内燃发动机系统和操作内燃系统的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种方法和ICE系统，包括内燃发动机，该内燃发动机包括第一和第二组汽缸。第一和第二EGR阀控制废气从汽缸到EGR导管的流动。控制器控制第二EGR阀的关闭，从而防止废气从第二组汽缸流到EGR导管。第二EGR阀在涡轮的上游。控制器被配置成当第二EGR阀关闭时启动燃料喷射器，用于将燃料远后喷射到第二组汽缸中，使得离开第二组汽缸的燃料的至少一部分未燃烧。废气后处理系统接收和处理未在EGR导管中再循环的废气，并且包括用于远后喷射的燃料的燃烧的氧化催化剂。料的燃烧的氧化催化剂。料的燃烧的氧化催化剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】内燃发动机系统和操作内燃系统的方法


[0001]本专利技术涉及一种内燃发动机系统和包括这种系统的车辆。本专利技术还涉及控制内燃发动机系统的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制单元。
[0002]本专利技术可以应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管本专利技术将针对卡车进行描述，但是本专利技术不限于这种特定的车辆，而是也可以用于诸如小轿车的其他车辆中。

技术介绍

[0003]如今大多数卡车都由内燃发动机提供动力，内燃发动机具有在其中燃烧燃料的汽缸，由此产生废气。废气通常被转移到废气后处理系统(EATS)，在那里废气被处理，并且废气中的至少一些污染物被转化成无害的物质。该EATS可以包括适于将碳氢化合物和一氧化碳转化为二氧化碳和水的氧化催化剂、捕获烟灰和灰烬的颗粒过滤器、以及有时在还原剂流体的帮助下将氮氧化物还原为氮的还原催化剂。在冷启动或低废气温度期间，希望将EATS加热至其工作温度，并且偶尔希望将EATS加热至高于正常废气温度的温度。这样的事件可以是烧掉收集的烟灰、在催化剂上收集的有毒物质(例如硫)或由还原剂产生的沉积物。这种升高的温度可以通过向氧化催化剂添加燃料来达到。例如，借助于发动机中的远后喷射，废气可以被未燃烧或部分燃烧的燃料富集。喷射的燃料中的碳氢化合物在催化剂上燃烧，从而提高温度。
[0004]为了保持低的NOx形成，内燃发动机可以流体连接到废气再循环(EGR)导管，用于一些废气的再循环。再循环的废气稀释了空气/燃料混合物，足以将燃烧温度降低到减少形成NOx的氮和氧之间的反应的水平。
[0005]虽然这两种方法(即远后喷射和EGR)对于它们的特定目的各自是有利的，但是，将这两种方法结合起来可能会导致问题。可能出现的一个问题是，从远后喷射获得的高浓度碳氢化合物可能负面地影响EGR。更具体地，EGR导管通常设置有EGR冷却器。高浓度的碳氢化合物可能通过在冷的热交换器表面上冷凝而负面地影响EGR冷却器，这将降低冷却器的冷却性能，并且因此降低发动机的效率。此外，EGR中和因此进气中的高碳氢化合物浓度将负面地影响汽缸中的燃烧，在压缩冲程中过早燃尽。
[0006]US 9,518,486公开了一种操作具有两个第一汽缸和两个第二汽缸的内燃发动机的方法。EGR气体仅取自第一汽缸，并且EGR阀控制再循环到内燃发动机的气道的废气量。来自内燃发动机的废气的温度通过后喷射燃料而增加，燃料被催化转化器氧化。后喷射仅发生在第二汽缸中，该汽缸的废气不再循环。
[0007]尽管US 9,518,486的方法通过仅从第一汽缸再循环和仅在第二汽缸中后喷射来降低未燃烧的碳氢化合物进入EGR的风险，但是希望提供一种没有这些限制的更灵活的内燃发动机系统。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种内燃发动机系统，其减轻了现有技术的上述缺点。
[0009]根据第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的内燃发动机来实现。该内燃发动机系统包括：
[0010]‑
内燃发动机，其包括第一组一个或多个汽缸和与第一组分开的第二组一个或多个汽缸，
