柴油机发动机系统及其运行方法技术方案

本发明专利技术涉及柴油机发动机系统及其运行方法。本发明专利技术提供用于多缸柴油发动机中的气缸停用的系统和方法包括使用涡轮增压器将空气泵入柴油发动机的进气歧管。使用进气辅助装置将空气泵入进气歧管。并且，对柴油发动机中的至少一个气缸燃料喷射被选择性地停用。对于柴油发动机的至少一个气缸选择性地停用进气门和排气门。排气门。排气门。

【技术实现步骤摘要】
柴油机发动机系统及其运行方法
[0001]本申请是申请日为2016年1月19日、专利技术名称为“用于柴油机气缸停用的方法与系统”的专利技术专利申请No.201680009862.8的分案申请。


[0002]本申请涉及柴油发动机燃料管理技术，并提供用于将气缸停用延伸到中等范围发动机负载的方法和系统。

技术介绍

[0003]可以控制柴油发动机的燃烧过程来限制提供扭矩输出的气缸数量。一种技术是气缸切断。该技术在继续循环进气门和排气门时消除了到气缸的燃料。活塞也循环。该技术导致燃料经济性损失。
[0004]在非常低的负载和怠速条件下，发动机运行的燃料效率不佳。所有气缸点火，但只需要较少的扭矩输出至不需要扭矩输出。即使在空载状态下，发动机也可以提供比所需的更大的扭矩。燃料浪费，燃料经济性差。
[0005]低效率和无效率的燃料使用对加热后处理系统无效，因此污染程度高。
[0006]提高柴油发动机的燃料经济性和燃料效率将是有益的。减少污染是有益的。

