通過清掃閥門來控制到egr系統(tǒng)的排氣流動(dòng)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(dòng)
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2012年10月30日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)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(duì)來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流動(dòng)進(jìn)行控制的方法。
[0004]背景
[0005]車輛可以包括一個(gè)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(gè)變體可以包括一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)汽缸的至少一個(gè)泄放排氣閥通過一個(gè)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(gè)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(jìn)氣系統(tǒng)相聯(lián)通。
[0008]本發(fā)明的另一個(gè)變體可以包括一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:包含多個(gè)汽缸的一臺(tái)增壓的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)汽缸都具有一個(gè)泄放排氣閥和一個(gè)清掃排氣閥，其中至少一個(gè)汽缸專用于一個(gè)EGR子系統(tǒng)并且至少一個(gè)汽缸被連接到一個(gè)排氣子系統(tǒng)上以從該發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)走排氣；一個(gè)進(jìn)氣子系統(tǒng)，用來將進(jìn)氣傳送至該發(fā)動(dòng)機(jī)；其中該排氣子系統(tǒng)從該發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)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(gè)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(gè)清掃排氣歧管；一個(gè)渦輪增壓子系統(tǒng)，該渦輪增壓子系統(tǒng)包括在該進(jìn)氣子系統(tǒng)中的一個(gè)壓縮機(jī)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(gè)渦輪機(jī)；以及至少與該專用EGR汽缸的清掃閥門相聯(lián)通的一個(gè)排氣再循環(huán)(EGR)子系統(tǒng)，該EGR子系統(tǒng)與該進(jìn)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(xì)說明中變得清楚。應(yīng)該理解這些詳細(xì)說明以及具體實(shí)例在披露了本發(fā)明的變體的同時(shí)，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(jiǎn)要說明
[0011]從詳細(xì)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(gè)變體的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖1b是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變體的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖1c是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變體的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
[0015]圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變體的用于圖1的系統(tǒng)中的一個(gè)同心凸輪相位器裝置的簡(jiǎn)圖；并且
[0016]圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)變體的一種對(duì)分配在圖1的系統(tǒng)的至少一個(gè)渦輪增壓器與至少一個(gè)排氣再循環(huán)通道之間的排氣流動(dòng)加以控制的方法的流程圖。
[0017]選定變體的詳細(xì)說明
[0018]以下對(duì)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(duì)本發(fā)明、其應(yīng)用或用途進(jìn)行限制。
[0019]參照?qǐng)D1，一個(gè)變體可以包括一種方法，該方法可以使用任何適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，并且更確切地說，該方法可以與一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(如系統(tǒng)10)相結(jié)合來實(shí)現(xiàn)。以下系統(tǒng)說明簡(jiǎn)單地提供了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)變體的簡(jiǎn)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(dāng)前披露的方法。
[0020]一般而言，系統(tǒng)10可以包括:一臺(tái)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以使燃料與進(jìn)氣的混合物燃燒，以便轉(zhuǎn)換成機(jī)械旋轉(zhuǎn)能量和排氣；一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)14，該發(fā)動(dòng)機(jī)換氣系統(tǒng)可以將進(jìn)氣傳送至發(fā)動(dòng)機(jī)12并且將排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)12運(yùn)走。系統(tǒng)10還可以包括用于將任何適當(dāng)?shù)囊簯B(tài)和/或氣態(tài)燃料提供給發(fā)動(dòng)機(jī)12的一個(gè)燃料子系統(tǒng)(未示出)，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)中與進(jìn)氣一起燃燒；以及用來控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行的一個(gè)控制子系統(tǒng)16。
