CN101484667A - 控制排气温度的系统 - Google Patents

控制排气温度的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101484667A
CN101484667A CNA2007800249385A CN200780024938A CN101484667A CN 101484667 A CN101484667 A CN 101484667A CN A2007800249385 A CNA2007800249385 A CN A2007800249385A CN 200780024938 A CN200780024938 A CN 200780024938A CN 101484667 A CN101484667 A CN 101484667A
Authority
CN
China
Prior art keywords
fluid
exhaust
control valve
piston assembly
actuation system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2007800249385A
Other languages
English (en)
Inventor
T·R·麦克卢尔
S·O·康奈尔
J·S·小皮皮什
R·L·米勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN101484667A publication Critical patent/CN101484667A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/06—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for braking
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L9/00—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically
    • F01L9/10—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic
    • F01L9/11—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column
    • F01L9/12—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem
    • F01L9/14—Valve-gear or valve arrangements actuated non-mechanically by fluid means, e.g. hydraulic in which the action of a cam is being transmitted to a valve by a liquid column with a liquid chamber between a piston actuated by a cam and a piston acting on a valve stem the volume of the chamber being variable, e.g. for varying the lift or the timing of a valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
    • F01N1/003—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using dead chambers communicating with gas flow passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/004—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust drives arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/013—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0242—Variable control of the exhaust valves only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/04—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation using engine as brake
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34446—Fluid accumulators for the feeding circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/025—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust
    • F01N3/0253—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases
    • F01N3/0256—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using fuel burner or by adding fuel to exhaust adding fuel to exhaust gases the fuel being ignited by electrical means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于向发动机下游的至少一个部件提供排气的可变气门致动系统(72)。该系统包括低压流体源(86)、发动机贮液槽(94)和布置在发动机气缸内的排气门(66)。该系统还包括与发动机气缸的排气门可操作地连接的液压致动系统(98)和与所述液压致动系统可操作地连接的制动控制阀(84)。该系统还包括流体蓄积装置(148)和用于流体地联接所述液压致动系统和所述蓄积装置的装置(144)。

Description

控制排气温度的系统
技术领域
本发明一般地涉及控制排气的系统，更具体来讲，涉及控制排气温度的方法和装置。
背景技术
内燃机产生的包括那些柴油发动机产生的颗粒和有毒气体的允许限量通常由政府机构控制。因此这种发动机的制造商发展控制废气排放的技术。许多发动机通常包括排气系统颗粒过滤器或捕集器，例如烟灰过滤器。颗粒过滤器通常被设计成收集废气流中的颗粒排放物并连续地或周期性地在颗粒过滤器再生模式中燃烧掉被收集的颗粒。在颗粒过滤器再生模式中，过滤器中的温度优选高于特定的再生温度以便确保被收集的颗粒充分燃烧。另外，在高于特定温度时，其它排气处理部件例如催化转化器的性能可得到改善。
颗粒过滤器包括主动类型和被动类型。主动类型的颗粒过滤器通常包括一个或多个用于过滤器再生的加热器，被动类型的颗粒过滤器通常依靠排气自身的温度来充分提高用于过滤器再生的过滤器温度。颗粒过滤器通常设计成使得发动机的正常运行产生处于希望温度或高于希望温度的排气温度以便使得过滤器再生。但是，在某些发动机运行条件下，例如发动机长期空转和以高速或低输出扭矩持续运行，产生的排气温度可低于过滤器的再生温度并对过滤器再生产生不利影响。结果，颗粒过滤器经常被阻塞或堵塞，因而需要不定期的车辆维护以便清洗被阻塞或堵塞的过滤器。另外，颗粒过滤器阻塞或堵塞还通过烟灰被燃烧时在过滤器内部产生过高的温度而导致过滤器失效。
如美国专利No.6427436(‘436专利)中所示，过滤器系统可用于在发动机排气的一部分被回输至发动机的进气流之前，从该气流中除去颗粒物质。具体来讲，‘436专利公开了包含催化剂和过滤器元件的发动机排气过滤器。被过滤的排气的一部分被从过滤器的下游抽取出并通过再循环回路被导向发动机进口。
虽然‘436专利的过滤器系统可以保护发动机免受一定量的有害颗粒物质的损害，但是催化剂会将排气中的硫转化成硫酸盐。硫酸盐可与冷凝水结合从而在再循环回路中形成硫磺酸。硫磺酸的再循环会随着时间的过去而腐蚀系统部件并阻碍系统的效率和寿命。另外，‘436专利的系统不能使过滤器元件再生以便除去被收集在过滤器元件中的颗粒物质和其它排气成份。
本发明的系统的目的是克服上述一个或多个缺陷。
发明内容
一方面，本发明涉及一种向发动机下游的至少一个部件提供排气的可变气门致动系统。该系统包括低压流体源和发动机贮液槽。该系统还包括布置在发动机气缸中的排气门和与发动机气缸的排气门可操作地连接的液压致动系统。该系统还包括与液压致动系统可操作地连接的制动控制阀、流体蓄积装置和用于流体地联接液压致动系统与蓄积装置的流体联接装置。
另一方面，本发明涉及一种向发动机系统下游提供排气的方法。该发动机系统包括发动机制动系统的制动控制阀、低压流体源、液压致动系统、具有第一压力室的第一活塞组件、具有第二压力室和排气门的第二活塞组件、控制阀以及具有第三压力室的流体蓄积装置之间的流体连接。该方法包括使控制阀打开以便允许流体流向蓄积装置的第三压力室并向制动控制阀提供来自低压流体源的流体。该方法还包括使制动控制阀向液压致动系统供应流体。所述液压致动系统与制动控制阀可操作地连接。该方法还包括经由液压致动系统供应流体以便填充第一活塞组件的第一压力室。该方法还包括使第一活塞组件流体地填充蓄积装置的第三压力室，以及使第二活塞组件基于第一活塞组件和蓄积装置的操作打开排气门。
另一方面，本发明涉及一种提供用于再生过程中的排气的可变气门致动系统。该系统包括低压流体源、发动机贮液槽、第一活塞组件和液压致动系统。该系统还包括与发动机气缸的排气门可操作地连接的第二活塞组件。该第二活塞组件与第一活塞组件可操作地连接。该系统还包括与液压致动系统可操作地连接的制动控制阀和流体蓄积装置。该系统还包括用于流体地联接液压致动系统和蓄积装置的装置。
附图说明
图1是根据本发明的一个示例性实施例的具有排气处理系统的发动机系统的示意图；以及
图2是用于控制图1中排气处理系统的排气再生温度的可变气门致动系统的示意图。
具体实施方式
