用于使用专用egr的后处理再生的系统和方法
【技术领域】
[0001 ] 本公开通常涉及发动机系统的提高的效率和排放。
【背景技术】
[0002]效率损失和有害排放依然是很多发动机系统的顾虑。例如，相较于压缩点火柴油发动机，化学计量火花点火发动机在它们的最基本配置中经受减小它们的燃料经济性的几个效率损失机制。通常在发动机系统中的损失例如增加的汽缸中热损失、在部分负荷处的增加的栗送损失和较高的燃烧效率损失都促成总效率损失。例如稀释的过程有助于柴油发动机的效率优点，但对同质的燃烧发动机较不可行。特别是，因为汽油燃烧过程通过空气稀释“贫燃”，且燃烧稳定性问题和效率损失快速上升，在没有特别的和昂贵的措施下具有有限的空气燃料用以运转。具有相对集中的不均匀燃烧过程的柴油发动机常常在大于汽油限制的相对空气燃料比下稳定地操作。
[0003]除效率标准之外，发动机工业还关注发动机排放。即使在稀释条件下，汽油燃烧也显示出高于管理机构和公司标准可接受的排放的排放。用于控制在“贫燃(lean)”运转发动机中的NOx排放的燃烧后催化还原的当前选择包括使用基于作为还原剂的氨水的选择性催化还原(SCR)系统，其需要第二机载系统来供应氨水。贫燃NOx捕集器也可用于控制NOx的燃烧后催化还原。然而，贫燃NOx捕集器在化学还原的还原环境中需要对NOx的周期性再生或解吸。
【发明内容】
[0004]下面在一个例子中描述的系统和方法通过使正常化学计量发动机能够更经常地贫燃地操作而不必富燃地操作通常贫燃地运转的汽缸来允许后处理部件的有效再生和具有较少损失机制的发动机系统的有效运转。各种实施方式提供包括发动机、涡轮增压器、流体控制阀和后处理部件例如贫燃NOx催化器或贫燃NOx捕集器的发动机系统。发动机具有第一组汽缸，第一组汽缸具有流体地耦合到发动机的进气歧管的第一排气出口。发动机还包括第二组汽缸，第二组汽缸具有与发动机的进气歧管流体地隔离的第二排气出口。涡轮增压器包括流体地耦合到第二排气出口的涡轮机入口和流体地耦合到排气导管的涡轮机出口。流体控制阀布置在第一排气出口和排气导管之间并构造成将第一排气出口选择性地流体地耦合到排气导管。此外，后处理部件具有在涡轮机出口和流体控制阀下游的位置处的构造成从排气导管接收废气的入口。
[0005]根据另一例子，描述了用于在发动机系统内的后处理部件例如贫燃NOx催化器或贫燃NOx捕集器的再生的控制系统。发动机系统包括发动机、涡轮增压器和流体控制阀。发动机具有第一组汽缸，第一组汽缸具有流体地耦合到发动机的进气歧管的第一排气出口。发动机还具有第二组汽缸，第二组汽缸具有与发动机的进气歧管流体地隔离的第二排气出口。涡轮增压器包括流体地耦合到第二排气出口的涡轮机入口和流体地耦合到排气导管的涡轮机出口。流体控制阀布置在第一排气出口和排气导管之间并构造成将第一排气出口选择性地流体地耦合到排气导管。后处理部件具有构造成从排气导管接收废气并位于涡轮机出口和流体控制阀的下游的入口。控制系统包括处理器和非临时机器可读介质，非临时机器可读介质具有在其上由处理器可执行来从通信地耦合到后处理部件的传感器接收信息(包括当前排气λ值)的指令。处理器也可执行解释排气λ目标值并响应于当前排气λ值和排气λ目标值来操作流体控制阀的指令。
[0006]在另一例子中，排气再循环方法可包括在流体地耦合到发动机的进气歧管的第一组汽缸和与进气歧管流体地隔离的第二组汽缸中接收空气。该方法还包括使第一比例的空气/燃料混合物进入到第一组汽缸内。该方法还包括使第二比例的空气/燃料混合物进入到第二组汽缸内，第二比例的空气/燃料混合物比第一比例的空气/燃料混合物具有更大的λ值。该方法此外可包括产生在第一组汽缸和第二组汽缸中的导致废气的燃烧。该方法包括将由在第一组汽缸中的燃烧产生的废气按规定路线运送到进气歧管以由发动机接收。该方法还包括通过流体地耦合到第二组汽缸的排气歧管朝着在排气歧管下游的后处理部件按规定路线运送由在第二组汽缸中的燃烧产生的废气。该方法还包括周期性地将废气从第一组汽缸按规定路线运送到后处理部件以使后处理部件再生。
