具有循環(huán)管路的動力裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包括內燃機(2)的動力裝置(1)，所述內燃機通入排氣管路(11)，所述排氣管路由高壓排氣門組件在高壓排氣階段供給，以及通入循環(huán)管路(14)，所述循環(huán)管路由低壓排氣門組件在低壓排氣階段供給且構造成能夠與所述排氣管路(11)隔離。根據本發(fā)明，所述動力裝置(1)包括停止系統(tǒng)，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，其適用于使至少一個高壓排氣門在高壓排氣階段保持關閉。
【專利說明】具有循環(huán)管路的動力裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機動車輛的動力裝置，尤其涉及燃燒氣體的循環(huán)管路。

【背景技術】
[0002]公知的動力裝置包括內燃機，所述內燃機一方面通入排氣管路，所述排氣管路由高壓排氣門組件在高壓排氣階段供給，以及另一方面通入循環(huán)管路，所述循環(huán)管路由低壓排氣門組件在低壓排氣階段供給且構造成能夠與排氣管路隔離。


【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明力求實現(xiàn)為可以改善發(fā)動機燃燒的物理性能而構造的動力裝置，以及增加發(fā)動機燃料消耗節(jié)省量。
[0004]根據第一方面，本發(fā)明提供一種包括內燃機的動力裝置，所述內燃機一方面通入排氣管路，所述排氣管路由高壓排氣門組件在高壓排氣階段供給，以及另一方面通入循環(huán)管路，所述循環(huán)管路由低壓排氣門組件在低壓排氣階段供給且構造成能夠與所述排氣管路隔離，所述動力裝置包括停止系統(tǒng)，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，其適用于使至少一個高壓排氣門，尤其是多個氣門，在高壓排氣階段同時和/或交替保持關閉。
[0005]因此由于打開高壓排氣門相對于打開低壓排氣門的提前，停止系統(tǒng)的存在可以使通常傳送至排氣管路中的高壓燃燒氣體如果必要時傳送至循環(huán)管路中。當停止系統(tǒng)被啟動時同樣可以使更富含燃料的氣體傳送至循環(huán)管路中。因此，循環(huán)氣體更富含燃料且可以具有比通常更高的氫氣濃度。因此由于進入發(fā)動機的氣體混合物，發(fā)動機燃燒的物理性能得到改善(尤其涉及爆音)。
[0006]根據本發(fā)明的第一實施例，循環(huán)管路包括氫氣產生催化裝置。
[0007]因此，氫氣的產生可以實現(xiàn)于循環(huán)管路中。
[0008]根據本發(fā)明的第二實施例，動力裝置包括分流管道，所述分流管道由布置在所述低壓排氣門組件和循環(huán)管道之間的低壓排氣收集器供給，所述分流管道通入所述排氣管路且包括隔離系統(tǒng)，所述隔離系統(tǒng)可以使所述排氣管路與所述低壓排氣收集器隔離。
[0009]因此，根據需求，可以或(當停止系統(tǒng)被啟動為了不減少一個或多個低壓排氣門停止的影響時)使低壓排氣收集器與排氣管路隔離，或使一部分來自低壓排氣收集器的氣體進入排氣管路中。
[0010]根據本發(fā)明的第三實施例，隔離系統(tǒng)是三通閥，所述三通閥布置在低壓排氣收集器，循環(huán)管路和分流管路的聯(lián)接處。
