JP2019060344A - ユニフロー掃気付き対向ピストンエンジンのためのエアハンドリング制御 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、以下の共通譲渡された出願の主題に関連する主題を含む:米国特許出願公開第2011/0289916号として公開された米国特許出願第13/068,679号、国際公開第2013/126347号として公開された国際出願US2013/026737号、米国特許出願公開第2013/0174548号として公開された米国特許出願第13/782,802号。
[エアハンドリングパラメータ]
Wair =新鮮な空気の質量流量(kg/秒)
Wegr =EGRガスの質量流量(kg/秒)
WSC =気筒に送達された給気の質量流量(kg/秒)
Wf=命令されたエンジン燃料噴射量(kg/秒)
Mres =気筒内の残留物の質量(kg)
Mtr=LPCにおいて気筒内に捕獲されたガスの質量(kg)
Mret=気筒内に保持された送達済給気の質量(kg)
Mdel=気筒に送達された給気の質量(kg)
mO2_air=新鮮な空気中のO2の質量分率
mO2_egr=EGR中のO2の質量分率
mO2_res=気筒残留物中のO2の質量分率
mO2_im=吸気マニホルド内のO2の質量分率
Tcomp_out=コンプレッサ排出温度(K)
Tegr=冷却器を出た後のEGR温度(K)
Ttr=LPCにおいて気筒内に捕獲された給気の温度(K)
[O2]jm=吸気マニホルド内のO2の容積濃度の割合
[O2]egr=排気中のO2の容積濃度の割合
[O2]air=新鮮な空気中のO2の容積濃度の割合
(O2/F)S=化学量論的な酸素対燃料比率
(A/F)S=化学量論的な空気対燃料比率
γ=特定の熱の比率
N=気筒数
Vd=気筒毎の置換容積(m3)
Vtr=LPCにおける気筒毎の置換容積(m3)
R=空気のガス定数(J/Kg/k)
RO2=酸素のガス定数(J/Kg/k)
AFRs=ディーゼルの化学量論的な空気燃料比率
AFRg=全体的な空気燃料比率(新鮮な空気と燃料の比率)
Pexh=排気圧
Pim=吸気マニホルド圧
Prail=燃料レール圧力
Inj_time=噴射タイミング
Wsc=Wair+Wegr 数式1
Wsc=Wair 数式2
数式3
Wair=Wsc−Wegr 数式4
数式5
数式6
[O2]air=f(Patm,Humrel) 数式7
数式8
Cd=LUT(RPM,Pexh,Pim) 数式9
Wsc=f(sc_speed,PRsc) 数式10
数式11
数式12
ηsc=f(RPM,Λ*) 数式13
数式14
数式15
数式16
数式17
数式18a
数式18b
数式19
数式20
数式21
数式22
数式23
数式24
数式25
数式26
数式27
数式28
数式29
MO2_tr=ηtrMO2_im+MO2_res 数式30
数式31
数式32
数式33
数式34
数式35
数式36
数式37
Mres=(1−ηsc)Mtr 数式38
数式39
数式40
数式41
[NOx,Soot]=f(RPM,Wf,λtr,BFtr,Prail,Inj_time,Ttr)
数式42
Claims (18)
- エアハンドリングシステム(51)を装備したユニフロー掃気式対向ピストンエンジンであって、
前記エアハンドリングシステム(51)は、
ボア(52)、軸方向に離間した排気ポート(54)および吸気ポート(56)、前記ボア内に対向配置され、エンジンの運転中に前記排気ポートおよび吸気ポートを開閉するように動作可能な1対のピストン(60、62)を設けた少なくとも1つの気筒(50)と、
少なくとも1つの吸気ポートに給気を供給する給気チャネル(126)と、
少なくとも1つの排気ポートから排気を受容する排気チャネル(124)と、
給気チャネル内に給気を送り込むべく動作するスーパーチャージャ(110)と、を備え、
