主动式排气脉冲管理的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种用耦接至升压发动机系统中的分离式排气歧管的阀控制的受控体积。
【背景技术】
[0002]脉冲分开的分离式排气歧管可以被用来向涡轮增压器输送更高的排气压力，从而使涡轮升压发动机性能提高。分开的排气路径还防止排气在相邻汽缸中的捕集(其可能导致汽缸失火)。多种方法可以被用来在变化的工况下控制排气歧管压力和涡轮转速以调节升压。
[0003]Danet等人在W02008/078020中示出了一种示例方法，其中升压发动机系统包括可变体积排气歧管。其中，经由两个分开的路径将排气流引导至涡轮增压器的双涡管，以提供升压和发动机转速控制。分离式排气管各自在涡轮上游被连接至存储体积，并且每个体积由打开或关闭所述存储体积的蝶形阀基于发动机转速而控制。在低发动机转速下，存储体积被关闭以保存排气压力，但在高发动机转速下，存储体积被打开以增加排气体积并减少泵气损失。该阀还可以采取半关闭或半打开位置。
[0004]发明人在此已经意识到上述方法的潜在问题。即使分离式歧管提供脉冲保存，取决于发动机转速，它们也可能在一些状况下将排气门暴露在更高的压力下。例如，即使在更低的转速下，分离式歧管中的排气压力脉动可能会高到足以在燃烧循环中的不适时的时刻迫使排气门打开。例如，排气压力脉冲会在分离式歧管中产生高到足以在汽缸的进气行程期间迫使排气门打开、从而无意地允许排气进入汽缸的峰值排气压力。这会具有负面结果(包括发动机功率和效率的显著损失)，同时增加燃烧不稳定性。
【发明内容】
[0005]发明人在此已经认识到上述问题，并且确定了各种方案来解决它们。
[0006]—种方案提供了这样的一种方法，该方法包括，响应于发动机工况而打开发动机的分离式排气歧管上的体积控制阀，但是响应于操作者踩加速器踏板而关闭体积。例如，即使发动机转速状况可以指定用于期望的稳态发动机效率的打开值，通过关闭的阀位置获得的增加的涡轮增压器旋转加速响应性也可以提供期望的操作者性能。因此，通过在这类瞬变状况期间至少暂时关闭阀，能够实现改善的性能。一旦通过瞬变(例如，在升压水平已经到达阈值之后)，该阀能够基于发动机转速返回到其期望的位置。
[0007]同样，即使发动机转速状况可以指定用于期望的稳态发动机效率的关闭值，增加的峰值排气背压也可能在进气行程期间引起汽缸中与排气连通的一个汽缸的排气门无意地打开。因此，通过在这类状况期间至少暂时打开体积控制阀，能够减少退化的燃烧性能。一旦峰值排气背压减弱，该阀能够基于发动机转速返回到其期望的位置，以便为有效地驱动涡轮增压器保存排气脉冲。以此方式，高效地平衡系统同时减少排气门的无意打开是可能的。
[0008]在另一实施例中，一种方法包括，在扭矩需求的瞬间增加(例如，踩加速器踏板)(其中扭矩需求增加超过阈值并且要求在阈值之上的升压压力)期间，可以独立于其他发动机状况(例如，引起不适时的排气门的打开的更高排气压力)关闭体积控制阀，以便向涡轮增压器提供增加的排气压力脉冲。另一方面，如果升压压力已经足够高并且更高的排气压力存在，则可以打开体积控制阀，以减小排气峰值排气压力并减少排气门的无意打开。
[0009]应当理解，提供以上
【发明内容】
是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0010]图1示出了带有分离式排气歧管和排气再循环(EGR)系统的涡轮升压发动机系统的示意图。
[0011]图2A描述了被附接至连接到汽缸2和3的排气端口的排气管的受控体积。
[0012]图2B和图2C是带有控制阀的体积的细节图。图2B是平面图，而图2C是正视图。
[0013]图3-5描绘了用于基于各种发动机工况调整体积控制阀的位置的示例流程图。
[0014]图6图示说明了体积控制阀响应于踩加速器踏板和排气压力的运转。
[0015]图7示出了当体积控制阀打开时高排气压力对排气门和排气压力峰值的减小的影响。
【具体实施方式】