图1示出与内燃机12可操作地连接的示例性排气处理系统10。内燃机12可包括例如柴油发动机、汽油发动机、气态流体驱动发动机或者本领域已知的任何其它发动机。内燃机12可包括一个或多个活塞-气缸结构，每一个活塞-气缸结构都可以四冲程循环操作，包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。在整个四冲程循环中活塞相对于气缸的移动和定位在本领域是已知的，因此不再说明。内燃机12还可以包括一个或多个与各自的活塞-气缸结构相关联的进气门和/或排气门。所述进气门可构造为向各自的气缸提供空气或燃料和空气的混合物，所述排气门可构造为向排气处理系统10输送燃烧副产品例如排气。
排气处理系统10可构造为从排气中提取能量、过滤排气并选择性地将被过滤的排气重新供应至发动机12的进气系统。具体来讲，所述排气可流经流动管线18到达与一系列涡轮增压器21相关联的多个涡轮20。在这个过程中，能量被从排气中提取出来以驱动与涡轮增压器21的涡轮20联接的压缩机42。或者，设想排气处理系统10可包括单个涡轮增压器或者不包括任何涡轮增压器。
流经涡轮20后，排气可穿过构造成在过滤器26之前增加排气的温度的再生装置24。再生装置24可以包括例如燃料喷射器和点火器、加热线圈和/或本领域已知的其它热源。这种热源可布置在再生装置24内并且可构造成通过对流、燃烧和/或其它热传递方法增加排气的温度。可以设想，如果再生装置24包括燃料喷射器和点火器，则再生装置24可接收一定量的燃料和氧以便有助于再生装置中的燃烧。或者还可以设想省略再生装置24。
过滤器26可与再生装置24的下游连接并接收来自那里的被加热的排气。过滤器26可以包括本领域已知的能够从气流中提取物质例如烟灰的任何类型的过滤器。例如，过滤器26可以包括定位成从排气中提取颗粒的颗粒物质过滤器，例如陶瓷基板、金属网状物、泡沫或本领域已知的任何其它多孔材料。设想这些材料可以在过滤器26的壳体中形成例如蜂窝状结构以便有助于除去颗粒。
在排气穿过过滤器26后，它可以流经设置于过滤器26下游的催化剂28和/或通过再循环管线30和冷却器32流向内燃机12。再循环至内燃机12的排气的量可通过混合阀40和流量传感器36控制。如本领域中已知的，再循环的排气可与环境进气空气38混合、经压缩机42压缩、被二次冷却器/后冷却器48冷却并被导向发动机12的进气歧管。
如上所述，过滤器26需要周期性地再生以便有助于清洗过滤器26。再生过程要求加热过滤器26以便升高温度从而燃烧某些被收集在过滤器中的颗粒。已经穿过涡轮增压器的涡轮20的排气的温度可能不足以在过滤器26内产生再生。因此，再生装置24可增加导向过滤器26的排气的温度以便使得排气的温度高于用于再生的希望温度。可以设想，如果再生装置24选择性地被省略，则过滤器26可以包括一个或多个通过增加排气的温度和/或通过使得再生在较低的排气温度下发生而帮助再生过程的热源和/或催化剂。
控制器50可构造成控制内燃机12的一个或多个操作。具体来讲，控制器50可以影响与一个或多个活塞-气缸结构相关联的一个或多个排气门的操作以便增加从内燃机12向排气处理系统10输送的排气的温度。控制器50可以是电子控制模块且可以包括一个或多个微处理器、存储器、数据存储装置、通信集线器和/或本领域已知的其它部件。可设想控制器50集成在能够控制内燃机12的附加功能的总控制系统内，例如燃料输送系统。控制器50可构造成接收来自传感器52和/或附加输入装置例如操作者界面装置(未示出)的输入信号，执行一个或多个确定合适的输出信号的算法，并将该输出信号传递至一个或多个影响内燃机12产生的排气的温度的装置。可设想控制器50通过一条或多条本领域已知的通信线路(未示出)接收并传递信号。传感器52可包括构造成产生指示流体温度的信号的任何常规传感器。具体来讲，传感器52可设置在涡轮增压器21的涡轮20的下游和过滤器26的上游。下面参照图2说明增加从内燃机12向排气处理系统输送的排气的温度的过程。
图2示出构造成控制内燃机12的排气门66的移动的可变气门致动系统72。具体来讲，控制器50可响应于提供用于再生过程的、温度升高的排气的需求而调节排气门66的移动。可变气门致动系统72可包括发动机制动系统74、控制阀144和蓄积器148，该发动机制动系统构造成调节排气门66的移动以便减少内燃机12的功率输出。
发动机制动系统可包括例如用于多气缸发动机——其包括与控制器50电联接的输入装置76——的发动机压缩制动系统。输入装置76可以是例如在车辆的操作者驾驶室可得到的可选择性地转换的控制器、与车辆制动踏板相关联的自动开关、或者任何其它已知的提供输入信号的方法。可选地，发动机制动系统74可以包括构造为感测机轴位置指示器82的传感器80。该指示器82可以与活塞-气缸结构的活塞的上止点位置相互关联。
发动机制动系统74还包括液压流体的低压供给源86。例如，低压供给源86可以是流经发动机沟槽以便润滑轴承和其它发动机部件的润滑油。制动控制阀84可包括通过液压管线90与低压供给源86流体联接的供给端口88。制动控制阀84可还包括通过液压管线96与发动机贮液槽94流体联接的排出端口92。控制器50可与一个或多个制动控制阀84电联接。虽然图中仅示出一个制动控制阀84，但是应当理解，具有多个活塞-气缸结构的发动机可能需要多于一个制动控制阀84。
制动控制阀84可包括通过液压歧管102与气门致动系统98流体联接的致动端口100，所述液压歧管102可包括安装在其中的止回阀104以便防止流体通过液压歧管102流向制动控制阀84。制动控制阀84可还包括通过液压管线110与气门致动系统98流体联接的排放端口108。
