可在至少两种运行模式下运行的内燃机系统技术方案

可在至少两种运行模式下运行的内燃机系统，包括内燃机、连接到第一组气缸的第一进气歧管、连接到第二组气缸的第二进气歧管、排气歧管、进气管路、连接到排气歧管的EGR管路；该系统可在向所有气缸供应燃料的正常运行模式和不再向第一组气缸供应燃料和新鲜空气的气缸停用模式下运行。该系统还包括混合单元，该混合单元的四通阀具有连接到EGR管路的第一入口、连接到进气管路的第二入口、连接到第一进气歧管的第一出口和连接到第二进气歧管的第二出口；该四通阀使得在正常运行模式下供应到第一和第二进气歧管的进气具有大致相同比例的排气和新鲜空气，并使得在气缸停用模式下供应到第一进气歧管的进气仅包括排气且新鲜空气仅被引导到第二进气歧管。气仅被引导到第二进气歧管。气仅被引导到第二进气歧管。

【技术实现步骤摘要】
可在至少两种运行模式下运行的内燃机系统


[0001]本专利技术涉及一种可在至少两种运行模式(分别是正常运行模式和气缸停用模式)下运行的内燃机。
[0002]本专利技术可以应用于重型车辆，例如卡车、公共汽车和建筑设备。尽管将针对卡车来描述本专利技术，但本专利技术不限于这种特定车辆，而是还可用在其它车辆，例如公共汽车、建筑设备和乘用轿车。本专利技术还可以用于其它运输工具，例如轮船和小船，或者用于使用燃烧式发动机的任何类型的工业应用(发电机组、机器、农业设备)。

