具有专用排气再循环排气口和独立去激活排气阀的发动的制造方法
【专利摘要】发动机组件包括限定气缸的发动机缸体，排气系统，和排气再循环系统。第一排气阀被构造为控制从气缸至排气系统的流体的流动。第二排气阀被构造为控制从气缸至排气再循环系统的流体的流动。第二阀独立于第一阀被去激活，因此使得EGR流动。
【专利说明】具有专用排气再循环排气口和独立去激活排气阀的发动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及具有排气再循环的发动机组件。
【背景技术】
[0002]某些车辆包含排气再循环(EGR)系统以选择性的引导内燃机废气至发动机的空气进口。EGR可以降低某些不期望的发动机排放成分的水平，例如一氧化氮(NOx)且可提高燃料效率。EGR通常包含废气的再循环，其通过在发动机排气系统和发动机新鲜进气通道之间的EGR通道。EGR通道内的阀(EGR阀)被控制以改变EGR通道内的限制以调节通过那里的废气流。
【发明内容】
[0003]发动机组件包括限定气缸的发动机缸体,排气系统,和排气再循环系统。第一排气阀被构造为控制从气缸至排气系统的流体的流动。第二排气阀被构造为控制从气缸至排气再循环系统的流体的流动。第二排气阀与第一排气阀彼此独立的被选择性的激活和去激活。
[0004]因此，再循环的废气可通过控制第二排气阀是否被激活或去激活而被控制，其使得消除了排气再循环系统和空气进气系统之间的EGR阀。EGR阀的消除可改善EGR系统可靠性。用于控制EGR流动的第二排气阀的使用还可有利于相对于现有技术降低EGR系统的体积，且可相对于现有技术改善EGR响应时间。
[0005]在某实施例中，第一排气阀与第二排气阀彼此独立的被选择性的激活和去激活，其允许发动机操作模式，其中，废气从气缸流动至EGR系统，但不到排气系统，也就是说，气缸中产生的所有废气通过空气进气系统被再循环；因此，在该发动机操作模式中，由于在所选择的气缸中利用浓混合物的能力而不负面影响排放控制装置导致增加EGR容忍性，燃料燃烧效率提高是可能的。
[0006]结合所附附图，本发明的上述特征与优点和其它特征与优点从下述实施本发明的最好模式的详细描述中是显而易见的。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是发动机组件的一部分的示意性的俯视图；
[0008]图2是图1的包括空气进气系统，排气系统和应用至两个气缸的EGR系统的发动机组件的示意性的俯视图；
[0009]图3是图1的发动机组件的示意性的部分侧视图；
[0010]图4是控制器的示意图，该控制器操作地连接至图1和2的发动机中示出的阀促动器和节流阀。
【具体实施方式】[0011]关于附图，其中，如图1所示的内燃机10中的相同的标号在几个附图中代表了相同的或者是相关的部分。内燃机10包括发动机缸体14，其限定多个气缸18A-D。发动机10还包括多个活塞22A-D。每个活塞22A-D被分别定位于气缸18A-D相应一个之内，以在上死点位置与下死点位置之间往复平移，如本领域技术人员所理解的那样。
[0012]每个活塞22A-D通过各自连接杆(如图3所示30处)被操作地连接至曲轴(如图3所示26处)，这样每个活塞的往复平移引起机轴26的旋转，且反之亦然。每个气缸18A-D包括一个或多个(在实施例描述中示为两个)相应进气口 38A-H，和两个相应的排气口 42A-H，其由气缸盖(图3中46所示)形成。关于图1和图2，每个进气口 38A-H被选择性的通过相应的流道56A-H与空气进气系统52的进气歧管50流体连通，以以接收进气，包括空气和再循环的排气。
[0013]每个气缸18A-D有一个或多个(在实施例描述中示为两个)相应的与其关联的进气阀54A-H。每个进气阀54A-H在打开位置与关闭位置之间可移动,在打开位置中，与进气阀相关联的气缸通过它的相应的进气口 38A-H和流道56A-H与进气增压部(plenum) 50流体连通，在关闭位置中，进气阀54A-H阻隔进气口 38A-H中相应的一个，从而阻止与进气阀关联的气缸18A-D和空气进气系统52之间的流体连通。这样，自进气歧管50至每个气缸18A-D的空气流57被一个或多个进气阀54A-H控制。
