利用废气再循环有效地操作内部燃烧发动机的装置、系统和方法

专利名称：利用废气再循环有效地操作内部燃烧发动机的装置、系统和方法
利用废气再循环有效地操作内部燃烧发动机的装置、系统
和方法 相关申请的交叉引用本申请要求享有于2008年2月8日提交的美国临时专利申请第61/027，346号的 优先权，其以引用方式并入本文。领域本发明涉及利用废气再循环(EGR)有效地操作燃烧发动机(combustion engine) 的装置和方法，并且更具体地，涉及管理发动机中的压力差。背景内部燃烧发动机以便利的组件提供优良的功的来源，并且是现代经济的重要部 分。内部燃烧发动机的最近的进步中的许多涉及减少发动机的排放，并且特别地涉及符合 政府机构，例如环境保护局，所公布的排放规定。符合排放规定中的一个重要进展是废气再 循环(EGR)的引入。EGR降低了发动机的峰值燃烧温度，并且降低了汽缸中的氧气含量，导 致了较低的氮氧化物(NOx)排放。对EGR的流动的一个要求是废气压力必须高于入口气体压力，否则废气将不会如 期望地流向入口。常规地，这要求排气歧管压力保持高于进气歧管压力。这是不期望的，因 为其在发动机上产生额外的背压，并且向系统中引入了不能到达曲轴的功，并且降低了发 动机的效率。此外，对EGR流量的控制经常通过使用利用了涡轮增压器控制的背压来实现， 所述涡轮增压器经常是可变几何涡轮增压器(VGT)。这使VGT将需要(chasing)两个参数， 即压缩入口空气所期望的功和控制EGR流量所期望的排气歧管压力。因此，对VGT的控制 是复杂的，并且对EGR流量和吸入空气压缩二者都不是最理想的。燃烧发动机通过燃烧烃以获得在发动机中产生压力差并且进一步将压力转换为 机械功的压力脉冲来进行工作。保持这种压力差对发动机的高效率的运行是必不可少的， 并且因此将背压引入发动机中是不期望的。然而，许多内部燃烧发动机使用所产生的压力 差的一部分操作将废气与入口空气共混为较低的燃烧温度的EGR系统，从而减少了环境上 有害的NOx的形成。由于较少的排放是目的并且对于燃烧发动机的燃料效率和功率密度的 需求持续存在，许多内部燃烧发动机的设计者都面临着改进对发动机内部的压力的管理。概述从上述的讨论，明显的是，存在对利用EGR有效地操作内部燃烧发动机的装置、系 统和方法的需要。有益的是，这样的装置、系统和方法将提供对发动机内部的压力的相当大 的控制，包括限制压力向EGR系统中的损失。本发明已经响应于本领域的目前状况，并且特别地，响应于本领域中还没有被目 前可利用的装置和方法完全解决的问题和需要而开发。因此，本文描述了利用EGR有效地 操作燃烧发动机的、克服了上文讨论的本领域中的缺点的许多或所有的装置、系统和方法。公开了利用废气再循环有效地操作发动机的装置。该装置包括接收来自第一汽 缸组的废气的排气歧管、接收来自第二汽缸组的废气的废气再循环(EGR)歧管和包括可变 节流器(variable restriction)的通路。该通路将排气歧管流体地耦合至EGR歧管。在一个实施方案中，第二汽缸组可以包括汽缸的总数量的高达一半。可变节流器可以包括双向阀和单向阀中的一个。该装置还可以包括可变几何涡轮增压器(VGT)、EGR环路阀、EGR 流动模块、吸入空气模块、背压模块和致动模块。在冷启动期间，第二汽缸组的燃烧可以被暂停。公开了利用EGR有效地操作发动机的系统。该系统包括具有第一汽缸组和第二 汽缸组的燃烧发动机、接收来自第一汽缸组的废气的排气歧管、接收来自第二汽缸组的废 气的EGR歧管、包括可变节流器的通路、进气歧管和涡轮增压器。公开了利用EGR有效地操作发动机的方法。该方法包括提供接收来自第一汽 缸组的废气的排气歧管、提供接收来自第二汽缸组的废气的EGR歧管、以及提供包括可变 节流器的通路。该方法还包括检测发动机的一组当前操作条件、确定EGR流动目标以及 响应于所述一组当前操作条件和EGR流动目标而启动可变节流器。该方法还可以包括 在冷启动期间，暂停第二汽缸组的燃烧。通路可以允许在排气歧管和EGR歧管之间具有 高于禾口低于标称流量，包括该标称流量在内(above and below anominal rate of flow inclusively)的流动。该方法还可以包括提供控制EGR环路中的废气的流动致动器(flow actuator)，例如EGR环路阀，和在排气歧管上诱导可变背压的VGT。