用于分离式排气发动机系统的系统和方法技术方案

本申请涉及用于分离式排气发动机系统的系统和方法。提供用于操作分离式排气发动机系统的方法和系统，该分离式排气发动机系统经由带气道的扫气歧管向进气通道提供吹气空气和排气再循环(EGR)。在一个示例中，带气道的扫气歧管包括经由气道耦接到多个排气流道的第一扫气歧管和经由气道耦接到多个排气流道的第二扫气歧管。排气流道上的气道的位置与对耦接在第一扫气歧管与排气通道之间的旁通阀和耦接在第二扫气歧管与进气通道之间的EGR阀的调节相结合，使得在选择的工况下排气能够优选流到排气通道并且吹气空气能够优选流到进气通道。

System and Method for Separated Exhaust Engine System

The present application relates to a system and method for a separated exhaust engine system. A method and system for operating a separated exhaust engine system providing blown air and exhaust recirculation (EGR) to the intake passage via a scavenging manifold with an air passage are provided. In one example, the scavenging manifold with an airway includes a first scavenging manifold coupled to a plurality of exhaust ports via the airway and a second scavenging manifold coupled to a plurality of exhaust ports via the airway. The position of the air passage in the exhaust passage is combined with the adjustment of the bypass valve coupled between the first scavenging manifold and the exhaust passage and the EGR valve coupled between the second scavenging manifold and the intake passage, which enables the exhaust to flow to the exhaust passage and the blowing air to the intake passage under the selected working conditions.