技术介绍

[0003]对于车辆内燃机，例如用于重型车辆的柴油型发动机，通常设有排气后处理系统(EATS)以减少例如氮氧化物(NOx)的排放。这种可以包括多个诸如选择性催化还原(SCR)转化器的单元的系统需要相对高的排气温度，以便提供有效的排放减少。
[0004]然而，减少燃料消耗的措施可以减少从发动机到EATS的热损失。因此，特别是在低负载运行、寒冷的环境温度和/或冷启动事件时，EATS可能无法获得足够的热量来高效运行。特别地，当排气的温度高时，SCR催化剂通常更有效。因此，升高排气温度有助于增加NOx还原并减少NOx排放。
[0005]为了提高发动机的排气温度，已知的解决方案包括停用一些发动机气缸，即，关闭一些发动机气缸中的燃料供应和进气。结果，已停用的气缸不再吸入新鲜空气，由发动机缸体(用作容积泵)吸入的空气体积较低。副作用可能是涡轮增压器损失效率：因此，与正常运行模式相比，供应到每个活动气缸的质量空气流量可以减少。同时，喷射到发动机气缸中的总燃料流量保持不变，以确保发动机输送相同的功率。由于一些气缸已被停用且因此不再接收燃料，所以喷射到其余气缸(即，活动气缸)中的燃料流量在数学上更高。在这些条件下，活动气缸内的空燃比(AFR)较低，并且排气温度升高。
[0006]升高排气温度可能有几个好处，其中包括：
[0007]‑
柴油微粒过滤器(DPF)的清洁；
[0008]‑
减少NOx排放。
[0009]除了升高排气温度之外，气缸的停用可具有其它有利的后果，例如：
[0010]‑
节省燃料(特别是在汽油发动机的情况下)。
[0011]US 4,303,053和US 2016/0298557中已经公开了这种解决方案。
[0012]然而，该现有技术中提出的解决方案导致增加了发动机结构的很大复杂性并减少了发动机周围的自由空间，这是车辆的安装或维护过程期间的主要缺陷。特别地，US2017/0260916使用两个涡轮增压器、一个用于隔离歧管的两个半部的专用阀和两个用于隔离相应的涡轮增压器的其它阀。这增加了系统的很大复杂性，这对于应用来说是一个主要约束。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的是提供一种可在至少两种运行模式下运行的内燃机系统，分别是正
常运行模式和气缸停用模式，在该气缸停用模式中，一些发动机气缸被停用并且避免了已知解决方案的缺点。
[0014]该目的通过一种内燃机系统来实现，该内燃机系统包括：
[0015]‑
内燃机，该内燃机包括：气缸体，该气缸体容纳多个气缸；第一进气歧管，该第一进气歧管连接到第一组气缸；不同的第二进气歧管，该第二进气歧管连接到第二组气缸；以及排气歧管，该排气歧管用于接收从至少第一组气缸排出的排气；
[0016]‑
进气管路；
[0017]‑
EGR管路，该EGR管路连接到排气歧管；
[0018]其中，该内燃机系统可在至少两种运行模式下运行，分别是正常运行模式和气缸停用模式，在该正常运行模式下，所有气缸被供应有燃料，在该气缸停用模式下，不再向第一组气缸中的气缸供应燃料和新鲜空气，
[0019]其特征在于：
[0020]‑
该系统还包括混合单元，该混合单元包括四通阀，所述四通阀具有：第一入口，该第一入口连接到EGR管路；第二入口，该第二入口连接到进气管路；第一出口，该第一出口连接到第一进气歧管；以及第二出口，该第二出口连接到第二进气歧管；
[0021]‑
该四通阀被设计成使得：在所述正常运行模式下，供应到第一进气歧管和第二进气歧管的进气具有大致相同比例的排气和大致相同比例的新鲜空气，并且，在所述气缸停用模式下，供应到第一进气歧管的进气仅包括排气，且新鲜空气仅被引导到第二进气歧管。
[0022]“大致相同比例的排气”是指偏差幅度(即，最小排气比例值与最大排气比例值之间的差值)小于5％，优选小于2％。这意味着，本专利技术涵盖这样的情况：一个进气歧管中的排气比例为20％，而另一个进气歧管中的排气比例为25％(当幅度被设定为2％时，则分别为18％和22％)。
[0023]“大致相同比例的新鲜空气”是指偏差幅度(即，最小新鲜空气比例值与最大新鲜空气比例值之间的差值)小于5％，优选小于2％。这意味着本专利技术涵盖这样的情况：一个进气歧管中的新鲜空气比例为80％，而另一个进气歧管中的新鲜空气比例为75％(当幅度被设定为2％时，则分别为82％和78％)。
[0024]通过这样配置，本专利技术的系统允许通过使用在发动机的进气歧管上游的混合单元来控制供应到发动机气缸的新鲜空气和排气的流量。因此，该混合单元允许在气缸停用模式期间切断被停用的发动机气缸内的新鲜空气供应，同时在正常运行模式期间维持所有发动机气缸内的新鲜空气和排气混合物的供应。该混合单元相对于现有技术的解决方案具有维持发动机结构相对简单并且对整个系统的尺寸具有较低影响的优点。相对于现有技术的解决方案的第二个优点是它确保了在停用的气缸内以闭环方式输送再循环排气，以使它们的泵送损失最小化。使这些损失最小化是减少燃料消耗的关键。
