用于在专用egr汽缸中的改进的汽缸点火间隔的系统和方法
【技术领域】
[0001]本说明书总体涉及到用于向发动机系统内的涡轮增压器涡轮更均匀地分配排气脉冲的方法和系统，所述发动机系统配置有专用汽缸组以便向发动机汽缸提供外部EGR。
【背景技术】
[0002]发动机可以被配置有排气再循环(EGR)系统，以便将来自发动机排气歧管的至少一些排气转移到发动机进气歧管。通过提供期望的发动机稀释，这种系统可减少发动机爆震、节流损失、缸内热量损失以及放物。结果，具体地说在较高水平的发动机增压下提高了燃料经济性。发动机也可以被配置有唯一的汽缸(或汽缸组)，其专门用于向发动机汽缸提供外部EGR。其中，来自专用汽缸组的所有排气被再循环到进气歧管。同样，这允许在大部分工况下向发动机汽缸提供基本固定量的EGR。通过调整专用EGR汽缸组的供油(如，以便富燃运行)，可以使EGR成分变化以包含例如氢的物种(species)，其可以提高发动机的EGR容限并且有利于燃料经济性。
[0003]可以使用各种方法来对一个或多个专用EGR汽缸与非专用EGR汽缸的点火计时。在一个示例中，由于一个或多个专用EGR汽缸的点火，非专用EGR汽缸的点火可以被不均匀地分配。例如，美国专利公开号2012/0216530示出在三个非专用EGR汽缸的连续点火之间对专用EGR汽缸地点火。此外，所有的汽缸，包含专用EGR汽缸，在先前点火汽缸后以相同数量的曲柄度数点火。但是，本发明人已经认识到这种方法的问题。例如，以常规的汽缸点火间隔来对非专用EGR汽缸和专用EGR汽缸点火可以导致不均匀的排气脉冲被输送到涡轮。进一步地，在对专用EGR汽缸点火期间，没有排气流向涡轮的时期可以发生。涡轮处的不均勾排气排放(blowdown)脉冲可以导致降低发动机性能和/或压缩机喘振事件。更进一步地，在一些示例中，在向涡轮引导(routing)排气的两个或多个汽缸之间的排气门重叠可以导致涡轮出的排气排放干扰。进而增加了缸内压力并且降低了发动机效率。
【发明内容】
[0004]在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来处理，该方法通过操作第一组汽缸的第一集合(a first set of)排气门以便没有排气门打开重叠，并且操作向进气歧管引导排气的专用EGR汽缸的一个或多个第二进气门，从而使一个或多个第二排气门的打开与第一组汽缸内两个汽缸的排气门的打开重叠。用这种方法，第一组汽缸间的排气排放干扰可以被降低并且给涡轮的排气脉冲可以被更均匀地间隔开。
[0005]例如，第一组汽缸可以是一组非专用EGR汽缸，其经由第一集合排气门向涡轮引导排气，同时专用EGR汽缸作为唯一的汽缸将排气引导给进气歧管。通过改变这些汽缸的点火间隔进而操作非专用EGR汽缸，以便没有排气门重叠，从而在同一时间不可以打开第一组汽缸的不同汽缸的排气门。进一步地，甚至当专用EGR汽缸的排气门是打开的时，通过使专用EGR汽缸的排气门的打开与非专用EGR汽缸中其中两个非专用EGR汽缸的两个排气门打开事件重叠，排气可以继续流到涡轮。用这种方法，可以更加均匀地间隔到涡轮的排气脉冲，且没有无排气流到涡轮的时期。此外，离开非专用EGR汽缸的排气门的排气不可以干扰离开非专用EGR汽缸的其他排气门的排气，进而增加了发动机效率。
[0006]应该理解的是，提供以上内容是为了用简化的形式引入选择的概念，所述概念将在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着识别了所声明主题的关键或本质特征，所声明主题的范围有【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。而且，所声明主题不局限于解决了上文或本公开其他部分内指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0007]图1是包含专用EGR提供汽缸组的发动机系统的示意图。
[0008]图2是发动机的燃烧室的示意描绘图。
[0009]图3-4示出包含专用EGR汽缸的四缸发动机的汽缸点火间隔图表。
[0010]图5是根据本公开的曲轴的图示。
[0011]图6根据本公开示出火花正时示意图。
[0012]图7是用指定的正时对发动机汽缸点火的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]以下描述涉及用于操作发动机的排气门以便给涡轮创造更加均匀的排气脉冲的系统和方法。在一个示例中，发动机(例如图1-2所示的发动机)可以包含一个或多个专用排气再循环(EGR)汽缸，其将排气引导到发动机进气或进气歧管。发动机也可以包含多个非专用EGR汽缸，其专门将排气引导到涡轮和排气且不将排气引导到进气歧管。在一些示例中，如图3所示，发动机可以具有点火间隔，在涡轮处产生了不均匀的排气脉冲(包括无排气脉冲)，从而降低发动机性能和/或增加了压缩机喘振事件。此外，排气门重叠可以发生在非专用EGR汽缸之间，从而导致增加的排放脉冲干扰。排放干扰可以在重叠期间影响排气冲程栗气功和排气压力，这进而又影响到重叠汽缸内的残余馏分。因此，如图4所示，可以调整发动机汽缸的点火间隔和排气门重叠以便减少排放脉冲干扰并且在涡轮处建立更均匀的排气脉冲。在一个示例中，图4所示的点火间隔和减小的排气门重叠可以通过曲轴设计(例如图5所示的曲轴)而产生。图6进一步说明了由图5中曲轴产生的火花正时和汽缸点火次序。此外，图7示出用于操作排气门并且对图4中描绘的发动机汽缸点火的方法。
[0014]图1示意地示出示例发动机系统100的方面，其包含具有四个汽缸(1-4)的发动机10。如在此详述的，四个汽缸被布置成由非专用EGR汽缸1-3组成的第一汽缸组17和由专用EGR汽缸4组成的第二汽缸组18。参照图2提供了发动机10的每个燃烧室的具体描述。发动机系统100可以被连接在车辆内，例如被配置用于道路行进的客运车辆。