该方法还可以提供确定 EGR流动目标的EGR流动模块、确定新鲜空气流动目标的吸入空气模块、确定排气歧管压力 目标的背压模块以及控制致动器以实现EGR流动目标、新鲜空气流动目标和排气歧管压力 目标的致动模块。在本说明书中对特点、优点的参考或相似的语言不意味着在本发明中可以实现的 所有特点和优点应该存在于或存在于本发明的任何单独的实施方案中。而是，涉及特点和 优点的语言应理解为意思是结合实施方案描述的具体的特点、优点或特征被包括在本发明 的至少一个实施方案中。因此，在本说明书中对特点和优点的讨论以及相似的语言可以但 不一定是指同一个实施方案。此外，所描述的特点、优点和特征可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施 方案中。相关领域的技术人员将意识到，本发明可以在没有某个具体的实施方案的具体的 特点或优点中的一个或多个的情况下实施。在其他情况下，在一些实施方案中可以认识到 可能不存在于本发明的所有实施方案中的其他的特点和优点。本发明的各种实施方案的特点和优点将通过以下的说明书和所附的权利要求而 变得更充分地明显，或可以通过对下文所提出的实施方案的实施而得到学习。附图简述为了容易地理解本发明的优点，将通过参照在所附的附图中图解的具体实施方案 得到对上文简要描述的本发明的更具体的描述。由于已理解这些附图仅描绘了本发明的典 型的实施方案并且不因此被认为限制了其范围，对本发明的各种实施方案的以其他特征和 细节进行的描述和解释将通过使用附图得到辅助，在附图中

图1是描绘利用EGR有效地操作燃烧发动机的系统的一个实施方案的示意图；图2是描绘利用EGR有效地操作燃烧发动机的系统的一个实施方案的示意图；图3是图解利用EGR有效地操作燃烧发动机的控制器的一个实施方案的示意性的 框图；图4是图解利用EGR有效地操作燃烧发动机的方法的一个实施方案的示意性的流程图；以及图5是图解利用EGR有效地操作燃烧发动机的方法的一个实施方案的示意性的流 程图。详述 本说明书中描述的功能单元中的许多已经作为模块被标记，以更特别地强调它们 的实施独立性。例如，模块可以作为包括定制VLSI电路或门阵列的硬件电路、诸如逻辑芯 片的成品半导体、晶体管、或其他分立元件来实施。模块还可以在可编程硬件器件中实施， 例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑器件或类似物。模块也可以在软件中实施，以被各种类型的处理器执行。可执行代码的已识别模 块可以，例如，包括计算机指令的一个或多个物理或逻辑块，所述物理或逻辑块可以例如， 作为目标、程序或函数被组织。然而，已识别模块的可执行物不需要在物理上被放置在一 起，而是可以包括被存储在不同地点的分立的指令，所述被存储在不同地点的分立的指令 当在逻辑上被联合在一起时包括所述模块并且实现所述模块的所声明的目的。实际上，可执行代码的模块可以是单个指令或许多指令，并且甚至可以分布于几 个不同的代码段、分布于不同的程序中和分布于几个存储器件。相似地，操作数据在本文中 可以在模块内部被识别和图解，并且可以以任何合适的形式具体表现和在任何合适的类型 的数据结构内部被组织。操作数据可以作为单个数据集收集，或可以分布于不同的地点， 包括分布于不同的存储器件，并且可以，至少部分地，仅仅作为系统或网络上的电子信号存 在。在本说明书中对“一个实施方案”、“一实施方案”或相似的语言的参考意指结合该 实施方案描述的特定的特点、结构或特征被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，在 本说明书中，短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”和相似的语言的出现可以但不 一定全部是指同一个实施方案。此外，本发明所描述的特点、结构或特征可以以任何合适的方式组合在一个或多 个实施方案中。在下文的描述中，提供了许多具体的细节，例如编程软件模块的例子、使用 者选择的例子、网络交易的例子、数据库查询的例子、数据库结构的例子、硬件模块的例子、 硬件电路的例子、硬件芯片的例子等等，以提供对本发明的实施方案的透彻的理解。然而， 相关领域的技术人员将意识到，本发明可以在没有所述具体的细节中的一个或多个的情况 下实施，或者使用其他的方法、部件、材料等等实施。在其他情况下，所熟知的结构、材料或 操作不示出或详细描述，以避免模糊本发明的方面。