制御機械化部(149)は、エンジン運転状態に応答して第1の捕集されたエアハンドリングパラメータ(307)の値を決定するべく、また、前記決定した前記第1の捕集されたエアハンドリングパラメータの値に基づいて、給気チャネル(126)内の給気流を調整するべく動作することを特徴とする、ユニフロー掃気式対向ピストンエンジン。 - 前記制御機械化部(149)は、前記スーパーチャージャ(110)の速度(514)を変更することと、給気流を前記スーパーチャージャ(110)の出力部から入力部へ分流させる第1弁(139)を動作させることとのうちの一方によって、前記第1の捕集されたエアハンドリングパラメータの前記決定した値に基づいて給気流を調整するように動作可能である、請求項1に記載の対向ピストンエンジン。
- 前記エンジンは、前記排気チャネル(124)に結合したループ入力部と、前記給気チャネル(126)に結合したループ出力部とを設けた排気再循環(EGR)ループ(131)を含み、前記制御機構(149)は、さらに、前記エンジン運転状態に応答して、第2の捕集されたエアハンドリングパラメータ(308)の値を決定するように、また、前記第2の捕集されたエアハンドリングパラメータの前記決定した値に基づいて、前記EGRループ(131)内のEGR流を調整するように動作可能である、請求項1に記載の対向ピストンエンジン。
- 前記第1の捕集されたエアハンドリングパラメータは捕集ラムダ(λtr)であり、前記第2の捕集されたエアハンドリングパラメータは捕集された既燃ガス割合(BFtr)であり、さらに、前記制御機械化部(149)は、
決定した捕集ラムダ(λtr)の値に基づいて、前記スーパーチャージャ(110)の速度(514)を変更することと、第1弁(139)を、給気流を前記スーパーチャージャ(110)の出力部から入力部へ分流させるように操作することとのうちの一方により、給気流を調整するべく動作可能であり、
決定した捕集された既燃ガス割合(BFtr)の値に基づいて、前記EGRループ(131)を通る排気流を増減するように第2弁(138)を動作させることによってEGR流を調整するべく動作可能である、請求項3に記載の対向ピストンエンジン。 - 前記制御機械化部(149)は、
現在のエンジン運転状態に基づいて、実際の捕集ラムダパラメータ値(502)を決定するように動作可能であり、
前記現在のエンジン運転状態について、望ましい捕集ラムダパラメータ値(503)を決定するように動作可能であり、
前記実際のラムダパラメータ値と望ましいラムダパラメータ値との間の差異に基づいて、誤差値(eλtr)を決定するように動作可能であり、
前記誤差値に応答して、給気チャネル内に入る新鮮な空気流を変更することと、給気マニホルド圧を変更することとのうちの一方により、給気流(512)を調整するように動作可能である、請求項4に記載の対向ピストンエンジン。 - 前記第1の捕集されたエアハンドリングパラメータは、捕集ラムダ(λtr)であり、前記制御機械化部(149)は、
前記現在のエンジン運転状態に基づいて、実際の捕集ラムダパラメータ値(502)を決定するように動作可能であり、
前記現在のエンジン運転状態について、望ましい捕集ラムダパラメータ値(503)を決定するように動作可能であり、
前記実際のラムダパラメータ値と望ましいラムダパラメータ値との間の差異に基づいて、誤差値(eλtr)を決定するように動作可能であり、
前記誤差値に応答して、新鮮な給気流を前記給気チャネル内に入るよう変更することと、吸気マニホルド圧を変更することとのうち一方によって、給気流(512)を調整するように動作可能である、請求項1に記載の対向ピストンエンジン。 - 前記制御機械化部(149)は、前記第1の捕集されたエアハンドリングパラメータの前記決定した値に基づいて、前記スーパーチャージャの入口に供給された空気の流れと、前記吸気ポートに送り込まれる給気の圧力とを調整する(512)ように動作可能である、請求項1に記載の対向ピストンエンジン。
- 前記第1の捕集されたエアハンドリングパラメータは捕集ラムダ(λtr)であり、前記制御機械化部(149)は、
前記エンジン運転状態に基づいて、実際の捕集ラムダパラメータ値(502)を決定するように動作可能であり、
前記エンジン運転状態について、望ましい捕集ラムダパラメータ値(503)を決定するように動作可能であり、
前記実際のラムダパラメータ値と望ましいラムダパラメータ値との間の差異に基づいて、誤差値(eλtr)を決定するように動作可能であり、