技术实现思路

[0007]本公开克服了上述缺点，并且通过用于多缸柴油发动机中的气缸停用的系统和方法来改进技术，该系统和方法包括使用涡轮增压器将空气泵入柴油发动机的进气歧管。使用进气辅助装置将空气泵入进气歧管。并且，对柴油发动机中的至少一个气缸，燃料喷射被选择性地停用。对于柴油发动机的至少一个气缸选择性地停用进气门和排气门。
[0008]多缸柴油发动机系统包括多缸柴油发动机，该多缸柴油发动机包括用于多个气缸中的每一个气缸的相应的进气门和相应的排气门。连接进气歧管以将空气供应到柴油发动机的多个气缸。连接排气歧管以接收来自柴油发动机的多个气缸的排气。连接进气辅助装置以将空气泵入进气歧管。连接气门控制系统以选择性地停用多缸柴油发动机的气缸的相应的进气门和相应的排气门。连接燃料喷射控制系统以选择性地停用向气缸的燃料喷射。多缸柴油发动机进入气缸停用模式，由此气门控制系统使用于气缸的相应的进气门和相应排气门停用。气门控制系统停用燃料喷射到气缸，同时多缸柴油发动机的其它气缸继续点火。
[0009]一种用于柴油发动机的污染管理系统，包括具有多个燃烧气缸的柴油发动机。多个燃烧气缸中的每一个燃烧气缸包括连接到曲轴的相应活塞、连接到喷射控制器的燃料喷射器、连接到进气门控制器的进气门和连接到排气门控制器的排气门。排气系统连接到排气门。排气系统包括用于过滤来自废气流的污染的催化剂和用于测量废气流中的污染水平的传感器。控制单元包括处理器、存储装置和存储在存储器中的处理器可执行控制算法。控制算法被配置为从传感器接收污染水平传感器数据，确定废气流中的污染水平，并确定污
染水平是否超过污染阈值。当废气流中的污染水平超过污染阈值时，控制系统选择多个燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸停用，命令喷射控制器停用所选择的燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸的相应燃料喷射器，命令进气门控制器停用所选择的燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸的相应的进气门，并且命令排气门控制器停用所选择的燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸的相应的排气门控制器。
[0010]用于在气缸停用模式中操作多缸柴油发动机系统的方法包括确定柴油发动机系统在至少一个阈值范围内操作。当柴油发动机系统在至少一个阈值范围内操作时，气缸停用模式被输入到多缸柴油发动机的至少一个气缸中。基于在至少一个气缸中进入气缸停用模式，调节多缸柴油发动机的至少一个点火气缸的空燃比。进入气缸停用模式包括对至少一个气缸停用燃料喷射以及对至少一个气缸停用进气门致动和排气门致动。
[0011]额外的目的和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得明显，或者可以通过本公开的实践来了解。还将借助于具体在所附权利要求中指出的元素和组合来认识和获得本专利技术的目的和优点。
[0012]应当理解，前述整体描述和以下的详细描述仅仅是示例性和解释性的，并非用来限制要求保护的本专利技术。
附图说明
[0013]图1A和1B是发动机系统的示意图。
[0014]图2是另一个发动机系统的示意图。
[0015]图3A
‑
3C是示例性发动机的可选视图。
[0016]图4A和4B是用于实施气缸停用的示例性方法。
[0017]图5是正常模式下的6缸发动机的例子。
[0018]图6是在气缸停用模式下的图5的6缸发动机的例子。
[0019]图7是示例性发动机的废气温度曲线的例子。
[0020]图8是用于实施气缸停用模式、正常模式或增强模式的负载阈值的例子。
[0021]图9是气缸停用模式下的负载阈值对气缸数量的例子。
[0022]图10示出了发动机的制动热效率对负载的示例。
[0023]图11示出了将涡轮出口温度与空燃比相联的多项式曲线。
[0024]图12是催化剂的NOx污染转化效率对温度的例子。
[0025]图13是将NOx转化效率与催化剂温度、发动机输出NOx和尾管排放要求对比的图表。
[0026]图14是用于发动机系统的计算机控制系统的示意图。
[0027]图15是可能的进气门或排气门升程曲线的例子。
[0028]图16A
‑
16D将用于示例性发动机的各种输出的3缸CDA模式与6缸模式进行对比。
具体实施方式
[0029]现在将详细参考附图中示出的例子。只要有可能，相同的附图标记将在整个附图中用来表示相同的或类似的部件。诸如“左”和“右”的方向称谓是为了便于参考附图。
[0030]对于所选择的气缸循环而言进气门、排气门和燃料喷射关闭的气缸停用(CDA)对
于柴油发动机来说不是很明显的，原因有几个。许多好处适于并且可用于改善燃料经济性和污染控制。与以前的研究相反，CDA可以用于有利于重型机械和轻型汽车的燃料经济性和污染控制。例如，可以停用低负载气缸以增加燃料经济性。由于通过消除气门运动而减少摩擦，使得发动机的效率增加。此外，关闭低效气缸以提高其它气缸的效率，提高整体燃料经济性。
