DE102013100065A1 - Combustion engine system i.e. diesel engine system, for use in vehicle, has valve phase shift device performing backward or forward operation of high pressure exhaust valve or low pressure exhaust valve relative to crankshaft - Google Patents
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Abstract
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE PATENTANMELDUNGCROSS REFERENCE TO RELATED PATENT APPLICATION
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht den Vorteil der am 06. Januar 2012 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung Nr. 61/584,016, deren Lehren und Offenbarung hiermit in ihrer Gesamtheit durch Querverweis einbezogen werden.The present patent application claims the benefit of US Provisional Patent Application No. 61 / 584,016, filed Jan. 6, 2012, the teachings and disclosures of which are hereby incorporated by reference in their entirety by reference.
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Diese Erfindung betrifft allgemein Abgasanlagen für Verbrennungsanlagen und insbesondere Abgasanlagen für Verbrennungsanlagen, welche Abgasrückführung sowie einen oder mehrere Turbolader nutzen, um die Motorleistung zu erhöhen und die Abgase zu reduzieren.This invention relates generally to combustion system exhaust systems, and more particularly to combustion system exhaust systems which utilize exhaust gas recirculation and one or more turbochargers to increase engine output and reduce exhaust emissions.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIKGENERAL PRIOR ART
Verbrennungsmotoren verwenden einen Verbrennungszyklus, um Kraftstoff und Sauerstoff zu verbrennen, um die Energie der Kraftstoffe in mechanische Energie zum Antrieb von Vorrichtungen wie Automobilen, Lokomotiven, Generatoren und vielen anderen Vorrichtungen umzuwandeln.Internal combustion engines use a combustion cycle to combust fuel and oxygen to convert the energy of the fuels into mechanical energy for powering devices such as automobiles, locomotives, generators, and many other devices.
Viele moderne Motoren (mit Fremdzündung und mit Eigenzündung) nutzen die von dem Motor ausgestoßenen Abgase für verschiedene nützliche Aktivitäten. Eine spezielle Aktivität ist die Verwendung der Abgase für den Antrieb eines Turboladers. Der Strom der Abgase treibt eine Turbine des Turboladers an, welcher wiederum einen Verdichter antreibt, um die dem Motor zugeführte Luftmenge zu erhöhen. Die dem Motor zugeführte erhöhte Luftmenge ermöglicht eine höhere Leistungsdichte, welche die Kraftstoffwirtschaftlichkeit sowie das Einschwingverhalten verbessert.Many modern engines (spark-ignition and self-ignition) use the exhaust gases emitted by the engine for various useful activities. A special activity is the use of the exhaust gases for the drive of a turbocharger. The flow of exhaust gases drives a turbine of the turbocharger, which in turn drives a compressor to increase the amount of air supplied to the engine. The increased amount of air supplied to the engine allows a higher power density, which improves fuel economy and transient response.
Abgase werden auch verwendet, um Emissionen zu verringern. Ein Problem bei Verbrennungsmotoren und insbesondere Dieselmotoren ist, dass bei hohen Verbrennungstemperaturen NOx erzeugt werden. Ferner ist die Erzeugung von NOx typischerweise nichtlinear, so dass eine inkrementelle Erhöhung der Temperatur die NOx-Erzeugungsrate wesentlich erhöhen kann.Exhaust gases are also used to reduce emissions. One problem with internal combustion engines, and especially diesel engines, is that NOx is generated at high combustion temperatures. Further, the generation of NOx is typically nonlinear, so that an incremental increase in temperature may significantly increase the NOx production rate.
Ein weiteres Problem bei Verbrennungsmotoren und insbesondere Dieselmotoren ist, dass, wenn der Verbrennungszyklus relativ kraftstoffreich, d. h. in der Nähe des stöchiometrischen Verhältnisses für eine vollständige Verbrennung abläuft (jedoch noch mit einem Überschuss an Sauerstoff), der Motor eine große Menge an Ruß erzeugt. Der Ruß kann den Betrieb des Motors und stromabwärts angeordneter Komponenten der Abgasanlage beeinträchtigen sowie unerwünschte Emissionen liefern.Another problem with internal combustion engines, and particularly diesel engines, is that when the combustion cycle is relatively rich in fuel, i. H. close to the stoichiometric ratio for complete combustion (but still with an excess of oxygen), the engine produces a large amount of soot. The soot may interfere with the operation of the engine and downstream components of the exhaust system and provide undesirable emissions.
In Anbetracht ständig steigender Energie/Kraftstoffkosten sowie immer strenger werdender Emissionsvorschriften ist es wünschenswert, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit zu erhöhen und gleichzeitig die Menge an erzeugten Emissionen zu verringern.In view of ever-increasing energy / fuel costs and increasingly stringent emissions regulations, it is desirable to increase fuel economy while reducing the amount of emissions produced.
Um NOx-Emissionen zu verringern, wird Abgas zurückgeführt, was als ”Abgasrückführung” bekannt ist (der Begriff ”AGR-Gas” wird im Weiteren verwendet, um das Abgas selbst, welches zurückgeführt wird, zu bezeichnen), um die Temperaturen im Zylinder während der Verbrennung zu verringern. Die primären Bestandteile von AGR-Gas sind Kohlendioxid (”CO2”) und Wasserdampf, plus Stickstoff und Restsauerstoff, welcher nicht durch den Kraftstoff in einem vorhergehenden Zyklus verbraucht wurde. Im Allgemeinen ist das Abgas im Wesentlichen inert. Kohlendioxid und Wasserdampf weisen hohe spezifische Wärmen gegenüber Luft auf. Insofern wird eine größere Menge an Energie benötigt, um die Temperatur dieser Komponenten zu erhöhen. Daher sind die Temperaturen im Zylinder während der Verbrennung niedriger, wenn diese Gase vorhanden sind, als dann, wenn sie nicht vorhanden sind. AGR-Gas kann verwendet werden, um Temperaturen im Zylinder zu verringernIn order to reduce NOx emissions, exhaust gas is recirculated, known as "exhaust gas recirculation" (the term "EGR gas" is used hereafter to refer to the exhaust gas itself being recirculated) to the temperatures in the cylinder during reduce the combustion. The primary constituents of EGR gas are carbon dioxide ("CO 2 ") and water vapor, plus nitrogen and residual oxygen, which was not consumed by the fuel in a previous cycle. In general, the exhaust gas is substantially inert. Carbon dioxide and water vapor have high specific heat to air. In this respect, a larger amount of energy is needed to increase the temperature of these components. Therefore, the temperatures in the cylinder during combustion are lower when these gases are present than when they are absent. EGR gas can be used to reduce temperatures in the cylinder
Um die Fähigkeit der AGR zu verbessern, die Temperatur im Zylinder zu steuern oder zu begrenzen, wird das AGR-Gas gewöhnlich durch einen AGR-Kühler geleitet, welcher Wärmeenergie von dem AGR-Gas abführt, bevor das AGR-Gas mit dem Ansauggas gemischt wird. Dies verringert die Temperatur des AGR-Gases und ermöglicht damit, dass das AGR-Gas während der Verbrennung mehr Energie aufnimmt, um die Temperatur im Zylinder wirksamer zu steuern und aufrechtzuerhalten.To improve the ability of the EGR to control or limit the temperature in the cylinder, the EGR gas is usually passed through an EGR cooler which dissipates heat energy from the EGR gas before the EGR gas is mixed with the intake gas , This reduces the temperature of the EGR gas and thereby allows the EGR gas to consume more energy during combustion to more effectively control and maintain the temperature in the cylinder.
Eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Viertakt-Verbrennungsmotors
Ein Problem bei dieser gegenwärtigen Anordnung ist, dass das gesamte Motorabgas in einen einzigen Abgaskrümmer eingespeist wird, welcher sowohl mit dem AGR-Strömungsweg als auch mit dem Turbineneinlass-Strömungsweg verbunden ist. Das Problem besteht darin, dass jeder dieser Strömungswege spezifische Anforderungen für optimale Bedingungen stellt: (a) Für den AGR-Strömungsweg sind Abgase mit niedriger Temperatur und mit einem Druck wünschenswert, der gerade ausreichend ist, um den Ansaugkrümmerdruck zu überwinden und einen gerade ausreichenden AGR-Durchfluss aus dem Abgaskrümmer zum Ansaugkrümmer zu leiten, während (b) für die Turbine eine hohe Temperatur, ein hoher Druck und ein hoher Massendurchsatz wünschenswert sind, um die Leistung des Turboladers zu verbessern und den Druck im Ansaugkrümmer durch Turboaufladung zu erzeugen. Gegenwärtig sind die beiden Funktionen durch Verwendung des gemeinsamen Abgaskrümmers kombiniert, was zu einem Kompromiss führt. Der AGR-Kreis ist zu heiß und erfordert einen hohen Druck, um das AGR-Gas anzutreiben, während der Turbinenkreis zu kühl ist und der Druck zu niedrig ist, da der AGR-Kreis einen Teil des verfügbaren Druckes verbraucht hat. Die Notwendigkeit einer Unabhängigkeit wird deutlich, wenn man berücksichtigt, dass der Turbinenkreis den Ladedruck erzeugt, welchen der AGR-Kreis überwinden muss, und dass die zusätzliche Temperatur in dem AGR-Kreis über einen Wärmetauscher beseitigt werden muss. In Anbetracht dessen ist es klar, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass eine einzige Auslassventilsteuerung bei Verwendung eines gemeinsamen Krümmers sowohl die Anforderungen der AGR als auch die Anforderungen der Turbine gut erfüllen wird.A problem with this current arrangement is that all the engine exhaust gas is fed into a single exhaust manifold which is connected to both the EGR flowpath and the turbine inlet flowpath. The problem is that each of these flowpaths makes specific demands for optimal conditions: (a) For the EGR flowpath, low temperature exhaust gases and at a pressure just sufficient to overcome intake manifold pressure and just sufficient EGR are desirable To direct flow from the exhaust manifold to the intake manifold while (b) a high temperature, high pressure, and high mass flow rate are desirable for the turbine to improve turbocharger performance and turbocharging pressure in the intake manifold. At present, the two functions are combined by using the common exhaust manifold, resulting in a compromise. The EGR loop is too hot and requires a high pressure to drive the EGR gas while the turbine circuit is too cool and the pressure is too low as the EGR loop has consumed some of the available pressure. The need for independence becomes clear when one considers that the turbine circuit generates the boost pressure which the EGR cycle must overcome and that the additional temperature in the EGR cycle must be eliminated via a heat exchanger. In view of this, it is clear that it is very unlikely that a single exhaust valve control using a common manifold will well meet both the requirements of the EGR and the requirements of the turbine.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen Verbesserungen gegenüber dem gegenwärtigen Stand der Technik bereit, um die Verteilung der Abgase zur Turbine sowie zur Verwendung als AGR-Gase zu verbessern, zur Verbesserung der Kraftstoffwirtschaftlichkeit bei gleichzeitiger Reduzierung der Emissionen. Diese und weitere Vorteile der Erfindung sowie zusätzliche erfinderische Merkmale werden aus der hier gegebenen Beschreibung ersichtlich.Embodiments of the present invention provide improvements over the current state of the art to improve the distribution of exhaust gases to the turbine as well as for use as EGR gases to improve fuel economy while reducing emissions. These and other advantages of the invention as well as additional inventive features will be apparent from the description given herein.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNGBRIEF SUMMARY OF THE INVENTION
Es werden neue und verbesserte Verbrennungsmotorsysteme und Verfahren zur Steuerung des Abgasstroms von Verbrennungsmotorsystemen bereitgestellt. Genauer, es werden neue und verbesserte Verbrennungsmotorsysteme und Verfahren zur Steuerung des Abgasstroms, welche einen geteilten Angasstrom verwenden, bereitgestellt. Die neuen und verbesserten Systeme und Verfahren sind dafür ausgebildet, das Abgas auf der Basis seines thermodynamischen Zustands zu trennen. Daher kann das thermodynamisch am besten geeignete Abgas verwendet werden, um die Turbine eines Turboladers anzutreiben, und das thermodynamisch am besten geeignete Abgas wird als AGR-Gas verwendet, um unter anderem die NOx-Emissionen zu reduzieren. Eine Erhöhung der Luftmenge in Dieselmotoren, die aufgrund einer erhöhten Turbinenleistung erreichbar ist, ermöglicht einen magereren Betrieb und eine potentiell verringerte Rußerzeugung.New and improved internal combustion engine systems and methods for controlling exhaust flow of internal combustion engine systems are provided. More specifically, new and improved combustion engine systems and methods of controlling exhaust flow using a split flow of ana are provided. The new and improved systems and methods are adapted to separate the exhaust gas based on its thermodynamic state. Therefore, the thermodynamically most suitable exhaust gas can be used to drive the turbine of a turbocharger, and the thermodynamically most suitable exhaust gas is used as the EGR gas, inter alia, to reduce NOx emissions. Increasing the amount of air in diesel engines, achievable due to increased turbine performance, allows for leaner operation and potentially reduced soot production.
