CN109715915A - 用于控制内燃发动机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于控制内燃发动机系统(1)的方法，该内燃发动机系统包括：‑燃烧器(3)，该燃烧器被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料；‑膨胀器(6)，该膨胀器被布置成使来自燃烧器(3)中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量；和‑连通阀(304)，该连通阀被布置成控制燃烧器(3)与膨胀器(6)之间的连通，‑所述方法包括在发动机系统的运行期间确定(S3)所述连通阀(304)上是否存在压力差。

Description

用于控制内燃发动机系统的方法
技术领域
本发明涉及一种用于控制内燃发动机系统的方法，所述内燃发动机系统包括：燃烧器；膨胀器，该膨胀器被布置成使来自燃烧器的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量；和排气引导件，该排气引导件被布置成将排气从燃烧器引导到膨胀器。本发明还涉及一种计算机程序、计算机可读介质、控制单元、内燃发动机系统和包括这种系统的车辆。
本发明能够应用在重型车辆(例如卡车、公共汽车)和建筑设备(例如工程机械)中。本发明还能够应用于轿车。虽然将针对卡车来描述本发明，但本发明不限于这一特定车辆类型。
背景技术
已知的是，带有多个膨胀级的内燃发动机可允许从燃料提取更多能量。在US20120260627中能够找到示例，US20120260627描述了包括燃烧气缸和布置在该燃烧气缸下游的膨胀气缸的发动机。通过出口阀将排气从燃烧气缸排出。问题在于，在打开出口阀时，能量可能会由于出口阀处的不受约束的膨胀而损失。因此，希望进一步减小多级膨胀发动机中的能量损失。
发明内容
本发明的目的在于减小多级膨胀内燃发动机中的能量损失。
该目的通过一种用于控制内燃发动机系统的方法来达到，所述内燃发动机系统包括
-燃烧器，该燃烧器被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料，
-膨胀器，该膨胀器被布置成使来自燃烧器中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量，和
-连通阀，该连通阀被布置成控制所述燃烧器与膨胀器之间的连通，
-所述方法包括：在该发动机系统的运行期间确定所述连通阀上是否存在压力差，或所述连通阀的相反两侧上的压力水平之间的关系。
应理解，所述燃烧器可以包括燃烧气缸，该燃烧气缸适于压缩空气并燃烧由燃料喷射器喷射的燃料。还可理解，所述燃烧器通常被布置成反复地接收空气和燃料、燃烧所接收的空气和燃料并使燃烧过的空气和燃料膨胀。该发动机系统优选布置成在燃烧器中提供四冲程循环，但在权利要求的范围内，替代的循环是可能的。膨胀器可以包括气缸和活塞，活塞被布置成在气缸中往复运动，活塞连接到发动机系统的曲轴。该发动机系统优选布置成在膨胀器中提供两冲程循环，但在权利要求的范围内，替代的循环是可能的。
除了确定所述连通阀上是否存在压力差，也可以确定所述连通阀的相反两侧上的压力水平之间的关系。如下文所例示的，在一些实施例中，所述连通阀被提供为燃烧器出口阀。然而，通常，所述连通阀可以是被布置成控制燃烧器与膨胀器之间的连通的任何阀。
在该发动机系统包括被布置成将排气从燃烧器引导到膨胀器的排气引导件和被布置成控制排气引导件与膨胀器之间的连通的膨胀器入口阀，且所述连通阀被布置成控制燃烧器与排气引导件之间的连通的情况下，所述方法可以包括：控制膨胀器入口阀，以减小所述连通阀上的所述压力差。因此，本发明提供了用于调节膨胀器入口阀的致动的条件，从而在阀打开之前或在阀打开时均衡所述连通阀的两侧上的压力。由此，可以避免由于所述连通阀处的不受约束的膨胀而引起的能量损失。
所述目的还通过一种用于控制内燃发动机系统的方法来达到，所述内燃发动机系统包括
-燃烧器，该燃烧器被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料，
-膨胀器，该膨胀器被布置成使来自燃烧器中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量，
-排气引导件，该排气引导件被布置成将排气从燃烧器引导到膨胀器，和
-膨胀器入口阀，该膨胀器入口阀被布置成控制排气引导件与膨胀器之间的连通，
-所述方法包括控制膨胀器入口阀，以调节排气引导件中的压力。
对膨胀器入口阀的控制可以包括：至少部分地基于或根据所确定的排气引导件中的压力来控制膨胀器入口阀。通过控制膨胀器入口阀，可以调节膨胀器的吞咽容量，以调节排气引导件中的压力。由此，可以将排气引导件中的压力转向目标压力。例如，可以控制排气引导件中的压力，使得所述燃烧器处的出口阀形式的连通阀上的压力差被最小化，由此消除出口阀处的不受约束的膨胀。
本发明允许在各种发动机系统操作条件下使出口阀处的不受约束的膨胀最小化。例如，在改变提供给燃烧器的燃料的量以控制发动机输出扭矩的情况下，压缩机出口阀的打开事件下的燃烧器中的压力将取决于供应到燃烧器的燃料的量且随着供应到燃烧器的燃料的量而变化。无论变化的燃烧器燃料供应如何，本发明所提供的使燃烧器出口阀上的压力差最小化的可能性将允许避免出口阀处的不受约束的膨胀。
在能够控制提供给燃烧器的空气的量的情况下，本发明也可以是有用的。可以通过空气引导件中的节流阀来提供这种控制，所述空气引导件被布置成将空气引导到燃烧器，或者可以通过对活塞压缩机的入口阀和/或出口阀的可变控制来提供这种控制，所述活塞压缩机被布置成由发动机系统的曲轴驱动，以压缩被供应到燃烧器的空气。压缩机入口阀和出口阀可以是任何适当的类型，例如提升阀或簧片阀。在能够控制提供给燃烧器的空气的量的情况下，压缩机出口阀的打开事件下的燃烧器中的压力将取决于供应到燃烧器的空气的量以及所供应的燃料的量，且随着供应到燃烧器的空气的量以及所供应的燃料的量而变化。无论由于空气供应控制而引起的变化的燃烧器空气供应和/或燃料供应如何，本发明所提供的使燃烧器出口阀上的压力差最小化的可能性将允许避免出口阀处的不受约束的膨胀。
阀打开顺序可以理解为在无任何中间关闭状态的情况下从一个关闭状态到后续的关闭状态的一系列阀位置。阀打开事件可以理解为阀从关闭状态到在阀的任一侧上的空间可以连通的状态的转变。在阀打开事件之后可以是使阀的任一侧上的空间之间的连通通道的截面面积增加的阀运动。阀关闭事件可以被理解为阀从在阀的任一侧的空间可以连通的状态到关闭状态的转变。在阀关闭事件之前可以是使阀的任一侧上的空间之间的连通通道的截面面积减小的阀运动。
