RU2579520C2 - System and method for improving performance of turbocharged engine - Google Patents
System and method for improving performance of turbocharged engine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2579520C2 RU2579520C2 RU2012129656/06A RU2012129656A RU2579520C2 RU 2579520 C2 RU2579520 C2 RU 2579520C2 RU 2012129656/06 A RU2012129656/06 A RU 2012129656/06A RU 2012129656 A RU2012129656 A RU 2012129656A RU 2579520 C2 RU2579520 C2 RU 2579520C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- exhaust
- cylinder
- valve
- inlet
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/44—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B33/00—Engines characterised by provision of pumps for charging or scavenging
- F02B33/44—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs
- F02B33/446—Passages conducting the charge from the pump to the engine inlet, e.g. reservoirs having valves for admission of atmospheric air to engine, e.g. at starting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/02—Gas passages between engine outlet and pump drive, e.g. reservoirs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
- F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0223—Variable control of the intake valves only
- F02D13/0234—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only
- F02D13/0238—Variable control of the intake valves only changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0257—Independent control of two or more intake or exhaust valves respectively, i.e. one of two intake valves remains closed or is opened partially while the other is fully opened
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
- F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
- F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/38—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with two or more EGR valves disposed in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M35/10—Air intakes; Induction systems
- F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
- F02M35/10157—Supercharged engines
- F02M35/10163—Supercharged engines having air intakes specially adapted to selectively deliver naturally aspirated fluid or supercharged fluid
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
- F02M35/10—Air intakes; Induction systems
- F02M35/104—Intake manifolds
- F02M35/108—Intake manifolds with primary and secondary intake passages
- F02M35/1085—Intake manifolds with primary and secondary intake passages the combustion chamber having multiple intake valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
- F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0261—Controlling the valve overlap
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
- F02D2041/0067—Determining the EGR temperature
- F02D2041/007—Determining the EGR temperature by estimation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0406—Intake manifold pressure
- F02D2200/0408—Estimation of intake manifold pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0414—Air temperature
- F02D2200/0416—Estimation of air temperature
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
- F02M26/24—Layout, e.g. schematics with two or more coolers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к способу улучшения термической эффективности двигателя с турбонаддувом. Способ может быть особенно полезен для обеспечения рециркуляции выхлопных газов в двигателе с турбонаддувом.The invention relates to a method for improving the thermal efficiency of a turbocharged engine. The method may be particularly useful for providing exhaust gas recirculation in a turbocharged engine.
Уровень техникиState of the art
В попытке соответствовать строгим государственным стандартам по нормам выброса выхлопных газов, системы двигателя можно оборудовать системами рециркуляции выхлопных газов (EGR), в которых по меньшей мере часть выхлопных газов повторно запускается во впускную систему двигателя. Такие системы рециркуляции выхлопных газов снижают выброс выхлопных газов, при этом улучшая экономию топлива, особенно при более высоких уровнях наддува двигателя.In an attempt to comply with strict national exhaust emission standards, engine systems can be equipped with exhaust gas recirculation (EGR) systems in which at least a portion of the exhaust gas is re-injected into the engine intake system. Such exhaust gas recirculation systems reduce exhaust emissions while improving fuel economy, especially at higher engine boost levels.
Один пример такой системы описан Дюре в патенте США №6135088. Согласно данному патенту первый впускной канал цилиндра двигателя выполнен для впуска в цилиндр рециркулированных выхлопных газов, в то время как второй впускной канал предназначен для впуска в цилиндр свежего воздуха, сжатого компрессором. В таком случае рециркулированные выхлопные газы низкого давления могут быть доставлены в цилиндр.One example of such a system is described by Dure in US Pat. No. 6,135,088. According to this patent, the first inlet channel of the cylinder of the engine is designed to allow the intake of recycled exhaust gases into the cylinder, while the second inlet channel is for the intake of fresh air compressed by the compressor into the cylinder. In this case, the recycled exhaust gas of low pressure can be delivered to the cylinder.
Однако было обнаружено, что такие системы рециркуляции выхлопных газов могут иметь потенциальные ограничения, что может снизить общую эффективность таких систем. Например, может быть сложно добиться рециркуляции EGR высокого давления (HP-EGR), даже если добавить турбину. В связи с этим может быть использован режим работы двигателя, при котором можно эффективно обеспечить EGR высокого давления вместо или в дополнение к EGR низкого давления (LP-EGR). Более того, так как EGR высокого давления и EGR низкого давления требуют разных способов управления, может возникнуть задержка при управлении одновременно двумя системами, особенно в переходных состояниях.However, it has been found that such exhaust gas recirculation systems may have potential limitations, which may reduce the overall efficiency of such systems. For example, it may be difficult to achieve high pressure EGR (HP-EGR) recirculation, even if a turbine is added. In this regard, an engine operating mode can be used in which it is possible to efficiently provide high pressure EGR instead of or in addition to low pressure EGR (LP-EGR). Moreover, since high pressure EGR and low pressure EGR require different control methods, there may be a delay in controlling two systems simultaneously, especially in transition states.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Так, в одном примере некоторые из таких ограничений можно устранить, по меньшей мере частично, использованием способа эксплуатации цилиндра двигателя, в котором рециркулируют первое количество выхлопных газов при первом давлении из первого выпускного канала цилиндра в первый впускной канал цилиндра и рециркулируют второе количество выхлопных газов при втором, другом, давлении из второго (отличного от первого) выпускного канала цилиндра через второй (отличный от первого) впускной канал цилиндра. В этом случае одновременно можно обеспечить как EGR низкого давления, так и EGR высокого давления через разные каналы с независимым управлением. Далее EGR с разным давлением могут смешиваться и сгорать в цилиндре.Thus, in one example, some of these limitations can be eliminated, at least in part, by using a method for operating an engine cylinder in which a first amount of exhaust gas is recirculated at a first pressure from a first cylinder outlet to a first cylinder inlet and a second amount of exhaust gas is recirculated at second, different, pressure from the second (different from the first) cylinder outlet channel through the second (different from the first) cylinder inlet channel. In this case, it is possible to simultaneously provide both low-pressure EGR and high-pressure EGR through different channels with independent control. Further, EGR with different pressures can mix and burn in the cylinder.
Например, EGR низкого давления могут быть отведены из первого выпускного канала через первый канал EGR и доставлены в цилиндр двигателя по первому впускному каналу, в то время как EGR высокого давления могут быть отведены из второго выпускного канала через второй канал EGR и доставлены в цилиндр двигателя по второму впускному каналу. EGR низкого давления могут быть доставлены в цилиндр двигателя самотеком (без наддува) при атмосферном или меньшем давлении через первый впускной клапан первого впускного канала в первый и более ранний момент времени синхронизации впускного клапана, например, в начале такта всасывания. В то же время EGR высокого давления могут быть доставлены с помощью давления компрессора через второй впускной клапан второго впускного канала во второй и более поздний момент времени синхронизации впускного клапана, например, в момент, когда такт всасывания уже начался. В частности, EGR высокого давления могут быть отведены от места ниже по потоку турбины, соединенному только со вторым выпускным каналом, к месту выше по потоку компрессора, соединенному только со вторым впускным каналом, причем второй впускной канал отделен от первого впускного канала. EGR высокого давления и EGR низкого давления могут быть доставлены в цилиндр двигателя раздельно, после чего они смешиваются и сгорают в цилиндре.For example, low pressure EGR can be diverted from the first exhaust channel through the first EGR channel and delivered to the engine cylinder through the first intake channel, while high pressure EGR can be diverted from the second exhaust channel through the second EGR channel and delivered to the engine cylinder via second inlet. Low pressure EGR can be delivered to the engine cylinder by gravity (naturally aspirated) at atmospheric or lower pressure through the first inlet valve of the first inlet channel at the first and earlier timing of the inlet valve, for example, at the beginning of the suction stroke. At the same time, high pressure EGR can be delivered via compressor pressure through the second inlet valve of the second inlet channel to the second and later point in time of the inlet valve synchronization, for example, at a time when the suction stroke has already begun. In particular, high-pressure EGR can be diverted from a place downstream of the turbine connected only to the second outlet channel, to a place upstream of the compressor connected only to the second inlet channel, the second inlet channel being separated from the first inlet channel. High pressure EGR and low pressure EGR can be delivered to the engine cylinder separately, after which they are mixed and burned in the cylinder.