Bei einer speziellen Ausführungsform wird ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt, das einen Motorblock, ein Gasansaugsystem, eine Abgasanlage (Gasauslasssystem), eine Kurbelwelle und eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung (valve phaser device) aufweist. Der Motorblock definiert einen Zylinder. Das Gasansaugsystem weist einen Ansaugkrümmer, mindestens ein Einlassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Ansaugkrümmer angeordnet ist, und eine Einlassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Einlassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des Einlassventils zu steuern, auf. Die Abgasanlage weist einen Hochdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Hochdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Hochdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Hochdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Hochdruckauslassventils zu steuern, auf. Die Abgasanlage weist außerdem einen Niederdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Niederdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Niederdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Niederdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Niederdruckauslassventils zu steuern, auf. Die Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist mit der Einlassventil-Steuerungsvorrichtung und der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung betriebsfähig gekoppelt und ist dafür ausgebildet, die Betätigung des mindestens einen Einlassventils und des mindestens einen Niederdruckauslassventils relativ zu der Kurbelwelle gleichzeitig zurückzuverstellen oder vorzuverstellen.In a specific embodiment, an internal combustion engine system is provided that includes an engine block, a gas intake system, an exhaust system, a crankshaft, and a valve phaser device. The engine block defines a cylinder. The gas intake system includes an intake manifold, at least one intake valve disposed between the cylinder and the intake manifold, and an intake valve control device operably coupled to the at least one intake valve to control the opening and closing of the intake valve. The exhaust system includes a high pressure exhaust manifold, at least one high pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the high pressure exhaust manifold, and a high pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one high pressure exhaust valve to open and close the at least one high pressure exhaust valve control, up. The exhaust system further includes a low pressure exhaust manifold, at least one low pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the low pressure exhaust manifold, and a low pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one low pressure exhaust valve to open and close the at least one low pressure exhaust valve to control. The valve phase displacement device is operably coupled to the inlet valve control device and the low pressure outlet valve control device and is configured to control the actuation of the at least one of At the same time, the intake valve and the at least one low pressure exhaust valve are retarded or advanced relative to the crankshaft.
Durch Kopplung der Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung sowohl mit der Einlassventil-Steuerungsvorrichtung als auch mit mindestens der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung kann ein einfacheres und kostengünstigeres Steuerungssystem bereitgestellt werden, ohne den Motorwirkungsgrad oder die NOx- und Rußverringerung wesentlich zu beeinträchtigen.By coupling the valve phase displacement device with both the intake valve control device and at least the low pressure exhaust valve control device, a simpler and less expensive control system can be provided without significantly affecting engine efficiency or NOx and soot reduction.
Bei einer spezielleren Ausführungsform sind die Einlassventil-Steuerungsvorrichtung und die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung Nockenerhebungen auf einer Nockenwelle, und die Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist ein einziger Nockenwellen-Phasenschieber (cam phaser). Bei einer spezielleren Ausführungsform sind die Einlassventil-Steuerungsvorrichtung, die Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung und die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung separate Nockenerhebungen auf einer einzigen Nockenwelle, und die einzige Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist ein einziger Nockenwellen-Phasenschieber.In a more specific embodiment, the intake valve control device and the low pressure exhaust valve control device are cam lobes on a camshaft, and the valve phase shifter is a single cam phaser. In a more specific embodiment, the intake valve control device, the high pressure exhaust valve control device, and the low pressure exhaust valve control device are separate cam lobes on a single camshaft, and the single valve phase shifter is a single camshaft phase shifter.
Bei einer Ausführungsform ist die einzige Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ebenfalls mit der Einlassventil-Steuerungsvorrichtung, der Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung und der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung betriebsfähig gekoppelt, und die einzige Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist dafür ausgebildet, die Betätigung des mindestens einen Einlassventils, des mindestens einen Hochdruckauslassventils und des mindestens einen Niederdruckauslassventils relativ zu der Kurbelwelle gleichzeitig zurückzuverstellen oder vorzuverstellen.In one embodiment, the single valve phase displacement device is also operably coupled to the inlet valve control device, the high pressure outlet valve control device, and the low pressure outlet valve control device, and the single valve phase displacement device is configured to control actuation of the at least one inlet valve, the at least one high pressure outlet valve, and of the at least one low-pressure exhaust valve relative to the crankshaft zurückverstellen or vorzuverstellen simultaneously.
Bei einer spezielleren Ausführungsform ist die Einlassventil-Steuerungsvorrichtung eine Nockenerhebung auf einer ersten Nockenwelle; die Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung ist mindestens eine erste Nockenerhebung auf einer zweiten Nockenwelle, die dafür ausgebildet ist, die Betätigung des mindestens einen Hochdruckauslassventils zu steuern; und die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung ist mindestens eine zweite Nockenerhebung auf der zweiten Nockenwelle, die dafür ausgebildet ist, die Betätigung des mindestens einen Niederdruckauslassventils zu steuern. Die mindestens eine zweite Nockenerhebung auf der zweiten Nockenwelle ist anders gestaltet als die mindestens eine erste Nockenerhebung auf der zweiten Nockenwelle.In a more specific embodiment, the intake valve control device is a cam lobe on a first camshaft; the high pressure outlet valve control device is at least a first cam lobe on a second camshaft configured to control the actuation of the at least one high pressure outlet valve; and the low pressure outlet valve control device is at least one second cam lobe on the second camshaft configured to control the actuation of the at least one low pressure outlet valve. The at least one second cam lobe on the second camshaft is configured differently than the at least one first cam lobe on the second camshaft.
Bei einer Ausführungsform definiert der Motorblock mehrere Verbrennungszylinder. Bei dem mindestens einen Hochdruckauslassventil handelt es sich um mehrere Hochdruckauslassventile, wobei jeder Verbrennungszylinder mindestens ein Hochdruckauslassventil aufweist. Bei dem mindestens einen Niederdruckauslassventil handelt es sich um mehrere Niederdruckauslassventile, wobei jeder Verbrennungszylinder mindestens ein Niederdruckauslassventil aufweist. Bei der mindestens einen ersten Nockenerhebung auf der zweiten Nockenwelle handelt es sich um mehrere erste Nockenerhebungen, die den mehreren Hochdruckauslassventilen zugeordnet sind, und bei der mindestens einen zweiten Nockenerhebung auf der zweiten Nockenwelle handelt es sich um mehrere zweite Nockenerhebungen.In one embodiment, the engine block defines a plurality of combustion cylinders. The at least one high-pressure outlet valve is a plurality of high-pressure outlet valves, with each combustion cylinder having at least one high-pressure outlet valve. The at least one low-pressure outlet valve is a plurality of low-pressure outlet valves, each combustion cylinder having at least one low-pressure outlet valve. The at least one first cam lobe on the second camshaft is a plurality of first cam lobes associated with the plurality of high pressure exhaust valves, and the at least one second cam lobe on the second camshaft is a plurality of second cam lobes.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt, das einen Verbrennungsmotor, ein Ansaugsystem, eine Abgasanlage, einen Turbolader und ein Abgasrückführsystem aufweist. Der Verbrennungsmotor definiert einen Verbrennungszylinder. Das Ansaugsystem führt dem Motor Ansauggase zu. Die Abgasanlage führt Abgase von dem Motor ab. Die Abgasanlage umfasst einen Hochdruck-Abgaskrümmer; ein Hochdruckauslassventil, das zwischen dem Verbrennungszylinder und dem Hochdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist; einen Niederdruck-Abgaskrümmer; und ein Niederdruckauslassventil, das zwischen dem Verbrennungszylinder und dem Niederdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist. Der Turbolader weist eine Turbine in der Abgasanlage auf, die mit dem Hochdruck-Abgaskrümmer in Fluidverbindung steht. Das Abgasrückführsystem (AGR-System) koppelt den Niederdruck-Abgaskrümmer fluidisch mit dem Luftansaugsystem. Das AGR-System weist kein zwischen dem Niederdruck-Abgaskrümmer und dem Luftansaugsystem angeordnetes Abgasrückführventil (AGR-Ventil) auf.In another embodiment, an internal combustion engine system is provided that includes an internal combustion engine, an intake system, an exhaust system, a turbocharger, and an exhaust gas recirculation system. The internal combustion engine defines a combustion cylinder. The intake system supplies the engine with intake gases. The exhaust system removes exhaust gases from the engine. The exhaust system includes a high pressure exhaust manifold; a high pressure exhaust valve disposed between the combustion cylinder and the high pressure exhaust manifold; a low pressure exhaust manifold; and a low pressure exhaust valve disposed between the combustion cylinder and the low pressure exhaust manifold. The turbocharger has a turbine in the exhaust system in fluid communication with the high pressure exhaust manifold. The exhaust gas recirculation (EGR) system fluidly couples the low pressure exhaust manifold to the air intake system. The EGR system does not include an exhaust gas recirculation (EGR) valve disposed between the low pressure exhaust manifold and the air intake system.
