[发明专利]用于分流式排气发动机系统的系统和方法

说明书

本申请提供了用于操作分流式排气发动机系统的方法和系统，该分流式排气发动机系统经由第一排气歧管将直吹空气和排气再循环提供到进气道，并且经由第二排气歧管将排气提供到排气道。在一个示例中，分流式排气发动机系统可包括第一组排气门，其在设置在排气道内的涡轮增压器涡轮、第一排放控制装置(ECD)和第二ECD的上游流体地耦接到排气道，所述第二ECD定位在第一ECD的下游。该系统还可包括第二组排气门，其流体地耦接到进气道和在第一ECD和第二ECD之间的排气道。

技术领域

本说明书整体涉及用于包括排气再循环的分流式排气发动机的方法和系统。

背景技术

发动机可使用升压装置，诸如涡轮增压器以增加发动机功率密度。但是，由于增加的燃烧温度，可发生发动机爆震。由于高充气温度，爆震在升压条件下尤其有问题。本发明人已经认识到利用具有分流式排气系统的发动机系统可减少爆震并且提高发动机效率，其中第一排气歧管将排气再循环(EGR)传送到涡轮增压器的压缩机的上游的发动机的进气装置，并且其中第二排气歧管路将排气传送到发动机的排气装置中的涡轮增压器的涡轮。在这种发动机系统中，每个汽缸可包括两个进气门和两个排气门，其中排它地(exclusively)耦接到第一排气歧管的第一组汽缸排气门(例如，扫气排气门)可在与排它地耦接到第二排气歧管的第二组汽缸排气门(例如，放气排气门)不同的正时操作，从而隔离排气的扫气部分和放气部分。第一组汽缸排气门的正时也可与汽缸进气门的正时配合，以产生正气门重叠时段，其中称为直吹的(blowthrough)新鲜进气(或新鲜进气和EGR的混合物)可经由耦接到第一排气歧管的EGR通道流过汽缸并返回到压缩机上游的进气装置。直吹空气可从汽缸内去除残留的排气(称为扫气)。本文的发明人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压力的排气)流过涡轮和较高压力的排气道，并且使排气的第二部分(例如，较低压力的排气)和直吹空气流到压缩机入口，可降低燃烧温度，同时改善涡轮的工作效率和发动机扭矩。

然而，本文的发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，在诸如高发动机转速的某些工况下，增加的EGR可流向压缩机，由此增加压缩机速度和温度。如果进入压缩机的气体的气体温度和/或压缩机的速度增加到阈值水平以上，则可发生压缩机的劣化。本文的发明人已经认识到，设置在EGR通道中的EGR阀可关闭以减少到压缩机的EGR流量，从而降低流过压缩机的排气的温度和压缩机的速度。然而，本发明人也已经认识到，关闭EGR阀可将热残留气体捕获汽缸和/或第一排气歧管内，并且还可减少直吹。

发明内容

在一个示例中，上述问题可通过一种用于发动机的系统来解决，其包括第一组排气门，其流体地耦接到涡轮增压器涡轮上游的排气道，设置在排气通道内的第一排放控制装置(ECD)和第二ECD，第二ECD定位在第一ECD的下游；以及第二组排气门，其流体地耦接到进气道并且在第一ECD和第二ECD之间耦接到排气道。以这种方式，经由第二组排气门从发动机汽缸排出的排气可选择性地被传送到排气道，而不是进气道，由此减少到涡轮增压器压缩机的热排气流量，同时仍然实现直吹功能。

作为一个示例，第二组排气门可经由排气再循环(EGR)通道流体地耦接到由涡轮增压器涡轮驱动的涡轮增压器压缩机上游的进气道，并且经由流动通道流体地耦接到排气道，该流动通道在涡轮增压器涡轮下游并且在第一ECD和第二ECD之间耦接到排气道。一个或多个阀可设置在流动通道和EGR通道内。因此，通过调整一个或多个阀的位置，来自第二组排气门的排气可被传送到涡轮增压器涡轮下游的并且在第一ECD和第二ECD之间的排气道。这可减少到涡轮增压器压缩机的排气流量，同时仍允许排气和直吹空气从第二组排气门流到排气道。此外，通过将第二组排气门流体地耦接到第一ECD和第二ECD之间且在涡轮下游的排气道，可降低涡轮增压器的速度(由此降低压缩机速度)，并且可经由来自第二组排气门的直吹空气减少第一ECD的氧化(例如，如果第一ECD包括一种或多种催化剂)，从而降低第一ECD的温度增加。以这种方式，可减少压缩机的劣化，同时保持直吹功能并且减少第一ECD的劣化。