Момент открывания первого и второго впускных клапанов можно синхронизировать с моментом открывания первого и второго выпускных клапанов, соединенных с первым и вторым выпускными каналами соответственно. Например, выхлопные газы более высокого давления могут быть пропущены через турбину перед выходом в атмосферу или рециркулированы при более высоком давлении, в то время как выхлопные газы более низкого давления могут быть направлены в атмосферу без пропускания через турбину или рециркулирования при атмосферном или более низком давлении. В дополнение к разделению EGR высокого давления и EGR низкого давления, ступенчатая временная синхронизация открывания различных выпускных клапанов увеличивает тепло, полученное от выхлопных газов. Также за счет доставки EGR высокого давления к месту ниже по потоку компрессора и доставки EGR низкого давления через впускной канал без использования компрессора, можно успешно препятствовать попаданию рециркулированных выхлопных газов в компрессор, снижая образование в нем нагара и его засорение. Разделяя потоки рециркулированных выхлопных газов низкого и высокого давления, можно управлять ими независимо друг от друга, снижая задержки управления системой EGR во время переходных процессов. По этой причине преимущества рециркуляции выхлопных газов может быть использован с наддувом двигателя в большем диапазоне частот/режимов нагрузки двигателя.The opening moment of the first and second intake valves can be synchronized with the opening moment of the first and second exhaust valves connected to the first and second exhaust channels, respectively. For example, higher pressure exhaust gases can be passed through a turbine before entering the atmosphere or recirculated at a higher pressure, while lower pressure exhaust gases can be directed into the atmosphere without passing through a turbine or recirculation at atmospheric or lower pressure. In addition to the separation of high-pressure EGR and low-pressure EGR, a stepwise time synchronization of the opening of the various exhaust valves increases the heat received from the exhaust gases. Also, by delivering high pressure EGR to a place downstream of the compressor and delivering low pressure EGR through the inlet without using a compressor, it is possible to successfully prevent recirculated exhaust gases from entering the compressor, reducing soot formation and clogging therein. By separating the recirculated exhaust gases of low and high pressure, it is possible to control them independently from each other, reducing the delays in controlling the EGR system during transients. For this reason, the benefits of exhaust gas recirculation can be used with supercharged engines in a larger frequency range / engine load conditions.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения. Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными воплощениями, которые решают некоторые из проблем, описанных выше, или какой-либо частью данного описания.It should be understood that the above brief description is intended to simplify the presentation of the basic concepts, which will be described in detail below. The identification of key or essential features of the claimed object is not implied, the scope of which is determined by the claims based on the description of the invention. Moreover, the claimed invention is not limited to specific embodiments that solve some of the problems described above, or any part of this description.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На Фиг.1 представлено схематическое изображение двигателя, содержащего разделенные впускной и выпускной коллекторы и соответствующие системы рециркуляции выхлопных газов.Figure 1 presents a schematic illustration of an engine containing a separate intake and exhaust manifolds and corresponding exhaust gas recirculation systems.
На Фиг.2 изображен пример варианта выполнения цилиндра двигателя, показанного на Фиг.1, соединенного с первым и вторым впускными каналами, а также с первым и вторым выпускным каналами.Figure 2 shows an example of an embodiment of the engine cylinder shown in Figure 1, connected to the first and second inlet channels, as well as with the first and second exhaust channels.
На Фиг.3 представлен частичный вид двигателя.Figure 3 presents a partial view of the engine.
На Фиг.4 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий, которую можно реализовать для работы цилиндра двигателя на Фиг.2 согласно настоящему изобретению.FIG. 4 is a high-level flowchart illustrating a sequence of actions that can be implemented to operate the engine cylinder of FIG. 2 according to the present invention.
На Фиг.5 изображен пример синхронизации по времени работы впускного и выпускного клапанов цилиндра двигателя на Фиг.2.Figure 5 shows an example of synchronization in time of operation of the intake and exhaust valves of the engine cylinder in figure 2.
На Фиг.6 представлены примеры воздушных смесей, которые могут быть доставлены в цилиндр на Фиг.2 через первый и второй впускные каналы при различных режимах работы.Figure 6 presents examples of air mixtures that can be delivered to the cylinder in figure 2 through the first and second inlet channels in various modes of operation.
На Фиг.7 изображена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий, которую можно реализовать для согласования работы дроссельной заслонки с турбокомпрессором в случае увеличения нагрузки на двигатель.7 is a high-level block diagram illustrating the sequence of actions that can be implemented to coordinate the operation of the throttle valve with a turbocharger in case of an increase in engine load.
На Фиг.8 показана система графиков, объясняющая пример установок дроссельной заслонки впускного воздуха и клапана EGR при увеличении нагрузки на двигатель.Fig. 8 is a graphing system explaining an example of the intake air throttle and EGR valve settings when the engine load is increased.
На Фиг.9 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий, которую можно реализовать для регулирования работы охладителя EGR на основании режима работы двигателя.Fig. 9 is a high-level flowchart illustrating a sequence of actions that can be implemented to control the operation of an EGR cooler based on an engine operating mode.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
Следующее описание связано с системами и способами управления двигателем, как, например, системой двигателя на Фиг.1-3, путем обеспечения подачи воздушного заряда разного давления и/или различного состава (например, различные соотношения свежего воздуха к EGR) в цилиндр двигателя через определенные впускные каналы в различные моменты времени цикла двигателя. В частности, входной воздушный заряд при атмосферном или меньшем давлении может быть направлен в цилиндр отдельно от входного воздушного заряда при давлении компрессора. Аналогично, входной воздушный заряд, содержащий рециркулированные выхлопные газы, может быть подан в цилиндр отдельно от воздушного заряда, содержащего свежий воздух. Возможны и другие комбинации, как описано на Фиг.6. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью осуществлять последовательность управляющих действий, например, показанную на Фиг.4, для открывания первого впускного клапана цилиндра в более ранний момент времени, чем открывание второго впускного клапана (Фиг.5), тем самым обеспечивая подачу первого воздушного заряда первого состава и второго воздушного заряда второго состава в различные моменты цикла двигателя. Синхронизация впускных клапанов может быть согласована с соответствующей синхронизацией выпускных клапанов (Фиг.5). Положение одной или нескольких впускных дроссельных заслонок или клапанов EGR, соединенных с различными впускными каналами, может быть отрегулировано и согласовано для компенсации переходных процессов, как показано на Фиг.7, 8. Кроме того, различные клапаны EGR можно отрегулировать с возможностью подогрева или охлаждения воздушного заряда каждого впускного канала отдельными охладителями EGR, как показано на Фиг.9. В этом случае можно уменьшить количество работы сжатия турбокомпрессора, затрачиваемое на вытяжку EGR, тем самым увеличивая среднее давление впускных и/или выхлопных газов, подаваемых в турбокомпрессор и выходящих из него, улучшая эффективную мощность турбокомпрессора. Кроме того, отделяя основанный на EGR заряд воздуха от заряда воздуха наддува до их смешивания в цилиндре, можно снизить как задержку управления EGR, так и задержку управления наддувом. В целом, можно расширить преимущества как рециркуляции выхлопных газов, так и наддува, тем самым, улучшая рабочие характеристики двигателя и увеличивая экономию топлива.The following description relates to engine control systems and methods, such as, for example, the engine system of FIGS. 1-3, by providing an air charge of different pressure and / or different composition (e.g., different ratios of fresh air to EGR) to the engine cylinder through certain inlet channels at various points in the engine cycle time. In particular, the inlet air charge at atmospheric or lower pressure can be directed into the cylinder separately from the inlet air charge at the compressor pressure. Similarly, an inlet air charge containing recirculated exhaust gases may be supplied to the cylinder separately from an air charge containing fresh air. Other combinations are possible, as described in FIG. 6. The engine controller may be configured to carry out a sequence of control actions, for example, shown in FIG. 4, to open the first intake valve of the cylinder at an earlier point in time than opening the second intake valve (FIG. 5), thereby supplying the first air charge the first composition and the second air charge of the second composition at various points in the engine cycle. The timing of the intake valves can be matched to the corresponding timing of the exhaust valves (Figure 5). The position of one or more inlet throttle valves or EGR valves connected to different inlet channels can be adjusted and adjusted to compensate for transients, as shown in Figs. 7, 8. In addition, various EGR valves can be adjusted to heat or cool the air. the charge of each inlet channel by individual EGR coolers, as shown in FIG. 9. In this case, it is possible to reduce the amount of compression work of the turbocharger spent on exhaust EGR, thereby increasing the average pressure of the intake and / or exhaust gases supplied to and leaving the turbocharger, improving the effective power of the turbocharger. In addition, by separating the EGR-based charge of air from the charge of boost air prior to mixing in the cylinder, both the EGR control delay and the boost control delay can be reduced. In general, the benefits of both exhaust gas recirculation and boost can be extended, thereby improving engine performance and increasing fuel economy.