[0025]根据本专利技术的又一方面，该目的通过一种车辆来实现。
[0026]在以下描述中公开了本专利技术的进一步的优点和有利特征。
附图说明
[0027]参考附图，下面是作为示例引用的本专利技术实施例的更详细描述。
[0028]在这些图中：
[0029]图1是包括内燃机的卡车的侧视图，
[0030]图2a是属于图1的车辆的、根据本专利技术的内燃机系统的示意图；
[0031]图2b是属于图1的车辆的、根据本专利技术的内燃机系统的替代布置的示意图；
[0032]图3是本专利技术的第一实施例中的如图2所示的内燃机系统的上部分的剖视立体图；
[0033]图4a是图3所示的内燃机系统的混合单元的放大图，该混合单元处于关闭构型中；
[0034]图4b是类似于图4a的视图，该混合单元处于第一部分打开构型(first partially opened configuration)中；
[0035]图4c是类似于图4a的视图，该混合单元处于第二部分打开构型(second partially opened configuration)中；
[0036]图4d是类似于图4a的视图，该混合单元处于完全打开构型中；并且
[0037]图5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.内燃机系统(100)，包括：内燃机(2)，所述内燃机包括：气缸体(3)，所述气缸体容纳多个气缸(4)；第一进气歧管(6a)，所述第一进气歧管连接到第一组气缸(4a)；不同的第二进气歧管(6b)，所述第二进气歧管连接到第二组气缸(4b)；以及排气歧管(8，8a)，所述排气歧管用于接收从至少所述第一组气缸(4a)排出的排气；进气管路(10)；EGR管路(20)，所述EGR管路连接到所述排气歧管(8，8a)；其中，所述内燃机系统能够在至少两种运行模式下运行，分别是正常运行模式和气缸停用模式，在所述正常运行模式下，所有气缸被供应有燃料，在所述气缸停用模式下，不再向所述第一组气缸(4a)中的气缸供应燃料和新鲜空气，其特征在于：所述系统还包括混合单元(30)，所述混合单元包括四通阀，所述四通阀(30)具有：第一入口(31)，所述第一入口连接到所述EGR管路(20)；第二入口(32)，所述第二入口连接到所述进气管路(10)；第一出口(33)，所述第一出口连接到所述第一进气歧管(6a)；以及第二出口(34)，所述第二出口连接到所述第二进气歧管(6b)；所述四通阀被设计成使得：在所述正常运行模式下，供应到所述第一进气歧管(6a)和所述第二进气歧管(6b)的进气具有大致相同比例的排气和大致相同比例的新鲜空气，并且，在所述气缸停用模式下，供应到所述第一进气歧管(6a)的进气仅包括排气，并且新鲜空气仅被引导到所述第二进气歧管(6b)。2.根据权利要求1所述的系统(100)，其特征在于，所述四通阀被控制成使得：在所述气缸停用模式下，供应到所述第二进气歧管(6b)的进气仅包括新鲜空气或包括新鲜空气和排气的混合物。3.根据权利要求1或权利要求2所述的系统(100)，其特征在于，所述内燃机系统(100)能够在部分停用模式下运行，在所述部分停用模式下，所述四通阀(30)被控制成使得：所述第一进气歧管(6a)被部分地供应有新鲜空气和/或所述第二进气歧管(6b)被部分地供应有排气，因此与所述气缸停用模式相比，导致所述第一进气歧管(6a)中的新鲜空气比例增加和/或所述第二进气歧管(6b)中的排气比例增加。4.根据权利要求1或2所述的系统(100)，其特征在于，所述四通阀(30)包括壳体(37)，所述壳体限定内部腔室(38)，所述内部腔室(38)具有：第一部分(38a)，所述第一部分与所述四通阀(30)的所述第一入口(31)及所述第一出口(33)流体连通；和第二部分(38b)，所述第二部分与所述四通阀(30)的所述第二入口(32)及所述第二出口(34)流体连通，所述第一部分(38a)和所述第二部分(38b)由中心开口(38c)分开，所述中心开口(38c)由封闭元件(39)选择性地封闭。5.根据权利要求4所述的系统(100)，其特征在于，所述封闭元件(39)包括能够在所述内部腔室(38)内以可旋转方式移动的翻板。6.根据权利要求5所述的系统(100)，其特征在于，所述翻板具有底端(39a)和顶端(39b)，所述翻板(39)能够在第一位置、第二位置以及位于所述第一位置与所述第二位置之间的中间位置之间以可旋转方式移动，在所述第一位置，所述翻板的底端(39a)和所述翻板的顶端(39b)分别邻接抵靠由所述壳体(37)限定的底部邻接表面(37a)和顶部邻接表面
(37b)，并且所述翻板封闭所述中心开口(38c)；在所述第二位置，所述翻板的底端(39a)和顶端(39b)远离所述底部邻接表面(37a)和所述顶部邻接表面(37b)，并且所述翻板完全打开所述中心开口(38c)；在所述中间位置，所...

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