CN104421054B - 用于控制排气回流的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

提供了用于阻挡排气穿过排出气体再循环系统的回流的各种方法及系统。在一个实施例中，一种方法包括使排出气体穿过排出气体再循环(EGR)通路沿第一方向从发动机的至少第一缸组流至发动机的进气歧管，排出气体在到达进气歧管之前沿第一方向流过布置在EGR通路中的过滤器，并且利用在EGR通路中定位在过滤器与进气歧管之间的机械单向阀来阻挡气体穿过过滤器沿第二相反的方向的流动。

Description

用于控制排气回流的方法和系统
技术领域
本文公开的主题的实施例例如涉及发动机、发动机构件和发动机系统。
背景技术
发动机构件可随时间而退化，导致在内部生成的磨损碎屑，例如，小颗粒。磨损碎屑颗粒可行进穿过发动机的排气系统，且穿过消声器或排气管离开发动机。发动机可利用排出气体从发动机排气系统到进气系统的再循环(称为排出气体再循环(EGR)的过程)来减少受管制的排放物。如果发动机使用EGR，则携带磨损碎屑的排气的一部分可被冷却，且与待在燃烧过程中使用的进气系统中的填充空气相混合。当再循环时，在内部生成的颗粒可行进穿过发动机系统的其余部分，从而导致发动机构件的进一步退化。
为了防止发动机中的碎屑累积，过滤器可设在EGR系统中。过滤器可捕集碎屑和各种颗粒，从而防止碎屑再循环到发动机。然而，在某些情况下，发动机中的压差可逆转，从而导致排气穿过EGR系统回流至发动机。此种排气回流可移出捕集在过滤器中的碎屑，且将碎屑输送至发动机。
发明内容
在一个实施例中，一种方法包括使排出气体穿过排出气体再循环(EGR)通路沿第一方向从发动机的至少第一缸组流至发动机的进气歧管，排出气体在到达进气歧管之前沿第一方向流过布置在EGR通路中的过滤器，并且利用在EGR通路中定位在过滤器与进气歧管之间的机械单向阀来阻挡气体穿过过滤器沿第二相反的方向的流动。
一种方法，包括：使排出气体沿第一方向穿过排出气体再循环(EGR)通路从发动机的至少第一缸组流至发动机的进气歧管，排出气体在到达进气歧管之前沿第一方向流过布置在EGR通路中的过滤器；并且利用在EGR通路中定位在过滤器与进气歧管之间的机械单向阀来阻挡气体沿第二相反的方向穿过过滤器的流动。
优选地，阻挡气体沿第二方向穿过过滤器的流动包括阻挡沿第二方向穿过过滤器的排出气流和进入空气流，进入空气被穿过进气通路吸入。
优选地，排出气体在快速发动机停机之后沿第二方向流动。
优选地，使排出气体沿第一方向流动还包括在排出气体到达过滤器之前使排出气体流过EGR计量阀，EGR计量阀调整为使指定量的排出气体流动。
优选地，该方法还包括使排出气体从发动机的第二缸组流至大气。
优选地，该方法还包括当EGR计量阀至少部分地打开时，将进入空气和排出气体输送至第一缸组和第二缸组双方。
一种方法，包括：在发动机操作状态期间，调整排出气体再循环(EGR)计量阀和EGR旁通阀中的一个或更多个，以使指定量的排出气体从发动机的第一缸组流至进气歧管；并且响应于快速发动机停机，关闭EGR计量阀以防止排出气体至第一缸组的回流。
优选地，该方法还包括在发动机操作状态期间且当EGR计量阀至少部分地打开时，使排出气体从第一缸组流过过滤器且流至进气歧管。
优选地，该方法还包括利用定位在过滤器与进气歧管之间的机械单向阀来阻挡排出气体沿与排出气体从第一缸组流过过滤器且流至进气歧管的方向相反的方向穿过过滤器的流动。
优选地，关闭EGR计量阀包括将油从油沟引导至EGR计量阀，来自油沟的油具有足够压力以与通过快速发动机停机之后的排出气体的回流而施加到EGR计量阀上的力相关地控制EGR计量阀。
优选地，该方法还包括响应于非快速发动机停机，将EGR计量阀保持在默认位置。
优选地，该方法还包括：在发动机操作状态期间且当EGR旁通阀至少部分地打开时，使排出气体从第一缸组流至大气；并且使排出气体从发动机的第二缸组流至大气。
优选地，该方法还包括当EGR计量阀至少部分地打开时，将进入空气和排出气体输送至第一缸组和第二缸组双方。
一种系统，包括：排出气体再循环(EGR)系统，其构造成将排出气体沿EGR流动方向从发动机的缸的至少一个子集经由EGR通路选择性地传送至发动机的进气口；过滤器，其定位在EGR通路中且构造成过滤沿EGR流动方向行进穿过EGR通路的排出气体；和EGR旁通阀或EGR计量阀中的至少一者，其在过滤器上游，EGR旁通阀或EGR计量阀中的至少一者构造成防止排出气体至缸的至少该子集的回流。
优选地，该系统还包括控制单元，控制单元构造成关闭EGR计量阀或EGR旁通阀中的一个或更多个，以阻挡气体沿与EGR流动方向相反的第二方向穿过EGR系统的流动。
优选地，控制单元构造成确定发动机停机，且响应于发动机停机来关闭EGR计量阀或EGR旁通阀中的一个或更多个。
优选地，该系统还包括单向机械阀，单向机械阀沿EGR流动方向在EGR通路中定位在过滤器下游，单向机械阀构造成阻挡气体沿与EGR流动方向相反的第二方向穿过EGR系统的流动。
优选地，EGR计量阀或EGR旁通阀中的至少一者包括液压滑阀，且其中，EGR计量阀和EGR旁通阀构造成当提供有具有比在EGR系统中流动的气体压力大的压力的油时关闭。
优选地，EGR计量阀包括螺线管、气动促动器或电动马达促动器。
一种系统，包括：排出气体再循环(EGR)系统，其构造成将排出气体穿过EGR通路沿第一方向从发动机的至少第一缸组传送至发动机的进气歧管；过滤器，其在EGR通路中定位在至少第一缸组与进气歧管之间，其中，过滤器构造成过滤穿过EGR通路沿第一方向传送的排出气体，且在排出气体到达进气歧管之前；和机械单向阀，其在EGR通路中定位在过滤器与进气歧管之间，该阀构造成阻挡气体穿过过滤器沿第二相反的方向的流动。
以此方式，当排出气体穿过EGR系统沿第一方向朝进气歧管行进时，允许排出气体流过过滤器，但阻挡排出气体沿第二相反的方向往回朝缸流过过滤器。沿第二方向流动的气体(其可包括排气和进入空气两者)可由诸如止回阀的单向机械阀阻挡。止回阀可阻挡沿第二方向的排气流动，但允许沿第一方向的排气流动。通过阻挡穿过过滤器沿第二方向的流动，防止了移出累积在过滤器中的碎屑。
应当理解的是，以上简要描述提供成以简化方式介绍在详细描述中进一步描述的构想的选择。其并不意味着确定主张权利的主题的关键或基本特征，该主题的范围只由详细描述之后的权利要求限定。此外，主张权利的主题不限于解决以上或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。
附图说明
通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，在以下附图中：
图1示出了根据本发明的实施例的具有发动机的轨道车辆的示意图。
图2示出了流程图，其示出了根据本发明的实施例的用于防止排气回流的方法。
图3示出了图表，其示出了执行图2中所示的方法期间的所关心的示例性参数。
具体实施方式
以下描述涉及防止排气和/或进入空气穿过定位在排出气体再循环(EGR)系统中的过滤器而回流的各种实施例。排气回流可在排气压力与进气压力之间的压差逆转时发生。例如，在一些发动机停机状态期间，排气压力可降到低于进气压力，从而导致排气回流至发动机。为了防止该回流行进穿过过滤器且行进至发动机，单向机械阀(例如，止回阀)可在EGR流动方向上定位在过滤器下游的EGR通路中(例如，过滤器与EGR通路和进气通路之间的接合处之间)。在另一个实施例中，可通过响应于排气正在流回或即将流回至发动机的指示来关闭一个或更多个EGR阀，以阻挡至过滤器的回流。例如，在穿过EGR系统的排气回流可能发生的快速发动机停机期间，可关闭该一个或更多个EGR阀。
本文描述的途径可用于多种发动机类型和多种发动机驱动系统中。这些系统中的一些可为静止的，而其它的可为半机动或机动的平台。半机动平台可在操作周期之间重新定位，诸如安装在平板拖车上。机动平台包括自动推进的车辆。此类车辆可包括采矿设备、海洋船舶、公路运输车辆、越野车辆(OHV)和轨道车辆。为了图示清楚，提供了火车以作为对合并本发明实施例的系统进行支承的移动平台的实例。
在进一步论述用于阻挡穿过EGR过滤器的EGR回流的途径之前，公开了平台的实例，其中发动机系统可安装在车辆中，诸如轨道车辆。例如，图1示出了车辆系统100(例如，火车系统)的实施例的框图，这里绘制为轨道车辆106，其构造成经由多个轮110在轨道102上行驶。如图所示，轨道车辆106包括发动机104。在其它非限制性实施例中，发动机104可为静止发动机(诸如在发电厂应用中)，或如上文提到的海洋船舶或越野车辆推进系统中的发动机。
发动机104从进气口(诸如进气歧管)115接收用于燃烧的进入空气。进气口可为气体流过其而进入发动机的任何适合的导管或多个导管。例如，进气口可包括进气歧管115、进气通路114等。进气通路114从空气过滤器(未示出)接收环境空气，空气过滤器过滤来自车辆外侧的空气，发动机104可定位于该车辆中。由发动机104中的燃烧引起的排出气体供应至排气口，诸如排气通路116。排气口可为任何适合的导管，气体从发动机流过该导管。例如，排气口可包括排气歧管117、排气通路116等。排出气体流过排气通路116，且流出轨道车辆106的排气管。在一个实例中，发动机104为柴油发动机，其通过压缩点火来燃烧空气和柴油燃料。在其它非限制性实施例中，发动机104可通过压缩点火(和/或火花点火)燃烧包括汽油、煤油、生物柴油或具有类似密度的其它石油馏分的燃料。
在一个实施例中，轨道车辆106为柴油电动车辆。如图1中所示，发动机104联接到发电系统，该发电系统包括交流发电机/发电机140和电动牵引马达112。例如，发动机104为柴油发动机，其生成转矩输出，该转矩输出传递至机械地联接到发动机104的交流发电机/发电机140。交流发电机/发电机140产生电功率，该电功率可储存且应用于随后传播至多种下游电气构件。作为实例，交流发电机/发电机140可电联接到多个牵引马达112，且发电机140可将电功率提供至多个牵引马达112。如图所示，多个牵引马达112各自连接到多个轮110中的一者，以提供牵引功率来推进轨道车辆106。一个示例性构造包括每个轮一个牵引马达。如本文所示，六对牵引马达对应于轨道车辆的六对轮中的各个。在另一个实例中，交流发电机/发电机140可联接到一个或更多个电阻电网142。电阻电网142可构造成通过电网由交流发电机/发电机140生成的电力产生的热来耗散过多的发动机转矩。
在图1中所示的实施例中，发动机104为具有十二个缸的V-12发动机。在其它实施例中，发动机可为V-6、V-8、V-10、V-16、I-4、I-6、I-8、对置4缸或另一发动机类型。如图所示，发动机104包括：非供缸105的子集，其包括排出气体排他地供应至非供缸排气歧管117的六个缸；以及供缸107的子集，其包括将排出气体排他地供应至供缸排气歧管119的六个缸。在其它实施例中，发动机可包括至少一个供缸和至少一个非供缸。例如，发动机可具有四个供缸和八个非供缸，或三个供缸和九个非供缸。应当理解的是，发动机可具有任何期望数目的供缸和非供缸，其中供缸的数目通常小于非供缸的数目。
如图1所示，非供缸105联接到排气通路116，以将排出气体从发动机传送至大气(在其行进穿过排出气体处理系统130和第一和第二涡轮增压器120和124之后)。提供发动机排出气体再循环(EGR)的供缸107排他地联接到EGR系统160的EGR通路162，其将排出气体从供缸107传送至发动机104的进气通路114，而非大气。通过将冷却的排出气体引入发动机104中，用于燃烧的可用氧量减少，从而降低了燃烧火焰温度且减少了氮氧化物形成(例如，NOx)。
从供缸107流至进气通路114的排出气体行进穿过热交换器(诸如EGR冷却器166)，以在排出气体回到进气通路之前降低排出气体的温度(例如，冷却)。EGR冷却器166例如可为空气到液体的热交换器。在此种实例中，设置在进气通路114中(例如，在再循环的排出气体进入的位置的上游)的一个或更多个填充空气冷却器132和134可受调整来进一步增大填充空气的冷却，使得填充空气与排出气体的混合物温度保持在期望温度。在其它实例中，EGR系统160可包括EGR冷却器旁通件。备选地，EGR系统可包括EGR冷却器控制元件。EGR冷却器控制元件可被促动，使得减少了穿过EGR冷却器的排出气流；然而，在此种构造中，不流过EGR冷却器的排出气体被引导至排气通路116而非进气通路114。
此外，在一些实施例中，EGR系统160可包括EGR旁通通路161，其构造成将来自供缸的排气转移回排气通路。EGR旁通通路161可经由阀163来控制。阀163可构造有多个限制点，使得可变量的排气传送至排气口，以便将可变量的EGR提供至进气口。
在图1中所示的备选实施例中，供缸107可联接到备选的EGR通路165(由虚线示出)，通路165构造成将排气选择性地传送至进气或排气通路。例如，当第二阀170打开时，排气可从供缸经由备选EGR通路165传送至EGR冷却器166，且然后经由EGR通路162传送至进气通路114。
此外，备选EGR系统包括设置在排气通路116与备选EGR通路165之间的第一阀164。例如，第二阀170可为由控制单元180控制的开/关阀(用于接通或切断EGR流动)，或其可控制可变量的EGR。在一些实例中，第一阀164可被促动，使得EGR的量减小(排出气体从EGR通路165流至排气通路116)。在其它实施例中，第一阀164可被促动，使得EGR的量增大(例如，排出气体从排气通路116流至EGR通路165)。在一些实施例中，备选EGR系统可包括多个EGR阀或其它流动控制元件，以控制EGR的量。
在此种构造中，第一阀164能够操作成将排气从供缸传送至发动机104的排气通路116，且第二阀170能够操作成将排气从供缸传送至发动机104的进气通路114。因此，第一阀164可称为EGR旁通阀，而第二阀170可称为ERG计量阀。在图1中所示的实施例中，第一阀164和第二阀170可为发动机油或液压地促动的阀，例如，具有梭阀(shuttle valve)(未示出)以调制发动机油。在一些实例中，阀可被促动，使得第一和第二阀164和170中的一者为常开的，而另一者为常闭的。在其它实施例中，第一和第二阀164和170可为气动阀、电动阀或另一适合的阀。
注意，用语“阀”是指下列装置，其能够控制成选择性地完全打开、完全关闭，或部分地打开通路，以控制穿过通路的气流。此外，阀可能能够控制到打开与关闭之间的任何位置，以使气流变成指定的气流。应理解的是，阀仅为控制装置的一个实例，且任何适合的控制元件可用于控制气流，而不脱离本公开的范围。
如图1中所示，车辆系统100还包括EGR混合器172，其使再循环排出气体与填充空气混合，使得排出气体可均匀地分布在填充空气和排出气体混合物内。在图1中所示的实施例中，EGR系统160为高压EGR系统，其将排出气体从排气通路116中的涡轮增压器120和124上游的位置传送至进气通路114中的涡轮增压器120和124下游的位置。在其它实施例中，车辆系统100可额外或备选地包括低压EGR系统，其将排出气体从排气通路116中的涡轮增压器120和124下游传送至进气通路114中的涡轮增压器120和124上游的位置。
也称为颗粒分离器的EGR过滤器174可在EGR冷却器166下游定位在EGR通路162中。EGR过滤器174可包括颗粒分离元件，诸如，成角度的导叶和/或过滤器，和颗粒捕集器。在一个实例中，沿气流方向行进的颗粒或磨损碎屑可利用定位在气流通路内的过滤器而从气体中分离出。气流通路可包括EGR通路。EGR过滤器174可包括多个重叠且成角度的导叶，其允许气体行进穿过导叶。然而，较密质的磨损碎屑颗粒可能不行进穿过导叶。因此，这些颗粒可捕集在气流通路的底部处。在一些实例中，EGR过滤器174可包括用于收集捕得颗粒的颗粒捕集器。颗粒捕集器可从气流通路凹入，以避免由捕得颗粒引起的流动限制。行进穿过颗粒分离器的气体然后可具有少于进入过滤器的气体的颗粒或磨损碎屑。在一个实例中，颗粒分离元件和颗粒捕集器可定位在流动通路节段内。该流动通路节段然后可定位在联接到发动机的气流通路(诸如EGR通路162)内。备选地，颗粒分离元件可定位在联接到发动机的气流通路内且整体结合到其中。
在一些实施例中，止回阀176可在排出气体流动方向上定位在过滤器174下游的EGR通路162中。如本文使用的排出气体流动方向指出了排出气体从发动机104经由排气通路116至大气和/或从发动机104经由EGR通路162至进气歧管115的流动方向。止回阀176构造成允许气体仅沿排出气体流动方向(例如，从过滤器174到混合器172)流动，但不允许气体沿第二、相反的方向(例如，从进气通路114经由混合器172到过滤器174)流动。因此，止回阀176仅阻挡气体沿第二方向穿过EGR过滤器的流动。
如图1中所示，车辆系统100还包括具有串联地布置的第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124的两级涡轮增压器，涡轮增压器120和124中的各个布置在进气通路114与排气通路116之间。两级涡轮增压器增加吸入进气通路114中的环境空气的空气填充量，以便在燃烧期间提供更大的填充密度，以增大功率输出和/或发动机操作效率。第一涡轮增压器120在相对较低的压力下操作，且包括驱动第一压缩机122的第一涡轮121。第一涡轮121和第一压缩机122经由第一轴123机械地联接。第一涡轮增压器可称为涡轮增压器的“低压级”。第二涡轮增压器124在相对较高的压力下操作，且包括驱动第二压缩机126的第二涡轮125。第二涡轮增压器可称为涡轮增压器的“高压级”。第二涡轮和第二压缩机经由第二轴127机械地联接。
如上所述，用语“高压”和“低压”是相对的，这意味着“高”压为高于“低”压的压力。相反，“低”压是低于“高”压的压力。
如本文使用的那样，“两级涡轮增压器”可大体上表示包括两个或更多个涡轮增压器的多级涡轮增压器构造。例如，两级涡轮增压器可包括串联地布置的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器、串联地布置的三个涡轮增压器、两个低压涡轮增压器对一个高压涡轮增压器进行给送，一个低压涡轮增压器对两个高压涡轮增压器进行给送等。在一个实施例中，三个涡轮增压器串联地使用。在另一个实例中，仅两个涡轮增压器串联地使用。
在图1中所示的实施例中，第二涡轮增压器124具有涡轮旁通阀128，其允许排出气体绕过第二涡轮增压器124。因此，涡轮旁通阀128可打开，例如，以将排出气体转移离第二涡轮125。以此方式，压缩机126的转速，且因此由涡轮增压器120、124提供至发动机104的升压，可在稳态状态期间得到调节。此外，第一涡轮增压器120还可具有涡轮旁通阀。在其它实施例中，仅第一涡轮增压器120可具有涡轮旁通阀，或仅第二涡轮增压器124可具有涡轮旁通阀。此外，例如，第二涡轮增压器可具有压缩机旁通阀129，其允许气体绕过第二压缩机126以避免压缩机喘振。在一些实施例中，第一涡轮增压器120也可具有压缩机旁通阀，而在其它实施例中，仅第一涡轮增压器120可具有压缩机旁通阀。
如上所述，在发动机操作期间，一个或更多个EGR阀(例如，阀163、164和/或170)可调整为使指定量的排出气体从供缸流至发动机进气口。然而，在一些状态期间，穿过EGR系统的气流可逆转，且排气和/或进入空气可经由供歧管119流回至缸。此种EGR回流可携带碎屑并且/或者可从EGR过滤器174移出碎屑或其它磨损颗粒。碎屑可沉积在发动机中，从而如果材料足够大或大量地再循环，则引起发动机破坏。
为了防止含有碎屑的空气回流至发动机，EGR阀中的一个或更多个可响应于EGR流已逆转或即将逆转的指示来关闭。例如，当EGR通路162中的排出气体压力小于进气歧管115中的进入空气压力时，EGR流可逆转且流回发动机104。此种状态可在发动机的快速停机期间发生，其中燃烧中止，但进气压力大于排气压力。例如，当燃烧中止时，排气压力减小，但由于涡轮增压器的继续自旋，进气压力可保持较高。此种快速停机可由车辆操作者响应于紧急或故障状态而被执行，且可与标准发动机停机区分开，因为在快速发动机停机期间，燃料喷射突然截断，从而引起发动机速度的快速损失，而非可在标准发动机停机期间发生的发动机速度方面的逐渐减小。
通过响应于导致排出气体回流(例如，快速发动机停机)的压差方面的变化来关闭EGR阀中的一个或更多个，逆转的排气流将被阻挡而不到达发动机，且过滤器中的任何颗粒将保持在过滤器中，而非移出。此外，在止回阀176存在于EGR通路162中的一些实施例中，排气的回流由止回阀176阻挡而不到达过滤器174。
在一个实例中，EGR计量阀170可响应于排气流动方向上的预计或发生的变化而打开。例如，EGR计量阀170可在燃料喷射停止之后的快速发动机停机期间打开。EGR计量阀170(以及车辆系统100的其它空气处理阀，包括EGR阀163和164，和涡轮增压器旁通阀128和129)可为液压滑阀，其经由从主发动机油沟供应的油压来促动。为了EGR计量阀在快速发动机停机期间关闭，且在排气流逆转方向时保持关闭，提供至阀的促动器的油供应可大于作用于阀上的空气压力。紧随发动机停机之后，油沟中的油压保持加压。因此，在指出快速停机已经发生时，对EGR计量阀促动器提供加压发动机油，以便关闭阀。
因此，图1的系统提供了一个系统，其包括：排出气体再循环(EGR)系统，其构造成将排出气体沿EGR流动方向选择性地从发动机的缸的至少一个子集经由EGR通路传送至发动机的进气口；过滤器，其定位在EGR通路中且构造成过滤沿EGR流动方向行进穿过EGR通路的排出气体；和过滤器上游的EGR旁通阀或EGR计量阀中的至少一者，EGR旁通阀或EGR计量阀中的至少一者构造成防止排出气体回流至至少缸的子集。(上游是指阀相对于过滤器的位置，与从缸的子集延伸至(多个)阀、然后至过滤器，且然后至进气口的排气流的方向相反地安置。)系统还包括控制单元，其构造成使排出气体沿EGR流动方向流过EGR系统，且阻挡气体沿与EGR流动方向相反的第二方向穿过EGR系统的流动。
在一些实例中，控制单元构造成关闭EGR计量阀或EGR排气阀中的一个或更多个，以阻挡气流沿与EGR流动方向相反的第二方向穿过EGR系统。控制单元还可构造成检测发动机停机，且响应于发动机停机来关闭EGR计量阀或EGR旁通阀中的一个或更多个。
系统还可包括单向机械阀，该单向机械阀在EGR通路中定位在EGR流动方向的过滤器的下游。单向机械阀构造成阻挡沿第二方向穿过EGR系统的气流。
EGR计量阀或EGR旁通阀中的至少一者可包括滑阀。滑阀可为液压滑阀，其控制EGR计量阀和/或EGR旁通阀的位置。EGR计量阀和/或旁通阀构造成当提供足够大小的油压来克服在EGR系统中作用的气体力时关闭。EGR计量阀可在EGR通路中定位在EGR流动方向的过滤器的上游。在其它实例中，EGR计量阀和/或EGR旁通阀可包括螺线管、气动促动器或电动马达促动器。
图2为示出用于防止排出气体穿过EGR系统的回流的方法200的流程图。方法200可由发动机控制器(诸如控制单元180)根据储存在其上的指令执行。在202处，方法200包括确定操作参数。确定的操作参数可包括但不限于发动机速度和负载、EGR阀位置、发动机操作状态，和其它操作参数。在204处，一个或更多个EGR阀调整为使指定量的排出气体穿过EGR过滤器沿第一方向流至发动机进气口。例如，EGR计量阀170、EGR旁通阀164和EGR阀163中的一个或更多个可调整为以便到达发动机的进入空气具有指定的氧浓度。例如，进入空气的指定氧浓度可基于当前发动机速度和负载。来自发动机的指定量的排出气体可在到达发动机进气口之前流过定位在EGR通路中的EGR过滤器(例如，EGR过滤器174)。该EGR流沿第一EGR流动方向发生，从发动机排气口穿过过滤器且至进气口。在一个实例中，传送回发动机的排气可只从缸的子集(例如，第一缸组，也称为供缸)排他地传送。来自其余缸(例如，第二缸组，也称为非供缸)的排气可排他地传送至大气。此外，在一些状态期间，来自第一缸组的排气的至少一部分也可传送至大气。
在206处，确定是否检测到快速发动机停机。快速发动机停机可基于在控制器处接收到的信号来检测。例如，发动机安装于其中的车辆的操作者可在发动机或车辆的紧急或故障状态期间触发快速发动机停机。发动机或车辆的紧急或故障状态可包括需要发动机立即停机的状态，包括非预期停止(例如，由于车辆拥堵)、某些发动机构件的退化(诸如涡轮增压器退化)，或可能不期望发动机继续操作的其它情况。如前所述，快速发动机停机可包括停止燃烧，其中进气压力高于排气压力。如果未检测到发动机的快速停机，则方法200进行至214，这将在下文中阐释。
如果检测到快速发动机停机，则方法200进行至208来停止燃料喷射，因此关闭发动机。燃料喷射的停止和发动机随后的快速停机可导致EGR系统中的排出气体压力降到低于进入空气压力。例如，涡轮增压器涡轮可在发动机停机之后继续自旋一段时间，从而导致进入空气仍被压缩。然而，由于燃烧已停止，故排气压力可下降。结果，进入空气可改为开始流入EGR系统中，从而流过EGR过滤器，且沿与第一方向相反的第二方向流至发动机。排气和进入空气的该回流可将碎片沉积在发动机中，从而使发动机退化。为了防止该排气回流，在210处，关闭EGR阀中的一个或更多个。EGR阀可由于对阀提供来自发动机油沟的加压油而关闭，例如，其可因发动机的热消耗或其它因素而在快速发动机停机之后的一定持续时间内仍加压。在212处，阻挡排出气体沿与第一方向相反的第二方向穿过过滤器到发动机缸的流动。在一些实例中，排气沿第二方向的流动可备选地或额外地由定位在EGR系统中的机械单向阀(诸如止回阀176)来阻挡。
回到206，如果确定发动机未处于快速停机模式，则方法200进行至214，以确定是否检测到标准发动机停机。标准发动机停机可为因车辆到达最终目的地引起的预计的计划发动机停机。标准发动机停机可包括发动机速度的缓降和车辆的逐渐制动，并且/或者可包括对发动机的油门的增量调整(例如，从一个挡位设置至较低的挡位设置的增量转变)。在标准发动机停机期间，对发动机的燃料喷射可继续。可基于在控制器处接收到的来自操作者的输入，或来自远程控制器的信号来检测标准发动机停机，该信号指出车辆行程即将结束。如果未检测到标准发动机停机，例如，如果发动机仍在操作，则方法200进行至204，以继续调整EGR阀来输送指定的EGR量。
如果检测到标准发动机停机，则方法200进行至216来使发动机速度缓降。缓降发动机速度可包括将燃料继续喷射到发动机(虽然在一些实例中以较低的量)一定持续时间，直到发动机速度达到低速阈值，在该点处，可停止燃料喷射。在发动机速度缓降期间，可应用车辆制动，可调整(例如，下调)油门设置，且可调整其它操作参数。此外，标准发动机停机可包括(至少在一定持续时间内)等于或大于进气压力的排气压力。在218处，一个或更多个EGR阀可保持或移动到默认位置。默认位置可为阀基于在发动机速度降低时的油压的下降和作用在EGR阀上的排气压力的变化而移动到的位置。在一个实例中，默认位置可为至少部分地打开的。在停机时ECU控制信号损失且可获得足够的油压的情况下，阀将移动至设计位置，该设计位置可按系统需要而为常开或常闭的。标准停机期间的EGR阀的默认构造选择成产生排气流动状态，该排气流动状态不导致排出气体在标准发动机停机期间沿与第一方向相反的第二方向穿过过滤器至发动机缸的流动。在快速停机中，当排气和进气压力不是在如果存在燃料喷射的情况下本应为的那样时，EGR阀的默认构造可导致排出气体沿第二方向穿过过滤器至发动机缸的流动。
图3为示出根据本发明的实施例的在快速发动机停机和标准发动机停机二者期间安装在车辆中的发动机的操作参数的图表300。例如，发动机可为安装在轨道车辆106中的发动机104。图表300示出了EGR阀(诸如EGR计量阀170)的位置、发动机速度，和排气与进气压力之比。对于各个操作参数，时间显示在水平轴线上，且各个相应操作参数的值显示在竖直轴线上。在快速发动机停机期间观察到的操作参数由实线曲线示出，而在标准发动机停机期间观察到的操作参数由虚线曲线示出。然而，在发动机停机开始之前(在图表300中的时间t1之前)，快速发动机停机和标准发动机停机二者的操作参数相同，且因此由单条实线曲线示出。
在时间t1之前，EGR穿过EGR系统流至发动机进气口。为了使EGR流动，如由曲线302所示，EGR阀部分地打开。如曲线304所示，发动机在中等速度下操作。如曲线306所示，EGR系统中的排气压力大于进气压力，因此使EGR能够从EGR通路流至进气通路。在时间t1处，快速发动机停机可由车辆操作者响应于紧急或故障状态(例如，车辆停驶在行进的轨道车辆前方的轨道上)而开始。为了快速地使车辆停止，停止燃料喷射，从而如由实线曲线304所示，引起发动机速度的快速下降。如由实线曲线306所示，发动机速度的该变化导致了排气:进气压力的下降。为了防止排气和/或进入空气穿过EGR系统回流，如实线曲线302所示，EGR阀响应于发动机为停机的指示来移动到完全关闭位置。在时间t2处，发动机已停止自旋(例如，发动机速度为零)，EGR阀完全关闭，且排气：进气压力比开始增大。到时间t3时，排气:进气压力比达到一且保持恒定。
相反，在时间t1，可开始标准发动机停机。在标准发动机停机期间，如虚线曲线310所示，发动机速度与在快速发动机停机期间相比更加缓和地减小。例如，在快速发动机停机期间，发动机到时间t2时停止自旋；在标准发动机停机期间，发动机不停止自旋，直到时间t4。由于较慢的发动机停机，故如由虚线曲线312所示，排气:进气压力比不快速地减小，且仍处于一或高于一。由于压力逆转在标准发动机停机期间不发生，故排气继续流至大气(经由排气通路)或流至发动机进气口(经由EGR通路)，且不回流至发动机。因此，EGR阀可保持在默认位置。在所示的实例中，如由虚线曲线308所示，EGR阀在发动机停机期间保持部分地打开。
在实施例中，一种方法包括使排出气体穿过排出气体再循环(EGR)通路沿第一方向从发动机的至少第一缸组流至发动机的进气歧管，排出气体在到达进气歧管之前沿第一方向流过布置在EGR通路中的过滤器，并且利用定位在过滤器与进气歧管之间的EGR通路中的机械单向阀来阻挡气体沿第二相反的方向穿过过滤器的流动。
阻挡气体沿第二方向穿过过滤器的流动可包括阻挡沿第二方向穿过过滤器的排出气流和进入空气流，进入空气被穿过进气通路吸入。
排出气体可在快速发动机停机之后沿第二方向流动。响应于快速发动机停机，该方法还可包括使在过滤器下游定位在EGR通路中的EGR计量阀关闭。使排出气体沿第一方向流动还可包括在排出气体到达进气歧管之前使排出气体流过EGR计量阀，EGR计量阀调整为使指定量的排出气体流动。在一些实例中，EGR计量阀为液压滑阀。在一些实例中，EGR计量阀由液压滑阀调制。
在另一个实例中，阻挡气体沿第二方向穿过过滤器的流动包括经由在过滤器上游定位在EGE通路中的止回阀来阻挡气体流动。
该方法可还包括使排出气体从发动机的第二缸组流至大气。在EGR计量阀至少部分地打开的状态期间，该方法可包括将进入空气和排出气体输送至第一缸组和第二缸组双方。
在另一个实施例中，一种系统包括排出气体再循环(EGR)系统，该排出气体再循环系统构造成将排出气体沿第一方向穿过EGR通路从发动机的至少第一缸组传送至发动机的进气歧管。该系统还包括过滤器，该过滤器定位在至少第一缸组与进气歧管之间的EGR通路中。过滤器构造成过滤穿过EGR通路沿第一方向传送的排出气体，且在排出气体到达进气歧管之前。系统还包括机械单向阀，该机械单向阀定位在过滤器与进气歧管之间的EGR通路中。机械单向阀构造成阻挡气体沿第二相反的方向穿过过滤器的流动。
该方法的另一个实施例包括在发动机操作状态期间调整EGR计量阀和EGR旁通阀中的一个或多个来使指定量的排出气体从发动机的至少第一缸组流至进气歧管，且响应于快速发动机停机，关闭EGR计量阀来防止排出气体回流至第一缸组。
在发动机操作状态期间，且当EGR计量阀至少部分地打开时，该方法包括使来自第一缸组的排出气体经由过滤器流至进气歧管。在发动机操作状态期间，且当EGR旁通阀至少部分地打开时，该方法包括使排出气体从第一缸组流至大气。
该方法可还包括利用定位在过滤器与进气歧管之间的机械单向阀来阻挡排出气体沿与从第一缸组穿过过滤器且流至进气歧管的排出气体相反的方向穿过过滤器的流动。
在实例中，关闭EGR计量阀包括将油从油沟引导至EGR计量阀，来自油沟的油与因快速发动机停机之后的排出气体回流而施加到阀上的力相关地在控制阀中具有足够的压力。响应于非快速发动机停机，该方法包括将EGR计量阀保持在默认位置。
如本文使用的以单数形式叙述且冠有词语“一个”或“一种”的元件或步骤应被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确地陈述了此类排除。此外，对本发明的“一个实施例”的引用不旨在理解为排除也包含所叙述特征的附加实施例的存在。此外，除非相反地明确陈述，则实施例“包括”、“包含”或“具有”带特定性质的元件或多个元件可包括不带该性质的附加的此类元件。用语“包括(including)”和“其中(in which)”用作相应的用语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简明语言等同物。此外，用语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，且不旨在对它们的对象施加数字要求或特定位置顺序。
本书面说明使用实例来公开本发明，包括最佳实施方式，且还使相关领域的技术人员能够实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统，并且执行任何合并的方法。本发明的可申请专利的范围由权利要求限定，且可包括本领域普通技术人员想到的其它实例。如果此种其它实例具有不与权利要求的书面语言不同的结构元件，或者，如果它们包括与本权利要求的书面语言具有非实质差异的等同结构元件，则这些实例意图在本权利要求的范围之内。

Claims (16)

1.一种用于控制排气回流的方法，包括：
使排出气体沿第一方向穿过排出气体再循环EGR通路从发动机的至少第一缸组流至所述发动机的进气歧管，所述排出气体在到达所述进气歧管之前沿所述第一方向流过布置在所述EGR通路中的过滤器，所述排出气体到达所述过滤器之前使排出气体流过EGR计量阀，所述EGR计量阀调整为使指定量的排出气体流动；
使排出气体从所述发动机的第二缸组流至大气，其中当所述EGR计量阀至少部分地打开时，将进入空气和排出气体输送至所述第一缸组和所述第二缸组两者；并且
利用在所述EGR通路中定位在所述过滤器与所述进气歧管之间的机械单向阀来阻挡气体沿与第一方向相反的第二方向穿过所述过滤器的流动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，阻挡气体沿所述第二方向穿过所述过滤器的流动包括阻挡沿所述第二方向穿过所述过滤器的排出气流和进入空气流，所述进入空气流被穿过进气通路吸入。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排出气体在快速发动机停机之后沿所述第二方向流动。
4.一种用于控制排气回流的方法，包括：
在发动机操作状态期间，调整排出气体再循环EGR计量阀和EGR旁通阀中的一个或更多个，以使指定量的排出气体从发动机的第一缸组流至进气歧管；并且
响应于快速发动机停机，关闭所述EGR计量阀以防止所述排出气体至所述第一缸组的回流；
响应于非快速发动机停机，将所述EGR计量阀保持在默认位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括在发动机操作状态期间且当所述EGR计量阀至少部分地打开时，使排出气体从所述第一缸组流过过滤器且流至所述进气歧管。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括利用定位在所述过滤器与所述进气歧管之间的机械单向阀来阻挡排出气体沿与所述排出气体从所述第一缸组流过所述过滤器且流至所述进气歧管的方向相反的方向穿过所述过滤器的流动。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，关闭所述EGR计量阀包括将油从油沟引导至所述EGR计量阀，来自所述油沟的所述油具有足够压力以与通过所述快速发动机停机之后的排出气体的所述回流而施加到所述EGR计量阀上的力相关地控制所述EGR计量阀。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述快速发动机停机期间的发动机速度下降快于在非快速发动机停机期间的发动机速度下降。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
在发动机操作状态期间且当所述EGR旁通阀至少部分地打开时，使排出气体从所述第一缸组流至大气；并且
使排出气体从所述发动机的第二缸组流至大气。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括当所述EGR计量阀至少部分地打开时，将进入空气和排出气体输送至所述第一缸组和所述第二缸组双方。
11.一种用于控制排气回流的系统，包括：
排出气体再循环EGR系统，其构造成将排出气体沿EGR流动方向从发动机的缸的至少一个子集经由EGR通路选择性地传送至所述发动机的进气口；
过滤器，其定位在所述EGR通路中且构造成过滤沿所述EGR流动方向行进穿过所述EGR通路的所述排出气体；和
EGR旁通阀或EGR计量阀中的至少一者，其在所述过滤器上游，所述EGR旁通阀或EGR计量阀中的至少一者构造成通过响应于回流条件关闭来防止所述排出气体回流至所述缸的至少一个子集，所述关闭包括将油从发动机油沟引导至所述EGR计量阀或所述EGR旁通阀中的至少一者，并且所述油具有足够的压力以控制与在回流状态期间由排出气体的所述回流施加到所述EGR计量阀或所述EGR旁通阀中的至少一者上的力相关的所述EGR计量阀或所述EGR旁通阀中的至少一者。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括控制单元，所述控制单元构造成关闭所述EGR计量阀或所述EGR旁通阀中的一个或更多个，以阻挡气体沿与所述EGR流动方向相反的第二方向穿过所述EGR系统的流动。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制单元构造成确定发动机停机，且响应于所述发动机停机来关闭所述EGR计量阀或所述EGR旁通阀中的一个或更多个。
14.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，还包括单向机械阀，所述单向机械阀沿所述EGR流动方向在EGR通路中定位在所述过滤器下游，所述单向机械阀构造成阻挡气体沿与所述EGR流动方向相反的第二方向穿过所述EGR系统的流动。
15.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述EGR计量阀或所述EGR旁通阀中的至少一者包括液压滑阀，且其中，所述EGR计量阀和所述EGR旁通阀构造成当提供有具有比在所述EGR系统中流动的气体压力大的压力的油时关闭。
16.一种用于控制排气回流的系统，包括：
具有第一缸组和第二缸组的发动机，所述第二缸组构造成将排出气体流至大气中；
排出气体再循环EGR系统，其构造成将排出气体穿过EGR通路沿第一方向从发动机的第一缸组传送至连接至所述第一缸组和第二缸组的所述发动机的进气歧管；
过滤器，其在所述EGR通路中定位在所述至少第一缸组与所述进气歧管之间，其中，所述过滤器构造成过滤穿过所述EGR通路沿所述第一方向传送的所述排出气体，且在所述排出气体到达所述进气歧管之前，所述排出气体到达所述过滤器之前使排出气体流过EGR计量阀，所述EGR计量阀调整为使指定量的排出气体流动；和
机械单向阀，其在所述EGR通路中定位在所述过滤器与所述进气歧管之间，该阀构造成阻挡气体穿过所述过滤器沿第二相反的方向的流动。
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