内燃机废气反馈系统和用于使内燃机工作及用于从废气反馈系统去除沉积物或覆盖物的方法与流程

文档序号:11688973阅读:171来源:国知局
内燃机废气反馈系统和用于使内燃机工作及用于从废气反馈系统去除沉积物或覆盖物的方法与流程

本发明涉及一种用于内燃机的废气反馈系统。本发明还涉及用于使得具有废气反馈系统的内燃机工作的两种方法,且涉及用于从内燃机的废气反馈系统中去除沉积物或覆盖物的方法。此外,本发明涉及一种实施本发明的方法之一的每个步骤的计算机程序,以及涉及机器可读的存储所述计算机程序的存储介质。最后,本发明涉及一种电子的控制器,其被设计用来实施至少一个根据本发明的方法。



背景技术:

外部的废气引导件用于减少氧化氮的排放,在内燃机例如汽油机和柴油机中的燃料燃烧时会产生所述氧化氮。对于汽油机而言,废气反馈还有助于降低换气损失,进而也减小在部分负载运行中的燃料消耗。为此把离开内燃机的部分废气经由废气反馈管路反馈回到内燃机的进气管中。与新鲜空气混合的惰性废气妨碍碳氢化合物分子的快速氧化。因而降低了燃料燃烧时的温度峰值。反馈的废气体积流借助废气反馈阀瓣或废气反馈阀予以控制。

然而,随着时间的推移,从废气导回到进气管中的炭黑量与通常的例如来自于曲轴箱排气机构的机油蒸汽混合成润滑物质,润滑物质沉积在进气弯头中和入口阀上。由此使得进气横截面明显缩窄,进而降低了发动机功率。如果这种情况在内燃机的各气缸之间不均匀地发生,还会使得各个气缸产生相对的空气贫缺,于是这些气缸产生更多的炭黑。这会更进一步地加速在进气管中的沉积物增长。

另外,炭黑沉积会导致废气反馈阀卡住。如果废气反馈阀在发动机大负载情况下以打开状态卡住,这就会导致显著的功率损失,此时对于所希望的扭矩必需的空气量只有一部分进入到内燃机的气缸中。如果该阀在关闭状态下卡住,则在内燃机的部分负载运行中会有过多的空气量进入到气缸中。发动机控制以较大的喷射量对此予以补偿,以便实现λ=1,并且,点火角度相对于扭矩减小而言较晚。这导致燃料消耗增大,且由于恶化的效率而导致废气更热。

除了可能限制机械特性比如移调区的移动能力和通流性外,对于带进气管喷射件的系统来说,炭黑沉积还会导致壁面油膜特性发生改变。空气输入通道上的炭黑由于其较大的表面积也会夹带更多的燃料。此外,剧烈的和/或频繁的进气管喷射导致冲起炭黑沉积物,所述炭黑沉积物在突然大量松脱情况下、在突然燃烧或剧烈燃烧情况下或者在引发提前点火情况下(所谓的爆震),会在气缸中且在后续的气体路径上导致损坏。此外,在进气管中和在内燃机入口阀盘上的炭黑表面的较大的燃料蓄纳能力,改变了壁面油膜中的燃料量,并且特别是在动态的负载变化情况下会明显恶化混合物形成,进而恶化废气。



技术实现要素:

废气反馈系统在下面系指一种外部的废气反馈系统。用于内燃机的废气反馈系统具有至少一个燃料喷射阀,其喷束锥朝向其废气反馈管路。该燃料喷射阀的燃料喷雾可以对废气反馈系统起到清洁作用。这里利用了燃料的溶解特性,以便通过对覆有炭黑的部件的润湿来溶解炭黑沉积物,并输送给燃烧机构。这能实现避免和/或去除废气反馈系统中的显著的沉积物,进而避免内燃机的废气恶化和组件受损。

优选使得燃料喷射阀的喷束锥直接朝向废气反馈管路的起始处。废气反馈管路的起始处在此系指该废气反馈管路从内燃机的废气道分支出来时所在的区域。通过这种方式,保证在废气反馈管路的整个长度上都有喷淋效果。

可以沿着废气反馈管路的长度分布着多个燃料喷射阀,以便即使在废气反馈管路的下游区域中也能实现良好的喷淋效果。

在一个实施方式中,燃料喷射阀是通常的进气管喷射阀,其比如用于利用进气管将燃料喷入到内燃机中。这种进气管喷射阀可以在无需结构改变的情况下用于将燃料喷入到废气反馈管路中,并与燃料低压回路连接。如果内燃机具有与高压燃料系统(共轨)连接的用于直接喷射燃料的阀,则在另一实施方式中优选的是,废气反馈系统的燃料喷射阀也与本来就存在的高压燃料系统连接。为此把燃料喷射阀设计成直接喷射阀。以此方式在燃料喷射阀中提供很高的燃料压力,由此可以在废气反馈管路的尽可能长的路段上实现喷淋效果。