[0011]‑
废气再循环(EGR)导管，其用于将废气从第一和第二组汽缸再循环到内燃发动机的入口，
[0012]‑
第一EGR阀，其用于控制废气从第一组汽缸到EGR导管的流动，和
[0013]‑
燃料喷射器，其用于将燃料喷射到第二组汽缸中的至少一个汽缸中，其中，该系统还包括：
[0014]‑
第二EGR阀，其用于控制废气从第二组汽缸到EGR导管的流动，
[0015]‑
控制器，其被配置成控制第二EGR阀的关闭，从而防止废气从第二组汽缸流到EGR导管，并且被配置成当第二EGR阀关闭时启动燃料喷射器以用于将燃料远后喷射到第二组汽缸中的至少一个汽缸中，使得离开第二组汽缸的燃料的至少一部分未燃烧，
[0016]‑
涡轮，其被布置成接收未在EGR导管中再循环的废气并由该废气驱动，和
[0017]‑
废气后处理系统(EATS)，其被布置成接收和处理未在EGR导管中再循环的废气，该废气后处理系统包括用于远后喷射的燃料或其衍生物的燃烧的氧化催化剂，
[0018]其中，对于从第二组汽缸流出的废气，第二EGR阀位于涡轮的上游。
[0019]本专利技术基于这样的认识，即通过提供两个EGR阀，在正常操作模式下，来自两组汽缸的废气可以再循环，而在温度增加操作模式下，EGR阀中的一个可以关闭，以便仅允许来自一组汽缸的再循环，以及在另一组汽缸中的远后喷射燃料。这为控制来自第一和第二组汽缸的废气的处理提供了更大的灵活性和更多的选择。此外，具有两个EGR阀(即在正常操作模式下允许来自两组汽缸的废气再循环)的优点在于可以从两组汽缸再循环等量的废气，从而避免不平衡并实现更高的效率。
[0020]应当理解，在本申请中，“组”可以包括任意数量的项目，即它可以是单个项目或者它可以是多个项目。因此，一组可以包括内燃发动机中的一个或多个汽缸。因此，术语“组”用于将一个或多个汽缸与一个或多个其他汽缸区分开来。这反映在权利要求1中，权利要求1公开了第一组一个或多个汽缸和与第一组分开的第二组一个或多个汽缸。此外，应当理解，为了简单和易于阅读，在本申请中，将参考“第一组汽缸”和“第二组汽缸”，而不是“第一组一个或多个汽缸”和“第二组一个或多个汽缸”。因此，应当理解，就术语“一组汽缸”而言，每组中的汽缸的数量例如可以是一个、两个、三个、四个或更多个。
[0021]应当理解，在本申请中，燃料的“远后喷射”是指在主喷射之后以这样的方式喷射燃料，使得后来喷射的燃料在离开汽缸时保持未燃烧或至少部分地未燃烧。例如，远后喷射可能发生在废气阀打开之前(诸如刚好在打开之前)，使得未燃烧的燃料可以传递到EATS。
[0022]应当理解，各种类型的燃料可以结合本专利技术使用。例如，燃料可以是柴油(碳氢化合物)、醇(诸如乙醇)、甲烷、醚(诸如二甲醚)。还应当理解，任何碳氢化合物都可能被部分地氧化(例如，因为燃料是以这种状态提供的，或者因为碳氢化合物在汽缸中已经氧化)。
[0023]还应当理解，在本申请中，“控制器”可以包括任何合适的电气、机械、磁性、气动
和/或液压等装置，用于控制系统的不同部件(诸如EGR阀和燃料喷射器)，特别是用于控制部件应该被启动/停用的方式、时间和/或持续时间。控制器可以包括存储一个或多个程序的非暂时性计算机可读存储介质，该一个或多个程序被配置成由系统的一个或多个处理器执行，该一个或多个程序包括用于执行权利要求中定义的步骤的指令。
[0024]在内燃发动机系统中，涡轮可以适当地连接到压缩机，以用于压缩进气。涡轮由流到EATS的废气驱动。EATS适当地位于涡轮的下游。此外，第一和第二EGR阀两者都可以适当地定位在涡轮的上游。因此，来自第一组和第二组汽缸的废气可以适当地在涡轮的上游再循环。
[0025]在内燃发动机系统中，可以适当地在EGR导管中设置EGR冷却器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种内燃发动机系统(20,20
’
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”’
)，包括：
‑
内燃发动机(4)，其包括第一组一个或多个汽缸(22)和与所述第一组分开的第二组一个或多个汽缸(24)，
‑
