CN111379641A - 用于分流式排气系统的排气口布置的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于分流式排气系统的排气口布置的系统和方法”。提供了用于具有分流式排气系统的发动机系统的系统和方法。在一个示例中，一种系统可以包括：发动机，所述发动机具有多个气缸，所述多个气缸中的每一者包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述多个气缸并沿气缸盖以非交替模式布置；泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到所述第一排气口和排气道；以及扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到所述第二排气口和所述发动机的进气道。以此方式，所述第一排气口和所述第二排气口可以布置成增强涡轮增压器性能特性。

Description

用于分流式排气系统的排气口布置的系统和方法
技术领域
本说明书总体上涉及用于具有分流式排气系统的发动机的系统和方法。
背景技术
发动机可以使用增压装置，诸如涡轮增压器，以增加发动机功率密度。然而，由于燃烧温度升高，可能会发生发动机爆震。由于充气温度高，爆震在增压状况下尤其成问题。本文的发明人已经认识到，分流式排气系统可以减少发动机爆震并提高发动机效率，其中第一排气歧管将排气送到发动机的排气装置中的涡轮增压器的涡轮，并且第二排气歧管将排气再循环(EGR)送到在涡轮增压器的压缩机的上游的发动机的进气装置。在这种发动机系统中，每个气缸可以包括两个进气门和两个排气门，其中第一组气缸排气门(例如，泄放排气门)经由第一组排气口唯一地联接到第一排气歧管，并且第二组气缸排气门(例如，扫气排气门)经由第二组排气口唯一地联接到第二排气歧管。第一组气缸排气门可以在与第二组气缸排气门不同的正时下操作，从而将排气的泄放部分和扫气部分隔离。第二组气缸排气门的正时也可以与气缸进气门的正时协调以形成正气门重叠时段，在该正气门重叠时段中，被称为直吹的新鲜进气(或新鲜进气和EGR的混合物)可以流过气缸并经由联接到第二排气歧管的EGR通道返回在压缩机上游的进气装置。直吹空气可以从气缸内去除残余的排气(被称为扫气)。本文的发明人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压排气)流过涡轮和较高压排气通道并且使排气的第二部分(例如，较低压排气)和直吹空气流到压缩机入口，可以降低燃烧温度，而同时提高涡轮的工作效率并增加发动机扭矩。
Ulrey等人在U.S.10,024,255B2中示出了一个示例系统。其中，提供了一种分流式排气发动机系统，该分流式排气发动机系统经由第一排气口和第一排气歧管将排气递送到排气道和涡轮增压器涡轮，并且经由第二排气口和第二排气歧管将直吹空气和排气再循环递送到进气道。特别地，该系统包括在所有发动机气缸上以交替模式布置的第一排气口和第二排气口，使得每个气缸上的第一排气口相对于第二排气口的位置在每一个气缸上都是相同的。
本文的发明人已经认识到，通过更改第一排气口和第二排气口的布置可以实现涡轮机性能的进一步提高。作为一个示例，可用于驱动涡轮机的动力量随着涡轮机的入口处的压力增加而增加。涡轮机入口处的压力与向涡轮机供应排气的排气道的体积成反比。因此，减小排气通道的体积增加可用于驱动涡轮机的动力。然而，通过包括在直列发动机上使第一排气口和第二排气口交替的排气口配置，排气道的体积可以大于最小可能体积，从而减少可用于驱动涡轮机的动力量。此外，交替配置导致在供应来自不同气缸或气缸组的排气的排气道中出现体积差异(以及因此，压力差异)，这可能导致涡轮机的一阶噪声和振动。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种系统来解决，所述系统包括：发动机，所述发动机具有多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述多个气缸并沿气缸盖以非交替模式布置；泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。以此方式，所述第一排气口和所述第二排气口可以布置成增强涡轮增压器性能特性。
所述系统还可以包括在所述排气道中联接在所述泄放排气歧管的下游的涡轮增压器涡轮，其中所述涡轮增压器涡轮的入口沿所述气缸盖的中心轴线居中。作为一个示例，所述多个气缸中的每一者的所述第一排气口比对应的气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置。在这样的示例中，与当所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖交替时相比，通过每个第一排气口和所述排气歧管提供到所述涡轮增压器涡轮的泄放体积可以减小，从而增加可用于驱动所述涡轮增压器涡轮的动力量。作为另一个示例，所述多个气缸包括两个内气缸和两个外气缸，并且所述两个外气缸中的每一者的所述第一排气口邻近所述两个内气缸中的一者的所述第一排气口布置。在这样的示例中，与当所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖交替时相比，通过所述两个内气缸的所述第一排气口提供到所述涡轮增压器涡轮的所述泄放体积与通过所述两个外气缸的所述第一排气口提供到所述涡轮增压器涡轮的所述泄放体积的差异可以减小，从而增加涡轮平衡并且降低所述涡轮处的一阶噪声和振动。总体而言，通过将所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置，可以通过进一步增加所述涡轮的工作效率和/或所述涡轮平衡来增加包括在所述分流式排气系统发动机中的所述涡轮增压器的整体性能。
应理解，提供上述发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实现方式。
附图说明
图1A示出了包括分流式排气系统的第一示例的涡轮增压发动机系统的示意图。
图1B示出了图1A的分流式排气系统的第一示例排气口布置的详细视图。
图1C示出了图1A的分流式排气系统的第二示例排气口布置的详细视图。
图2A示出了包括分流式排气系统的第二示例的涡轮增压发动机系统的示意图。
图2B示出了图2A的分流式排气系统的示例排气口布置的第一详细视图。
图2C示出了图2A的分流式排气系统的示例排气口布置的第二详细视图。
图3示出了图1A或图2A的发动机系统的气缸的实施例。
图4示出了分流式排气发动机系统的一个发动机气缸的示例性气缸进气门和排气门正时。
图5示出了用于使排气和直吹空气流过分流式排气系统的示例方法。
图1B、图1C、图2B和图2C大致按比例示出。
具体实施方式
以下描述涉及用于分流式排气发动机的系统和方法，所述分流式排气发动机诸如图1A或图2A中示意性地示出的发动机系统。如图1A和图2A所示，分流式排气发动机包括唯一地联接到每个气缸的泄放排气门和第一排气口的第一排气歧管(在本文中被称为泄放排气歧管)。泄放歧管联接到发动机的排气道，其中排气道包括涡轮增压器涡轮和一个或多个排放控制装置(其可以包括一种或多种催化剂)。此外，分流式排气发动机包括唯一地联接到每个气缸的扫气排气门和第二排气口的扫气歧管。扫气歧管经由第一EGR通道在涡轮增压器的压缩机的上游联接到进气道，该第一EGR通道包括第一EGR阀(在本文中被称为BTCC阀)。另外，在一些示例中，分流式排气发动机系统可以包括各种阀致动机构并且可以安装在混合动力车辆中，如图3所示。每个气缸的扫气排气门和泄放排气门可以在发动机循环中的不同时间打开和关闭，以便将燃烧排气的扫气部分和泄放部分隔离并且将这些部分单独地导引到第一扫气歧管和第二扫气歧管以及泄放歧管，如图4所示。在一个示例中，分流式排气发动机包括用于减小从每个发动机气缸递送到涡轮增压器涡轮的泄放体积的排气口配置，诸如图1A至图1C所示的系统。在另一个示例中，分流式排气发动机包括用于均衡从每个发动机气缸递送到涡轮增压器涡轮的泄放体积的不同排气口配置，诸如图2A至图2C所示的系统。在图5中示出了用于操作分流式排气发动机以使泄放排气经由第一排气口流到泄放歧管(并流到涡轮增压器涡轮上)并且使扫气排气经由第二排气口流到扫气歧管的示例方法。
现在转到附图，图1A示出了包括多缸内燃发动机10的发动机系统的示意图，该多缸内燃发动机可以被包括在车辆的推进系统中。发动机10包括多个燃烧室(例如，气缸)，该多个燃烧室的顶部可以被气缸盖68盖住。在图1A所示的示例中，发动机10包括以直列4缸配置布置的气缸13、14、15和18。然而，应当理解，虽然图1A示出了四个气缸，但是发动机10可以包括任何配置的任何数量的气缸，例如V-6、I-6、V-12、对置4缸等。此外，图1A所示的气缸可以具有气缸配置，诸如图3所示的气缸配置，如下面进一步描述。
气缸盖68包括中心轴线(例如，中心线)101。图1A示出了对称地布置在中心轴线101的任一侧上的气缸(例如，气缸13和14与气缸15和18对称地布置)。气缸14和15在本文中被称为内(或内部)气缸，因为气缸14和15是最靠近中心轴线101的气缸，该中心轴线位于气缸14与15之间。气缸13和18在本文中被称为外(或外部)气缸，因为气缸13和18是距中心轴线101最远的气缸，并且相对于中心轴线101布置在内气缸14和15的外侧。气缸13、14、15和18中的每一者包括两个进气门和两个排气门，这两个进气门包括第一进气门2和第二进气门4，这两个排气门包括第一排气门(在本文被称为泄放排气门或泄放气门)8和第二排气门(在本文被称为扫气排气门或扫气气门)6。进气门和排气门在本文中可以分别被称为气缸进气门和气缸排气门。如下面参考图3所解释，进气门中的每一者的正时(例如，打开正时、关闭正时、打开持续时间等)可以经由各种凸轮轴正时系统来控制。在一个示例中，第一进气门2和第二进气门4两者可以被控制到相同的气门正时，使得它们在发动机循环中同时打开和关闭。在可选的示例中，可以以不同的气门正时来控制第一进气门2和第二进气门4。此外，可以以与第二排气门6不同的气门正时控制第一排气门8，使得同一气缸的第一排气门和第二排气门在彼此不同且与进气门不同的时间上打开和关闭，如下面进一步讨论。
每个气缸经由进气道28从进气歧管44接收进气(或进气和再循环排气的混合物，如下面将详述)。进气歧管44经由进气口(例如，流道)联接到气缸。例如，进气歧管44被示为经由第一进气口20联接到每个气缸的每个第一进气门2。此外，进气歧管44经由第二进气口22联接到每个气缸的每个第二进气门4。以此方式，每个气缸进气口可以经由第一进气门2或第二进气门4中的相应一者与其所联接的气缸选择性地连通。每个进气口可以将空气、再循环排气和/或燃料供应到其所联接的气缸以用于燃烧。在这个示例中，进气口和气门在第一进气口与第二进气口之间交替。在一些实施例中，进气口和气门可以不交替并且可以布置成与排气口布置匹配。对于进气门和进气口可以布置成使得每个气缸的第一进气门2与每个气缸的第一排气门8直接地相对。