在用于从废气反馈系统特别是本发明的废气反馈系统的废气反馈管路中去除沉积物或覆盖物的方法中,把燃料喷入到废气反馈管路中。为了去除沉积物或覆盖物,必需的是,使得液态的燃料接触沉积物。这在燃料喷射阀的喷束锥的附近仍得以保证。然而,由于废气的和废气反馈管路的热量,液态燃料的份额随着其长度而减少,因为燃料蒸发了。为了使得液态的燃料份额尽可能远地进入废气反馈管路,因此优选的是,在喷射燃料时,利用废气反馈冷却机构来冷却所述燃料,该废气反馈冷却机构可以在废气反馈系统中被设置用于冷却废气的废气反馈管路。

为了使得废气温度保持尽可能地低,优选的是,仅仅在内燃机的部分负载运行中和/或仅仅在内燃机的早先的点火角度情况下才把燃料喷入到废气反馈管路中。原则上也可行的是,在内燃机的冷起动之后在其热运转阶段进行喷射。但这导致提高的碳氢化合物排放。

喷入到废气反馈管路中的燃料经由该废气反馈管路进入内燃机的进气管,然后在其气缸中燃烧。为了在气缸的喷射量平衡中考虑到该附加的燃料量,优选的是,使得被规定用于喷入到内燃机中的燃料量减少已喷入到内燃机的废气反馈管路中的燃料量。如果内燃机只有一次直接喷射,就从该直接的喷射量中扣除喷入的燃料量。对于进行纯粹进气管喷射的内燃机而言,从进气管喷射量中扣除喷入的燃料量。但在所谓的双系统中,可以规定通过进气管喷射件和直接喷射件同时进行燃料喷射。于是优选的是,首先使得要通过进气管喷射件而喷入的燃料量减少已喷入到内燃机的废气反馈管路中的燃料量。只要已喷入到内燃机的废气反馈管路中的燃料量大于要通过进气管喷射件而喷入的燃料量,就会剩下差额量。于是从要通过直接喷射件而喷入的燃料量中扣除所述差额量。

在清洁过程中由于在废气反馈管路中延伸至气缸入口的混合物形成路段相当地长,进而混合物形成得缓慢,所以燃料喷射优选并不在动态的过程比如换气中进行。所述喷射特别优选地在内燃机的空载运行中进行,和/或当受内燃机驱动的汽车以恒定的速度行驶时进行。此外优选的是,采用例如能利用受内燃机驱动的汽车的导航数据的负载预测方法,以便获知在内燃机的合适的运行区域内较少换气的适合于将燃料喷入到废气反馈管路中的路段。

在一种优选的实施方式中,在燃料喷射期间打开或关闭废气反馈阀瓣或废气反馈阀。这种移动特别优选地从废气反馈阀瓣的或废气反馈阀的一个终端位置进行到另一个终端位置,即从完全关闭的位置进行到完全打开的位置,或者相反。由此也可以尽可能彻底地去除在废气反馈阀瓣或废气反馈阀上的沉积物或覆盖物。为了仍能控制废气反馈率,一方面可以利用在内燃机的进气管中的节流阀瓣来提高废气反馈率。另一方面可以采用负载压力控制件来减小废气反馈率。若存在可变的入口阀传动机构,比如vvt或vvl,则还可以后续调节气缸填充度。

在另一种优选的实施方式中,在经过内燃机的各个运行区域,进而历经变化的废气反馈率和废气反馈机构的变化的阀瓣位置或阀位置时,把在哪些位置已冲洗过、而在哪些位置尚未冲洗存储起来。然后根据这些存储起来的数据激发后续的向废气反馈管路中的喷射。这样就能保证废气反馈阀瓣或阀得到彻底的润湿和清洁,而无需与所采用的值相逆地移调阀瓣或阀。也就是说,废气反馈瓣在相应地采用的位置得到清洁,而不必改变采用点。

如果把燃料喷射阀设置在废气反馈系统中,则这不仅可以用于去除沉积物或覆盖物,而且可以应用于内燃机的正常运行。在此,按照用于使得内燃机工作的方法的一个实施方式,如果内燃机的输入通道的温度低于可预定的温度阈值,则利用燃料喷射阀喷入被规定用于喷到内燃机中的进气管喷射件的燃料量的至少一部分。如果在如此低的温度下,内燃机的输入通道对于进气管喷射来说还是太冷,这会导致燃料夹带和潜藏,则在此可以充分利用的是,使得燃料在废气反馈管路的长远的混合物形成路段中被热的废气轻易地蒸发,进而可以应用于正常的混合物形成。

在所述方法的另一实施方式中,如果要喷入的燃料的高浓度超过了预定的乙醇阈值,则利用燃料喷射阀喷入被规定用于喷到内燃机中的进气管喷射件和/或直接喷射件的燃料量的至少一部分。在燃料中的乙醇份额高、进而蒸发热焓高的情况下,由于冷却,无论直接喷射还是进气管喷射,都会导致润湿问题,进而导致沉积问题。朝向废气反馈系统的燃料喷射阀移动燃料量份额,就能避免这些问题。

