Способ и система для рециркуляции отработавших газов и рекуперации их тепла - RU2017138288A
Код документа: RU2017138288A
Формула
1. Способ для двигателя, содержащий шаги, на которых:
подают первую часть отработавших газов в верхний по потоку каталитический нейтрализатор отработавших газов через теплообменник в перепускном канале;
подают вторую, остальную, часть отработавших газов в верхний по потоку каталитический нейтрализатор отработавших газов через основной выпускной канал, расположенный параллельно перепускному каналу; и
поцилиндрово регулируют подачу топлива в зависимости от соотношения первой и второй частей для обеспечения целевого воздушно-топливного отношения отработавших газов у верхнего по потоку каталитического нейтрализатора.
2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаги, на которых: объединяют первую и вторую части отработавших газов у верхнего по потоку каталитического нейтрализатора, и подают объединенные отработавшие газы через верхний по потоку каталитический нейтрализатор отработавших газов, а затем - через нижний по потоку каталитический нейтрализатор отработавших газов.
3. Способ по п. 2, в котором указанную подачу осуществляют, если температура верхнего по потоку каталитического нейтрализатора отработавших газов превышает первую температуру активации и температура нижнего по потоку каталитического нейтрализатора превышает вторую температуру активации, причем первую часть выбирают для поддержания температуры верхнего по потоку каталитического нейтрализатора отработавших газов не ниже первой температуры активации и температуры нижнего по потоку каталитического нейтрализатора отработавших газов не ниже второй температуры активации.
4. Способ по п. 1, дополнительно содержащий шаг, на котором, если температура по меньшей мере верхнего по потоку каталитического нейтрализатора отработавших газов ниже первой температуры активации, подают весь объем отработавших газов в верхний по потоку каталитический нейтрализатор отработавших газов в обход теплообменника.
5. Способ по п. 3, в котором первую часть уменьшают, а вторую часть -соответственно увеличивают, по мере уменьшения температуры по меньшей мере верхнего по потоку каталитического нейтрализатора.
6. Способ по п. 1, в котором подача первой части и второй части включает в себя установку отводного клапана, установленного в месте соединения основного выпускного канала и выхода перепускного канала, в открытое положение для пропуска потока отработавших газов из перепускного канала отработавших газов в основной канал, при этом степень открытия отводного клапана тем больше, чем больше соотношение первой и второй частей.
7. Способ по п. 1, в котором поцилиндровое регулирование подачи топлива осуществляют в зависимости от входного сигнала первого датчика кислорода, расположенного выше по потоку от теплообменника в основном выпускном канале, и второго датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от теплообменника в основном выпускном канале.
8. Способ по п. 1, в котором регулирование подачи топлива в зависимости от соотношения первой и второй частей включает в себя регулирование в зависимости от соотношения запаздывания перемещения первой части отработавших газов по перепускному каналу и запаздывания перемещения второй части отработавших газов по основному выпускному каналу, причем целевое воздушно-топливное отношение отработавших газов у верхнего по потоку каталитического нейтрализатора включает в себя целевое возмущение воздушно-топливного отношения у верхнего по потоку каталитического нейтрализатора.
9. Способ по п. 8, в котором первая часть отработавших газов включает в себя отработавшие газы, поступившие в первый момент из первой группы цилиндров, причем вторая часть отработавших газов включает в себя отработавшие газы, поступившие во второй момент из второй, другой, группы цилиндров, причем, когда целевое возмущение воздушно-топливного отношения у верхнего по потоку каталитического нейтрализатора представляет собой возмущение воздушно-топливного отношения в сторону обогащения, топливо в первую группу цилиндров подают так, чтобы смесь в ней была богаче стехиометрической, а топливо во вторую группу цилиндров подают так, чтобы смесь в ней была беднее стехиометрической, при этом степень обогащения первой группы цилиндров выше степени обеднения второй группы цилиндров.
10. Способ по п. 1, в котором двигатель установлен в транспортном средстве, содержащем салон, при этом способ также содержит шаги, на которых:
осуществляют передачу тепла из первой части отработавших газов охлаждающей жидкости, текущей через теплообменник; и
подают нагретую охлаждающую жидкость через блок цилиндров двигателя и сердцевину обогревателя для нагрева двигателя в зависимости от потребности в нагреве двигателя и обогрева салона в зависимости от потребности в обогреве салона.
11. Способ по п. 10, дополнительно содержащий шаги, на которых: при наличии запроса на рециркуляцию отработавших газов (РОГ), устанавливают отводной клапан в полностью закрытое положение для блокирования потока отработавших газов из перепускного канала отработавших газов в основной выпускной канал и открывают клапан РОГ для подачи третьей части отработавших газов во впускной коллектор двигателя через подающую магистраль РОГ, соединенную с перепускным каналом отработавших газов ниже по потоку от теплообменника, и подачи четвертой части отработавших газов непосредственно в верхний по потоку каталитический нейтрализатор.
12. Способ по п. 11, в котором соотношение третьей и четвертой частей регулируют в зависимости от потребности в РОГ и температуры по меньшей мере верхнего по потоку каталитического нейтрализатора, при этом третью часть уменьшают, а четвертую часть - соответственно увеличивают, по мере падения температуры по меньшей мере верхнего по потоку каталитического нейтрализатора, при этом проход клапана РОГ регулируют в зависимости от третьей части.
