帶排氣再循環(huán)的節(jié)氣門旁路渦輪機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及利用排氣再循環(huán)和進(jìn)氣渦輪機(jī)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]—些內(nèi)燃發(fā)動機(jī)將排氣從發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)再循環(huán)至發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)，這是稱為排氣再循環(huán)(EGR)的過程，以減少受監(jiān)管排放以及滿足其他目的。例如，內(nèi)燃發(fā)動機(jī)可包括將排氣從排氣通道再循環(huán)至進(jìn)氣通道(例如，進(jìn)氣歧管)的EGR系統(tǒng)。經(jīng)再循環(huán)的排氣可與被吸入進(jìn)氣通道的新鮮進(jìn)氣混合，導(dǎo)致形成新鮮進(jìn)氣與經(jīng)再循環(huán)的排氣的混合物?？煽刂艵GR閥以調(diào)節(jié)經(jīng)再循環(huán)的排氣流的量，并基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件實現(xiàn)所期望的進(jìn)氣稀釋。更具體而言，在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間，可基于各種發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件(例如，發(fā)動機(jī)速度、負(fù)荷等)測量和調(diào)節(jié)經(jīng)過EGR系統(tǒng)的排氣以維持所期望的發(fā)動機(jī)燃燒穩(wěn)定性，同時提供排放和燃料經(jīng)濟(jì)性優(yōu)點(diǎn)。也可出于其他目的運(yùn)行EGR系統(tǒng)，例如，在發(fā)動機(jī)和催化劑升溫階段增大至后處理裝置的熱通量。
[0003]另外，一些內(nèi)燃發(fā)動機(jī)包括例如節(jié)氣門渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)的裝置以收集來自進(jìn)氣節(jié)氣門兩側(cè)的壓差的原本會浪費(fèi)的能量。在一些實例中，可將渦輪機(jī)定位在進(jìn)氣通道內(nèi)并機(jī)械連接至發(fā)電機(jī)，發(fā)電機(jī)可產(chǎn)生電流并向發(fā)動機(jī)的電池供應(yīng)電流。通過以這種方式對電池進(jìn)行充電，與使用發(fā)動機(jī)驅(qū)動的發(fā)電機(jī)對電池進(jìn)行充電相比，可提高發(fā)動機(jī)的燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0004]EGR系統(tǒng)(例如，由于EGR冷卻器)可在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中產(chǎn)生冷凝物。此冷凝物會不利地影響發(fā)動機(jī)內(nèi)的燃料燃燒。
[0005]美國專利第8，205，602號公開了一種利用EGR的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)。為減輕EGR冷卻器產(chǎn)生并引入發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的冷凝物，利用一種冷凝物收集系統(tǒng)。具體而言，冷凝物管路包括入口和出口，入口連接至進(jìn)氣系統(tǒng)，出口連接至冷凝物收集器。冷凝物驅(qū)除管路連接至冷凝物收集器的輸出端口。冷凝物驅(qū)除管路的一部分設(shè)置為與發(fā)動機(jī)排氣管道相接觸以便，取決于設(shè)置在進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的冷凝物控制閥的動作，可將進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的冷凝物從進(jìn)氣系統(tǒng)驅(qū)除。
[0006]本文中的發(fā)明人已認(rèn)識到節(jié)氣門渦輪機(jī)也可導(dǎo)致在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)中產(chǎn)生冷凝物。
[0007]美國專利第8，763，385號公開了一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其包括節(jié)氣門渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)，節(jié)氣門渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)包括驅(qū)動輔助發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)?？煽刂乒?jié)氣門旁路閥以調(diào)節(jié)通過內(nèi)部設(shè)置有渦輪機(jī)的節(jié)氣門旁路的空氣流，進(jìn)而控制輔助發(fā)電機(jī)被驅(qū)動的程度?？筛鶕?jù)各種運(yùn)行條件來控制節(jié)氣門旁路閥，包括至發(fā)動機(jī)的空氣流以及發(fā)動機(jī)電池的充電狀態(tài)。
