发动机系统和方法技术方案

提供一种发动机系统。该发动机系统包括多个气缸，其包括一个或更多输出气缸和一个或更多非输出气缸。控制模块相对于或基于一个或更多非输出气缸的操作而控制一个或更多输出气缸的操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本文所述的主题涉及内燃发动机，并且涉及排气再循环系统和方法。
技术介绍
发动机包括具有燃烧室的多个气缸，在燃烧室中设置有活塞。进入空气被导入燃烧室中且在燃烧室中被压缩。点燃的燃料在燃烧室中产生使活塞移动的压力。燃料的点燃在燃烧室中形成气态排气。一些发动机尝试通过使排气的一部分再循环回到进气中而改变进入空气的组成。排气再循环可称为“EGR”。在某一构造中，EGR发动机使气态排气从一个或更多专用气缸再循环回到空气进气流中。提供气态排气的气缸可称为耗体、供体或输出气缸(donating cylinder)。有时可能希望有具有不同于目前可用的那些EGR发动机的构件、特征或功能的发动机系统。同样，可能希望有具有与在目前的EGR发动机上可用的那些操作模式不同的操作模式的发动机系统。
技术实现思路
提供一种发动机系统。该发动机系统包括多个气缸，其包括一个或更多输出气缸和一个或更多非输出气缸。控制模块相对于或基于一个或更多非输出气缸的操作而控制一个或更多输出气缸的操作。在一个实施例中，提供一种柴油发动机系统。该系统包括非输出气缸、输出气缸和控制模块。非输出气缸具有第一活塞，该第一活塞接合到轴并且能够按照多冲程循环在非输出气缸的第一燃烧室内移动。输出气缸具有第二活塞，该第二活塞接合到轴并且能够按照多冲程循环在输出气缸的第二燃烧室内移动。非输出气缸和输出气缸根据非输出气缸和输出气缸的操作参数来接收空气和柴油燃料，以点燃柴油燃料并使第一活塞和第二活塞分别在第一燃烧室和第二燃烧室内移动。操作参数限定多冲程循环的阀定时、多冲程循环的喷射定时、或者在多冲程循环期间由非输出气缸和输出气缸接收的柴油燃料的量中的至少一个。控制模块与非输出气缸和输出气缸通信联接。控制模块基于发动机性能指数或由输出气缸和非输出气缸中的一个或更多产生的气态排气的流出物特性指数中的一个或更多而相对于非输出气缸的操作参数来改变输出气缸的操作参数中的至少一个。在一个实施例中，提供一种用于柴油发动机系统的控制方法。该方法包括操作发动机的输出气缸和非输出气缸。附图说明图1是根据一个实施例的动力轨道交通工具的图。图2是根据一个实施例的图1所示的柴油发动机系统的图。图3是根据一个实施例的图2所示的输出气缸的图。图4示出根据一个实施例的图2所示的输出气缸按照多冲程循环的操作的时间线。图5是根据一个实施例的用于图1所示的柴油发动机系统的控制方法的流程图。具体实施例方式提供了发动机系统以及操作该发动机系统的对应方法。在一个实施例中，发动机系统包括多个气缸，这些气缸包括一个或更多输出气缸和一个或更多非输出气缸。控制模块相对于或基于一个或更多非输出气缸的操作而控制一个或更多输出气缸的操作。为说明清楚起见，一个或更多实施例可结合动力轨道交通工具系统进行描述，动力轨道交通工具系统具有带尾随的客车厢或货车厢的柴油电力机车，然而，本文所述的实施例不限于这样的机车或柴油发动机。例如，发动机系统可以是移动的或固定的。如果是移动的，则发动机系统可以是交通工具的构件。合适的交通工具包括在一个或更多轨道上行进的那些、采矿车、汽车、航海船舶等。这些实施例可提供这样的系统和方法，其相对于发动机中的其它非输出气缸而控制例如柴油或汽油动力发动机的输出气缸的操作参数，以减少诸如氮氧化物(NOx)的排气组分的排放，同时避免操作效率的降低。图1是根据一个实施例的动力轨道交通工具100的图。轨道交通工具100包括牵引动力单元102，其联接有沿一个或更多轨道106行进的若干拖车104。在一个实施例中，牵引动力单元102是设置在轨道交通工具100的前端的机车，而拖车104是用于承载乘客和/或其它货物的货车厢。牵引动力单元102包括柴油发动机系统116。柴油发动机系统116提供牵引作用以推进轨道交通工具100。柴油发动机系统116包括柴油发动机108，其为与轨道交通工具100的车轮112联接的牵引马达110提供动力。例如，柴油发动机系统可使与交流发电机或发电机(未示出)联接的轴204(图2中示出)旋转。交流发电机或发电机基于轴204的旋转而形成电流。电流被供应至牵引马达110,牵引马达110转动车轮112并推进轨道交通工具100。轨道交通工具100包括与柴油发动机系统通信联接的控制模块114。例如，控制模块114可通过一个或更多有线和/或无线连接而与柴油发动机系统联接。控制模块114改变柴油发动机系统的操作参数，以改变来自柴油发动机系统的组分的排放，同时避免柴油发动机系统的效率的显著降低。例如，控制模块114可切换和/或调整柴油发动机系统的操作参数，以减少来自柴油发动机系统的NOx排放，同时将发动机系统在将燃料转换为功率方面的效率保持在效率阈值以上。此外，当发动机系统的负荷需求改变时,控制模块可改变操作参数。负荷需求表示所需要或要求的来自发动机系统的功率。例如，对发动机系统的负荷需求可表示沿确定路线推进交通工具和关联的货物和/或乘客所需的马力。负荷需求可由于路线的等级、限速等的变化而沿路线改变。控制模块随负荷需求改变而调整操作参数，以落入排放限制内或低于排放限制，同时避免发动机系统的效率的显著降低。合适的控制模块可包括处理器，例如计算机处理器、控制器、微控制器或其它类型的逻辑装置，其基于存储在有形和非易失性计算机可读存储介质118上的指令集而操作。计算机可读存储介质可以是电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、简单的只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、闪存、硬盘或其它类型的计算机存储器。