通过清扫阀门来控制到egr系统的排气流动的制作方法
【专利说明】通过清扫阀门来控制到EGR系统的排气流动
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2012年10月30日提交的美国临时申请序号61/720，072的权益。
技术领域
[0003]本披露总体上涉及的领域包括对来自内燃发动机的排气流动进行控制的方法。
[0004]背景
[0005]车辆可以包括一个排气再循环系统。
[0006]选定的说明性变体的概述
[0007]本发明的一个变体可以包括一种控制内燃发动机系统的方法，该方法包括:使来自与排气子系统相连的至少一个汽缸的至少一个泄放排气阀通过一个泄放歧管与该排气子系统相联通；使与EGR系统相连的至少一个汽缸的清扫阀门与该EGR子系统相联通；以及使该EGR子系统与进气系统相联通。
[0008]本发明的另一个变体可以包括一种内燃发动机系统，该系统包括:包含多个汽缸的一台增压的内燃发动机，每个汽缸都具有一个泄放排气阀和一个清扫排气阀，其中至少一个汽缸专用于一个EGR子系统并且至少一个汽缸被连接到一个排气子系统上以从该发动机运走排气；一个进气子系统，用来将进气传送至该发动机；其中该排气子系统从该发动机运走排气，并且该排气子系统包括与连接到排气子系统上的这些汽缸的泄放排气阀相联通的一个泄放排气歧管、以及与连接到排气子系统上的这些汽缸的清扫排气阀相联通的一个清扫排气歧管；一个涡轮增压子系统，该涡轮增压子系统包括在该进气子系统中的一个压缩机以及在该排气子系统中与该泄放排气歧管相联通的一个涡轮机；以及至少与该专用EGR汽缸的清扫阀门相联通的一个排气再循环(EGR)子系统，该EGR子系统与该进气子系统相联通。
[0009]本发明的其他变体将从以下提供的详细说明中变得清楚。应该理解这些详细说明以及具体实例在披露了本发明的变体的同时，仅旨在用于说明的目的而并非旨在限制本发明的范围。
[0010]附图的简要说明
[0011]从详细的说明以及附图中将更全面地理解本发明的变体，在附图中:
[0012]图1a是根据本发明的一个变体的内燃发动机系统的示意图；
[0013]图1b是根据本发明的另一个变体的内燃发动机系统的示意图；
[0014]图1c是根据本发明的另一个变体的内燃发动机系统的示意图；
[0015]图2是根据本发明的另一个变体的用于图1的系统中的一个同心凸轮相位器装置的简图；并且
[0016]图3是根据本发明的另一个变体的一种对分配在图1的系统的至少一个涡轮增压器与至少一个排气再循环通道之间的排气流动加以控制的方法的流程图。
[0017]选定变体的详细说明
[0018]以下对本发明的选定变体的说明在本质上仅仅是说明性的，并且绝非旨在对本发明、其应用或用途进行限制。
[0019]参照图1，一个变体可以包括一种方法，该方法可以使用任何适当的系统来实现，并且更确切地说，该方法可以与一个发动机系统(如系统10)相结合来实现。以下系统说明简单地提供了发动机系统的一个变体的简短概述，但并未在此示出的其他系统和部件也可以支持当前披露的方法。
[0020]一般而言，系统10可以包括:一台内燃发动机12，该内燃发动机可以使燃料与进气的混合物燃烧，以便转换成机械旋转能量和排气；一个发动机换气系统14，该发动机换气系统可以将进气传送至发动机12并且将排气从发动机12运走。系统10还可以包括用于将任何适当的液态和/或气态燃料提供给发动机12的一个燃料子系统(未示出)，用于在发动机中与进气一起燃烧；以及用来控制发动机系统10的运行的一个控制子系统16。
[0021]内燃发动机12可以是任何适当的发动机类型，如像汽油发动机那样的一种火花点火式发动机，像柴油发动机那样的一种自动点火或压燃式发动机，或类似发动机。发动机12可以包括在其中带有多个汽缸和活塞(未分开地不出)的一个汽缸体18，该汽缸体与一个汽缸盖(也未分开地示出)一起可以限定用于燃料与进气混合物的内部燃烧的多个燃烧室20。发动机12还可以包括任何适当数量的进气阀22和排气阀，这些排气阀可以包括任何适当数量的第一或泄放排气阀24以及第二或清扫排气阀25。