在发动机系统在排气引导件中包括膨胀器前排气处理装置的情况下，确定排气引导件中的压力可以包括确定燃烧器与所述膨胀器前排气处理装置之间的压力。由燃烧产生的排气可以被引导到排气引导件中的膨胀器前排气处理装置，并且膨胀器前排气处理装置可以为所接收的排气提供排气处理过程。确定(例如通过测量)燃烧器与所述膨胀器前排气处理装置之间的压力可以提供关于例如由于燃烧器出口阀打开事件而引起的压力变化的清楚数据。
优选地，在该发动机系统包括被布置成控制燃烧器与排气引导件之间的连通的连通阀的情况下，所述方法包括：确定燃烧器中的压力，由此，对膨胀器入口阀的控制包括至少部分地基于燃烧器中的压力来控制膨胀器入口阀。确定燃烧器中的压力可以包括确定所述连通阀的打开事件下的燃烧器中的压力，由此，对膨胀器入口阀的控制包括至少部分地基于或根据所述连通阀的打开事件下的燃烧器中的压力来控制膨胀器入口阀。如上所述，所述连通阀可以是燃烧器出口阀。通过基于排气引导件中的压力和燃烧器出口阀的打开事件下的燃烧器中的压力来控制膨胀器入口阀，能够在燃烧器出口阀的打开事件下可靠地使燃烧器出口阀上的压力差最小化，从而消除由于不受约束的膨胀而引起的能量损失。
优选地，在该发动机系统包括被布置成将空气引导到燃烧器的空气引导件的情况下，确定燃烧器中的压力可以包括：确定空气引导件中的温度、压力和/或空气质量流量；并且确定提供给燃烧器的燃料的量；并且至少部分地基于所确定的空气引导件的温度、压力和/或空气质量流量以及所确定的燃料量来确定燃烧器中的压力。所述方法还可以包括：确定排气引导件中的温度；确定排气引导件中的压力；和/或确定将燃料喷射到燃烧器中的正时；以及，部分地基于所确定的排气引导件温度、所确定的排气引导件压力和/或所确定的燃料喷射正时来确定燃烧器中的压力。由此，可以通过容易获得的装置来确定燃烧器压力，从而确保了简易性。此外，即使在环境具有高的温度和压力峰值的情况下，也无需任何传感器位于燃烧器中。
所述方法还可以包括：确定发动机系统的转速，并且部分地基于所确定的转速来确定燃烧器中的压力。由此，对于燃烧器压力的确定，可以考虑热损失对燃烧器的气缸壁的影响。在空气引导件中设置有中间冷却器的情况下，确定空气引导件中的压力和/或温度优选包括：确定该中间冷却器下游的压力和/或温度。
在又一些实施例中，在该发动机系统包括连通阀(该连通阀可以是燃烧器出口阀，被布置成控制燃烧器与排气引导件之间的连通)的情况下，所述方法可以包括：确定排气引导件中的压力，并确定是否存在由于连通阀的打开事件而导致的排气引导件压力的变化。排气引导件压力的这种变化可以用作在连通阀的打开事件下所述连通阀上存在压力差的指示。由此，为确定燃烧器出口阀上是否存在压力差提供了一种简单且稳健的方案，并且不必在燃烧器内提供传感器。压力传感器可以布置在排气引导件中，并且这种传感器可以用作用于燃烧器压力的虚拟传感器。如果在燃烧器出口阀打开事件下、存在排气引导件压力的突然增加或降低，则可以调节膨胀器入口阀控制，以使这种压力增加或降低最小化。
在一些实施例中，确定燃烧器中的压力可以通过燃烧器中的压力检测来完成，由此可以获得精准的压力确定。
如上所述，有利地，控制膨胀器入口阀可以包括：控制膨胀器入口阀，使得排气引导件中的压力与燃烧器中的压力相同。优选地，控制膨胀器入口阀可以包括：控制膨胀器入口阀，使得排气引导件中的压力与连通阀的打开事件下的燃烧器中的压力相同，从而避免了造成能量损失的不受约束的膨胀。作为代替，可以在燃烧器和排气引导件之间产生顺畅的气体流动，由此消除了压力脉冲。连通阀的打开事件可以例如在燃烧器中的活塞的下死点(BDC)位置处。
优选地，控制膨胀器入口阀包括控制膨胀器入口阀的打开事件和/或关闭事件的正时。例如，在膨胀器包括气缸和活塞(活塞被布置成在气缸中往复运动，活塞连接到该发动机系统的曲轴)的情况下，控制膨胀器入口阀可以包括：控制膨胀器入口阀的打开事件，使得膨胀器入口阀的打开事件发生在活塞的上死点(TDC)位置之前10度和活塞的上死点(TDC)位置之后10度之间。作为又一个示例，控制膨胀器入口阀可以包括：控制膨胀器入口阀的关闭事件，使得膨胀器入口阀的关闭事件发生在活塞的上死点(TDC)位置之后15度和活塞的上死点(TDC)位置之后90度之间。如下文所例示，可以特别地通过对膨胀器入口阀关闭事件的控制来有效地控制膨胀器的吞咽容量，从而又提供精准的对排气引导件压力的控制。为了降低排气引导件压力，可以通过膨胀器入口阀的相对晚的关闭来增加膨胀器吞咽容量，反之亦然。
例如在涡轮膨胀器被设置在膨胀器下游的情况下，可以是有利的是，能够将膨胀器入口阀控制成最多在TDC之后90度关闭。在一些实施例中，可以控制膨胀器入口阀的关闭事件，使得膨胀器入口阀的关闭事件发生在TDC之后45度和TDC之后90度之间。在又一些实施例中，可以在一些实施例中控制膨胀器入口阀的关闭事件，使得膨胀器入口阀的关闭事件发生在TDC之后15度和TDC之后70度之间。在另一些实施例中，可以在一些实施例中控制膨胀器入口阀的关闭事件，使得膨胀器入口阀的关闭事件发生在TDC之后45度和TDC之后70度之间。
优选地，控制膨胀器入口阀打开事件，使得膨胀器入口阀打开事件发生在TDC之前(例如在TDC之前10度)和TDC之间。由此，膨胀器活塞将靠近膨胀气缸中的顶部，从而为来自排气引导件的气体提供用于进入的相对小的容积，由此减小了在排气引导件中的压力高于膨胀器入口阀打开事件下的膨胀器中的压力的情况下的损失。
在一些实施例中，控制膨胀器入口阀可以包括控制膨胀器入口阀的打开程度，例如最大打开程度。由此，可以提供一种调节膨胀器吞咽容量的有效方式。
优选地，在膨胀器包括气缸和活塞(活塞被布置成在气缸中往复运动，活塞连接到该发动机系统的曲轴)的情况下，并且在该发动机系统包括被布置成将来自膨胀器的排气例如引导到大气的排气导管和被布置成控制膨胀器与排气导管之间的连通的膨胀器出口阀的情况下，所述方法包括：在膨胀器活塞的上死点(TDC)位置之前关闭膨胀器出口阀，从而在膨胀器入口阀的打开事件之前获得膨胀器中的排气的压缩。膨胀器中的排气的压缩可以使得在膨胀器入口阀的打开事件下、膨胀器中的压力是排气引导件中的压力的30％至100％。膨胀器中的排气的压缩可以提供例如排气引导件中的压力的大约一半的压力。由此，可以减少或避免在膨胀器入口阀打开时的不受约束的膨胀，因此减少能量损失。
所述目的还通过根据权利要求19的计算机程序、根据权利要求20的计算机可读介质、根据权利要求21的控制单元和根据权利要求22的内燃发动机系统来达到。
所述目的还通过一种内燃发动机系统来达到，该内燃发动机系统包括
-燃烧器，该燃烧器被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料，
-膨胀器，该膨胀器被布置成使来自燃烧器中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量，
-排气引导件，该排气引导件被布置成将排气从燃烧器引导到膨胀器，和
-膨胀器入口阀，该膨胀器入口阀被布置成控制排气引导件与膨胀器之间的连通，