进气口中的一个或多个可以包括充气运动控制装置，诸如充气运动控制阀(CMCV)。如图1A所示，每个气缸的每个第一进气口20包括CMCV 24。CMCV 24也可以被称为涡流控制阀或滚流控制阀。CMCV 24可以限制经由第一进气门2进入气缸的气流。在图1A的示例中，每个CMCV 24可以包括阀板；然而，阀的其他配置也是可能的。应注意，出于本公开的目的，CMCV 24在它完全被激活时处于“关闭”位置(例如，完全关闭)，并且阀板完全倾斜到相应的第一进气口20中，从而导致最大空气充气流动阻塞。可选地，CMCV 24在停用时处于“打开”位置(例如，完全打开)，并且阀板完全旋转以基本上与气流平行，从而显著地最小化或消除气流充气阻塞。CMCV可以主要保持在其“打开”位置，并且可以仅在需要涡流条件时被激活来“关闭”。如图1A所示，每个气缸的仅一个进气口包括CMCV 24。然而，在其他示例中，每个气缸的两个进气口都可以包括CMCV 24。响应于发动机工况(诸如发动机转速/负荷和/或当经由第二排气门6的直吹起作用时)，控制器12可以致动CMCV 24(例如，经由可以联接到与每个CMCV 24直接联接的旋转轴的阀致动器)以将CMCV移动到打开位置或关闭位置或者打开位置与关闭位置之间的多个位置。如本文所提到的，直吹空气或直吹燃烧冷却(BTCC)可以是指在进气门与第二排气门6之间的气门打开重叠时段(例如，进气门和第二排气门6两者同时打开的时段)期间从每个气缸的一个或多个进气门流到第二排气门6而不燃烧直吹空气的进气。
高压力双级燃料系统(诸如图3所示的燃料系统)可以用于在联接到每个气缸的燃料喷射器66处产生燃料压力。因此，燃料可以经由燃料喷射器66直接喷射到气缸中。无分电器点火系统88响应于来自控制器12的信号而经由火花塞92向气缸13、14、15和18提供点火火花以发起燃烧。
气缸13、14、15和18各自联接到两个排气口，以用于经由分流式排气系统100单独地导引燃烧气体的泄放部分和扫气部分。具体地，如图1A所示，气缸14和15经由第一排气口(例如，流道)86将燃烧气体的第一泄放部分排到第一排气歧管(在本文中也被称为泄放歧管)84的第一歧管部分81，并且经由第二排气口(例如，流道)82将燃烧气体的第二扫气部分排到第二排气歧管(在本文中也被称为扫气歧管)80。气缸13和18经由第一排气口87将燃烧气体的第一泄放部分排到第一排气歧管84的第二歧管部分85，并且经由第二排气口82将第二扫气部分排到第二排气歧管80。也就是说，气缸13和18的第一排气口87从气缸13和18延伸到第一排气歧管84的第二歧管部分85，而气缸14和15的第一排气口86从气缸14和15延伸到第一排气歧管84的第一歧管部分81(为清楚起见，第二歧管部分85的被第一歧管部分81掩盖的部分用虚线示出)。第二排气口82从气缸13、14、15和18延伸到第二排气歧管80。
每个排气口可以经由对应的排气门与其所联接的气缸选择性地连通。例如，第二排气口82经由第二排气门6与其相应的气缸连通，并且第一排气口86和87经由第一排气门8与其相应的气缸连通。当每个气缸的至少一个排气门处于关闭位置时，第二排气口82与第一排气口86和87隔离。排气可以不在第二排气口82与第一排气口86和87之间直接地流动。上述排气系统在本文中可以被称为分流式排气系统，其中来自每个气缸的排气的第一部分输出到第一排气歧管84，并且来自每个气缸的排气的第二部分输出到第二排气歧管80，并且其中第一排气歧管和第二排气歧管彼此不直接连通(例如，没有通道将两个排气歧管彼此直接联接，并因此排气的第一部分和第二部分在第一排气歧管和第二排气歧管内不会相互混合)。
发动机10被示为具有涡轮增压器164，该涡轮增压器包括联接在公共轴(未示出)上的涡轮165和进气压缩机162。在一些示例中，涡轮165可以是双涡管(或双蜗壳)涡轮。在这样的示例中，双涡管涡轮的第一涡管可以联接到第一歧管部分81，并且双涡管涡轮的第二涡管可以联接到第二歧管部分85，使得第一歧管部分81和第二歧管部分85保持分开直到涡轮叶轮。此外，第一涡管可以比第二涡管更多地缠绕在涡轮叶轮上，由此比第二涡管占据更大的体积。例如，两个涡管可以各自围绕叶轮的整个周边但是在不同的轴向位置引入气体。可选地，两个涡管可以各自在周边的一部分上(诸如大约180度)将气体引入涡轮。在另一个示例中，发动机10可以包括单涡管涡轮。在单涡管涡轮的一些示例中，第一歧管部分81和第二歧管部分85可以在到达涡轮叶轮之前组合。与单涡管配置相比，双涡管配置可以通过从给定的泄放事件提供最小体积(例如，来气两个气缸的泄放排气和较小的歧管体积)来向涡轮叶轮提供更大的动力。单涡管配置包括用于每个泄放事件的更大体积(例如，来自四个气缸的泄放排气和较大的歧管体积)，但实现使用更高耐温性的更低成本涡轮。此外，在单涡管配置的一些示例中，来自气缸13、14、15和18中的每一者的第一排气口86和87可以在气缸盖68中接合在一起，使得来自每一个气缸的泄放排气通过单个通道离开气缸盖68，如将在下面相对于图1C进一步描述。
涡轮165的旋转驱动设置在进气道28内的压缩机162的旋转。因此，进气在压缩机162处被增压(例如，加压)并且向下游行进到进气歧管44。排气离开涡轮165进入排气通道74。废气门可以跨涡轮165联接。具体地，废气门阀76可以包括在旁路78中，该旁路联接在第一歧管部分81和第二歧管部分85中的每一者(在涡轮165的入口163上游)与排气道74(在涡轮165的出口下游)之间。废气门阀76可以控制流过旁路78并流到涡轮165的出口的排气量。例如，随着废气门阀76的开度增大，流过旁路78而不流过涡轮165的排气量可以增加，从而减少可用于驱动涡轮165和压缩机162的动力量。作为另一个示例，随着废气门阀的开度减小，流过旁路78的排气量减少，从而增加可用于驱动涡轮165和压缩机162的动力量。以此方式，废气门阀76的位置控制由涡轮增压器164提供的增压量。
分流式排气系统100包括镜像(例如，关于中心轴线101呈对映对称)排气口和歧管布置，以实现在涡轮165处优化的能量回收。分流式排气系统100的镜像排气口和歧管布置通过使(第一)泄放排气门8与涡轮入口163之间的距离(例如，体积)最小化来增加涡轮165处的能量回收。特别地，第一排气口86和87以及第二排气口82具有跨气缸13、14、15和18并沿气缸盖68的非交替模式。在图1A的示例中，涡轮165的入口163在内气缸14与15之间沿中心轴线101居中，并且每个气缸上的最靠近中心轴线101(且因此最靠近涡轮入口163)的排气口是第一排气口86或87。例如，中心轴线101在气缸14的第一排气口86与气缸15的第一排气口86之间形成对称平面(例如，对映对称)。因此，气缸13上的第一排气口87和第二排气口82的布置是气缸18上的第一排气口87和第二排气口82的布置的非重叠镜像，并且气缸14上的第一排气口86和第二排气口82的布置是气缸15上的第一排气口86和第二排气口82的布置的非重叠镜像。相反，如果排气口呈交替模式，那么第一排气口和第二排气口的相对布置在气缸13、14、15和18中的每一者上都相同，其中中心轴线101处或气缸盖68中的其他地方没有用于排气口模式的对称平面。如图1A所示，排气口的这种定位和涡轮入口163的居中减小从第一排气口86和87中的每一者到涡轮入口163的距离，从而减小第一排气口86和87中的每一者的流体体积。在其他示例中，涡轮入口163可以不沿中心轴线101居中。然而，不将涡轮入口163居中可以增大从第一排气口86和87的至少子组到涡轮入口163的距离。
在图1A所示的示例中，分流式排气系统100包括第一示例排气口和歧管布置110。特别地，当涡轮165是双涡管涡轮时，可以包括排气口和歧管布置110，以便将来自内部气缸14和15的泄放脉冲递送到双涡管涡轮的第一涡管(例如，经由第一排气口86和第一歧管部分81)并且将来自外部气缸13和18的泄放脉冲递送到双涡管涡轮的第二涡管(例如，经由第一排气口87和第二歧管部分85)。
暂时转到图1B，示出了第一示例排气口和歧管布置110的三维局部透视图。因此，图1A和图1B的相似部件编号相同并且可以不重新介绍。提供参考轴线199用于相对空间定向。类似于图1A，图1B示出了邻近气缸15的第一排气口86布置(例如，在参考轴线199的x方向上)的气缸14的第一排气口86，其中它们之间没有定位任何其他排气口。此外，气缸14的第二排气口82邻近气缸13的第一排气口87布置(例如，在x方向上)，并且气缸15的第二排气口82邻近气缸18的第一排气口87布置(例如，在x方向上)。另外，如图1B所示，第一排气口86和87可以在第二排气口82的竖直上方(例如，根据参考轴线199，在更正的z方向上)离开气缸盖(图1B中未示出)。排气口的特定形状以及第一排气口86彼此组合和第一排气口87彼此组合所在的位置可以进行优化，以最小化用于双涡管涡轮165(图1B中未示出)的每个涡管的泄放体积。
在图1B所示的示例中，第一排气口86和87中的每一者单独地离开气缸盖(未示出)。在其他示例中，诸如下面相对于图1C所描述，第一排气口86可以在离开气缸盖之前组合，并且/或者第一排气口87可以在离开气缸盖之前组合。然而，在每个示例中，第一排气口86可以使排气仅流到第一歧管部分81，并且第一排气口87可以使排气仅流到第二歧管部分85。因此，第一排气口86在离开气缸盖之前或在离开气缸盖之后不与第一排气口87组合。相反，在涡轮165是单涡管涡轮的示例中，第一排气口86和第一排气口87中的任一者或全部可以在离开气缸盖之前或在离开气缸盖之后组合。
现在转到图1C，示出了第二示例排气口和歧管布置150的三维局部透视图。例如，第二示例排气口和歧管布置150可以被包括在图1A的分流式排气系统100中。因此，图1C和图1A至图1B的相似部件编号相同并且将不重新介绍。类似于图1A和图1B，图1C示出了邻近气缸15的第一排气口86布置(例如，在参考轴线199的x方向上)的气缸14的第一排气口86，其中它们之间没有定位任何其他排气口。此外，气缸14的第二排气口82邻近气缸13的第一排气口87布置(例如，在x方向上)，并且气缸15的第二排气口82邻近气缸18的第一排气口87布置(例如，在x方向上)。在图1C所示的示例中，气缸13和14的第二排气口82在离开气缸盖(未示出)之前组合，并且气缸15和18的第二排气口82在离开气缸盖之前组合。例如，气缸13和14的第二排气口82组合到单个通道以在第一安装凸缘190处离开气缸盖，该第一安装凸缘将气缸13和14的组合的第二排气口82联接到第二排气歧管80，并且气缸15和18的第二排气口82组合到单个通道以在第二安装凸缘191处离开气缸盖，该第二安装凸缘将气缸15和18的组合的第二排气口82联接到第二排气歧管80。此外，第一排气口86在第三安装凸缘192处组合，该第三安装凸缘可以将第一排气口86联接到第一歧管部分81(图1C中未示出)，并且经由单个组合的出口193使排气从第一排气口86流到第一歧管部分81。在图1C所示的示例中，第三安装凸缘192还将第一排气口87联接到第二歧管部分85(图1C中未示出)。然而，在所描绘的示例中，第一排气口87经由单独的出口使排气流到第二歧管部分85。例如，排气经由安装凸缘192中的出口194从气缸13的第一排气口87流到第二歧管部分85，并且排气经由安装凸缘192中的出口195从气缸18的第一排气口87流到第二歧管部分85，该出口195与出口194分开(并且与组合的出口193分开)。在其他示例中，第一排气口87可以在第三安装凸缘192处组合，并且排气可以经由单个组合的出口从第一排气口87流到第二歧管部分85。在涡轮165(图1C中未示出)是单涡管涡轮的另外其他示例中，单个排气道可以将排气从第三安装凸缘192引导至涡轮。例如，气缸13的第一排气口87、气缸14的第一排气口86、气缸15的第一排气口86以及气缸18的第一排气口87可以全部在气缸盖内组合，并且来自第一排气口87和86中的每一者的排气流可以经由安装凸缘192中的单个组合的出口离开气缸盖。