发动机制动系统74可还包括与排气门66相关联的液压致动系统98。该液压致动系统98可包括第一活塞组件112和第二活塞组件114。第一活塞组件112可包括在壳体118内可滑动并与活塞杆(plunger)120联接的活塞116。弹簧122设置在壳体118内并构造成沿第一方向推动活塞116。活塞杆120可与摇臂124机械地联接，该摇臂124与例如燃料喷射系统(未示出)相关联。摇臂124可与旋转凸轮126——例如具有决定燃料喷射正时的凸轮轮廓的凸轮——以及相连的凸轮从动件128机械地联接，从而将凸轮126的旋转运动转变为活塞116沿第一方向的直线运动。活塞116和壳体118限定与致动器歧管106流体连通的第一压力室130。或者，可设想摇臂124独立于燃料喷射系统。
第二活塞组件114可包括在壳体134内可滑动并与活塞杆136联接的活塞132。弹簧138设置在壳体134内并构造成沿第一方向推动活塞132。活塞杆136可与摇臂140机械地联接并与排气门66相关联。活塞132和壳体134构造成限定与致动器歧管106流体连通的第二压力室142。可设想摇臂140与旋转凸轮轴、凸轮以及相关联的凸轮从动件(未示出)机械地联接，从而将凸轮轴的旋转运动转变成排气门66的直线运动以便实现排气门66的运动例如打开和关闭。
控制阀144可构造成控制从致动器歧管106流向蓄积器148的加压流体。具体来讲，控制阀144包括两位电磁致动阀。控制器50可构造成通过合适的控制信号影响控制阀144在第一位置和第二位置之间的移动，在所述第一位置，允许加压流体从致动器歧管106流向蓄积器148，在所述第二位置，阻止加压流体从致动器歧管106流向蓄积器148。可以设想在发动机制动模式中，控制阀144处于第二位置，从而基本上没有流体流向蓄积器148。还可设想在再生模式中，控制阀144处于第二位置以便允许液压流体穿过控制阀144流经液压管线146并流向蓄积器148。还可设想控制阀144包括构造成控制加压流体从致动器歧管106流向蓄积器148的任何合适的阀，例如机械或液压致动的多位阀。
当控制阀144处于第一位置时，蓄积器148可通过通道150接收来自致动器歧管106的加压流体。具体来讲，蓄积器148可以是固定容积蓄积器并且包括设置于壳体156中的活塞152和弹簧154。活塞152和壳体156可构造成与致动器歧管106流体连通的第三压力室158。可设想蓄积器148是构造成蓄积任何量(例如小于、等于或大于第一活塞组件112的排量)的加压流体的任何合适类型的蓄积器。由此，蓄积器148中蓄积的流体量与控制阀144的操作相互配合使得排气门66的正时可调。
工业适用性
本发明的控制排气温度的系统适用于任何内燃机。本发明的系统可以调节与内燃机相关联的一个或多个排气门的正时以便增加被导向下游部件——例如再生器、过滤器、催化转化器和/或本领域已知的任何其他部件——的排气的温度。下面说明气门致动系统72的操作。
控制器50响应来自输入装置76的信号进入发动机制动模式。在发动机制动模式中，停止向内燃机12供应燃料。控制器50接收来自传感器80的信号以便在发动机制动模式过程中建立合适的正时，从而当活塞接近压缩冲程的上止点位置时通过打开与内燃机12的一个或多个气缸相关联的排气门使得压缩空气从内燃机12的一个或多个气缸中释放。设想压缩空气可以从任何数量的气缸中被释放以便有助于在特定的发动机制动模式中(产生)希望的制动作用。
在发动机制动模式中，控制器50向制动控制阀84传递信号以便流体联接供给端口88和致动端口100并阻止排放端口108和贮液槽94之间的流体连通。因此，来自低压供给源86的液压流体可流向液压歧管102并且可以供液压致动系统98使用。当液压歧管102内的液压流体的压力克服止回阀104时，加压流体可流向致动器歧管106、返回管线110并流向第一压力室130和第二压力室142。止回阀104可以构造成通过当相关联的致动器歧管106和返回管线110中的流体压力下降到低于预定压力时允许加压流体从液压歧管102流动从而将可供气门致动系统98使用的加压流体保持在预定压力下。在发动机制动模式中，控制阀144处于第二位置并且基本上阻止加压流体从致动器歧管106、液压管线146朝向蓄积器148的流动。
当制动控制阀84被启动时，活塞组件112例如“主”活塞组件可以用作向活塞组件114例如“从动”活塞组件提供加压流体的泵。例如，第一活塞组件112的活塞116响应凸轮126、凸轮从动件128和摇臂124的运动而沿弹簧122的力的方向的直线移动可导致第二活塞组件114的活塞132的直线移动。具体地，第一压力室130、致动器歧管106、返回管线110和第二压力室142中的加压流体可不被释放且可使第二活塞组件114的活塞132沿与弹簧138的力相反的方向移动。活塞杆136被向下推动靠接摇臂140，该摇臂140推动排气门66至打开位置。排气门66的打开位置允许压缩空气从气缸中排出，从而执行本领域已知的发动机制动功能。由此，在发动机制动模式中，凸轮126的转动使得排气门66周期性地打开和关闭。设想在某些实施方式中，在压缩冲程的上止点之前大约15度打开排气门66。
当控制器50不在发动机制动模式中运行时，制动控制阀84不被致动并且加压流体被阻止流向致动端口100且排放端口108可通过排出端口92与发动机贮液槽94流体连通。