前記誤差値に応答して、前記スーパーチャージャ(110)の前記速度を調整するように動作可能であり、
前記スーパーチャージャの出力部を前記スーパーチャージャの入力部に結合する弁(139)の状態を調整するように動作可能である、請求項7に記載の対向ピストンエンジン - 前記給気チャネル(126)への排気の流れを規制するように動作可能な弁(138)をEGRループ(131)内にさらに含み、前記制御機械化部(149)は、前記第2の捕集されたエアハンドリングパラメータの前記決定した値に基づいて、前記EGRループを通る排気の流れを調整するように動作可能である、請求項3に記載の対向ピストンエンジン。
- 前記第2の捕集されたエアハンドリングパラメータは、捕集された既燃ガス割合(BFtr)であり、前記制御機械化部(149)は、
前記エンジン運転状態に基づいて、実際の捕集された既燃ガス割合パラメータ値(502)を決定するように動作可能であり、
前記エンジン運転状態について、望ましい捕集された既燃ガス割合パラメータ値(503)を決定するように動作可能であり、
前記実際のラムダ既燃ガス割合値と望ましいラムダ既燃ガス割合値との差異に基づいて、誤差値(eBFtr)を決定するように動作可能であり、
前記誤差値に基づいて前記弁(138)の前記設定(523)を調整するように動作可能である、請求項9に記載の対向ピストンエンジン。 - 請求項1に記載の対向ピストンエンジンを運転する方法であって、
前記エンジンの少なくとも1つのポート付き気筒(50)内で排気を生成する工程と、
排気を前記ポート付き気筒の排気ポート(54)から排気チャネル(124)を通って搬送する工程と、
前記排気の一部を、前記排気チャネルからEGRループ(131)を通って再循環させる工程と、
新鮮な空気(122)を加圧する工程と、
再循環された前記EGRループからの排気を前記加圧した新鮮な空気と混合して、給気を形成する工程と、
前記給気をスーパーチャージャ(110)で加圧する工程と、
前記加圧給気を前記ポート付き気筒の吸気ポート(56)に提供する工程と、
エンジン運転状態に応答して、捕集されたエアハンドリングパラメータの値を決定すること(307、308)と、
前記決定した値に基づいて、前記吸気ポートへの給気流を調整する(512)工程とを含む、方法。 - 給気流を調整する工程は、前記スーパーチャージャ(110)の速度を変更する工程と、給気流を前記スーパーチャージャの出力部から入力部へ分流させるように第1弁(139)を動作させる工程とのうち一方を含む、請求項11に記載の方法。
- 前記決定した値に基づいて、前記EGRループ(131)内の排気ガス流を調整する(522)ことをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記EGRループ内の排気流を調整する工程は、前記EGRループ(131)を通る排気流を増減するように第2弁(138)を動作させることを含む、請求項13に記載の方法。
- 請求項1の対向ピストンエンジンを運転する方法であって、
新鮮な空気(122)を加圧して給気を形成する工程と、
前記給気を前記スーパーチャージャ(110)で加圧する工程と、
前記加圧給気を前記エンジンの吸気マニホルド(130)に供給する工程と、
エンジン運転状態に応答して、気筒(50)の排気ポート(54)と吸気ポート(56)のうち一方の閉鎖に基づき、捕集ラムダパラメータの値を決定する工程と、
前記決定した値に基づいて、前記吸気マニホルドへの給気流を調整する(512)工程とを含む方法。 - 前記給気流を調整する工程は、前記スーパーチャージャ(110)の速度を変更する工程と、給気流を前記スーパーチャージャの出力部と入力部との間で分流するように第1弁(139)を動作させる工程とのうち一方を含む、請求項15に記載の方法。
- 前記決定した値に基づいて、前記エンジンのEGRループ内の排気流を調整する(522)ことをさらに含む、請求項16に記載の方法。
- 前記EGRループ内の排気流を調整する工程は、前記EGRループを通る排気流を増減するべく第2弁(138)を動作させることを含む、請求項17に記載の方法。
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