專利名稱：具有l(wèi)p-egr的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動機的渦輪增壓器的保護方法。更加具體而言，本發(fā)明涉及一種具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法。
背景技術(shù)：
一般而言，LP-EGR系統(tǒng)表示將位于DPF (柴油微粒捕集器)下游的低壓廢氣供給至渦輪增壓器的壓縮機的上游的EGR(廢氣再循環(huán))系統(tǒng)。圖4是顯示常規(guī)的具有LP-EGR的發(fā)動機的視圖。參考圖4，LP-EGR系統(tǒng)包括發(fā)動機110、布置在發(fā)動機110下游的渦輪增壓器120、 布置在渦輪增壓器120下游的廢氣后處理設(shè)備130、布置在廢氣后處理設(shè)備130下游的 LP-EGR(低壓廢氣再循環(huán))氣門140、布置在LP-EGR氣門140下游的LP-EGR冷卻器150、以及連接LP-EGR冷卻器150和渦輪增壓器120的壓縮機122的空氣供給管線160。穿過壓縮機122的混合氣體在中間冷卻器170中被冷卻，并被重新供給至發(fā)動機 110。如圖4所示，LP-EGR系統(tǒng)還可以包括HP-EGR(高壓廢氣再循環(huán))系統(tǒng)，該HP-EGR 系統(tǒng)包括HP-EGR氣門180和HP-EGR冷卻器190。在這種情形下，廢氣后處理設(shè)備130可以被理解為包括了 DPF(柴油微粒捕集器) 或DOC (柴油氧化催化劑)或者二者的結(jié)合。與將高壓廢氣直接從排氣歧管供給至進氣歧管的HP-EGR系統(tǒng)相比較，LP-EGR系統(tǒng)使用廢氣后處理設(shè)備下游的低壓的干凈的EGR氣體并供給溫度EGR氣體。因此，LP-EGR系統(tǒng)可以提高A/F (空氣燃油比率)，從而減少有害廢氣。并且，因為 EGR氣體被供給至渦輪增壓器的壓縮機的上游，因此LP-EFR系統(tǒng)可以增強分配特性。如果僅僅應(yīng)用了 LP-EGR，則所有的廢氣可以被供給至渦輪增壓器的渦輪機，從而可以增強渦輪增壓器的效率。然而，LP-EGR系統(tǒng)的設(shè)計復(fù)雜并且LP-EGR氣體與進氣空氣相混合并被供給至渦輪增壓器的壓縮機，從而需要限制壓縮機的入口溫度來保護壓縮機。公開于本發(fā)明背景部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當被視為承認或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面提供了一種具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其具有的優(yōu)點是防止了渦輪增壓器的壓縮機的溫度升高，從而增強了渦輪增壓器的耐久性。
并且，本發(fā)明的各個方面提供了一種具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其具有的優(yōu)點是有效地降低了流入渦輪增壓器的壓縮機的混合氣體的溫度，從而增強了發(fā)動機效率。一種具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，該LP-EGR包括發(fā)動機、布置在發(fā)動機下游的渦輪增壓器、布置在所述渦輪增壓器下游的廢氣后處理設(shè)備、布置在所述廢氣后處理設(shè)備下游的LP-EGR(低壓廢氣再循環(huán))氣門、布置在所述LP-EGR氣門下游的 LP-EGR冷卻器、以及連接LP-EGR冷卻器下游和所述渦輪增壓器的壓縮機的空氣供給管線， 根據(jù)本發(fā)明的各個方面的渦輪增壓器的保護方法可以包括預(yù)先確定壓縮機的入口極限溫度；估算壓縮機的入口溫度；并且將估算的壓縮機的入口溫度與預(yù)先確定的壓縮機的入口極限溫度相比較，并且如果該估算的壓縮機的入口溫度超過預(yù)先確定的壓縮機入口極限溫度，則降低壓縮機的入口溫度。所述壓縮機的入口極限溫度可以根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)來預(yù)先確定，該發(fā)動機的運行狀態(tài)包括發(fā)動機速度和發(fā)動機負載。