На Фиг.1 приведено схематическое изображение примера системы 100 двигателя с турбонаддувом, в которую входит многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания (ДВС) и турбокомпрессор 50. В качестве неограничивающего примера, система 100 двигателя может быть частью системы обеспечения движения пассажирского транспортного средства. Двигатель 10 может иметь несколько цилиндров 14. В приведенном примере двигатель 10 имеет три цилиндра в рядной конфигурации. Однако в других примерах двигатель 10 может иметь два или более цилиндров, как например 4, 5, 8, 10 или более цилиндров, имеющих различные конфигурации расположения, как например V-образная и др. Каждый цилиндр 14 может быть оснащен топливным инжектором 166. В приведенном примере топливный инжектор представляет собой форсунку прямого впрыска. Однако в других примерах, топливный инжектор 166 может быть выполнен в виде форсунки распределенного впрыска. Дополнительные характеристики одного цилиндра 14 рассмотрены ниже на Фиг.2, 3.1 is a schematic illustration of an example of a
Каждый цилиндр 14 двигателя 10 выполнен с возможностью получать впускной воздушный заряд (включая свежий воздух и/или рециркулированные выхлопные газы) из первого впускного канала 42, а также из второго впускного канала 44. В связи с этим второй впускной канал 44 может быть отделен от первого впускного канала 42, но располагаться параллельно ему. Первый впускной канал 42 может иметь воздушную дроссельную заслонку 62, расположенную ниже по потоку воздушного фильтра 60. Положение дроссельной заслонки 62 может быть отрегулировано с помощью системы 15 управления через привод дроссельной заслонки (не показан), коммуникативно связанный с контроллером 12. Путем модулирования дроссельной заслонки 62 можно из атмосферы ввести объем свежего воздуха в двигатель 10 и доставить в цилиндры двигателя при атмосферном или более низком давлении через первый впускной канал 42. Первый впускной канал 42 может быть разделен на несколько подводящих каналов 43а-43с, расположенных ниже по потоку дроссельной заслонки 62. Каждый впускной канал 43а-43с может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью доставки части входящего воздушного заряда впускного канала 42 в соответствующий цилиндр.Each
Второй впускной канал 44 может иметь воздушную дроссельную заслонку 64, расположенную ниже по потоку охладителя 56 наддувочного воздуха и компрессора 52 турбокомпрессора. При этом, компрессор 52 турбокомпрессора 50 может быть частью второго впускного канала 44 и соединен с ним, но не с первым впускным каналом 42. Положение дроссельной заслонки 64 может быть отрегулировано с помощью системы 15 управления через привод дроссельной заслонки (не показан), коммуникативно связанный с контроллером 12. Путем модулирования впускной дроссельной заслонки 64 во время работы компрессора 52 можно ввести объем свежего воздуха из атмосферы в двигатель 10 и доставить его в цилиндры двигателя с помощью давления компрессора (наддува) через второй впускной канал 44. Второй впускной канал 44 может быть разделен на несколько подводящих каналов 45а-45с, расположенных ниже по потоку дроссельной заслонки 64. Каждый подводящий канал 45а-45с может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью доставки части входящего воздушного заряда впускного канала 44 в соответствующий цилиндр.The
Выхлопные газы, выработанные в результате сгорания смеси в цилиндре, могут быть выведены из каждого цилиндра 14 через первый выпускной канал 46 и второй выпускной канал 48. Выпускной канал 46 может быть разделен на несколько отводящих каналов 47а-47с. В частности, каждый отводящий канал 47а-47с может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью выведения части выхлопных газов из соответствующего цилиндра в выпускной канал 46. Выхлопные газы, проходящие через первый выпускной канал 46, могут быть очищены с помощью устройств дополнительной очистки выхлопных газов, таких как каталитические нейтрализаторы 70 и 72, перед их выбросом в атмосферу через выхлопную трубу 35.The exhaust gases generated by the combustion of the mixture in the cylinder can be removed from each
Таким же образом, второй выпускной канал 48 может быть разделен на несколько отводящих каналов 49а-49с. Каждый отводящий канал может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью вывода части выхлопных газов из соответствующего цилиндра в выпускной канал 48. Турбина 54 турбокомпрессора 50 может быть частью второго выпускного канала 48 и соединена с ним, но не с первым выпускным каналом 46. Таким образом, продукты горения, которые выводятся через выпускной канал 48, могут быть направлены через турбину 54 для передачи механической работы компрессору 52 через вал (не показан). В некоторых случаях турбина 54 может быть выполнена в виде турбины с изменяемой геометрией, при этом контроллер 12 может регулировать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, получаемой от потока выхлопных газов и передаваемой компрессору 52. В качестве альтернативы, газовая турбина 54 может быть выполнена в виде турбины с регулируемым соплом, при этом контроллер 12 может регулировать положение (сечение) сопла турбины для изменения уровня энергии, получаемой от потока выхлопных газов и передаваемой компрессору 52.In the same way, the
Выхлопные газы, проходящие через второй выпускной канал 48, могут быть очищены с помощью устройств дополнительной очистки выхлопных газов, например каталитического нейтрализатора 72, перед его выбросом в атмосферу через выхлопную трубу 35. В приведенном примере выхлопные газы из второго выпускного канала 48 смешиваются с выхлопными газами из первого выпускного канала 46, расположенного ниже по потоку турбины 54 и каталитического нейтрализатора 70, но выше по потоку каталитического нейтрализатора 72 таким образом, что смешанный поток выхлопных газов выходит в атмосферу через выхлопную трубу 35. Однако в других вариантах выпускные каналы 46 и 48 могут не соединяться и могут выпускать выхлопные газы через раздельные выхлопные трубы. Выпускные каналы 46 и 48 также могут содержать один или несколько датчиков выхлопных газов, как далее показано на Фиг.3.The exhaust gases passing through the
Двигатель 10 может также иметь один или несколько каналов рециркуляции выхлопных газов (EGR) для рециркулирования по меньшей мере части выхлопных газов из первого и второго выпускных каналов 46 и 48 в первый и второй впускные каналы 42 и 44 соответственно. Например, первый выпускной канал 46 может быть соединен с первым впускным каналом 42 через первый канал 80 EGR, содержащий первый охладитель 82 EGR и первого клапана 84 EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью открывать первый клапан 84 EGR для рециркулирования части выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении в первый впускной канал 42. В этом случае выхлопные газы низкого давления (LP-EGR) могут быть перенаправлены от первого выпускного канала к первому впускному каналу.The
Таким же образом, второй выпускной канал 48 может быть соединен со вторым впускным каналом 44 через второй канал 90 EGR, содержащий второй охладитель 92 EGR и второй клапан 94 EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью открывать второй клапан 94 EGR для рециркулирования части выхлопных газов под давлением компрессора из места выше по потоку турбины 54 во второй впускной канал 44, ниже по потоку компрессора 52. В этом случае EGR высокого давления могут быть поданы в двигатель через второй впускной и второй выпускной каналы. Обеспечивая подачу EGR низкого давления через первый канал EGR, а EGR высокого давления через второй, отдельный, канал EGR, можно подводить оба потока одновременно, тем самым расширяя преимущества системы рециркуляции выхлопных газов.In the same way, the
Охладители 82 и 92 EGR могут быть выполнены с возможностью понижать температуру выхлопных газов, протекающих через соответствующие каналы EGR перед их рециркуляцией на впуск двигателя. В альтернативном варианте охладители 82 и 92 EGR могут быть расположены в месте соединения канала EGR и соответствующего впускного канала. В этом положении, как описывается со ссылкой на Фиг.9, при определенных условиях охладитель(и) EGR можно выгодно использовать для нагревания впускного воздушного заряда, доставляемого в цилиндр. А именно, охладитель EGR может быть использован для обеспечения нагретого воздушного заряда (например, нагретого свежего воздуха или смеси нагретых выхлопных газов со свежим воздухом) для цилиндра двигателя при некоторых условиях, при этом обеспечивая охлажденный воздушный заряд (например, охлажденные рециркулированные выхлопные газы) для цилиндра двигателя при других условиях. В одном случае при холодных условиях, подаваемый в цилиндр через второй впускной канал воздушный заряд может быть нагрет перед попаданием его в компрессор во избежание образования конденсата на компрессоре.
В других вариантах каналы EGR могут быть соединены. Этот соединительный канал может соединять второй канал 90 EGR в месте между клапаном 94 EGR и охладителем 92 EGR, с первым каналом 80 EGR в месте между клапаном 84 EGR и охладителем 82 EGR. Здесь, при некоторых условиях, выхлопные газы более высокого давления, выпущенные во второй выпускной канал через второй выпускной клапан, могут быть охлаждены в охладителе 92 EGR с передачей тепла хладагенту. Охлажденные выхлопные газы могут быть рециркулированы на впуск в двигатель через первый впускной канал низкого давления. В качестве альтернативы, охлажденные выхлопные газы могут быть выпущены в атмосферу через первый выпускной канал 46 и выхлопную трубу 35. В этом случае можно получить большее количество работы из выхлопных газов.In other embodiments, EGR channels may be connected. This connecting channel can connect the
Система 100 двигателя также может содержать привод 96 клапана для регулирования работы клапана цилиндра 14. А именно, привод 96 клапана может быть отрегулирован для открывания первого впускного и/или выпускного клапана цилиндра 14 в первый момент времени, и открывания второго впускного и/или выпускного клапана цилиндра 14 во второй момент времени. В этом случае можно предоставить цилиндру двигателя первый заряд воздуха первого состава при атмосферном или более низком давлении в первый момент времени, а второй заряд воздуха второго состава под давлением компрессора во второй момент времени. В качестве неограничивающего примера, как показано на Фиг.2, 3, привод 96 клапана может быть выполнен в виде кулачкового привода. В таком случае впускной и/или выпускной клапаны каждого цилиндра 14 соединены с соответствующими кулачковыми механизмами. Контроллер может быть выполнен с возможностью установки фазы (или профиля кулачка) привода (или кулачкового привода) 96 клапана, чтобы в зависимости от условий эксплуатации двигателя открывать первый впускной клапан в первый момент времени для доставки первого воздушного заряда, и открывать второй воздушный клапан во второй момент времени для доставки второго воздушного заряда. Например, как показано на Фиг.5, регулировку моментов открывания впускного клапана можно сделать ступенчатой для передачи части впускного воздушного заряда через компрессор, при этом предоставляя другую часть впускного воздушного заряда без наддува.The
Контроллер также может быть выполнен с возможностью установки фазы клапана для открывания первого выпускного клапана в первый момент времени, и открывания второго выпускного клапана во второй момент времени, чтобы выпустить выхлопные газы разных давлений при разных положениях цикла двигателя. Например, как показано на Фиг.5, регулировку моментов открывания выпускного клапана можно сделать ступенчатой для разделения моментов выпуска продувочных газов (например, расширение выхлопных газов в цилиндре до того, как поршень цилиндра достигает нижней мертвой точки в такте расширения) и моментов выпуска остаточных газов (например, газов, которые остаются в цилиндре после продувки). В одном случае путем согласования моментов открывания первого впускного и выпускного клапанов, а также второго впускного и выпускного клапанов, энергия выхлопа от продувочных газов, высвобожденных через турбину турбокомпрессора во втором выпускном канале, может быть передана компрессору турбокомпрессора во втором впускном канале, что дает преимущества турбонаддуву. В то же время остаточные газы могут быть перенаправлены от первого выпускного канала к первому впускному каналу, что приносит пользу системе рециркуляции выхлопных газов. В этом случае желаемое разбавление EGR можно обеспечить без дополнительных затрат энергии на перекачивание выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор посредством охладителя EGR, даже при более высоких нагрузках.The controller may also be configured to set a valve phase to open the first exhaust valve at a first moment in time, and open a second exhaust valve at a second moment in time to release exhaust gases of different pressures at different positions of the engine cycle. For example, as shown in FIG. 5, the adjustment of the opening moments of the exhaust valve can be made stepwise to separate the moments of release of purge gases (for example, the expansion of exhaust gases in the cylinder before the piston of the cylinder reaches bottom dead center in the expansion stroke) and the moments of release of residual gases (e.g. gases that remain in the cylinder after purging). In one case, by coordinating the opening times of the first intake and exhaust valves, as well as the second intake and exhaust valves, the exhaust energy from the purge gases released through the turbocharger turbine in the second exhaust duct can be transferred to the turbocharger compressor in the second intake duct, which gives advantages to turbocharging . At the same time, the residual gases can be redirected from the first exhaust channel to the first inlet channel, which benefits the exhaust gas recirculation system. In this case, the desired dilution of EGR can be achieved without additional energy costs for pumping exhaust gases from the exhaust manifold to the intake manifold by means of an EGR cooler, even at higher loads.