图1是描绘利用EGR有效地操作燃烧发动机102的系统100的一个实施方案的示 意图。系统100包括各种用于在所给出的实施方案中监测操作条件的传感器。传感器可以 策略地布置在系统100内部，并且可以与控制器例如控制器144通信。为了图解可能对确 定系统100的一组操作条件有用的传感器的各种地点和类型，温度传感器、压力传感器和 质量流量传感器已经设置在示意图中。本领域的技术人员可以确定传感器的对于特定的应 用的优选的布局和优选的类型。在系统100的示意图中，温度传感器以字母“T”表示，压力 传感器以字母“P”表示，并且质量流量传感器以“m点”符号表示。此外，传感器可以包括基 于其他信息，例如发动机转速，来检测系统100的操作参数的虚拟传感器。系统100包括接收可以经过压缩机108的新鲜空气流106的进气歧管104。压缩机108可以通过压缩新鲜空气流106并进一步允许更多燃料在一组汽缸110中燃烧来增加发 动机102的吸入侧上的压力。系统100还包括废气再循环(EGR)流112，废气再循环(EGR) 流112进入进气歧管104并且与新鲜空气流106混合以形成共混流114。
系统100包括接收来自第一汽缸组120的废气118的排气歧管116。在所描绘的 系统100的实施方案中，排气歧管116接收来自专用汽缸110B、110C、110D、1 IOE和IlOF的 废气118。EGR歧管122接收来自第二汽缸组124的废气118。在所描绘的实施方案中，EGR 歧管122接收来自专用汽缸IlOA的废气118。在系统100的可选择的实施方案中，第二汽 缸组124可以包括一个至三个之间的汽缸110，包括一个和三个(inclusively)。例如，第 二汽缸组124可以包括汽缸1IOA和汽缸110B，其他的汽缸110C、110DUIOE和1IOF被包括 在第一汽缸组120中(参见例如图2)。在一个实施方案中，第一汽缸组120和第二汽缸组124可以每个包括任意数量的 汽缸，使得每个组120、124具有至少一个汽缸。例如，在六汽缸发动机102中，第一汽缸组 120可以有五个汽缸，而第二汽缸组124可以有一个汽缸。在另一个实施例中，在六汽缸发 动机102中，第一汽缸组120可以有一个汽缸，而第二汽缸组124可以有五个汽缸。在另一 个实施例中(未示出)，在六汽缸发动机102中，第一汽缸组120可以有两个汽缸，而第二汽 缸组124可以有两个汽缸，并且发动机102的两个汽缸可以分别从排气歧管116和EGR歧 管122排气。第二汽缸组124可以包括汽缸110的任何组合，包括非时序汽缸110。例如，第二 汽缸组124可以包括三个汽缸110，例如汽缸110B、1 IOD和110F。八汽缸发动机102可以 包括第二汽缸组124，该第二汽缸组124包括一个至四个之间的汽缸110，包括一个和四个。 对于任何所给出的燃烧发动机102，第二汽缸组124可以包括汽缸110的总数量的高达一 半。在所设想的实施方案中，在发动机的冷启动期间，第二汽缸组124的燃烧可以被暂停。系统100还包括包含可变节流器128的通路126。通路126将排气歧管116流体 地耦合至EGR歧管122。在一个实施方案中，可变节流器128包括允许从排气歧管116向 EGR歧管122的流动的单向阀128。例如，在使用了专用于EGR的六个汽缸110中的两个的 应用中，当单向阀128完全关闭时，EGR可以被设定为标称EGR流112，标称EGR流112是总 废气118流的约33%，标称EGR流112由专用于EGR的汽缸110的比例决定。在本实施例 中，当需要高于标称EGR流112的EGR流112时，单向阀128被打开，并且可以通过在排气 歧管116的下游的节流而在排气歧管116中产生背压，从而允许EGR流112增加超出33% 的标称EGR流112。在系统100的可选择的实施方案中，可变节流器128包括允许在排气歧管116和 EGR歧管122之间根据所给出的应用所需要的在任一方向上的废气流动的双向阀128。例 如，双向阀128可以被部分打开至相应于所期望的标称EGR流112的所指定的设置。在本 实施例中，当需要低于所指定的标称EGR流112的EGR流112时，双向阀128可以被进一步 打开。相应地，当需要高于所指定的标称EGR流112的EGR流112时，双向阀128可以被进 一步关闭。