[0022]发动机12可以包括任何数量的汽缸，并且可以具有任何尺寸并且可以根据任何适当的速度和负载来运行。说明性的怠速可以是在约500RPM至约800RPM的数量级，并且典型的最大发动机速度可以是在约5500-6500RPM的数量级上，但甚至可以超过这个范围。如在此使用的，术语低的速度和负载可以包括最大发动机速度和负载的约0%至33%，中等的速度和负载可以包括最大发动机速度和负载的约25%至75%，并且高的速度和负载可以包括最大发动机速度和负载的约66%至100%。如在此所使用的，低到中等的速度和负载可以包括最大发动机速度和负载的约0%至50%，而中等到高的速度和负载可以包括最大发动机速度和负载的约50%至100%。
[0023]阀门正时可以由凸轮轴或阀门螺线管或类似物来调节，以打开这些阀门。在一个发动机循环的说明性实例中，排气阀刚好在活塞到达下止点(BDC)位置之前打开并且在此后很快所有经燃烧的进气的大约一半在相对高的压力下离开这些燃烧室。这通常被称为发动机循环的排气部分的泄放阶段。该活塞朝向一个上止点位置(TDC)向上清扫返回，并在相对较低的压力下将如果不是全部剩余燃烧进气的话也是其绝大部分从这些燃烧室中清除。这通常被称为发动机循环的排气部分的清扫阶段。
[0024]现在参见图2，发动机12可以包括任何适当的可变阀门正时装置，以便对这些排气阀24、25进行致动。在一个实例中，多个单独的致动器如螺线管(未示出)可以用来致动这些排气阀24、25。在另一个实例中，一种双动作的同心凸轮装置13可以用来使这些排气阀24、25各自彼此独立地致动。装置13可以包括一个凸轮轴组件101，该凸轮轴组件可以包括多个同心轴，这些同心轴包括由凸轮管105承载的一个凸轮轴103。凸轮轴103承载着泄放或清扫阀门凸轮107、109并且凸轮管105承载着泄放或清扫阀门凸轮107、109中的另一个。在一个变体中，联接到这些泄放阀门凸轮上的轴或管可以相对于一个发动机曲轴具有固定的相位关系，并且被联接到这些清扫阀门上的另一个同心轴可以相对于发动机曲轴具有由一个凸轮相位器111改变的可变的相位关系。在提供了某种程度上更佳的性能和效率的另一个变体中，一个或多个凸轮相位器111可以使凸轮轴107和管109独立地改变彼此之间的、以及相对于发动机曲轴的相位关系。这些排气阀的正时和/或升程可以通过利用这个或这些相位器111来调节凸轮轴107与管109之间的相位或角度而受到控制。
[0025]凸轮装置13可以由该控制子系统16(如发动机电子控制模块)在发动机测试并校准的基础上来进行控制，以便在所有的速度和负载下产生良好的发动机排放和效率。凸轮装置13可以是与这些排气阀24、25相结合的主要装置，以改变传送到涡轮增压器涡轮机上的能量并且因此控制涡轮增压器的增压而无需涡轮废气门装置。在另一个变体中，在此描述的不同材料也可以用在不带有涡轮增压器的系统中。在其他选定变体中，在此描述的方法可以用在包括增压器、预增压器、可变几何形状涡轮增压器和/或多级涡轮增压器的发动机换气系统中。
[0026]总体上讲，泄放和清扫阀门的最佳阀门正时将是针对应用而专用的，并且因此将随发动机的不同而不同。但是，这些泄放阀门24与这些清扫阀门25相比可以具有相对提前的正时、具有较长的阀门打开持续时间、而具有更高的升程。在一个实例中，这些泄放阀门24的升程可以是在大致180度的曲柄角可获得的最大升程，而这些清扫阀门25的升程是可以是在大致160度的曲柄角可获得的最大升程。
[0027]包括这个或这些泄放阀门24的持续时间和/或升程在内的说明性阀门正时可以是在装备有常规排气阀的相同或相似的发动机阀门正时的约70%至100%的数量级上。用于这个或这些泄放阀门24的更加具体的示例性阀门正时可以是用于装备有常规排气阀的相同的或相似的发动机的阀门持续时间正时的约85% -95% (例如，90% )的持续时间并且是升程正时的约90%-100% (例如，95%)的升程。这个或这些泄放阀门24的阀门打开正时总体上可以是类似于或者被滞后在最小涡轮增压器的增压状况，并且可被提前以便加大增压。在约2000RPM与5500RPM之间用于这个或这些泄放阀门24的凸轮装置13的说明性相位权限是在约25度至40度(