Следует понимать, что хотя в системе 100 двигателя показана рециркуляция выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении через первый впускной канал, в других вариантах, например, когда первый впускной канал объединен с системой восстановления паров топлива двигателя, первый впускной канал может быть использован для рециркуляции продуваемых паров, паров картера или паров топлива в цилиндр при атмосферном или более низком давлении.It should be understood that although exhaust gas recirculation at atmospheric or lower pressure through the first inlet is shown in
Системой 100 двигателя можно управлять, по меньшей мере частично, посредством системы 15 управления, включающей контроллер 12, и входного сигнала водителя транспортного средства, полученного от входных устройств (как показано на Фиг.3). Показано, что система 15 управления получает информацию от совокупности датчиков 16 (различные примеры которых описаны далее) и направляет управляющие сигналы приводам 81. Например, датчики 16 могут быть датчиками давления впускаемого воздуха и температуры, датчиками давления во впускном коллекторе (MAP) и датчиками температуры воздуха во впускном коллекторе (MAT) в одном или в обоих впускных каналах. Другими датчиками могут быть датчик давления всасывания дроссельной заслонки (TIP) и/или датчик температуры всасываемого воздуха дроссельной заслонки (ТСТ), установленные ниже по потоку дроссельной заслонки в каждом впускном канале. В другом примере один или несколько каналов EGR могут содержать датчики давления, температуры и соотношения воздух/топливо, для определения характеристик потока EGR. Дополнительные датчики и приводы системы рассмотрены ниже со ссылкой на Фиг.3. В качестве другого примера, приводами 81 могут быть топливный инжектор 166, клапаны 84 и 94 EGR, привод клапана 96, а также дроссельные заслонки 62 и 64. Другие приводы, например, различные дополнительные клапаны и дроссельные заслонки, могут быть установлены в различных местах системы 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать их и активировать приводы в ответ на результаты обработки данных на основе инструкций или программного кода, соответствующих одной или нескольким рассмотренным здесь последовательностям действий. Примеры последовательностей управляющих действий описаны со ссылкой на Фиг.4, 7 или 9.The
На Фиг.2, 3 показан один цилиндр 14 двигателя 10 внутреннего сгорания. В связи с этим компоненты, представленные ранее на Фиг.1, отражены с теми же ссылочными номерами и не повторно описываются. На Фиг.2 показан первый вид 200 цилиндра 14. Здесь цилиндр 14 изображен с четырьмя отверстиями: два впускных отверстия 17 и 18 и два выпускных отверстия 19 и 20. Так, первое впускное отверстие 17 цилиндра 14 может получать первый воздушный заряд при атмосферном или более низком давлении через первый впускной клапан 30 из первого подводящего канала 43 а, соединенного с первым впускным каналом 42. Первый воздушный заряд может содержать свежий воздух, рециркулированные выхлопные газы низкого давления (LP-EGR) или смесь свежего воздуха с LP-EGR, вводимые в цилиндр при атмосферном или более низком давлении. Второе впускное отверстие 18 цилиндра 14 может получать второй воздушный заряд под давлением компрессора через второй впускной клапан 31 из второго подводящего канала 45а, соединенного со вторым впускным каналом 44. Второй воздушный заряд может содержать свежий воздух, рециркулированные выхлопные газы высокого давления (HP-EGR) или смесь свежего воздуха с HP-EGR, вводимые в цилиндр при повышенном давлении после сжатия компрессором 52.Figure 2, 3 shows one
Часть продуктов сгорания может быть выпущена из первого выпускного отверстия 19 цилиндра 14 через первый выпускной клапан 32 в первый отводящий канал 47а, соединенный с первым выпускным каналом 46. Другая часть продуктов сгорания может быть выпущена из второго выпускного отверстия 20 цилиндра 14 через второй выпускной клапан 33 во второй отводящий канал 49а, соединенный со вторым выпускным каналом 48. Выхлопные газы могут быть затем выведены в атмосферу через выхлопную трубу 35. Также первый и второй выпускные каналы может быть соединен ниже по потоку турбины и выше по потоку устройства 72 снижения токсичности выхлопных газов, позволяя выхлопным газам выходить в первый выпускной канал для обработки устройствами 70 и 72 до выведения, при этом позволяя выхлопным газам выходить во второй выпускной канал для обработки устройством 72 до выведения через выхлопную трубу. Дополнительно или по выбору, часть выхлопных газов может быть также рециркулирована из первого отводящего канала 47а в первый подводящий канал 43а через первый канал 80 EGR, и в то же время часть выхлопных газов может быть рециркулирована из второго отводящего канала 49а в первый подводящий канал 45а через второй канал 90 EGR. В других вариантах второй выпускной канал может быть использован для доставки выхлопных газов к первому или второму впускному каналу, а первый выпускной канал может быть использован для доставки выхлопных газов либо к первому, либо ко второму впускному каналу.Part of the combustion products can be discharged from the first outlet 19 of the
В рассмотренном примере первый впускной клапан 30 и второй впускной клапан 31 могут быть активированы соответствующими кулачковыми механизмами впускных клапанов (Фиг.3). Положение кулачков, а также момент открывания впускных клапанов, может быть определен с помощью привода 97 кулачков через кулачковый вал 101. Таким же образом, первый выпускной клапан 32 и второй выпускной клапан 33 могут быть активированы соответствующими кулачковыми механизмами выпускных клапанов (Фиг.3), при этом положение кулачков может быть определено приводом 98 кулачков через кулачковый вал 102. Однако в альтернативном варианте каждый впускной клапан, и каждый выпускной клапан могут иметь независимые клапанные приводы. Также первый впускной и выпускной клапаны может быть соединен с (общим) приводом, при этом второй впускной и выпускной клапаны могут быть подключены к разным приводам. Контроллер 12 может быть использован для регулирования фазы привода 97 впускного клапана в зависимости от условий эксплуатации двигателя для открывания первого впускного клапана 30 в первый момент времени и открывания второго впускного клапана 31 во второй момент времени. Например, первый момент времени можно установить относительно второго момента таким образом, чтобы предоставить цилиндру 14 первый впускной воздушный заряд, содержащий свежий воздух и/или выхлопные газы с более низким давлением и в более ранний момент времени цикла двигателя (например, в начальный момент такта всасывания). При этом цилиндру 14 предоставляют второй впускной воздушный заряд, содержащий свежий воздух и/или выхлопные газы с более высоким давлением в более поздний момент цикла двигателя (например в более поздний момент того же такта всасывания того же цикла двигателя).In the considered example, the first intake valve 30 and the
Таким же образом, контроллер 12 может быть использован для регулирования фазы привода 98 выпускного клапана в зависимости от условий эксплуатации двигателя для открывания первого выпускного клапана 32 и второго выпускного клапана 33 в указанные моменты времени. В одном случае фаза привода 97 выпускного клапана может быть установлена относительно фазы привода 98, так чтобы открывание и/или закрывание впускных клапанов 30 и 31 было согласовано с открыванием и/или закрыванием соответствующих выпускных клапанов 32 и 33. Например, первый выпускной клапан может быть открыт для выборочного выпуска (или рециркулирования) остаточных выхлопных газов, при этом второй выпускной клапан может быть открыт для выборочного выпуска продувочных газов через турбину для раскрутки связанного с ней компрессора. Пример синхронизации по времени работы первого и второго впускного и выпускного клапанов приведен на Фиг.5.In the same way, the
На Фиг.3 показан альтернативный вид 300 двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 показан с камерой сгорания 14, трубопроводом 118 хладагента и стенками 136 камеры с расположенным в них поршнем 138, соединенным с коленчатым валом 140. Камера сгорания 14 30 показана сообщающейся с впускным каналом 146 и выпускным каналом 148 через впускной клапан 150 и выпускной клапан 156 соответственно. Как было рассмотрено ранее на Фиг.1, 2, каждый цилиндр 14 двигателя 10 может принимать впускной воздушный заряд через два подводящих канала, и может удалять продукты сгорания через два отводящих канала. На приведенном виде 300 впускной канал 146 и выпускной канал 148 соответствуют первому подводящему и первому отводящему каналам, ведущим к цилиндру/от цилиндра (как, например, каналы 43а и 47а на Фиг.2). При этом второй подводящий и второй отводящий каналы, ведущие к цилиндру/от цилиндра, не видны на данном чертеже. Как было рассмотрено ранее на Фиг.2, каждый цилиндр двигателя 10 может иметь два (или более) впускных клапана и два (или более) выпускных клапана, соединенных с подводящим и отводящим каналами соответственно. На приведенном виде 300 по меньшей мере один из впускных клапанов изображен как впускной трубчатый клапан 150 и по меньшей мере один из выпускных клапанов изображен как тарельчатый выпускной клапан 156, размещенный в верхней области цилиндра 14.Figure 3 shows an