系统100还可以包括在EGR歧管122和进气歧管104之间的允许对EGR环路中 的废气的控制的EGR环路阀130。在一个实施方案中，系统100还包括EGR冷却器132。系统100包括利用EGR有效地操作发动机的装置134。在一个实施方案中，装置 134包括排气歧管116、EGR歧管122和包括可变节流器128的通路126。装置134可以引导废气118的一部分经过EGR环路，并且引导废气118的其余部分经过排气通路136。排 气通路136可以引导其余的废气经过涡轮增压器138。在一个实施方案中，涡轮增压器138 是在排气歧管116上诱导可变背压的可变几何涡轮增压器(VGT) 138。VGT 138可以在排出 流中产生在具体的应用中允许EGR流112增加的背压。在使用标准涡轮增压器138的实施 方案中，可以在涡轮增压器138的下游设置涡轮增压器排出阀140。涡轮增压器排出阀140 可以允许在排气歧管116上生成背压。系统100还包括在涡轮增压器138的下游的后处理 系统142。
再次参照图1，系统100包括控制器144，控制器144被配置以解释用于系统100 的一组发动机操作条件的传感器信息。控制器144可以响应于该组发动机操作条件而向系 统100中的至少一个致动器传达致动器信号。歧管阀128可以包括系统100中的一个致动 器。进一步的致动器的例子可以包括选自由VGT 138、EGR环路阀130和涡轮增压器排出阀 140组成的致动器的组的至少一个致动器。控制器144可以包括多个模块，包括操作条件模 块、EGR流动模块、吸入空气模块、背压模块和致动模块。图2是描绘利用EGR有效地操作燃烧发动机102的系统200的一个实施方案的示 意图。系统200描绘了系统100的具有两个专用于EGR的汽缸110A、1 IOB的可选择的实施 方案。系统200包括传感器、进气歧管104、新鲜空气流106、压缩机108、EGR流112、新鲜 空气流106和共混流114。系统200还包括接收来自第一汽缸组120的废气118的排气歧管116，第一汽缸 组120包括汽缸110CU 10D、1 IOE和110F。系统200的其他实施方案可以使用第一汽缸组 120的汽缸110的可选择的序列。本领域的技术人员可以基于几个标准来确定汽缸110的 对于特定的应用的最优的序列，所述标准包括但不限于发动机102的设计、包装方面的考 虑以及发动机102的性能方面。系统200还包括EGR歧管122，EGR歧管122接收来自第二汽缸组124的废气118。 在所描绘的实施方案中，专用于EGR的第二汽缸组124包括IlOA和110B。在系统200的 可选择的实施方案中，第二汽缸组124可以包括一个至三个之间的汽缸110，包括一个和三 个。例如，第二汽缸组124可以包括汽缸110A、110C和110E。本领域的技术人员可确定专 用于EGR的汽缸110的最优的数量，高达汽缸110的总数量的一半，以及确定对所给出的应 用最有益的那些汽缸110的序列。其余的不专用于EGR的汽缸110可以包括第一汽缸组 120并且将废气118引导入排气歧管116中。系统200还包括通路126、可变节流器128、EGR环路阀130、EGR冷却器132、装置 134、排气通路136、涡轮增压器138、涡轮增压器排出阀140、后处理系统142和控制器144。图3是图解利用EGR有效地操作燃烧发动机102的控制器144的一个实施方案的 示意性的框图。控制器144包括操作条件模块302，操作条件模块302被配置以接收来自传 感器和/或虚拟传感器的信号304，并且至少部分地基于从传感器接收的信号来确定发动 机102的一组当前操作条件306。对于所给出应用的所关心的一组当前操作条件306可以 包括但不限于发动机转速、进气歧管温度、进气歧管压力、当前燃料供应、当前计时、排气 歧管温度、排气歧管压力、涡轮出口温度、涡轮出口压力、吸入新鲜空气流动、吸入混合空气 流动、涡轮增压器上游的废气流动、和/或涡轮增压器上游的废气流动。选择要监测的一组 当前操作条件306并且确定对监测对于所给出的应用的所选择的一组当前操作条件306有用的物理和/或虚拟传感器在本领域的技术人员的技术的范围之内。控制器144包括EGR流动模块308，EGR流动模块308被配置以基于对于一组当前 操作条件306所期望的EGR流来确定EGR流动目标310。例如，对于进行冷启动的发动机 102，EGR流动模块308可以产生可忽略的EGR流动目标310。