【技术实现步骤摘要】
用于分离式排气发动机系统的系统和方法
本说明书大体涉及用于发动机中的排气再循环的方法和系统，该发动机具有包括带双重气道的扫气歧管(dual,portedscavengemanifold)的分离式(split)排气系统。
技术介绍
发动机可使用升压设备(诸如涡轮增压器)以增加发动机功率密度。然而，由于燃烧温度的升高，可发生发动机爆震。由于高充气温度，升压状况下爆震尤其成问题。专利技术人在此已经认识到分离式排气系统可减少发动机爆震并且提高发动机效率，在该分离式排气系统中第一排气歧管将排气传送到发动机的排气中的涡轮增压器的涡轮并且第二排气歧管将排气再循环(EGR)传送到涡轮增压器的压缩机上游的发动机的进气装置。在此发动机系统中，每个汽缸可包括两个进气门和两个排气门，其中第一组汽缸排气门(例如，放气排气门)唯一地耦接到第一排气歧管，并且第二组汽缸排气门(例如，扫气排气门)唯一地耦接到第二排气歧管。可在与第二组汽缸排气门不同的正时下操作第一组汽缸排气门，从而隔离排气的放气部分和扫气部分。第二组汽缸排气门的正时也可与汽缸进气门的正时协调，以产生正气门重叠周期，其中被称为吹气(blowthrough)的新鲜进气空气(或新鲜进气空气与EGR的混合物)可经由耦接到第二排气歧管的EGR通道流过汽缸并且流回到压缩机上游的进气装置。吹气空气可移除汽缸内的残余排气(称为扫气)。本专利技术人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压力排气)流过涡轮和较高压力排气通道并且使排气的第二部分(例如，较低压力排气)和吹气空气流到压缩机入口能够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此类系统的潜在问题。作为一个示例，可经由设置在EGR通道中的EGR阀调节EGR的流速或量。当涡轮速度低(例如，低发动机转速/高负载)或当压缩机入口温度高(例如，高发动机转速/高负载)时，可通过关闭或部分关闭EGR阀来限制EGR流量。在这种受限制的EGR流量状况下，第二排气歧管可变得被加压。当在随后的发动机循环期间第二组汽缸排气门打开时，包括EGR和新鲜进气空气的混合物的加压气体可流回到汽缸中并且流出第一组汽缸排气门。然而，吹气空气中的过量氧气可使位于涡轮下游的催化剂劣化。
技术实现思路
在一个示例中，可通过一种用于发动机的方法解决上述问题，该方法包括：使排气的第一部分从第一组汽缸排气门在涡轮增压器涡轮上游流到排气通道；以及从第二组汽缸排气门：首先，使排气的第二部分在涡轮增压器涡轮下游且在催化剂上游流到排气通道；并且然后，使吹气空气在涡轮增压器压缩机上游流到进气通道。以这种方式，到涡轮增压器压缩机的EGR流量和到催化剂的过量氧气流量二者均可减少。作为一个示例，排气的第二部分可经由第一扫气歧管从第二组汽缸排气门流到排气通道。第一扫气歧管可经由其中设置有旁通阀的扫气歧管旁路在涡轮增压器涡轮下游且在催化剂上游耦接到排气通道。此外，吹气空气可经由第二扫气歧管从第二组汽缸排气门流到进气通道，第二扫气歧管经由多个气道(port)和排气流道流体耦接到第一扫气歧管。第二扫气歧管可经由其中设置有EGR阀的EGR通道耦接到进气通道。通过在维持EGR阀至少部分打开的同时打开旁通阀，吹气空气优选经由第二扫气歧管流到涡轮增压器压缩机上游的进气通道，同时排气优选经由第一扫气歧管流到排气通道。以此方式，避免了扫气歧管加压，同时仍减少到涡轮增压器压缩机的EGR流量。通过继续使冷吹气空气流到压缩机入口，可降低压缩机入口温度。另外，通过不使吹气空气流到催化剂，可减少催化剂劣化。应当理解，提供上面的
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1A示出具有分离式排气系统的涡轮增压发动机系统的示意图。图1B示出图1A的发动机系统的汽缸的实施例。图2示出用于分离式排气系统的带气道的扫气歧管的实施例。图3示出用于分离式排气发动机系统的一个发动机汽缸的示例汽缸进气门正时和排气门正时。图4示出描绘在发动机循环的不同曲柄角度下耦接到带气道的扫气歧管的排气流道中的相对气体成分的示例图。图5示出在扫气歧管气道处的气体成分相对于汽缸气门正时的变化的示例。图6为用于调节气门位置以在受限制的压缩机流量状况期间经由第一扫气歧管将残余排气供应到排气通道并且经由第二扫气歧管将吹气空气供应到压缩机的入口的示例方法。图7示出在受限制的压缩机流量状况期间操作分离式排气发动机系统时发动机操作参数变化的示例图。图2大约按比例示出。具体实施方式以下描述涉及用于操作具有经由第一排气歧管到进气装置的吹气和排气再循环(EGR)的分离式排气发动机的系统和方法。如图1A所示，分离式排气发动机可包括唯一地耦接到每个汽缸的放气排气门的第一排气歧管(在本文中称为放气排气歧管)。放气歧管耦接到发动机的排气通道，其中排气通道包括涡轮增压器涡轮和一个或多个排放控制装置(其可包括一个或多个催化剂)。如图1A所示并且在图2中阐述，分离式排气发动机也可包括经由排气流道唯一地耦接到每个汽缸的扫气排气门的第一扫气歧管以及从每个排气流道通过气道连接的第二扫气歧管。第一扫气歧管经由包括扫气歧管旁通阀(SMBV)的扫气歧管旁路通道耦接到涡轮增压器涡轮下游的发动机的排气通道，并且第二排气歧管经由包括第一EGR阀(在本文中被称为BTCC阀)的第一EGR通道耦接到涡轮增压器压缩机上游的进气通道。此外，在一些实施例中，分离式排气发动机系统可包括各种阀致动机构并且可安装在混合动力车辆中，如图1B所示。每个汽缸的扫气排气门和放气排气门可在发动机循环中的不同正时打开和关闭，以便隔离燃烧排气的扫气部分和放气部分，并且将这些部分分别引导到第一扫气歧管和第二扫气歧管以及放气歧管，如图3所示。另外，由于排气流道中的气体成分梯度，如图4至图5所示，燃烧排气的扫气部分可优选经由第一扫气歧管供应到排气通道，而未燃烧的吹气空气经由对BTCC阀和SMBV的调节，在选择的工况下(例如，当期望受限制的压缩机流量时)优选经由第二扫气歧管供应到压缩机入口，诸如根据图6的示例方法。图7示出用于响应于受限制的压缩机流量状况调节BTCC阀和SMBV的示例正时图。例如，在某些发动机工况下，诸如当压缩机温度达到上限阈值温度时，可期望减少到压缩机入口的流量。通过优选使较热排气经由扫气歧管旁路通道从扫气排气门流到排气，以及使较冷吹气空气经由EGR通道流到压缩机入口，可减少压缩机处的温度和气流，同时减少流到排气通道的含氧空气的量。在以下描述中，正在操作或致动的阀指示其根据在燃烧循环期间对于给定的一组状况确定的正时来打开和/或关闭。同样地，除非另有说明，否则阀停用或不操作指示阀维持关闭。图1A示出可包括在汽车的推进系统中的多汽缸内燃发动机10的示意图。发动机10包括多个燃烧室(即汽缸)，其可通过汽缸盖(未示出)在顶部加盖。在图1A所示的示例中，发动机10包括以直列4缸配置布置的汽缸13、14、15和18。然而，应当理解，尽管图1A示出四个汽缸，但是发动机10可包括任何配置的任何数量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机的方法，其包括：从第一组汽缸排气门，使排气的第一部分流到涡轮增压器涡轮上游的排气通道；以及从第二组汽缸排气门：首先，使排气的第二部分流到所述涡轮增压器涡轮下游和催化剂上游的所述排气通道；以及然后，使吹气空气流到涡轮增压器压缩机上游的进气通道。