Впускным клапаном 150 и выпускным клапаном 156 можно управлять посредством контроллера 12, используя соответствующие системы кулачкового привода, имеющие один или несколько кулачков. В системе кулачкового привода для регулирования работы клапана может быть использована одна или более из систем переключения профилей кулачков (CPS), систем регулирования времени кулачка (VCT), регулируемых фаз газораспределения (VVT) и/или систем регулирования подъема клапана (VVL). В рассмотренном примере, каждым впускным клапаном 150 управляет впускной кулачок 151, а каждым выпускным клапаном 156 управляет выпускной кулачок 153. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных вариантах управление впускным клапаном и/или выпускным клапаном может осуществляться при помощи электрической системы срабатывания клапана. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может содержать впускной клапан, регулируемый электрической системой срабатывания клапана, и выпускной клапан, регулируемый системой кулачкового привода, включая систему переключения профилей кулачков (CPS) и/или систему регулирования времени кулачка (VCT). В другом варианте осуществления изобретения впускной и выпускной клапаны могут регулироваться посредством общего привода клапанов или системы приводов, либо привода или системы с различными периодами срабатывания.The
В одном случае впускной кулачок 151 имеет отдельные и разные контуры кулачка, что обеспечивает различные профили клапана (например, момент срабатывания клапана, подъем клапана, длительность и др.) для каждого из двух впускных клапанов камеры сгорания 14. Похожим образом, выпускной кулачок 153 имеет отдельные и другие контуры кулачка, что обеспечивает другие профили клапана (например, момент срабатывания клапана, подъем клапана, длительность и др.) для каждого из двух выпускных клапанов цилиндра 14. Альтернативно, выпускной кулачок 153 может иметь общий контур, или похожие контуры, что обеспечивает похожие профили для каждого из выпускных клапанов.In one case, the
Например, первый профиль кулачка первого впускного клапана камеры сгорания 14 может иметь первое значение подъема и первое значение момента и длительности открывания. Второй профиль кулачка второго впускного клапана камеры сгорания 14 может иметь второе значение подъема и второе значение момента и длительности открывания. В одном случае первое значение подъема клапана может быть меньше второго, первый момент открывания клапана может быть более ранним, чем второй, и/или первое значение длительности открывания клапана может быть меньшим, чем второе. Более того, в некоторых случаях фазу первого и второго профилей кулачка можно индивидуально отрегулировать по отношению к фазе коленчатого вала двигателя. Таким образом, первый профиль впускного кулачка может быть выполнен с возможностью открывания впускного клапана возле верхней мертвой точки (ВМТ) такта всасывания камеры сгорания 14. Следовательно, первый впускной клапан может открываться возле ВМТ и закрываться возле нижней мертвой точки (НМТ) такта всасывания. С другой стороны второй профиль второго кулачка впускного клапана может открыть второй впускной клапан возле НМТ такта всасывания. Таким образом, регулирование момента срабатывания первого и второго впускных клапанов может отделить первый воздушный заряд, доставляемый посредством первого впускного канала, от второго воздушного заряда, полученного из второго впускного канала.For example, the first cam profile of the first intake valve of the
Таким же образом для различных выпускных клапанов могут быть использованы различные профили кулачка для того, чтобы отделить выхлопные газы, удаляемые при давлении цилиндра, от выхлопных газов, удаляемых при давлении выхлопа. Например, профиль первого кулачка выпускного клапана может открывать первый выпускной клапан после прохождения НМТ в такте расширения (рабочем такте). С другой стороны профиль второго кулачка выпускного клапана может быть выполнен с возможностью открывания второго выпускного клапана в НМТ такта расширения, следовательно, второй выпускной клапан может открываться и закрываться перед НМТ такта расширения. Также профиль второго кулачка можно регулировать в соответствии с частотой двигателя, чтобы настроить открывание и закрывание выпускного клапана для выборочного выпуска продувочного газа камеры сгорания. Таким образом, путем регулирования времени срабатывания первого и второго выпускных клапанов можно изолировать продувочные газы цилиндра от остаточных газов. Хотя в вышеизложенном примере время срабатывания первого выпускного клапана более позднее в цикле двигателя, чем время срабатывания второго выпускного клапана, следует понимать, что в другом примере время срабатывания первого выпускного клапана может быть более ранним в цикле двигателя, чем время срабатывания второго выпускного клапана. Например, в условиях переменной нагрузки, второй выпускной клапан может быть открыт после открывания первого выпускного клапана.In the same way, different cam profiles can be used for different exhaust valves in order to separate the exhaust gases removed at cylinder pressure from the exhaust gases removed at exhaust pressure. For example, the profile of the first cam of the exhaust valve may open the first exhaust valve after passing the BDC in the expansion stroke (operating cycle). On the other hand, the profile of the second exhaust valve cam may be configured to open the second exhaust valve in the BDC of the expansion stroke, therefore, the second exhaust valve may open and close before the BDC of the expansion stroke. Also, the profile of the second cam can be adjusted in accordance with the engine frequency to adjust the opening and closing of the exhaust valve for selectively discharging the purge gas of the combustion chamber. Thus, by adjusting the response times of the first and second exhaust valves, the purge gases of the cylinder can be isolated from the residual gases. Although in the above example, the response time of the first exhaust valve is later in the engine cycle than the response time of the second exhaust valve, it should be understood that in another example, the response time of the first exhaust valve may be earlier in the engine cycle than the response time of the second exhaust valve. For example, under variable load conditions, a second exhaust valve may be opened after opening the first exhaust valve.
Пропускание части выхлопных газов (например, большего давления) через турбину и выпускной канал более высокого давления, когда оставшуюся часть выхлопных газов (например, низкого давления) пропускают через устройства каталитической нейтрализации и выпускной канал более низкого давления, тепло, полученное от выхлопных газов, может быть увеличено, тем самым улучшая эффективность работы турбины. Путем согласования времени срабатывания выпускных клапанов, а также впускных клапанов, часть остаточных выхлопных газов можно предоставить для обеспечения рециркуляции выхлопных газов, при этом другая часть раскручивает компрессор турбокомпрессора. Также в одном варианте двигатель может быть разделен на безнаддувную часть, работающую на низком давлении, и часть с наддувом, работающую на повышенном давлении, что обеспечивает различные синергетические преимущества системы рециркуляции выхлопных газов и наддува. Кроме того, данная конфигурация позволяет работать двигателю с меньшей турбиной и меньшим компрессором, при этом с меньшим провалом тяги на низких оборотах.Passing part of the exhaust gas (e.g., higher pressure) through the turbine and the higher pressure outlet, when the remainder of the exhaust gas (e.g., low pressure) is passed through the catalytic converters and the lower pressure outlet, the heat received from the exhaust gas may be increased, thereby improving the efficiency of the turbine. By adjusting the response times of the exhaust valves as well as the intake valves, part of the residual exhaust gas can be provided to ensure exhaust gas recirculation, while the other part spins the turbocharger compressor. Also, in one embodiment, the engine can be divided into a naturally aspirated low-pressure part and a supercharged part operating under increased pressure, which provides various synergistic advantages of the exhaust gas recirculation and pressurization system. In addition, this configuration allows the engine to operate with a smaller turbine and a smaller compressor, with less thrust failure at low speeds.
В других вариантах осуществления изобретения оба выпускных клапана могут быть открыты одновременно для обеспечения эффекта сбрасывающей заслонки (waste-gate, вестгейта). Таким же образом оба впускных клапана могут быть открыты одновременно для имитации свойства перепускного клапана компрессора. В связи с этим может быть использовано преимущество от разделенного впускного коллектора даже при отсутствии разделенного выпускного коллектора. Также можно получить преимущество даже в случае отсутствия каналов EGR. Например, можно добиться эффекта сбрасывающей заслонки и перепускного клапана компрессора и при одном или более каналах EGR, и при их отсутствии между разделенными каналами впуска и выпуска.In other embodiments of the invention, both exhaust valves can be opened simultaneously to provide the effect of a discharge gate (waste gate, westgate). In the same way, both inlet valves can be opened simultaneously to simulate the properties of the compressor bypass valve. In this regard, the advantage of a divided intake manifold can be used even in the absence of a divided exhaust manifold. You can also get an advantage even in the absence of EGR channels. For example, it is possible to achieve the effect of a discharge damper and a bypass valve of the compressor with one or more EGR channels, and in their absence between the separated intake and exhaust channels.