可通过可变气门致动系统72调节排气门66的移动来增加导向发动机12的下游的排气的温度。具体地，传感器52可向控制器50传递表明低于预定值的温度的信号并且控制器50可确定希望增加排气的温度。另外，控制器50可接收来自传感器80的信号以便建立与曲柄轴相关联并由此与内燃机12的活塞相关联的正时。例如，控制器50可确定合适的正时从而燃烧空气和/或排气可从与排气门66相关联的活塞-气缸结构中被释放。即，控制器50可构造成在活塞的做功冲程中打开排气门66。设想在某些实施方式中，可在四冲程燃烧循环的做功冲程的上止点后大约20-30度打开排气门66。
控制器50可向控制阀144传递信号以便将控制阀致动至第一位置。由此，加压流体被允许流经控制阀144。控制器50还可以向制动控制阀84传递信号以便致动该制动控制阀以便允许加压流体从供给端口88流向致动端口100并阻止流体从排放端口108流向贮液槽94。由此，来自低压供给源86的加压流体可流向液压歧管102，克服止回阀104并流向致动器歧管106。另外，加压流体可流向返回管线110、第一压力室130、第二压力室142和第三压力室158。
与发动机制动模式中的操作相似，“主”活塞组件112可响应凸轮126的转动用作向“从动”活塞组件114提供加压流体的泵。但是，控制阀144被致动至第一位置，这使得加压流体可流经控制阀144并流向蓄积器148。由此，被活塞116排出的加压流体被导向活塞152和活塞132。在活塞152移动并且蓄积器148被填充后，活塞132可沿与弹簧138的力相反的方向移动。由此，第二活塞组件114的活塞杆136被向下推动靠接摇臂140以便推动排气门66到达打开位置。排气门66的打开位置使得燃烧空气和/或排气流经排气出口68。由于蓄积器148、特别是活塞152的位移使得活塞132的移动延迟，在某些实施方式中可控制排气门66在做功冲程的大约20°-30°处打开。
可设想预先确定液压系统98的排气门66的打开和正时以便在内燃机12的下游产生希望量的高温排气。另外，蓄积在蓄积器148中的流体的量可影响第二活塞组件114的排出量。例如，如果蓄积器148蓄积了由第一活塞组件112排出的全部流体量，则第二活塞组件114不能移动。另外，可控制控制阀148的致动以便限制被允许流向蓄积器148的流体的量。例如，假定蓄积器148能够蓄积由第一活塞组件112排出的全部流体量，则可将控制器50配置成朝向第一位置移动控制阀144从而基本上阻止来自第一活塞组件112的流体流向蓄积器148。由此，即使蓄积器148能够蓄积更多的流体，控制阀144也将限制蓄积的流体的量。由此，可以控制蓄积器148的尺寸和控制阀144的致动，从而可在基本上没有致动排气门66和排气门66的致动相对于发动机制动模式的正时基本上没有变化之间无限制地调节排气门66的可变正时。另外，当蓄积器148蓄积的流体少于由第一活塞组件112排出的流体时，可将控制阀144控制至第一位置以便使得流体流向蓄积器148，蓄积器148可以吸收一部分由第一活塞组件112排出的流体，而由第一活塞组件112排出的流体的剩余部分可移动第二活塞组件114。由此，可以确定蓄积器148的尺寸以便吸收给定量的由第一活塞组件112排出的流体并且可以实现排气门66的特殊的可变正时。设想可以在做功冲程中打开与内燃机12的一个或多个活塞-气缸结构相关联的任何数量的排气门。
由于控制器50可在不希望制动模式时通过控制制动控制阀84而允许加压流体流向液压系统98并且通过控制控制阀144而允许加压流体流向蓄积器148，所以活塞116引起的流体排量可被吸收在蓄积器148内。另外，排气门66可在做功冲程的上止点后大约20°-30°打开，由此，高温排气被输送至内燃机12的下游。
本领域的技术人员应该显见，可以对本发明的控制排气温度的系统进行各种修改和变型。通过阅读本说明书的描述以及公开的方法和装置的实施，其他实施方式对本领域的技术人员来说是显而易见的。本说明书和示例仅仅是示例性的，本发明的真正范围由所附的权利要求及其等同物表明。

Claims (10)

1.一种用于向发动机下游的至少一个部件提供排气的可变气门致动系统(72)，包括：
低压流体源(86)；
发动机贮液槽(94)；
设置在发动机气缸中的排气门(66)；
与所述发动机气缸的排气门可操作地连接的液压致动系统(98)；
与所述液压致动系统可操作地连接的制动控制阀(84)；
流体蓄积装置(148)；和
用于流体地联接所述液压致动系统和所述蓄积装置的流体联接装置(144)。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制动控制阀进一步构造成选择性地允许流体从低压流体源向发动机贮液槽流动。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述制动控制阀可操作以便在阻断低压流体源的同时流体地联接所述液压致动系统与所述发动机贮液槽或者在阻断发动机贮液槽的同时流体地联接所述液压致动系统与所述低压流体源。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
