用于分流式排气发动机系统的系统和方法技术方案

本申请提供了用于操作分流式排气发动机系统的方法和系统，该分流式排气发动机系统经由第一排气歧管将直吹空气和排气再循环提供到进气道，并且经由第二排气歧管将排气提供到排气道。在一个示例中，响应于压缩机处的状况，彼此协调地调整进气门正时，耦接到第一排气歧管的第一组排气门的排气门正时，以及EGR通道中的排气再循环(EGR)阀的位置。EGR通道耦接在压缩机上游的进气道与第一排气歧管之间。

System and method for split exhaust engine system

The present application provides a method and a system for operating a diverting exhaust engine system, which provides the air and exhaust recirculation through the first exhaust manifold to the intake port, and supplies the exhaust to the exhaust channel via the second exhaust manifold. In one example, the position of the exhaust valve in the first exhaust valve of the first exhaust manifold, and the position of the exhaust recirculation (EGR) valve in the EGR channel are adjusted in response to the status of the compressor at the valve timing, coupled to the first exhaust valve of the first exhaust manifold. The EGR channel is coupled between the inlet port of the compressor and the first exhaust manifold.

【技术实现步骤摘要】
用于分流式排气发动机系统的系统和方法
本说明书整体涉及用于包括排气再循环的分流式排气发动机的方法和系统。
技术介绍
发动机可使用升压装置，诸如涡轮增压器以增加发动机功率密度。但是，由于增加的燃烧温度，可发生发动机爆震。由于高充气温度，爆震在升压条件下尤其有问题。本专利技术人已经认识到利用具有分流式排气系统的发动机系统可减少爆震并且提高发动机效率，其中第一排气歧管将排气再循环(EGR)传送到涡轮增压器的压缩机的上游的发动机的进气装置，并且其中第二排气歧管路将排气传送到发动机的排气装置中的涡轮增压器的涡轮。在这种发动机系统中，每个汽缸可包括两个进气门和两个排气门，其中排它地(exclusively)耦接到第一排气歧管的第一组汽缸排气门(例如，扫气排气门)可在与排它地耦接到第二排气歧管的第二组汽缸排气门(例如，放气排气门)不同的正时操作，从而隔离排气的扫气部分和放气部分。第一组汽缸排气门的正时也可与汽缸进气门的正时配合，以产生正气门重叠时段，其中称为直吹的(blowthrough)新鲜进气(或新鲜进气和EGR的混合物)可经由耦接到第一排气歧管的EGR通道流过汽缸并返回到压缩机上游的进气装置。直吹空气可从汽缸内去除残留的排气(称为扫气)。本文的专利技术人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压力的排气)流过涡轮和较高压力的排气道，并且使排气的第二部分(例如，较低压力的排气)和直吹空气流到压缩机入口，可降低燃烧温度，同时改善涡轮的工作效率和发动机扭矩。然而，本文的专利技术人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，在诸如高发动机转速的某些工况下，增加的EGR可流向压缩机，由此增加压缩机速度和温度。如果进入压缩机的气体的气体温度和/或压缩机的速度增加到阈值水平以上，则可发生对压缩机的劣化。另外，在压缩机入口处的温度下降到阈值水平以下时的较冷工况下可在压缩机入口处发生冷凝。冷凝也可导致压缩机的劣化。然而，专利技术人已经进一步意识到，为降低上述压缩机状况的可能性而控制发动机工况也可导致发动机效率和燃料经济性降低。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，该方法包括：响应于压缩机处的条件，协调地调整进气门正时、第一组排气门的排气门正时以及EGR通道中排气再循环(EGR)阀的位置，其中EGR通道耦接在压缩机上游的进气道与耦接到第一组排气门的第一排气歧管之间。作为一个示例，压缩机处的条件可包括以下各项中的一个或多个：压缩机的入口温度低于阈值入口温度，压缩机的出口温度高于阈值出口温度，和/或压缩机入口处的冷凝物。响应于压缩机处的条件，通过彼此协调地调整进气门正时、排气门正时和EGR阀位置，可降低劣化，同时还传递期望的扭矩需求并且提高燃料经济性。例如，当压缩机在期望的可操作范围和温度范围内操作时，基于用于当前发动机工况的扭矩需求和期望的燃料经济性水平，控制器可调整进气门正时和排气门正时以及EGR阀位置。应当理解，上面的
技术实现思路
被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1A示出了具有分流式排气系统的涡轮增压发动机系统的示意图。图1B示出了图1A的发动机系统的汽缸的实施例。图2A示出了用于内燃发动机的发动机空燃比控制系统和流入排气排放装置的空燃比的第一实施例的框图。图2B示出了用于内燃发动机的发动机空燃比控制系统和流入排气排放装置的空燃比的第二实施例的框图。图3A示出了分流式排气发动机系统的一个发动机汽缸的示例汽缸进气门和排气门正时。图3B示出了针对不同的发动机操作模式对分流式排气发动机系统的一个发动机汽缸的进气门和排气门正时的示例调整。图4A-4B示出了用于在不同的车辆和发动机操作模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图，其中第一排气歧管将排气和直吹空气传送到发动机系统的进气装置，并且第二排气歧管将排气传送到发动机系统的排气装置。图5示出了用于在冷起动模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图6示出了用于在减速燃料切断模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图7A-7B示出了用于在部分节流模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图8示出了用于在电动升压模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图9示出了用于在压缩机阈值模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图10示出了用于在基线直吹燃烧冷却(BTCC)模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图11示出了用于基于扫气歧管压力来诊断分流式排气发动机系统的一个或多个气门的方法的流程图。图12示出了用于经由分流式排气发动机系统的一个或多个气门的调整操作控制从扫气歧管到进气道的EGR流和直吹空气的方法的流程图。图13示出了用于在操作模式之间进行选择以调整经由分流式排气发动机系统的扫气排气门和扫气排气歧管从发动机汽缸到进气道的排气流的方法的流程图。图14是用于在电动模式下操作包括分流式排气发动机系统的混合动力电动车辆的方法的流程图。图15示出了用于在停机模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。图16示出了在冷起动模式操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。图17示出了在减速燃料切断(DFSO)模式下操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。图18A-18B示出了在部分节流模式下操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。图19示出了在电动升压模式下操作分流式排气发动机系统期间的发动机操作参数的变化的示例图。图20示出了在压缩机阈值模式下操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。图21示出了分流式排气发动机系统的单个发动机循环期间的扫气排气歧管的压力和氧含量的变化的示例图。图22示出了控制一个或多个发动机致动器以调整从发动机汽缸的扫气排气门到分流式排气发动机系统的进气道的排气再循环(EGR)流和直吹流的示例图。图23示出了在电动模式下操作混合动力电动车辆以在起动发动机之前加热分流式排气发动机系统的示例图。图24示出了在停机模式下操作分流式排气发动机期间发动机操作参数的变化的示例图。图25示出了分流式排气发动机系统从起动到停机的操作的示例图。具体实施方式以下描述涉及用经由第一排气歧管到进气装置的直吹和排气再循环(EGR)操作分流式排气发动机的系统和方法。如图1A所示，分流式排气发动机可包括排它地耦接到每个汽缸的扫气排气门的第一排气歧管(在本文称为扫气排气歧管)。扫气歧管经由包括第一EGR阀(在本文中称为BTCC阀)的第一EGR通道在涡轮增压器压缩机的上游耦接到进气道。分流式排气发动机还包括排它地耦接到每个汽缸的放气排气门的第二排气歧管(在本文称为放气排气歧管)。放气歧管耦接到发动机的排气道，其中排气道包括涡轮增压器涡轮和一个或多个排放控制装置(其可包括一种或多种催化剂)。在一些实施例中，分流式排气发动机系统可包括耦接在扫气歧管和进气道或排气道之间的附加通道，如图1A所示。另外，在一些实施例中，分流式排气发动机系统可包括各种气门致动机构，并且可安装在混合动力车辆中，如图1B所示。由于多本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：响应于压缩机处的状况，协调地调整进气门正时、第一组排气门的排气门正时以及排气再循环通道即EGR通道中的EGR阀的位置，其中所述EGR通道耦接在所述压缩机上游的进气道与耦接到所述第一组排气门的第一排气歧管之间。