Датчик 128 выхлопных газов показан соединенным с выпускным каналом 148. Датчик 128 может быть расположен в выпускном канале выше по потоку одного или нескольких устройств для снижения токсичности выхлопных газов, например, устройств 70 и 72, изображенных на Фиг.1, 2. В качестве датчика 128 может использоваться любой подходящий сенсорный прибор для обеспечения индикации соотношения воздух/топливо в выхлопных газах, например линейный датчик содержания кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в выхлопных газах), бистабильный датчик содержания кислорода или EGO (как изображено), HEGO (нагретый EGO), датчик NOx, датчик НС или датчик СО. Устройства для снижения токсичности выхлопных газов, расположенные ниже по потоку, могут представлять собой один или нескольких тройных катализаторов (TWC), уловителей оксидов азота, различных других устройств снижения токсичности выхлопных газов или их комбинаций.The
Температуру выхлопных газов можно оценить с помощью одного или нескольких датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В ином случае температуру выхлопных газов можно определить на основании режима эксплуатации двигателя, например частоты, нагрузки, соотношения воздух/топливо (AFR), позднее зажигание и др.The temperature of the exhaust gases can be estimated using one or more temperature sensors (not shown) located in the
Цилиндр 14 может иметь коэффициент сжатия, выражающийся соотношением объема, когда поршень 138 находится в НМТ, к объему, когда поршень 138 находится в ВМТ. Следовательно, коэффициент сжатия находится в диапазоне от 9/1 до 10/1. Однако в некоторых случаях при использовании различных видов топлива, коэффициент сжатия может быть увеличен. Это может случиться, например, когда используется высокооктановое топливо или топливо с более высокой латентной энтальпией парообразования. Также коэффициент сжатия может быть увеличен при использовании прямого впрыска из-за его влияния на работу двигателя с детонацией.The
В некоторых вариантах осуществления изобретения каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициации сгорания. Система 190 зажигания предоставляет камере сгорания 14 искру зажигания посредством свечи 192 зажигания в соответствии с сигналом SA раннего зажигания от контроллера 12, в выбранных режимах работы. Однако в некоторых вариантах осуществления изобретения свеча зажигания 192 может не использоваться, например, в случае, когда двигатель 10 может инициировать сгорание путем автоматического зажигания или впрыска топлива, что может иметь место в случае с некоторыми дизельными двигателями.In some embodiments, each cylinder of
В некоторых вариантах осуществления изобретения каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или несколькими топливными инжекторами для обеспечения цилиндра топливом. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан имеющим один топливный инжектор 166. Топливный инжектор 166 показан соединенным непосредственно с цилиндром 14 для прямого впрыска в него топлива в соответствии с шириной импульса сигнала FPW, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливный инжектор 166 обеспечивает так называемый прямой впрыск (далее ПВ) топлива в камеру сгорания цилиндра 14. Несмотря на то, что на Фиг.3 инжектор 166 показан как боковой инжектор, его можно расположить над поршнем, например возле свечи зажигания 192. Такое положение может улучшить смешивание и воспламенение при работе двигателя на спиртовом топливе благодаря низкой летучести некоторых видов спиртового топлива. В другом примере, инжектор можно расположить сверху и возле впускного клапана для улучшения смешивания. В альтернативном варианте осуществления изобретения инжектор 166 может представлять собой форсунку распределенного впрыска, подающую топливо во впускной канал выше по потоку цилиндра 14.In some embodiments, each cylinder of the
Топливо может быть доставлено к топливному инжектору 166 из топливной системы 8 высокого давления, в которую входят топливные баки, топливные насосы и топливная направляющая-распределитель. В ином случае топливо может быть доставлено посредством одноступенчатого топливного насоса при низком давлении. В этом случае время прямого впрыска топлива может быть ограничено в ходе такта сжатия, чего не происходит при использовании топливной системы высокого давления. Также топливные баки (не показаны) могут иметь датчик давления, направляющий сигнал контроллеру 12. Топливные баки топливной системы 8 могут содержать в себе топливо различного качества, например, топливо различного состава. Данные различия могут заключаться в различном содержании спирта, различном октановом числе, различной температуре испарения, различной топливной смеси и/или комбинации перечисленных элементов. В некоторых вариантах осуществления изобретения топливная система 8 может быть соединена с системой восстановления паров топлива, в которую входят бачок пароулавливателя для хранения топливных суточных паров. Пары топлива можно выпустить из бачка в цилиндры двигателя в процессе работы двигателя при достижении условий очистки. Например, выдуваемые пары могут быть доставлены в цилиндр без наддува через первый впускной канал при атмосферном или более низком давлении.Fuel can be delivered to the
Контроллер 12 показан на Фиг.3 как обычный микрокомпьютер, включающий: микропроцессор 106, порты ввода/вывода 108, электронный носитель информации для извлекаемых программ и эталонных значений, изображенных в данном частном случае как микросхема постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и обычную шину данных. ПЗУ 110 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, выполняемые процессором 106, для осуществления способов и программ, описанных ниже, а также других предполагаемых, но не перечисленных вариантов. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10. В дополнение к ранее рассмотренным сигналам, сюда входят следующие: измерение расхода воздуха (MAF) с помощью датчика 122 расхода воздуха; температуры хладагента двигателя (ЕСТ) от датчика температуры 116, установленного на трубопроводе 118 хладагента; сигнал профиля зажигания (PIP) от датчика 120 на эффекте Холла (или другого типа), соединенного с коленвалом 140; положение дроссельной заслонки (ТР) от датчика положения дроссельной заслонки; абсолютное давление во впускном коллекторе (MAP) от датчика 124; отношение воздух/топливо (AFR) от датчика 128 (EGO); и сигнал о ненормальном воспламенении от датчика детонации и датчика ускорения коленвала. Сигнал частоты двигателя (RMP, об/мин) может быть получен контроллером 12 из сигнала профиля зажигания (PIP). Сигнал давления в коллекторе (MAP) от датчика давления может быть использован для обеспечения индикации вакуума, или давления, во впускном коллекторе.The
Основываясь на входных сигналах от одного или нескольких вышеупомянутых датчиков, контроллер 12 может производить регулирование одного или нескольких приводов, таких как топливный инжектор 166, дроссельная заслонка 162, свеча 199 зажигания, впускные/выпускные клапаны и кулачки, и др. Контроллер может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать их и активировать приводы в ответ на результаты обработки данных на основании инструкций или программного кода, соответствующих одной или нескольким рассмотренным здесь программам. Пример программы управления приведен здесь со ссылкой на Фиг.4.Based on the input from one or more of the above sensors, the
На Фиг.4 показан пример последовательности действий 400 для доставки первого воздушного заряда в цилиндр двигателя через первый впускной канал, при этом второй воздушный заряд доставляется в цилиндр двигателя через второй, параллельный ему отдельный впускной канал. Первый и второй воздушные заряды могут иметь разный состав (например, различные соотношения свежего воздуха и выхлопных газов), различные давления (например, один воздушный заряд с повышенным давлением наддува, другой заряд с пониженным давлением ниже атмосферного), различные температуры (например, один воздушный заряд, нагретый до более высокой температуры, другой воздушный заряд, охлажденный до более низкой температуры), и т.д. Также различные воздушные заряды могут быть доставлены в различные моменты времени для того, чтобы ступенчато распределить их доставку в процессе такта всасывания.Figure 4 shows an example of a sequence of steps 400 for delivering a first air charge to an engine cylinder through a first inlet channel, wherein a second air charge is delivered to an engine cylinder through a second separate inlet parallel to it. The first and second air charges can have different composition (for example, different ratios of fresh air and exhaust gases), different pressures (for example, one air charge with an increased boost pressure, another charge with a lower pressure below atmospheric), different temperatures (for example, one air a charge heated to a higher temperature, another air charge cooled to a lower temperature), etc. Also, various air charges can be delivered at different points in time in order to stepwise distribute their delivery during the suction stroke.
На этапе 402 можно произвести определение и/или измерение условий эксплуатации двигателя, которые могут включать в себя, например, температуру и давление окружающей среды, температуру двигателя, частоту вращения двигателя, частоту вращения коленвала, скорость трансмиссии, состояние заряда аккумулятора, доступное топливо, содержание спирта в топливе, температуру каталитического нейтрализатора, необходимый крутящий момент и др.At 402, it is possible to determine and / or measure engine operating conditions, which may include, for example, ambient temperature and pressure, engine temperature, engine speed, crankshaft speed, transmission speed, battery charge status, available fuel, content alcohol in the fuel, the temperature of the catalytic converter, the required torque, etc.
На этапе 404 на основании данных о режиме эксплуатации двигателя можно определить требуемый воздушный заряд. Процесс может заключаться в определении количества свежего воздуха для впуска, количества выхлопных газов и степени наддува. Также можно определить отношение свежего всасываемого воздуха, которое нужно доставить при атмосферном или более низком давлении, к свежему всасываемому воздуху, которое нужно доставить под давлением наддува (компрессора). Таким же образом, можно определить отношение выхлопных газов, поставляемое при высоком давлении, к выхлопным газам, поставляемым при низком давлении.At 404, based on the engine operating data, the required air charge can be determined. The process may consist of determining the amount of fresh air for intake, the amount of exhaust gases and the degree of boost. You can also determine the ratio of fresh intake air, which must be delivered at atmospheric or lower pressure, to fresh intake air, which must be delivered under boost pressure (compressor). In the same way, it is possible to determine the ratio of exhaust gas supplied at high pressure to exhaust gas supplied at low pressure.