-其中，该发动机系统包括压力确定装置，该压力确定装置被布置成确定排气引导件中的压力，膨胀器入口阀被布置成呈现可变的且可控的打开顺序。
该压力确定装置可以包括在排气引导件中的压力传感器。通过压力确定装置和所述膨胀器入口阀的可变的且可控的打开顺序，能够控制膨胀器入口阀，从而调节排气引导件中的压力。如上所述，通过控制膨胀器入口阀，可以调节膨胀器吞咽容量，以调节排气引导件中的压力。由此，可以控制排气引导件中的压力，使得燃烧器出口阀上的压力差最小化，由此消除了出口阀处的不受约束的膨胀。
可以由凸轮切换装置、凸轮定相装置、共轴的双轴组合凸轮凸角轮廓或者带有液压和/或气动阀致动的装置来提供膨胀器入口阀的可变的且可控的打开顺序。由此，可以有效地调节膨胀器的吞咽容量。然而，可以为膨胀器入口阀的可变的且可控的打开顺序的致动提供任何适当的方案。例如，诸如US2014238009A1中描述的无凸轮方案可以提供膨胀器入口阀的可变的且可控的打开顺序的致动。
在一些实施例中，膨胀器入口阀可以包括可旋转阀体，该可旋转阀体具有阀体开口，该阀体开口被定位成从阀体的旋转轴线偏移，能够通过改变阀体开口的周向位置来控制排气引导件与膨胀器之间的连通。如下文所例示的，由此可以避免阀与膨胀器的活塞之间的干扰的难题，因为该阀在被致动时可以不延伸到气缸中。
在一些实施例中，该系统可以布置成提供到排气引导件中的燃料喷射，并且/或者该系统可以布置成在燃烧器中的燃烧之后但在燃烧器中接收用于后续燃烧的空气和燃料之前提供到燃烧器中的燃料喷射。如下文所例示的，来自这种燃料喷射(在本文中也被称为第二燃料喷射)的燃料可以与由燃烧器中的燃烧产生的排气中的空气混合，以在位于膨胀器上游的膨胀器前排气处理装置中发生反应。由此，该系统可以布置成根据第二燃料喷射来调节膨胀器入口阀控制。更具体地，膨胀器前排气处理装置中的所述反应将升高排气的温度，这又减小膨胀器的吞咽容量。由此，可以调节膨胀器入口阀控制，以增加膨胀器吞咽容量，以补偿升高的排气温度。
所述目的还通过一种车辆来达到，该车辆包括根据任一权利要求或本文中的实施例的发动机系统。
在以下描述中以及在从属权利要求中公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明实施例的更详细描述。在这些图中：
图1是卡车形式的车辆的局部剖切侧视图。
图2是图1中的车辆内的发动机系统的示意性透视图。
图3是图2中的发动机系统的示意性截面图。
图4是示出了用于控制图3中的系统的方法中的步骤的框图。
图5示意性地示出了根据本发明的替代实施例的发动机系统中的膨胀器入口阀的顶视图。
图6是根据本发明的又一个实施例的发动机系统的示意性截面图。
具体实施方式
图1示出了卡车形式的车辆或用于半挂车的牵引车。然而，应注意，本发明能够应用于各种替代类型的车辆，例如轿车、公共汽车或者工程机械(例如轮式装载机)。该车辆包括内燃发动机系统1。
图2是示意性的，并且为了该说明的简洁性，未示出某些部件，例如用于致动发动机系统的气缸中的入口阀和出口阀的装置。发动机系统1包括多级压缩和膨胀内燃发动机。该发动机包括三个燃烧器3和三个活塞压缩机4，所述燃烧器3为带有活塞的气缸的形式。
该系统还包括空气引导件5，空气引导件5被布置成将压缩空气从压缩机4引导到燃烧器3。该空气引导件设置有空气缓冲容器51，空气缓冲容器51被布置成从压缩机4接收压缩空气，以提供用于该压缩空气的空气缓冲容积并将压缩空气递送到燃烧器3。应注意，该空气引导件可以设置有中间冷却器(未示出)。该中间冷却器可以位于空气缓冲容器51中。
该系统还包括三个活塞膨胀器6，所述三个活塞膨胀器6被布置成使来自燃烧器3的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量。排气引导件9被布置成将排气从燃烧器3引导到膨胀器6。排气引导件9具有燃烧器分支912，每一个燃烧器分支912用于将排气引导件9连接到相应的一个燃烧器3。排气引导件9还具有膨胀器分支913，每一个膨胀器分支913用于将排气引导件9连接到相应的一个膨胀器6。排气引导件9还包括下文更详细描述的排气缓冲容器91。
应理解，该发动机系统可以包括任何数量的燃烧器3、压缩机4和膨胀器6。在本示例中，燃烧器3、压缩机4和膨胀器6共用单个空气缓冲器51和单个排气缓冲容器91。然而，空气引导件5、空气缓冲器51、排气引导件9和排气缓冲容器91的数量同样可以改变。例如，可以设想，带有各自的空气缓冲器51的多个空气引导件5在相应的成对的压缩机4和燃烧器3之间延伸。此外，在一些实施例中，可以存在带有各自的排气缓冲容器91的不止一个排气引导件9，所述排气引导件9在相应的成对的燃烧器3和膨胀器6之间延伸。还可以设想，存在两个或更多个空气引导件和两个或更多个排气引导件，所述排气引导件和所述空气引导件连接到相应的成组的燃烧器。
该发动机系统还包括排气导管911，排气导管911被布置成引导来自膨胀器6的排气。
参考图3，图3中示出了仅一个燃烧器3、仅一个压缩机4和仅一个膨胀器6。为了简洁起见，燃烧器3、压缩机4和膨胀器6被示出为全部位于同一截平面内；在本实施例的实际实施中，燃烧器3、压缩机4和膨胀器6优选沿着曲轴2相对于彼此偏移。
每个燃烧器3的活塞301被布置成在各自的气缸302内往复运动，由此，活塞全部被布置成驱动发动机的曲轴2。燃烧器3被布置成反复地接收空气和燃料、燃烧所接收的空气和燃料并使燃烧过的空气和燃料膨胀。膨胀器6的活塞601被布置成利用从来自燃烧器3的排气中提取的能量来驱动曲轴2。此外，压缩机4的活塞401全部被布置成由曲轴2驱动。
该发动机系统包括控制单元14，控制单元14被布置成如下所述地控制该系统的各种功能。
燃烧器3设置有各自的燃烧器入口阀303和出口阀304组，燃烧器入口阀303和出口阀304被布置成由燃烧器阀致动器组件306致动。各个燃烧器3的出口阀304在本文中也被称为连通阀304，并且被布置成控制燃烧器3和膨胀器6之间(更具体地是燃烧器3与排气引导件9的相应的燃烧器分支912(图2)之间)的连通。燃烧器阀致动器组件306可以布置成以本身已知的任何方式(例如用安装在凸轮轴上的凸轮)来致动燃烧器入口阀303和出口阀304。燃烧器阀致动器组件306能够由控制单元14控制，以调节燃烧器入口阀303和出口阀304的正时和最大移动。燃烧器阀致动器组件306可以包括任何适当类型的可变的阀致动装置，例如凸轮切换装置、凸轮定相装置、带有共轴的双轴组合凸轮凸角轮廓的装置、或者带有液压和/或气动阀致动的装置。
膨胀器6设置有各自的膨胀器入口阀603和出口阀604组，膨胀器入口阀603和出口阀604被布置成由膨胀器阀致动器组件606致动，膨胀器阀致动器组件606包括例如安装在凸轮轴上的凸轮。每一个膨胀器入口阀603被布置成控制排气引导件9的相应的膨胀器分支913(图2)与相应的膨胀器6之间的连通。每一个膨胀器出口阀604被布置成控制相应的膨胀器6与排气导管911之间的连通。