构造成致动所述流体联接装置和所述制动控制阀的电子控制模块(50)。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述流体联接装置包括两通电磁控制阀且所述电子控制模块使得所述两通电磁控制阀能够打开和关闭。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括发动机，在该发动机的燃烧循环中，在做功冲程的上止点后大约20°-30°所述排气门打开。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
与所述制动控制阀联接的液压歧管，该液压歧管与所述液压致动系统流体地联接。
8.一种向发动机系统下游提供排气的方法，所述发动机系统在发动机制动系统的制动控制阀(84)、低压流体源(86)、液压致动系统(98)、具有第一压力室(130)的第一活塞组件(114)、具有第二压力室(142)和排气门(66)的第二活塞组件(114)、控制阀(144)和具有第三压力室(158)的流体蓄积装置(148)之间具有流体连接，所述方法包括：
使控制阀打开以便允许流体流向蓄积装置的第三压力室；
将来自低压流体源的流体供应至所述制动控制阀；
使所述制动控制阀向所述液压致动系统供应流体，所述液压致动系统与所述制动控制阀可操作地连接；
通过所述液压致动系统供应流体以便填充第一活塞组件的第一压力室；
使第一活塞组件流体地填充所述蓄积装置的第三压力室；并且
使所述第二活塞组件基于所述第一活塞组件和蓄积装置的操作打开所述排气门。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一活塞组件的操作包括流体地填充所述第一压力室和所述第三压力室。
10.一种用于提供再生过程中使用的排气的可变气门致动系统(72)，包括：
根据权利要求1-7中任一项所述的可变气门致动系统；
第一活塞组件(112)；和
与发动机气缸的排气门(66)可操作地连接的第二活塞组件(114)，其中所述第二活塞组件与所述第一活塞组件可操作地连接。
CNA2007800249385A 2006-05-31 2007-04-04 控制排气温度的系统 Pending CN101484667A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/443,085 2006-05-31
US11/443,085 US7878162B2 (en) 2006-05-31 2006-05-31 System to control exhaust gas temperature

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101484667A true CN101484667A (zh) 2009-07-15

Family

ID=38476093

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA2007800249385A Pending CN101484667A (zh) 2006-05-31 2007-04-04 控制排气温度的系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7878162B2 (zh)
CN (1) CN101484667A (zh)
DE (1) DE112007001302T5 (zh)
WO (1) WO2007139619A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103573324A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 包括蓄能器的可变气门致动系统和控制该系统的方法
CN103600810A (zh) * 2013-10-29 2014-02-26 启东中冶润滑设备有限公司 两路输出气制动装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070277779A1 (en) * 2006-05-31 2007-12-06 Caterpillar Inc. System for exhaust valve actuation
US8407999B2 (en) * 2008-09-30 2013-04-02 The United States Of America, As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency Efficiency turbocharged engine system with bottoming cycle, and method of operation
US20120067331A1 (en) * 2010-09-16 2012-03-22 Caterpillar Inc. Controlling engine braking loads using cat regeneration system (CRS)
US20150114366A1 (en) * 2012-04-05 2015-04-30 The Ohio State University Systems and methods for implementing an open thermodynamic cycle for extracting energy from a gas