此外，控制模块可与远程数据中心通信以交换数据、接收操作指令和/或软件版本更新和补丁、提供法规遵从信息和报告、以及提供诊断和/或预测信息服务。图2是根据一个实施例的发动机系统116的图。发动机系统包括与控制模块联接的发动机系统。发动机系统包括若干气缸200、202，本文称之为非输出气缸和排气输出气缸202。非输出气缸可以是排气再循环(EGR)气缸，其可称为普通EGR气缸。在图示实施例中，发动机系统包括四个非输出气缸200和两个输出气缸202。其它系统可包括不同数量的非输出气缸和/或输出气缸。参照图示实施例，非输出气缸200和输出气缸202包括在非输出气缸200和输出气缸202内移动的活塞302 (图3中示出)。活塞302的移动转变为轴204的旋转。如上所述，轴204的旋转用来推进交通工具。非输出气缸200与排气歧管206流体联接。排气歧管206包括将气态排气从非输出气缸200引导至涡轮增压器208的一个或更多导管。非输出气缸200作为燃料在非输出气缸200中燃烧的结果而产生气态排气。气态排气由涡轮增压器208接收并可用来吸入和将环境空气泵入输入歧管210中。输入歧管210通过歧管阀214与发动机系统116的进气歧管212流体联接。输出气缸202与EGR歧管216流体联接。所谓“流体联接”是指输出气缸202与EGR歧管216联接，使得诸如气体或液体的流动的材料可从输出气缸202行进或流动至EGR歧管216。EGR歧管216包括将气态排气从输出气缸202引导至EGR冷却器218的一个或更多导管。EGR冷却器218是降低来自输出气缸202的气态排气的温度或热能的装置。例如,EGR冷本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.23 US 12/8889281.一种发动机系统，包括: 多个气缸，其包括一个或更多输出气缸和一个或更多非输出气缸；以及 控制模块，其相对于或基于所述一个或更多非输出气缸的操作而控制所述一个或更多输出气缸的操作。2.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块通过以相对于所述非输出气缸对应操作参数的操作的确定比率影响输出气缸操作参数而控制所述输出气缸的操作。3.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块基于所述非输出气缸的空气燃料比而控制所述输出气缸的操作。4.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块基于发动机性能指数或流出物特性指数而控制所述输出气缸的操作。5.根据权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，所述发动机性能指数基于下列中的一个或更多:置于所述发动机系统上的负荷、所述发动机系统的速度、所述发动机系统的温度、通过所述发动机系统的空气流率、流过联接到所述发动机系统的歧管的空气的温度、流过所述发动机系统的冷却剂的温度、置于所述发动机系统上的所要求的功率水平需求、进入所述发动机系统的空气的氧含量、邻近所述发动机系统测量的大气压、测量的涡轮增压器速度、检测到的涡轮增压器喘振事件、或者前述中的一个或更多具有即将跨过确定阈值的值的指示。6.根据权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，所述流出物特性指数表示气态排气的组分浓度，并且所述组分为颗粒物或者氧、一氧化碳、二氧化碳或氮氧化物中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块与下列中的一个或更多通信联接: 至少一个输出气缸的进气阀，以控制限定所述进气阀何时打开或关闭的进气阀闭合(IVC)参数； 所述输出气缸的排气阀，以控制限定所述排气阀何时打开或关闭的排气阀闭合(EVC)参数；或者 燃料喷射器，以控制喷射起点(SOI)参数。8.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块与所述输出气缸的燃料喷射器通信联接，以控制: 燃料何时被喷入所述一个 或更多输出气缸中， 多少燃料被喷入所述一个或更多输出气缸中， 喷入所述一个或更多输出气缸中的燃料/空气混合物的燃料空气比， 所述燃料被喷入所述一个或更多输出气缸中的压力，或者 用于从所述燃料喷射器接收燃料的碗状构造。9.根据权利要求4所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块与发动机性能传感器通信联接，以监测所述输出气缸的发动机性能指数为由所述输出气缸产生的功率或所述输出气缸的效率中的至少一个。10.根据权利要求1所述的发动机系统，其特征在于，所述控制模块与流出物传感器通信联接，以监测由所述输出气缸产生的气态排气的流出物特性指数为来自所述输出气缸的气态排气的排气体积流率或组分浓度中的至少一个。11.一种用于控制多个气缸的方法，所述多个气缸包括一个或更多输出气缸和一个或更多非输出气缸，所述方法包括: 相对于或基于所述一个或更多非输出气缸的操作而控制所述一个或更多输出气缸的操作。12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述操作包括按照由操作参数限定的多冲程循环来操作发动机系统的非输出气缸和输出气缸，所述操作参数包括所述多冲程循环的阀定时、所述多冲程循环的喷射定时、或者在所述多冲程循环期间由所述非输出气缸和所述输出气缸接收的燃料的量中的至少一个；并且，所述方法还包括: 监测...

【专利技术属性】
技术研发人员：SW弗洛伊恩德，J弗里茨，R米希勒，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：
国别省市：