膨胀器阀致动器组件606能够由控制单元14控制，以调节膨胀器入口阀603和出口阀604的正时和最大移动。由此，膨胀器入口阀603和出口阀604被布置成呈现可变的且可控的打开顺序。膨胀器阀致动器组件606可以包括任何适当类型的可变的阀致动装置，例如凸轮切换装置、凸轮定相装置、带有共轴的双轴组合凸轮凸角轮廓的装置、或者带有液压和/或气动阀致动的装置。
如上所述，阀打开顺序可以理解为在无任何中间关闭状态的情况下从一个关闭状态到后续的关闭状态的一系列阀位置。阀打开事件可以理解为阀从关闭状态到在该阀的任一侧上的空间可以连通的状态的转变。在阀打开事件之后可以是使该阀的任一侧上的空间之间的连通通道的截面面积增加的阀运动。阀关闭事件可以理解为阀从在该阀的任一侧上的空间可以连通的状态到关闭状态的转变。在阀关闭事件之前可以是使在该阀的任一侧上的空间之间的连通通道的截面面积减小的阀运动。
另外，压缩机4设置有各自的所述压缩机入口阀403和出口阀404组，所述压缩机入口阀403和出口阀404被布置成由压缩机阀致动器组件406致动，压缩机阀致动器组件406包括例如安装在凸轮轴上的凸轮。压缩机阀致动器组件406能够由控制单元14控制，以调节压缩机入口阀和出口阀的正时和最大移动。压缩机阀致动器组件406可以包括任何适当类型的可变的阀致动装置，例如凸轮切换装置、凸轮定相装置、带有共轴的双轴组合凸轮凸角轮廓的装置、或者带有液压和/或气动阀致动的装置。
为了接收燃料，燃烧器3设置有各自的主燃料喷射器305，主燃料喷射器305用于将燃料喷射到气缸302内。该燃料可以是任何适当类型的，例如，柴油、(例如液化天然气(LNG)中的)甲烷、汽油等。主燃料喷射器305能够由控制单元14控制。在该示例中，燃烧器3被布置成提供狄塞尔(Diesel)循环，以从所提供的空气和燃料中提取功。然而，本发明同样能够应用于其中燃烧器被布置成提供奥托(Otto)循环的发动机，其中发动机系统可以设置有用于空气质量流量控制的装置，例如压缩机4的可变的入口阀和出口阀(下文将进一步描述)，以用于控制到燃烧器3的空气供应。替代地或另外，用于空气质量流量控制的装置可以包括一个或多个节流阀，用于控制到燃烧器3的空气供应。该发动机系统可以在燃烧器中设置有火花塞。
膨胀器前排气处理装置7、8位于排气缓冲容器91中，并且被布置成向来自燃烧器3的排气提供排气处理过程。膨胀器前排气处理装置7、8包括氮氧化物(NOx)存储类型的三元催化转换器7和位于三元催化转换器7下游的颗粒过滤器8。
因此，在该示例中的多级压缩和膨胀发动机中，压缩机4被布置成压缩所述空气，燃烧器被布置成进一步压缩所述空气并使燃烧器3中的气体膨胀，并且膨胀器6被布置成使所述气体进一步膨胀。
优选的是，膨胀器6的膨胀率是燃烧器3和膨胀器6的组合的总膨胀率的至少30％。在该实施例中，膨胀器6的膨胀率大于燃烧器3的膨胀率。
该系统还包括膨胀器后排气处理装置11，膨胀器后排气处理装置11被布置成经由膨胀器后排气导管911从膨胀器6接收排气并为所接收的排气提供排气处理过程。在该示例中，膨胀器后排气处理装置11是选择性催化还原(SCR)催化剂。
如还能够在图2中看到的，该系统包括后燃烧喷射器307，后燃烧喷射器307在膨胀器前排气处理装置7、8的上游且在燃烧器分支912的下游，并且被布置成将燃料喷射到排气引导件9中。应注意，在替代实施例中，后燃烧燃料喷射器307可以布置成将燃料喷射到排气引导件9的燃烧器分支912之一中。在又一些实施例中，该系统可以包括多个后燃烧燃料喷射器307，每一个后燃烧燃料喷射器307被布置成将燃料喷射到相应的一个燃烧器分支912中。
如图3所示，后燃烧燃料喷射器307能够由控制单元14控制。控制单元14可以布置成如下地控制该系统中的燃料喷射：
在燃烧器3中的多个重复循环的每一个中，控制单元14被布置成通过主燃料喷射器305控制到燃烧器3的气缸302中的第一燃料喷射。第一燃料喷射在相应的循环中的压缩冲程结束时在活塞301的上死点位置处完成，随后进行膨胀，直至将相应的燃烧器排气阀304打开。所接收的排气中的氮氧化物(NOx)被存储在三元催化转换器7中。在膨胀器6中，允许所接收的排气的第二膨胀。然后，膨胀器后排气处理装置11从膨胀器6接收该排气。
控制单元14被布置成在三元催化转换器7的上游通过后燃烧燃料喷射器307控制到排气引导件9中的第二燃料喷射。来自第二燃料喷射的燃料与所接收的排气中的空气及存储在三元催化转换器7中的氮氧化物(NOx)的一部分发生反应，以生成氮气(N2)和氨(NH3)。在膨胀器后排气处理装置11的SCR过程中，所生成的氨(NH3)被允许与来自膨胀器前排气处理装置7、8的排气中的氮氧化物(NOx)反应，以生成氮气(N2)。
在发动机系统的相对高的扭矩下，控制单元14被布置成控制第一燃料喷射，使得燃烧器3中的燃烧是具有相对低的用于狄塞尔循环的λ值(例如1.1至1.3，如大约1.2)的贫燃烧。由此，控制单元14被布置成控制第二燃料喷射，使得来自第二燃料喷射的燃料利用由燃烧产生的排气中的空气而提供基本化学计量的空气和燃料的混合物。在膨胀器前排气处理装置7、8中，来自第二燃料喷射的燃料与所接收的排气中的空气发生反应，以产生热量。在膨胀器6中，由排气处理过程产生的热量在膨胀器6中的第二膨胀中被转换成机械能。
应注意，在一些实施例中，可以在燃烧器3中的相应燃烧之后且在相应燃烧器中接收用于相应的后续燃烧的空气和燃料之前，在燃烧器3中完成第二燃料喷射。例如，可以在相应的燃烧器3的动力或排气冲程期间完成第二燃料喷射。在又一些实施例中，该发动机系统可以不布置成提供任何如上所例示的第二燃料喷射。
控制单元14被布置成从压力确定装置142接收信号，压力确定装置142包括压力传感器142，该压力确定装置142被布置成确定或检测排气引导件9中的压力。在本实施例中，压力传感器142位于燃烧器3和排气缓冲容器91之间。然而，替代位置是可能的，例如在颗粒过滤器8处，在三元催化转换器7处，或者在排气缓冲容器91和膨胀器6之间。
在本实施例中，传感器形式的压力检测装置147位于排气缓冲容器91和膨胀器6之间。通过比较来自颗粒过滤器8上游的压力确定装置142的信号和来自颗粒过滤器8下游的压力检测装置147的信号，可以确定颗粒过滤器8中的烟灰积聚程度。
压力感测装置143被布置成检测空气引导件5中的压力。在本实施例中，压力感测装置143被布置成检测空气缓冲容器51中的压力。控制单元14被布置成从压力感测装置143接收信号。控制单元14还被布置成从温度传感器144接收信号，温度传感器144被布置成检测排气引导件9中的温度。在本实施例中，温度传感器144位于排气缓冲容器91中的颗粒过滤器8处。控制单元14还被布置成从温度感测装置145接收信号，温度感测装置145被布置成检测空气引导件9中的温度。在本实施例中，温度感测装置145位于空气缓冲容器51处。应注意，在该发动机系统在空气引导件5中包括中间冷却器时，温度感测装置145优选被布置成检测该中间冷却器下游的温度。控制单元14进一步被布置成从转速传感器146接收信号，转速传感器146被布置成检测曲轴2的转速，即该发动机系统的转速。