[0015]在描绘的实施例内，发动机10是连接到涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包含由涡轮76驱动的压缩机74。具体说，新鲜空气经由空气净化器53沿着进气道42被引进发动机10内并且流到压缩机74。通过进气道42进入进气系统的环境空气的流速可以通过调整进气节气门20至少部分地被控制。压缩机74可以是任何合适的进气空气压缩机，例如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。但是，在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械连接到涡轮76的涡轮增压器压缩机，涡轮76由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以连接在双涡流涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状可以根据发动机转速主动变化。
[0016]如图1中所示，压缩机74通过增压空气冷却器78被连接到进气节气门20。进气节气门20被连接到发动机进气歧管25。压缩空气充气从压缩机通过增压空气冷却器和节气门流动到进气歧管。例如，增压空气冷却器可以是空气-空气或空气-水热交换器。在图1中所示的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器24感测。压缩机旁通阀(未显示)可以被串连在压缩机74的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置为在所选的工况下打开以释放过多的增压压力。例如，压缩机旁通阀可以在降低发动机转速的状况期间被打开以避免压缩机喘振。
[0017]进气歧管25通过一系列进气门62被连接到一系列燃烧室30 (如，汽缸)。燃烧室经由一系列排气门64被进一步连接到排气歧管36。更具体地说，每个汽缸30可以由一个或多个气门服务。在本不例中，每个汽缸30包含相应的进气门62和排气门64。发动机系统100进一步包含一个或多个凸轮轴68以便操作进气门62和/或排气门64。在所描绘示例中，进气凸轮轴68被连接到进气门62并且可以被致动以便操作进气门62。在一些实施例中，其中多个汽缸30的进气门被连接到共用凸轮轴，进气凸轮轴68可以被致动以便操作所有连接的汽缸的进气门。
[0018]进气门62在允许进气空气进入相应的汽缸内的打开位置和基本上阻止来自汽缸的进气空气的关闭位置之间是可致动的。进气凸轮轴68可以被包括在进气门致动系统69中。进气凸轮轴68包含进气凸轮67，进气凸轮67具有凸轮凸角廓线以便打开进气门62达限定的进气持续时间。在一些实施例中(未示出)，凸轮轴可以包含具有替换凸轮凸角廓线的另外的进气凸轮，其允许进气门62被打开达替换的持续时间(在此也被称为凸轮廓线变换系统)。根据附加凸轮的凸角廓线，替换持续时间可以比进气凸轮67的限定进气持续时间更长或更短。凸角廓线可以影响凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器可以通过纵向移动进气凸轮轴68和在凸轮廓线之间转换而改变进气门持续时间。
[0019]以相同的方式，每个排气门64在允许排气离开相应的汽缸的打开位置和将气体基本上保持在汽缸内的关闭位置之间是可致动的。应认识到，虽然只有进气门62被示出为凸轮致动，但是排气门64也可以由相似的排气凸轮轴(未示出)致动。在一些实施例中，其中多个汽缸30的排气门被连接到共同的凸轮轴，排气凸轮轴可以被致动以操作所有连接的汽缸的排气门。如同进气凸轮轴68，排气凸轮轴在被包含时可以包含排气凸轮，排气凸轮具有凸轮凸角廓线以便打开排气门64达限定的排气持续时间。在一些实施例中，排气凸轮轴可以进一步包含具有替换凸轮凸角廓线的附加的排气凸轮，这些附加的排气凸轮允许排气门64被打开达替换的持续时间。凸角廓线可以影响凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器可以通过纵向移动排气凸轮轴和在图轮廓线之间转换来改变排气门持续时间。
[0020]应认识到，可以将进气和/或排气凸轮轴连接到汽缸子集，并且多个进气凸轮轴和/或排气凸轮轴可以存在。例如，第一进气凸轮轴可以被连接到汽缸的第一子集的进气门，同时第二进气凸轮轴可以被连接到汽缸的第二子集的进气门。同样，第一排气凸轮轴可以被连接到汽缸的第一子集的排气门，同时第二排气凸轮轴可以被连接到汽缸的第二子集的排气门。又进一步地，可以将一个或多个进气门和排气门连接到每个凸轮轴。汽缸子集可以基于它们沿发动机缸体的位置、它们的点火次序、发动机配置等连接到凸轮轴。
[0021]进气门致动系统69和排气门致动系统(未示出)可以进一步包含推杆、摇臂、挺柱等。这些设备和特征可以通过将凸轮的旋转运动转换成气门的平移运动(translat1nalmot1n)来控制进气门62和排气门64的致动。如先前论述的，气门也可以经由凸轮轴上的附加的凸轮凸角廓线而被致动，其中不同气门之间的凸轮凸角廓线可以提供不同的凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。但是，如果需要，可以使用替换的凸轮轴(顶部和/或推杆)布置。进一步地，在一些示例中，汽缸30可以每个都具有不止一个的排气门和/或进气门。在另外的其他示例中，一个或多个汽缸中的每个排气门64和进气门62可以由