[0014]排气口42A，42B，42C，42E，42G，42H与排气系统60选择性的连通。这样，在实施例描述中，每个气缸18A-D有至少一个与排气系统60选择性流体连通的排气口，其被设置为传输一部分气缸18A-D中产生的废气64至空气61。更为具体的，排气系统60包括排气歧管 62。每个排气 口 42A，42B, 42C, 42E, 42G, 42H 通过相应流道 66A，66B, 66C, 66E, 66G, 66H 与排气歧管62选择性的流体连通。进入排气歧管62的流体被导向大气61。排气系统60可包括其他部件(未示)，例如，废气处理系统(例如，催化剂)以在废气64排出排气系统60之前改变其化学成分。如果发动机10是涡轮增压的，那么排气系统也可包括涡轮(未示)。
[0015]在实施例描述中，两个气缸18B，18C包括相应的排气口 42D，42F，其与排气再循环系统(EGR)68选择性的流体连通。EGR系统68包括EGR收集器70，其通过相应的流道66D，66F与每个排气口 42D，42F流体相通。收集器70与空气进气系统52选择性的流体相通。更为具体的，空气进气系统52包括进气管74，其提供大气61与空气进气歧管50之间的流体连通。EGR收集器70与管74选择性的流体连通，这样在收集器70中的废气64可进入管74且其后被传输至进气歧管50以引入至气缸18A-D中。
[0016]在所述实施例中，EGR系统68包括单向阀78，其允许流体从收集器70流动至管74，但阻止流体从管74流动至收集器70。
[0017]每个气缸18A-D有两个相应的与其相关联的排气阀58A-H。每个排气阀58A，58B，58C，58E，58G，58H在打开位置与关闭位置之间可移动，在打开位置中，与排气阀相关联的气缸通过它的相应的排气口 42A，42B, 42C，42E，42G，42H与排气歧管62流体连通，在关闭位置中，排气阀 58A, 58B, 58C, 58E, 58G, 58H 阻隔其相应的排气 口 42A, 42B, 42C, 42E, 42G, 42H,从而阻止与排气阀相关联的气缸18A-D和排气歧管62之间的流体连通。
[0018]每个排气阀58D，58F在打开位置与关闭位置之间可移动。在打开位置中，与排气阀相关联的气缸通过其相应的排气口 42D，42F与EGR收集器70流体连通。在关闭位置中，排气阀58D，58F阻隔其相应排气口 42D，42F，从而阻止与排气阀相关联的气缸18A-D和EGR收集器70之间的流体连通。
[0019]应该注意到，EGR系统68和排气系统60在所述的实施例中是独立的和不同的系统，且没有共同部分。在EGR系统68和排气系统60之间没有直接的流体连通。没有EGR出入口允许从排气系统60至空气进气系统52的流体连通(废气流)。因此，通过口 42A，42B，42C，42E，42G，42H进入排气系统60的废气64不能进入EGR系统68或空气进气系统52，除非穿过气缸18A-D之一或被排放至大气61后。同样的，没有首先流动穿过空气进气系统52和/或穿过气缸18A-D之一，通过口 42D，42F进入EGR系统68的废气64不能进入排气系统60。因此，口 42D，42F是专门的EGR排气口:穿过口 42D，42F的废气流被用于EGR，且不首先通过发动机气缸18A-D被再循环不会直接排向大气61。
[0020]进气阀54A-H在关闭位置中是弹簧加载的(spring-biased)。发动机10包括进气阀促动器86A-H，每个进气阀促动器被设置为选择性的使进气阀54A-H中相应一个在其打开和关闭位置之间移动。在实施例描述中，促动器86A-H实施于接合进气凸轮轴90。排气阀58A-H在关闭位置也是弹簧加载的。发动机10包括排气阀促动器94A-H，每个被设置为选择性的使排气阀58A-H相应的之一在打开和关闭位置之间移动。促动器94A-H操作地接合排气凸轮轴100。本领域技术人员将认识到，在本发明的范围内许多阀促动器将被使用，例如，凸轮操作摇臂，凸轮操作随动件，螺线管等。