控制器144还包括吸入空气模块312，吸入空气模块312被配置以基于对于一组当 前操作条件306所期望的新鲜空气流动目标314来产生新鲜空气流动目标314。例如，增 加的燃料供应可以作为所述一组当前操作条件306中的一个被探测到，并且吸入空气模块 312可以被配置以基于增加的燃料供应来增加新鲜空气流动目标314。控制器144还包括背压模块316，背压模块316被配置以基于对于一组当前操作条 件306所期望的排气歧管压力来确定排气歧管压力目标318。例如，发动机转速306可以表 明发动机102在空转，并且背压模块316可以被配置以基于空转发动机转速306来降低排 气歧管压力目标318。在一个实施方案中，控制器144还包括致动模块320，致动模块320被配置以控制 歧管阀128、EGR环路阀130和VGT 138，以实现EGR流动目标310、新鲜空气流动目标314 和排气歧管压力目标318。致动模块320可操作以产生控制歧管阀128的歧管阀致动器信 号322、控制EGR环路阀130的EGR环路阀致动器信号324和控制VGT 138的VGT致动器信 号 326。在其他所设想的实施方案中，控制器144可以包括模块和致动器的其他配置。本 领域的技术人员可以确定模块和致动器的为实现发动机102的对于特定的应用的高效率 的操作的最佳配置。在一个实施例中，可以确定的是，对发动机102的足够的控制通过仅包 括操作条件模块302、EGR流动模块308、背压模块316和致动模块320的控制器144实现。 在上述实施例中，致动器可以包括歧管阀128和VGT 138。下文的示意性的流程图通常作为逻辑流程图提出。因而，所描绘的顺序和所标记 的步骤表现出本发明的方法的一个实施方案。可以构思与所图解方法的一个或多个步骤， 或一个或多个步骤的部分在功能、逻辑或效果上等效的其他步骤和方法。此外，所采用的格 式和符号为了解释本方法的逻辑上的步骤而提供，并且应理解为不限制本方法的范围。虽 然在流程图中可以采用各种箭头类型和线条类型，但是它们应被理解为不限制相应的方法 的范围。实际上，某些箭头或其他的连接符可以用于仅表明本方法的逻辑流程。例如，箭头 可以表明在所描绘方法的列举的步骤之间的未指定的持续时间的等待或监测时期。此外， 特定的方法发生的顺序可以或可以不严格地按照所示出的相应的步骤的顺序。图4是图解利用EGR有效地操作燃烧发动机的方法400的一个实施方案的示意性 的流程图。方法400包括在402提供接收来自第一汽缸组120的废气118的排气歧管116， 以及在404提供接收来自第二汽缸组124的废气118的EGR歧管122。方法400还包括在 406提供包括可变节流器128的通路126。可变节流器128可以包括歧管阀128，方法400 还包括提供控制歧管阀128以实现EGR流动目标310的EGR流动模块308。通路126将排 气歧管116流体地耦合至EGR歧管122。在一个实施方案中，方法400包括将通路126提供 成允许在排气歧管116和EGR歧管122之间具有高于和低于标称流量的流动，包括该标称 流量在内。方法400然后包括在408检测发动机102的一组当前操作条件306。方法400还包括在410确定发动机102是否进行冷启动以及在412在冷启动期间暂停第二汽缸组124 的燃烧。方法400还包括在414确定EGR流动目标310以及在416响应于EGR流动目标 310和一组当前操作条件306而启动可变节流器128。在所设想的实施方案中，方法400还 包括提供流动致动器，流动致动器包括选自由VGT 138、EGR环路阀130和涡轮增压器排出 阀140组成的流动致动器的列表的至少一个流动致动器。在一个实施方案中，方法400包 括使用比排气歧管压力高的进气歧管压力来操作发动机102，这可以允许对发动机102的 更有效率的操作。 图5是图解利用EGR有效地操作燃烧发动机的方法500的另一个实施方案的示意 性的流程图。方法500包括在502提供接收来自第一汽缸组120的废气118的排气歧管 116，以及在504提供接收来自第二汽缸组124的废气118的EGR歧管122。方法500还包 括在506提供歧管阀128、EGR环路阀130和VGT 138。方法500然后包括在508提供EGR 流动模块308、吸入空气模块312、背压模块316和致动模块320。方法500还包括在510检测一组当前操作条件306以及在512确定EGR流动目标 310、新鲜空气流动目标314和排气歧管压力目标318。致动模块320可以在514控制歧管 阀128、EGR环路阀130和VGT 138，以实现EGR流动目标310、新鲜空气流动目标314和排 气歧管压力目标318。本发明可以以其他具体的形式来具体表现而不偏离其精神或本质特征。所描述的 实施方案被认为在全部方面都仅作为阐述性的而非限制性的。因此，本发明的范围被所附 的权利要求表明，而非被前述的说明书表明。所有落入权利要求的等效的意思和范围的变 化都将被包括在权利要求的范围内。