Bei dieser Ausführungsform entfällt das AGR-Ventil, womit ein teures Bauteil, das häufig Garantiereparaturen erfordert, aus dem Motorsystem entfernt wird. Auf das AGR-Ventil kann verzichtet werden, weil der Strom von AGR-Gas von der Abgasanlage zum Einlasssystem hauptsächlich durch die Niederdruckauslassventile gesteuert wird.In this embodiment eliminates the EGR valve, which is an expensive component that often requires warranty repairs, is removed from the engine system. The EGR valve may be eliminated because the flow of EGR gas from the exhaust system to the intake system is primarily controlled by the low pressure exhaust valves.
Bei einer spezielleren Ausführungsform weist das AGR-System einen Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler) auf.In a more specific embodiment, the EGR system includes an exhaust gas recirculation cooler (EGR cooler).
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Ventilsteuerungssystem bereitgestellt. Das Ventilsteuerungssystem ist dafür ausgebildet, das Öffnen und Schließen des Hochdruckauslassventils zu steuern und das Öffnen und Schließen des Niederdruckauslassventils zu steuern. Das Ventilsteuerungssystem ist dafür ausgebildet, den Öffnungs- und den Schließwinkel des Hochdruckauslassventils zu variieren, und dafür ausgebildet, den Öffnungs- und den Schließwinkel des Niederdruckauslassventils zu variieren. Dadurch werden die Teilmengen des Abgases eingestellt, die in den Hochdruck- bzw. in den Niederdruck-Abgaskrümmer eingelassen werden. In another embodiment, a valve control system is provided. The valve control system is configured to control the opening and closing of the high pressure outlet valve and to control the opening and closing of the low pressure outlet valve. The valve control system is configured to vary the opening and closing angles of the high pressure outlet valve and configured to vary the opening and closing angles of the low pressure outlet valve. As a result, the subsets of the exhaust gas are set, which are admitted into the high-pressure or in the low-pressure exhaust manifold.
Bei einer weiteren Ausführungsform ist das Ventilsteuerungssystem dafür ausgebildet, das Öffnen und Schließen des Hochdruckauslassventils unabhängig von dem Öffnen und Schließen des Niederdruckauslassventils einzustellen. Insofern erfolgt die Steuerung des Hochdruck- und des Niederdruckauslassventils vollständig unabhängig und ohne eine mechanische Verbindung.In another embodiment, the valve control system is configured to adjust the opening and closing of the high pressure exhaust valve independently of the opening and closing of the low pressure exhaust valve. In this respect, the control of the high-pressure and the low-pressure outlet valve is completely independent and without a mechanical connection.
Bei einer Ausführungsform ist das Ventilsteuerungssystem dafür ausgebildet, das Öffnen und Schließen des Hochdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, und ist dafür ausgebildet, das Öffnen und Schließen des Niederdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen.In one embodiment, the valve control system is configured to retract or advance the opening and closing of the high pressure exhaust valve and is configured to retract or advance the opening and closing of the low pressure exhaust valve.
Bei einer Ausführungsform ist ein Einlassventil vorgesehen. Das Ventilsteuerungssystem ist dafür ausgebildet, das Öffnen und Schließen des Einlassventils zu steuern.In one embodiment, an inlet valve is provided. The valve control system is configured to control the opening and closing of the intake valve.
Bei einer spezielleren Ausführungsform ist das Ventilsteuerungssystem dafür ausgebildet, gemeinsam das Öffnen und Schließen des Einlassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen und das Öffnen und Schließen des Niederdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, so dass die Steuerzeiten des Einlassventils und des Niederdruckauslassventils zusammen vorverstellt oder zurückverstellt werden müssen.In a more specific embodiment, the valve control system is configured to retard or advance the opening and closing of the intake valve and to retard or advance the opening and closing of the low pressure exhaust valve such that the timing of the intake valve and the low pressure exhaust valve must be advanced or retracted together.
Bei einer sogar noch spezielleren Ausführungsform ist das Ventilsteuerungssystem dafür ausgebildet, das Öffnen und Schließen des Hochdruckauslassventils unabhängig von einer eventuellen Zurückverstellung oder Vorverstellung des Öffnens und Schließens des Einlassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen.In an even more specific embodiment, the valve control system is configured to retard or advance the opening and closing of the high pressure exhaust valve independently of any retard or advance of the opening and closing of the intake valve.
Bei einer Ausführungsform ist ein Umschaltsystem innerhalb des AGR-Systems vorgesehen. Das Umschaltsystem ist dafür ausgebildet, in einem ersten Zustand den Niederdruck-Abgaskrümmer mit dem Luftansaugsystem fluidisch zu verbinden und in einem zweiten Zustand den Niederdruck-Abgaskrümmer mit einem Abgasauslass stromabwärts der Turbine fluidisch zu verbinden. Das Umschaltsystem ist nicht in der Lage, die Durchflussmenge von dem Niederdruck-Abgaskrümmer zu dem Luftansaugsystem durch das Umschaltsystem hindurch inkrementell einzustellen. Bei dieser Ausführungsform weist das Umschaltsystem kein AGR-Ventil auf.In one embodiment, a switching system is provided within the EGR system. The switching system is configured to fluidly connect the low pressure exhaust manifold to the air induction system in a first state and fluidly connect the low pressure exhaust manifold to an exhaust outlet downstream of the turbine in a second state. The switching system is incapable of incrementally adjusting the flow rate from the low pressure exhaust manifold to the air induction system through the switching system. In this embodiment, the switching system does not have an EGR valve.
Bei einer Ausführungsform weist das AGR-System ein Umschaltsystem auf. Das Umschaltsystem ist dafür ausgebildet, in einem ersten Zustand den Niederdruck-Abgaskrümmer mit dem Luftansaugsystem fluidisch zu verbinden und in einem zweiten Zustand den Niederdruck-Abgaskrümmer mit der Abgasanlage stromaufwärts der Turbine fluidisch zu verbinden. Das Umschaltsystem ist nicht in der Lage, seine Durchflussmenge inkrementell einzustellen.In one embodiment, the EGR system includes a switching system. The switching system is configured to fluidly connect the low pressure exhaust manifold to the air induction system in a first state and fluidly connect the low pressure exhaust manifold to the exhaust system upstream of the turbine in a second state. The transfer system is unable to incrementally adjust its flow rate.
Bei einer spezielleren Ausführungsform ist das Umschaltsystem ferner dafür ausgebildet, in einem dritten Zustand den Niederdruck-Abgaskrümmer mit der Abgasanlage stromabwärts der Turbine fluidisch zu verbinden.In a more specific embodiment, the switching system is further configured to fluidly connect the low pressure exhaust manifold to the exhaust system downstream of the turbine in a third state.
Bei einer Ausführungsform ist die fluidische Kopplung zwischen dem Niederdruck-Abgaskrümmer und dem Luftansaugsystem frei von Ventilen.In one embodiment, the fluidic coupling between the low pressure exhaust manifold and the air intake system is free of valves.
Bei einer Ausführungsform ist eine Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung mit dem mindestens einen Niederdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt, um das Öffnen und Schließen des Niederdruckauslassventils zu steuern. Die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung ist dafür ausgebildet, die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung an oder nach einem unteren Totpunkt eines Kolbens innerhalb des Verbrennungszylinders eines Viertaktmotors zu öffnen.In one embodiment, a low pressure outlet valve control device is operably coupled to the at least one low pressure outlet valve to control the opening and closing of the low pressure outlet valve. The low-pressure outlet valve control device is configured to open the low-pressure outlet valve control device at or after a bottom dead center of a piston within the combustion cylinder of a four-cycle engine.
Bei einer weiteren spezielleren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung des Abgasstroms von einem Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt. Das Motorsystem umfasst ein Ansaugsystem; eine Hochdruck-Abgasanlage, die ein Hochdruckauslassventil aufweist, das betriebsfähig mit einer Turbine eines Turboladers in Fluidverbindung steht; und eine Niederdruck-Abgasanlage, die ein Niederdruckauslassventil aufweist, das durch ein Abgasrückführsystem (AGR-System) betriebsfähig mit dem Ansaugsystem in Fluidverbindung steht. Das Verfahren umfasst das Antreiben der Turbine mit einem ersten Abgasstrom, der durch die Hochdruck-Abgasanlage strömt und eine erste thermodynamische Kenngröße mit einem ersten Wert aufweist; und das Rückführen eines zweiten Abgasstroms zu dem Ansaugsystem über das AGR-System von der Niederdruck-Abgasanlage, wobei der zweite Abgasstrom einen zweiten Wert der ersten thermodynamischen Kenngröße aufweist, wobei der zweite Wert von dem ersten Wert verschieden ist.In another more specific embodiment, a method of controlling exhaust flow from an internal combustion engine system is provided. The engine system includes an intake system; a high pressure exhaust system having a high pressure outlet valve operable with a turbine of a Turbocharger is in fluid communication; and a low pressure exhaust system including a low pressure exhaust valve operatively connected to the intake system by an exhaust gas recirculation (EGR) system. The method includes driving the turbine with a first exhaust stream flowing through the high pressure exhaust system and having a first thermodynamic characteristic having a first value; and returning a second exhaust stream to the intake system via the EGR system from the low pressure exhaust system, the second exhaust stream having a second value of the first thermodynamic characteristic, the second value being different from the first value.
