用于控制排氣再循環(huán)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本說明書公開的主題的實(shí)施例涉及排氣再循環(huán)(Exhaust Gas Recirculat1n ;簡(jiǎn)稱EGR)系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]一些發(fā)動(dòng)機(jī)利用排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的再循環(huán)來降低燃燒溫度和減少常規(guī)排放，這一過程稱為排氣再循環(huán)。在一些實(shí)例中，第一組一個(gè)或多個(gè)汽缸提供被引導(dǎo)穿過在第一組汽缸與進(jìn)氣歧管之間連通的EGR通道結(jié)構(gòu)的排氣以便提供EGR，而第二組一個(gè)或多個(gè)汽缸大體上不向EGR通道結(jié)構(gòu)提供排氣。在這種配置中，EGR率典型地通過操作位于EGR通道中的閥來控制。閥位置被控制以改變向進(jìn)氣歧管提供的EGR的質(zhì)量流速。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]在本發(fā)明的實(shí)施例中，在一些情況下，以不同于通過調(diào)整/控制EGR閥來控制EGR質(zhì)量流速的方式來控制排氣再循環(huán)組成。這是因?yàn)檎{(diào)整EGR質(zhì)量流速可能是較不準(zhǔn)確的，或可具有較寬松的誤差，從而導(dǎo)致較大NOx排放。
[0004]因此，在一個(gè)實(shí)施例中，一種用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括:向汽缸數(shù)量少于第一汽缸組中所有汽缸總數(shù)的氣缸子組噴射燃料以獲得目標(biāo)排氣再循環(huán)率。第一汽缸組提供排氣穿過在第一汽缸組與進(jìn)氣通道結(jié)構(gòu)之間流體連通的EGR通道結(jié)構(gòu)。所述方法進(jìn)一步包括向第二汽缸組中的至少一個(gè)汽缸噴射燃料。第二汽缸組大體上不提供排氣穿過EGR通道結(jié)構(gòu)。
[0005]操作一些汽缸在無燃燒的情況下完成燃燒循環(huán)在本說明書中稱為“跳過點(diǎn)火”。例如，通過使提供EGR的汽缸組中的汽缸跳過點(diǎn)火同時(shí)向另一汽缸組中的至少一個(gè)汽缸噴射燃料，將EGR調(diào)整成滿足目標(biāo)EGR率，同時(shí)相對(duì)于控制EGR質(zhì)量流速獲得更小的關(guān)于NOj^P微粒物質(zhì)(PM)排放的誤差。此外，通過憑借提供EGR的汽缸的跳過點(diǎn)火來控制EGR，可從發(fā)動(dòng)機(jī)消除位于那些汽缸下游以用于控制EGR的流量的任何閥或其他控制元件。以這種方式，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)成本。更進(jìn)一步，優(yōu)先于大體上不提供EGR的汽缸使提供EGR的汽缸跳過點(diǎn)火便利于將EGR降低到在一些運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)(operating condit1ns)下有利的低水平。
[0006]應(yīng)了解，提供以上簡(jiǎn)述以便以簡(jiǎn)化形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的精選概念。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，所要求保護(hù)的主題的范圍唯一由【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求書來限定。此外，所要求保護(hù)的主題并不限于解決以上或本公開的任何部分中指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)方式。
【附圖說明】
[0007]參考附圖閱讀以下非限制性實(shí)施例的描述將會(huì)更好地理解本發(fā)明，其中:
[0008]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的軌道車輛的示意圖。
[0009]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0010]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的另一發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0011]圖4示出用于通過使提供EGR的汽缸跳過點(diǎn)火來控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的EGR的方法的實(shí)施例的流程圖。
[0012]圖5示出用于在隧道狀態(tài)期間通過跳過點(diǎn)火來控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的EGR的方法的另一實(shí)施例的流程圖。
[0013]圖6示出用于通過基于溫度狀態(tài)或壓力狀態(tài)跳過點(diǎn)火來控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的EGR的方法的另一實(shí)施例的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明涉及用于控制具有選擇性地提供排氣再循環(huán)的不同汽缸組的發(fā)動(dòng)機(jī)中的EGR的系統(tǒng)和方法的各種實(shí)施例。更具體地，本發(fā)明涉及優(yōu)先于大體上不向EGR通道結(jié)構(gòu)提供排氣的汽缸，使提供EGR的汽缸跳過點(diǎn)火，以便在各種情況下降低EGR。此外，在一個(gè)實(shí)例中，調(diào)整提供EGR的汽缸的燃料噴射量以使EGR率從大體上無EGR到提供EGR的汽缸的完全能力而以較高間隔尺寸(granularity)變化。
[0015]在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)配置用于被定位在如軌道車輛的車輛中。由于軌道車輛經(jīng)歷持續(xù)的低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)期，例如在裝卸貨物、閑置在車場(chǎng)中或其他空載運(yùn)轉(zhuǎn)期間處于閑置模式，以上描述的方法和配置在軌道車輛中特別有利。在一個(gè)實(shí)例中，“低負(fù)載”運(yùn)轉(zhuǎn)包括一種發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)模式，其中發(fā)動(dòng)機(jī)做相對(duì)少量的功，例如，低負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)小于最大發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的50%。相反，發(fā)動(dòng)機(jī)的“高負(fù)載”運(yùn)轉(zhuǎn)包括一種運(yùn)轉(zhuǎn)模式，其中發(fā)動(dòng)機(jī)做相對(duì)大量的功，例如，在大于50%最大發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載下的運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0016]在一些實(shí)施例中，采用用于通過使提供EGR的汽缸跳過點(diǎn)火來控制EGR率的系統(tǒng)和方法來在一些狀態(tài)期間降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。例如，這種方法特別適用于隧道狀態(tài)。確切地，在隧道運(yùn)轉(zhuǎn)(指車輛行進(jìn)穿過隧道)期間，隧道中的周圍溫度由于固有地將從發(fā)動(dòng)機(jī)排放的排氣捕獲在隧道的范圍中而增大。因此，軌道車輛的性能(例如，軌道車輛行進(jìn)穿過隧道的速率)可通過以下方式來提高:使提供EGR的一個(gè)或多個(gè)汽缸跳過點(diǎn)火，以便增加空燃比并且減少對(duì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)功率的需要。此外，燃燒溫度、排給到(heat rejected)隧道的熱量和EGR冷卻器的熱負(fù)載得以降低。