权利要求
一种利用废气再循环有效地操作发动机的装置，所述装置包括排气歧管，其接收来自第一汽缸组的废气；废气再循环(EGR)歧管，其接收来自第二汽缸组的废气；以及通路，其包括可变节流器，其中，所述通路将所述排气歧管流体地耦合至所述EGR歧管。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二汽缸组包括一个至三个之间的汽缸。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二汽缸组包括一个至四个之间的汽缸。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二汽缸组包括汽缸的总数量的高达一半。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一汽缸组包括至少一个汽缸，并且其中， 所述第二汽缸组包括至少一个汽缸。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变节流器包括双向阀。
7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变节流器包括允许从所述排气歧管向所 述EGR歧管的流动的单向阀。
8.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述EGR歧管和进气歧管之间的EGR环路阀。
9.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述排气歧管上诱导可变背压的可变几何涡 轮增压器(VGT)。
10.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述装置还包括 被配置以确定EGR流动目标的EGR流动模块和被配置以响应于所述EGR流动目标而控制所 述歧管阀的致动模块。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述装置还包括 可变几何涡轮增压器(VGT)，其在所述排气歧管上诱导可变背压；EGR流动模块，其被配置以确定EGR流动目标； 背压模块，其被配置以确定排气歧管压力目标；以及致动模块，其被配置以响应于所述EGR流动目标和所述排气歧管压力目标而控制所述 歧管阀和所述VGT。
12.根据权利要求1所述的装置，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述装置还包括 EGR环路阀，其在所述EGR歧管和进气歧管之间；可变几何涡轮增压器(VGT)，其在所述排气歧管上诱导可变背压； EGR流动模块，其被配置以确定EGR流动目标； 吸入空气模块，其被配置以确定新鲜空气流动目标； 背压模块，其被配置以确定排气歧管压力目标；以及致动模块，其被配置以响应于所述EGR流动目标、所述新鲜空气流动目标和所述排气 歧管压力目标而控制所述歧管阀、所述EGR环路阀和所述VGT。
13.根据权利要求1所述的装置，其中，在冷启动期间，所述第二汽缸组的燃烧被暂停。
14.一种利用废气再循环(EGR)有效地操作发动机的方法，所述方法包括 提供接收来自第一汽缸组的废气的排气歧管；提供接收来自第二汽缸组的废气的废气再循环(EGR)歧管；提供包括可变节流器的通路，其中，所述通路将所述排气歧管流体地耦合至所述EGR 歧管；检测发动机的一组当前操作条件； 确定EGR流动目标；以及响应于所述一组当前操作条件和所述EGR流动目标而启动所述可变节流器。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在冷启动期间，暂停所述第二汽缸组的燃；BsJyCi。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括将所述通路提供成允许在所述排气歧管和 所述EGR歧管之间具有高于和低于标称流量的流动，包括该标称流量在内。
