用于分流式排气系统的排气口布置的系统和方法技术方案

本公开提供了“用于分流式排气系统的排气口布置的系统和方法”。提供了用于具有分流式排气系统的发动机系统的系统和方法。在一个示例中，一种系统可以包括：发动机，所述发动机具有多个气缸，所述多个气缸中的每一者包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述多个气缸并沿气缸盖以非交替模式布置；泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到所述第一排气口和排气道；以及扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到所述第二排气口和所述发动机的进气道。以此方式，所述第一排气口和所述第二排气口可以布置成增强涡轮增压器性能特性。

【技术实现步骤摘要】
用于分流式排气系统的排气口布置的系统和方法
本说明书总体上涉及用于具有分流式排气系统的发动机的系统和方法。
技术介绍
发动机可以使用增压装置，诸如涡轮增压器，以增加发动机功率密度。然而，由于燃烧温度升高，可能会发生发动机爆震。由于充气温度高，爆震在增压状况下尤其成问题。本文的专利技术人已经认识到，分流式排气系统可以减少发动机爆震并提高发动机效率，其中第一排气歧管将排气送到发动机的排气装置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)送到在涡轮增压器的压缩机的上游的发动机的进气装置。在这种发动机系统中，每个气缸可以包括两个进气门和两个排气门，其中第一组气缸排气门(例如，泄放排气门)经由第一组排气口唯一地联接到第一排气歧管，并且第二组气缸排气门(例如，扫气排气门)经由第二组排气口唯一地联接到第二排气歧管。第一组气缸排气门可以在与第二组气缸排气门不同的正时下操作，从而将排气的泄放部分和扫气部分隔离。第二组气缸排气门的正时也可以与气缸进气门的正时协调以形成正气门重叠时段，在该正气门重叠时段中，被称为直吹的新鲜进气(或新鲜进气和EGR的混合物)可以流过气缸并经由联接到第二排气歧管的EGR通道返回在压缩机上游的进气装置。直吹空气可以从气缸内去除残余的排气(被称为扫气)。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，较高压排气)流过涡轮和较高压排气通道并且使排气的第二部分(例如，较低压排气)和直吹空气流到压缩机入口，可以降低燃烧温度，而同时提高涡轮的工作效率并增加发动机扭矩。Ulrey等人在U.S.10,024,255B2中示出了一个示例系统。其中，提供了一种分流式排气发动机系统，该分流式排气发动机系统经由第一排气口和第一排气歧管将排气递送到排气道和涡轮增压器涡轮，并且经由第二排气口和第二排气歧管将直吹空气和排气再循环递送到进气道。特别地，该系统包括在所有发动机气缸上以交替模式布置的第一排气口和第二排气口，使得每个气缸上的第一排气口相对于第二排气口的位置在每一个气缸上都是相同的。本文的专利技术人已经认识到，通过更改第一排气口和第二排气口的布置可以实现涡轮机性能的进一步提高。作为一个示例，可用于驱动涡轮机的动力量随着涡轮机的入口处的压力增加而增加。涡轮机入口处的压力与向涡轮机供应排气的排气道的体积成反比。因此，减小排气通道的体积增加可用于驱动涡轮机的动力。然而，通过包括在直列发动机上使第一排气口和第二排气口交替的排气口配置，排气道的体积可以大于最小可能体积，从而减少可用于驱动涡轮机的动力量。此外，交替配置导致在供应来自不同气缸或气缸组的排气的排气道中出现体积差异(以及因此，压力差异)，这可能导致涡轮机的一阶噪声和振动。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可以通过一种系统来解决，所述系统包括：发动机，所述发动机具有多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述多个气缸并沿气缸盖以非交替模式布置；泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。以此方式，所述第一排气口和所述第二排气口可以布置成增强涡轮增压器性能特性。所述系统还可以包括在所述排气道中联接在所述泄放排气歧管的下游的涡轮增压器涡轮，其中所述涡轮增压器涡轮的入口沿所述气缸盖的中心轴线居中。作为一个示例，所述多个气缸中的每一者的所述第一排气口比对应的气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置。在这样的示例中，与当所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖交替时相比，通过每个第一排气口和所述排气歧管提供到所述涡轮增压器涡轮的泄放体积可以减小，从而增加可用于驱动所述涡轮增压器涡轮的动力量。作为另一个示例，所述多个气缸包括两个内气缸和两个外气缸，并且所述两个外气缸中的每一者的所述第一排气口邻近所述两个内气缸中的一者的所述第一排气口布置。在这样的示例中，与当所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖交替时相比，通过所述两个内气缸的所述第一排气口提供到所述涡轮增压器涡轮的所述泄放体积与通过所述两个外气缸的所述第一排气口提供到所述涡轮增压器涡轮的所述泄放体积的差异可以减小，从而增加涡轮平衡并且降低所述涡轮处的一阶噪声和振动。总体而言，通过将所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置，可以通过进一步增加所述涡轮的工作效率和/或所述涡轮平衡来增加包括在所述分流式排气系统发动机中的所述涡轮增压器的整体性能。应理解，提供上述
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一些概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。附图说明图1A示出了包括分流式排气系统的第一示例的涡轮增压发动机系统的示意图。图1B示出了图1A的分流式排气系统的第一示例排气口布置的详细视图。图1C示出了图1A的分流式排气系统的第二示例排气口布置的详细视图。图2A示出了包括分流式排气系统的第二示例的涡轮增压发动机系统的示意图。图2B示出了图2A的分流式排气系统的示例排气口布置的第一详细视图。图2C示出了图2A的分流式排气系统的示例排气口布置的第二详细视图。图3示出了图1A或图2A的发动机系统的气缸的实施例。图4示出了分流式排气发动机系统的一个发动机气缸的示例性气缸进气门和排气门正时。图5示出了用于使排气和直吹空气流过分流式排气系统的示例方法。图1B、图1C、图2B和图2C大致按比例示出。具体实施方式以下描述涉及用于分流式排气发动机的系统和方法，所述分流式排气发动机诸如图1A或图2A中示意性地示出的发动机系统。如图1A和图2A所示，分流式排气发动机包括唯一地联接到每个气缸的泄放排气门和第一排气口的第一排气歧管(在本文中被称为泄放排气歧管)。泄放歧管联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(其可以包括一种或多种催化剂)。此外，分流式排气发动机包括唯一地联接到每个气缸的扫气排气门和第二排气口的扫气歧管。扫气歧管经由第一EGR通道在涡轮增压器的压缩机的上游联接到进气道，该第一EGR通道包括第一EGR阀(在本文中被称为BTCC阀)。另外，在一些示例中，分流式排气发动机系统可以包括各种阀致动机构并且可以安装在混合动力车辆中，如图3所示。每个气缸的扫气排气门和泄放排气门可以在发动机循环中的不同时间打开和关闭，以便将燃烧排气的扫气部分和泄放部分隔离并且将这些部分单独地导引到第一扫气歧管和第二扫气歧管以及泄放歧管，如图4所示。在一个示例中，分流式排气发动机包括用于减小从每个发动机气缸递送到涡轮增压器涡轮的泄放体积的排气口配置，诸如图1A至图1C所示的系统。在另一个示例中，分流式排气发动机包括用于均衡从每个发动机气缸递送到涡轮增压器涡轮的泄放体积的不同排气口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，所述系统包括：/n发动机，所述发动机具有沿气缸盖布置的多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置；/n泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及/n扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。/n