13. Способ, содержащий шаги, на которых:
в состояниях холодного пуска двигателя устанавливают отводной клапан, соединенный с перепускным каналом, в полностью закрытое положение и закрывают клапан рециркуляции отработавших газов (РОГ) для пропуска потока отработавших газов из области ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора отработавших газов в область выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора отработавших газов по основному выпускному каналу;
после активации по меньшей мере второго каталитического нейтрализатора отработавших газов устанавливают отводной клапан в частично открытое положение и закрывают клапан рециркуляции отработавших газов для пропуска потока первой части отработавших газов из области ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора отработавших газов в область выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора отработавших газов через теплообменник, размещенный в перепускном канале, и пропуска потока второй, остальной, части отработавших газов из области ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора отработавших газов в область выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора отработавших газов по основному выпускному каналу, при этом объединение первой и второй частей отработавших газов происходит выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора отработавших газов, после чего они текут через второй каталитический нейтрализатор отработавших газов.
14. Способ по п. 13, в котором соотношение первой и второй частей зависит от соотношения температуры второго каталитического нейтрализатора отработавших газов и его температуры активации, а проход отводного клапана регулируют в зависимости от первой части, при этом проход увеличивают по мере возрастания первой части, причем подача отработавших газов через теплообменник включает в себя передачу тепла отработавших газов охлаждающей жидкости, циркулирующей через теплообменник, и последующую передачу тепла из охлаждающей жидкости блоку цилиндров двигателя в зависимости от потребности в нагреве двигателя.
15. Способ по п. 14, в котором первую часть уменьшают, а вторую часть -соответственно увеличивают, по мере уменьшения температуры второго каталитического нейтрализатора отработавших газов до уровня ниже температуры активации.
16. Способ по п. 13, дополнительно содержащий шаги, на которых: в связи с потребностью в рециркуляции отработавших газов, устанавливают отводной клапан в полностью закрытое положение и открывают клапан РОГ для пропуска потока третьей части отработавших газов из области ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора отработавших газов на впуск двигателя через теплообменник и пропуска потока четвертой, остальной, части отработавших газов из области ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора отработавших газов в область выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора отработавших газов по основному выпускному каналу, при этом соотношение третьей и четвертой частей регулируют в зависимости от потребности в РОГ, причем третью часть увеличивают по мере роста потребности в РОГ.
17. Способ по п. 13, дополнительно содержащий шаг, на котором, в ответ на каждое из следующего: нагрузка двигателя выше пороговой и температура двигателя выше пороговой, устанавливают отводной клапан в полностью закрытое положение и закрывают клапан РОГ для пропуска потока отработавших газов из области ниже по потоку от первого каталитического нейтрализатора отработавших газов в область выше по потоку от второго каталитического нейтрализатора отработавших газов по основному выпускному каналу в обход теплообменника.
18. Система двигателя, содержащая:
впускной коллектор двигателя;
выпускную систему двигателя с выпускным каналом и системой теплообмена, при этом выпускной канал содержит датчик влажности отработавших газов, датчик температуры отработавших газов, датчик давления отработавших газов, один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов и глушитель, при этом перепускной канал соединен с выпускным каналом от места выше по потоку от одного или нескольких каталитических нейтрализаторов до места выше по потоку от глушителя, при этом система теплообмена содержит перепускной канал, вмещающий теплообменник;
систему охлаждения, соединенную по текучей среде с теплообменником, блоком цилиндров двигателя и сердцевиной обогревателя, при этом система охлаждения содержит датчик температуры охлаждающей жидкости двигателя;
отводной клапан, соединяющий выход перепускного канала с выпускным каналом;
магистраль рециркуляции отработавших газов (РОГ) с клапаном рециркуляции отработавших газов для рециркуляции отработавших газов из перепускного канала ниже по потоку от теплообменника во впускной коллектор;
первый датчик кислорода, соединенный с выпускным каналом выше по потоку от теплообменника, и второй датчик кислорода, соединенный с выпускным каналом ниже по потоку от теплообменника; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для:
оценки температуры двигателя посредством датчика температуры охлаждающей жидкости двигателя и температуры каталитического нейтрализатора посредством датчика температуры отработавших газов, и, если температура каталитического нейтрализатора ниже пороговой, закрытия клапана рециркуляции отработавших газов и отводного клапана для подачи отработавших газов непосредственно в один или несколько каталитических нейтрализаторов; и
если температура каталитического нейтрализатора выше пороговой и температура двигателя ниже пороговой, открытия отводного клапана для подачи первого количества отработавших газов из выпускного коллектора в один или несколько каталитических нейтрализаторов через теплообменник, и подачи второго, остального, количества непосредственно в один или несколько каталитических нейтрализаторов в обход теплообменника.
19. Система по п. 18, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для:
оценки первого воздушно-топливного отношения отработавших газов по входному сигналу от первого датчика кислорода, оценки второго воздушно-топливного отношения по входному сигналу от второго датчика кислорода и поцилиндрового регулирования воздушно-топливного отношения в зависимости от первого воздушно-топливного отношения и второго воздушно-топливного отношения для поддержания целевой амплитуды и частоты возмущения воздушно-топливного отношения отработавших газов, поступающих в один или несколько каталитических нейтрализаторов, при этом регулирование включает в себя эксплуатацию первой группы цилиндров на смеси богаче стехиометрической и эксплуатацию второй группы цилиндров на смеси беднее стехиометрической, причем степень обогащения первой группы цилиндров и степень обеднения второй группы цилиндров зависят от целевой амплитуды и частоты возмущения воздушно-топливного отношения.
20. Система по п. 18, в которой контроллер содержит дополнительные инструкции для:
по запросу на РОГ, открытия клапана РОГ и закрытия отводного клапана для рециркуляции запрошенного количества отработавших газов во впускной коллектор через теплообменник, при этом происходит охлаждение запрошенного количества РОГ в теплообменнике, при этом остальное количество отработавших газов направляют непосредственно в один или несколько каталитических нейтрализаторов без охлаждения в теплообменнике.
