度或更大的速度旋转从而打开，电动增压器135关闭，通过EGR气门110供应EGR气体，并关闭再循环气门180。

在第三状态下，在控制单元200确定当前状态为驾驶员没有踩油门踏板的状态(亦即，松开油门踏板的状态)时，控制单元200关闭节气门140，打开再循环气门180，并驱动电动增压器135从而将位于节气门140的上游侧的混合气体再循环至控制气门105的上游侧。此处，EGR气门110关闭，涡轮增压器120以设定的速度或更小的速度 旋转从而关闭。

在本发明的实施方案中，描述了当满足松开油门踏板条件时，打开再循环气门180并驱动增压器135从而通过再循环管线185使混合气体再循环，但是在根据除了松开油门踏板条件之外的发动机的驱动条件确定当前行驶条件为滑行行驶条件时，打开再循环气门180并驱动增压器135从而将混合气体再循环至进气管线100的上游侧。

尽管已经通过目前被认为是实际的实施方案描述了本发明，应理解本发明不限于所公开的实施方案，相反地，本发明旨在覆盖包含在所附权利要求书的本质和范围内的各种变体和等同形式。