流過LP-EGR氣門的廢氣的流量是可以通過以下方面來計算得出所述LP-EGR氣門的有效流量面積、所述LP-EGR氣門的上游壓力、所述LP-EGR氣門的上游溫度、以及所述LP-EGR氣門的上游壓力和所述LP-EGR冷卻器的下游壓力之間的壓力比率；流過所述 LP-EGR冷卻器的廢氣溫度可以從LP-EGR冷卻器的冷卻劑溫度和LP-EGR冷卻器的冷卻效率中計算得出；并且所述壓縮機的入口溫度是從以下方面來估算出的流入所述空氣供給管線的所測量的新鮮空氣的質(zhì)量流量和溫度、流過所述LP-EGR氣門的所計算的廢氣的流量、 流過所述LP-EGR冷卻器的所計算的廢氣溫度。通過將所述LP-EGR冷卻器的下游壓力假定為大氣壓力，可以計算所述LP-EGR氣門的上游壓力和LP-EGR冷卻器的下游壓力之間的壓力比率。降低所述壓縮機的入口溫度可以包括減少所述LP-EGR氣門的開度量，從而降低該壓縮機的入口溫度。降低所述壓縮機的入口溫度可以包括增大流過所述空氣供給管線的空氣流量， 從而降低所述壓縮機的入口溫度。降低所述壓縮機的入口溫度可以包括減少所述LP-EGR氣門的開度量并且同時增大流過所述空氣供給管線的空氣流量，從而降低該壓縮機的入口溫度。降低所述壓縮機的入口溫度還可以包括如果具有LP-EGR的所述發(fā)動機還包括 HP-EGR(高壓廢氣再循環(huán))和HP-EGR氣門，則增大高壓廢氣再循環(huán)(HP-EGR)氣門的開度量。所述LP-EGR氣門和所述LP-EGR冷卻器之間可以布置有應(yīng)急過濾器。根據(jù)本發(fā)明的各個方面的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法可以在沒有溫度傳感器的情況下實時地檢測渦輪增壓器的壓縮機的入口溫度?？梢赃M行壓縮機入口溫度的預(yù)測控制，從而可以提高控制精度并且可以增強渦輪增壓器的耐久性。本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式
共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的具有LP-EGR的示例性發(fā)動機的視圖。圖2是顯示用于建模的控制容積的視圖，該用于建模的控制容積應(yīng)用于根據(jù)本發(fā)明的具有LP-EGR的示例性發(fā)動機。圖3是顯示示例性的控制方法的流程圖，該控制方法用于保護根據(jù)本發(fā)明的具有 LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器。圖4是顯示常規(guī)的具有LP-EGR的發(fā)動機的視圖。
具體實施例方式接下來將具體參考本發(fā)明的各個實施例，在附圖中和以下的描述中示出了這些實施例的實例。雖然本發(fā)明與示例性實施例相結(jié)合進行描述，但是應(yīng)當了解，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施例。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施例，而且覆蓋可以被包括在由所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種替換、修改、 等效形式以及其它實施例。參考圖1，根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的具有LP-EGR的系統(tǒng)包括發(fā)動機10、布置在發(fā)動機下游10的渦輪增壓器20、布置在渦輪增壓器20下游的廢氣后處理設(shè)備30、布置在廢氣后處理設(shè)備30下游的LP-EGR(低壓廢氣再循環(huán))氣門40、布置在LP-EGR氣門40下游的LP-EGR冷卻器50、以及連接LP-EGR冷卻器50和渦輪增壓器20的壓縮機22的空氣供給管線60。并且布置有中間冷卻器70來對流過壓縮機22的混合氣體進行冷卻，并且流過中間冷卻器70的混合氣體被供給至發(fā)動機10。廢氣后處理設(shè)備30可以被限定成DPF(柴油微粒捕集器，DieselParticulate Filter Trap)或DOC(柴油氧化催化劑，Diesel OxidationCatalyst)或者二者的結(jié)合。應(yīng)急過濾器45布置在LP-EGR氣門40和LP-EGR冷卻器50之間，并且當DPF等等損壞的時候，該應(yīng)急過濾器45可以防止廢氣流入到發(fā)動機的進氣系統(tǒng)當中。根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的具有LP-EGR的系統(tǒng)還可以包括HP-EGR系統(tǒng)，例如，還可以包括HP-EGR氣門80和HP-EGR冷卻器90。