在图1C所示的示例中，气缸13的第一排气口87在气缸14的第二排气口82的竖直上方(例如，在更正的z方向上)并朝向气缸盖的中心轴线101(在图1A中示出)弯曲，以到达第三安装凸缘192。类似地，气缸18的第一排气口87在气缸15的第二排气口82的竖直上方朝向中心轴线101弯曲，以到达第三安装凸缘192。第一排气口87在第一排气口86的竖直下方联接到第三安装凸缘192。例如，由于第一排气口87距中心轴线的更大的水平距离(例如，在x方向上)，与在第一排气口86的竖直上方将第一排气口87联接到安装凸缘192相比，在第一排气口86的竖直下方将第一排气口87联接到安装凸缘192可以减小第一排气口87的体积。排气口的特定形状以及它们组合的位置可以进行优化以最小化泄放量。
返回图1A，分流式排气系统100的排气口的特定非交替模式减小每个泄放排气门8与涡轮165之间的距离(以及因此体积)。如果相反，第一排气口和第二排气口沿气缸盖68交替，那么泄放排气门8与涡轮入口163之间的距离(以及因此体积)可以增加。例如，如果气缸13的第一排气口87和气缸14的第一排气口86布置在第二排气口82的左侧(在图1A所示的视图中)，那么气缸13的泄放排气门8和气缸14的泄放排气门8到涡轮165之间的距离将增大。此外，通过使涡轮入口163在内气缸14与15之间居中，气缸14的泄放排气门8与涡轮入口163之间的第一距离和气缸15的泄放排气门8与涡轮入口163之间的第二距离均衡，并且气缸13的泄放排气门8之间的第三距离和气缸18的泄放排气门8与涡轮入口163之间的第四距离均衡。
在离开涡轮165之后，排气在排气道74中向下游流到第一排放控制装置70和第二排放控制装置72，第二排放控制装置72在排气道74中布置于第一排放控制装置70的下游。在一个示例中，排放控制装置70和72可以包括一个或多个催化剂砖。在一些示例中，排放控制装置70和72可以是三元催化剂。在其他示例中，排放控制装置70和72可以包括一种或多种柴油氧化催化剂(DOC)和选择性催化还原催化剂(SCR)。在又一个示例中，第二排放控制装置72可以包括汽油微粒过滤器(GPF)。在一个示例中，第一排放控制装置70可以包括催化剂，并且第二排放控制装置72可以包括GPF。在通过排放控制装置70和72之后，排气可以被引出到排气尾管。
排气道74还包括与包括在控制系统17中的控制器12电子通信的多个排气传感器，如下面将进一步描述。如图1A所示，排气道74包括定位在第一排放控制装置70与第二排放控制装置72之间的第一氧传感器90。第一氧传感器90可以被配置为测量进入第二排放控制装置72的排气的氧含量。排气道74可以包括沿排气道74定位的一个或多个另外的氧传感器，诸如定位在涡轮165与第一排放控制装置70之间的第二氧传感器91和/或定位在第二排放控制装置72的下游的第三氧传感器93。因此，第二氧传感器91可以被配置为测量进入第一排放控制装置70的排气的氧含量，并且第三氧传感器93可以被配置为测量离开第二排放控制装置72的排气的氧含量。在一个示例中，氧传感器90、氧传感器91和氧传感器93中的一个或多个可以是通用排气氧(UEGO)传感器。可选地，双态排气氧传感器可以代替氧传感器90、91和93中的一个或多个。排气道74可以包括各种其他传感器，诸如一个或多个温度和/或压力传感器。例如，如图1A所示，压力传感器96在排气道74内定位在第一排放控制装置70与第二排放控制装置72之间。因此，压力传感器96可以被配置为测量进入第二排放控制装置72的排气压力。
压力传感器96和氧传感器90两者在排气道74内都布置在流动通道98联接到排气道74的点处。流动通道98在本文中可以被称为扫气歧管旁路通道(SMBP)98。扫气歧管旁路通道98直接联接到第二排气(例如，扫气)歧管80和排气道74并且联接在这两者之间。阀97(在本文中被称为扫气歧管旁路阀，SMBV)设置在扫气歧管旁路通道98内，并且可由控制器12致动以调整在第一排放控制装置70与第二排放控制装置72之间的位置处从第二排气歧管80到排气道74的排气流量。
第二排气歧管80直接联接到第一排气再循环(EGR)通道50。第一EGR通道50在压缩机162的上游直接联接在第二排气歧管80与进气通道28之间(并且因此，第一EGR通道50可以被称为低压力EGR通道)。因此，排气(或直吹空气，如下面进一步解释)经由第一EGR通道50从第二排气歧管80在压缩机162的上游被引导到进气道28。如图1A所示，第一EGR通道50可以包括被配置为冷却从第二排气歧管80流到进气道28的排气的EGR冷却器52，并且还可以包括设置在其中的第一EGR阀54(其在本文中可以被称为BTCC阀)。控制器12被配置为致动和调整BTCC阀54的位置，以便控制通过第一EGR通道50的流速和/或流量。当BTCC阀54处于关闭(例如，完全关闭)位置时，没有排气或进气可以从第二排气歧管80在压缩机162的上游流到进气道28。此外，当BTCC阀54处于打开位置时，排气和/或直吹空气可以从第二排气歧管80在压缩机162的上游流到进气道28。控制器12可以另外将BTCC阀54调整到完全打开与完全关闭之间的多个位置。在其他示例中，控制器12可以仅将BTCC阀54调整为完全打开或完全关闭。
在进气道28内，第一射流器56定位在EGR通道50的出口处。第一射流器56可以包括在压缩机162的入口处提供压力增加的收缩部或文氏管。因此，来自EGR通道50的EGR可以与通过进气道28流到压缩机162的新鲜空气混合。因此，来自EGR通道50的EGR可以充当第一射流器56上的动力流。在可选的示例中，在EGR通道50的出口处可能没有射流器。相反，压缩机162的出口可以成形为射流器，该射流器降低气体压力以有助于EGR流(并且因此，在这个示例中，空气是动力流并且EGR是辅助流)。在又一个示例中，来自EGR通道50的EGR可以在压缩机162的叶片的后缘处引入，由此允许直吹空气经由EGR通道50递送到进气道28。
第二EGR通道58联接在第一EGR通道50与进气道28之间。具体地，如图1A所示，第二EGR通道58联接到在BTCC阀54与EGR冷却器52之间的第一EGR通道50。在其他示例中，当第二EGR通道58被包括在发动机系统中时，该系统可以不包括EGR冷却器52。另外，第二EGR通道58在压缩机162的下游直接联接到进气道28。此外，如图1A所示，第二EGR通道58在增压空气冷却器(CAC)40的上游联接到进气道28。CAC 40被配置为在进气(其可以是来自发动机系统外部的新鲜进气与再循环排气的混合物)通过CAC 40时将其冷却。因此，来自第一EGR通道50和/或第二EGR通道58的再循环排气可以在进入进气歧管44之前经由CAC 40冷却。在可选的示例中，第二EGR通道58可以在CAC 40的下游联接到进气道28。在这样的示例中，在第一EGR通道50内可以没有EGR冷却器52。此外，如图1A所示，第二射流器57在进气道28内可以位于第二EGR通道58的出口处。
第二(例如，中等压力)EGR阀59设置在第二EGR通道58内。第二EGR阀59被配置为调整通过第二EGR通道58的气流量(例如，直吹空气和/或排气)。如下面进一步描述，控制器12可以基于发动机工况(例如，随发动机工况而变化)而将EGR阀59致动到打开(例如，完全打开)位置(允许受限最小地流过第二EGR通道58)、致动到关闭(例如，完全关闭)位置(阻止流过第二EGR通道58)，或者致动到完全打开与完全关闭之间的多个位置。例如，致动EGR阀59可以包括控制器12向EGR阀59的致动器发送电子信号，以将EGR阀59的阀板移动到打开位置、关闭位置或者完全打开与完全关闭之间的某个位置。基于发动机系统中的各种其他阀的系统压力和位置，空气可以在第二EGR通道58内流向进气道28或者在第二EGR通道58内流向第二排气歧管80。
进气道28还包括进气节气门62。如图1A所示，进气节气门62定位在CAC 40的下游。节气门62的节流板64的位置可以通过控制器12经由通信地联接到控制器12的节气门致动器(未示出)来调整。通过在操作压缩机162的同时调制进气节气门62，期望量的新鲜空气和/或再循环排气可以由CAC 40冷却并且在增压压力下经由进气歧管44递送到发动机气缸。
为了减少压缩机喘振，由压缩机162压缩的空气充气的至少一部分可以再循环到压缩机入口。可以提供压缩机再循环通道41，以用于在CAC 40的上游将压缩空气从压缩机出口再循环到压缩机入口。可以提供压缩机再循环阀(CRV)42，以用于调整再循环到压缩机入口的再循环流量。在一个示例中，响应于实际或预期的压缩机喘振状况，可以经由来自控制器12的命令而致动CRV 42打开。
第三流动通道30(在本文中可以被称为热管)联接在第二排气歧管80与进气道28之间。具体地，在进气节气门62的下游且在进气歧管44的上游，第三流动通道30的第一端直接联接到第二排气歧管80，并且第三流动通道30的第二端直接联接到进气道28。第三阀32(例如，热管阀)设置在第三流动通道30内，并且被配置为调整通过第三流动通道30的气流量。响应于从控制器12发送到第三阀32的致动器的致动信号，第三阀32可以被致动到完全打开位置、完全关闭位置或者完全打开与完全关闭之间的多个位置。
第二排气歧管80和/或第二排气流道82可以包括设置在其中的一个或多个传感器(诸如压力、氧和/或温度传感器)。例如，如图1A所示，第二排气歧管80包括压力传感器34和氧气传感器36，它们设置在第二排气歧管中并且被配置为分别测量离开第二排气门6并进入第二排气歧管80的排气和直吹(例如，进气)空气的压力和氧含量。除了氧传感器36之外或作为其替代，每个第二排气流道82可以包括设置在其中的单独氧传感器38。因此，可以基于氧传感器38和/或氧传感器36的输出而确定经由第二排气门6离开每个气缸的排气和/或直吹空气的氧含量。