参考图4，图4描绘了操作发动机系统的方法中的步骤。该方法包括在发动机系统的运行期间确定在所述燃烧器出口阀304的相反两侧上的压力水平之间的关系。确定该关系包括：通过压力传感器142确定S1颗粒过滤器8中的压力。
确定所述关系还包括：确定S2相应的出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力。为此，通过压力感测装置143确定空气引导件5中的压力。此外，通过温度感测装置145确定空气引导件5中的温度。另外，通过转速传感器146确定发动机系统的转速。此外，通过主燃料喷射器305给燃烧器3提供一定量的燃料。此外，确定主燃料喷射器305的喷射正时。
控制单元14被布置成基于所确定的空气引导件5中的压力、燃烧器入口阀303的打开和关闭事件的正时、所确定的空气引导件5中的温度、所确定的转速、喷射燃料的量和正时来确定S2出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力。应理解，可以使用其它参数(例如发动机系统的冷却系统的冷却液体的温度)来确定出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力。
然后，控制单元14确定在燃烧器出口阀304的相反两侧上的压力水平之间的关系。该确定包括：确定S3排气引导件的压力与出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力是否存在压力差。
在替代实施例中，可以使用通过空气引导件5处的合适的空气质量流量传感器(未示出)确定的空气引导件5中的空气质量流量来代替空气引导件5中的压力作为确定出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力的输入参数。
在又一些实施例中，可以通过燃烧器3的一个或多个气缸302中的直接测量来确定出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力。
在另外的实施例中，可以通过测量排气引导件9中的靠近一个或多个燃烧器3(例如在排气引导件9的一个或多个燃烧器分支912(图2)中)的压力来确定出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力。根据燃烧器分支912中的压力波动，可以确定燃烧器出口阀304的相反两侧上的压力水平之间的关系。例如，如果在出口阀304的打开事件下在燃烧器分支912中测量的压力中存在突然的增加或降低，则可以确定出口阀304的打开事件下的在燃烧器出口阀304的相反两侧上的压力水平不同。
如果确定S3在排气引导件压力与出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力之间无任何压力差，则重复所述确定排气引导件压力和出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力的步骤S1、S2。
如果在排气引导件压力与出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力之间存在压力差，则通过膨胀器阀致动器组件606来调节S4膨胀器入口阀603的控制，使得排气引导件9中的压力与燃烧器出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力相同。
调节S4膨胀器入口阀控制可以包括调节膨胀器入口阀603的打开事件和/或关闭事件的正时。例如，可以控制相应的膨胀器入口阀603的打开事件，使得该打开事件在相应的膨胀器活塞601的上死点(TDC)位置处发生，并且可以调节膨胀器入口阀603的关闭事件，以调节排气引导件9上的压力。例如，如果期望增加排气引导件9中的压力，则可以将膨胀器入口阀603的关闭事件提前，而如果期望降低排气引导件9中的压力，则可以将膨胀器入口阀603的关闭事件推迟。膨胀器入口阀603的关闭事件可以例如在活塞601的TDC位置之后15度至活塞601的TDC位置之后90度之间的区间内变化。
在一些实施例中，可以通过调节膨胀器入口阀603的打开事件来控制排气引导件9中的压力。
在一些实施例中，可以通过调节膨胀器入口阀603的打开程度来控制排气引导件9中的压力。
应理解，通过调节膨胀器入口阀603的控制而调节膨胀器6的吞咽容量，从而调节排气引导件9中的压力。在一些实施例中，可以通过后燃烧燃料喷射器307根据第二燃料喷射来调节膨胀器入口阀控制。更具体地，如上所例示的，当在膨胀器前排气处理装置7、8中提供了来自后燃烧燃料喷射器307的燃料与来自燃烧器3的排气中的空气之间的反应时，该反应将升高排气的温度，这又减小膨胀器6的吞咽容量。例如，对于排气引导件9中的给定的压力，当由后燃烧燃料喷射器307喷射燃料时，可以推迟膨胀器入口阀603的关闭事件，以补偿升高的排气温度。
如从图4中理解的，当已经调节S4了膨胀器入口阀控制时，重复所述确定排气引导件压力和出口阀304的打开事件下的燃烧器3中的压力的步骤S1、S2。
优选地，膨胀器出口阀604被控制成使得膨胀器出口阀604的关闭事件发生在活塞601的TDC位置之前，从而在膨胀器入口阀603的各自的打开事件之前获得膨胀器6中的排气的压缩。例如，膨胀器6中的排气的压缩可以使得：在膨胀器入口阀603的打开事件下，膨胀器6中的最大压力是排气引导件9中的压力的30％至100％。这将减小膨胀器入口阀603上的压力差，且因此减小由于膨胀器入口阀603处的不受约束的膨胀而引起的损失。
参考图5。膨胀器入口阀603在图3中被表示为提升阀。可以使用其它形式的阀。例如，如图5中所示，膨胀器入口阀603可以包括可旋转阀体6031，可旋转阀体6031具有阀体孔6032，阀体孔6032被定位成从阀体6031的旋转轴线R偏移。因此，能够通过改变阀体孔6032的周向位置来控制排气引导件9与膨胀器6之间的连通。这是通过利用曲轴2使阀体6031旋转而完成的。在该示例中，阀体6031被安装到驱动装置6033，驱动装置6033又被布置成由曲轴2经由链条或皮带6034驱动。
设置有定相调节器6035，该定相调节器6035是可控的，以改变阀体6031相对于驱动装置6033的旋转位置。由此，类似于上文参考图4已经描述地，可以调节膨胀器入口阀603的正时，从而调节排气引导件9中的压力。可以以任何适当的方式来驱动定相调节器6035，例如液压驱动、电驱动或气动驱动。图5中的膨胀器入口阀603的优点在于，避免了阀603与膨胀器活塞601之间的干扰的难题，因为该阀在被致动时不会延伸到气缸中。