В одном примере, в случае большего значения требуемого крутящего момента, требуемый заряд воздуха может иметь большее количество свежего всасываемого воздуха и меньшее количество выхлопных газов. Также воздушный заряд может содержать большее количество наддувочного свежего воздуха и меньшее количество свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении. В другом случае при средних и высоких нагрузках двигателя, когда двигатель находится в нагретом состоянии, требуемый заряд воздуха может иметь большее количество рециркулированных выхлопных газов и меньшее количество свежего всасываемого воздуха. Также воздушный заряд может содержать большее количество рециркулированных выхлопных газов низкого давления и меньшее количество рециркулированных выхлопных газов с высоким давлением.In one example, in the case of a higher value of the required torque, the required charge of air may have more fresh intake air and less exhaust gas. Also, the air charge may contain a larger amount of charged fresh air and less fresh air at atmospheric or lower pressure. In another case, at medium and high engine loads, when the engine is in a heated state, the required air charge may have a larger amount of recirculated exhaust gases and less fresh intake air. Also, the air charge may contain a larger amount of recycled exhaust gas of low pressure and a smaller amount of recycled exhaust gas of high pressure.
Основываясь на значении требуемого воздушного заряда, далее программа может определить первый воздушный заряд, который нужно доставить в цилиндр двигателя по первому впускному каналу при первом, более низком, давлении (например, атмосферном или более низком давлении), а также второй воздушный заряд, который нужно доставить в цилиндр двигателя по второму впускному каналу при втором, более высоком, давлении (например, давлении наддува). В частности, первый и второй воздушные заряды могут быть смешаны в цилиндре для обеспечения требуемого общего воздушного заряда. Первый воздушный заряд, поставляемый по первому впускному каналу, может содержать свежий воздух, рециркулированные выхлопные газы низкого давления или их комбинацию, которые поставляются при атмосферном или более низком давлении. Таким же образом, второй воздушный заряд, поставляемый по второму впускному каналу, может содержать свежий воздух, EGR высокого давления или их комбинацию, которые поставляются при давлении наддува или компрессора. Различные комбинации первого и второго воздушного зарядов, которые можно доставить в цилиндр по первому и второму впускным каналам, далее рассматриваются здесь со ссылкой на Фиг.6.Based on the value of the required air charge, the program can then determine the first air charge to be delivered to the engine cylinder through the first inlet channel at the first, lower pressure (for example, atmospheric or lower pressure), as well as the second air charge, which deliver to the engine cylinder through the second inlet channel at the second, higher pressure (for example, boost pressure). In particular, the first and second air charges can be mixed in a cylinder to provide the desired total air charge. The first air charge supplied through the first inlet may comprise fresh air, low pressure recycled exhaust gases, or a combination thereof, which are supplied at atmospheric or lower pressure. In the same way, the second air charge supplied through the second inlet may comprise fresh air, high pressure EGR or a combination thereof, which are supplied at the charge pressure or compressor. Various combinations of the first and second air charges that can be delivered to the cylinder through the first and second inlet channels are further discussed here with reference to FIG. 6.
На этапе 406 можно определить настройки для первого и второго клапанов выхлопных газов на основании требуемого воздушного заряда. Например, на основании требуемого воздушного заряда первый клапан EGR в первом канале EGR может быть открыт для рециркулирования первого количества выхлопных газов из первого выпускного канала в первый впускной канал. Здесь первое количество выхлопных газов может иметь первое, более низкое, давление (атмосферное или ниже), тем самым обеспечив EGR низкого давления. В другом примере, на основании требуемого воздушного заряда второй клапан EGR во втором, отдельном, канале EGR может быть открыт для рециркулирования второго количества выхлопных газов из второго выпускного канала во второй впускной канал. Как уже было отмечено, второй выпускной канал может быть расположен параллельно первому выпускному каналу, второй впускной канал может быть расположен параллельно первому впускному каналу, а второй канал выхлопных газов может быть расположен параллельно первому каналу выхлопных газов, даже несмотря на то, что все каналы можно отделить друг от друга. Здесь второе количество выхлопных газов может иметь второе и более высокое давление (наддува или компрессора), тем самым обеспечивая EGR высокого давления. Таким образом, второй клапан EGR может быть открыт для доставки второго количества выхлопных газов из места выше по потоку турбины турбокомпрессора, соединенной со вторым выпускным каналом, к месту ниже по потоку компрессора турбокомпрессора, соединенного со вторым впускным каналом.At 406, settings for the first and second exhaust valves can be determined based on the required air charge. For example, based on the required air charge, the first EGR valve in the first EGR channel may be open to recirculate the first amount of exhaust gases from the first exhaust channel to the first inlet channel. Here, the first amount of exhaust gas may have a first, lower pressure (atmospheric or lower), thereby providing low pressure EGR. In another example, based on the required air charge, the second EGR valve in the second, separate, EGR channel may be open to recirculate the second amount of exhaust gas from the second exhaust channel to the second inlet channel. As already noted, the second exhaust channel may be parallel to the first exhaust channel, the second intake channel may be parallel to the first intake channel, and the second exhaust channel may be parallel to the first exhaust channel, even though all channels may separate from each other. Here, the second amount of exhaust gas may have a second and higher pressure (boost or compressor), thereby providing high pressure EGR. Thus, the second EGR valve can be opened to deliver a second amount of exhaust gas from a location upstream of the turbocharger turbine connected to the second exhaust channel to a location downstream of the turbocharger compressor connected to the second intake channel.
На этапе 408 на основании требуемого воздушного заряда можно определить время срабатывания первого впускного клапана для доставки первого воздушного заряда цилиндру через первый впускной клапан, соединенный с первым впускным каналом, а также время срабатывания второго впускного клапана для доставки второго воздушного заряда в цилиндр через второй впускной клапан, соединенный со вторым впускным каналом. В одном примере, когда первый и второй впускные клапаны соединены с приводом впускного клапана, фазу привода можно отрегулировать на открывание первого впускного клапана в первый момент срабатывания первого впускного клапана, и открывание второго впускного клапана во второй момент срабатывания второго впускного клапана. Момент срабатывания первого впускного клапана можно отрегулировать относительно момента срабатывания второго впускного клапана, основываясь на условиях эксплуатации двигателя. Таким образом, первый момент срабатывания можно отрегулировать на более раннее срабатывание в цикле двигателя, чем второй. Например, как изображено на Фиг.5, момент срабатывания первого впускного клапана можно сделать более ранним в такте всасывания (то есть ближе к ВМТ такта), в то время как момент срабатывания второго впускного клапана в том же такте всасывания можно сделать более поздним (то есть дальше от ВМТ такта).At 408, based on the required air charge, the response time of the first intake valve for delivering the first air charge to the cylinder through the first intake valve connected to the first intake channel, and the response time of the second intake valve for delivering the second air charge to the cylinder through the second intake valve can be determined connected to the second inlet channel. In one example, when the first and second intake valves are connected to the intake valve actuator, the phase of the drive can be adjusted to open the first intake valve at the first instant of operation of the first intake valve, and open the second intake valve at the second instant of operation of the second intake valve. The timing of the first intake valve can be adjusted relative to the timing of the second intake valve, based on the operating conditions of the engine. Thus, the first moment of operation can be adjusted to an earlier operation in the engine cycle than the second. For example, as shown in FIG. 5, the timing of the first intake valve can be made earlier in the suction stroke (i.e. closer to the TDC stroke), while the timing of the second intake valve in the same suction stroke can be made later ( there is further from TDC tact).
Кроме момента срабатывания первого и второго впускных клапанов, можно определить значение подъема клапана, а также длительность открывания для каждого впускного клапана. Соответствующим образом можно отрегулировать фазу привода впускного клапана. В одном случае первый впускной клапан может быть открыт на первое значение подъема клапана, при этом второй впускной клапан может быть открыт на второе значение подъема клапана. Например, как изображено на Фиг.5, первое значение подъема первого впускного клапана может быть меньше, чем второе значение подъема второго впускного клапана. В другом случае первый впускной клапан может быть открыт на первую величину длительности открывания клапана, при этом второй впускной клапан может быть открыт на вторую величину длительности открывания клапана. Например, как изображено на Фиг.5, первый впускной клапан может быть открыт на меньшее время, чем второй впускной клапан.In addition to the timing of the first and second inlet valves, it is possible to determine the valve lift value as well as the opening time for each inlet valve. The phase of the intake valve actuator can be adjusted accordingly. In one case, the first inlet valve can be opened at a first valve lift value, while the second inlet valve can be opened at a second valve lift value. For example, as shown in FIG. 5, the first lift value of the first intake valve may be less than the second lift value of the second intake valve. Alternatively, the first inlet valve may be opened by a first value of a valve opening duration, while the second inlet valve may be opened by a second value of a valve opening duration. For example, as shown in FIG. 5, the first inlet valve may be opened for less time than the second inlet valve.
Таким же образом, можно определить время срабатывания первого выпускного клапана, соединенного с первым выпускным каналом, а также время срабатывания второго выпускного клапана, соединенного со вторым выпускным каналом. В одном случае, когда первый и второй выпускные клапаны соединены с приводом выпускного клапана, фазу привода можно отрегулировать на открывание первого выпускного клапана в первый момент срабатывания первого выпускного клапана, и открывание второго выпускного клапана во второй момент срабатывания второго выпускного клапана. Моменты срабатывания первого и второго впускных клапанов" можно выбрать, основываясь на условиях эксплуатации двигателя. В одном случае, как изображено на Фиг.5, первый и второй выпускные клапаны могут быть открыты в одно и то же время срабатывания выпускного клапана. В другом примере, моменты открывания можно разнести во времени.In the same way, the response time of the first exhaust valve connected to the first exhaust channel, as well as the response time of the second exhaust valve connected to the second exhaust channel can be determined. In one case, when the first and second exhaust valves are connected to the exhaust valve actuator, the phase of the actuator can be adjusted to open the first exhaust valve at the first moment of operation of the first exhaust valve, and open the second exhaust valve at the second moment of operation of the second exhaust valve. The timing of the first and second intake valves "can be selected based on the operating conditions of the engine. In one case, as shown in Fig. 5, the first and second exhaust valves can be opened at the same time the exhaust valve operates. In another example, opening times can be posted in time.