Bei einem spezielleren Verfahren ist die erste thermodynamische Kenngröße die Entropie, und der erste Wert ist größer als der zweite Wert. Bei einem weiteren Verfahren ist der erste Wert um mindestens 50 J/(kg·K) größer als der zweite Wert.In a more specific method, the first thermodynamic characteristic is entropy and the first value is greater than the second value. In another method, the first value is at least 50 J / (kg · K) greater than the second value.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung des Abgasstroms von einem Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt. Das Motorsystem umfasst ein Ansaugsystem; eine Hochdruck-Abgasanlage, die ein Hochdruckauslassventil (”HD-Auslassventil”) aufweist, das betriebsfähig mit einer Turbine eines Turboladers in Fluidverbindung steht, und eine Niederdruck-Abgasanlage, die ein Niederdruckauslassventil aufweist, das durch ein Abgasrückführsystem (AGR-System) betriebsfähig mit dem Ansaugsystem in Fluidverbindung steht. Das Verfahren umfasst das Antreiben der Turbine des Turboladers mit einer ersten Teilmenge von Abgas, die aus dem Verbrennungsmotor über das HD-Auslassventil ausgestoßen wird; das Rückführen einer zweiten Teilmenge von Abgas, die aus dem Verbrennungsmotor über das ND-Auslassventil in das Ansaugsystem über das AGR-System ausgestoßen wird; das Empfangen eines Ansauggasdruck-Sollwertes, der einen gewünschten Ansauggasdruck darstellt; und das Phasing (Verschiebung der Steuerzeiten, Phasenverschiebung) des HD-Auslassventils auf der Basis des Ansauggasdruck-Sollwertes, um einen Durchfluss der ersten Teilmenge von Abgas mit einer ausreichenden Durchflussrate bereitzustellen, um die Turbine mit ausreichender Energie anzutreiben, um den gewünschten Ansauggasdruck zu gewährleisten.In another embodiment, a method of controlling exhaust flow from an internal combustion engine system is provided. The engine system includes an intake system; a high pressure exhaust system including a high pressure exhaust valve ("HP exhaust valve") operably fluidly connected to a turbine of a turbocharger and a low pressure exhaust system including a low pressure exhaust valve operable by an exhaust gas recirculation (EGR) system the suction system is in fluid communication. The method includes driving the turbine of the turbocharger with a first subset of exhaust gas expelled from the internal combustion engine via the HP exhaust valve; returning a second subset of exhaust gas expelled from the internal combustion engine via the LP exhaust valve to the intake system via the EGR system; receiving an intake gas pressure setpoint representing a desired intake gas pressure; and phasing (shifting the timing, phase shifting) the HP exhaust valve based on the intake gas pressure setpoint to provide flow of the first portion of exhaust gas at a sufficient flow rate to drive the turbine with sufficient energy to provide the desired intake gas pressure ,
Bei einer spezielleren Ausführungsform umfasst das Verfahren das Messen eines Ansauggasdruck-Istwertes; das Vergleichen des Ansauggasdruck-Istwertes mit dem Ansauggasdruck-Sollwert; und das Verstellen des Phasings des HD-Auslassventils, falls der Ansauggasdruck-Istwert außerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Ansauggasdruck-Sollwertes liegt.In a more specific embodiment, the method includes measuring an intake gas pressure actual value; comparing the intake gas pressure actual value with the intake gas pressure target value; and adjusting the phasing of the HP exhaust valve if the intake gas pressure actual value is out of a predetermined range of the intake gas pressure setpoint.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD-Auslassventils das Vorverstellen des Phasings des HD-Auslassventils, falls der Ansauggasdruck-Istwert kleiner als der vorgegebene Bereich ist. Zusätzlich kann der Schritt des Verstellens des Phasings des HD-Auslassventils das Zurückverstellen des Phasings des HD-Auslassventils beinhalten, falls der Ansauggasdruck-Istwert größer als der vorgegebene Bereich ist.In one embodiment, the step of adjusting the phasing of the HP exhaust valve includes advancing the phasing of the HP exhaust valve if the intake gas pressure actual value is less than the predetermined range. In addition, the step of adjusting the phasing of the high-pressure exhaust valve may include retarding the phasing of the high-pressure exhaust valve if the intake gas pressure actual value is larger than the predetermined range.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Messen des Druckes und der Temperatur der ersten Teilmenge von Abgas. Außerdem umfasst das Phasing des HD-Auslassventils das Bestimmen einer Phase unter Verwendung des Ansauggasdruck-Sollwertes, des gemessenen Druckes, der gemessenen Temperatur und eines theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes. Das Verfahren umfasst außerdem das Messen eines Ansauggasdruck-Istwertes; das Vergleichen des Ansauggasdruck-Sollwertes mit dem Ansauggasdruck-Istwert; und das Modifizieren des theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes auf der Basis von Abweichungen zwischen dem Ansauggasdruck-Sollwert und dem Ansauggasdruck-Istwert. Dieses Verfahren ermöglicht eine adaptive Vorwärtsregelung (adaptive feedforward control).In an embodiment, the method further comprises measuring the pressure and the temperature of the first subset of exhaust gas. In addition, the phasing of the HP exhaust valve includes determining a phase using the intake gas pressure setpoint, the measured pressure, the measured temperature, and a theoretical model of intake gas pressure control. The method also includes measuring an intake gas pressure actual value; comparing the intake gas pressure setpoint with the intake gas pressure actual value; and modifying the theoretical model of control of intake gas pressure based on deviations between the intake gas pressure setpoint and the intake gas pressure actual value. This method allows for adaptive feedforward control.
Bei einer spezielleren Ausführungsform werden der Druck und die Temperatur der ersten Teilmenge von Abgas innerhalb eines HD-Abgaskrümmers abgetastet, der zwischen dem HD-Auslassventil und der Turbine des Turboladers angeordnet ist.In a more specific embodiment, the pressure and temperature of the first subset of exhaust gas are sensed within an HP exhaust manifold disposed between the HP exhaust valve and the turbine of the turbocharger.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt des Modifizierens des theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes das Einstellen von Konstanten innerhalb des theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes.In another embodiment, the step of modifying the theoretical model of intake gas pressure control comprises adjusting constants within the theoretical model of intake gas pressure control.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Phasings des HD-Auslassventils das Bestimmen eines vorhergesagten Phasings des HD-Auslassventils unter Verwendung eines theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes.In one embodiment, the step of phasing the HP exhaust valve includes determining a predicted phasing of the HP exhaust valve using a theoretical model of intake gas pressure control.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Messen des Druckes und der Temperatur der ersten Teilmenge von Abgas; und wobei das Bestimmen des Phasings des HD-Auslassventils das Verwenden des Ansauggasdruck-Sollwertes, des gemessenen Druckes und der gemessenen Temperatur der ersten Teilmenge von Abgas und des theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes beinhaltet.In an embodiment, the method further comprises: measuring the pressure and the temperature of the first subset of exhaust gas; and wherein determining the phasing of the HP exhaust valve is using of the suction gas pressure target value, the measured pressure and the measured temperature of the first subset of exhaust gas, and the theoretical model of the control of the intake gas pressure.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Messen eines Ansauggasdruck-Istwertes; Vergleichen des Ansauggasdruck-Sollwertes mit dem Ansauggasdruck-Istwert; und Modifizieren des theoretischen Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes auf der Basis von Abweichungen zwischen dem Ansauggasdruck-Sollwert und dem Ansauggasdruck-Istwert.In one embodiment, the method further comprises: measuring an intake gas pressure actual value; Comparing the intake gas pressure setpoint with the intake gas pressure actual value; and modifying the theoretical model of control of intake gas pressure based on deviations between the intake gas pressure setpoint and the intake gas pressure actual value.
Bei einer weiteren Ausführungsform wird ein Verfahren zur Steuerung des Abgasstroms von einem Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt. Das Motorsystem umfasst ein Ansaugsystem; eine Hochdruck-Abgasanlage, die ein Hochdruckauslassventil (”HD-Auslassventil”) aufweist, das betriebsfähig mit einer Turbine eines Turboladers in Fluidverbindung steht, und eine Niederdruck-Abgasanlage, die ein Niederdruckauslassventil aufweist, das durch ein Abgasrückführsystem (AGR-System) betriebsfähig mit dem Ansaugsystem in Fluidverbindung steht. Das Verfahren umfasst das Antreiben der Turbine des Turboladers mit einer ersten Teilmenge von Abgas, die aus dem Verbrennungsmotor über das HD-Auslassventil ausgestoßen wird; das Rückführen einer zweiten Teilmenge von Abgas, die aus dem Verbrennungsmotor über das ND-Auslassventil in das Ansaugsystem über das AGR-System ausgestoßen wird; das Empfangen eines Sollwertes der AGR-Durchflussrate; und das Phasing des ND-Auslassventils, um eine Durchflussrate der zweiten Teilmenge von Abgas bei einer ausreichenden Durchflussrate und einem thermodynamischem Zustand bereitzustellen, um dem Ansaugsystem AGR-Gas bei dem Sollwert der AGR-Durchflussrate zuzuführen.In another embodiment, a method of controlling exhaust flow from an internal combustion engine system is provided. The engine system includes an intake system; a high pressure exhaust system including a high pressure exhaust valve ("HP exhaust valve") operably fluidly connected to a turbine of a turbocharger and a low pressure exhaust system including a low pressure exhaust valve operable by an exhaust gas recirculation (EGR) system the suction system is in fluid communication. The method includes driving the turbine of the turbocharger with a first subset of exhaust gas expelled from the internal combustion engine via the HP exhaust valve; returning a second subset of exhaust gas expelled from the internal combustion engine via the LP exhaust valve to the intake system via the EGR system; receiving a setpoint of the EGR flow rate; and phasing the LP exhaust valve to provide a flow rate of the second subset of exhaust gas at a sufficient flow rate and thermodynamic state to supply the intake system with EGR gas at the EGR flow rate set point.
Bei einer spezielleren Ausführungsform umfasst das Verfahren das Messen eines Temperaturistwertes der zweiten Teilmenge von Abgas; das Vergleichen des Temperaturistwertes mit einem Temperatursollwert; und das Verstellen des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils, falls der Temperaturistwert nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Temperatursollwertes liegt.In a more specific embodiment, the method comprises measuring a temperature actual value of the second subset of exhaust gas; comparing the actual temperature value with a temperature setpoint value; and adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves if the actual temperature value is not within a predetermined range of the temperature setpoint.
Bei einer sogar noch spezielleren Ausführungsform umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils das Zurückverstellen des Phasings des HD-Auslassventils und entweder das Vorverstellen oder das Zurückverstellen des ND-Auslassventils, falls die AGR-Isttemperatur größer als der vorgegebene Bereich ist.In an even more specific embodiment, the step of adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves includes retarding the phasing of the HP exhaust valve and either advancing or retarding the LP exhaust valve if the actual EGR temperature is greater than that given range is.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils das Vorverstellen des Phasings des HD-Auslassventils und entweder das Vorverstellen oder das Zurückverstellen des ND-Auslassventils, falls die AGR-Isttemperatur kleiner als der vorgegebene Bereich ist.In another embodiment, the step of adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves includes advancing the phasing of the HP exhaust valve and either advancing or retarding the LP exhaust valve if the actual EGR temperature is less than the predetermined range is.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Messen eines Istwertes der AGR-Durchflussrate der zweiten Teilmenge von Abgas; das Vergleichen des Istwertes der AGR-Durchflussrate mit dem Sollwert der AGR-Durchflussrate; und das Verstellen des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils, falls der Istwert der AGR-Durchflussrate nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Sollwertes der AGR-Durchflussrate liegt.In an embodiment, the method includes measuring an actual EGR flow rate of the second subset of exhaust gas; comparing the actual value of the EGR flow rate with the target value of the EGR flow rate; and adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves if the actual EGR flow rate is not within a predetermined range of the EGR flow rate setpoint.