EP3194734B1 (en) 2014-09-18 2020-08-12 Eaton Intelligent Power Limited Rocker arm assembly for engine braking
WO2017064690A1 (en) * 2015-10-15 2017-04-20 Eaton S.R.L Rocker arm assembly for engine brake
GB2546488B (en) * 2016-01-19 2020-05-13 Ford Global Tech Llc An engine exhaust gas recirculation system with at least one exhaust recirculation treatment device

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4664070A (en) * 1985-12-18 1987-05-12 The Jacobs Manufacturing Company Hydro-mechanical overhead for internal combustion engine
GB9717034D0 (en) * 1997-08-13 1997-10-15 Johnson Matthey Plc Improvements in emissions control
US6615580B1 (en) * 1999-06-23 2003-09-09 Southwest Research Institute Integrated system for controlling diesel engine emissions
WO2003031780A1 (en) * 2001-10-11 2003-04-17 Southwest Research Institute Systems and method for controlling diesel engine emissions
US6679224B2 (en) * 2001-11-06 2004-01-20 Southwest Research Institute Method and apparatus for operating a diesel engine under stoichiometric or slightly fuel-rich conditions
US6901751B2 (en) * 2002-02-01 2005-06-07 Cummins, Inc. System for controlling particulate filter temperature
US7135153B2 (en) * 2002-03-07 2006-11-14 Southwest Research Institute NOx reduction system for diesel engines, using hydrogen selective catalytic reduction
WO2003087544A2 (en) * 2002-04-08 2003-10-23 Diesel Engine Retarders, Inc. Compact lost motion system for variable valve actuation
AU2003276614A1 (en) * 2002-06-17 2003-12-31 Southwest Research Institute Method for controlling exhausted gas emissions
US6644271B1 (en) * 2002-10-30 2003-11-11 Caterpillar Inc Engine braking system
US20040083994A1 (en) * 2002-10-30 2004-05-06 Homa Afjeh System for actuating an engine valve
US6796165B2 (en) * 2002-11-18 2004-09-28 Southwest Research Institute Apparatus and method for real-time measurement of mass, size and number of solid particles of particulate matter in engine exhaust
US6732507B1 (en) * 2002-12-30 2004-05-11 Southwest Research Institute NOx aftertreatment system and method for internal combustion engines
US20040123588A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-01 Stanglmaier Rudolf H. Method for controlling exhaust gas temperature and space velocity during regeneration to protect temperature sensitive diesel engine components and aftertreatment devices