参考图6，图6描绘了根据本发明的替代的且更简单的实施例的发动机系统。系统1包括：燃烧器3，该燃烧器3被布置成反复地接收空气和燃料、燃烧所接收的空气和燃料并使燃烧过的空气和燃料膨胀；膨胀器6，该膨胀器6被布置成使来自燃烧器3中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量；和排气引导件9，该排气引导件9被布置成将排气从燃烧器3引导到膨胀器6。该系统还包括膨胀器入口阀603，该膨胀器入口阀603被布置成控制排气引导件9与膨胀器6之间的连通。膨胀器入口阀603的致动通过可由控制单元14控制的膨胀器阀致动器组件606而呈现出可变的且可控的打开顺序。该发动机系统还包括压力确定装置142，可以通过该压力确定装置142来确定排气引导件9中的压力。由此，可以控制膨胀器入口阀603，以调节排气引导件9中的压力。
应理解，本发明不限于上文所述和图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将会认识到，可以在所附权利要求的范围内进行许多修改和变型。

Claims (27)

1.一种用于控制内燃发动机系统(1)的方法，所述内燃发动机系统(1)包括：
-燃烧器(3)，所述燃烧器(3)被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料，
-膨胀器(6)，所述膨胀器(6)被布置成来自所述燃烧器(3)中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量，和
-连通阀(304)，所述连通阀(304)被布置成控制所述燃烧器(3)与所述膨胀器(6)之间的连通，
-其特征在于，在所述发动机系统的运行期间确定(S3)所述连通阀(304)上是否存在压力差。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机系统包括：排气引导件(9)，所述排气引导件(9)被布置成将排气从所述燃烧器(3)引导到所述膨胀器(6)；和膨胀器入口阀(603)，所述膨胀器入口阀(603)被布置成控制所述排气引导件(9)与所述膨胀器(6)之间的连通，所述连通阀(304)被布置成控制所述燃烧器(3)与所述排气引导件(9)之间的连通，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)，以减小所述连通阀上的所述压力差。
3.一种用于控制内燃发动机系统(1)的方法，所述内燃发动机系统(1)包括：
燃烧器(3)，所述燃烧器(3)被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料，
膨胀器(6)，所述膨胀器(6)被布置成使来自所述燃烧器(3)中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量，
排气引导件(9)，所述排气引导件(9)被布置成将排气从所述燃烧器(3)引导到所述膨胀器(6)，和
膨胀器入口阀(603)，所述膨胀器入口阀(603)被布置成控制所述排气引导件(9)与所述膨胀器(6)之间的连通，
其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)，以调节所述排气引导件(9)中的压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定(S1)所述排气引导件(9)中的压力，由此，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括至少部分地基于所确定的所述排气引导件(9)中的压力来控制所述膨胀器入口阀(603)。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述发动机系统包括在所述排气引导件(9)中的膨胀器前排气处理装置(7、8)，其特征在于，确定(S1)所述排气引导件(9)中的压力包括确定所述燃烧器(3)与所述膨胀器前排气处理装置(7、8)之间的压力。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其中所述发动机系统包括连通阀(304)，所述连通阀(304)被布置成控制所述燃烧器(3)与所述排气引导件(9)之间的连通，其特征在于，确定(S2)所述燃烧器(3)中的压力，由此，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括至少部分地基于所述燃烧器(3)中的压力来控制所述膨胀器入口阀(603)。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定所述燃烧器(3)中的压力包括确定所述连通阀(304)的打开事件下的所述燃烧器(3)中的压力，由此，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括至少部分地基于所述连通阀(304)的打开事件下的所述燃烧器(3)中的压力来控制所述膨胀器入口阀(603)。
8.根据权利要求6至7中的任一项所述的方法，其中所述发动机系统包括空气引导件(5)，所述空气引导件(5)被布置成将空气引导到所述燃烧器(3)，其特征在于，确定(S2)所述燃烧器(3)中的压力包括：确定所述空气引导件(5)中的温度、压力和/或空气质量流量；确定提供给所述燃烧器(3)的燃料量；并且至少部分地基于所确定的空气引导件的温度、压力和/或空气质量流量以及所确定的燃料量来确定(S4)所述燃烧器(3)中的压力。
9.根据权利要求6至8中的任一项所述的方法，其特征在于，确定所述发动机系统的转速，由此，部分地基于所确定的转速来确定(S2)所述燃烧器中的压力。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述发动机系统包括：排气引导件(9)，所述排气引导件(9)被布置成将排气从所述燃烧器(3)引导到所述膨胀器(6)；和连通阀(304)，所述连通阀(304)被布置成控制所述燃烧器(3)与所述排气引导件(9)之间的连通，其特征在于，确定(S1)所述排气引导件(9)中的压力，并确定是否存在由于所述连通阀(304)的打开事件导致的所述排气引导件的压力的变化。
11.根据权利要求2至9中的任一项或者根据从属于权利要求2至9中的任一项的权利要求10所述的方法，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括：控制所述膨胀器入口阀(603)，使得所述排气引导件(9)中的压力与所述燃烧器(3)中的压力相同。
12.根据权利要求2至9或11中的任一项或者根据从属于权利要求2至9中的任一项的权利要求10所述的方法，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括：控制所述膨胀器入口阀(603)，使得所述排气引导件(9)中的压力与所述连通阀(304)的打开事件下的所述燃烧器(3)中的压力相同。