17.根据权利要求16所述的方法，还包括标称EGR流动目标，其中，所述EGR流动目 标包括在零EGR流动和高于所述标称EGR流动目标的EGR流动值之间的值，包括所述零EGR 流动和所述EGR流动值在内。
18.根据权利要求14所述的方法，还包括标称EGR流动目标，其中，所述EGR流动目 标包括不小于所述标称EGR流动目标的值。
19.根据权利要求14所述的方法，还包括提供至少一个流动致动器，每个流动致动器 包括选自由可变几何涡轮增压器(VGT)、EGR环路阀和涡轮增压器排出阀组成的列表的部 件。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述方法还包 括控制所述歧管阀以实现所述EGR流动目标。
21.根据权利要求14所述的方法，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述方法还包括在所述EGR歧管和进气歧管之间提供EGR环路阀；提供在所述排气歧管上诱导可变背压的可变几何涡轮增压器(VGT)；确定新鲜空气流动目标和排气歧管压力目标；以及控制所述歧管阀、所述EGR环路阀和所述VGT，以实现所述EGR流动目标、所述新鲜空气 流动目标和所述排气歧管压力目标。
22.根据权利要求14所述的方法，还包括使用比排气歧管压力高的进气歧管压力来 操作内部燃烧发动机。
23.一种利用废气再循环(EGR)有效地操作发动机的系统，所述系统包括 燃烧发动机，其具有第一汽缸组和第二汽缸组；排气歧管，其接收来自所述第一汽缸组的废气；废气再循环(EGR)歧管，其接收来自所述第二汽缸组的废气；通路，其包括可变节流器，其中，所述通路将所述排气歧管流体地耦合至所述EGR歧管；进气歧管，其接收吸入空气和来自所述EGR歧管的EGR流；以及涡轮增压器，其接收来自所述排气歧管的废气，并且在所述排气歧管上诱导背压。
24.如权利要求23所述的系统，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述系统还包括 EGR环路阀，其在所述EGR歧管和所述进气歧管之间；其中，所述涡轮增压器包括可变几何涡轮增压器(VGT)，所述可变几何涡轮增压器 (VGT)在所述排气歧管上诱导可变背压； 控制器，其包括EGR流动模块，其被配置以确定EGR流动目标； 吸入空气模块，其被配置以确定新鲜空气流动目标； 背压模块，其被配置以确定排气歧管压力目标；以及致动模块，其被配置以响应于所述EGR流动目标、所述新鲜空气流动目标和所述排气 歧管压力目标而控制所述歧管阀、所述EGR环路阀和所述VGT。
25.如权利要求23所述的系统，其中，所述可变节流器包括歧管阀，所述系统还包括 EGR环路阀，其在所述EGR歧管和所述进气歧管之间； 涡轮增压器排出阀，其在所述排气歧管上诱导可变背压； 控制器，其包括EGR流动模块，其被配置以确定EGR流动目标； 吸入空气模块，其被配置以确定新鲜空气流动目标； 背压模块，其被配置以确定排气歧管压力目标；以及致动模块，其被配置以响应于所述EGR流动目标、所述新鲜空气流动目标和所述排气 歧管压力目标而控制所述歧管阀、所述EGR环路阀和所述涡轮增压器排出阀。
全文摘要
公开了利用废气再循环(EGR)有效地操作发动机的装置、系统和方法。装置(100)包括接收来自第一汽缸组(120)的废气(118)的排气歧管(116)、接收来自第二汽缸组(124)的废气(118)的EGR歧管(122)和包括可变节流器(128)的通路(126)。通路将排气歧管流体地耦合至EGR歧管。装置还包括具有模块(302、308、312、316、320)的控制器(144)，控制器(144)用于解释发动机操作条件(306)并且响应于发动机操作条件而控制致动器(128、130、138)。
文档编号F02M25/07GK101970845SQ200980104514
公开日2011年2月9日 申请日期2009年2月9日 优先权日2008年2月8日
发明者P·M·丁佩尔费尔德, 圣地亚哥·A·杜兰戈, 埃瑞克·L·派珀, 罗赛尔·P·达雷特 申请人:卡明斯公司