根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的具有LP-EGR的系統(tǒng)還可以包括壓力差傳感器39，以用來檢測LP-EGR氣門40的上游和LP-EGR冷卻器50的下游之間的壓力差，或者所述系統(tǒng)還可以包括第一傳感器35，其用來檢測LP-EGR氣門40的上游壓力，或者該系統(tǒng)還可以包括檢測LP-EGR氣門40的上游壓力的第一傳感器35和檢測LP-EGR冷卻器50的下游壓力的第二傳感器37。如果設(shè)置了壓力差傳感器39，通過利用LP-EGR氣門40的上游和LP-EGR冷卻器 50的下游之間的壓力差并且假定LP-EGR冷卻器50的下游為大氣壓力，則可以估算LP-EGR 氣門40的上游壓力。 如果設(shè)置了檢測LP-EGR氣門40的上游壓力的第一傳感器35，則通過假定LP-EGR 冷卻器50的下游為大氣壓力，可以估算LP-EGR氣門40的上游和LP-EGR冷卻器50的下游之間的壓力比率。
如果設(shè)置了檢測LP-EGR氣門40的上游壓力的第一傳感器35和檢測LP-EGR冷卻器50的下游壓力的第二傳感器37，則通過所檢測到的壓力，可以計算LP-EGR氣門40的上游和LP-EGR冷卻器50的下游之間的壓力比率。在這種情形下，第一傳感器35可以是設(shè)置在廢氣后處理設(shè)備30和LP-EGR氣門40 之間的分離的傳感器，或者第一傳感器35可以被用來檢測廢氣后處理設(shè)備30內(nèi)的壓力的傳感器所取代。以下，參考圖1和圖3，將會描述根據(jù)本發(fā)明各個實施例的具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法。根據(jù)本發(fā)明各個實施例的對具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器的保護方法包括測量發(fā)動機的運行狀態(tài)的步驟S10、預(yù)先確定壓縮機的入口極限溫度Tlim的步驟S20、估算壓縮機的入口溫度Tind的步驟S30、將估算的壓縮機的入口溫度Tind與預(yù)先確定的壓縮機的入口極限溫度Tum相比較的步驟S40、以及當估算的壓縮機的入口溫度Tind超過預(yù)先確定的壓縮機的入口極限溫度Tlim的時候，降低壓縮機的入口溫度Tlim的步驟S50。壓縮機的入口極限溫度Tlim可以是根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)而通過多次實驗的預(yù)定值，所述發(fā)動機的運行狀態(tài)包括發(fā)動機速度和發(fā)動機負載。例如，壓縮機的入口極限溫度Tlim可以通過預(yù)定的映射圖來進行確定，該預(yù)定的映射圖是通過考慮了壓縮機22的材料而進行的實驗來制訂的。流過LP-EGR氣門40的廢氣流量是通過以下內(nèi)容來進行計算的丄P-EGR 氣門40的有效流量面積(EFA)、所述LP-EGR氣門的上游壓力Pexh、LP-EGR氣門的上游溫度 Texh>以及所述LP-EGR氣門的上游壓力Pexh和該LP-EGR冷卻器的下游壓力Pind之間的壓力比率冊。流過LP-EGR冷卻器50的廢氣溫度T。ut是從LP-EGR冷卻器的冷卻劑溫度T。。。lant 和LP-EGR冷卻器的冷卻效率η中計算得出的。并且，壓縮機的入口溫度Tind是從以下方面來估算出的流入空氣供給管線60的所測量的新鮮空氣的質(zhì)量流量rflAk和溫度Tto、流過LP-EGR氣門40的所計算的廢氣的流量rflLp_EGR、以及流過所述LP-EGR冷卻器40的所計算的廢氣溫度T。ut。通過假定LP-EGR冷卻器50的下游壓力Pind為大氣壓力，計算出LP-EGR氣門40的上游壓力Pexh和LP-EGR冷卻器50的下游壓力Pind之間的壓力比率冊。也就是說，可以通過第二傳感器37來檢測出LP-EGR冷卻器50的下游壓力Pind，或者通過假定LP-EGR冷卻器50的下游壓力Pind為大氣壓力而計算出LP-EGR氣門40的上游壓力Pexh和LP-EGR冷卻器50的下游壓力Pind之間的壓力比率冊。 流過LP-EGR氣門40的廢氣的流量rflLP_EGR可以計算如下
方程 權(quán)利要求