Bei einer Ausführungsform umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils das Zurückverstellen des Phasings des HD-Auslassventils und entweder das Vorverstellen oder das Zurückverstellen des ND-Auslassventils, falls der Istwert der AGR-Durchflussrate größer als der vorgegebene Bereich ist.In one embodiment, the step of adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves comprises re-adjusting the phasing of the HP exhaust valve and either advancing or retarding the LP exhaust valve if the actual EGR flow rate is greater than the predetermined one Area is.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils das Vorverstellen des Phasings des HD-Auslassventils und entweder das Vorverstellen oder das Zurückverstellen des ND-Auslassventils, falls der Istwert der AGR-Durchflussrate kleiner als der vorgegebene Bereich ist.In another embodiment, the step of adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves includes advancing the phasing of the HP exhaust valve and either advancing or retarding the LP exhaust valve if the actual EGR flow rate is less than that given range is.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Messen eines Druckistwertes und eines Temperaturistwertes der zweiten Teilmenge von Abgas, und das Phasing des HD- und/oder ND-Auslassventils umfasst das Bestimmen einer Phase unter Verwendung des Sollwertes der AGR-Durchflussrate, des Druckistwertes, des Temperaturistwertes und eines theoretischen Modells der Steuerung des AGR-Durchflusses. Das Verfahren umfasst ferner das Messen eines Istwertes der AGR-Durchflussrate; das Vergleichen des Sollwertes der AGR-Durchflussrate mit dem Istwert der AGR-Durchflussrate; und das Modifizieren des theoretischen Modells der Steuerung des AGR-Durchflusses auf der Basis von Abweichungen zwischen dem Sollwert der AGR-Durchflussrate und dem Istwert der AGR-Durchflussrate.In another embodiment, the method includes measuring a pressure actual value and a temperature actual value of the second subset of exhaust gas, and phasing the HP and / or LP exhaust valves comprises determining a phase using the setpoint EGR flow rate, pressure actual value, Temperature actual value and a theoretical model of the control of the EGR flow. The method further comprises measuring an actual value of the EGR flow rate; comparing the setpoint value of the EGR flow rate with the actual value of the EGR flow rate; and modifying the theoretical model of EGR flow control based on deviations between the EGR flow rate setpoint and the EGR flowrate actual value.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren das Vergleichen des Temperaturistwertes mit einem Temperatursollwert; und das Verstellen des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils, falls der Temperaturistwert nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Temperatursollwertes liegt. In a further embodiment, the method comprises comparing the actual temperature value with a temperature setpoint value; and adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves if the actual temperature value is not within a predetermined range of the temperature setpoint.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils das Zurückverstellen des Phasings des HD-Auslassventils und entweder das Vorverstellen oder das Zurückverstellen des ND-Auslassventils, falls die AGR-Isttemperatur größer als der vorgegebene Bereich ist.In another embodiment, the step of adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves includes retarding the phasing of the HP exhaust valve and either advancing or retarding the LP exhaust valve if the actual EGR temperature is greater than the predetermined range is.
Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Verfahren das Vergleichen des Temperaturistwertes mit einem Temperatursollwert; und das Modifizieren des theoretischen Modells der Steuerung des AGR-Durchflusses, falls der Temperaturistwert nicht innerhalb eines vorgegebenen Bereiches des Temperatursollwertes liegt.In another embodiment, the method includes comparing the actual temperature value to a temperature setpoint value; and modifying the theoretical model of EGR flow control if the actual temperature value is not within a predetermined range of the temperature setpoint.
Bei weiteren Ausführungsformen kann die NOx-Erzeugung überwacht werden, und die Ventilsteuerzeiten sowohl des Hochdruck- als auch des Niederdruckauslassventils können verstellt werden, wenn die NOx-Pegel über einem vorgegebenen Schwellenwert liegen. In manchen Fällen umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD- und/oder ND-Auslassventils das Vorverstellen des Phasings des HD-Auslassventils und entweder das Vorverstellen oder das Zurückverstellen des Phasings des ND-Auslassventils, falls ein gemessener Pegel von NOx größer als der vorgegebene Schwellenwert ist. Dies bewirkt dann, dass eine größere Menge an Abgasen als AGR-Gas verwendet wird, was zusätzlich zur Reduzierung der NOx-Emissionen beitragen sollte.In other embodiments, the NOx generation may be monitored, and the valve timing of both the high pressure and low pressure exhaust valves may be adjusted when the NOx levels are above a predetermined threshold. In some cases, the step of adjusting the phasing of the HP and / or LP exhaust valves includes advancing the phasing of the HP exhaust valve and either advancing or retarding the phasing of the LP exhaust valve if a measured level of NOx is greater than that is predetermined threshold. This then causes a greater amount of exhaust gases to be used as the EGR gas, which should additionally contribute to reducing NOx emissions.
Ferner können die gemessenen NOx-Pegel verwendet werden, um beliebige theoretische Modelle anzupassen, welche die AGR-Steuerung betreffen, und insbesondere ein theoretisches Modell der Steuerung des AGR-Durchflusses.Further, the measured NOx levels may be used to adjust any theoretical models pertaining to EGR control and, in particular, a theoretical model of EGR flow control.
Bei einem spezielleren Verfahren umfasst das Verfahren ferner: Messen eines gemessenen NOx-Wertes in dem Abgas; und Vergleichen des gemessenen NOx-Wertes mit einem vorgegebenen NOx-Schwellenwert; und Verstellen des Phasings des HD-Auslassventils, falls der gemessene NOx-Wert über dem vorgegebenen NOx-Schwellenwert liegt.In a more specific method, the method further comprises: measuring a measured NOx value in the exhaust gas; and comparing the measured NOx value with a predetermined NOx threshold value; and adjusting the phasing of the HP exhaust valve if the measured NOx value is above the predetermined NOx threshold.
Bei einem weiteren, spezielleren Verfahren umfasst der Schritt des Verstellens des Phasings des HD-Auslassventils das Zurückverstellen des Phasings des HD-Auslassventils.In another, more specific method, the step of adjusting the phasing of the HP exhaust valve includes re-adjusting the phasing of the HP exhaust valve.
Bei einem spezielleren Verfahren umfasst das Verfahren ferner das Modifizieren eines theoretischen Modells der Steuerung des AGR-Durchflusses auf der Basis von Abweichungen zwischen dem gemessenen NOx-Wert und dem vorgegebenen NOx-Schwellenwert.In a more specific method, the method further comprises modifying a theoretical model of EGR flow control based on deviations between the measured NOx value and the predetermined NOx threshold.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Verstellen des Phasings des ND-Auslassventils, falls der gemessene NOx-Wert über dem vorgegebenen NOx-Schwellenwert liegt.In one embodiment, the method further comprises adjusting the phasing of the LP exhaust valve if the measured NOx value is above the predetermined NOx threshold.
Bei einer Ausführungsform umfassen die Schritte des Verstellens des Phasings des HD- und des ND-Auslassventils das Vorverstellen oder Zurückverstellen des HD-Auslassventils, während das Phasing des ND-Auslassventils vorverstellt wird.In one embodiment, the steps of adjusting the phasing of the HP and LP exhaust valves include advancing or retarding the HP exhaust valve while advancing the phasing of the LP exhaust valve.
Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner: Messen eines gemessenen NOx-Wertes in dem Abgas; und Vergleichen des gemessenen NOx-Wertes mit einem vorgegebenen NOx-Schwellenwert; und Verstellen des Phasings des ND-Auslassventils, falls der gemessene NOx-Wert über dem vorgegebenen NOx-Schwellenwert liegt.In an embodiment, the method further comprises: measuring a measured NOx value in the exhaust gas; and comparing the measured NOx value with a predetermined NOx threshold value; and adjusting the phasing of the LP exhaust valve if the measured NOx value is above the predetermined NOx threshold.
Bei einer anderen Ausführungsform wird ein Verbrennungsmotorsystem bereitgestellt, das vollständig unabhängige variable Ventilsteuerzeiten gewährleistet. Der Verbrennungsmotor weist einen Motorblock, ein Gasansaugsystem, eine Abgasanlage, eine Kurbelwelle und mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung (valve phaser device) auf. Der Motorblock definiert einen Verbrennungszylinder. Das Gasansaugsystem weist einen Ansaugkrümmer, mindestens ein Einlassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Ansaugkrümmer angeordnet ist, und eine Einlassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Einlassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des Einlassventils zu steuern, auf. Die Abgasanlage weist einen Hochdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Hochdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Hochdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Hochdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Hochdruckauslassventils zu steuern, auf. Die Abgasanlage weist ferner einen Niederdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Niederdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Niederdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Niederdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Niederdruckauslassventils zu steuern, auf. Die mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist mit der Einlassventil-Steuerungsvorrichtung, der Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung und der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung betriebsfähig gekoppelt und ist dafür ausgebildet, die Betätigung des mindestens einen Einlassventils, des mindestens einen Hochdruckauslassventils und des mindestens einen Niederdruckauslassventils unabhängig relativ zu der Kurbelwelle zurückzuverstellen oder vorzuverstellen.In another embodiment, an internal combustion engine system is provided that ensures fully independent variable valve timing. The internal combustion engine includes an engine block, a gas intake system, an exhaust system, a crankshaft and at least one valve phaser device. The engine block defines a combustion cylinder. The gas intake system includes an intake manifold, at least one intake valve disposed between the cylinder and the intake manifold, and an intake valve. A control device operably coupled to the at least one intake valve to control the opening and closing of the intake valve. The exhaust system includes a high pressure exhaust manifold, at least one high pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the high pressure exhaust manifold, and a high pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one high pressure exhaust valve to open and close the at least one high pressure exhaust valve control, up. The exhaust system further includes a low pressure exhaust manifold, at least one low pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the low pressure exhaust manifold, and a low pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one low pressure exhaust valve to open and close the at least one low pressure exhaust valve to control. The at least one valve-phase shifting device is operably coupled to the intake valve control device, the high-pressure exhaust valve control device, and the low-pressure exhaust valve control device, and is configured to independently actuate the at least one intake valve, the at least one high-pressure exhaust valve, and the at least one low-pressure exhaust valve relative to the crankshaft retract or advance.