废气再循环(EGR)导管(34)，其用于将废气从所述第一组汽缸(22)和所述第二组汽缸(24)再循环到所述内燃发动机(4)的入口(42)，
‑
第一EGR阀(38)，其用于控制废气从所述第一组汽缸(22)到所述EGR导管(34)的流动，和
‑
燃料喷射器(46)，其用于将燃料喷射到所述第二组汽缸(24)中的至少一个汽缸中，其特征在于，所述系统还包括：
‑
第二EGR阀(44,44
’
)，其用于控制废气从所述第二组汽缸(24)到所述EGR导管(34)的流动，
‑
控制器(40)，其被配置成控制所述第二EGR阀(44,44
’
)的关闭，从而防止废气从所述第二组汽缸(24)流到所述EGR导管(34)，并且被配置成当所述第二EGR阀(44,44
’
)关闭时启动所述燃料喷射器(46)以用于将燃料远后喷射到所述第二组汽缸(24)中的至少一个汽缸中，使得离开所述第二组汽缸(24)的所述燃料的至少一部分未燃烧，
‑
涡轮(50)，其被布置成接收未在所述EGR导管(34)中再循环的废气并由所述废气驱动，和
‑
废气后处理系统(36)，其被布置成接收和处理未在所述EGR导管(34)中再循环的废气，所述废气后处理系统(36)包括用于所述远后喷射的燃料或其衍生物的燃烧的氧化催化剂(48)，其中，对于从所述第二组汽缸(24)流出的所述废气，所述第二EGR阀(44,44
’
)位于所述涡轮(50)的上游。2.根据权利要求1所述的内燃发动机系统(20,20
’
,20”,20
”’
)，其中，所述控制器(40)被配置成确定期望的EGR流量并控制所述第一EGR阀(38)的打开，使得所述期望的EGR流量从所述第一组汽缸(22)再循环到所述内燃发动机(4)的所述入口(42)。3.根据权利要求1至2中任一项所述的内燃发动机系统(20,20
’
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”’
)，其中，从所述EGR导管(34)输送到所述入口(42)的再循环废气流继续从所述入口(42)流到所述第一组汽缸(22)和所述第二组汽缸(24)两者。4.根据权利要求1至3中任一项所述的内燃发动机系统(20,20
’
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”’
)，其中，所述控制器(40)被配置成控制所述第一EGR阀(38)和所述第二EGR阀(44，44
′
)，从而获得到所述EGR导管的再循环的废气流量相对于进入所述内燃发动机(4)的所述入口(42)的空气量的期望比率。5.根据权利要求1至4中任一项所述的内燃发动机系统(20,20
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”’
)，其中，当所述第二EGR阀(44,44
’
)关闭时，来自所述第二组汽缸(24)的所有废气流到所述废气后处理系统(36)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的内燃发动机系统(20
”’
)，其中，所述第二EGR阀(44
’
)附加地被配置成控制废气从所述第一组汽缸(22)到所述EGR导管(34)的流动。7.根据权利要求6所述的内燃发动机系统(20
”’
)，包括设置在所述EGR导管(34)中的EGR冷却器(70)，其中，所述第一EGR阀(38)流体连接到所述EGR冷却器(70)下游的所述EGR
导管(34)。8.根据权利要求1至7中任一项所述的内燃发动机系统(20,20
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”’
)，其中，所述氧化催化剂(48)是电加热氧化催化剂。9.根据权利要求8所述的内燃发动机系统(20,20
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,20”,20
”’
)，其中，所述控制器(40)被配置成将所述氧化催化剂(48)...

【专利技术属性】
技术研发人员：马林，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：