[0016]以下描述涉及用于使如图1所示的分离式排气歧管和排气再循环(EGR)系统的升压发动机运转的系统和方法。如图2A所示，受控体积被附接至来自汽缸2和3的排气管。如图2B和图2C所示，根据歧管中的排气压力，阀可以打开或关闭该体积。控制器可以被配置为执行例程(诸如图3的例程)，以基于各种发动机工况调整该阀的位置(例如从初始位置开始)。例如，可以基于发动机启动、踩加速器踏板、爆震或DFSO的存在而调整体积控制阀位置。可以在扭矩瞬变(图4)(例如，踩加速器踏板)期间调整阀位置，以减少涡轮迟滞。可以使用对一个或更多个发动机致动器的伴随调整来补偿与受控体积的打开或关闭相关联的扭矩扰动(图5)。在图6和7中示出了基于排气压力和发动机工况的示例体积控制阀调整。
[0017]图1示出了可以被包括在汽车的推进系统中的发动机10的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置16来自车辆操作者14的输入控制。在这个示例中，输入装置16包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器18。在一些示例中，控制器12可以是微型计算器，其包括:微处理器单元、输入/输出端口、只读存储器、随机访问存取存储器、保活存取器和常规数据总线。
[0018]发动机10可以包括多个燃烧室(即，汽缸)，燃烧室可以被汽缸盖(未示出)覆盖在顶部上。在图1中示出的示例中，发动机10包括以直列式4缸构造形式布置的燃烧室20、22、24和26。然而，应当理解，尽管图1示出了四个汽缸，但发动机10可以包括任何构造形式(例如，V-6、1-6、V-12、对置4缸)的任何数量的汽缸。
[0019]尽管在图1中未示出，但发动机10的每个燃烧室(即，汽缸)可以包括燃烧室壁，活塞被设置在其中。活塞可以被耦接至曲轴，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。例如，曲轴可以经由中间变速器系统耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，启动马达可以经由飞轮耦接至曲轴，以实现发动机10的启动运转。
[0020]每个燃烧室可以经由进气通道30从进气歧管27接收进气。进气歧管27可以经由进气道耦接至燃烧室。例如，进气歧管27在图1中被示为分别经由进气道32、34、36和38耦接至汽缸20、22、24和26。各个进气道可以向各自的汽缸供应空气和/或燃料，用于燃烧。
[0021]每个燃烧室可以经由耦接至其的排气道排出燃烧气体。例如，排气道40、42、44和46在图1中被示为分别耦接至汽缸20、22、24、26。这是分离式歧管，排气道40和46通向单独的排气歧管28，而排气道42和44合并至外部排气管容纳通道29，外部排气歧管在汽缸盖的外部。都被形成在外部排气管中的两个排气通道28和29随后合并为一个排气管31，排气管31被连接至涡轮增压器90的涡轮92。在替代实施例中，所形成的排气管可以被完全或部分地集成在汽缸盖中。
[0022]每个汽缸进气道可以经由进气门与汽缸选择性地连通。例如，汽缸20、22、24和26在图1中被不为分别具有进气门48、50、52和54。同样，每个汽缸排气道可以经由排气门与汽缸选择性地连通。例如，汽缸20、22、24和26在图1中被示为分别具有排气门56、58、60和62。在一些示例中，每个燃烧室可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0023]尽管在图1中未示出，但在一些示例中，每个进气门和排气门可以由进气凸轮和排气凸轮致动。替代地，可以通过机电控制的气门线圈和衔铁组件来操作进气门和排气门中的一个或更多个。进气凸轮的位置可以由进气凸轮传感器确定。排气凸轮的位置可以由排气凸轮传感器确定。
[0024]进气通道30可以包括具有节流板66的节气门64。在这个具体的示例中，控制器12可以经由提供给被包括在节气门64内的电动马达或致动器的信号来改变节流板66的位置，这种构造通常被称为电子节气门控制(ETC)。以此方式