通過清掃閥門來控制到egr系統(tǒng)的排氣流動的制作方法
【專利說明】通過清掃閥門來控制到EGR系統(tǒng)的排氣流動
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2012年10月30日提交的美國臨時申請序號61/720，072的權(quán)益。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本披露總體上涉及的領(lǐng)域包括對來自內(nèi)燃發(fā)動機的排氣流動進行控制的方法。
[0004]背景
[0005]車輛可以包括一個排氣再循環(huán)系統(tǒng)。
[0006]選定的說明性變體的概述
[0007]本發(fā)明的一個變體可以包括一種控制內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的方法，該方法包括:使來自與排氣子系統(tǒng)相連的至少一個汽缸的至少一個泄放排氣閥通過一個泄放歧管與該排氣子系統(tǒng)相聯(lián)通；使與EGR系統(tǒng)相連的至少一個汽缸的清掃閥門與該EGR子系統(tǒng)相聯(lián)通；以及使該EGR子系統(tǒng)與進氣系統(tǒng)相聯(lián)通。
[0008]本發(fā)明的另一個變體可以包括一種內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:包含多個汽缸的一臺增壓的內(nèi)燃發(fā)動機，每個汽缸都具有一個泄放排氣閥和一個清掃排氣閥，其中至少一個汽缸專用于一個EGR子系統(tǒng)并且至少一個汽缸被連接到一個排氣子系統(tǒng)上以從該發(fā)動機運走排氣；一個進氣子系統(tǒng)，用來將進氣傳送至該發(fā)動機；其中該排氣子系統(tǒng)從該發(fā)動機運走排氣，并且該排氣子系統(tǒng)包括與連接到排氣子系統(tǒng)上的這些汽缸的泄放排氣閥相聯(lián)通的一個泄放排氣歧管、以及與連接到排氣子系統(tǒng)上的這些汽缸的清掃排氣閥相聯(lián)通的一個清掃排氣歧管；一個渦輪增壓子系統(tǒng)，該渦輪增壓子系統(tǒng)包括在該進氣子系統(tǒng)中的一個壓縮機以及在該排氣子系統(tǒng)中與該泄放排氣歧管相聯(lián)通的一個渦輪機；以及至少與該專用EGR汽缸的清掃閥門相聯(lián)通的一個排氣再循環(huán)(EGR)子系統(tǒng)，該EGR子系統(tǒng)與該進氣子系統(tǒng)相聯(lián)通。
[0009]本發(fā)明的其他變體將從以下提供的詳細說明中變得清楚。應(yīng)該理解這些詳細說明以及具體實例在披露了本發(fā)明的變體的同時，僅旨在用于說明的目的而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
[0010]附圖的簡要說明
[0011]從詳細的說明以及附圖中將更全面地理解本發(fā)明的變體，在附圖中:
[0012]圖1a是根據(jù)本發(fā)明的一個變體的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖1b是根據(jù)本發(fā)明的另一個變體的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖1c是根據(jù)本發(fā)明的另一個變體的內(nèi)燃發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個變體的用于圖1的系統(tǒng)中的一個同心凸輪相位器裝置的簡圖；并且
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個變體的一種對分配在圖1的系統(tǒng)的至少一個渦輪增壓器與至少一個排氣再循環(huán)通道之間的排氣流動加以控制的方法的流程圖。
[0017]選定變體的詳細說明
[0018]以下對本發(fā)明的選定變體的說明在本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且絕非旨在對本發(fā)明、其應(yīng)用或用途進行限制。
[0019]參照圖1，一個變體可以包括一種方法，該方法可以使用任何適當?shù)南到y(tǒng)來實現(xiàn)，并且更確切地說，該方法可以與一個發(fā)動機系統(tǒng)(如系統(tǒng)10)相結(jié)合來實現(xiàn)。以下系統(tǒng)說明簡單地提供了發(fā)動機系統(tǒng)的一個變體的簡短概述，但并未在此示出的其他系統(tǒng)和部件也可以支持當前披露的方法。
[0020]一般而言，系統(tǒng)10可以包括:一臺內(nèi)燃發(fā)動機12，該內(nèi)燃發(fā)動機可以使燃料與進氣的混合物燃燒，以便轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)能量和排氣；一個發(fā)動機換氣系統(tǒng)14，該發(fā)動機換氣系統(tǒng)可以將進氣傳送至發(fā)動機12并且將排氣從發(fā)動機12運走。系統(tǒng)10還可以包括用于將任何適當?shù)囊簯B(tài)和/或氣態(tài)燃料提供給發(fā)動機12的一個燃料子系統(tǒng)(未示出)，用于在發(fā)動機中與進氣一起燃燒；以及用來控制發(fā)動機系統(tǒng)10的運行的一個控制子系統(tǒng)16。