[0021]图3示意性的描述气缸18A，阀54A、58A和促动器86A、94A。应该注意到，气缸18A是其他气缸18B-D的代表。关于图3，所述实施例中的发动机10还包括多个火花塞108，每个被设置为在气缸18A-D中的相应一个中提供火花。但是，在本发明的范围内压缩点火机也可被使用。凸轮轴90包括多个进气凸轮112，其被操作地与其连接与其一起旋转。每个进气凸轮112与进气阀促动器86A-H中相应一个接合，如本领技术人员所理解的那样。凸轮轴90被操作地连接至曲轴26，例如通过齿轮，链传动件，带传动件，由此，曲轴26每旋转两次凸轮轴90旋转一次。凸轮112的裂片(lobe)使进气阀54A在凸轮轴90旋转时打开和关闭，如本领技术人员所理解的那样。同样的，凸轮轴100被有效连接至机轴26，例如通过齿轮，链条，带传动，从而轴26每旋转两次凸轮轴100旋转一次。凸轮116的凸起(lobe)使排气阀58A在凸轮轴100旋转时打开和关闭，如本领技术人员所理解的那样。
[0022]在所述实施例中，阀促动器94C、94D、94E、94F是可控制的以选择性地分别激活和去激活阀58C、58D、58E、58F。当激活时，曲轴26每经过两次旋转排气阀58C、58D、58E、58F打开和关闭一次。当排气阀58C、58D、58E、58F被去激活时，不管曲轴转动它们保持关闭。本领域技术人员将认识各种阀促动器构造，其使阀选择性的去激活。在一个实施例中，所有的排气阀58C-F是能选择性地去激活的。
[0023]更具体的，排气阀58C、58D、58E、58F彼此被独立地且与其他排气阀58A、58B、58G、58H独立地被激活或去激活，。这样，例如，阀58D可被激活，也就是不论曲轴的旋转位置而保持关闭，然而同时，阀58C、58E、58F是激活的且每经过曲轴26的两次旋转打开或关闭一次。在本发明的范围内，阀58A、58B、58G、58H可或可不被选择性的去激活。
[0024]这样，发动机10包括发动机缸体14，其限定具有第一排气口 42C和第二排气口42D的第一气缸18B。本体14还限定具有第三排气口 42B的第二气缸18A。排气系统60与第一排气口 42C和第三排气口 42B流体连通。排气再循环系统68提供了从第二排气口 42D至空气进气系统52的流体连通，且不直接与第一排气口 42C或第三排气口 42B直接流体连通。
[0025]第一排气阀58C被设置为控制通过第一排气口 42C的流体流动和由此控制从气缸18B至排气系统60的流体(例如，废气64)的流动。第二排气阀58D被设置为控制通过第二排气口 42D的流体(例如，废气64)的流动，和由此控制从气缸18B至EGR系统68的流体流动。第三排气阀58B被设置为控制通过第三排气口 42B的流体流动，和由此控制从气缸18A至排气系统60的流体(例如，废气64)的流动。第二排气阀58D独立于第一排气阀58C和第三排气阀58B而被选择性的激活或去激活。第一排气阀58C独立于第二排气阀58D而被选择性的激活或去激活。
[0026]这样，发动机10以第一模式操作为特征，其中，第一排气阀58C被激活和第二排气阀58D被去激活。在第一模式操作中，当第二排气阀58D被去激活时(同时第一和第三排气阀58C，58B被激活)，没有废气从气缸18B流动到EGR系统68。这样，流动至EGR系统68的废气可通过控制第二排气阀58D是否被激活或去激活而确定。同样的，激活废气阀58F允许废气从气缸18C流动至EGR系统68，反之，去激活排气阀58F同时排气阀58E激活阻止废气从气缸18C流动至EGR系统68。
[0027]内燃机10还以第二模式操作为特征，其中，第一排气阀58C被去激活且第二排气阀58D被激活。在第二模式中，当第一排气阀58C被去激活且第二排气阀被激活时，不论曲轴位置第一阀保持关闭。反之，第二排气阀58D在活塞22B的排气行程过程中打开，且这样所有废气从气缸18B进入到EGR系统68。应该被注意到，在所述实施例中，第一排气阀58C独立于第三排气阀58B (如果排气阀58B被选择性的去激活)而被选择性的激活和去激活。这样，来自气缸18A的废气在内燃机第二操作模式过程中仍进入排气系统60，因为第三排气阀58B被激活。
[0028]内燃机10还以第三模式操作为特征，其中，第一和第二排气阀58C、58D均被激活，以致来自气缸18B的废气被在EGR系统68和排气系统60之间分配。进入EGR系统68的废气相对于进入排气系统60的比例取决于阀58D是否具有不同于阀58C的升程，及不同于阀58C正时等。