[0008]本文中的發(fā)明人已認(rèn)識到兩種方法存在的問題。在第一種方法中，包括冷凝物收集系統(tǒng)會導(dǎo)致內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的額外成本、復(fù)雜性和包裝空間。在第二種方法中，控制節(jié)氣門旁路閥時未考慮到在進(jìn)氣系統(tǒng)中形成冷凝物的可能性。在一些實例中，流出渦輪機(jī)的氣體的出口溫度可隨渦輪機(jī)效率線性降低。這也會在進(jìn)氣系統(tǒng)中導(dǎo)致冷凝物，如上所述不利地影響燃料燃燒，和/或節(jié)氣門本體附近結(jié)冰，這可能會使節(jié)氣門運(yùn)行退化。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]一種可至少部分地解決上述問題的方法包括一種操作節(jié)氣門旁路渦輪機(jī)的方法，其包括通過使出口氣體流經(jīng)定位在排氣再循環(huán)通道內(nèi)的排氣再循環(huán)熱交換器來控制流出渦輪機(jī)的出口氣體的溫度，渦輪機(jī)連接至進(jìn)氣通道。
[0010]在更具體的實例中，根據(jù)在進(jìn)氣通道內(nèi)分別形成冷凝物和結(jié)冰的露點(diǎn)和冰點(diǎn)中的一者或兩者來控制出口氣體的溫度。
[0011]在實例的另一方面中，通過調(diào)節(jié)經(jīng)過排氣再循環(huán)通道的排氣的流率來控制出口氣體的溫度。
[0012]在實例的再一方面中，通過調(diào)節(jié)出口氣體的流率來控制進(jìn)氣通道內(nèi)出口氣體和進(jìn)氣的混合物的溫度。
[0013]這樣，可減小或防止至少部分地由節(jié)氣門旁路渦輪機(jī)兩側(cè)的冷卻所導(dǎo)致的進(jìn)氣通道內(nèi)的冷凝物和/或結(jié)冰。于是，通過這些措施可實現(xiàn)技術(shù)效果。
[0014]根據(jù)下文對【具體實施方式】的單獨(dú)描述或者結(jié)合附圖的描述，本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得一目了然。
[0015]應(yīng)理解，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
以簡化形式介紹所選擇的概念，這些概念在【具體實施方式】中作進(jìn)一步描述。這并不旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，所要求保護(hù)的主題的范圍由具體實例方式之后的權(quán)利要求書唯一地確定。另外，所要求保護(hù)的主題并不限于解決上述任何缺點(diǎn)或本發(fā)明的任何部分中的任何缺點(diǎn)的實施方案。
【附圖說明】
[0016]圖1示意性繪示包括有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的實例汽缸。
[0017]圖2示出替代的進(jìn)氣道和EGR通道配置的各方面。
[0018]圖3示出用于控制EGR氣體流量的例程。
[0019]圖4示出用于控制進(jìn)氣通道內(nèi)氣體混合物的溫度的例程。
[0020]圖5示出針對實例性驅(qū)動循環(huán)的一部分的各個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的曲管路圖。
【具體實施方式】
[0021]如上文中所述，除其他目的外，一些內(nèi)燃發(fā)動機(jī)還利用排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)減少排放并控制燃燒溫度。在一些實例中，發(fā)動機(jī)可包括將排氣從排氣通道再循環(huán)至進(jìn)氣通道(例如，進(jìn)氣歧管)的EGR系統(tǒng)。可使用EGR氣門控制被吸入進(jìn)氣通道內(nèi)的再循環(huán)排氣與新鮮進(jìn)氣的比例，以基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件實現(xiàn)期望的進(jìn)氣稀釋。
[0022]—些內(nèi)燃發(fā)動機(jī)(可替代地，采用EGR系統(tǒng)的那些內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，或者除采用EGR系統(tǒng)的那些內(nèi)燃發(fā)動機(jī)之外)，包括節(jié)氣門渦輪機(jī)發(fā)電機(jī)以利用進(jìn)氣節(jié)氣門兩側(cè)的壓差產(chǎn)生能量。例如，渦輪機(jī)可設(shè)置在進(jìn)氣通道內(nèi)并機(jī)械連接至發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生電流并向發(fā)動機(jī)電池供應(yīng)電流。
[0023]EGR系統(tǒng)(例如，由于EGR系統(tǒng)中的高水份含量)和節(jié)氣門渦輪機(jī)兩者都會在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生冷凝物。在一些實例中，流出節(jié)流渦輪機(jī)的氣體的出口溫度可隨渦輪機(jī)效率線性降低。足夠低的出口溫度可導(dǎo)致進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生冷凝物和節(jié)氣門本體附近結(jié)冰，這會不利地影響燃料燃燒并可能使節(jié)氣門運(yùn)行退化。在一些方法中，可通過使發(fā)電機(jī)禁用(例如，通過將節(jié)氣門渦輪機(jī)旁路)來避免低出口溫度，但其代價是會限制產(chǎn)生的功率。相反，可通過經(jīng)由冷凝物收集系統(tǒng)從進(jìn)氣系統(tǒng)抽出冷凝物來減輕由于EGR冷卻器運(yùn)行導(dǎo)致的冷凝物。然而，包含此系統(tǒng)會導(dǎo)致額外的成本、復(fù)雜性和包裝空間。