Bei der mindestens einen Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung kann es sich um eine oder mehrere Vorrichtungen handeln. Zum Beispiel weist bei einer spezielleren Ausführungsform die Einlassventil-Steuerungsvorrichtung eine erste Nockenwelle auf, die Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung weist eine zweite Nockenwelle auf, und die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung weist eine dritte Nockenwelle auf. Die mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung umfasst eine Vielzahl von Vorrichtungen, wobei jede der Vorrichtungen nur die Steuerzeiten einer der Nockenwellen steuert. Genauer, die mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung weist einen ersten, einen zweiten und einen dritten Nockenwellen-Phasenschieber (cam phaser) auf. Der erste Nockenwellen-Phasenschieber ist nur mit der ersten Nockenwelle betriebsfähig gekoppelt, um die Betätigung nur des mindestens einen Einlassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, unabhängig von dem mindestens einen Hochdruckauslassventil und dem mindestens einen Niederdruckauslassventil. Der zweite Nockenwellen-Phasenschieber ist nur mit der zweiten Nockenwelle betriebsfähig gekoppelt, um die Betätigung nur des mindestens einen Hochdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, unabhängig von dem mindestens einen Niederdruckauslassventil und dem mindestens einen Einlassventil. Der dritte Nockenwellen-Phasenschieber ist nur mit der dritten Nockenwelle betriebsfähig gekoppelt, um die Betätigung nur des mindestens einen Niederdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, unabhängig von dem mindestens einen Hochdruckauslassventil und dem mindestens einen Einlassventil.The at least one valve-phase shifting device may be one or more devices. For example, in a more specific embodiment, the intake valve control device has a first camshaft, the high pressure exhaust valve control device has a second camshaft, and the low pressure exhaust valve control device has a third camshaft. The at least one valve-phase shifting device comprises a plurality of devices, each of which controls only the timing of one of the camshafts. More specifically, the at least one valve-phase shifter includes first, second, and third camshaft phasers. The first camshaft phaser is operably coupled only to the first camshaft to retard or advance actuation of only the at least one intake valve independently of the at least one high pressure exhaust valve and the at least one low pressure exhaust valve. The second camshaft phaser is operably coupled to only the second camshaft to retard or advance the actuation of only the at least one high pressure exhaust valve independently of the at least one low pressure exhaust valve and the at least one inlet valve. The third camshaft phaser is operably coupled only to the third camshaft to retard or advance the actuation of only the at least one low pressure exhaust valve independently of the at least one high pressure outlet valve and the at least one inlet valve.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die erfinderischen Aspekte auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, welcher keine einstellbaren Einlassventile aufweist, wie etwa einen Zweitakt-Dieselmotor. Das Verbrennungsmotorsystem weist einen Motorblock, der einen Verbrennungszylinder definiert, ein Gasansaugsystem, das einen Ansaugkrümmer aufweist, eine Abgasanlage, eine Kurbelwelle und mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung auf. Die Abgasanlage weist einen Hochdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Hochdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Hochdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Hochdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Hochdruckauslassventils zu steuern, auf. Die Abgasanlage weist außerdem einen Niederdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Niederdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Niederdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Niederdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Niederdruckauslassventils zu steuern, auf. Die mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist mit der Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung und der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung betriebsfähig gekoppelt und ist dafür ausgebildet, die Betätigung des mindestens einen Hochdruckauslassventils und des mindestens einen Niederdruckauslassventils unabhängig relativ zu der Kurbelwelle zurückzuverstellen oder vorzuverstellen.In an alternative embodiment, the inventive aspects may be applied to an internal combustion engine having no adjustable intake valves, such as a two-stroke diesel engine. The internal combustion engine system includes an engine block defining a combustion cylinder, a gas intake system having an intake manifold, an exhaust system, a crankshaft, and at least one valve-phase shifting device. The exhaust system includes a high pressure exhaust manifold, at least one high pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the high pressure exhaust manifold, and a high pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one high pressure exhaust valve to open and close the at least one high pressure exhaust valve control, up. The exhaust system further includes a low pressure exhaust manifold, at least one low pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the low pressure exhaust manifold, and a low pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one low pressure exhaust valve to open and close the at least one low pressure exhaust valve to control. The at least one valve phase displacement device is operably coupled to the high pressure outlet valve control device and the low pressure outlet valve control device and is configured to independently retard or advance the actuation of the at least one high pressure outlet valve and the at least one low pressure outlet valve relative to the crankshaft.
Bei der mindestens einen Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung kann es sich um eine oder mehrere Vorrichtungen handeln. Zum Beispiel weist bei einer Ausführungsform die Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung eine erste Nockenwelle auf, und die Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung weist eine zweite Nockenwelle auf. Die mindestens eine Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung weist einen ersten und einen zweiten Nockenwellen-Phasenschieber auf. Der erste Nockenwellen-Phasenschieber ist nur mit der ersten Nockenwelle betriebsfähig gekoppelt, um die Betätigung nur des mindestens einen Hochdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, unabhängig von dem mindestens einen Niederdruckauslassventil. Der zweite Nockenwellen-Phasenschieber ist nur mit der zweiten Nockenwelle betriebsfähig gekoppelt, um die Betätigung nur des mindestens einen Niederdruckauslassventils zurückzuverstellen oder vorzuverstellen, unabhängig von dem mindestens einen Hochdruckauslassventil.The at least one valve-phase shifting device may be one or more devices. For example, in one embodiment, the high pressure exhaust valve control device has a first camshaft, and the low pressure exhaust valve control device has a second camshaft. The at least one valve-phase shifting device has first and second camshaft phase shifters. The first cam phaser is operably coupled only to the first camshaft to retard or advance the actuation of only the at least one high pressure exhaust valve, independently of the at least one low pressure exhaust valve. The second camshaft phaser is operably coupled to only the second camshaft to retard or advance actuation of only the at least one low pressure exhaust valve, independently of the at least one high pressure exhaust valve.
Bei einer alternativen Ausführungsform können die Ventilsteuerzeiten des Hochdruckauslassventils (der Hochdruckauslassventile) und des Niederdruckauslassventils (der Niederdruckauslassventile) gekoppelt sein, wie etwa bei einem Zweitakt-Dieselmotor. Das Verbrennungsmotorsystem weist einen Motorblock, der einen Verbrennungszylinder definiert, ein Gasansaugsystem, das einen Ansaugkrümmer aufweist, eine Abgasanlage, eine Kurbelwelle und eine einzige Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung auf. Die Abgasanlage weist einen Hochdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Hochdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Hochdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Hochdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Hochdruckauslassventils zu steuern, auf. Die Abgasanlage weist außerdem einen Niederdruck-Abgaskrümmer, mindestens ein Niederdruckauslassventil, das zwischen dem Zylinder und dem Niederdruck-Abgaskrümmer angeordnet ist, und eine Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung, die mit dem mindestens einen Niederdruckauslassventil betriebsfähig gekoppelt ist, um das Öffnen und Schließen des mindestens einen Niederdruckauslassventils zu steuern, auf. Die einzige Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist mit der Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung und der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung betriebsfähig gekoppelt und ist dafür ausgebildet, die Betätigung des mindestens einen Hochdruckauslassventils und des mindestens einen Niederdruckauslassventils relativ zu der Kurbelwelle gleichzeitig zurückzuverstellen oder vorzuverstellen. In an alternative embodiment, the valve timings of the high pressure exhaust valve (the high pressure exhaust valves) and the low pressure exhaust valve (the low pressure exhaust valves) may be coupled, such as in a two stroke diesel engine. The internal combustion engine system includes an engine block defining a combustion cylinder, a gas intake system having an intake manifold, an exhaust system, a crankshaft, and a single valve phase displacement device. The exhaust system includes a high pressure exhaust manifold, at least one high pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the high pressure exhaust manifold, and a high pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one high pressure exhaust valve to open and close the at least one high pressure exhaust valve control, up. The exhaust system further includes a low pressure exhaust manifold, at least one low pressure exhaust valve disposed between the cylinder and the low pressure exhaust manifold, and a low pressure exhaust valve control device operably coupled to the at least one low pressure exhaust valve to open and close the at least one low pressure exhaust valve to control. The single valve phase displacement device is operably coupled to the high pressure outlet valve control device and the low pressure outlet valve control device and configured to simultaneously retard or advance the actuation of the at least one high pressure exhaust valve and the at least one low pressure exhaust valve relative to the crankshaft.
Bei einer Ausführungsform sind die Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung und der Niederdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung durch verschiedene Nockenerhebungen einer einzigen Nockenwelle vorgesehen. Die einzige Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung ist mit der einzigen Nockenwelle betriebsfähig gekoppelt.In one embodiment, the high pressure outlet valve control device and the low pressure outlet valve control device are provided by different cam lobes of a single camshaft. The single valve phase shifter is operably coupled to the single camshaft.
Andere Aspekte, Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch deutlicher ersichtlich.Other aspects, objects, and advantages of the invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Die beigefügten Zeichnungen, die in die Patentbeschreibung einbezogen sind und einen Bestandteil derselben darstellen, veranschaulichen verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen zeigen:The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of the specification, illustrate several aspects of the present invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. In the drawings show:
Obwohl die Erfindung in Verbindung mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, ist nicht beabsichtigt, sie auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Vielmehr ist beabsichtigt, alle Alternativen, Modifikationen und Äquivalente abzudecken, die in der Grundidee und im Schutzbereich der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche definiert wird, enthalten sind.Although the invention will be described in connection with certain preferred embodiments, it is not intended to be limited to these embodiments. Rather, it is intended to cover all alternatives, modifications, and equivalents, which are included in the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Zunächst werden das Motorsystem
Bekanntlich umfasst das Motorsystem
Das Motorsystem
Mehrere Einlassventile
Eine Einlassventil-Steuerungsvorrichtung
Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Ansaugkühler
Das Motorsystem
Die Abgasanlage
Die HD- und ND-Auslassventile
Eine Hochdruckauslassventil-Steuerungsvorrichtung
Wenn gleiche variable Ventilsteuerzeiten für die Auslassventile ebenso wie für die Einlassventile verwendet werden, könnte dieselbe Nockenwälle drei verschiedene Gruppen von Nockenerhebungen aufweisen, wobei eine Gruppe von Nockenerhebungen als die EV-Steuerungsvorrichtung
Bei Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auch andere Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtungen als Nockenwellen-Phasenschieber verwendet werden. Zum Beispiel könnten die Exzenterhülsen-Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtungen (excentric sleeve valve phasing devices), die in der
Es können weitere Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtungen verwendet werden. Zum Beispiel eine Vorrichtung, welche die Position eines Kipphebels zum Verstellen der Ventilsteuerzeiten einstellt, wie sie in der US-Offenlegungsschrift Nr.
Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtungen können auch elektrohydraulische oder elektromechanische Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtungen darstellen.Valve-phase displacement devices may also be electro-hydraulic or electro-mechanical valve-phase displacement devices.
Insofern können Ausführungsformen der Erfindung alternative Mechanismen zum Verstellen der Ventilsteuerzeiten verwenden.As such, embodiments of the invention may employ alternative mechanisms for adjusting valve timing.
Das Motorsystem
Der Turbolader kann eine Turbine mit fester Geometrie verwenden, wie etwa bei einem Turbolader mit freier Strömung oder einem Wastegate-Turbolader, verwendet jedoch vorzugsweise eine Turbine mit variabler Geometrie (variable geometry turbine, ”VTG-Turbine”), wobei die Öffnung in die Turbine variabel ist, unter anderem um Abgase zu drosseln und eine Steuerung des Gegendruckes zu ermöglichen. Außerdem könnte der Turbolader eine Turbine mit variabler Düse verwenden.The turbocharger may use a fixed geometry turbine, such as a free flow turbocharger or a wastegate turbocharger, but preferably employs a variable geometry turbine ("VTG turbine") with the opening in the turbine is variable, among other things to restrict exhaust gases and to allow control of the back pressure. In addition, the turbocharger could use a variable nozzle turbine.
Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Turbine
Das Motorsystem
Das AGR-System
Einige Ausführungsformen des Motorsystems
Ein Vorteil der Abgasanlage mit geteiltem Strom ist es, dass, falls sie richtig abgestimmt und gestaltet ist, keine Notwendigkeit besteht, ein AGR-Ventil in das AGR-System zu integrieren. Insofern wird kein aktives Ventil zum inkrementellen Drosseln der Menge an AGR-Gas, welche rückgeführt wird, benötigt, im Unterschied zu früheren Systemen wie dem in
Indem eine Abgasanlage mit geteiltem Strom wie die in
Die Abgasanlage mit geteiltem Strom trennt das Abgas entsprechend seinem Potential, um die Strömungsarbeit in der Turbine zu optimieren und gleichzeitig einen in einem gewünschten Bereich liegenden Massendurchfluss von AGR-Gas zum Ansaugkrümmer rückzuführen. Es wurde ermittelt, dass die anfänglichen Abgase, welche aus den Zylindern
Anschließend können nachfolgend ausgestoßene Niederdruck-Abgase (”ND-Abgase”), welche tendenziell kühler sind und einen niedrigeren Druck aufweisen, aus den Zylindern
Die Verwendung einer solchen Abgasanlage mit geteiltem Strom kann eine erhöhte Kraftstoffwirtschaftlichkeit und ein verbessertes Luft-Kraftstoff-Verhältnis gewährleisten, ohne dass die Gefahr einer Erhöhung der NOx-Erzeugung besteht. Dies gilt insbesondere, wenn eine messbare Differenz zwischen den thermodynamischen Eigenschaften der HD-Abgase und der ND-Abgase vorhanden ist. Eine solche messbare Differenz ist, dass eine mittlere Entropiedifferenz von mindestens 50 J/(kg·K) zwischen dem AGR- und dem Turbinenabgasstrom für einen Motorbetrieb über ca. 20% Volllast vorhanden ist. In diesem Betriebszustand weist das System signifikante Vorteile auf, was die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und die Emissionen von Verbrennungsmotoren und insbesondere von Dieselbrennkraftmaschinen betrifft.The use of such a shared flow exhaust system can provide increased fuel economy and improved air-fuel ratio without the risk of increasing NOx production. This is especially true when there is a measurable difference between the thermodynamic properties of the HD exhaust gases and the LP exhaust gases. One such measurable difference is that there is a mean entropy difference of at least 50 J / (kg · K) between the EGR and turbine exhaust gas flow for engine operation above about 20% full load. In this mode of operation, the system has significant advantages in terms of fuel economy and emissions of internal combustion engines and, in particular, diesel internal combustion engines.
Wie in
Daher wird bei richtiger Einstellung der Öffnungszeit der HD-Auslassventile
Verfahren gemäß Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten eine Steuerungsstrategie zur Steuerung des Abgasstroms auf der Basis von Sollwerten der AGR-Durchflussrate und des Ansauggasdruckes, die von der Haupt-ECU
Der Ansauggasdruck-Sollwert gibt den erforderlichen Ansauggasdruck an. Die Ansauggasdruck-Anforderung wird verwendet, um die Turbinenleistung zu bestimmen, die erforderlich ist, um die Ansauggasdruck-Anforderung zu erfüllen, so dass der Turbolader
In
Bei einigen Ausführungsformen ist das Modell der Steuerung des Ansauggasdruckes adaptiv. Bei diesen adaptiven Modellen wird der Ist-Ansauggasdruck, der typischerweise im Ansaugkrümmer gemessen wird, mit dem Ansauggasdruck-Sollwert verglichen. Die Differenzen zwischen den Ist- und Sollwerten können verwendet werden, um Konstanten innerhalb des Modells der Steuerung des Ansauggasdruckes anzupassen, um die Modellgenauigkeit für eine Vorwärtsregelung aufrechtzuerhalten. Genauer, falls die Abweichung zwischen Ist-Aufladung und berechneter Aufladung einen vorgegebenen Wert übersteigt, kann die Abweichung verwendet werden, um das Modell zu modifizieren und seine Genauigkeit aufrechtzuerhalten. Es ist anzumerken, dass das Modell der Steuerung des Ansauggasdruckes, einschließlich der Modellkonstanten, in der ECU
Es wird auf
Die Anforderungen an den AGR-Durchfluss, zusammen mit der Temperatur des Niederdruck-Abgases, werden überwacht, und die Ventilöffnungs- und -schließzeit wird bestimmt, um die niedrigste mittlere Temperatur des AGR-Gases sicherzustellen, während gleichzeitig die Anforderung an die Gesamt-Massenfluss für eine korrekte NOx-Reduzierung erfüllt wird. Ein zusätzlicher Vorteil der Verwendung von vollständig expandiertem Abgas für die AGR ist, dass mit der niedrigeren Enthalpie unerwünschte Pumpverluste reduziert werden, wenn das AGR-Gas durch das AGR-System
Bei der einfachsten Ausführungsform werden die ND-Ventilsteuerzeiten eingestellt, um den Sollwert der AGR-Durchflussrate
Anders als bei Bauformen nach dem Stand der Technik, wo der einzige Abgaskrümmer sowohl an das AGR-System als auch die Turbine des Turboladers angeschlossen war, kann bei der Bauform mit geteiltem Strom das Motorsystem
Bei einer weiterentwickelten Ausführungsform des AGRRK wird eine modellbasierte Steuerung verwendet, um in Berechnungen innerhalb des AGRRK
Genauer, der AGRRK
Das Modell der Steuerung des AGR-Durchflusses verwendet die ND-Abgastemperatur und den ND-Abgasdruck zusätzlich zu dem Sollwert der AGR-Durchflussrate
Der AGRRK
Zusätzlich zum Analysieren lediglich der AGR-Durchflussrate kann auch die Isttemperatur des AGR-Gases analysiert und verwendet werden, um die ND-Ventilsteuerzeiten einzustellen. Zum Beispiel kann der AGR-Sollwert einen AGR-Temperatursollwert umfassen. Verfahren zur Steuerung des Durchflusses von Abgas können das Vergleichen der Isttemperatur des Abgases mit einem Temperatursollwert beinhalten. Die Abweichung zwischen dem Istwert und dem Sollwert kann verwendet werden, um sowohl die ND-Ventilsteuerzeiten zu verstellen als auch das Modell der Steuerung des AGR-Durchflusses zu modifizieren, falls der Fehler außerhalb vorgegebener Bereiche liegt.In addition to analyzing only the EGR flow rate, the actual temperature of the EGR gas may also be analyzed and used to adjust the LP valve timing. For example, the EGR setpoint may include an EGR temperature setpoint. Methods for controlling the flow of exhaust gas may include comparing the actual temperature of the exhaust gas with a temperature setpoint. The deviation between the actual value and the target value may be used to both adjust the ND valve timing and to modify the EGR flow rate control model if the error is outside predefined ranges.
Die NOx-Erzeugung kann ebenfalls überwacht und verwendet werden, um das Phasing der HD-Auslassventile und der ND-Auslassventile einzustellen. Genauer, es können Istwerte des NOx-Pegels innerhalb des aus dem Motor ausströmenden Abgases gemessen werden. Die gemessenen NOx-Pegel können mit Schwellenwerten für den NOx-Pegel verglichen werden, um zu bestimmen, ob das AGR-System ausreichend AGR-Gas mit der richtigen Durchflussrate und dem richtigen thermodynamischen Zustand liefert, um den NOx-Pegel unter den Schwellenwert für akzeptable NOx-Pegel zu senken.NOx production may also be monitored and used to adjust the phasing of the HP exhaust valves and the LP exhaust valves. More specifically, actual values of the NOx level can be measured within the exhaust gas flowing out of the engine. The measured NOx levels may be compared to NOx level thresholds to determine if the EGR system is supplying sufficient EGR gas at the correct flow rate and thermodynamic state to lower the NOx level below the acceptable level Reduce NOx level.
Falls die gemessenen NOx-Pegel zu hoch sind, kann das Phasing der HD- und ND-Auslassventile verstellt werden, um die Teilmenge oder den Zustand des Abgases anzupassen, welches als AGR-Gas verwendet wird. Typischerweise können, falls die gemessenen NOx-Pegel zu hoch sind, die Steuerzeiten des HD-Auslassventils zurückverstellt werden, um zu versuchen, Abgas zu erhalten, welches eine stärkere Expansion durchlaufen und mehr Arbeit an den Kolben des Motors verrichtet hat, so dass es eine niedrigere Temperatur aufweist und für eine Verwendung als AGR-Gas besser geeignet ist. Alternativ dazu können sowohl das HD- als auch das ND-Auslassventil vorverstellt werden, um zu ermöglichen, dass mehr Abgas in den AGR-Kreis eingespeist wird, oder das HD-Auslassventil kann in der einen oder anderen Richtung phasenverstellt werden, während das ND-Auslassventil vorverstellt wird, wodurch möglicherweise ihre Überschneidung vergrößert wird und dabei eine größere Menge an AGR ermöglicht wird.If the measured NOx levels are too high, the phasing of the HP and LP exhaust valves may be adjusted to adjust the subset or condition of the exhaust gas used as the EGR gas. Typically, if the measured NOx levels are too high, the timing of the HP exhaust valve may be retarded to try to obtain exhaust that has undergone greater expansion and done more work on the piston of the engine, so that there is a lower temperature and more suitable for use as EGR gas. Alternatively, both the HP and LP exhaust valves may be advanced to allow more exhaust gas to be fed into the EGR loop, or the HP exhaust valve may be phased in one direction or the other while the LPD Exhaust valve is advanced, which may increase their overlap, thereby allowing a larger amount of EGR.
Die gemessenen NOx-Pegel können auch verwendet werden, um beliebige theoretische Modelle der Steuerung des AGR-Durchflusses anzupassen und zu modifizieren. Falls zum Beispiel gemessene NOx-Pegel für eine gegebene Menge von Betriebsparametern des Motors größer als gewünscht sind, können die Modelle der Steuerung des AGR-Durchflusses angepasst werden, um die AGR zu erhöhen oder die Qualität des als AGR-Gas verwendeten Abgases zu verbessern.The measured NOx levels may also be used to adjust and modify any theoretical models of EGR flow control. For example, if measured NOx levels are greater than desired for a given set of operating parameters of the engine, the EGR flow control models may be adjusted to increase EGR or improve the quality of exhaust gas used as EGR gas.