[0029]基于不同的排气阀激活与去激活的组合，其它发动机操作模式也是可能的。这样，例如，在一操作模式中，阀58C和58E是被激活的且阀58D和58F是去激活的，从而没有废气直接导向EGR系统68。在另一操作模式中，阀58C和58E是去激活的且阀58D和58F是激活的，从而来自气缸18B和18C的所有的废气全部进入EGR系统68。在另外的操作模式中，阀58D是去激活的且阀58C、58E和58F是被激活的。
[0030]重新回到图2，发动机10包括进气歧管50上游侧的节流阀120以控制进入歧管以通过流道56A-H分配至气缸18A-D的空气57量。在所述实施例中，发动机10包括用以气缸18B，18C的单独的节流阀(例如，具有专用EGR排气阀42D，42F的气缸)，以更进一步控制进入EGR系统68的废气量。更具体的，发动机组件还包括进气歧管50上游侧的第一节流阀120，进气歧管50下游侧且进气口 38C，38D上游侧的第二节流阀122。这样，第二节流阀122控制从进气歧管50至气缸18B的空气57 (和燃料、EGR64等)的流动。发动机组件还包括进气歧管50下游侧且进气口 38E，38F上游侧的第三节流阀124。这样，第三节流阀124控制从进气歧管50至气缸18C的空气57 (和燃料、EGR64等)的流动。应该注意到，在本发明范围内，发动机可或可不包括进气歧管下游侧的节流阀122和124。[0031]关于图4，发动机10包括发动机控制器130，也称为发动机控制模块，其被操作地连接至节流阀122，124以调整他们的位置以控制产生和导向至EGR系统68的EGR的量。控制器130通过促动器94C-F也被连接至阀58C-F以选择性的导致第一发动机操作模式，第二发动机操作模式及第三发动机操作模式。
[0032]虽然实施本发明的最佳模式已被详细描述，与本发明相关的本领域技术人员将认可所附权利要求范围内的用以实施本发明的不同的替代设计及实施例。
【权利要求】
1.一种发动机组件，包括: 发动机缸体，其限定气缸； 排气系统； 排气再循环系统； 第一排气阀，其被构造为控制从气缸至排气系统的流体的流动； 第二排气阀，其被构造为控制从气缸至排气再循环系统的流体的流动； 所述第二排气阀独立于第一排气阀被选择性的激活和去激活。
2.如权利要求1所述的发动机组件，其中，第一排气阀独立于第二排气阀被选择性的激活或去激活。
3.如权利要求2所述的发动机组件，还包括操作地连接至第一和第二排气阀以控制第一和第二排气阀是否被激活或去激活的控制器。
4.如权利要求3所述的发动机组件，其中，控制器被构造为选择性的使发动机以第一操作模式操作，在该第一操作模式中，第一排气阀被激活且第二排气阀被去激活。
5.如权利要求4所述的发动机组件，其中，控制器被构造为选择性的使发动机以第二操作模式操作，在该第二操作模式中，第一排气阀被去激活且第二排气阀被激活。
6.如权利要求5所述的发动机组件，其中，控制器被构造为选择性的使发动机以第三操作模式操作，在该第三操作模式中，第一排气阀和第二排气阀被激活。
7.一种发动机组件,包括: 发动机缸体，其限定具有第一排气口和第二排气口的第一气缸，和具有第三排气口的第二气缸； 空气进气系统； 与第一排气口和第三排气口流体连通的排气系统； 排气再循环系统，其提供从第二排气口至空气进气系统的流体连通，且其与第一排气口或第三排气口不是直接流体连通； 第一排气阀，其被构造为控制通过第一排气口的流体的流动； 第二排气阀，其被构造为控制通过第二排气口的流体的流动； 第三排气阀，其被构造为控制通过第三排气口的流体的流动； 所述第二排气阀独立于第一排气阀和第三排气阀被选择性的激活和去激活。
8.如权利要求7所述的发动机组件，其中，第一排气阀独立于第二排气阀被选择性的激活和去激活。
9.如权利要求8所述的发动机组件，其中，第一排气阀独立于第三排气阀被选择性的激活和去激活。
10.如权利要求9所述的发动机组件，还包括操作地连接至第一和第二排气阀以控制第一和第二排气阀是否被激活或去激活的控制器。
【文档编号】F02M25/07GK103511131SQ201310249961
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月21日 优先权日:2012年6月22日
【发明者】E.J.基廷 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司