所述计算机程序被设计用来实施所述方法之一的每个步骤,特别是当该计算机程序在电子的控制器或计算机上运行时。这能实现在常见的控制器中执行所述方法,而不必对其进行构造上的改变。为此,把计算机程序存储在机器可读的存储介质上。把计算机程序转用到常见的电子的控制器上,就得到了根据本发明的电子的控制器,该控制器被设计用来从内燃机的废气反馈系统去除沉积物或覆盖物,和/或被设计用来使得内燃机工作。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出,并在后续说明中予以详述。

图1示出根据本发明的一个实施例的废气反馈系统;

图2示出根据本发明的另一个实施例的废气反馈系统;

图3示出根据本发明的又一个实施例的废气反馈系统;

图4示出根据本发明的再一个实施例的废气反馈系统。

具体实施方式

汽车的在图1中示出的内燃机1具有进气管2和废气道3。根据本发明的第一实施例的废气反馈系统4把废气道3与进气管2连接起来。内燃机1具有用于直接喷射件11a、11b、11c、11d的四个喷射阀。这些喷射阀与高压燃料系统5连接。在进气管2中设置有节流阀瓣21。进气管2通过输入通道22与内燃机1连接,其中,在内燃机1的四个气缸中的每个气缸的上游,分别设置有分别与低压燃料系统6连接的用于进气管喷射件24a、24b、24c、24d的喷射阀。温度传感器23测量输入通道22中的温度。在废气反馈系统4的通入废气道3中的废气反馈管路41的起始处,设置有被设计成直接喷射阀的燃料喷射阀43,使得其喷束锥朝向废气反馈管路41。该燃料喷射阀43也与高压燃料系统5连接。在废气反馈管路41上设置有废气反馈冷却机构44。废气反馈阀45被设计用于使得废气反馈管路41与进气管2之间的连接断开和闭合。它如同节流阀瓣41一样也受电子的控制器7控制。

为了从废气反馈管路41中去除沉积物或覆盖物,在用于去除沉积物或覆盖物的方法的实施例中,借助燃料喷射阀43使得燃料喷射中断(absetzen)。为此采用在近处地平线中借助辅助系统而在远处地平线中借助导航系统的用于负载预测的方法,识别内燃机1在部分负载运行中在早先的点火角度情况下工作所经历的路段。喷入的燃料或燃料喷雾或燃料-废气-混合物借助于在废气反馈管路41上的废气反馈冷却机构44得到冷却,从而防止快速地过渡为气态,因为对于清洁来说有利的是,燃料以液态形式施加到污物上。在燃料喷射中断期间,废气反馈阀45要么从完全打开的位置移动至完全关闭的位置,要么从完全关闭的位置移动至完全打开的位置。通过这种方式,可以实现尽可能好地清洁包括废气反馈阀在内的废气反馈系统。

如果喷入到废气反馈管路41中的燃料量小于或等于要通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d喷入的燃料量,就使得要通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d喷入的燃料量减少已喷入到废气反馈管路41中的燃料量。只要喷入到废气反馈管路41中的燃料量大于要通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d喷入的燃料量,就不通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d进行燃料喷射。要通过直接喷射件11a、11b、11c、11d喷入的燃料量减少在已喷入到废气反馈管路41中的燃料量与要通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d喷入的燃料量之间的差。

如果在内燃机1的运行中借助温度传感器23获知输入通道22中的很低的温度,则在用于使得内燃机1工作的方法的一个实施例中,替代地借助燃料喷射阀43喷入被规定用来通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d予以喷射的部分燃料量。

如果借助未示出的乙醇传感器在内燃机1的燃料罐中获知燃料的高的乙醇份额,则无论是要通过直接喷射件11a、11b、11c、11d喷入的燃料量的部分,还是要通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d喷入的燃料量的部分,都替代地借助燃料喷射阀43予以喷入。通过这种方式,可以克服燃料夹带(einlagerung)和潜藏(vorlagerung)在输入通道区域和内燃机1的气缸中的问题。

在废气反馈系统4的图2所示的第二实施例中,燃料喷射阀43被设计成与同一低压燃料系统6连接的进气管喷射阀,其也给进气管喷射件24a、24b、24c、24d供应燃料。

在废气反馈系统4的第三实施例中,内燃机1没有用于直接喷射件11a、11b、11c、11d的喷射阀,且没有高压燃料系统5。这在图3中示出。燃料喷射阀43在该实施例中也被设计成与低压燃料系统6连接的进气管喷射阀。如果在用于去除沉积物或覆盖物的方法的一个实施例中借助被设计成进气管喷射阀的燃料喷射阀43使得燃料喷射中断,则要通过进气管喷射件24a、24b、24c、24d喷入的燃料量减少已喷入到废气反馈管路41中的燃料量。

在图4中示出了废气反馈系统4的第四实施例。其与第一实施例的区别在于,其没有低压燃料系统6,也没有进气管喷射件24a、24b、24c、24d。该废气反馈系统4的燃料喷射阀43可以采用与第一实施例的废气反馈系统4相同的方式工作。

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