13.根据权利要求2至9或11至12中的任一项或者根据从属于权利要求2至9中的任一项的权利要求10所述的方法，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括控制所述膨胀器入口阀(603)的打开事件和/或关闭事件的正时。
14.根据权利要求2至9或11至13中的任一项或者根据从属于权利要求2至9中的任一项的权利要求10所述的方法，其中所述膨胀器(6)包括气缸(602)和活塞(601)，所述活塞(601)被布置成在所述气缸(602)中往复运动，所述活塞(601)连接到所述发动机系统的曲轴(2)，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括：控制所述膨胀器入口阀(603)的打开事件，使得所述膨胀器入口阀(603)的所述打开事件发生在所述活塞(601)的上死点(TDC)位置之前10度和所述活塞(601)的上死点(TDC)位置之后10度之间。
15.根据权利要求2至9或11至14中的任一项或者根据从属于权利要求2至9中的任一项的权利要求10所述的方法，其中所述膨胀器(6)包括气缸(602)和活塞(601)，所述活塞(601)被布置成在所述气缸(602)中往复运动，所述活塞(601)连接到所述发动机系统的曲轴(2)，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括：控制所述膨胀器入口阀(603)的关闭事件，使得所述膨胀器入口阀(603)的所述关闭事件发生在所述活塞(601)的上死点(TDC)位置之后15度和所述活塞(601)的上死点(TDC)位置之后90度之间。
16.根据权利要求2至9或11至15中的任一项或者根据从属于权利要求2至9中的任一项的权利要求10所述的方法，其特征在于，控制(S4)所述膨胀器入口阀(603)包括控制所述膨胀器入口阀(603)的打开程度。
17.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中所述膨胀器(6)包括气缸(602)和活塞(601)，所述活塞(601)被布置成在所述气缸(602)中往复运动，所述活塞(601)连接到所述发动机系统的曲轴(2)，并且其中所述发动机系统包括：排气导管(911)，所述排气导管(911)被布置成引导来自所述膨胀器(6)的排气；和膨胀器出口阀(604)，所述膨胀器出口阀(604)被布置成控制所述膨胀器(6)与所述排气导管(911)之间的连通，其特征在于，使所述膨胀器出口阀(604)的关闭事件发生在所述活塞(601)的上死点(TDC)位置之前，以在所述膨胀器入口阀(603)的打开事件之前获得所述膨胀器(6)中的排气的压缩。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述膨胀器(6)中的排气的所述压缩使得在所述膨胀器入口阀(603)的打开事件下、所述膨胀器(6)中的最大压力是所述排气引导件(9)中的压力的30％至100％。
19.一种计算机程序，其包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行根据前述权利要求中的任一项所述的步骤。
20.一种载有计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行根据权利要求1至18中的任一项所述的步骤。
21.一种控制单元，所述控制单元被配置成执行根据权利要求1至18中的任一项所述的方法的步骤。
22.一种内燃发动机系统，其包括根据权利要求21所述的控制单元。
23.一种内燃发动机系统(1)，包括：
燃烧器(3)，所述燃烧器(3)被布置成接收空气和燃料并燃烧所接收的空气和燃料，
膨胀器(6)，所述膨胀器(6)被布置成使来自所述燃烧器(3)中的燃烧的排气膨胀并从膨胀的排气中提取能量，
排气引导件(9)，所述排气引导件(9)被布置成将排气从所述燃烧器(3)引导到所述膨胀器(6)，和
膨胀器入口阀(603)，所述膨胀器入口阀(603)被布置成控制所述排气引导件(9)与所述膨胀器(6)之间的连通，
其特征在于，所述发动机系统包括压力确定装置(142)，所述压力确定装置(142)被布置成确定所述排气引导件(9)中的压力，所述膨胀器入口阀(603)被布置成呈现可变的且可控的打开顺序。
24.根据权利要求23所述的发动机系统，其特征在于，通过凸轮切换装置、凸轮定相装置、带有共轴的双轴组合凸轮凸角轮廓的装置或者带有液压和/或气动阀致动的装置来提供所述膨胀器入口阀(603)的所述可变的且可控的打开顺序。
25.根据权利要求23至24中的任一项所述的发动机系统，其特征在于，所述膨胀器入口阀(603)包括可旋转阀体，所述可旋转阀体具有阀体孔，所述阀体孔被定位成从所述阀体的旋转轴线偏移，能够通过改变所述阀体孔的周向位置来控制所述排气引导件(9)与所述膨胀器(6)之间的连通。
26.根据权利要求23至25中的任一项所述的发动机系统，其特征在于，所述系统被布置成提供到所述排气引导件(9)中的燃料喷射，和/或所述系统被布置成在所述燃烧器(3)中的燃烧之后但在所述燃烧器中接收用于后续燃烧的空气和燃料之前提供到所述燃烧器中的燃料喷射。
27.一种车辆，其包括根据权利要求22至26中的任一项所述的发动机系统。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113202648A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 广西玉柴机器股份有限公司 一种能实现柴油机排气背压闭环控制的策略

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783966A (en) * 1987-09-01 1988-11-15 Aldrich Clare A Multi-staged internal combustion engine
US5072589A (en) * 1988-12-30 1991-12-17 Gerhard Schmitz Internal combustion engine having multiple expansion and compression
WO2009023080A1 (en) * 2007-08-13 2009-02-19 Scuderi Group, Llc Pressure balanced engine valves
CN101418716A (zh) * 2007-10-23 2009-04-29 赵元藩 高效集成式热机