[0011]本發(fā)明同樣涉及一種包括內燃機的動力裝置的控制方法，所述內燃機一方面通入排氣管路，所述排氣管路由高壓排氣門組件在高壓排氣階段供給，以及另一方面通入循環(huán)管路，所述循環(huán)管路由低壓排氣門組件在低壓排氣階段供給且構造成能夠與所述排氣管路隔離，所述內燃機包括停止系統(tǒng)，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，其適用于使至少一個，尤其是多個，高壓排氣門同時和/或交替保持關閉，當高壓排氣門在高壓排氣階段保持關閉時，在所述高壓排氣階段之后的低壓排氣階段期間所述循環(huán)管路與所述排氣管路隔離。
[0012]因此，每個燃燒室中產生的燃燒氣體一方面完全在低壓排氣收集器中傳送，以及另一方面被迫使通入循環(huán)管路。
[0013]根據第一實施例，所述排氣管路與所述循環(huán)管路的隔離通過關閉布置在分流管路中的隔離系統(tǒng)來實現(xiàn)，所述分流管路一方面通入所述排氣管路，另一方面通入所述低壓排氣門組件與所述循環(huán)管道之間。
[0014]根據第二實施例，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，所述停止系統(tǒng)使可能停止的每個相同的高壓排氣門保持關閉?？赡芡Ｖ沟母邏号艢忾T總是同一個。
[0015]根據第三實施例，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，所述停止系統(tǒng)使可能停止的每個高壓排氣門在停止階段依次保持關閉。
[0016]根據第四實施例，確定所述內燃機的燃燒室中注入的燃料量使得在所述燃燒室中產生的燃燒氣體具有至少等于I的余氣系數，所述內燃機的高壓排氣門在下一個高壓排氣階段被保持關閉。
[0017]因此，可以優(yōu)化傳入循環(huán)管路中的燃燒氣體的余氣系數。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]通過閱讀以下作為指示性但絕非限制性的說明和附圖，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將更加清楚，在附圖中:
[0019]圖1示出了根據遵照本發(fā)明的第一構造的動力裝置；
[0020]圖2示出了根據遵照本發(fā)明的第二構造的動力裝置，產生于一個燃燒室中的燃燒氣體不能通入高壓排氣收集器，且低壓排氣收集器與排氣管路隔離；
[0021]圖3示出了閥門的移動和在停止系統(tǒng)沒有啟動的情況下燃燒氣體的使用。
[0022]圖4示出了閥門的移動和在停止系統(tǒng)被啟動的情況下燃燒氣體的使用。

【具體實施方式】
[0023]本發(fā)明涉及機動車輛，尤其涉及機動車輛的動力裝置I。
[0024]動力裝置I包括內燃機2，在這種情況下，是汽油發(fā)動機。該發(fā)動機包括被供給燃料的燃燒室3 (這里數量是4)。
[0025]每個燃燒室3通過所有燃燒室3共有的空氣收集器4供給空氣，空氣收集器4形成進氣管道5的下行端，進氣管道5包括空氣閥6，所述空氣閥6可以控制進入發(fā)動機2中的空氣量。
[0026]每個燃燒室3通入兩根排氣管道7，8，其中一根高壓排氣管道7使燃燒室3與高壓排氣收集器9連接，另一根低壓排氣管道8，使燃燒室3與低壓排氣收集器10連接。因此，兩個排氣收集器9，10連結至發(fā)動機2，這兩個排氣收集器9，10中的每個都由發(fā)動機2的所有燃燒室供給。
[0027]三組凸輪同樣連結至發(fā)動機2:第一組進氣凸輪控制進氣門，所述進氣門可以控制發(fā)動機2的空氣供給，兩組排氣凸輪控制排氣門，所述排氣門可以控制使燃燒氣體排出燃燒室3。傳統(tǒng)上，進氣凸輪軸只支撐第一組凸輪。如今已知具有兩種不同規(guī)則且互相之間具有可變相位差的凸輪軸技術。本發(fā)明無區(qū)別地適用于連結有一個或多個凸輪軸的所有類型的發(fā)動機。本發(fā)明同樣適用于沒有凸輪軸(英語中為“camless”)的發(fā)動機，該發(fā)動機中，氣門由電磁致動器啟動。