【技术特征摘要】
20181231 US 16/237,4751.一种系统，所述系统包括：
发动机，所述发动机具有沿气缸盖布置的多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置；
泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及
扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。


2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括涡轮，所述涡轮联接在所述排气道中并且被配置为接收来自所述泄放排气歧管的排气流。


3.如权利要求2所述的系统，其中所述涡轮的入口沿所述气缸盖的中心轴线居中。


4.如权利要求2所述的系统，其中所述多个气缸包括相对于所述气缸盖的中心轴线的两个最内气缸和两个最外气缸，所述多个气缸以直列配置布置，并且所述非交替模式包括布置在所述中心轴线处的对称平面。


5.如权利要求4所述的系统，其中所述多个气缸中的每一者的所述第一排气口比对应的气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置。


6.如权利要求4所述的系统，其中所述两个最外气缸中的每一者的所述第一排气口邻近所述两个最内气缸中的一者的所述第一排气口布置。


7.如权利要求4所述的系统，其中所述涡轮是双涡管涡轮，并且所述两个最内气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第一部分，所述第一部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第一涡管，并且所述两个最外气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第二部分，所述第二部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第二涡管。


8.如权利要求4所述的系统，其中所述最外气缸的所述第一排气口在所述气缸盖内组合。


9.一种方法，所述方法包括：
在多个发动机气缸中燃烧空气和燃料的混合物，所述多个发动机气缸包括两个内气缸和两个外气缸，每个发动机气缸包括布置在气缸盖中的第一排气口和第二排气口；
使经由所述燃烧生成的排气...

【专利技术属性】
技术研发人员：格雷戈里·帕特里克·麦康维尔，约翰·康纳尔，约瑟夫·诺曼·乌雷，
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