US20090223482A1 (en) * 2007-05-24 2009-09-10 Gerhard Schmitz Method for improving an internal combustion engine
CN101779016A (zh) * 2007-12-21 2010-07-14 梅塔电机和能源技术有限公司 内燃机操作方法以及内燃机
CN102369344A (zh) * 2010-03-15 2012-03-07 史古德利集团有限责任公司 具有高剩余膨胀比的分开式循环发动机
CN102959195A (zh) * 2010-09-24 2013-03-06 史古德利集团有限责任公司 用于分开循环发动机的涡轮增压缩小化压缩气缸
US20130160726A1 (en) * 2009-06-16 2013-06-27 John Zajac Valve Assembly and Method for High Temperature Engines
CN105829678A (zh) * 2013-12-19 2016-08-03 沃尔沃卡车集团 内燃机
CN108368772A (zh) * 2015-12-14 2018-08-03 沃尔沃卡车集团 内燃发动机系统和用于这种系统的排气处理单元
CN108368771A (zh) * 2015-12-14 2018-08-03 沃尔沃卡车集团 内燃机系统和用于内燃机系统的方法
CN108431383A (zh) * 2015-12-14 2018-08-21 沃尔沃卡车集团 内燃发动机系统

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6789516B2 (en) * 2003-01-07 2004-09-14 George J. Coates Rotary valve and valve seal assembly for rotary valve engine having hemispherical combustion chambers
DE102004008670B4 (de) * 2004-02-21 2013-04-11 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Ventiltrieb mit Nockenumschaltung für die Gaswechselventile eines 4-Takt-Verbrennungsmotors
JP5332816B2 (ja) * 2009-03-31 2013-11-06 トヨタ自動車株式会社 ディーゼル機関用制御装置
JP2010242547A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の吸入空気量制御装置
WO2011132321A1 (ja) * 2010-04-21 2011-10-27 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US8607566B2 (en) 2011-04-15 2013-12-17 GM Global Technology Operations LLC Internal combustion engine with emission treatment interposed between two expansion phases
SE544218C2 (sv) 2011-10-21 2022-03-08 Freevalve Ab Tryckfluidstyrd aktuator
US8851043B1 (en) * 2013-03-15 2014-10-07 Lightsail Energy, Inc. Energy recovery from compressed gas

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4783966A (en) * 1987-09-01 1988-11-15 Aldrich Clare A Multi-staged internal combustion engine
US5072589A (en) * 1988-12-30 1991-12-17 Gerhard Schmitz Internal combustion engine having multiple expansion and compression
US20090223482A1 (en) * 2007-05-24 2009-09-10 Gerhard Schmitz Method for improving an internal combustion engine
WO2009023080A1 (en) * 2007-08-13 2009-02-19 Scuderi Group, Llc Pressure balanced engine valves
CN101418716A (zh) * 2007-10-23 2009-04-29 赵元藩 高效集成式热机
CN101779016A (zh) * 2007-12-21 2010-07-14 梅塔电机和能源技术有限公司 内燃机操作方法以及内燃机
US20130160726A1 (en) * 2009-06-16 2013-06-27 John Zajac Valve Assembly and Method for High Temperature Engines
CN102369344A (zh) * 2010-03-15 2012-03-07 史古德利集团有限责任公司 具有高剩余膨胀比的分开式循环发动机
CN102959195A (zh) * 2010-09-24 2013-03-06 史古德利集团有限责任公司 用于分开循环发动机的涡轮增压缩小化压缩气缸
CN105829678A (zh) * 2013-12-19 2016-08-03 沃尔沃卡车集团 内燃机
CN108368772A (zh) * 2015-12-14 2018-08-03 沃尔沃卡车集团 内燃发动机系统和用于这种系统的排气处理单元
CN108368771A (zh) * 2015-12-14 2018-08-03 沃尔沃卡车集团 内燃机系统和用于内燃机系统的方法
CN108431383A (zh) * 2015-12-14 2018-08-21 沃尔沃卡车集团 内燃发动机系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113202648A (zh) * 2021-04-30 2021-08-03 广西玉柴机器股份有限公司 一种能实现柴油机排气背压闭环控制的策略

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