[0028]兩組排氣凸輪包括可以控制供給高壓排氣收集器9的高壓排氣凸輪組，以及可以控制供給低壓排氣收集器10的低壓排氣凸輪組。兩組排氣凸輪可以或由唯一的排氣凸輪軸支撐，或由兩個凸輪軸支撐，其中一個支撐所有高壓排氣凸輪，另一個支撐所有低壓排氣凸輪。在所有情況下，兩組排氣凸輪通過隔開兩個排氣收集器的供給互相按角度移動。
[0029]高壓排氣收集器9供給排氣管路11，所述排氣管路包括渦輪12及在排氣管路11下行的可以使氣體在排至大氣中之前處理氣體的去污系統(tǒng)13。在當前示例中，排氣管路11是唯一由高壓排氣收集器9供給的管路使得在排氣管路11中排放的氣體只能帶動渦輪12然后傳送至去污系統(tǒng)13中。典型地，去污系統(tǒng)能夠包括可以氧化尤其是沒有完全燃燒的氣體，一氧化物和氮氧化物的氧化催化裝置，可以還原尤其是氮氧化物的還原催化裝置。
[0030]低壓排氣收集器10供給可以使排出的氣體重新進入發(fā)動機2中的循環(huán)管路14。循環(huán)管路14在空氣閥6上行通入進氣管道5。另外，循環(huán)管路14在壓氣機15上行通入進氣管道5，所述壓氣機由渦輪12帶動且與渦輪一起形成渦輪增壓器。通常熱交換器16布置在壓氣機15和空氣閥6之間的進氣管道5中為了可以調節(jié)進入發(fā)動機2中的氣體的溫度(主要為了使氣體可以冷卻)。
[0031]此外，循環(huán)閥17布置在循環(huán)管路14中且可以控制在循環(huán)管路14中循環(huán)的氣體量。
[0032]在圖1所示的第一實施例中，循環(huán)管路14包括氫氣產生催化裝置18，所述催化裝置18可以從燃料中產生氫氣。
[0033]此外，在該示例中，循環(huán)管路14包括在氫氣產生催化裝置18上行的燃料噴射器19為了在氫氣產生催化裝置18的入口具有充足量的燃料以使氫氣可以產生。為使燃料存在于循環(huán)管路14中的其它方法同樣存在:例如，或是當連結至至少一個燃燒室3的低壓排氣門處于打開位置(且優(yōu)選當連結至這個燃燒室的高壓排氣門處于關閉位置)時存在該燃燒室3中的次級噴射器，或是當進氣門和低壓排氣門兩個全部處于打開位置(且優(yōu)選當高壓排氣門處于關閉位置)時存在進氣管道5中的燃料噴射器。
[0034]另外，依舊在該示例中，循環(huán)管路14在氫氣產生催化裝置18上行和燃料噴射器19下行包括可以增加氣體溫度為了在催化裝置18中更容易實現(xiàn)氫氣產生的加熱器20。
[0035]此外，可以冷卻循環(huán)氣體的冷卻器21布置在氫氣產生催化裝置18下行的循環(huán)管路14中。這個冷卻器21可以當氫氣產生時冷卻循環(huán)氣體為了減少循環(huán)管路14的阻塞。
[0036]因此，在第一實施例中，循環(huán)管路14從上行至下行，從低壓排氣收集器10起在通入進氣管道5之前包括:燃料噴射器19，加熱器20，氫氣產生催化裝置18，冷卻器21和循環(huán)閥17。
[0037]在圖2所示的第二實施例中，循環(huán)管路14與圖1描繪的循環(huán)管路類似，不同在于所述循環(huán)管路14不包括氫氣產生催化裝置18，不包括燃料噴注器，也不包括加熱器。