1.一種具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，該低壓廢氣再循環(huán)包括布置在發(fā)動機下游的渦輪增壓器、布置在所述渦輪增壓器下游的廢氣后處理設(shè)備、布置在所述廢氣后處理設(shè)備下游的LP-EGR氣門、布置在所述LP-EGR氣門下游的LP-EGR冷卻器、 以及連接LP-EGR冷卻器下游和所述渦輪增壓器的壓縮機的空氣供給管線，該渦輪增壓器的保護方法包括預(yù)先確定壓縮機的入口極限溫度；估算壓縮機的入口溫度；并且將估算的壓縮機的入口溫度與預(yù)先確定的壓縮機的入口極限溫度相比較，并且如果該估算的壓縮機的入口溫度超過預(yù)先確定的壓縮機入口極限溫度，則降低壓縮機的入口溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中所述壓縮機的入口極限溫度是根據(jù)發(fā)動機的運行狀態(tài)來預(yù)先確定的，該發(fā)動機的運行狀態(tài)包括發(fā)動機速度和發(fā)動機負載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中流過LP-EGR氣門的廢氣的流量是從以下方面來計算出的所述LP-EGR氣門的有效流量面積、所述LP-EGR氣門的上游壓力、所述LP-EGR氣門的上游溫度、以及所述LP-EGR氣門的上游壓力和所述LP-EGR冷卻器的下游壓力之間的壓力比率；流過所述LP-EGR冷卻器的廢氣溫度是從所述LP-EGR冷卻器的冷卻劑溫度和LP-EGR 冷卻器的冷卻效率中計算得出的；并且所述壓縮機的入口溫度是從以下方面來估算出的流入所述空氣供給管線的所測量的新鮮空氣的質(zhì)量流量和溫度、流過所述LP-EGR氣門的所計算的廢氣的流量、流過所述 LP-EGR冷卻器的所計算的廢氣溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中通過將所述LP-EGR冷卻器的下游壓力假定為大氣壓力，來計算所述LP-EGR氣門的上游壓力和所述LP-EGR冷卻器的下游壓力之間的壓力比率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中降低所述壓縮機的入口溫度包括減少所述LP-EGR氣門的開度量，從而降低該壓縮機的入口溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法， 其中降低所述壓縮機的入口溫度還包括如果具有低壓廢氣再循環(huán)的所述發(fā)動機還包括 HP-EGR和HP-EGR氣門，則增大HP-EGR氣門的開度量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中降低所述壓縮機的入口溫度包括增大流過所述空氣供給管線的空氣流量，從而降低所述壓縮機的入口溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法， 其中降低所述壓縮機的入口溫度還包括如果具有低壓廢氣再循環(huán)的所述發(fā)動機還包括 HP-EGR和HP-EGR氣門，則增大HP-EGR氣門的開度量。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中降低所述壓縮機的入口溫度包括減少所述LP-EGR氣門的開度量并且同時增大流過所述空氣供給管線的空氣流量，從而降低該壓縮機的入口溫度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法， 其中降低所述壓縮機的入口溫度還包括如果具有低壓廢氣再循環(huán)的所述發(fā)動機還包括 HP-EGR和HP-EGR氣門，則增大HP-EGR氣門的開度量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，其中所述LP-EGR氣門和所述LP-EGR冷卻器之間布置有應(yīng)急過濾器。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有LP-EGR的發(fā)動機的渦輪增壓器保護方法，該LP-EGR包括發(fā)動機、布置在發(fā)動機下游的渦輪增壓器、布置在所述渦輪增壓器下游的廢氣后處理設(shè)備、布置在所述廢氣后處理設(shè)備下游的LP-EGR(低壓廢氣再循環(huán))氣門、布置在所述LP-EGR氣門下游的LP-EGR冷卻器、以及連接LP-EGR冷卻器下游和所述渦輪增壓器的壓縮機的空氣供給管線，該渦輪增壓器的保護方法包括預(yù)先確定壓縮機的入口極限溫度；估算壓縮機的入口溫度；并且將估算的壓縮機的入口溫度與預(yù)先確定的壓縮機的入口極限溫度相比較，并且如果該估算的壓縮機的入口溫度超過預(yù)先確定的壓縮機入口極限溫度，則降低壓縮機的入口溫度。
文檔編號F02D41/00GK102486117SQ20111021994
公開日2012年6月6日 申請日期2011年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者南基勛 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社, 起亞自動車株式會社