在一些示例中，如图1A所示，进气道28可以包括电动压缩机60。电动压缩机60设置在旁路通道61中，该旁路通道在电动压缩机阀63的上游和下游联接到进气道28。具体地，旁路通道61的入口在电动压缩机阀63的上游联接到进气道28，并且旁路通道61的出口在电动压缩机阀63的下游和第一EGR通道50联接到进气道28的位置的上游联接到进气道28。此外，旁路通道61的出口在进气道28中联接在涡轮增压器压缩机162的上游。电动压缩机60可以通过电动马达使用存储在能量存储装置中的能量来电驱动。在一个示例中，电动马达可以是电动压缩机60的一部分，如图1A所示。当请求附加的增压(例如，进气压力增加到高于大气压力)超过由压缩机162提供的量时，控制器12可以激活电动压缩机60使得该电动压缩机旋转并增加流过旁路通道61的进气的压力。此外，控制器12可以将电动压缩机阀63致动到关闭或部分关闭位置，以引导增加量的进气通过旁路通道61和电动压缩机60。
进气道28可以包括一个或多个附加传感器(诸如附加压力、温度、流速和/或氧传感器)。例如，如图1A所示，进气道28包括质量空气流量(MAF)传感器48，其在进气道28中设置在电动压缩机阀63的上游。进气压力传感器31和进气温度传感器33在进气道28中定位在压缩机162的上游并且在EGR通道50联接到进气道28的位置的下游。进气氧传感器35可以在进气道28中位于压缩机162的下游和CAC 40的上游。附加的进气压力传感器37可以在进气道28中位于CAC 40的下游和节气门62的上游。在一些示例中，如图1A所示，附加的进气氧传感器39在进气道28中可以定位在CAC 40与节气门62之间。此外，进气歧管压力(例如，MAP)传感器122和进气歧管温度传感器123在进气歧管44内定位在发动机气缸的上游。
在一些示例中，发动机10可以联接到混合动力车辆中的电动马达/电池系统(如图3所示)。混合动力车辆可以具有并联配置、串联配置或者其变型或组合。此外，在一些示例中，可以采用其他发动机配置，例如柴油发动机。
发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统17和通过经由输入装置(图1A中未示出)来自车辆操作员的输入进行控制。控制系统17被示为从多个传感器16(本文描述了其各种示例)接收信息并且将控制信号发送到多个致动器83。作为一个示例，传感器16可以包括位于上述进气道28、进气歧管44、排气道74和第二排气歧管80内的压力、温度和氧传感器。其他传感器可以包括联接在进气道中的节气门62的下游的用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。下面参考图3详述附加的系统传感器和致动器。作为另一个示例，致动器83可包括燃料喷射器66、阀63、42、54、59、32、97、76以及节气门62。致动器83还可以包括联接到气缸进气门和排气门的各种凸轮轴正时致动器(如下面参考图3描述)。控制器12可以从各种传感器接收输入数据、处理输入数据，并且响应于处理后的输入数据基于在控制器12的存储器中编程的与一个或多个例程相对应的指令或代码而触发致动器。示例控制例程(例如，方法)在本文中的图5处描述。例如，第一排气门8、第二排气门6以及进气门2和4的操作可以针对通过每个气缸口的期望气流进行定时。
应当注意，虽然图1A示出了发动机10包括第一EGR通道50、第二EGR通道58、流动通道98和流动通道30中的每一者，但是在其他示例中，发动机10可以仅包括这些通道的一部分。例如，发动机10可以仅包括第一EGR通道50和流动通道98，而不包括第二EGR通道58和流动通道30。在另一个示例中，发动机10可以包括第一EGR通道50、第二EGR通道58和流动通道98，但不包括流动通道30。在又一个示例中，发动机10可以包括第一EGR通道50、流动通道30和流动通道98，但不包括第二EGR通道58。在一些示例中，发动机10可以不包括电动压缩机60。在另外其他示例中，发动机10可以包括图1A所示的传感器的全部或仅一部分。
尽管分流式排气系统100可以被配置为优化涡轮165处的能量回收，但可以使用可选的配置来优化涡轮的其他性能特性。例如，图2A示意性地示出了发动机系统(包括发动机10)，该发动机系统包括针对涡轮平衡优化的分流式排气系统200。因此，先前在图1A中介绍的部件用相同的附图标记表示并且不再重新介绍。例如，除了下面描述的差异之外，图2A所示的发动机系统与图1A所示的发动机系统基本上相同。
类似于图1A的分流式排气系统100，图2A的分流式排气系统200包括镜像(例如，关于中心轴线101呈对映对称)排气口和歧管配置，但不同于图1A的分流式排气系统100，分流式排气系统200被配置为在排气门8与涡轮入口163之间实现恒定距离(例如，体积)。内气缸14和15上的最远离中心轴线101(和涡轮入口163)的排气口是第一排气口86，并且外部气缸13和18上的最靠近中心轴线101(和涡轮入口163)的排气口是第一排气口87。例如，中心轴线101在气缸14的第二排气口82与气缸15的第二排气口82之间居中，从而在气缸14的第二排气口82与气缸15的第二排气口82之间形成对称平面。因此，气缸13上的第一排气口87和第二排气口82的布置是气缸18上的第一排气口87和第二排气口82的布置的非重叠镜像，并且气缸14上的第一排气口86和第二排气口82的布置是气缸15上的第一排气口86和第二排气口82的布置的非重叠镜像。
在图2A所示的示例中，分流式排气系统200包括示例排气口和歧管布置210。特别地，当涡轮165是双涡管涡轮时，可以包括排气口和歧管布置210，以便将来自内部气缸14和15的泄放脉冲递送到双涡管涡轮的第一涡管(例如，经由第一排气口86和第一歧管部分81)并且将来自外部气缸13和18的泄放脉冲递送到双涡管涡轮的第二涡管(例如，经由第一排气口87和第二歧管部分85)。
暂时转到图2B至图2C，示出了排气口和歧管布置210的三维局部透视图。与图2A的部件相同的图2B和图2C的部件编号相同，并且可以不重新介绍。提供参考轴线299用于相对空间定向。类似于图2A，图2B和图2C示出了邻近气缸15的第二排气口82布置(例如，在参考轴线199的x方向上)的气缸14的第二排气口82，其中它们之间没有定位任何其他排气口。此外，气缸13的第一排气口87邻近气缸14的第一排气口86布置(例如，在x方向上)，并且气缸18的第一排气口87邻近气缸15的第一排气口86布置(例如，在x方向上)。另外，如图2B和图2C所示，第一排气口86和87可以在第二排气口82的竖直下方(例如，在更负的z方向上，如由参考轴线299所示)离开气缸盖。排气口的特定形状以及第一排气口86彼此组合和第一排气口87彼此组合所在的位置可以进行优化，以均衡用于双涡管涡轮165(图2B中未示出)的每个涡管的泄放体积。
在图2B和图2C所示的示例中，第一排气口86和87中的每一者在安装凸缘292处单独地离开气缸盖(未示出)。例如，气缸13的第一排气口87在安装凸缘292中的第一出口处流体地联接到第二歧管部分85，气缸14的第一排气口86在安装凸缘292中的第二出口处流体地联接到第一歧管部分81，该第二出口与第一出口分开，气缸15的第一排气口86在安装凸缘292中的第三出口处流体地联接到第一歧管部分81，该第三出口与第一出口和第二出口中的每一者分开，并且气缸18的第一排气口87经由安装凸缘292中的第四出口流体地联接到第二歧管部分85，该第四出口与第一出口、第二出口和第三出口中的每一者分开。在其他示例中，第一排气口86可以在与安装凸缘292联接之前组合，和/或第一排气口87可以在与安装凸缘292联接之前组合。然而，在每个示例中，第一排气口86可以使排气仅流到第一歧管部分81，并且第一排气口87可以使排气仅流到第二歧管部分85，而且第一排气口86可以不与第一排气口87组合。相反，在涡轮165是单涡管涡轮的示例中，第一排气口86和第一排气口87中的任一者或全部可以在与安装凸缘292联接之前组合。例如，每个气缸的第二排气口82在联接到安装凸缘290之前组合到单个通道，该单个通道可以将第二排气口82流体地联接到扫气歧管80(图2B和图2C中未示出)。第一排气口86和87可以以类似的方式组合到单个通道。
返回到图2A，如果第一排气口和第二排气口跨发动机10的气缸盖交替而不是具有镜像分流式排气系统200，那么泄放排气门8与涡轮入口163之间的距离(以及因此体积)可能不均。例如，如果气缸13的第一排气口87和气缸15的第一排气口86布置在第二排气口82的左侧(在图2A所示的视图中)，那么气缸13的泄放排气门8到涡轮165之间的距离将大于气缸18的泄放排气门8之间的距离。此外，气缸14的泄放排气门8到涡轮165之间的距离将大于气缸15的泄放排气门8到涡轮165之间的距离。
通过使涡轮入口163在内部气缸14与15之间居中，气缸14的泄放排气门8与涡轮入口163之间的第一距离和气缸15的泄放排气门8与涡轮入口163之间的第二距离均衡，并且气缸13的泄放排气门8之间的第三距离和气缸18的泄放排气门8与涡轮入口163之间的第四距离均衡。此外，通过邻近第一排气口87布置第一排气口86，与第一排气口86不邻近第一排气口87时相比，内气缸14和15的泄放排气门8之间的距离更类似于外气缸13和18的泄放排气门8之间的距离。第一歧管部分81和第二歧管部分85可以成形为补偿内气缸和外气缸的泄放排气门8之间的距离的差异，使得第一排气口86和第一歧管部分81的体积等于第一排气口87和第二歧管部分85的体积。在两个体积相等的情况下，由每个泄放脉冲产生的压力可以相等，并且在涡轮165上将不会出现一阶噪声或振动。因此，可以减少车辆乘员干扰，这进而可以增加车辆乘员满意度。
此外，尽管图2A所示的示例包括在中心轴线101处居中的涡轮入口163，但在其他示例中，涡轮入口163可以不在中心轴线101处居中，因为第一歧管部分81和第二歧管部分85可以成形为补偿体积差异。此外，当涡轮165是单涡管涡轮时，涡轮入口163的定位甚至可以存在更多的可变性。例如，如果第一排气口86和87在气缸盖中组合并且离开气缸盖通到单个组合的“圆木状”泄放排气歧管84以连接到涡轮，那么无论涡轮定位在歧管上的位置如何(例如，“圆木状”的中间或两端)，体积都将类似。涡轮机入口165可以远离中心轴线101定位以容纳催化剂包装和/或因关于压缩机162的入口的限制而如此定位。
现在参考图3，示出了内燃发动机10的单个气缸的局部视图。因此，先前在图1A中介绍的部件用相同的附图标记表示并且不再重新介绍。发动机10被描绘为具有燃烧室(气缸)130，其表示图1A的气缸13、14、15和18中的任一个。燃烧室130包括冷却剂套筒114和气缸壁132，其中活塞136位于气缸中并连接到曲轴140。燃烧室130被示出为分别经由进气门4和第一排气门8与进气歧管44和第一排气口86连通。如先前在图1A中所述，发动机10的每个气缸可以沿两个导管排出燃烧产物，并且图3中仅示出了从气缸通向涡轮的第一排气口(例如，流道)，而第二排气口(例如，第二排气口82)在此视图中不可见。可选地，第一排气口可以是图1A至图2B所示的第一排气口87。