[0038]另外，在當前實施例中，分流管道22繞過渦輪12使低壓排氣收集器10與排氣管路11連接。這里，分流管道22在處理系統(tǒng)13上行通入排氣管路11。同樣，分流管路22和循環(huán)管路14具有共同的來源低壓排氣收集器10。為了可以使排氣管路11與低壓排氣收集器10隔離，分流管道22包括可以實現(xiàn)該隔離的隔離系統(tǒng)23。這個隔離系統(tǒng)23同樣可以控制繞開渦輪12的氣體量。在當前實施例中，隔離系統(tǒng)23是三通閥，所述三通閥布置在低壓排氣收集器10，循環(huán)管路14和分流管路22的聯(lián)接處。
[0039]動力裝置同樣包括停止系統(tǒng)，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，其可以使至少一個高壓排氣門保持關閉。
[0040]圖3中的三條曲線24，25，26根據相對于燃燒的上止點位置(對應于0° )的曲軸角度位置分別描繪了未停止的高壓排氣門，低壓排氣門和進氣門的運動。圖3同樣描繪了兩個階段27，28，所述兩個階段27，28非常少量相互重疊且描繪了或是當停止系統(tǒng)沒有啟動時由所有燃燒室3產生，或是只有當停止系統(tǒng)啟動時高壓排氣門沒有停止的所有燃燒室產生的排放氣體的使用。
[0041]在當前的實施例中，高壓和低壓排氣凸輪按角度移動使得在控制低壓排氣門的打開之前提前大約100°控制未停止的高壓排氣門的打開(在這種情況下，對于高壓排氣門在大約90°，對于低壓排氣門在大約190° )，且控制低壓排氣門的關閉之前提前大約65°控制未停止的高壓排氣門的關閉(在這種情況下，對于高壓排氣門在大約340°，對于低壓排氣門在大約405° )。
[0042]因此，在具有未停止的高壓排氣門的燃燒室3中的燃料燃燒(角度為0°)之后(所述未停止的高壓排氣門涉及或是當停止系統(tǒng)沒有啟動時的所有高壓排氣門，或是只有當停止系統(tǒng)啟動時的所有高壓排氣門):
[0043]在第一行程中，未停止的高壓排氣門是僅有的打開的氣門(從90°至190° )，所述第一行程對應于渦輪12由高壓排放氣體啟動的階段27。因此高壓排氣門沒有停止的所有在燃燒室3中產生的排放氣體用于帶動渦輪12。
[0044]在第二行程中，未停止的高壓排氣門和低壓排氣門是僅有的打開的氣門(從190°至340° )，所述第二行程對應于兩個排氣收集器9，10被供給的階段，即使當沒有高壓排氣門停止時，低壓排氣收集器10也是被最多供給的收集器。根據高壓及低壓排氣門打開及關閉時的角度，同樣可以傳送必需的高壓排放氣體至渦輪12為了得到要求的功率，然后由于低壓排氣門的打開可以減少高壓排放氣體量。
[0045]在第三行程中，低壓排氣門和進氣門是僅有的打開的氣門(從340°至405° )，所述第三行程對應于由于這些位置，可以通過在進氣管道5中噴射燃料在低壓排氣收集器中傳送燃料的行程。
[0046]第二和第三行程形成循環(huán)管路14和分流管路22可以根據三通閥23的位置由排放氣體交替或累計供給的階段。
[0047]在第四行程中，只有進氣門是打開的(從405°至595° )。
[0048]高壓排氣階段對應于未停止的高壓排氣門打開的時段，即第一和第二行程。低壓排氣階段對應于低壓排氣門打開的時段，即第二和第三行程。進氣階段對應于進氣門打開的時段，即第三和第四行程。
[0049]因此可以根據低壓排放氣體傳送的選擇，或是只使用(如果存在氫氣產生催化裝置18時同樣具有氫氣富含燃料可能性的)循環(huán)管路14，或是只使用取道于(用作渦輪12的排放門的)分流管路22的排氣管路11。
[0050]此外，在循環(huán)管路14包括氫氣產生催化裝置18的第一示例中，在第三進程中同時打開進氣門和低壓排氣門可以在氫氣產生催化裝置18上行直接傳送新鮮空氣且在這個催化裝置18的入口處具有良好的余氣系數。
[0051]因此，在對應于前三個進程的排氣階段中，氣缸3的壓力減小，其可以使氣缸3更好地排空且減少殘余氣體的比例。