Zusätzlich können die HD-Ventilsteuerzeiten und ND-Ventilsteuerzeiten gleichzeitig unter Verwendung einer modellbasierten mehrparametrigen Steuerung gesteuert werden, um mit einer Kombination der Einstellungen der HD-Ventilsteuerzeiten und ND-Ventilsteuerzeiten sowohl Ansauggasdruck-Sollwerte als auch Sollwerte der AGR-Durchflussrate zu erreichen.Additionally, the HP valve timing and LP valve timing may be concurrently controlled using model-based multi-parameter control to achieve both intake gas pressure setpoints and EGR flow rate setpoints with a combination of the HP valve timing and LP valve timing adjustments.
Das Motorsystem
Die Einlassventile
Die Anmelder haben durch Modellierung ermittelt, dass bei Anwendung dieser Betriebsverfahren wesentliche Verbesserungen hinsichtlich der Motorleistung erzielt werden können.Applicants have determined through modeling that significant improvements in engine performance can be achieved using these operating methods.
Auf der Grundlage der beschriebenen allgemeinen Betriebsumgebung und Steuerungstheorie werden nun speziellere Merkmale, alternative Ausführungsformen und Betriebsverfahren beschrieben.On the basis of the described general operating environment and control theory, more specific features, alternative embodiments, and operating methods will now be described.
Das Ventilsteuerungssystem
Der erste Nockenwellen-Phasenschieber
Der zweite Nockenwellen-Phasenschieber
Obwohl die Nockenwellen-Phasenschieber
Ferner könnten, obwohl der Nockenwellen-Phasenschieber
Das Ventilsteuerungssystem
Der Nockenwellen-Phasenschieber
Bei dieser Ausführungsform ist der einzige Nockenwellen-Phasenschieber
Bei diesem Ventilsteuerungssystems
Ferner könnten, obwohl der Nockenwellen-Phasenschieber
Diese beiden Ventilsteuerungssysteme
Es ist anzumerken, dass es durchaus auch möglich ist, dass Ausführungsformen der Erfindung vollständig unabhängige Ventilsteuerzeiten für jede der drei Gruppen von Ventilen
Andere Ausführungsformen der Erfindung können feste Ventilsteuerzeiten für die Einlassventile
Die folgende Tabelle ist eine keinen Anspruch auf Vollständigkeit erhebende Liste einiger verschiedener Kombinationen für verschiedene Konfigurationen von Phasing/Ventilsteuerzeiten:
In der obigen Tabelle steht NWPS für einen Nockenwellen-Phasenschieber, UPM steht für einen unabhängigen Phasenmechanismus wie etwa die oben erläuterten alternativen Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtungen, EH steht für eine elektrohydraulische Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung und EM steht für eine elektromechanische Ventilphasen-Verschiebungsvorrichtung.In the above table, NWPS stands for a camshaft phase shifter, UPM stands for an independent phase mechanism such as the alternative valve-phase shifters discussed above, EH stands for an electrohydraulic valve-phase shifter, and EM stands for an electromechanical valve-phase shifter.
Das Motorsystem
Das AGR-System
Ein zweiter stromabwärtiger Kanal
Ein dritter stromabwärtiger Kanal
Auch in diesem Falle öffnet und schließt das Umschaltventil
Die bisher beschriebenen Motorsysteme
Das Motorsystem
Bei dieser Ausführungsform weist das Motorsystem
Bei dieser Ausführungsform weist der Verbrennungsmotor
Ein Turbolader
Der ND-Abgaskrümmer
Es wird zusätzlich auf die vereinfachte Darstellung von
Da sich die Gase durch den Zylinder
Die Ventilsteuerzeiten und das Öffnen und Schließen der Ansaugkanäle für das Motorsystem
Unmittelbar vor dem oberen Totpunkt (”OT”) erfolgt der Beginn der Kraftstoffeinspritzung
Innerhalb eines Bereiches von 30° Kurbelwelle vor bis 30° nach dem UT öffnen
Wie im Falle eines Viertaktmotors werden die Ventilsteuerzeiten der Zweitakt-HD- und ND-Auslassventile variiert, in diesem Falle entweder unabhängig oder synchron. Der Bereich der Änderung der Ventilsteuerzeiten ist typischerweise kleiner als 30° Kurbelwelle. Eine Turbine mit variabler Geometrie ist für die größtmögliche Erhöhung der Leistung vorteilhaft. Die erläuterten verschiedenen Anordnungen und Mechanismen zur Einstellung der Ventilsteuerzeiten können in die Zweitaktmotoren integriert werden. Es ist jedoch kein Mechanismus zum Verstellen der Steuerzeiten des Einlasses vorhanden, da diese bei Zweitaktmotoren ein fester Parameter sind.As in the case of a four-stroke engine, the valve timing of the two-stroke HP and LP exhaust valves is varied, in this case either independently or synchronously. The range of valve timing change is typically less than 30 ° crankshaft. A variable geometry turbine is advantageous for maximizing performance. The described various arrangements and mechanisms for adjusting the valve timing can be integrated into the two-stroke engines. However, there is no mechanism for adjusting the timing of the intake since these are a fixed parameter in two-stroke engines.
Alle hierin zitierten Referenzen, einschließlich Veröffentlichungen, Patentanmeldungen und Patente, werden hiermit durch Bezugnahme in den vorliegenden Text in demselben Umfang aufgenommen, als wäre jede Referenz einzeln und speziell als durch Bezugnahme in den vorliegenden Text aufgenommen angeführt und in ihrer Gesamtheit hierin dargelegt.All references cited herein, including publications, patent applications and patents, are hereby incorporated by reference in the present text to the same extent as if each reference were individually and specifically cited by reference herein and are set forth in their entireties herein.
Die Verwendung der Termini ”ein” und ”eine” sowie ”der/die/das” und ähnlicher Bezugswörter im Kontext der Beschreibung der Erfindung (insbesondere im Kontext der nachfolgenden Patentansprüche) ist in dem Sinne auszulegen, dass sie sowohl den Singular als auch den Plural beinhalten, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem nicht klar widerspricht. Die Termini ”umfassend”, ”aufweisend”, ”beinhaltend” und ”enthaltend” sind als Termini ”mit unbestimmtem Ende” auszulegen (d. h. mit der Bedeutung ”einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf”), sofern nichts anderes angegeben ist. Die Angabe von Wertebereichen soll hierin lediglich als eine Kurzschreibweise zur separaten Bezugnahme auf jeden einzelnen Wert dienen, der in den Bereich fällt, sofern hierin nichts anderes angegeben ist, und jeder einzelne Wert ist in die Beschreibung aufgenommen, als ob er hierin einzeln aufgeführt wäre. Alle hierin beschriebenen Verfahren können auf eine beliebige geeignete Weise durchgeführt werden, sofern hierin nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem nicht klar widerspricht. Die Verwendung jedweder Beispiele oder einer auf Beispiele bezogenen Formulierung (z. B. ”wie etwa”), die hier erfolgt, ist lediglich dazu bestimmt, die Erfindung besser zu verdeutlichen, und erlegt dem Geltungsbereich der Erfindung keine Einschränkung auf, sofern nichts anderes beansprucht wird. Keine Formulierung in der Beschreibung darf dahingehend ausgelegt werden, dass sie irgendein nicht beanspruchtes Element als wesentlich für die praktische Realisierung der Erfindung angibt.The use of the terms "a" and "a" and "the" and similar reference words in the context of the description of the invention (in particular in the context of the following claims) is to be construed as including both the singular and the abstract Plural, unless otherwise stated herein or the context does not clearly contradict. The terms "comprising,""having,""including," and "containing" are to be construed as "indefinite" terms (ie, "including, but not limited to,") unless otherwise specified. The indication of ranges of values herein is intended to be merely a shorthand way of referring separately to any particular value that falls within the scope unless otherwise specified herein, and each individual value is included in the description as if individually set forth herein. All methods described herein may be performed in any suitable manner, unless otherwise specified herein or the context clearly not contradicted. The use of any examples or example-based formulation (eg, "such as") herein is merely intended to make the invention better to clarify, and imposes no limitation on the scope of the invention, unless otherwise claimed. No language in the specification may be construed as indicating any unclaimed element as essential to the practice of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung werden hierin beschrieben, darunter die beste Art und Weise, die den Erfindern für die Ausführung der Erfindung bekannt ist. Varianten dieser bevorzugten Ausführungsformen können für den Durchschnittsfachmann beim Studium der vorstehenden Beschreibung offensichtlich werden. Die Erfinder erwarten, dass Fachleute solche Varianten dementsprechend anwenden, und die Erfinder beabsichtigen, dass die Erfindung auch auf andere Weise praktisch realisiert wird, als hier speziell beschrieben ist. Dementsprechend umfasst diese Erfindung alle Modifikationen und Äquivalente des Gegenstandes, der in den beigefügten Patentansprüchen genannt ist, soweit das anwendbare Recht dies gestattet. Außerdem werden beliebige Kombinationen der oben beschriebenen Elemente in allen möglichen Varianten derselben von der Erfindung mit umfasst, sofern hier nichts anderes angegeben ist oder der Kontext dem nicht klar widerspricht.Preferred embodiments of this invention are described herein, including the best mode known to the inventors for carrying out the invention. Variants of these preferred embodiments may become apparent to one of ordinary skill in the art upon reading the foregoing description. The inventors expect those skilled in the art to apply such variations accordingly, and the inventors intend that the invention be practiced otherwise than as specifically described herein. Accordingly, this invention includes all modifications and equivalents of the subject matter specified in the appended claims, as the applicable law so permits. In addition, any combinations of the above-described elements in all possible variants thereof are included in the invention, unless stated otherwise or the context is not clearly contradicted.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 6155216 [0098] US 6155216 [0098]
- US 2010/0083922 [0099] US 2010/0083922 [0099]
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Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6155216A (en) | 1998-01-26 | 2000-12-05 | Riley; Michael B | Variable valve apparatus |
US20100083922A1 (en) | 2008-10-07 | 2010-04-08 | Yelir, Inc. | Varying the phase and lift of a rocker arm on a camshaft actuating a valve or injector |
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---|---|---|---|---|
US20090178407A1 (en) * | 2006-07-11 | 2009-07-16 | Borgwarner Inc. | Enhanced engine air breathing system with after treatment device before the turbocharger |
JP4265667B2 (en) * | 2007-02-23 | 2009-05-20 | トヨタ自動車株式会社 | Exhaust system for internal combustion engine |
EP2260198B1 (en) * | 2008-02-22 | 2018-11-28 | Borgwarner Inc. | Controlling exhaust gas flow divided between turbocharging and exhaust gas recirculating |
DE102009036743A1 (en) * | 2009-08-08 | 2011-02-10 | Daimler Ag | Internal combustion engine |
CN102639837B (en) * | 2009-12-22 | 2015-11-25 | 博格华纳公司 | Explosive motor |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6155216A (en) | 1998-01-26 | 2000-12-05 | Riley; Michael B | Variable valve apparatus |
US20100083922A1 (en) | 2008-10-07 | 2010-04-08 | Yelir, Inc. | Varying the phase and lift of a rocker arm on a camshaft actuating a valve or injector |
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