[0024]于是，提供用于控制來自節(jié)氣門旁路渦輪機(jī)的出口氣體的溫度的各種系統(tǒng)和方法。在一個實施例中，一種操作節(jié)氣門旁路渦輪機(jī)的方法包括通過使出口氣體流經(jīng)定位在排氣再循環(huán)通道內(nèi)的排氣再循環(huán)熱交換器來控制流出渦輪機(jī)的出口氣體的溫度，渦輪機(jī)連接至進(jìn)氣通道。圖1示意性繪示包括有排氣再循環(huán)系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的實例汽缸，圖2示出替代的進(jìn)氣道和EGR通道配置的各方面，圖3示出用于控制EGR氣體流量的例程，圖4示出用于控制進(jìn)氣通道內(nèi)氣體混合物的溫度的例程，圖5示出針對實例性驅(qū)動循環(huán)的一部分的各個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的曲線圖。圖1中的發(fā)動機(jī)還包括配置成實施圖3和圖4中繪示的方法的控制器。
[0025]圖1不出多缸發(fā)動機(jī)10的一個汽缸的不意圖，多缸發(fā)動機(jī)10可包含在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)內(nèi)。發(fā)動機(jī)10可至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置130來自車輛操作人員132的輸入控制。在此實例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機(jī)10的燃燒室(即，汽缸)30可包括燃燒室壁32，活塞36定位在燃燒室壁32內(nèi)。在一些實施例中，汽缸30內(nèi)的活塞36的表面可具有碗部(bowl)?；钊?6可連接至曲軸40以便活塞的往復(fù)運(yùn)動可轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸40可經(jīng)由中間傳動系統(tǒng)(未示出)連接至車輛的至少一個驅(qū)動輪。另外，啟動馬達(dá)(未示出)可經(jīng)由飛輪連接至曲軸40以實現(xiàn)發(fā)動機(jī)10的啟動操作。
[0026]燃燒室30可經(jīng)由進(jìn)氣通道42接收來自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣并可經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48可選擇性地經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣氣門52和排氣氣門54與燃燒室30連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或更多個進(jìn)氣氣門和/或兩個或更多個排氣氣門。
[0027]進(jìn)氣氣門52可由控制器12經(jīng)電動氣門致動器(EVA)51進(jìn)行控制。類似地，排氣氣門54可由控制器12經(jīng)EVA 53進(jìn)行控制?？商娲?，可變氣門致動器可為電動液壓類型或另一合適類型以實現(xiàn)氣門致動。在一些條件期間，控制器12可改變提供給致動器51和53的信號以控制相應(yīng)的進(jìn)氣氣門和排氣氣門的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣氣門52和排氣氣門54的位置可分別由氣門位置傳感器55和57確定。在替代實施例中，進(jìn)氣氣門和排氣氣門中的一個或多個可由一個或多個凸輪致動，并可利用凸輪輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個以改變氣門操作。例如，汽缸30可替代地包括經(jīng)由電動氣門致動控制的進(jìn)氣氣門和經(jīng)由凸輪致動(包括CPS和/或VCT)控制的排氣氣門。在一些實例中，可改變排氣氣門54的氣門正時以調(diào)節(jié)排氣從汽缸30的排出-例如，以在將進(jìn)氣吸入汽缸時，相對于標(biāo)稱水平增大汽缸內(nèi)所存在的排氣水平。本文中將此方法稱為“內(nèi)部EGR”。
[0028]燃料噴射器66示出為直接連接至燃料室30以與經(jīng)電子驅(qū)動器68從控制器12接收的信號的脈沖寬度FPW成比例地直接向燃燒室30內(nèi)噴射燃料。按此方式，燃料噴射器66提供所謂的向燃燒室30內(nèi)直接噴射燃料。可例如將燃料噴射器安裝在燃燒室的側(cè)面或者燃燒室的頂部。燃料可由包括燃料箱、燃料栗和燃料軌的燃料系統(tǒng)(未示出)輸送至燃料噴射器66。
[0029]在選擇的運(yùn)行模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)88可響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號SA經(jīng)由火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。盡管示出火花點(diǎn)火部件，在一些實施例中，燃燒室30或發(fā)動機(jī)10的一個或多個其他燃燒室可