【技术特征摘要】
2016.12.16 US 15/382,4941.一种方法，其包括：响应于压缩机处的状况，协调地调整进气门正时、第一组排气门的排气门正时以及排气再循环通道即EGR通道中的EGR阀的位置，其中所述EGR通道耦接在所述压缩机上游的进气道与耦接到所述第一组排气门的第一排气歧管之间。2.根据权利要求1所述的方法，其中协调地调整包括首先调整所述排气门正时，然后响应于所述排气门正时达到最大调整量并且基于所述压缩机处的所述状况和当前的进气门正时，调整所述进气门正时或所述EGR阀的所述位置中的一个。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述压缩机处的所述状况包括冷凝物形成在所述压缩机处和所述压缩机的入口温度低于阈值入口温度中的一个或多个，其中所述阈值入口温度基于冷凝物形成在所述压缩机处的温度。4.根据权利要求1所述的方法，其中协调地调整包括调制所述EGR阀的所述位置，并且在所述调制期间，基于所述压缩机处的所述状况调整所述进气门正时和所述排气门正时中的每一个。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述压缩机处的所述状况包括压缩机出口温度大于阈值出口温度。6.根据权利要求1所述的方法，其还包括在与耦接到第二排气歧管的第二组排气门不同的正时打开所述第一组排气门，所述第二排气歧管耦接到包括涡轮的排气道。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩机处的所述状况包括所述压缩机的入口温度低于阈值入口温度，其中所述阈值入口温度基于冷凝物形成在所述压缩机处的温度，并且其中所述调整包括延迟所述排气门正时。8.根据权利要求7所述的方法，其还包括响应于所述排气门正时达到最大延迟量，同时所述压缩机的所述入口温度低于所述阈值入口温度时，首先提前所述进气门正时，并且如果所述进气门正时完全提前，则关闭所述EGR阀。9.根据权利要求8所述的方法，其还包括打开设置在旁路通道中的旁路阀，所述旁路通道耦接在所述第一排气歧管和排气道之间，其中所述排气道耦接到第二排气歧管，所述第二排气歧管耦接到第二组排气门。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩机处的状况包括所述压缩机的出口温度大于阈值出口温度，并且其中所述调整包括调制所述EGR阀的位置以将通过所述EGR通道的流量减少到第一水平，提前所述进气门正时，并且延迟所述排气门正时以将通过所述EGR通道的所述流量进一步降低到较低的第二水平。11.根据权利要求10所述的方法，其还包括经由打开所述EGR阀来增加冷再循环。12.根据权利要求10所述的方法，其还包括打开设置在旁路通道中的旁路阀，所述旁路通道耦接在所述第一排气歧管和排气道之间，其中所述排气道耦接到第二排气歧管，所述第二排气歧管耦接到第二组排气门，以及基于所述EGR阀的所述调制来调整所述旁路阀的开度。13.根据权利要求1所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·N·尤瑞，D·P·麦迪逊，B·A·博耶尔，J·利比，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US