[0007]根据又一实施方式，公开了在发动机系统中使用的控制器，其包括排气条件模块、再生调度模块和再生模块。排气条件模块构造成解释来自发动机系统的废气的当前排气λ值。发动机系统包括具有第一组汽缸和第二组汽缸的发动机，第一组汽缸具有流体地耦合到发动机的进气歧管的第一排气出口，第二组汽缸具有与发动机的进气歧管流体地隔离的第二排气出口。发动机系统还包括具有流体地耦合到第二排气出口的涡轮机入口和流体地耦合到排气导管的涡轮机出口的涡轮增压器。发动机系统还包括布置在第一排气出口和排气导管之间的流体控制阀，流体控制阀构造成将第一排气出口选择性地流体地耦合到排气导管。发动机系统还包括后处理部件，其具有在涡轮机出口和流体控制阀下游的位置处的构造成从排气导管接收废气的入口。再生调度模块构造成解释排气λ目标值。再生模块配置成响应于当前排气λ值和排气λ目标值来操作流体控制阀。
【附图说明】
[0008]在附图和下面的描述中阐述了此说明书中描述的主题的一个或多个实现的细节。主题的其它特征和方面将从本文呈现的描述、附图和权利要求中变得明显。
[0009]图1是根据示例性实施方式的发动机系统的透视图。
[0010]图2是图1的发动机系统的详细视图。
[0011]图3Α是将专用汽缸按规定路线运送到后处理部件用于再生的发动机系统的示意图。
[0012]图3Β是将专用汽缸通过涡轮机按规定路线运送到后处理部件用于再生的发动机系统的不意图。
[0013]图3C是具有反馈控制和气缸去激活能力的图3Α或图3Β的发动机系统的示意图。
[0014]图3D是使用废气旁通阀将专用汽缸按规定路线运送到后处理部件的发动机系统的示意图。
[0015]图4是包括存储器435、通信单元440、处理单元445和控制器405的示例发动机处理子系统400的不意图。
[0016]图5是在再生循环期间出现的发动机系统的再生方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017]下面描述的系统和方法提供具有专用汽缸的发动机系统，该专用汽缸能够将废气按规定路线运送到进气歧管并周期性地将废气按规定路线运送到后处理部件用于再生。系统和方法可实现在较高空气燃料比下的完全和稳定的燃烧，这可通过实现贫燃操作来提高发动机(例如汽油)的效率。参考图1A，示出包括发动机110、涡轮增压器120和后处理部件130的发动机系统100的透视图。附图示出空气被从大气抽入到发动机110内。空气在到达发动机110之前可穿过本领域中已知的发动机系统100内的其它部件(未在图1中示出)行进。这样的部件可包括下面进一步讨论的增压空气冷却器。发动机110可包括各种发动机，包括内燃发动机、外燃发动机、吸气发动机。在一个实施方式中，发动机110用作车辆中的原动机以接收并更改能量，使得能量可转换成机械能。在一个实施方式中，发动机110是内燃发动机，例如火花点火发动机。在另一例子中，发动机100是柴油发动机。
[0018]发动机110可包含多个汽缸，每个汽缸具有安装在室内并设计成在室内移动以帮助燃烧过程的活塞。每个活塞连通地连接到便于在发动机110的汽缸内的活塞的运动的旋转曲轴。活塞的运动(例如冲程)代表表征汽缸内的燃烧阶段的周期。例如，在内燃发动机的四冲程循环中，第一冲程从进气歧管通道将空气(和火花点火发动机的燃料)抽入，而第二冲程可压缩在第一冲程期间抽入的空气(或空气/燃料混合物)，使得燃烧可由于火花或压缩的火花或热出现。第三冲程由使动力从活塞应用到曲轴的、相反地推动活塞的来自燃烧的力特征化，而第四冲程包括排出由汽缸内的燃烧产生的排气。使用其它循环/冲程机制的内燃发动机每个具有由内部燃烧产生废气的阶段和从汽缸释放废气以调节系统的压力和热效率的阶段。
[0019]在发动机110是内燃发动机的场合，发动机110内的汽缸具有空气燃料比，其指空气与在燃烧过程中使用的燃料混合物相比的量。发动机110或发动机110内的单独汽缸可配置成贫燃、化学计量和/或富燃地运转。当为燃烧过程提供刚好足够的空气以完全燃烧所有燃料时，发动机110化学计量地运转。当汽缸接收到燃烧所有燃料所需的较低数量的空气时，汽缸富燃地运转。富燃混合物相应于低空气燃料比。因此，空气/燃料混合物越富足，空气燃料比就越低。相反，当汽缸接收到比燃烧所有燃料所需的更多的空气时，汽缸贫燃地运转。贫乏的混合物相应于高空气燃料比。因此，混合物越贫乏，空气燃料比就越高。
[0020]发动机110可机械连通地连接到接收离开发动机的废气的涡轮增压器120。涡轮增压器120利用发动机排气的用途来将更多的空气吸入到汽缸室内并引起较大的燃烧。在一些实施方式中，增加数量的燃料也与增加数量的空气一起被输送到汽缸内。离开发动机100的废气可被输送以进入涡轮增压器120