CN104279088A - 具有动态载荷控制的专用egr发动机 - Google Patents

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R.S.麦卡尔平
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Abstract

本发明涉及具有动态载荷控制的专用EGR发动机。内燃发动机包括第一发动机排和第二发动机排。第一进气阀置于第一发动机排的汽缸的进气口中，并且被配置为用于通过根据第一进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流。可变阀机构控制机构被配置为影响第一进气阀的升程和持续时间特性。可调整第一进气阀的升程或持续时间，从而满足EGR控制标准。

Description

具有动态载荷控制的专用EGR发动机
联邦研究声明
本发明是在美国政府的支持下根据能源部授予的协议No.DE-EE0005654做出的。美国政府可享有本发明的一些权利。
技术领域
本发明涉及具有排气再循环的内燃发动机，更具体地涉及可在EGR变化范围大的各种EGR模式操作的内燃发动机。
背景技术
在当今世界，期望内燃发动机具有提高的燃料经济性和减少的排放物，同时产生可接受水平的动力。同时实现这些目标的手段是利用排气再循环（EGR）。遗憾的是，常规发动机通常不能在允许相对高水平的EGR的同时在大范围的排量下操作，在一些操作模式下需要相对高水平的EGR来减轻点火爆震和提高燃料经济性。此外，目前还未能实际上向发动机的所有汽缸对称或接近对称地传送富氢EGR，以减少轻载荷时的节流损失，从而降低燃料消耗。
因此，期望提供一种解决现有技术中的这些和其它缺陷的发明。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，内燃发动机包括限定第一燃烧室的第一发动机排，第一燃烧室具有用于将第一燃烧空气流提供到第一燃烧室的第一进气口和用于从第一燃烧室提供第一燃烧产物流的第一排气口。第二发动机排限定第二燃烧室，第二燃烧室具有用于将第二燃烧空气流提供第二燃烧室的第二进气口和用于从第二燃烧室提供第二燃烧产物流的第二排气口。第一进气阀置于第一进气口中，并且第一进气阀被配置为用于通过根据第一进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流。
第二进气阀置于第二进气口中，并且第二进气阀被配置为用于通过根据第二进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流。进气歧管限定进气充气室，并且进气歧管还限定空气入口、第一进气流道、第二进气流道和EGR管道，它们各自与进气充气室流体连通。空气入口与一定量环境空气流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气以将其传送到进气充气室。第一进气流道与第一进气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧空气流从进气充气室运载到第一进气口。第二进气流道与第二进气口流体连通，并且被配置为用于将第二燃烧空气流从进气充气室运载到第二进气口。EGR管道与第一排气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧产物流从第一排气口运载到进气充气室。
在本发明的另一示例性实施例中，提供可变阀机构控制机构，其被配置为影响第一进气阀的升程和持续时间特性。调整第一进气阀的升程或持续时间，从而满足EGR控制标准。
通过结合附图提供的本发明的以下详细描述，显而易见以上特征和优点以及本发明的其它特征和优点。
本发明还提供了以下方案：
1. 一种内燃发动机，包括：
限定第一燃烧室的第一发动机排，第一燃烧室具有用于将第一燃烧空气流提供到第一燃烧室的第一进气口和用于从第一燃烧室提供第一燃烧产物流的第一排气口；
限定第二燃烧室的第二发动机排，第二燃烧室具有用于将第二燃烧空气流提供到第二燃烧室的第二进气口和用于从第二燃烧室提供第二燃烧产物流的第二排气口；
第一进气阀，其置于第一进气口中，第一进气阀被配置为用于通过根据第一进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流；
第二进气阀，其置于第二进气口中，第二进气阀被配置为用于通过根据第二进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流；
限定进气充气室的进气歧管，进气歧管还限定空气入口、第一进气流道、第二进气流道和EGR管道，它们各自与进气充气室流体连通；
空气入口，其与一定量环境空气流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气以将其传送到进气充气室；
第一进气流道，其与第一进气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧空气流从进气充气室运载到第一进气口；
第二进气流道，其与第二进气口流体连通，并且被配置为用于将第二燃烧空气流从进气充气室运载到第二进气口；
EGR管道，其与第一排气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧产物流从第一排气口运载到进气充气室；
进一步包括EGR回流控制阀，其置于EGR管道中，EGR回流控制阀被配置为用于允许当EGR回流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分被直接传送到进气充气室，并且当EGR回流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流直接流到进气充气室。
2. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括可变阀机构控制机构，其被配置为用于通过调整第一进气阀的升程来影响第一进气阀的升程和持续时间特性。
3. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括可变阀机构控制机构，其被配置为用于通过调整第一进气阀的持续时间来影响第一进气阀的升程和持续时间特性。
4. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括可变阀机构控制机构，其被配置为用于通过调整第一进气阀的升程和持续时间来影响第一进气阀的升程和持续时间特性。
5. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气。
6. 根据方案1所述的内燃发动机，
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
7. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气。
8. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气；
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
9. 根据方案1所述的内燃发动机，其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
10. 根据方案1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气；
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
11. 一种用于控制内燃发动机的方法，包括：
提供限定第一燃烧室的第一发动机排，第一燃烧室具有用于将第一燃烧空气流提供到第一燃烧室的第一进气口和用于从第一燃烧室提供第一燃烧产物流的第一排气口；
提供限定第二燃烧室的第二发动机排，第二燃烧室具有用于将第二燃烧空气流提供到第二燃烧室的第二进气口和用于从第二燃烧室提供第二燃烧产物流的第二排气口；
提供置于第一进气口中的第一进气阀，第一进气阀被配置为用于通过根据第一进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流；
提供置于第二进气口中的第二进气阀，第二进气阀被配置为用于通过根据第二进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流；以及
提供限定进气充气室的进气歧管，进气歧管还限定空气入口、第一进气流道、第二进气流道和EGR管道，它们各自与进气充气室流体连通；
其中，空气入口与一定量环境空气流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气以将其传送到进气充气室；
其中，第一进气流道与第一进气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧空气流从进气充气室运载到第一进气口；
其中，第二进气流道与第二进气口流体连通，并且被配置为用于将第二燃烧空气流从进气充气室运载到第二进气口；并且
其中，EGR管道与第一排气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧产物流从第一排气口运载到进气充气室；
进一步包括提供可变阀机构控制机构，其被配置为用于影响第一进气阀的升程和持续时间特性；以及
调整第一进气阀的升程或持续时间，从而满足EGR控制标准。
12. 根据方案11所述的方法，包括调整第一进气阀的持续时间。
13. 根据方案11所述的方法，包括调整第一进气阀的升程。
14. 根据方案11所述的方法，包括调整第一进气阀的升程和持续时间。
15. 根据方案11所述的方法，进一步包括：
提供EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
提供EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气；
提供EGR回流控制阀，其置于EGR管道中，EGR回流控制阀被配置为用于允许当EGR回流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分被直接传送到进气充气室，并且当EGR回流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流直接流到进气充气室；
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
其中，升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出；
进一步包括关闭EGR回流控制阀，从而在正常吸气模式操作内燃发动机，在第一发动机排和第二发动机排中产生动力。
16. 根据方案15所述的方法，进一步包括关闭EGR通气流控制阀，从而在停用第一发动机排的情况下操作内燃发动机。
17. 根据方案15所述的方法，进一步包括关闭EGR升压流控制阀，从而在升压模式下操作内燃发动机，同时第一发动机排根据第一进气阀的升程和持续时间特性相对轻载荷地操作，而第二发动机排相对重载荷地操作。
18. 根据方案11所述的方法，进一步包括：
提供EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
提供EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气；
提供EGR回流控制阀，其置于EGR管道中，EGR回流控制阀被配置为用于允许当EGR回流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分被直接传送到进气充气室，并且当EGR回流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流直接流到进气充气室；
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
其中，升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出；
进一步包括关闭EGR通气流控制阀，从而在正常吸气专用EGR模式操作内燃发动机。
19. 根据方案18所述的方法，进一步包括关闭EGR升压流控制阀，从而在升压模式下操作内燃发动机，同时第一发动机排根据第一进气阀的升程和持续时间特性相对轻载荷地操作，产生供应的专用EGR，而第二发动机排相对重载荷地操作。
附图说明
其它特征、优点和细节仅以举例方式出现在实施例的以下详细描述中，详细描述涉及附图，附图是示出根据本发明的示例性实施例的内燃发动机的示意图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅是示例性的，并非意在限制本发明、其应用或用途。根据本发明的示例性实施例，内燃发动机100包括限定具有第一进气口106的第一燃烧室104的第一发动机排（bank）102，第一进气口106用于将第一燃烧空气流108提供到第一燃烧室104。第一发动机排102还限定用于从第一燃烧室104提供第一燃烧产物流112的第一排气口110。第二发动机排114限定具有第二进气口118的第二燃烧室116，第二进气口118用于将第二燃烧空气流120提供到第二燃烧室116。第二发动机排114还限定用于从第二燃烧室116提供第二燃烧产物流124的第二排气口122。
第一进气阀126置于第一进气口106中并被配置为用于通过根据第一进气阀升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流108。应该明白，第一进气阀126可包括单个提升阀、多个提升阀或适于根据期望特性执行计量第一燃烧空气流108的功能的任何设备。第二进气阀128类似地置于第二进气口118中。第二进气阀128被配置为用于通过根据第二进气阀升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流120。应该明白，第二进气阀128可包括单个提升阀、多个提升阀或适于根据期望特性执行计量第二燃烧空气流120的功能的任何设备。
发动机还包括进气歧管130，其限定进气充气室132。此外，进气歧管130限定空气入口134、第一进气流道（runner）136、第二进气流道138和EGR管道（duct）140。空气入口134、第一进气流道136、第二进气流道138和EGR管道140中的每个与进气充气室132流体连通。空气入口134与一定量环境空气142流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气142以将其传送到入口混合器144，在该处，一定量环境空气142与升压（boost）支管148运载（carried）的预升压EGR流146结合，以产生升压进气流150，其被传送到增压器172并随后被传送到进气充气室132。进气充气室132提供一定量共用的燃烧空气154，其被分离以产生在第一进气流道136中的第一燃烧空气流108和第二进气流道138中的第二燃烧空气流120。节流阀156可置于第一进气流道136中，用于控制第一燃烧空气流108和第二燃烧空气流120之间的关系，它们各自提取自行进通过进气充气室132的一定量共用的燃烧空气154。第一进气流道136与第一进气口106流体连通并且被配置为用于将第一燃烧空气流108从进气充气室132运载到第一进气口106。
第二进气流道138与第二进气口118流体连通并且被配置为用于将第二燃烧空气流120从进气充气室132运载到第二进气口118。EGR管道140与第一排气口110流体连通并且被配置为用于将第一燃烧产物流112从第一排气口110运载到EGR分离器178，在该处，燃烧产物112在后升压EGR流158和预升压EGR流146之间被划分。后升压EGR流158通过直接返回支管160进入进气充气室132。预升压EGR流146被引导通过升压支管148并在入口混合器144处与环境空气142结合以形成升压进气流150。可安置回热器162（例如，在EGR分离器178的上游），以在燃烧产物112再次引入进气充气室132之前从燃烧产物112提取热量。
在示例性实施例中，内燃发动机100包括可变阀机构（train）控制机构164，其被配置为用于通过调整第一进气阀126的升程、通过调整第一进气阀126的持续时间或通过调整第一进气阀126的升程和持续时间来影响第一进气阀126的升程和持续时间特性。
在示例性实施例中，内燃发动机100包括EGR通风口166，其与EGR管道140流体连通并且被配置为用于将来自EGR管道140的待排放的第一燃烧产物流112的至少一部分运载到大气176。EGR通气流控制阀168可置于EGR通风口166中，并且EGR通气流控制阀168可被配置为用于当EGR通气流控制阀168处于打开模式时允许第一燃烧产物流112的至少一部分排放到大气176，并且当EGR通气流控制阀168处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112被释放到大气176。
在示例性实施例中，内燃发动机100包括置于EGR管道140中的EGR回流控制阀170。根据本实施例，EGR回流控制阀170被配置为允许当EGR回流控制阀170处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分被直接传送到进气充气室132，并且当EGR回流控制阀170处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112直接流到进气充气室132。
在示例性实施例中，EGR管道140具有升压支管148和直接返回支管160，直接返回支管160与进气充气室132流体连通。升压支管148与增压器172的入口152流体连通，并且被配置为用于运载待与一定量环境空气142混合的第一燃烧产物流112，以产生升压进气流150并将升压进气流150传送到增压器172的入口152。增压器172与增压器172的入口152以及进气充气室132流体连通。增压器172被配置为用于压缩燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到进气充气室132。
在示例性实施例中，EGR升压流控制阀174置于直接返回支管160中。EGR升压流控制阀174被配置和布置为用于允许在EGR升压流控制阀174处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分通过直接返回支管160被传送到进气充气室132，并且在EGR升压流控制阀174处于关闭模式时防止通过直接返回支管160流到进气充气室132或从其流回。
在示例性实施例中，内燃发动机100包括EGR通风口166，其与EGR管道140流体连通并且被配置为用于将来自EGR管道140的待排放的第一燃烧产物流112的至少一部分运载到大气176。此外，内燃发动机100包括置于EGR通风口166中的EGR通气流控制阀168。EGR通气流控制阀168可被配置为用于允许当EGR通气流控制阀168处于打开模式时将第一燃烧产物流112的至少一部分排放到大气176，并且当EGR通气流控制阀168处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112被释放到大气176。此外，根据本实施例，EGR回流控制阀170置于EGR管道140中，并且EGR通气流控制阀168被配置为允许当EGR回流控制阀170处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分被直接传送到进气充气室132，并且当EGR回流控制阀170处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112直接流到进气充气室132。
在另一示例性实施例中，内燃发动机100包括EGR通风口166，其与EGR管道140流体连通并且被配置为用于将来自EGR管道140的待排放的第一燃烧产物流112的至少一部分运载到大气176。EGR通气流控制阀168置于EGR通风口166中，并且EGR通气流控制阀168可被配置为用于当EGR通气流控制阀168处于打开模式时将第一燃烧产物流112的至少一部分排放到大气176，并且当EGR通气流控制阀168处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112被释放到大气176。此外，EGR管道140具有升压支管148和直接返回支管160，直接返回支管160与进气充气室132流体连通。升压支管148与增压器172的入口152流体连通，并且被配置为用于运载待与一定量环境空气142混合的第一燃烧产物流112，以产生燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到增压器172的入口152。增压器172与增压器172的入口152以及进气充气室132流体连通，并且被配置为用于压缩燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到进气充气室132。此外，EGR升压流控制阀174置于直接返回支管160中，并且EGR升压流控制阀174被配置为用于允许在EGR升压流控制阀174处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分通过直接返回支管160被传送到进气充气室132，并且在EGR升压流控制阀174处于关闭模式时防止通过直接返回支管160流到进气充气室132或从其流回。
在另一示例性实施例中，内燃发动机100包括置于EGR管道140中的EGR回流控制阀170，并且EGR回流控制阀170被配置为允许当EGR回流控制阀170处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分被直接传送到进气充气室132，并且当EGR回流控制阀170处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112直接流到进气充气室132。此外，EGR管道140具有升压支管148和直接返回支管160，直接返回支管160与进气充气室132流体连通。升压支管148与增压器172的入口152流体连通，并且被配置为用于运载待与一定量环境空气142混合的第一燃烧产物流112，以产生燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到增压器172的入口152。增压器172与增压器172的入口152以及进气充气室132流体连通，并且被配置为用于压缩燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到进气充气室132。EGR升压流控制阀174置于直接返回支管160中，并且被配置为用于允许在EGR升压流控制阀174处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分通过直接返回支管160被传送到进气充气室132，并且在EGR升压流控制阀174处于关闭模式时防止通过直接返回支管160流到进气充气室132或从其流回。
在另一示例性实施例中，内燃发动机100包括EGR通风口166，其与EGR管道140流体连通并且被配置为用于将来自EGR管道140的待排放的第一燃烧产物流112的至少一部分运载到大气176。EGR通气流控制阀168置于EGR通风口166中，并且EGR通气流控制阀168可被配置为用于当EGR通气流控制阀168处于打开模式时将第一燃烧产物流112的至少一部分排放到大气176，并且当EGR通气流控制阀168处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112被释放到大气176。EGR回流控制阀170置于EGR管道140中，并且被配置为允许当EGR回流控制阀170处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分被直接传送到进气充气室132，并且当EGR回流控制阀170处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112直接流到进气充气室132。
EGR管道140具有升压支管148和直接返回支管160，并且直接返回支管160与进气充气室132流体连通。升压支管148与增压器172的入口152流体连通，并且被配置为用于运载待与一定量环境空气142混合的第一燃烧产物流112，以产生燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到增压器172的入口152。增压器172与增压器172的入口152以及进气充气室132流体连通，并且被配置为用于压缩燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到进气充气室132。EGR升压流控制阀174置于直接返回支管160中。EGR升压流控制阀174被配置为用于允许在EGR升压流控制阀174处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分通过直接返回支管160被传送到进气充气室132，并且在EGR升压流控制阀174处于关闭模式时防止通过直接返回支管160流到进气充气室132或从其流回。
控制内燃发动机100的方法包括提供限定第一燃烧室104的第一发动机排102，第一燃烧室104具有用于将第一燃烧空气流108提供到第一燃烧室104的第一进气口106和用于从第一燃烧室104提供第一燃烧产物流112的第一排气口110。还提供限定第二燃烧室116的第二发动机排114，第二燃烧室116具有用于将第二燃烧空气流120提供第二燃烧室116的第二进气口118和用于从第二燃烧室116提供第二燃烧产物流112的第二排气口122。第一进气阀126置于第一进气口106中，并且第一进气阀126被配置为用于通过根据第一进气阀126的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流108。
第二进气阀128置于第二进气口118中，并且第二进气阀128被配置为用于通过根据第二进气阀升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流120。提供限定进气充气室132的进气歧管130。进气歧管130还限定空气入口134、第一进气流道136、第二进气流道138和EGR管道140，它们各自与进气充气室132流体连通。空气入口134与一定量环境空气142流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气142以将其传送到进气充气室132，并且第一进气流道136与第一进气口106流体连通并且被配置为用于将第一燃烧空气流108从进气充气室132运载到第一进气口106。第二进气流道138与第二进气口118流体连通并且被配置为用于将第二燃烧空气流120从进气充气室132运载到第二进气口118。EGR管道140与第一排气口110流体连通并且被配置为用于将第一燃烧产物流112从第一排气口110运载到进气充气室132。
根据本示例性方法，提供可变阀机构控制机构164，该机构被配置为用于影响第一进气阀126的升程和持续时间特性。最后，调整第一进气阀126的升程或持续时间，从而满足EGR控制标准。应该明白，可调整第一进气阀126的持续时间或调整第一进气阀126的持续时间，或调整第一进气阀126的升程和持续时间。
在示例性实施例中，EGR通风口166可被设置为与EGR管道140流体连通。EGR通风口166被配置为用于将来自EGR管道140的待排放的第一燃烧产物流112的至少一部分运载到大气176。EGR通气流控制阀168也可置于EGR通风口166中，从而使得EGR通气流控制阀168被配置为用于允许当EGR通气流控制阀168处于打开模式时将第一燃烧产物流112的至少一部分排放到大气176，并且当EGR通气流控制阀168处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112被释放到大气176。EGR回流控制阀170也可置于EGR管道140中，从而使得EGR通气流控制阀168被配置为允许当EGR回流控制阀170处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分被直接传送到进气充气室132，并且当EGR回流控制阀170处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112直接流到进气充气室132。在示例性实施例中，EGR管道140设置有升压支管148和直接返回支管160，直接返回支管160与进气充气室132流体连通，从而使得升压支管148与增压器172的入口152流体连通。升压支管148被配置为用于运载待与一定量环境空气142混合的第一燃烧产物流112，以产生燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到增压器172的入口152。增压器172被设置为与增压器172的入口152以及进气充气室132流体连通，并且被配置为用于压缩燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到进气充气室132。
根据本示例性方法，EGR升压流控制阀174被设置为置于直接返回支管160中。EGR升压流控制阀174被配置为用于允许在EGR升压流控制阀174处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分通过直接返回支管160被传送到进气充气室132，并且在EGR升压流控制阀174处于关闭模式时防止通过直接返回支管160流到进气充气室132或从其流回。为了帮助在正常吸气模式下操作内燃发动机100，在第一发动机排102和第二发动机排114中产生动力，所述方法包括关闭EGR回流控制阀170。在另一实施例中，可关闭EGR通气流控制阀168，从而在停用第一发动机排102的情况下操作内燃发动机100。此外，可关闭EGR升压流控制阀174，从而在升压模式下操作内燃发动机100，同时第一发动机排102根据第一进气阀126的升程和持续时间特性相对轻载荷地操作，第二发动机排114相对重载荷地操作。
在示例性实施例中，内燃发动机100可设置有EGR通风口166，其与EGR管道140流体连通并且被配置为用于将来自EGR管道140的待排放的第一燃烧产物流112的至少一部分运载到大气176。然后，EGR通气流控制阀168可置于EGR通风口166中，从而使得EGR通气流控制阀168被配置为用于允许当EGR通气流控制阀168处于打开模式时将第一燃烧产物流112的至少一部分排放到大气176，并且当EGR通气流控制阀168处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112被释放到大气176。EGR回流控制阀170可置于EGR管道140中，从而使得EGR通气流控制阀168被配置为允许当EGR回流控制阀170处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分被直接传送到进气充气室132，并且当EGR回流控制阀170处于关闭模式时防止第一燃烧产物流112直接流到进气充气室132。
进一步根据本方法，EGR管道140设置有升压支管148和直接返回支管160，直接返回支管160与进气充气室132流体连通，并且升压支管148与增压器172的入口152流体连通，从而使得升压支管148被配置为用于运载待与一定量环境空气142混合的第一燃烧产物流112，以产生燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到增压器172的入口152。增压器172被设置为与增压器172的入口152以及进气充气室132流体连通，并且被配置为用于压缩燃烧空气150的结合流并将燃烧空气150的结合流传送到进气充气室132。EGR升压流控制阀174置于直接返回支管160中并且被配置为用于允许在EGR升压流控制阀174处于打开模式时第一燃烧产物流112的至少一部分通过直接返回支管160被传送到进气充气室132，并且在EGR升压流控制阀174处于关闭模式时防止通过直接返回支管160流到进气充气室132或从其流回。
根据本示例性方法，可关闭EGR通气流控制阀168，从而在正常吸气专用EGR模式下操作内燃发动机100。在另一示例性实施例中，可关闭EGR升压流控制阀174，从而在升压模式下操作内燃发动机100，同时第一发动机排102根据第一进气阀126的升程和持续时间特性相对轻载荷地操作，产生一定量专用的EGR，而第二发动机排114相对重载荷地操作。
因此，发动机可在若干模式下操作，诸如：（a）双排操作模式，其中，EGR升压流控制阀174和EGR通气流控制阀168打开并且EGR回流控制阀170关闭，在此模式下，发动机操作作为正常吸气双排式发动机，诸如每组中具有三个操作汽缸的V6发动机；（b）单排模式，其中，EGR升压流控制阀174打开，EGR回流控制阀170和EGR通气流控制阀168关闭，在此模式下，发动机在一排发动机停用的情况下操作，诸如，其中V6发动机仅三个汽缸操作；（c）CVVL模式，具有自然吸气并且不存在一定量专用的EGR，其中，EGR回流控制阀170关闭，并且EGR升压流控制阀174和EGR通气流控制阀168打开。在此模式下，发动机在一排发动机重载荷并且CVVL调整的汽缸轻载荷操作的情况下操作；（d）CVVL模式，具有自然吸气并且存在一定量专用的EGR，其中，EGR通气流控制阀168关闭，并且EGR升压流控制阀174和EGR回流控制阀170打开。在此模式下，发动机在一排发动机重载荷并且CVVL排汽缸轻载荷以向进气歧管130提供EGR作为一定量专用的EGR的情况下操作；（e）CVVL升压模式，存在一定量非专用的EGR，其中，EGR升压流控制阀174、EGR回流控制阀170和EGR通气流控制阀168都关闭。在此模式下，发动机在升压模式下操作，一排发动机重载荷并且另一排汽缸在CVVL机构控制下轻载荷；以及（f）CVVL升压模式，存在一定量专用的EGR，其中，EGR升压流控制阀174关闭，并且EGR回流控制阀170和EGR通气流控制阀168打开。在此模式下，发动机在升压模式下操作，一排发动机重载荷并且其他汽缸在CVVL机构控制下轻载荷并在专用EGR模式向进气歧管130提供EGR。
因此，发动机被设置为一排汽缸可重载荷操作，而另一排汽缸可操作为向所有汽缸供应专用EGR。提供专用EGR的汽缸可在全CVVL能力（升程和持续时间）下操作，以如所需要的根据操作者要求的载荷（即，功率输出）控制有效排量和EGR。本发明提供简化的发动机，其中，多个汽缸，半数（或可能小于半数）的阀机构受连续可变阀机构控制机构164控制以允许阀升程和阀事件持续时间。具备CVVL能力的汽缸被用于经由从具备CVVL的汽缸的排气口到发动机的进气歧管130的路径供应EGR。
因此，本发明提供：飞轮处性能提高的对称扭矩传送（例如，不像在四缸模式运行V6）；通过仅在一个汽缸排上要求CVVL，而非在两个汽缸排上要求CVVL减小成本；以及贯穿大范围的操作状态以最佳燃烧效率运行单排汽缸的能力。本发明能够仅利用单排汽缸来操作双排发动机，产生大范围的可变排量，以便显著降低燃料消耗。
连续可变阀升程（CVVL）系统采用诸如在慢速和快速凸轮之间切换的机制来实现阀升程的速度依赖变化。理想的可变阀升程系统能够连续地改变阀升程，从而在较高的rpm下通过向发动机供应更多空气来通气从而提供更高的升程。在低rpm下，可降低升程以增加空气流速，由此改进空气/燃料混合，以提供提高的燃料经济性和排放。CVVL可用于调节发动机输出，降低对节流蝶阀的依赖性并降低伴随的压力损失。
本发明向发动机的所有汽缸提供对称或接近对称的富氢EGR传送，具有降低轻载荷下的节流损失的能力，以便降低燃料消耗。
尽管已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可对本发明进行各种改变并且等价元件可替代本发明的元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多改进，以使特定的情况或材料适用于本发明的教导。因此，本发明并非意在限制所公开的具体实施例，而是将包括落在本申请范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种内燃发动机，包括：
限定第一燃烧室的第一发动机排，第一燃烧室具有用于将第一燃烧空气流提供到第一燃烧室的第一进气口和用于从第一燃烧室提供第一燃烧产物流的第一排气口；
限定第二燃烧室的第二发动机排，第二燃烧室具有用于将第二燃烧空气流提供到第二燃烧室的第二进气口和用于从第二燃烧室提供第二燃烧产物流的第二排气口；
第一进气阀，其置于第一进气口中，第一进气阀被配置为用于通过根据第一进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流；
第二进气阀，其置于第二进气口中，第二进气阀被配置为用于通过根据第二进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流；
限定进气充气室的进气歧管，进气歧管还限定空气入口、第一进气流道、第二进气流道和EGR管道，它们各自与进气充气室流体连通；
空气入口，其与一定量环境空气流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气以将其传送到进气充气室；
第一进气流道，其与第一进气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧空气流从进气充气室运载到第一进气口；
第二进气流道，其与第二进气口流体连通，并且被配置为用于将第二燃烧空气流从进气充气室运载到第二进气口；
EGR管道，其与第一排气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧产物流从第一排气口运载到进气充气室；
进一步包括EGR回流控制阀，其置于EGR管道中，EGR回流控制阀被配置为用于允许当EGR回流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分被直接传送到进气充气室，并且当EGR回流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流直接流到进气充气室。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括可变阀机构控制机构，其被配置为用于通过调整第一进气阀的升程来影响第一进气阀的升程和持续时间特性。
3.根据权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括可变阀机构控制机构，其被配置为用于通过调整第一进气阀的持续时间来影响第一进气阀的升程和持续时间特性。
4.根据权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括可变阀机构控制机构，其被配置为用于通过调整第一进气阀的升程和持续时间来影响第一进气阀的升程和持续时间特性。
5.根据权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气。
6.根据权利要求1所述的内燃发动机，
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
7.根据权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气。
8.根据权利要求1所述的内燃发动机，进一步包括：
EGR通风口，其与EGR管道流体连通，并且被配置为用于将来自EGR管道的待排放的第一燃烧产物流的至少一部分运载到大气；
EGR通气流控制阀，其置于EGR通风口中，EGR通气流控制阀被配置为用于允许当EGR通气流控制阀处于打开模式时将第一燃烧产物流的至少一部分排放到大气，并且当EGR通气流控制阀处于关闭模式时防止第一燃烧产物流被释放到大气；
其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
9.根据权利要求1所述的内燃发动机，其中，EGR管道具有升压支管和直接返回支管，直接返回支管与进气充气室流体连通；
升压支管与增压器的入口流体连通，升压支管被配置为用于运载待与一定量环境空气混合的第一燃烧产物流，以产生燃烧空气的结合流，并将燃烧空气的结合流传送到增压器的入口；
其中，增压器与增压器的入口及进气充气室流体连通；
其中，增压器被配置为用于压缩燃烧空气的结合流并将燃烧空气的结合流传送到进气充气室；
进一步包括EGR升压流控制阀，其置于直接返回支管中，EGR升压流控制阀被配置为用于允许在EGR升压流控制阀处于打开模式时第一燃烧产物流的至少一部分通过直接返回支管被传送到进气充气室，并且在EGR升压流控制阀处于关闭模式时防止通过直接返回支管流到进气充气室或从其流出。
10.一种用于控制内燃发动机的方法，包括：
提供限定第一燃烧室的第一发动机排，第一燃烧室具有用于将第一燃烧空气流提供到第一燃烧室的第一进气口和用于从第一燃烧室提供第一燃烧产物流的第一排气口；
提供限定第二燃烧室的第二发动机排，第二燃烧室具有用于将第二燃烧空气流提供到第二燃烧室的第二进气口和用于从第二燃烧室提供第二燃烧产物流的第二排气口；
提供置于第一进气口中的第一进气阀，第一进气阀被配置为用于通过根据第一进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第一燃烧空气流；
提供置于第二进气口中的第二进气阀，第二进气阀被配置为用于通过根据第二进气阀的升程和持续时间特性周期性地打开和关闭来计量第二燃烧空气流；以及
提供限定进气充气室的进气歧管，进气歧管还限定空气入口、第一进气流道、第二进气流道和EGR管道，它们各自与进气充气室流体连通；
其中，空气入口与一定量环境空气流体连通，并且被配置为用于运载一定量环境空气以将其传送到进气充气室；
其中，第一进气流道与第一进气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧空气流从进气充气室运载到第一进气口；
其中，第二进气流道与第二进气口流体连通，并且被配置为用于将第二燃烧空气流从进气充气室运载到第二进气口；并且
其中，EGR管道与第一排气口流体连通，并且被配置为用于将第一燃烧产物流从第一排气口运载到进气充气室；
进一步包括提供可变阀机构控制机构，其被配置为用于影响第一进气阀的升程和持续时间特性；以及
调整第一进气阀的升程或持续时间，从而满足EGR控制标准。
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