如先前也在图1A中详述，发动机10的每个气缸可以包括两个进气门和两个排气门。在所描绘的视图中，仅示出了一个进气门(例如，进气门4)和第一排气门8。进气门4和第一排气门8位于燃烧室130的上部区域处。进气门4和第一排气门8可以通过控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应凸轮致动系统来控制。所述凸轮致动系统可以利用凸轮廓线切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者来改变气门操作。在所描绘的示例中，每个进气门(包括进气门4)由进气凸轮151控制，并且每个排气门(包括第一排气门8)由排气凸轮153控制。分别根据设定的进气门正时和排气门正时，进气凸轮151可以经由进气门正时致动器105致动，并且排气凸轮153可以经由排气门正时致动器103致动。在一些示例中，进气门和排气门可以分别经由进气门正时致动器105和排气门正时致动器103停用。例如，控制器可以向排气门正时致动器103发送信号以使第一排气门8停用，使得所述排气门保持关闭并且在其设定的正时不打开。进气凸轮轴151和排气凸轮轴153的位置可以分别由凸轮轴位置传感器155和157确定。如上文所介绍，在一个示例中，每个气缸的所有排气门可以在同一排气凸轮轴上控制。因此，扫气(第二)排气门和泄放(第一)排气门两者的正时可以经由一个凸轮轴一起调整，但是它们可以各自具有相对于彼此不同的正时。在另一个示例中，每个气缸的泄放排气门可以经由第一排气凸轮轴来控制，并且每个气缸的扫气排气门可以经由不同的第二排气凸轮轴来控制。以此方式，扫气气门和泄放气门的气门正时可以彼此分开地调整。在可选的示例中，扫气排气门和/或泄放排气门的凸轮或气门正时系统可以采用凸轮系统中的凸轮、扫气气门上的电液型系统和/或扫气气门上的机电气门升程控件。
在一些示例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如，气缸130可以可选地包括经由电动气门致动控制的进气门以及经由凸轮致动(包括CPS和/或VCT系统)控制的排气门。在另外其他示例中，进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统来控制。
在一个示例中，进气凸轮151包括单独且不同的凸轮凸角，其为燃烧室130的两个进气门中的每一者提供不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等)。同样地，排气凸轮153可以包括单独且不同的凸轮凸角，其为燃烧室130的两个排气门中的每一者提供不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等)。在另一个示例中，进气凸轮151可以包括公共凸角或类似的凸角，其为两个进气门中的每一者提供基本上类似的气门廓线。
另外，不同的排气门的不同的凸轮廓线可以用于将在低气缸压力下排出的排气与在较高气缸压力下排出的排气分离。例如，第一排气凸轮廓线可以刚好在燃烧室130的做功冲程的下止点(BDC)之前从关闭位置打开第一排气门(例如，泄放气门)，并且正好在排气冲程的上止点(TDC)之前关闭同一排气门以选择性地从燃烧室中排出泄放气体。此外，第二排气凸轮廓线可以用来在排气冲程的中点之前从关闭位置打开第二排气门(例如，扫气气门)，并且在TDC之后关闭该第二排气门以选择性地排出排气的扫气部分。将在下面关于图4描述示例气门正时。
因此，第一排气门和第二排气门的正时可以将气缸泄放气体与排气的扫气部分隔离，同时可以利用在进气门与扫气排气门之间的正气门重叠期间直吹的新鲜进气来清除气缸的余隙容积中的任何残余排气。通过使离开气缸的排气的第一部分(例如，较高压力排气)流到涡轮(例如，在图1A中介绍的涡轮165)和较高压力排气通道并使排气的后续第二部分(例如，较低压力排气)和直吹空气流到压缩机入口(例如，图1A中介绍的压缩机162的入口)，可以提高发动机系统效率。
气缸130可以具有压缩比，该压缩比是当活塞136处于下止点与处于上止点时的体积比。常规上，压缩比在9:1至10:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增大压缩比。例如，当使用较高辛烷值燃料或具有较高汽化潜焓的燃料时，可能发生这种情况。由于直接喷射对发动机爆震的影响，如果使用直接喷射，那么也可以增大压缩比。
在一些示例中，发动机10的每个气缸都可以包括用于发起燃烧的火花塞92。在选定操作模式下，点火系统88可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92向燃烧室130提供点火火花。然而，在一些示例中，诸如在发动机10通过自动点火或通过喷射燃料来发起燃烧的情况下，可以省略火花塞92，诸如在发动机10是柴油发动机时。
作为非限制性示例，气缸130被示为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示为直接联接到燃烧室130，以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地直接在该燃烧室中喷射燃料。以此方式，燃料喷射器66向气缸130中提供所谓的燃料直接喷射(在下文中也称为“DI”)。虽然图3将喷射器66示出为侧喷射器，但是喷射器也可以位于活塞顶部，诸如在火花塞92的位置附近。由于一些醇基燃料的较低挥发性，因此当用醇基燃料操作发动机时，这样的位置可以增加混合和燃烧。可选地，喷射器可以位于顶部并靠近进气门以改进混合。在另一个示例中，喷射器66可以是向气缸130上游的进气道中提供燃料的进气道喷射器。
燃料可以从包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统180递送到燃料喷射器66。可选地，燃料可以由单级燃料泵在较低压力下递送。另外，虽然未示出，但是燃料箱可以包括向控制器12提供信号的压力传感器。燃料系统180中的燃料箱可以容纳具有不同燃料品质(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合物和/或者它们的组合等。在一些示例中，燃料系统180可以联接到燃料蒸气回收系统，该燃料蒸气回收系统包括用于存储燃料补给和日间燃料蒸气的滤罐。当满足抽取条件时，在发动机操作期间可以将燃料蒸气从滤罐抽取到发动机气缸。
发动机10可以至少部分地通过控制器12和通过来自车辆操作员113的输入经由加速踏板116和加速踏板位置传感器118以及经由制动踏板117和制动踏板位置传感器119来控制。加速踏板位置传感器118可以将与加速踏板116的位置相对应的踏板位置信号(PP)发送到控制器12，而制动踏板位置传感器119可以将与制动踏板117的位置相对应的制动踏板位置(BPP)信号发送到控制器12。控制器12在图3中被示为微计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在该特定示例中被示为只读存储器106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器111以及数据总线。存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据来编程，该计算机可读数据表示可由微处理器102执行以执行下述方法和例程以及预期但未具体列出的其他变型的指令。控制器12可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号之外，还包括来自质量空气流量传感器48的感应质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却剂套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度信号(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自联接到节气门62的节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自MAP传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。
基于来自上述传感器中的一者或多者的输入，控制器12可以调整一个或多个致动器，诸如燃料喷射器66、节气门62、火花塞92、进气门/排气门和凸轮等。控制器可以从各种传感器接收输入数据、处理输入数据，并且基于编程在致动器中的与一个或多个例程相对应的指令或代码来响应于处理后的输入数据而触发致动器，其示例关于图5进行描述。
在一些示例中，车辆可以是具有可用于一个或多个车轮160的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆是仅具有发动机的常规车辆。在图3所示的示例中，车辆包括发动机10和电机161。电机161可以是马达或马达/发电机，并且因此在本文也可以被称为电动马达。电机161从牵引电池170接收电力以向车轮160提供扭矩。电机161还可以作为发电机来操作，以提供电力来给电池170充电，例如在制动操作期间。
当一个或多个离合器166接合时，发动机10的曲轴140和电机161经由变速器167连接到车轮160。在所描绘的示例中，第一离合器166设置在曲轴140与电机161之间，而第二离合器166设置在电机161与变速器167之间。控制器12可以向每个离合器166的致动器发送信号以使离合器接合或脱离，以便将曲轴140与电机161以及与之连接的部件连接或断开，和/或将电机161与变速器167以及与之连接的部件连接或断开。变速器167可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置，包括并联、串联或串-并联式混合动力车辆。
现在转到图4，曲线图400描绘了关于包括以下四个气门的发动机气缸的活塞位置的示例气门正时：两个进气门和两个排气门，诸如上面参考图1A至图3所述。气缸被配置为经由两个进气门(例如，图1A中介绍的进气门2和4)接收进气、经由第一排气门(例如，图1A中介绍的第一或泄放排气门8)将排气的第一泄放部分排放到涡轮入口、经由第二排气门(例如，图1A中介绍的第二或扫气排气门6)将排气的第二扫气部分排放到进气道，并且经由第二排气门将未燃烧的直吹空气提供到进气道。通过用这两个进气门的打开和/或关闭的正时来调整第二排气门的打开和/或关闭的正时，可以清除气缸余隙容积中的残余排气并作为EGR与新鲜的进气直吹空气一起再循环。