[0052]圖4復述了與圖3中相同的三條曲線24，25，26。圖4同樣描繪了三個階段29，30，31，所述三個階段29，30，31描繪了當停止系統(tǒng)啟動時所有燃燒室3產生的排放氣體的使用。
[0053]對于高壓排氣門沒有停止的燃燒室3，排放氣體以與(如圖3中所示)當停止系統(tǒng)沒有啟動時相同的方式被排出，所述燃燒室3的高壓排氣門沒有停止。對于燃燒室3，當低壓排氣門關閉時排放氣體在燃燒室中保持封閉。
[0054]因此，在圖4中，階段29描繪了一方面在高壓排氣門沒有停止的燃燒室3中產生的排放氣體向高壓排氣收集器9排放，以及另一方面在高壓排氣門被停止的燃燒室3中的排放氣體的封閉。階段30描繪了一方面在高壓排氣門沒有停止的燃燒室3中產生的排放氣體向高壓和低壓排氣收集器9，10排放，以及另一方面在高壓排氣門被停止的燃燒室3中產生的排放氣體向低壓排氣收集器10排放。階段31描繪了在所有燃燒室3中產生的排放氣體向低壓排氣收集器10排放。
[0055]停止系統(tǒng)可以停止發(fā)動機的多個中一個或所有燃燒室3的高壓排氣門。停止系統(tǒng)優(yōu)選可以停止多個燃燒室的高壓排氣門。多個高壓排氣門能夠被同時或交替停止。
[0056]停止系統(tǒng)能夠被構造成總是停止相同的高壓排氣門。相反，能夠控制所述停止系統(tǒng)為了交替停止每個可能停止的高壓排氣門，在這個階段中可能停止的高壓排氣門是能夠取決于發(fā)動機運行階段或多個燃燒周期停止的氣門。
[0057]為了迫使由高壓排氣門被停止的燃燒室3產生的排放氣體只取道于循環(huán)管路14，當停止系統(tǒng)在高壓排氣階段中被啟動時，隔離系統(tǒng)23在這個高壓排氣階段之后的低壓排氣階段中處在使排氣管路11與循環(huán)管路隔離的位置。
[0058]此外，可以確定進入發(fā)動機2的每個燃燒室3中的燃料量使得在這個燃燒室3中產生的排放氣體的燃料余氣系數達到一個定值。優(yōu)選確定進入在下一個高壓排氣階段高壓排氣門保持關閉的每個燃燒室3中的燃料量使得由該燃燒室3產生的排放氣體具有至少等于I的余氣系數。
[0059]控制系統(tǒng)可以控制動力裝置I的不同部件，尤其是停止系統(tǒng)，三通閥23和不同燃燒室的燃料供給。
[0060]因此，根據車輛的壽命情況，當所述車輛恰巧具有富含燃料循環(huán)氫氣時(氫氣可以在至少一個接收充足燃料用于產生富含燃料混合氣的燃燒室中和/或在氫氣產生催化裝置中產生)，控制系統(tǒng)啟動停止系統(tǒng)且在使低壓排氣收集器10與排氣管路11隔離的三通閥位置控制三通閥。因此，可以具有在循環(huán)管路中循環(huán)的余氣系數大于I的燃燒氣體，且如果高壓排氣門被停止的燃燒室3接收大量燃料，所述余氣系數還會更大。
[0061]本發(fā)明同樣可以優(yōu)化由渦輪增壓器過度供給的發(fā)動機2的循環(huán)回路為了產生具有富含燃料成分的循環(huán)氣體，然后用于例如輔助氫氣產生催化裝置，所述循環(huán)氣體被重新注入發(fā)動機2中。本發(fā)明沒有產生對動力裝置I性能的補償。
[0062]當三通閥23關閉時，循環(huán)管路14完全與去污系統(tǒng)13隔開。因此，當停止系統(tǒng)啟動時，進入循環(huán)管路14的氣體具有大于I的余氣系數為了增加氫氣產量。
[0063]同樣，停止高壓排氣門可以改變相對于傳送至循環(huán)管路14的排放氣體的傳送至渦輪12的排放氣體量，可以選擇保持關閉的高壓排氣門數量，以及可以單獨控制高壓和低壓排氣門。
[0064]此外，使排氣管路11與低壓排氣收集器隔離可以阻止來自高壓排氣門被停止的燃燒室的燃燒氣體通入渦輪12和去污系統(tǒng)13。因此沒有燃料和氫氣的損失。
