[发明专利]具有可变充气运动的专用EGR汽缸

说明书

本发明涉及具有可变充气运动的专用EGR汽缸，公开了用于调节连接至组成汽缸组的一系列汽缸的充气运动控制设备的方法和系统，汽缸组的一个包括专用EGR汽缸组，其中汽缸是输送排气至发动机进气道的仅有发动机汽缸。在一个示例中，第一汽缸组可以是再循环排气至进气歧管的专用汽缸组，而第二汽缸组可以是输送排气到涡轮的非专用汽缸组。一种方法可以包括调节连接至第一汽缸组的第一充气运动控制设备和连接至第二汽缸组的第二充气运动控制设备，以改变第一汽缸组和第二汽缸组之间的充气运动水平。

技术领域

本发明总体涉及用于调节专用发动机汽缸组内的充气运动的方法和系统，专用发动机汽缸组提供外部EGR到发动机进气道和非专用的发动机汽缸组。

背景技术

发动机可以配备有排气再循环(EGR)系统，以从发动机排气歧管转移至少一些排气到发动机进气歧管。通过提供期望的发动机稀释，该系统降低发动机爆震、节流损失、缸内热损失以及氮氧化合物排放。因此，提升了燃料的经济效益，尤其是在高水平的发动机增压情况下。发动机还配备有独立的汽缸(或汽缸组)，其专用于为其他发动机汽缸提供外部EGR。其中，来自专用汽缸组的所有排气都被再循环到进气歧管。因此，这允许在大多数工况下，基本固定的EGR量被提供到发动机汽缸。通过调节专用EGR汽缸组的燃料添加(例如，调节到富运行)，可以改变EGR组分，使其包括许多种类，诸如氢，其提高了发动机的EGR容限，并且引起燃料经济效益的益处。

另外，增加的喷射到发动机燃烧室内的空气和/或燃料充气的运动可以在相同条件下增加燃烧效率。例如，通过在垂直于流向的方向上引入空气速度和湍流，充气运动可以增加燃烧的效力。通过引入额外的动能进入燃烧室，点火前部可以更快更平稳地穿过燃烧室的容积，以便在热能被转换为活塞运动之前，与更多的燃料量相互作用。而且，产生的湍流可以提高燃烧室内空气燃料混合物的均质化以及提高燃烧速率，燃烧速率是空气燃料混合物在燃烧过程中完全燃烧所需要的时间。在一个示例中，充气运动控制设备，诸如充气运动控制阀，可以被连接在发动机汽缸的进气道的上游，以便增加或减少相应汽缸的充气运动，由此分别提高或降低汽缸燃烧速率。

在一种使用充气运动控制设备的方法中，由Gopp和Michelini在US6715476中示出的，充气运动控制阀或进气歧管流道控制(或相似的设备)选择性地控制进入空气或空气燃料充气。在一个示例中，充气运动控制阀被设置在与每个汽缸关联的流道内，并且经由附连到每个各自阀的驱动器由控制器操作。驱动器可以被独立地控制或根据特定的应用以协调的方式被控制。而且，排气再循环(EGR)回路装配了EGR阀，以选择性地提供来自排气歧管的部分排气到进气歧管。在一个实施例中，EGR排气被示出为被引导进入充气运动控制阀的位置上游的进气歧管，使得在运行期间，空气或空气燃料充气连同EGR排气一起被引导通过充气运动控制阀。以此方式，期望的EGR流动速率的确定除了其他因素还包括充气运动控制阀的位置(打开、关闭)。

发明内容

然而，本发明人在此已经认识到该充气运动控制设备和方法潜在的问题。第一，充气运动控制阀被说明为根据来自控制器的命令而打开或关闭，其中没有讨论阀在打开和关闭位置之间的打开程度。充气运动控制阀的位置的范围可以被期望根据发动机工况获得每个汽缸的各种空燃比、湍流比和燃烧速率。而且，EGR系统包括每个汽缸的EGR回路，其引导排气的部分从每个汽缸回到进气歧管。可以期望输送只来自单一汽缸(或专用汽缸组)的可变的排气量，以便增加发动机性能，同时为充气运动控制和EGR提供更多的选择。

在一个示例中，上述问题可以通过用于发动机的方法至少部分地被解决，该方法包括：调节连接至第一汽缸组的第一充气运动控制设备和连接至第二汽缸组的第二充气运动控制设备中的每个，以改变在第一汽缸组和第二汽缸组之间的充气运动水平，同时仅将来自所述第二汽缸组的排气再循环到进气歧管。以此方式，第一汽缸组和第二汽缸组的期望的燃烧速率的范围可以经由调整第一充气运动控制设备和第二充气运动控制设备和来自第一汽缸组的排气再循环的组合而获得。