[0021]內(nèi)燃發(fā)動機12可以是任何適當?shù)陌l(fā)動機類型，如像汽油發(fā)動機那樣的一種火花點火式發(fā)動機，像柴油發(fā)動機那樣的一種自動點火或壓燃式發(fā)動機，或類似發(fā)動機。發(fā)動機12可以包括在其中帶有多個汽缸和活塞(未分開地不出)的一個汽缸體18，該汽缸體與一個汽缸蓋(也未分開地示出)一起可以限定用于燃料與進氣混合物的內(nèi)部燃燒的多個燃燒室20。發(fā)動機12還可以包括任何適當數(shù)量的進氣閥22和排氣閥，這些排氣閥可以包括任何適當數(shù)量的第一或泄放排氣閥24以及第二或清掃排氣閥25。
[0022]發(fā)動機12可以包括任何數(shù)量的汽缸，并且可以具有任何尺寸并且可以根據(jù)任何適當?shù)乃俣群拓撦d來運行。說明性的怠速可以是在約500RPM至約800RPM的數(shù)量級，并且典型的最大發(fā)動機速度可以是在約5500-6500RPM的數(shù)量級上，但甚至可以超過這個范圍。如在此使用的，術(shù)語低的速度和負載可以包括最大發(fā)動機速度和負載的約0%至33%，中等的速度和負載可以包括最大發(fā)動機速度和負載的約25%至75%，并且高的速度和負載可以包括最大發(fā)動機速度和負載的約66%至100%。如在此所使用的，低到中等的速度和負載可以包括最大發(fā)動機速度和負載的約0%至50%，而中等到高的速度和負載可以包括最大發(fā)動機速度和負載的約50%至100%。
[0023]閥門正時可以由凸輪軸或閥門螺線管或類似物來調(diào)節(jié)，以打開這些閥門。在一個發(fā)動機循環(huán)的說明性實例中，排氣閥剛好在活塞到達下止點(BDC)位置之前打開并且在此后很快所有經(jīng)燃燒的進氣的大約一半在相對高的壓力下離開這些燃燒室。這通常被稱為發(fā)動機循環(huán)的排氣部分的泄放階段。該活塞朝向一個上止點位置(TDC)向上清掃返回，并在相對較低的壓力下將如果不是全部剩余燃燒進氣的話也是其絕大部分從這些燃燒室中清除。這通常被稱為發(fā)動機循環(huán)的排氣部分的清掃階段。
[0024]現(xiàn)在參見圖2，發(fā)動機12可以包括任何適當?shù)目勺冮y門正時裝置，以便對這些排氣閥24、25進行致動。在一個實例中，多個單獨的致動器如螺線管(未示出)可以用來致動這些排氣閥24、25。在另一個實例中，一種雙動作的同心凸輪裝置13可以用來使這些排氣閥24、25各自彼此獨立地致動。裝置13可以包括一個凸輪軸組件101，該凸輪軸組件可以包括多個同心軸，這些同心軸包括由凸輪管105承載的一個凸輪軸103。凸輪軸103承載著泄放或清掃閥門凸輪107、109并且凸輪管105承載著泄放或清掃閥門凸輪107、109中的另一個。在一個變體中，聯(lián)接到這些泄放閥門凸輪上的軸或管可以相對于一個發(fā)動機曲軸具有固定的相位關(guān)系，并且被聯(lián)接到這些清掃閥門上的另一個同心軸可以相對于發(fā)動機曲軸具有由一個凸輪相位器111改變的可變的相位關(guān)系。在提供了某種程度上更佳的性能和效率的另一個變體中，一個或多個凸輪相位器111可以使凸輪軸107和管109獨立地改變彼此之間的、以及相對于發(fā)動機曲軸的相位關(guān)系。這些排氣閥的正時和/或升程可以通過利用這個或這些相位器111來調(diào)節(jié)凸輪軸107與管109之間的相位或角度而受到控制。
[0025]凸輪裝置13可以由該控制子系統(tǒng)16(如發(fā)動機電子控制模塊)在發(fā)動機測試并校準的基礎(chǔ)上來進行控制，以便在所有的速度和負載下產(chǎn)生良好的發(fā)動機排放和效率。凸輪裝置13可以是與這些排氣閥24、25相結(jié)合的主要裝置，以改變傳送到渦輪增壓器渦輪機上的能量并且因此控制渦輪增壓器的增壓而無需渦輪廢氣門裝置。在另一個變體中，在此描述的不同材料也可以用在不帶有渦輪增壓器的系統(tǒng)中。在其他選定變體中，在此描述的方法可以用在包括增壓器、預(yù)增壓器、可變幾何形狀渦輪增壓器和/或多級渦輪增壓器的發(fā)動機換氣系統(tǒng)中。
[0026]總體上講，泄放和清掃閥門的最佳閥門正時將是針對應(yīng)用而專用的，并且因此將隨發(fā)動機的不同而不同。但是，這些泄放閥門24與這些清掃閥門25相比可以具有相對提前的正時、具有較長的閥門打開持續(xù)時間、而具有更高的升程。在一個實例中，這些泄放閥門24的升程可以是在大致180度的曲柄角可獲得的最大升程，而這些清掃閥門25的升程是可以是在大致160度的曲柄角可獲得的最大升程。
[0027]包括這個或這些泄放閥門24的持續(xù)時間和/或升程在內(nèi)的說明性閥門正時可以是在裝備有常規(guī)排氣閥的相同或相似的發(fā)動機閥門正時的約70%至100%的數(shù)量級上。用于這個或這些泄放閥門24的更加具體的示例性閥門正時可以是用于裝備有常規(guī)排氣閥的相同的或相似的發(fā)動機的閥門持續(xù)時間正時的約85% -95% (例如，90% )的持續(xù)時間并且是升程正時的約90%-100% (例如，95%)的升程。這個或這些泄放閥門24的閥門打開正時總體上可以是類似于或者被滯后在最小渦輪增壓器的增壓狀況，并且可被提前以便加大增壓。在約2000RPM與5500RPM之間用于這個或這些泄放閥門24的凸輪裝置13的說明性相位權(quán)限是在約25度至40度(