[0065]排氣管路14可以不包括氫氣產生催化裝置，在循環(huán)管路14中循環(huán)的氫氣因此由高壓排氣門被停止的燃燒室3中的燃料濃縮產生。
【權利要求】
1.一種包括內燃機⑵的動力裝置(I)，所述內燃機一方面通入排氣管路(11)，所述排氣管路(11)由高壓排氣門組件在高壓排氣階段供給，以及另一方面通入循環(huán)管路(14)，所述循環(huán)管路由低壓排氣門組件在低壓排氣階段供給且構造成能夠與所述排氣管路(11)隔離，其特征在于，所述動力裝置包括停止系統(tǒng)，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，其適用于使多個高壓排氣門在高壓排氣階段同時和/或交替保持關閉。
2.根據權利要求1所述的動力裝置(I)，其特征在于，所述循環(huán)管路(14)包括氫氣產生催化裝置(18)。
3.根據權利要求1或2所述的動力裝置(I)，其特征在于，所述動力裝置包括分流管道(22)，所述分流管道由布置在所述低壓排氣門組件和循環(huán)管道(14)之間的低壓排氣收集器(10)供給，所述分流管道通入所述排氣管路(11)且包括隔離系統(tǒng)(23)，所述隔離系統(tǒng)可以使所述排氣管路(11)與所述低壓排氣收集器(10)隔離。
4.根據權利要求3所述的動力裝置(I)，其特征在于，所述隔離系統(tǒng)(23)是三通閥(23)，所述三通閥布置在所述低壓排氣收集器(10)、所述循環(huán)管路(14)和所述分流管路(22)的聯(lián)接處。
5.—種包括內燃機(2)的動力裝置⑴的控制方法，所述內燃機一方面通入排氣管路(11)，所述排氣管路(11)由高壓排氣門組件在高壓排氣階段供給，以及另一方面通入循環(huán)管路(14)，所述循環(huán)管路由低壓排氣門組件在低壓排氣階段供給且構造成能夠與所述排氣管路(11)隔離，所述內燃機(2)包括停止系統(tǒng)，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，其適用于使多個高壓排氣門同時或交替保持關閉，其特征在于，當高壓排氣門在高壓排氣階段保持關閉時，在所述高壓排氣階段之后的低壓排氣階段期間所述循環(huán)管路(14)與所述排氣管路(11)隔離。
6.根據權利要求5所述的動力裝置(I)的控制方法，其特征在于，所述排氣管路(11)與所述循環(huán)管路(14)的隔離通過關閉布置在分流管路(22)中的隔離系統(tǒng)(23)來實現(xiàn)，所述分流管路一方面通入所述排氣管路(11)，另一方面通入所述低壓排氣門組件與所述循環(huán)管道(14)之間。
7.根據權利要求5或6所述的動力裝置控制方法，其特征在于，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，所述停止系統(tǒng)使可能停止的每個相同的高壓排氣門保持關閉。
8.根據權利要求5或6所述的動力裝置控制方法，其特征在于，當所述停止系統(tǒng)被啟動時，所述停止系統(tǒng)使可能停止的每個高壓排氣門在停止階段依次保持關閉。
9.根據權利要求5至8中任一項所述的動力裝置控制方法，其特征在于，確定所述內燃機(2)的燃燒室(3)中注入的燃料量使得在所述燃燒室中產生的燃燒氣體具有至少等于I的余氣系數，所述內燃機的高壓排氣門在下一個高壓排氣階段被保持關閉。
【文檔編號】F02M25/12GK104471229SQ201380032508
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年5月24日 優(yōu)先權日:2012年6月21日
【發(fā)明者】D·R·貝加帕利亞里 申請人:標致·雪鐵龍汽車公司