[0031]气缸停用与“气缸切断”不同，气缸切断仅将所选气缸的燃料喷射关闭，但使附属气门运动。气缸切断导致可测量的和有害的系统损失。然而，气缸停用可以实现可测量的系统增益。当气缸停用时，其它点火气缸必须增加其扭矩输出(负载)，以保持用户体验。增加点火气缸的负载会增加燃料效率&制动热效率。使停用的气缸上的进气门和排气门停用减少了用于移动这些气门的能量损失，从而提高了燃料经济性。
[0032]CDA可以在某些占空比下使用。例如，在高速公路上，重型卡车可以针对高速或巡航任务周期关闭CDA。但是，例如垃圾车可以在整个拾取占空比中使用CDA。这同样可以应用于运输对接人占空比的公共汽车。
[0033]3、4、5、6、8或10缸柴油发动机的正常操作包括将空气引入进气歧管、关闭气缸上的气门、喷射燃料、点燃燃料进行燃烧、以及将气缸排空以用于下一个循环。
[0034]当操作条件不需要全扭矩本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柴油发动机系统，其包括：多个燃烧气缸，每个燃烧气缸包括燃料喷射器、进气门和排气门；催化剂，所述催化剂用于过滤废气流中的污染物；传感器，所述传感器配置成监测表示废气流的状态的至少一个参数；以及控制器，所述控制器配置成迭代地：从所述传感器接收所述至少一个参数；当所述至少一个参数满足气缸停用的预定标准时，基于发动机状态从所述多个燃烧气缸中选择一定数量的燃烧气缸用于停用，停用所选择数量的燃烧气缸的燃料喷射器、进气门和排气门以使得所述多个燃烧气缸包括一个或多个停用燃烧气缸和一个或多个活动燃烧气缸，并调节所述活动燃烧气缸中的空燃比以将所述催化剂中的废气流的温度升高到约200
‑
500℃的目标温度；监测所述发动机状态并判断所述发动机状态是否满足用于调节停用的燃烧气缸的数量的阈值条件；以及在所述发动机状态满足所述阈值条件时调节停用的燃烧气缸的数量。2.根据权利要求1所述的柴油发动机系统，其中所述目标温度为约250
‑
300℃。3.根据权利要求1所述的柴油发动机系统，其中所述活动燃烧气缸中的空燃比为22:1至24:1。4.根据权利要求1所述的柴油发动机系统，其中调节所述停用的燃烧气缸的数量所依据的所述发动机状态包括基于发动机负载的发动机输出要求。5.根据权利要求1所述的柴油发动机系统，其中所述传感器包括配置成测量废气流中的污染水平的污染传感器，所述至少一个参数包括所述污染水平。6.根据权利要求5所述的柴油发动机系统，其中所述预定标准包括废气流中的污染水平超过污染阈值。7.根据权利要求6所述的柴油发动机系统，其中所述控制器配置成当废气流中的污染水平超过所述污染阈值时选择所述多个燃烧气缸中的至少一个燃烧气缸用于停用。8.根据权利要求5所述的柴油发动机系统，其中所述污染传感器配置成监测废气流中的单氮氧化物水平。9.根据权利要求5所述的柴油发动机系统，其中所述控制器配置成处理所述污染传感器中测量的污染水平以迭代地调节空燃比，直到所述污染水平低于所述污染阈值。10.根据权利要求1所述的柴油发动机系统，其中，所述传感器包括配置成测量废气温度的温度传感器，所述至少一个参数包括废气流的废气温度。11.根据权利要求10所述的柴油发动机系统，其中，所述控制器配置成从所述温度传感器接收测量的废气温度，并且基于所述废气温度迭代地调节喷射到所述活动燃烧气缸的燃料量并调节停用的燃烧气缸的数量。12.一种柴油发动机系统，其包括：多个燃烧气缸，每个燃烧气缸包括燃料喷射器、进气门和排气门；负载传感器，所述负载传感器配置成监测发动机负载；以及控制器，所述控制器配置成迭代地：从所述负载传感器接收所述发动机负载；
判断所述发动机负载是否满足气缸停用标准；当所述发动机负载满足所述气缸停用标准时，选择一定数量的燃烧气缸用于停用，并通过停用所选择数量的燃烧气缸的燃料喷射器、进气门和排气门来停用所选择数量的燃烧气缸；监测表示发动机状态的至少一个参数，并判断所述至少一个参数是否满足用于调节停用的燃烧气缸的数量的阈值条件；以及继续监测所述至少一个参数，直到所述至少一个参数满足所述用于调节停用的燃烧气缸的数量的阈值条件。13.根据权利要求12所述的柴油发动机系统，其中所述至少一个参数包括废气温度、制动热效率、污染水平和废气流中的废气流量中的一个或多个。14.根据权利要求12所述的柴油发动机系统，其中所述至少一个参数包括废气温度，所述控制器配置成判断所述废气温度是否在阈值范围内或是否处于目标温度。15.根据权利要求12所述的柴油发动机系统，其中所述至少一个参数包括制动热效率，所述控制器配置成判断所述制动热效率是否在制动热效率阈值之上。16.根据权利要求12所述的柴油发动机系统，其中所述至少一个参数包括污染水平，所述控制器配置成判断所述污染水平是否在阈值范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：小詹姆斯，
申请(专利权)人：伊顿智能动力有限公司，
类型：发明
国别省市：