曲线图400示出了沿表示曲柄转角度数(CAD)的横向轴线的发动机位置。在图4的示例中，可以通过绘制尺寸估算正时的相对差值。然而，如果需要，可以使用其他相对正时。曲线402描绘了相对于上止点(TDC)、下止点(BDC)的活塞位置(沿纵向轴线)，以及发动机循环的四个冲程(进气、压缩、做功和排气)。在进气冲程期间，一般地，排气门关闭并且进气门打开。空气经由进气歧管和对应的进气口引入到气缸中，并且活塞移动到气缸的底部，以便增加气缸内的体积。活塞在气缸中并且在其冲程结束时(例如，当燃烧室处于其最大体积时)处于其最底位置的位置通常被称为BDC。在压缩冲程期间，进气门和排气门都关闭。活塞朝向气缸盖移动，以便压缩气缸内的空气。活塞在其冲程结束时并且最靠近气缸盖(例如，当燃烧室处于其最小体积时)的点通常被称为TDC。在本文中称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在本文中称为点火的过程中，诸如经由来自火花塞的火花点燃喷射的燃料，从而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞推回到BDC。曲轴(例如，图3所示的曲轴140)将这种活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。在排气冲程期间，排气门打开以将经燃烧的空气-燃料混合物释放到对应的排气道，并且活塞返回到TDC。在本说明书中，第二排气(扫气)门可以在排气冲程开始之后打开并且保持打开直到排气冲程结束为止，同时第一排气(泄放)门关闭并且进气门打开以用直吹空气冲出残余排气。
曲线404描绘了第一进气门(Int_1)的进气门正时、升程和持续时间，而曲线406描绘了第二进气门(Int_2)的第二进气门正时、升程和持续时间，这两个进气门都联接到发动机气缸的进气道。曲线408描绘了第一排气门(Exh_1)的示例排气门正时、升程和持续时间，该第一排气门可以对应于图1A中介绍的第一(例如，泄放)排气门8，该第一排气门经由第一排气口(例如，图1A和图2A的第一排气口86或87)联接到第一排气歧管(例如，图1A和图2A所示的泄放排气歧管84)。曲线410描绘了第二排气门(Exh_2)的示例排气门正时、升程和持续时间，该第二排气门可以对应于图1A和图2A中介绍的第二(例如，扫气)排气门6，该第二排气门经由第二排气口(例如，图1A和图2A的第二排气口82)联接到扫气歧管(例如，图1A和图2A所示的扫气歧管80)。如先前详述，第一排气歧管将第一排气门连接到涡轮增压器涡轮(例如，图1A和图2A的涡轮165)的入口，并且扫气歧管经由EGR通道(例如，图1A和图2A所示的第一EGR通道50)将第二排气门连接到进气道。第一排气歧管可以与扫气歧管分开，如上所述。
在所描绘的示例中，第一进气门和第二进气门刚好在CAD2之后的进气冲程TDC附近开始(例如，在进气冲程TDC处或刚好在此之后)在共同正时(曲线404和406)处从关闭位置(例如，零气门升程)完全打开，并且在随后的压缩冲程开始经过CAD3之后(例如，在BDC之后)关闭。另外，当完全打开时，两个进气门可以在相同的D1持续时间内以相同量的气门升程L1打开。在其他示例中，通过调整相位、升程或持续时间，可以以不同的正时操作两个进气门。与第一进气门和第二进气门的共同正时相反，第一排气门打开和关闭的正时可以相对于第二排气门打开和关闭而错开。具体地，第一排气门(曲线408)在第一正时处从关闭位置打开，该第一正时在发动机循环中比第二排气门(曲线410)从关闭开始打开的正时早。具体地，打开第一排气门的第一正时在做功冲程的TDC与BDC之间，在CAD1之前(例如，在排气冲程BDC之前)，而打开第二排气门的正时刚好在排气冲程BDC之后、在CAD1之后但在CAD2之前。第一排气门(曲线408)在排气冲程结束之前关闭，并且第二排气门(曲线410)在排气冲程结束之后关闭。因此，第二排气门保持打开以与进气门的打开略有重叠。
详细地说，第一排气门(曲线408)可以在排气冲程开始之前(例如，在BDC之前的90度与40度之间)从关闭完全打开，通过排气冲程的第一部分保持完全打开，并且可以在排气冲程结束之前(例如，在TDC之前的50度与0度之间)完全关闭以收集排气脉冲的泄放部分。第二排气门(曲线410)可以刚好在排气冲程开始之后(例如，在经过BDC的40度与90度之间)从关闭位置完全打开，通过排气冲程的第二部分保持打开，并且可以在进气冲程开始之后(例如，在TDC之后的20度与70度之间)完全关闭以排出排气的扫气部分。另外，第二排气门和进气门(如图4所示)可以具有正重叠相位(例如，从TDC之前的20度与TDC之后的40度之间，直到经过TDC的40度与90度之间)，以便允许以EGR直吹。该循环(其中所有四个气门都可操作)可以基于发动机工况而自行重复。
另外，第一排气门(曲线408)可以以第一气门升程量L2打开，而第二排气门(曲线410)可以以第二气门升程量L3打开，其中L3小于L2。此外，第一排气门可以在第一正时打开持续时间D2，而第二排气门可以打开持续时间D3，其中D3小于D2。应当理解，在其他示例中，两个排气门可以具有相同的气门升程量和/或相同的打开持续时间，同时以不同相位的正时打开。
以此方式，通过使用错开的气门正时，可以通过将在较高压力下释放的排气(例如，气缸中的膨胀的泄放排气)与在低压下的残余排气(例如，在泄放之后留在气缸中的排气)分离而使之进入不同歧管来增加发动机效率和动力。通过在第一排气口以图1A至图1C所示的镜像配置布置时经由第一排气口将泄放排气输送到涡轮，可以增加涡轮处的能量回收。通过在第一排气口以图2A至图2C所示的镜像配置布置时经由第一排气口将泄放排气输送到涡轮，可以降低一阶噪声和振动。此外，通过将作为EGR的低压残余排气以及直吹空气输送到压缩机入口(经由第一EGR通道和扫气歧管)，可以降低燃烧室温度，从而从最大制动扭矩正时减少爆震的发生和火花延迟的量。此外，由于在排气冲程结束时的排气被引导到涡轮的下游或压缩机的上游(这两者都处于较低的压力下)，因此可以使排气泵送损失最小化以增加发动机效率。
因此，与通过单个共同排气口简单地将气缸的所有排气引导到涡轮增压器涡轮相比，可以更有效地使用排气。这样，可以实现几个优点。例如，通过将泄放脉冲分离并引导到涡轮入口以增加涡轮增压器输出，可以增加供应到涡轮增压器的平均排气压力。另外地，可以增加燃料经济性，因为直吹空气未被送到催化剂，而是被引导到压缩机入口，并且因此，可以不将过量的燃料喷射到排气中就能在催化剂的上游维持化学计量空燃比。
图5示出了用于操作发动机系统的示例方法500，该发动机系统具有带有镜像排气口配置的分流式排气系统，诸如图1A所示的分流式排气系统100或图2A的分流式排气系统200。用于执行方法500和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(例如，图1A、图2A和图3的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1A和图3描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器(例如，图1A和图2A所示的燃料喷射器66、火花塞92、进气门2和4、泄放排气门8以及扫气排气门6)来根据下文描述的方法调整发动机操作。
在502处，方法500包括在发动机系统的气缸中燃烧空气-燃料混合物。例如，进气(以及在一些示例中，再循环排气)可以通过进气道(例如，如图1A和图2A的进气道28)引导到发动机的进气歧管(例如，图1A和图2A的进气歧管44)。在对应的一个或多个进气门(例如，图1A和图2A的进气门2和4)打开时，发动机气缸中的每一者可以经由一个或多个进气口接收进气。控制器可以使用例如图4所示的示例气门廓线(例如，气门正时、升程和持续时间)操作进气门。控制器可以在确定的正时处经由燃料喷射器将确定量的燃料注射到每个气缸(例如，用于实现期望的空燃比)，燃料与进气混合以产生空气-燃料混合物，并且然后点燃空气-燃料混合物(例如，经由火花塞)以燃烧空气-燃料混合物并产生排气。
在504处，方法500包括经由第一(泄放)排气门、第一排气口和泄放歧管使泄放排气从发动机气缸流到涡轮增压器涡轮(例如，图1A和图2A所示的涡轮增压器164的涡轮165)。例如，控制器可以使用图4所示的示例气门廓线打开每个气缸的第一排气门(例如，图1A和图2A的第一排气门8)，以将泄放排气(其为通过燃烧空气-燃料混合物而产生的排气的较高压力部分)引导离开对应的气缸并经由对应的第一排气口(例如，图1A至图2C所示的第一排气口86或87)引导到泄放歧管(例如，泄放歧管84)。泄放歧管可以将泄放排气输送到涡轮增压器涡轮的入口。特别地，当涡轮是双涡管涡轮时，泄放歧管可以包括两个歧管部分(例如，图1A和图2A所示的第一歧管部分81和第二歧管部分85)，使得来自发动机气缸的第一组的泄放排气唯一地引导到双涡管涡轮的第一涡管，并且来自发动机气缸的第二组的泄放排气唯一地引导到双涡管涡轮的第二涡管。作为一个示例，如上文关于图1A至图1C所述，第一排气口可以跨在第一配置中将发动机气缸盖住的气缸盖进行布置以最小化到涡轮增压器涡轮的入口的体积，从而最大化递送到涡轮的泄放排气的压力，以对于相同量的泄放排气流增加涡轮处的能量回收并增加可用于驱动涡轮增压器的压缩机的动力量。作为另一个示例，如上文关于图2A至图2C所述，第一排气口可以跨处于不同于第一配置的第二配置的气缸盖布置，以使从每个气缸到涡轮增压器涡轮的入口的体积均衡，从而减小来自每个泄放脉冲的压力差并且降低涡轮处的一阶噪声和振动。
在506处，方法500包括经由第二(扫气)排气门和第二排气口使扫气排气和/或直吹空气从发动机气缸流到扫气歧管。例如，控制器可以使用图4所示的示例气门廓线打开每个气缸的第二排气门(例如，图1A和图2A的第二排气门6)，以将扫气排气(其为通过燃烧空气-燃料混合物而产生的排气的较低压力部分)引导离开对应的气缸并经由对应的第二排气口(例如，图1A至图2C所示的第二排气口82)引导到扫气歧管(例如，扫气歧管80)。此外，在一些示例中，一个或多个进气门的打开持续时间可以与第二排气门的打开持续时间重叠，使得直吹空气流过气缸并流到扫气歧管。此外，扫气歧管可以经由一个或多个EGR通道使扫气排气和/或直吹空气流到进气道，诸如通过控制器至少部分地打开一个或多个EGR阀。方法500然后可以结束。
以此方式，通过包括呈非交替的对称布置的第一排气口和第二排气口，可以增强涡轮增压器涡轮性能。作为一个示例，第一排气口和第二排气口可以布置成减小每个第一排气口与涡轮之间的距离。因此，可以减小从每个气缸提供到涡轮的泄放排气的体积，从而增加泄放排气的压力，以增加涡轮处的能量回收的效率作为另一个示例，第一排气口和第二排气口可以布置成减小从每个气缸提供到涡轮的泄放排气的体积差异。因此，涡轮可以从每个气缸接收到恒定体积和压力的泄放排气，从而增加涡轮平衡并且降低涡轮处的一阶噪声和振动。
经由分流式排气系统的第一排气口(第一排气口相对于第二排气口以非交替的镜像模式布置)使泄放排气流到涡轮增压器涡轮的技术效果在于，可以增加涡轮增压器涡轮的性能特性。
