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，来自耦接到第一排气歧管的第一组排气门的排气可经由耦接到由涡轮驱动的压缩机的上游的进气道的第一EGR通道和耦接在压缩机的出口下游的第二EGR通道中的每一个被选择性地传送到进气道。是否经由第一EGR通道、第二EGR通道或两个通道将排气传送到进气道的决定基于发动机工况。

System and method for split exhaust engine system

The present application provides a method and a system for operating a shunt exhaust engine system, which provides the direct air and exhaust recirculation through the first exhaust manifold to the intake port, and provides the exhaust through the second exhaust manifold to the exhaust channel. In one example, the exhaust of the first set of exhaust gates from the first exhaust manifold may be selectively transmitted to the intake port via the first EGR channel coupled to the upstream of the compressor's compressor and the second EGR channel coupled to the downstream of the compressor outlet. The decision to transmit the exhaust to the intake port through the first EGR channel, the second EGR channel or the two channel is based on the engine condition.

【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时间配合，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可流到压缩机，由此增加压缩机速度和温度。如果进入压缩机的气体的温度和/或压缩机的速度增加到阈值水平以上，则可发生压缩机的劣化。本文的专利技术人已经认识到，设置在EGR通道中的EGR阀可关闭以减少到压缩机的EGR流量，由此降低流过压缩机的排气的温度和压缩机的速度。然而，专利技术人也已经认识到，关闭EGR阀可以将热残留气体捕获在汽缸和/或第一排气歧管内，并且还可减少直吹。因此，可发生发动机爆震，并且/或者可降低发动机功率。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可通过一种用于发动机的系统来解决，该系统包括：第一排气歧管，其耦接到第一组排气门和包括涡轮增压器涡轮的排气道；以及第二排气歧管，其耦接到第二组排气门并且经由第一排气再循环(EGR通道)耦接到进气道，所述第一EGR通道耦接到进气节气门和最下游涡轮增压器压缩机之间的进气道。发动机可附加地包括第二EGR通道，其耦接在第二排气歧管和最下游涡轮增压器压缩机的上游的进气道之间。作为另一个示例，上述问题可通过一种方法来解决，该方法包括：基于发动机工况，将来自第一组排气门的排气选择性地传送到耦接到由涡轮驱动的压缩机上游的进气道的第一EGR通道和耦接在压缩机出口下游的第二EGR通道中的每一个；以及将来自第二组排气门的排气传送到涡轮。以这种方式，在高发动机转速/负载条件下，以及/或者当压缩机达到一个或多个速度或温度极限时，可将燃烧的排气引导到压缩机下游而不是压缩机上游的进气道。在其它条件下，来自燃烧的排气可被引导到压缩机上游的进气道。因此，可减少压缩机劣化，同时增加发动机效率和燃料经济性。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(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机的系统，其包括：第一排气歧管，其耦接到第一组排气门和包括涡轮增压器涡轮的排气道；以及第二排气歧管，其耦接到第二组排气门并且经由第一排气再循环通道即第一EGR通道耦接到进气道，所述第一EGR通道耦接到进气节气门和最下游涡轮增压器压缩机之间的所述进气道。

【技术特征摘要】
2016.12.16 US 15/382,5381.一种用于发动机的系统，其包括：第一排气歧管，其耦接到第一组排气门和包括涡轮增压器涡轮的排气道；以及第二排气歧管，其耦接到第二组排气门并且经由第一排气再循环通道即第一EGR通道耦接到进气道，所述第一EGR通道耦接到进气节气门和最下游涡轮增压器压缩机之间的所述进气道。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一组排气门具有与所述第二组排气门不同的气门正时。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一EGR通道耦接到所述最下游涡轮增压器压缩机的出口。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一EGR通道包括第一EGR阀。5.根据权利要求4所述的系统，其还包括第二排气再循环通道即第二EGR通道，所述第二EGR通道包括第二EGR阀并且耦接在所述第二排气歧管和所述最下游涡轮增压器压缩机上游的所述进气道之间。6.根据权利要求5所述的系统，其还包括耦接到所述第二排气歧管的EGR冷却器，其中所述第一EGR通道和所述第二EGR通道中的每一个耦接到所述EGR冷却器下游的所述第二排气歧管。7.根据权利要求1所述的系统，其还包括增压空气冷却器，所述增压空气冷却器设置在所述进气道内在所述最下游涡轮增压器压缩机的出口和所述第一EGR通道耦接到所述进气道处的下游。8.根据权利要求1所述的系统，其还包括设置在所述进气道中所述第一EGR通道耦接到所述进气道处的喷气器。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述最下游涡轮增压器压缩机是所述进气道中的唯一涡轮增压器压缩机。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述涡轮增压器涡轮是双级涡轮，并且还包括设置在所述双级涡轮下游的所述排气道中的催化剂。11.一种方法，其包括：基于发动机工况，将来自第一组排气门的排气选择性地传送到第一排气再循环通道即第一EGR通道和第二EGR通道中的每一个，所述第一EGR通道耦接到由涡轮驱动的压缩机上游的进气道，所述第二EGR通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·A·博耶尔，J·N·尤瑞，D·P·麦迪逊，C·韦弗，
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