【技术特征摘要】
2017.08.02 US 15/666,9631.一种用于发动机的方法，其包括：从第一组汽缸排气门，使排气的第一部分流到涡轮增压器涡轮上游的排气通道；以及从第二组汽缸排气门：首先，使排气的第二部分流到所述涡轮增压器涡轮下游和催化剂上游的所述排气通道；以及然后，使吹气空气流到涡轮增压器压缩机上游的进气通道。2.根据权利要求1所述的方法，其中使吹气空气流动包括在所述第二组汽缸排气门的每个汽缸排气门的打开与对应的进气门之间的正气门重叠期间使新鲜空气和未燃烧燃料的混合物流到进气通道。3.根据权利要求1所述的方法，其中使所述排气的第二部分流到所述排气通道包括使所述排气的第二部分经由多个排气流道从所述第二组汽缸排气门流到第一扫气歧管，所述多个排气流道中的每个排气流道耦接到所述第二组汽缸排气门中的一个汽缸排气门，并且然后使所述排气的第二部分经由旁路通道从所述第一扫气歧管流到所述排气通道，所述旁路通道包括旁通阀并且在所述涡轮增压器涡轮和所述催化剂下游耦接到所述排气通道。4.根据权利要求3所述的方法，其中使所述吹气空气流到所述进气通道包括使所述吹气空气经由多个气道从所述第二组汽缸排气门流到第二扫气歧管，所述多个气道中的每个气道耦接到所述多个排气流道中的一个排气流道，并且然后使所述吹气空气经由排气再循环(EGR)通道从所述第二扫气歧管流到所述进气通道，所述排气再循环(EGR)通道包括EGR阀并且在所述涡轮增压器压缩机上游耦接到所述进气通道。5.根据权利要求4所述的方法，其中使所述排气的第二部分从所述第二组汽缸排气门流到所述排气通道，并且然后使吹气空气从所述第二组汽缸排气门流到所述进气通道包括完全打开所述旁通阀，同时保持所述EGR阀以第一开度量打开。6.根据权利要求5所述的方法，其中完全打开所述旁通阀同时保持所述EGR阀以所述第一开度量打开包括响应于减少的到所述涡轮增压器压缩机的入口的排气流的请求而将所述旁通阀从先前关闭或部分关闭的位置完全打开。7.根据权利要求6所述的方法，其中响应于所述涡轮增压器压缩机的入口温度达到或超过阈值入口温度和所述涡轮增压器压缩机的速度达到或超过阈值速度中的一个或多个，产生减少的到所述涡轮增压器压缩机的入口的排气流的所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·N·乌尔利，D·P·麦迪森，B·A·博耶，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US