图1B至图1C和图2B至图2C示出了具有各种部件的相对定位的示例配置。如果被示为直接彼此接触或直接联接，则至少在一个示例中，此类元件可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或相邻的元件可以相应地是彼此邻接或相邻的。作为一个示例，彼此共面接触放置的部件可以被称为共面接触。作为另一个示例，彼此间隔开地定位使得在其间仅具有一定空间而没有其他部件的元件在至少一个示例中可以被称作如此。作为另一个示例，被示出为在彼此上方/下方、在彼此相对侧或在彼此左侧/右侧的元件相对于彼此可以被如此称之。另外，如图所示，在至少一个示例中，最顶元件或元件的最顶点可以被称为部件的“顶部”，并且最底元件或元件的最底点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以是相对于图的垂直轴而言，并且用于描述图的元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方的元件垂直定位在其他元件上方。作为另一个示例，图中所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如像圆形的、直的、平面的、弯曲的、倒圆的、倒角的、成角度的等)。另外，在至少一个示例中，被示出为相互交叉的元件可以被称为交叉元件或相互交叉。此外，在一个示例中，被示为在另一个元件内或被示为在另一个元件外的元件可以被称作如此。
作为一个示例，一种系统包括：发动机，所述发动机具有沿气缸盖布置的多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置；泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。在前述示例中，所述系统另外地或任选地还包括涡轮，所述涡轮联接在所述排气道中并且被配置为接收来自所述泄放排气歧管的排气流。在前述示例中的一个或两个中，另外地或任选地，所述涡轮的入口沿所述气缸盖的中心轴线居中。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述多个气缸包括相对于所述气缸盖的中心轴线的两个最内气缸和两个最外气缸，所述多个气缸以直列配置布置，并且所述非交替模式包括布置在所述中心轴线处的对称平面。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述多个气缸中的每一者的所述第一排气口比对应的气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述两个最外气缸中的每一者的所述第一排气口邻近所述两个最内气缸中的一者的所述第一排气口布置。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述涡轮是双涡管涡轮，并且所述两个最内气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第一部分，所述第一部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第一涡管，并且所述两个最外气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第二部分，所述第二部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第二涡管。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述最外气缸的所述第一排气口在所述气缸盖内组合。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，每个气缸的所述第一排气口在所述气缸盖内保持分开。
作为另一个示例，一种方法包括：在多个发动机气缸中燃料空气和燃料的混合物，所述多个发动机气缸包括两个内气缸和两个外气缸，每个发动机气缸包括布置在气缸盖中的第一排气口和第二排气口；使经由所述燃烧生成的排气的第一部分流过每个发动机气缸的所述第一排气口并流到第一排气歧管，每个内气缸的所述第一排气口比每个内气缸的所述第二排气口更靠近所述气缸盖的中心线布置；以及使所述排气的第二部分流过每个发动机气缸的所述第二排气口并流到第二排气歧管。在前述示例中，另外地或任选地，每个外气缸的所述第一排气口比每个外气缸的所述第二排气口更靠近所述气缸盖的所述中心线布置，所述第一排气歧管流体地联接到涡轮增压器涡轮，并且所述第二排气歧管流体地联接到排气再循环通道。在前述示例中的一个或两个中，另外地或任选地，所述排气的所述第二部分是所述排气的较高压力泄放部分，并且使所述排气的所述第一部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述第一排气歧管包括经由所述第一排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述涡轮增压器涡轮。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，经由所述第一排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述涡轮增压器涡轮包括使所述排气的所述较高压力泄放部分经由每个发动机气缸与所述涡轮增压器涡轮的入口之间的最短流动路径流动。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，每个外气缸的所述第二排气口比每个外气缸的所述第一排气口更靠近所述气缸盖的所述中心线布置，所述第二排气歧管流体地联接到涡轮增压器涡轮，并且所述第一排气歧管流体地联接到排气再循环通道。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述排气的所述第二部分是所述排气的较高压力泄放部分，并且使所述排气的所述第二部分通过每个发动机气缸的所述第二排气口流到所述第二排气歧管包括经由所述第二排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，经由所述第二排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮包括使所述排气的所述较高压力泄放部分的相同体积从每个发动机气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
作为另一个示例，一种系统包括：发动机，所述发动机包括多个气缸，所述多个气缸中的每一者包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口具有跨所述气缸盖的中心轴线的对称布置；第一排气歧管，所述第一排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和所述发动机的排气道；第二排气歧管，所述第二排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和排气再循环通道，所述排气再循环通道联接到所述发动机的进气道；以及涡轮增压器涡轮，所述涡轮增压器涡轮布置在所述排气道中，所述涡轮增压器涡轮被配置为经由所述第一排气口和所述第一排气歧管从所述发动机接收经燃烧的排气。在前述示例中，另外地或任选地，所述对称布置包括相对于每个气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置的每个气缸的所述第一排气口，并且其中所述进气道包括布置在所述排气再循环通道联接到所述进气道的位置的下游的涡轮增压器压缩机。在前述示例中的一个或两个中，另外地或任选地，所述多个气缸包括两个内气缸和两个外气缸，所述中心轴线位于所述两个内气缸之间，并且所述对称布置包括相对于所述两个内气缸的第二排气口更远离所述中心轴线布置的所述两个内气缸的所述第一排气口。在前述示例中的任一个或全部中，另外地或任选地，所述对称布置还包括相对于所述两个外气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置的所述两个外气缸的所述第一排气口。
在另一个表示中，一种方法包括：在多个发动机气缸中燃烧空气和燃料的混合物，每个发动机气缸包括以镜像模式布置在气缸盖中的第一排气口和第二排气口，所述镜像模式跨所述气缸盖的中心轴线对映；使经由所述燃烧生成的排气的第一部分流过每个发动机气缸的所述第一排气口并流到联接到涡轮增压器涡轮的第一排气歧管；以及使所述排气的第二部分流过每个发动机气缸的所述第二排气口并流到联接到涡轮增压器压缩机入口的第二排气歧管。在前述示例中，另外地或任选地，所述镜像模式包括比所述第二排气口更靠近所述中心轴线定位的每个气缸的所述第一排气口。在前述示例中的一个或两个中，另外地或任选地，所述多个发动机气缸包括两个最内气缸和两个最外气缸，并且所述镜像模式包括比每个外气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线定位的每个外气缸的所述第一排气口，以及比每个内气缸的所述第二排气口更远离所述中心轴线定位的每个内气缸的所述第一排气口。
注意，本文包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文描述的具体例程可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等)中的一者或多者。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的顺序执行、并行地执行或者在某些情况下进行省略。同样，处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可以根据所使用的特定策略重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而执行。
将了解，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制性意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置与其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非明显的组合和子组合。
如本文所使用的，除非另有指定，否则术语“大约”被解释为表示所述范围的±5％。