[0021]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是任何適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)類型，如像汽油發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的一種火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，像柴油發(fā)動(dòng)機(jī)那樣的一種自動(dòng)點(diǎn)火或壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，或類似發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以包括在其中帶有多個(gè)汽缸和活塞(未分開地不出)的一個(gè)汽缸體18，該汽缸體與一個(gè)汽缸蓋(也未分開地示出)一起可以限定用于燃料與進(jìn)氣混合物的內(nèi)部燃燒的多個(gè)燃燒室20。發(fā)動(dòng)機(jī)12還可以包括任何適當(dāng)數(shù)量的進(jìn)氣閥22和排氣閥，這些排氣閥可以包括任何適當(dāng)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(dòng)機(jī)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(dāng)?shù)乃俣群拓?fù)載來運(yùn)行。說明性的怠速可以是在約500RPM至約800RPM的數(shù)量級(jí)，并且典型的最大發(fā)動(dòng)機(jī)速度可以是在約5500-6500RPM的數(shù)量級(jí)上，但甚至可以超過這個(gè)范圍。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)低的速度和負(fù)載可以包括最大發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的約0%至33%，中等的速度和負(fù)載可以包括最大發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的約25%至75%，并且高的速度和負(fù)載可以包括最大發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的約66%至100%。如在此所使用的，低到中等的速度和負(fù)載可以包括最大發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的約0%至50%，而中等到高的速度和負(fù)載可以包括最大發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的約50%至100%。
[0023]閥門正時(shí)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(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的說明性實(shí)例中，排氣閥剛好在活塞到達(dá)下止點(diǎn)(BDC)位置之前打開并且在此后很快所有經(jīng)燃燒的進(jìn)氣的大約一半在相對(duì)高的壓力下離開這些燃燒室。這通常被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的排氣部分的泄放階段。該活塞朝向一個(gè)上止點(diǎn)位置(TDC)向上清掃返回，并在相對(duì)較低的壓力下將如果不是全部剩余燃燒進(jìn)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(dòng)機(jī)循環(huán)的排氣部分的清掃階段。
[0024]現(xiàn)在參見圖2，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以包括任何適當(dāng)?shù)目勺冮y門正時(shí)裝置，以便對(duì)這些排氣閥24、25進(jìn)行致動(dòng)。在一個(gè)實(shí)例中，多個(gè)單獨(dú)的致動(dòng)器如螺線管(未示出)可以用來致動(dòng)這些排氣閥24、25。在另一個(gè)實(shí)例中，一種雙動(dòng)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(dú)立地致動(dòng)。裝置13可以包括一個(gè)凸輪軸組件101，該凸輪軸組件可以包括多個(gè)同心軸，這些同心軸包括由凸輪管105承載的一個(gè)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(gè)。在一個(gè)變體中，聯(lián)接到這些泄放閥門凸輪上的軸或管可以相對(duì)于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)同心軸可以相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸具有由一個(gè)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(gè)變體中，一個(gè)或多個(gè)凸輪相位器111可以使凸輪軸107和管109獨(dú)立地改變彼此之間的、以及相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相位關(guān)系。這些排氣閥的正時(shí)和/或升程可以通過利用這個(gè)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(dòng)機(jī)電子控制模塊)在發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試并校準(zhǔn)的基礎(chǔ)上來進(jìn)行控制，以便在所有的速度和負(fù)載下產(chǎn)生良好的發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(gè)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(jí)渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)將是針對(duì)應(yīng)用而專用的，并且因此將隨發(fā)動(dòng)機(jī)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(duì)提前的正時(shí)、具有較長(zhǎng)的閥門打開持續(xù)時(shí)間、而具有更高的升程。在一個(gè)實(shí)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(gè)或這些泄放閥門24的持續(xù)時(shí)間和/或升程在內(nèi)的說明性閥門正時(shí)可以是在裝備有常規(guī)排氣閥的相同或相似的發(fā)動(dòng)機(jī)閥門正時(shí)的約70%至100%的數(shù)量級(jí)上。用于這個(gè)或這些泄放閥門24的更加具體的示例性閥門正時(shí)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(dòng)機(jī)的閥門持續(xù)時(shí)間正時(shí)的約85% -95% (例如，90% )的持續(xù)時(shí)間并且是升程正時(shí)的約90%-100% (例如，95%)的升程。這個(gè)或這些泄放閥門24的閥門打開正時(shí)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(gè)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(