[0017]圖1示意性地示出車輛系統(tǒng)100 (例如，機(jī)車系統(tǒng))的實(shí)施例，車輛系統(tǒng)100在本說明書中被描述為軌道車輛，配置用于使用多個(gè)輪子104在軌道102上運(yùn)行。軌道車輛100包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)106。在其他非限制實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)106是固定發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，如在發(fā)電廠應(yīng)用中，并且在又其他應(yīng)用中，發(fā)動(dòng)機(jī)用于船只、公路上車輛、越野車輛或其他推進(jìn)系統(tǒng)中。
[0018]在一個(gè)實(shí)例中，軌道車輛100是柴油電動(dòng)車輛。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)106包括產(chǎn)生傳輸?shù)桨l(fā)電機(jī)108的扭力輸出的柴油機(jī)。發(fā)電機(jī)108產(chǎn)生被存儲(chǔ)和/或應(yīng)用于隨后傳送到各種下游電氣部件的電力。例如，發(fā)電機(jī)108向多個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)110提供電力。如圖所描繪，多個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)110各自連接到多個(gè)輪子104中的一個(gè)，以便提供牽引力來推進(jìn)軌道車輛100 一個(gè)示例性軌道車輛配置包括每個(gè)輪軸(輪對(duì))一個(gè)牽引電動(dòng)機(jī)。如本說明書中所描述，六個(gè)牽弓I電動(dòng)機(jī)對(duì)應(yīng)于軌道車輛的六對(duì)輪子中的每一對(duì)。
[0019]發(fā)動(dòng)機(jī)106的燃燒室(即，汽缸)112包括多個(gè)燃燒室壁114與一個(gè)定位在燃燒室中的活塞116?；钊?16連接到曲軸118，以使得活塞116的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)化成曲軸118的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)106是四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中每個(gè)汽缸在曲軸118的兩次回轉(zhuǎn)期間按照點(diǎn)火次序點(diǎn)火。在其他實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)106是兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，其中每個(gè)汽缸在曲軸118的一次回轉(zhuǎn)期間按照點(diǎn)火次序點(diǎn)火。
[0020]燃燒室112從進(jìn)氣通道結(jié)構(gòu)120接收進(jìn)氣，并且將燃燒氣體排出到排氣通道結(jié)構(gòu)122。進(jìn)氣通道結(jié)構(gòu)120和排氣通道結(jié)構(gòu)122通過進(jìn)氣閥124和排氣閥126選擇性地與燃燒室112連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室112包括兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣閥和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣閥。
[0021]在這個(gè)實(shí)例中，進(jìn)氣閥124和排氣閥126分別由凸輪致動(dòng)系統(tǒng)128和130控制。凸輪致動(dòng)系統(tǒng)128和130各自包括一個(gè)或多個(gè)凸輪軸，并且利用由控制器132操作的凸輪輪廓變換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(shí)(VCT)系統(tǒng)、可變閥正時(shí)(VVT)系統(tǒng)和/或可變閥升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)來改變閥操作。
[0022]燃料噴射器134被示出為直接連接到汽缸112以用于直接在其中噴射燃料。以這種方式，燃料噴射器134向燃燒汽缸112中提供所謂的燃料直接噴射。在一個(gè)實(shí)例中，燃料是在發(fā)動(dòng)機(jī)中通過壓縮點(diǎn)燃而被燃燒的柴油。在其他非限制性實(shí)施例中，燃料是在發(fā)動(dòng)機(jī)中通過壓縮點(diǎn)燃(和/或火花點(diǎn)燃)而被燃燒的天然氣，和/或汽油、煤油、生物柴油或具有類似密度的其他石油餾出物。
[0023]控制器132至少部分地控制車輛系統(tǒng)100和發(fā)動(dòng)機(jī)106的運(yùn)轉(zhuǎn)。控制器132包括微處理器單元(例如，處理器)136和電子存儲(chǔ)介質(zhì)(又名，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì))138。例如，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括只讀存儲(chǔ)器片、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器等中的一種或多種。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)138保存指令，當(dāng)由微處理器單元136執(zhí)行時(shí)，所述指令執(zhí)行用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)106的運(yùn)轉(zhuǎn)的程序以及以下參考圖3至圖5進(jìn)一步詳細(xì)討論的方法。
[0024]當(dāng)監(jiān)督車輛系統(tǒng)100的控制和管理時(shí)，控制器132配置用于從各種發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器140接收信號(hào)以便確定運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)和運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并且相應(yīng)地調(diào)整各種發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器142以控制車輛系統(tǒng)100的運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，控制器132接收指示空燃比、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、周圍溫度、進(jìn)氣歧管溫度、排氣溫度、進(jìn)氣歧管壓力(增壓)、排氣壓力、飛行高度(ambient altitude)、進(jìn)氣歧管氧濃度、燃燒穩(wěn)定性、微粒物質(zhì)濃度和放等