以下权利要求特别地指出被视为新颖的和非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”要素或“第一”要素或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的要素的合并，从而既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过修正本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。此类权利要求与原权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被认为包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：发动机，所述发动机具有沿气缸盖布置的多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置；泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。
根据一个实施例，本发明的特征还在于涡轮，所述涡轮联接在所述排气道中并且被配置为接收来自所述泄放排气歧管的排气流。
根据一个实施例，所述涡轮的入口沿所述气缸盖的中心轴线居中。
根据一个实施例，所述多个气缸包括相对于所述气缸盖的中心轴线的两个最内气缸和两个最外气缸，所述多个气缸以直列配置布置，并且所述非交替模式包括布置在所述中心轴线处的对称平面。
根据一个实施例，所述多个气缸中的每一者的所述第一排气口比对应的气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置。
根据一个实施例，所述两个最外气缸中的每一者的所述第一排气口邻近所述两个最内气缸中的一者的所述第一排气口布置。
根据一个实施例，所述涡轮是双涡管涡轮，并且所述两个最内气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第一部分，所述第一部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第一涡管，并且所述两个最外气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第二部分，所述第二部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第二涡管。
根据一个实施例，所述最外气缸的所述第一排气口在所述气缸盖内组合。
根据一个实施例，所述最外气缸的所述第一排气口在所述气缸盖内保持分开。
根据本发明，一种方法包括：在多个发动机气缸中燃烧空气和燃料的混合物，所述多个发动机气缸包括两个内气缸和两个外气缸，每个发动机气缸包括布置在气缸盖中的第一排气口和第二排气口；使经由所述燃烧生成的排气的第一部分流过每个发动机气缸的所述第一排气口并流到第一排气歧管，每个内气缸的所述第一排气口比每个内气缸的所述第二排气口更靠近所述气缸盖的中心线布置；以及使所述排气的第二部分流过每个发动机气缸的所述第二排气口并流到第二排气歧管。
根据一个实施例，每个外气缸的所述第一排气口比每个外气缸的所述第二排气口更靠近所述气缸盖的所述中心线布置，所述第一排气歧管流体地联接到涡轮增压器涡轮，并且所述第二排气歧管流体地联接到排气再循环通道。
根据一个实施例，所述排气的所述第一部分是所述排气的较高压力泄放部分，并且使所述排气的所述第一部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述第一排气歧管包括经由所述第一排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
根据一个实施例，经由所述第一排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述涡轮增压器涡轮包括使所述排气的所述较高压力泄放部分经由每个发动机气缸与所述涡轮增压器涡轮的入口之间的最短流动路径流动。
根据一个实施例，每个外气缸的所述第二排气口比每个外气缸的所述第一排气口更靠近所述气缸盖的所述中心线布置，所述第二排气歧管流体地联接到涡轮增压器涡轮，并且所述第一排气歧管流体地联接到排气再循环通道。
根据一个实施例，所述排气的所述第二部分是所述排气的较高压力泄放部分，并且使所述排气的所述第二部分通过每个发动机气缸的所述第二排气口流到所述第二排气歧管包括经由所述第二排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
根据一个实施例，经由所述第二排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮包括使所述排气的所述较高压力泄放部分的相同体积从每个发动机气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
根据本发明，提供了一种系统，所述系统具有：发动机，所述发动机包括多个气缸，所述多个气缸中的每一者包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口具有跨所述气缸盖的中心轴线的对称布置；第一排气歧管，所述第一排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和所述发动机的排气道；第二排气歧管，所述第二排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和排气再循环通道，所述排气再循环通道联接到所述发动机的进气道；以及涡轮增压器涡轮，所述涡轮增压器涡轮布置在所述排气道中，所述涡轮增压器涡轮被配置为经由所述第一排气口和所述第一排气歧管从所述发动机接收经燃烧的排气。
根据一个实施例，所述对称布置包括相对于每个气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置的每个气缸的所述第一排气口，并且其中所述进气道包括布置在所述排气再循环通道联接到所述进气道的位置的下游的涡轮增压器压缩机。
根据一个实施例，所述多个气缸包括两个内气缸和两个外气缸，所述中心轴线位于所述两个内气缸之间，并且所述对称布置包括相对于所述两个内气缸的第二排气口更远离所述中心轴线布置的所述两个内气缸的所述第一排气口。
根据一个实施例，所述对称布置还包括相对于所述两个外气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置的所述两个外气缸的所述第一排气口。

Claims (15)

1.一种系统，所述系统包括：
发动机，所述发动机具有沿气缸盖布置的多个气缸，每个气缸包括第一排气口和第二排气口，所述第一排气口和所述第二排气口跨所述气缸盖以非交替模式布置；
泄放排气歧管，所述泄放排气歧管联接到每个气缸的所述第一排气口和排气道；以及
扫气排气歧管，所述扫气排气歧管联接到每个气缸的所述第二排气口和进气道。
2.如权利要求1所述的系统，所述系统还包括涡轮，所述涡轮联接在所述排气道中并且被配置为接收来自所述泄放排气歧管的排气流。
3.如权利要求2所述的系统，其中所述涡轮的入口沿所述气缸盖的中心轴线居中。
4.如权利要求2所述的系统，其中所述多个气缸包括相对于所述气缸盖的中心轴线的两个最内气缸和两个最外气缸，所述多个气缸以直列配置布置，并且所述非交替模式包括布置在所述中心轴线处的对称平面。
5.如权利要求4所述的系统，其中所述多个气缸中的每一者的所述第一排气口比对应的气缸的所述第二排气口更靠近所述中心轴线布置。
6.如权利要求4所述的系统，其中所述两个最外气缸中的每一者的所述第一排气口邻近所述两个最内气缸中的一者的所述第一排气口布置。
7.如权利要求4所述的系统，其中所述涡轮是双涡管涡轮，并且所述两个最内气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第一部分，所述第一部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第一涡管，并且所述两个最外气缸的所述第一排气口流体地联接到所述泄放排气歧管的第二部分，所述第二部分被配置为使排气流到所述双涡管涡轮的第二涡管。
8.如权利要求4所述的系统，其中所述最外气缸的所述第一排气口在所述气缸盖内组合。
9.一种方法，所述方法包括：
在多个发动机气缸中燃烧空气和燃料的混合物，所述多个发动机气缸包括两个内气缸和两个外气缸，每个发动机气缸包括布置在气缸盖中的第一排气口和第二排气口；
使经由所述燃烧生成的排气的第一部分流过每个发动机气缸的所述第一排气口并流到第一排气歧管，每个内气缸的所述第一排气口比每个内气缸的所述第二排气口更靠近所述气缸盖的中心线布置；以及
使所述排气的第二部分流过每个发动机气缸的所述第二排气口并流到第二排气歧管。
10.如权利要求9所述的方法，其中每个外气缸的所述第一排气口比每个外气缸的所述第二排气口更靠近所述气缸盖的所述中心线布置，所述第一排气歧管流体地联接到涡轮增压器涡轮，并且所述第二排气歧管流体地联接到排气再循环通道。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述排气的所述第一部分是所述排气的较高压力泄放部分，并且使所述排气的所述第一部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述第一排气歧管包括经由所述第一排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
12.如权利要求11所述的方法，其中经由所述第一排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个发动机气缸的所述第一排气口流到所述涡轮增压器涡轮包括使所述排气的所述较高压力泄放部分经由每个发动机气缸与所述涡轮增压器涡轮的入口之间的最短流动路径流动。
13.如权利要求9所述的方法，其中每个外气缸的所述第二排气口比每个外气缸的所述第一排气口更靠近所述气缸盖的所述中心线布置，所述第二排气歧管流体地联接到涡轮增压器涡轮，并且所述第一排气歧管流体地联接到排气再循环通道。
14.如权利要求13所述的方法，其中所述排气的所述第二部分是所述排气的较高压力泄放部分，并且使所述排气的所述第二部分通过每个发动机气缸的所述第二排气口流到所述第二排气歧管包括经由所述第二排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
15.如权利要求14所述的方法，其中经由所述第二排气歧管使所述排气的所述较高压力泄放部分通过每个气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮包括使所述排气的所述较高压力泄放部分的相同体积从每个发动机气缸的所述第二排气口流到所述涡轮增压器涡轮。
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