US7062905B2 (en) * 2003-02-21 2006-06-20 Southwest Research Institute Control method for dual path NOx adsorber system
DE10352498A1 (de) 2003-11-11 2005-06-09 Daimlerchrysler Ag Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102004050225A1 (de) 2004-10-15 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103573324A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 包括蓄能器的可变气门致动系统和控制该系统的方法
CN103600810A (zh) * 2013-10-29 2014-02-26 启东中冶润滑设备有限公司 两路输出气制动装置
CN103600810B (zh) * 2013-10-29 2018-02-13 启东中冶润滑液压设备有限公司 两路输出气制动装置

Also Published As

Publication number Publication date
US7878162B2 (en) 2011-02-01
US20070277510A1 (en) 2007-12-06
WO2007139619A1 (en) 2007-12-06
DE112007001302T5 (de) 2009-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101484667A (zh) 控制排气温度的系统
CN101484666A (zh) 排气门致动系统
US8943803B2 (en) Power system with cylinder-disabling strategy
KR101293431B1 (ko) 집진 필터의 재생방법 및 시스템
US8919107B2 (en) Control device of diesel engine with turbocharger
US8082730B2 (en) Engine system having particulate reduction device and method
US8069651B2 (en) Machine, engine system and operating method
US20090223209A1 (en) Charged air bypass for aftertreatment combustion air supply
JP2010059975A (ja) エンジンの弁機構
CN103184947A (zh) 柴油发动机的控制装置及控制方法
US20110252765A1 (en) Exhaust throttle valve system and method for diesel particulate filter regeneration
CN101493026A (zh) 带有氧和温度控制的排气还原系统
WO2009055060A2 (en) Increasing exhaust temperature for aftertreatment operation
CN102168616A (zh) 用于柴油微粒过滤器再生的排气阀致动系统
WO2009017566A1 (en) Engine system, operating method and control strategy for aftertreatment thermal management
CN204082313U (zh) 一种用于发动机的涡轮增压器废气门和排气管理装置
CN102877962A (zh) 操作内燃机中的排气再循环冷却器的方法
EP4097341A1 (en) Engine controls for exhaust aftertreatment thermal management
EP2784274A1 (en) A power system comprising a turbocharger lubricating bypass passage
CN106948905A (zh) 内燃发动机颗粒过滤器的清理方法
WO2008088527A1 (en) Valve actuation system for internal combustion engine
EP2077380B1 (en) Engine system having valve actuated particle filter regeneration
CN101586489A (zh) 在dpf再生模式下冷却热排放的新鲜空气旁路
CN106948906A (zh) 一种自增压的碳氢喷射系统
JP2007332906A (ja) 内燃機関のｄｐｆ再生装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication