CN107575276A - 发动机系统以及用于发动机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了发动机系统、用于发动机的多种方法和系统。在一个实施例中，一种用于发动机的方法包括将来自发动机的第一气缸组的排气引导至排气再循环通道，该排气再循环通道既联接至该发动机的进气通道又联接至该发动机的排气通道，该第一气缸组具有第一量的正进气门和排气门重叠；以及将来自该发动机的第二气缸组的排气仅引导至该发动机的该排气通道，该第二气缸组具有第二较小量的正进气门和排气门重叠。

Description

发动机系统以及用于发动机的方法和系统
技术领域
本发明中公开的主题的实施例例如涉及发动机、发动机部件、及发动机系统。
背景技术
诸如排气门(exhaust valve)的打开和关闭之类的发动机气门事件正时(valveevent timing)可被优化以提供预期的气缸空气流量(flow rates)、残余排气系数和其它参数。气门事件的正时对于所有的气缸均可以是类似的，即使是气缸经历了不同的排气背压或会影响气缸空气流量的附加因素。由此，尽管该气门正时对于一些气缸可能是最优的，但其它气缸会遭受到效率低的空气流量，从而导致燃料燃烧效率降低和/或排放降级。
发明内容
在一个实施例中，一种用于发动机的方法包括将排气从发动机的第一气缸组引导至排气再循环通道，该排气再循环通道既联接至该发动机的进气通道又联接至该发动机的排气通道，该第一气缸组具有第一量的正进气门和排气门重叠(positive intake andexhaust valve overlap)，以及将排气从该发动机的第二气缸组仅引导至该发动机的排气通道，该第二气缸组具有第二较小量的正进气门和排气门重叠。
其中，所述第一气缸组相对于所述第二气缸组具有延迟的排气门关闭正时。
其中，所述第一气缸组和所述第二气缸组具有相等的进气门正时。
其中，所述第一气缸组相对于所述第二气缸组具有延迟的进气门关闭正时。
其中，所述方法还包括在至少一个运行模式中，将燃料相等地分配到所述第一气缸组和所述第二气缸组中的所有气缸。
其中，所述方法还包括将与所述第二气缸组不同量的燃料分配至所述第一气缸组。
在又一个实施例中，一种用于发动机的方法包括：在指定状况期间，使经过第一气缸组的空气流量与经过第二气缸组的空气流量相匹配；将来自所述第一气缸组的排气选择性地引导至排气通道并引导至进气通道；以及将来自所述第二气缸组的排气仅引导至所述排气通道。
其中，所述方法还包括在第一正时关闭所述第一气缸组的排气门并在稍早的第二正时关闭所述第二气缸组的排气门，以使经过所述第一气缸组的空气流量与经过所述第二气缸组的空气流量相匹配。
其中，所述方法还包括在与所述第二气缸组的进气门的打开和关闭相等的正时打开和关闭所述第一气缸组的进气门。
其中，所述指定状况包括排气再循环阀处于打开位置中。
其中，所述方法还包括如果所述排气再循环阀处于所述打开位置中时，调整可变凸轮轴正时系统以便迟于所述第二气缸组的所述排气门关闭所述第一气缸组的所述排气门。
其中，所述方法还包括当所述排气再循环阀处于关闭位置中时，调整所述可变凸轮轴正时系统以便在相等的正时关闭所述第一气缸组的所述排气门和所述第二气缸组的所述排气门。
其中，所述指定状况包括从所述第一气缸组引导至所述进气通道的排气的量超过阈值。
其中，所述指定状况包括发动机速度和负载超出相应的阈值。
其中，所述指定状况包括发动机运转期间的大致所有的状况。
其中，所述方法还包括在至少一个运行模式中，将燃料相等地分配到所有的气缸中。
在再一个实施例中，一种用于发动机的方法包括：打开第一气缸组的排气门持续第一持续时间；打开第二气缸组的排气门持续不超过处于相继的气门关闭之间的第二较短的持续时间；将来自所述第一气缸组的排气选择性地经由第一阀引导至排气通道以及经由第二阀引导至进气通道；以及将来自所述第二气缸组的排气仅引导至所述排气通道。
其中，所述方法还包括打开所述第一气缸组的进气门并打开所述第二气缸组的进气门持续相同的持续时间。
其中，所述方法还包括在所述第一气缸组和所述第二气缸组的所有气缸中维持相等的空气-燃料比。
其中，打开所述第二气缸组的排气门持续第二较短的持续时间还包括早于所述第一气缸组的所述排气门关闭所述第二气缸组的所述排气门。
在另一个实施例中，一种用于发动机的系统包括：用于将来自发动机的第一气缸组的排气引导至排气再循环通道的装置，所述排气再循环通道既联接至所述发动机的进气通道又联接至所述发动机的排气通道，所述第一气缸组具有第一量的正进气门和排气门重叠；和用于将来自所述发动机的第二气缸组的排气仅引导至所述发动机的所述排气通道的装置，所述第二气缸组具有第二较小量的正进气门和排气门重叠。
在再一个实施例中，一种发动机系统包括：第一气缸组，所述第一气缸组排他性地联接至排气再循环通道，所述排气再循环通道构造成将排气引导至所述发动机的进气通道和排气通道；第二气缸组，所述第二气缸组排他性地联接至所述发动机的所述排气通道；第一凸轮轴，所述第一凸轮轴具有带有第一轮廓的凸轮凸角，以便在第一正时关闭所述第一气缸组的排气门；和第二凸轮轴，所述第二凸轮轴具有带有第二轮廓的凸轮凸角，以在第二正时关闭所述第二组的排气门，所述第二正时早于所述第一正时。
在另一个实施例中，一种用于发动机的方法包括：将来自发动机的第一气缸组的排气引导至排气再循环通道，所述排气再循环通道既联接至所述发动机的进气通道又联接至所述发动机的排气通道，所述第一气缸组具有第一压缩比；以及将来自所述发动机的第二气缸组的排气仅引导至所述发动机的所述排气通道，所述第二气缸组具有不同于所述第一压缩比的第二压缩比。
应该明白的是，提供上述简要说明以便以简化的形式引入对于将在详细说明中进一步描述的概念的选择。它并非意在确定所要求保护的主题的关键或基本特征，该主题的范围仅由详细说明之后的权利要求限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述的或在本公开的任何部分中所述的任何缺点的实施方案。
附图说明
通过阅读参照附图对于非限制性实施例进行的下列描述，本发明将得到更好地理解，在下文中，其中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的具有多个供体气缸(donor cylinder)和多个非供体气缸的发动机的示例性实施例的示意图。
图2示出了根据本发明的一个实施例的发动机的一个气缸的示意图。
图3示出了根据本发明的一个实施例的示例性凸轮凸角轮廓的示意图。
图4是示出了根据本发明的一个实施例的用于匹配多个供体气缸与多个非供体气缸之间的空气流量的方法的流程图。
图5A和图5B是描绘了根据本发明的一个实施例的示例性进气门正时和排气门正时的图表。
具体实施方式
下列说明涉及发动机中的排气再循环系统的多个实施例。特别地，在一个实施例中，该排气再循环系统包括构造成将排气引导至发动机的进气管和/或至大气的第一气缸组。该第一气缸组包括第一凸轮轴以便打开和关闭第一气缸组的排气门，使得排气门被打开持续第一持续时间。第二气缸组构造成将排气仅引导至大气。该第二气缸组包括第二凸轮轴，该第二凸轮轴构造成通过早于该第一气缸组的排气门的关闭来关闭该第二气缸组的排气门而将第二气缸组的排气门打开持续比第一持续时间短的第二持续时间。在一个示例中，该持续时间可指的是为了打开该排气门的多个曲轴旋转角度。
通过将第一气缸组的排气门打开持续不同于第二气缸组的持续时间，尽管例如因排气压力的差异所导致的气缸状况不同，气缸组之间的空气流量均可更好地得到平衡并维持在彼此更为严格的公差内。例如，由于第一气缸组可将排气引导回到进气管而非大气，因此，与将排气仅引导至大气的第二气缸组相比，第一气缸组会经历增大量的排气背压及影响流到气缸中的空气流量的其它因素。通过有差别地控制两个气缸组之间的排气门事件，可维持流至两个气缸组的相等的空气流量。
尽管上述示例说明了气缸组或气缸排之间的排气门的不同打开持续时间，但除了打开持续时间的差异之外或代替该差异，可使用气门正时和升程等的其它差异。例如，排气门打开正时、排气门关闭正时、排气门升程量、和其它参数可在气缸组之间是不同的。
图1示出了带有诸如内燃机之类的发动机104的发动机系统100的示例性实施例的方框图。该发动机104从诸如进气歧管115之类的进气管(intake)接收用于燃烧的进入空气。该进气管可以是气体进入该发动机所流经的一个或多个任何适用的管道。例如，该进气管可包括进气歧管115、进气通道114等。该进气通道114从空气滤清器(未示出)接收环境空气，该空气滤清器对来自发动机104定位于其中的车辆的外部的空气进行过滤。源自发动机104中的燃烧的排气被供应至诸如排气通道116之类的排气管(exhaust)。该排气管可以是来自发动机的气体所流经的任何适用的管道。例如，该排气管可包括排气歧管117、排气通道116等。排气流经该排气通道116。
在图1中所绘的示例性实施例中，发动机104是具有十二个气缸的V-12型发动机。在其它示例中，该发动机可以是V-6型、V-8型、V-10型、V-16型、I-4型、I-6型、I-8型、对置4型、或其它发动机类型。如所绘，该发动机104包括非供体气缸的子集105和供体气缸的子集107，该非供体气缸的子集105包括将排气排他性地供应至非供体气缸排气歧管117的六个气缸，该供体气缸的子集107包括将排气排他性地供应至供体气缸排气歧管119的六个气缸。在其它实施例中，该发动机可包括至少一个供体气缸和至少一个非供体气缸。例如，该发动机可具有四个供体气缸和八个非供体气缸，或者三个供体气缸和九个非供体气缸。应该明白的是，该发动机可具有任何预期数量的供体气缸和非供体气缸，供体气缸的数量通常低于非供体气缸的数量。
如在图1中所绘，该非供体气缸105联接至排气通道116以便将来自发动机的排气引导至大气(在它经过排气处理系统130和第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124之后)。提供发动机排气再循环(EGR)的供体气缸107被排他性地联接至EGR系统160的EGR通道162，该EGR通道162将来自供体气缸107的排气引导至发动机104的进气通道114而非引导至大气。通过将冷却的排气向发动机104引入，减少了用于燃烧的可用氧气的量，从而降低了燃烧火焰温度并减少了氮氧化物(例如，NOx)的形成。
由此，该发动机包括构造成将排气引导至进气管和/或大气的第一供体气缸组和构造成将排气仅引导至大气的第二非供体气缸组。该非供体气缸排气歧管117和供体气缸排气歧管119被以彼此分离开的方式进行保持。除了由阀164控制的横跨通道(cross overpassage)之外，歧管并不包括使非供体气缸歧管与供体气缸歧管之间能够连通的共同通路(common passageway)。然而，第一供体气缸组和第二非供体气缸组均经由进气歧管115接收相同的进入空气，并且经历相等的进气歧管压力。
在图1中所示的示例性实施例中，当第二阀170打开时，从供体气缸107流至进气通道114的排气流经诸如EGR冷却器166之类的热交换器，以便在排气返回至进气通道之前降低(例如，冷却)排气的温度。EGR冷却器166可以例如是空气对液体热交换器。在这种示例中，设置在进气通道114(例如，再循环的排气所进入的位置的上游)中的一个或多个增压空气冷却器(charge air cooler)132和134可被调整以进一步增强对增压空气的冷却，使得增压空气和排气的混合温度被维持于预期温度。在其它示例中，EGR系统160可包括EGR冷却器旁路。作为选择，该EGR系统可包括EGR冷却器控制元件。该EGR冷却器控制元件可被致动，使得流经EGR冷却器的排气的流量被降低；然而，在这种构造中，并不流经该EGR冷却器的排气被引导至排气通道116而非进气通道114。
此外，该EGR系统160包括设置在排气通道116与EGR通道162之间的第一阀164。该第二阀170可以是由控制单元180控制的开/关阀(用于开启或切断EGR的流动)，或者例如它可控制EGR的可变量。在一些示例中，第一阀164可被致动，使得EGR量减少(排气从EGR通道162流至排气通道116)。在其它示例中，第一阀164可被致动，使得EGR量增大(例如，排气从排气通道116流至EGR通道162)。在一些实施例中，该EGR系统160可包括多个EGR阀或其它流量控制元件以便控制EGR的量。
在这种构造中，第一阀164能够起作用以便将排气从供体气缸引导至发动机104的排气通道116，并且第二阀170能够起作用以便将排气从供体气缸引导至发动机104的进气通道114。如此，第一阀164可被称之为排气阀，而第二阀可被称之为EGR阀。在图1中所示的示例性实施例中，第一阀164和第二阀170可以是发动机油或液压致动的阀，例如可具有换向阀(shuttle valve)(未示出)以调节该发动机油。在一些示例中，阀可被致动，使得第一阀164与第二阀170中的一个是常开式的而另一个是常闭式的。在其它示例中，第一阀164和第二阀170可以是气动阀、电动阀、或任何适用的阀。
如在图1中所示，该发动机系统100还包括EGR混合器172，该EGR混合器172将再循环的排气与增压空气相混合，使得排气可被均匀地分布在增压空气和排气混合物内。在图1中所绘的示例性实施例中，该EGR系统160是高压EGR系统，该高压EGR系统将排气从排气通道116中的位于涡轮增压器120和124的上游的位置引导至进气通道114中的位于涡轮增压器120和124的下游的位置。在其它实施例中，作为附加或作为选择，该发动机系统100可包括低压EGR系统，该低压EGR系统将排气从排气通道116中的涡轮增压器120和124的下游引导至进气通道114中的位于涡轮增压器120和124的上游的位置。
发动机系统100可包括一个或多个凸轮轴以控制进气门事件和/或排气门事件。如在图1中所示，第一凸轮轴140控制用于供体气缸组的排气门事件并且第二凸轮轴142控制用于非供体气缸组的排气门事件。第一凸轮轴140可包括具有第一轮廓的凸轮凸角以便在第一正时关闭该供体气缸组的排气门。第二凸轮轴142可包括具有第二轮廓的凸轮凸角以便在第二正时关闭该非供体气缸组的排气门。第二正时可早于该第一正时。用于第一凸轮轴的凸轮凸角和第二凸轮轴的凸轮凸角的示例性凸轮凸角轮廓描绘在图3中。
在一些实施例中，第一凸轮轴140可构造成将供体气缸组的排气门打开持续第一持续时间，而第二凸轮轴142可构造成将非供体气缸组的排气门打开持续不同于该第一持续时间的第二持续时间。发动机系统100可包括附加凸轮轴以控制进气门事件，或者第一凸轮轴140和第二凸轮轴142可既控制进气门事件又控制排气门事件。与控制排气门事件有关的附加信息将在下面参照图2-5呈现。
如在图1中所绘，该发动机系统100还包括两级涡轮增压器，其中，第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124串联设置，第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124中的每一个均设置在进气通道114与排气通道116之间。该两级涡轮增压器增大了吸入到进气通道114中的环境空气的空气充量(air charge)，以便在燃烧期间提供更大的充注密度，从而提高功率输出和/或发动机运行效率。该第一涡轮增压器120以相对较低的压力运行，并包括驱动第一压缩机122的第一涡轮机121。该第一涡轮机121和该第一压缩机122经由第一轴123机械地联接。该第二涡轮增压器124以相对较高的压力运行，并包括驱动第二压缩机126的第二涡轮机125。该第二涡轮机125和该第二压缩机126经由第二轴127机械地联接。在图1中所示的示例性实施例中，第二涡轮增压器124设置有废气门(wastegate)128，该废气门128使排气能够绕过该第二涡轮增压器124。该废气门128可例如被打开以将排气流转向成远离该第二涡轮机125。以此方式，压缩机126的旋转速度以及由此由涡轮增压器120、124提供至发动机104的升压可被在稳态状况期间进行调整。在其它实施例中，涡轮增压器120和124中的每一个均可设置有废气门，或者可仅第二涡轮增压器124设置有废气门。
该发动机系统100还包括排气处理系统130，该排气处理系统130被联接在排气通道中以便降低规定的排放。如在图1中所绘，该排气处理系统130被放置在第一(低压)涡轮增压器120的涡轮机121的下游。在其它实施例中，作为附加或作为选择，排气处理系统可设置在第一涡轮增压器120的上游。该排气处理系统130可包括一个或多个部件。例如，该排气处理系统130可包括柴油颗粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化器(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化器、三元催化器、NOx收集器(trap)、和/或多种其它排放控制装置或其组合中的一个或多个。
该发动机系统100还包括控制单元180，该控制单元180被设置和构造成控制与该发动机系统100相关的多种部件。在一个示例中，该控制单元180包括计算机控制系统。该控制单元180还包括非暂时性的计算机可读存储介质，该存储介质包括用于启动对于发动机运行的机载(on-board)监视和控制的代码。该控制单元180在监督发动机系统100的控制和管理的同时可构造成从多种发动机传感器接收信号，如在本发明中进一步阐述的那样，以便确定运行参数和运行状况，并相应地调整多种发动机致动器以控制该发动机系统100的运行。例如，该控制单元180可从多种发动机传感器接收信号，这些信号包括但不限于发动机速度、发动机负载、升压、环境压力、排气温度、排气压力等。相应地，该控制单元180可通过将指令发送至诸如牵引马达、交流发电机、气缸气门、节气门、热交换器、废气门或其它阀或流量控制元件等之类的多种部件来控制该发动机系统100。
图2描绘了诸如在上文中参照图1所绘的发动机104之类的多气缸内燃机的燃烧室或气缸200的示例性实施例。该气缸(即，燃烧室)200可包括其中设置有活塞206的燃烧室壁204。该活塞206可联接至曲轴208，使得该活塞的往复运动被转化成该曲轴的旋转运动。在一些实施例中，该发动机可以是四冲程发动机，其中，每一个气缸均在曲轴208的两个回转期间按照点火次序点火。在其它实施例中，该发动机可以是两冲程发动机，其中，每一个发动机均在曲轴208的一个回转期间按照点火次序点火。气缸200可包括冷却套228，该冷却套228可包括温度传感器230，该温度传感器230构造成将发动机冷却剂温度(ECT)信号输出至控制单元180。
该气缸200从进气通道210接收用于燃烧的进入空气。该进气通道210从空气滤清器(未示出)接收环境空气，该空气滤清器对来自该发动机设置在其中的车辆的外部的空气进行过滤。例如，除了气缸200以外，该进气通道210可与该发动机的其它气缸连通。
源自发动机中的燃烧的排气被供应至排气通道212。排气经过该排气通道212流至涡轮增压器(图2中未示出)并流至大气。例如，除了气缸200以外，该排气通道212可还从该发动机的其它气缸接收排气。
在一些实施例中，如参照图1所述，该车辆系统可包括多于一个排气通道。例如，供体气缸组可联接至第一排气歧管，并且非供体气缸组可联接至与该第一排气歧管分离开的第二排气歧管。以此方式，气缸组中的一个可排他性地由在选定运行状况下将排气再循环至该进气通道210的供体气缸构成。
继续参照图2，发动机的每一个气缸均可包括一个或多个进气门(intake valves)和一个或多个排气门(exhaust valves)。例如，该气缸200被示出为包括定位在该气缸200的上部区域中的至少一个提升式进气门214和至少一个提升式排气门216。在一些实施例中，发动机的包括气缸200在内的每一个气缸均可包括定位于气缸盖的至少两个提升式进气门和至少两个提升式排气门。
在一些实施例中，该进气门214可由控制单元180经由致动器218控制。同样，该排气门216可由控制单元180经由致动器220控制。在一些状况期间，该控制单元180可改变向致动器218和220提供的信号以便相对于曲轴正时(crankshaft timing)来控制各个进气门和排气门的打开和关闭。进气门214和排气门216的位置可分别由相应的气门位置传感器222和224确定。例如，气门致动器可以是电子气门致动型的或是凸轮致动型的，或者是其组合。在其它实施例中，该进气门214和排气门216可经由固定的凸轮轴正时系统相对于曲轴正时进行控制而非经由控制单元180进行控制。
进气门和排气门正时可被同时控制或者可使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立的可变凸轮正时或固定的凸轮正时中的任一可能性。在其它实施例中，进气门和排气门可由共同的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统进行控制。此外，进气门和排气门可由控制器基于运行状况控制成具有可变升程。
在一些实施例中，发动机中的每一个气缸均可构造有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，图2示出了气缸200包括燃料喷射器226。该燃料喷射器226被示出为直接联接至气缸200，用于将燃料直接喷射到该气缸200中。以此方式，燃料喷射器226将被已知的燃料直接喷射到燃烧气缸200中。该燃料可被从包括燃料罐、燃料泵、和燃料轨(未示出)在内的高压燃料系统传递至该燃料喷射器226。在一个示例中，该燃料是通过压缩点火而在该发动机中燃烧的柴油燃料。在其它非限制性实施例中，第二燃料可以是通过压缩点火(和/或火花点火)的汽油、煤油、生物柴油、或具有相似密度的其它石油馏分。
转向图3，示出了描绘了示例性凸轮凸角的图形300。具有第一凸轮轮廓的第一凸轮凸角302被以虚线描绘并且叠置在具有第二凸轮轮廓的第二凸轮凸角304上，在那里，在该端视图中，凸轮定位在同一曲柄角正时。该第一凸轮凸角302可被包括在第一凸轮轴140上，以便控制第一供体气缸组的排气门事件。该第二凸轮凸角304可被包括在第二凸轮轴142上，以便控制第二非供体气缸组的排气门事件。如在图3中所示，与第二凸轮凸角304的尖端308相比，第一凸轮凸角具有较宽的尖端306。这导致了凸轮凸角302所控制的排气门将被打开持续较长的持续时间并迟于凸轮凸角304所控制的排气门关闭。凸轮凸角302和304二者被构造成同时打开排气门。然而，在一些实施例中，凸轮凸角302可具有宽度与凸轮凸角304的尖端的宽度大致相等的端部尖端，并可相对于凸轮凸角304成角度地旋转，以便相对于曲柄角并由此相对于与上止点(TDC)和/或下止点(BDC)相关的活塞位置而迟于凸轮凸角304打开和关闭其排气门。
如图1和2中所示的发动机系统可构造成用于改进流入到供体气缸和非供体气缸中的空气流量。用于供体气缸的排气门正时可不同于非供体气缸的排气门正时，以便向供体气缸提供改进的空气流量。供体气缸的排气门可迟于非供体气缸的排气门关闭，并由此与非供体气缸相比，在供体气缸组的进气门与排气门之间提供增大量的正气门重叠(positive valve overlap)。供体气缸的延迟的排气门关闭可由固定的凸轮轴提供，该固定的凸轮轴以与控制非供体气缸的气门事件的凸轮轴不同的方式构成，例如在图3中所示。然而，在其它实施例中，该延迟的排气门关闭可由可变凸轮轴正时系统提供，该可变凸轮轴正时系统由控制单元180控制以便基于运行状况来调整排气门关闭的正时。
由此，在一些实施例中，发动机系统包括：第一气缸组，其排他性地联接至排气再循环通道，该排气再循环通道构造成将排气引导至该发动机的进气通道和排气通道；第二气缸组，其排他性地联接至该发动机的排气通道；第一凸轮轴，其具有带有第一轮廓的凸轮凸角以便在第一正时关闭第一气缸组的排气门；和第二凸轮轴，其具有带有第二轮廓的凸轮凸角以便在第二正时关闭第二组的排气门，该第二正时早于该第一正时。
在另一实施例中，一种系统包括：用于将排气从发动机的第一气缸组引导至排气再循环通道的装置，该排气再循环通道既联接至该发动机的进气通道又联接至该发动机的排气通道，该第一气缸组具有第一量的正进气门和排气门重叠；和用于将排气从该发动机的第二气缸组仅引导至该发动机的排气通道的装置，该第二气缸组具有第二较小量的正进气门和排气门重叠。
在一个示例中，用于将来自第一气缸组的排气引导至既联接至进气通道又联接至排气通道的排气再循环通道的装置包括联接至诸如通道162之类的EGR通道的诸如排气歧管119之类的第一排气歧管。由此，当第一气缸组的排气门打开时，排气被排出至排气歧管119并随后排出至EGR通道162。基于第一阀164的位置和第二阀170的位置，排气可被引导至进气管和/或发送至大气。用于将来自第一气缸组的排气发送至既联接至进气通道又联接至排气通道的排气再循环通道的装置所用的其它构造同样是可能的。例如，该装置可包括多个排气歧管，每一个排气歧管均联接至共同的EGR通道或联接至单独的EGR通道。在另一示例中，每一个气缸均可包括单独的气缸排气通道而非歧管，并且每一个气缸排气通道均可联接至该EGR通道。
在再一示例中，用于将排气从发动机的第二气缸组仅引导至该发动机的排气通道的装置包括联接至诸如通道116之类的排气通道的诸如歧管117之类的第二排气歧管。当第二气缸组的排气门打开时，排气被排出至第二排气歧管，经过该排气通道排出至大气。与上述装置相似，其它构造也是可能的，该其它构造例如为多排气歧管、或单独的排气通道而非歧管。
转向图4，描绘了示出了用于匹配气缸组之间的空气流量的方法400。方法400可由控制单元180根据存储在该控制单元180上的指令执行。方法400可在构造成将排气引导回该进气管的第一气缸组与构造成将排气仅引导至大气的第二气缸组之间提供有差异的排气门正时。该有差异的排气门正时可响应于指定运行状况而被启动。该指定运行状况可表示EGR被从第一气缸组引导至发动机的进气管。通过响应于EGR来启动有差别的排气门正时，流经第一气缸组和第二气缸组的空气流量被优化以便提供提高的性能并能够在气缸之间进行相等的燃料分配。
方法400包括在402处确定发动机运行参数。该发动机运行参数可包括发动机速度和负载、发动机温度、EGR阀位置(例如阀170的位置)、正被引导至该进气管的排气量、和其它参数。基于运行参数，在403处，排气阀(例如，阀164)和EGR阀(例如，阀170)中的一个或多个可被调整成将预期量的EGR传递至气缸。例如，在低发动机速度和负载或冷发动机温度状况期间，没有EGR可被引导至气缸，并且如此，EGR阀可被关闭并且该排气阀可被打开。在较高速度和负载状况期间，EGR阀可被打开以便将来自第一供体气缸组的排气传递至该发动机。基于可以是发动机速度和负载的函数的预期量的EGR，排气阀可被打开或关闭。此外，如果EGR阀和排气阀包括多于两个位置，则EGR阀和/或排气阀可被设定至部分打开位置以便将预期量的EGR传递至该发动机。并不被引导至该发动机的来自第一气缸组的排气被引导至该排气通道并最终引导至大气。
在404处，判断是否已经满足了指定状况。在一些实施例中，指定状况可包括EGR阀处于打开位置中。在其它实施例中，指定状况可包括被再循环至该进气管的排气量超过阈值，例如5％的EGR比率。在其它实施例中，指定状况可包括发动机速度和负载超过相应的阈值。例如，指定状况可包括中到高发动机速度和负载。
如果尚未满足指定状况，则方法400行进至406以便在相等的正时打开和关闭第一气缸组的排气门和第二气缸组的排气门。由于表明EGR流至进气管的状况尚未满足，因此，两个气缸组均可经历相似的气缸空气流量状况。因此，进气门和排气门可被在第一气缸组与第二气缸组之间被同样地打开和关闭。如果已经满足了规定状况，则方法400行进至408以便在相等的正时打开第一气缸组的排气门和第二气缸组的排气门。
在410处，方法400包括在不同的正时关闭第一气缸组的排气门和第二气缸组的排气门。如前所解释的那样，通过将第一气缸组的排气门打开持续与第二气缸组不同的持续时间，流经该第一气缸组的空气流量可被优化以便补偿附加排气背压和由将来自第一气缸组的排气引导至该发动机的进气管所导致的其它因素。
在不同的正时关闭第一气缸组的排气门和第二气缸组的排气门可包括在412处在第一正时关闭该第一气缸组的排气门。在414处，在不同的正时关闭排气门可还包括在第二更早的正时关闭第二气缸组的排气门。以此方式，贡献用于EGR的排气的第一气缸组的排气门可被迟于并不贡献用于EGR的排气的第二气缸组的排气门关闭。第一气缸组的排气门可被打开持续第一持续时间，并且第二气缸组的排气门可被打开仅仅持续处于相继的气门关闭之间的第二较短的持续时间。
在416处，在不同的正时关闭排气阀可包括调整可变凸轮轴正时(VCT)系统以延迟第一气缸组的气门的关闭。由此，通过利用VCT系统，第一供体气缸组的气门正时可被基于运行状况进行调整，以便维持流经该气缸组的最优的空气流量。然而，在一些实施例中，可利用固定的凸轮轴正时系统。在这种情况下，第一气缸组的气门事件可不基于运行状况进行调整。相反，无论是否将EGR从第一气缸组引导至进气管或者无论是否将来自第一气缸组的排气引导至大气，在大致全部的发动机运行状况期间，第一气缸组的排气门可被迟于第二气缸组关闭。如在本发明中所使用的那样，大致全部的发动机运行状况包括气门事件所发生的所有发动机运行状况。
在418处，方法400可选择性地包括在相等的正时打开和关闭第一气缸组的进气门和第二气缸组的进气门。由此，仅排气门事件在第一气缸组与第二气缸组之间可以是不同的。然而，在其它实施例中，第一气缸组的进气门正时可被以与排气门正时相似的方式进行调整，使得第一气缸组的进气门被迟于第二气缸组的进气门关闭。
在420处，方法400可选地包括在所有气缸中相等地分配燃料。因为第一气缸组与第二气缸组之间的空气流量作为延迟的排气门关闭的结果而是相匹配的，因此，可将相等的燃料量喷射至每一个气缸，以便将气缸维持处于相对相等的空气-燃料比。然而，在其它实施例中，可在气缸之中以有差别的方式分配该燃料。例如，与第二气缸组相比，第一气缸组可接收增大量的燃料。作为选择或作为附加，当调整该排气门关闭正时时，可维持包括喷射至每一个气缸的燃料量及喷射正时在内的燃料喷射参数。
在422处，方法400包括如果指示，则调整排气阀和/或EGR阀。在延迟第一气缸组的排气门的关闭时间之后，来自第一气缸组的排气背压可不同于来自第二气缸组的该压力。例如，调整该气门关闭时间会导致相对于第二气缸组来自第一气缸组的排气压力降低。所述排气阀和EGR阀可以可选地基于该压力差进行调整。例如，所述排气阀可在来自该第一气缸组的排气压力降低时被关闭，以便提高行进至该进气管的排气的压力。
由此，图4的方法提供了一种发动机方法，该发动机方法包括在指定状况期间，使流经第一气缸组的空气流量与流经第二气缸组的空气流量相匹配，将排气从该第一气缸组选择性地引导至排气通道并引导至进气通道，并将来自第二气缸组的排气仅引导至排气通道。空气流量可通过在第一正时关闭第一气缸组的排气门并在稍早的第二正时关闭第二气缸组的排气门而得到匹配。
在另一示例中，一种方法包括打开第一气缸组的排气门持续第一持续时间，打开第二气缸组的排气门仅持续处于相继的气门关闭之间的较短的第二持续时间，将来自第一气缸组的排气选择性地经由第一阀引导至排气通道并经由第二阀引导至进气通道，并且将来自第二气缸组的排气仅引导至排气通道。
以此方式，第一气缸组的排气门可在迟于第二气缸组的排气门关闭正时的正时被关闭。图5A和图5B是描绘了用于第一气缸组和第二气缸组的示例性气门正时事件的图表。图5A在图表500中示出了用于第二气缸组的气门正时事件，而图5B在图表510中示出了用于第一气缸组的气门正时事件。图表500和图表510均包括处于x轴上的发动机位置和处于y轴上的气门升程。参照图5A的图表500，曲线502和504以相同的比例描绘了在相同发动机运行期间用于第二非EGR供体气缸组的排气门(虚线曲线502)和进气门(实线曲线504)的气门正时，尽管不同的气缸可根据发动机的点火次序参照发动机位置被交错排列。如所示，排气门可在正当活塞在做功冲程(power stroke)的末端处降至最低点时被打开。该排气门可随后在该活塞完成该排气冲程时被关闭，保持打开至少直到相继的进气冲程已经开始为止。以同样的方式，进气门可在开始进气冲程时或之前被打开，并且可保持打开至少直到相继的压缩冲程已经开始为止。
作为处于排气门关闭与进气门打开之间的正时差异的结果，在排气冲程的末端之前并在进气冲程的开始之后，进气门和排气门均可被打开持续较短的持续时间。两种气门均可被打开所处的该时期被称之为正进气门对排气门重叠506(或者简称之为正气门重叠)，其由曲线502与504的相交处的阴影线区域表示。
参照图5B的图表510，曲线512和514描绘了在发动机运行期间用于第一EGR供体气缸组的排气门(虚线曲线512)和进气门(实线曲线514)的气门正时。如所示，排气门可在正当该活塞在做功冲程的末端处降至最低点时被打开。该排气门可随后在该活塞完成该排气冲程时被关闭，保持打开至少直到相继的进气冲程已经开始为止。以同样的方式，进气门可在开始进气冲程时或之前被打开，并且可保持打开至少直到相继的压缩冲程已经开始为止。然而，与第二气缸组相反，第一气缸组的排气门可略迟于该第二气缸组的排气门而被关闭，从而导致了较大量的正气门重叠516。
此外，在一些实施例中，第一气缸组的排气门(曲线512)可与第二气缸组的排气门同时打开，如在图5A和图5B中所绘。然而，在其它实施例中，第一气缸组的排气门可迟于第二气缸组的排气门打开。此外，由第二气缸组的排气门达到的由虚线508所示的最大气门升程可等于由第一气缸组的排气门达到的最大气门升程(虚线518)。在其它实施例中，第一气缸组的排气门的最大气门升程可不同于第二气缸组的排气门。例如，如果第一气缸组的排气门打开持续比第二气缸组的排气门长的持续时间，则它可具有较低的最大气门升程。
尽管上述系统和方法通过利用有差别的排气门正时而使供体气缸组与非供体气缸组之间的空气流量相匹配，但用于使空气流量相匹配的其它机构是可能的。例如，供体气缸组和非供体气缸组可具有不同的压缩比。给定气缸的压缩比可以是缸孔直径、气缸容量、和活塞冲程的函数，并且由此，相对于非供体气缸而言，供体气缸可包括不同的缸孔直径、容量、和/或活塞冲程。作为附加或作为选择，气缸的有效压缩比可通过延迟气缸的进气门的关闭而被降低，并由此供体气缸组可被相对于非供体气缸组构造成具有不同的进气门关闭正时。
在一些实施例中，供体气缸组可被构造成相对于非供体气缸具有减小了的压缩比。通过降低供体气缸的压缩比，少量的增压空气可被提供至供体气缸，由此使空气流量与非供体气缸相匹配。在其它实施例中，该供体气缸组可被构造成相对于该非供体气缸具有增大的压缩比。通过增大该压缩比，供体气缸会能够更好地适应该气缸排气系数，该气缸排气系数可源自通过排气至该进气管的引导所提供的增大的排气背压。
由此，为了匹配供体气缸组与非供体气缸组之间的空气流量，供体气缸组的排气门可在不同于非供体气缸组的排气门的正时被关闭，供体气缸可具有与非供体气缸不同量的气门升程，或者供体气缸可具有与非供体气缸不同的压缩比。此外，上述情况的组合同样是可能的。例如，供体气缸可相对于非供体气缸具有延迟的排气门关闭正时和延迟的进气门关闭正时。在另一示例中，供体气缸与非供体气缸相比可具有延迟的排气门关闭正时、增大的压缩比、和不同量的气门升程。
在一个实施例中，一种发动机方法包括将来自发动机的第一气缸组的排气引导至既联接至该发动机的进气通道又联接至该发动机的排气通道的排气再循环通道，该第一气缸组具有第一压缩比。该方法包括将来自该发动机的第二气缸组的排气仅引导至该发动机的排气通道，该第二气缸组具有不同于第一压缩比的第二压缩比。在一个示例中，该第一气缸组的压缩比可大于该第二气缸组的压缩比。在另一示例中，该第一气缸组的压缩比可小于该第二气缸组的压缩比。
如上所说明的那样，术语“高压”和“低压”是相对的，这意味着“高”压是高于“低”压的压力。相反，“低”压是低于“高”压的压力。
如在本发明中所使用的那样，以单数叙述并以单词“一”或“一种”开始的元件或步骤应该被理解为并不排除所述元件或步骤的复数，除非明确表明了这种排除。此外，参照本发明的“一个实施例”进行的说明并不意在被解释成排除同样结合有所述特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反地表明，否则“包括”、“包含”或“具有”具有具体特性的一个或多个元件的实施例可包括不具有该特性的附加的这种元件。术语“包括”和“其中”被用作对于相应术语“包括”和“其中”的明显文字的等效表述。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标识，并且并非意在将数字要求或具体的位置次序施加至它们的对象。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且也使本领域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包含的方法。本发明的可专利范围由权利要求书限定，并且可以包括本领域技术人员想到的其它示例。这种其它示例旨在处于权利要求书的范围内，只要它们具有与该权利要求书的文字语言没有区别的结构元件，或者只要它们包括与该权利要求书的文字语言无实质区别的等效结构元件。

Claims (14)

1.一种用于发动机的方法，包括：
在指定状况期间，使经过第一气缸组的空气流量与经过第二气缸组的空气流量相匹配；
将来自所述第一气缸组的排气选择性地引导至排气通道并引导至进气通道；以及
将来自所述第二气缸组的排气仅引导至所述排气通道。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在第一正时关闭所述第一气缸组的排气门并在稍早的第二正时关闭所述第二气缸组的排气门，以使经过所述第一气缸组的空气流量与经过所述第二气缸组的空气流量相匹配。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在与所述第二气缸组的进气门的打开和关闭相等的正时打开和关闭所述第一气缸组的进气门。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述指定状况包括排气再循环阀处于打开位置中。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如果所述排气再循环阀处于所述打开位置中时，调整可变凸轮轴正时系统以便迟于所述第二气缸组的所述排气门关闭所述第一气缸组的所述排气门。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当所述排气再循环阀处于关闭位置中时，调整所述可变凸轮轴正时系统以便在相等的正时关闭所述第一气缸组的所述排气门和所述第二气缸组的所述排气门。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定状况包括从所述第一气缸组引导至所述进气通道的排气的量超过阈值；或者所述指定状况包括发动机速度和负载超出相应的阈值；或者所述指定状况包括发动机运转期间的大致所有的状况。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在至少一个运行模式中，将燃料相等地分配到所有的气缸中。
9.一种用于发动机的方法，包括：
打开第一气缸组的排气门持续第一持续时间；
打开第二气缸组的排气门持续不超过处于相继的气门关闭之间的第二较短的持续时间；
将来自所述第一气缸组的排气选择性地经由第一阀引导至排气通道以及经由第二阀引导至进气通道；以及
将来自所述第二气缸组的排气仅引导至所述排气通道。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括打开所述第一气缸组的进气门并打开所述第二气缸组的进气门持续相同的持续时间。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述第一气缸组和所述第二气缸组的所有气缸中维持相等的空气-燃料比。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，打开所述第二气缸组的排气门持续第二较短的持续时间还包括早于所述第一气缸组的所述排气门关闭所述第二气缸组的所述排气门。
13.一种发动机系统，包括：
第一气缸组，所述第一气缸组排他性地联接至排气再循环通道，所述排气再循环通道构造成将排气引导至所述发动机的进气通道和排气通道；
第二气缸组，所述第二气缸组排他性地联接至所述发动机的所述排气通道；
第一凸轮轴，所述第一凸轮轴具有带有第一轮廓的凸轮凸角，以便在第一正时关闭所述第一气缸组的排气门；和
第二凸轮轴，所述第二凸轮轴具有带有第二轮廓的凸轮凸角，以在第二正时关闭所述第二组的排气门，所述第二正时早于所述第一正时。
14.一种用于发动机的方法，包括：
将来自发动机的第一气缸组的排气引导至排气再循环通道，所述排气再循环通道既联接至所述发动机的进气通道又联接至所述发动机的排气通道，所述第一气缸组具有第一压缩比；以及
将来自所述发动机的第二气缸组的排气仅引导至所述发动机的所述排气通道，所述第二气缸组具有不同于所述第一压缩比的第二压缩比。
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