Также можно отрегулировать фазу привода впускного и выпускного клапанов для того, чтобы согласовать время срабатывания выпускных и впускных клапанов. Таким образом, время срабатывания первого впускного клапана может основываться на времени срабатывания первого выпускного клапана (например, момент срабатывания первого впускного клапана может запаздывать на заданное значение по отношению ко времени срабатывания первого выпускного клапана), при этом время срабатывания второго впускного клапана может основываться на времени срабатывания второго выпускного клапана (например, момент срабатывания второго впускного клапана может запаздывать на заданное значение по отношению ко времени срабатывания второго выпускного клапана).It is also possible to adjust the phase of the intake and exhaust valve actuator in order to match the response times of the exhaust and intake valves. Thus, the response time of the first intake valve may be based on the response time of the first exhaust valve (for example, the response time of the first intake valve may be delayed by a predetermined value relative to the response time of the first exhaust valve), while the response time of the second intake valve may be based on time the actuation of the second exhaust valve (for example, the actuation time of the second intake valve may be delayed by a predetermined value relative to time actuation of the second exhaust valve).
На этапе 410 на основании требуемого воздушного заряда и условий эксплуатации двигателя, можно определить настройки впускных воздушных дроссельных заслонок, соединенных с каждым впускным каналом. Также можно определить настройки топливного инжектора (например, время срабатывания, количество впрыскиваемого топлива, длительность открывания и др.), также как и настройки турбокомпрессора. Например, можно определить настройки компрессора турбокомпрессора, соединенного со вторым впускным каналом, основываясь на значении требуемого наддува (например, на значении нагнетаемого воздушного заряда).At
На этапе 412 на основании определенных настроек клапана EGR могут быть открыты первый и второй клапаны выхлопных газов. Таким образом, алгоритм предусматривает открывание первого клапана EGR в первом канале для рециркулирования первого количества выхлопных газов с атмосферным или меньшим давлением из первого выпускного канала в первый впускной канал. Алгоритм также предусматривает открывание второго клапана EGR во втором канале для рециркулирования второго количества выхлопных газов с давлением компрессора (то есть давлением наддува) из второго выпускного канала, расположенного выше по потоку турбины турбокомпрессора, во второй впускной канал, расположенный ниже по потоку компрессора турбокомпрессора.At 412, based on the determined EGR valve settings, the first and second exhaust valves can be opened. Thus, the algorithm provides for opening the first EGR valve in the first channel to recirculate the first amount of exhaust gas with atmospheric or lower pressure from the first exhaust channel to the first inlet channel. The algorithm also provides for opening a second EGR valve in a second channel for recirculating a second amount of exhaust gas with compressor pressure (i.e., boost pressure) from a second exhaust channel located upstream of the turbocharger turbine to a second inlet channel located downstream of the turbocharger compressor.
На этапе 414 осуществляют открывание первого впускного клапана первого впускного канала в момент срабатывания первого клапана для доставки первого (без наддува) воздушного заряда в цилиндр при атмосферном или меньшем давлении. На этапе 416 осуществляют открывание второго впускного клапана второго впускного канала в момент срабатывания второго клапана для доставки второго (нагнетаемого) воздушного заряда в цилиндр при давлении компрессора. В связи с этим, обеспечение второго нагнетаемого воздушного заряда заключается в задействовании компрессора турбокомпрессора, соединенного со вторым впускным каналом (и не соединенного с первым впускным каналом), согласно определенным настройкам наддува.At 414, the first inlet valve of the first inlet channel is opened at the moment the first valve is activated to deliver the first (naturally aspirated) air charge to the cylinder at atmospheric or lower pressure. At
Как далее показано на Фиг.6, первый и второй воздушные заряды могут иметь различные комбинации свежего воздуха и рециркулированных выхлопных газов при различных давлениях. Например, первый воздушный заряд, доставляемый в цилиндр, может содержать первое количество свежего всасываемого воздуха и первое количество выхлопных газов (низкого давления) при атмосферном или более низком давлении, в то время как второй воздушный заряд, доставляемый в цилиндр, может содержать второе количество свежего всасываемого воздуха и второе количество рециркулированных выхлопных газов (высокого давления) при давлении наддува.As further shown in FIG. 6, the first and second air charges may have different combinations of fresh air and recycled exhaust gases at different pressures. For example, the first air charge delivered to the cylinder may contain a first amount of fresh intake air and the first amount of exhaust gas (low pressure) at atmospheric or lower pressure, while the second air charge delivered to the cylinder may contain a second amount of fresh intake air and a second amount of recirculated exhaust gas (high pressure) at boost pressure.
На этапе 418 осуществляют прямой впрыск топлива в цилиндр, и смешивание в нем первого воздушного заряда со вторым, а также с впрыскиваемым топливом. Далее может быть воспламенена смесь впрыскиваемого топлива с первым и вторым воздушными зарядами. В одном примере, где первый впускной воздушный заряд содержит только выхлопные газы, а второй впускной воздушный заряд содержит только свежий воздух, свежий воздух и выхлопные газы могут быть доставлены в цилиндр по раздельным впускным каналам. Затем заряды могут быть смешаны, как только они окажутся в цилиндре. Смешанные воздушные заряды затем могут быть смешаны с впрыскиваемым топливом и воспламенены в камере сгорания цилиндра. В одном примере, где первый впускной воздушный заряд содержит только EGR низкого давления, а второй впускной воздушный заряд содержит только EGR высокого давления, выхлопные газы с разным давлением могут быть доставлены в цилиндр по раздельным впускным каналам. Затем заряды могут быть смешаны, как только они окажутся в цилиндре. Подобным образом, в примере, в котором первый впускной воздушный заряд состоит из свежего воздуха с атмосферным или более низким давлением, а второй впускной воздушный заряд состоит из нагнетаемого свежего воздуха, свежий воздух с разным давлением может быть доставлен в цилиндр по раздельным впускным каналам. Затем заряды могут быть смешаны, как только они окажутся в цилиндре.At
В еще одном примере, где первый и второй воздушные заряды содержат по меньшей мере некоторое количество свежего воздуха и некоторое количество выхлопных газов, первое количество выхлопных газов низкого давления может быть смешано с первым количеством свежего воздуха с атмосферным или более низким давлением в первом впускном канале для формирования первого воздушного заряда. При этом второе количество EGR высокого давления может быть смешано со вторым количеством нагнетаемого свежего воздуха с давлением компрессора во втором впускном канале для формирования второго воздушного заряда. Затем каждый воздушный заряд может быть отдельно доставлен в цилиндр двигателя и только после этого они могут быть смешаны, вместо того, чтобы смешивать их раньше во впускном канале. Смесь газовых зарядов далее можно смешать с инжектируемым топливом и воспламенить в камере сгорания цилиндра.In yet another example, where the first and second air charges contain at least some fresh air and some exhaust gas, the first low pressure exhaust gas can be mixed with the first fresh air at atmospheric or lower pressure in the first inlet for the formation of the first air charge. In this case, the second amount of high pressure EGR can be mixed with the second amount of fresh air pumped in with the compressor pressure in the second inlet channel to form a second air charge. Then each air charge can be separately delivered to the engine cylinder and only after that they can be mixed, instead of mixing them earlier in the inlet channel. The mixture of gas charges can then be mixed with the injected fuel and ignited in the combustion chamber of the cylinder.
В этом случае различные воздушные заряды могут быть доставлены к цилиндру по отдельности, но смешаны непосредственно в нем, для обеспечения однородности воздушного заряда цилиндра. Позволяя обеспечивать однородность воздушного заряда в цилиндре, можно улучшить рабочие характеристики и преимущества двигателя и системы рециркуляции выхлопных газов. Путем регулирования первого момента срабатывания первого впускного клапана относительно второго момента срабатывания второго впускного клапана, а также момента срабатывания первого и второго выпускных клапанов, можно доставлять различные воздушные заряды в различное время, но смешивая их только в цилиндре для обеспечения однородности окончательного воздушного заряда цилиндра.In this case, various air charges can be delivered to the cylinder separately, but mixed directly in it, to ensure uniformity of the air charge of the cylinder. By ensuring uniformity of the air charge in the cylinder, it is possible to improve the performance and advantages of the engine and exhaust gas recirculation system. By adjusting the first moment of operation of the first intake valve relative to the second moment of operation of the second intake valve, as well as the moment of operation of the first and second exhaust valves, it is possible to deliver different air charges at different times, but mixing them only in the cylinder to ensure uniformity of the final air charge of the cylinder.
На Фиг.5 карта 500 изображает пример настройки моментов срабатывания впускного и выпускного клапанов по отношению к положению поршня, для цилиндра двигателя, выполненного таким образом, чтобы получать первый воздушный заряд из первого впускного канала через первый впускной клапан, второй воздушный заряд из второго, отдельного, впускного канала через второй, другой, впускной клапан, а также выпускать продукты сгорания в первый выпускной канал через первый выпускной клапан и во второй, другой, выпускной канал через второй выпускной клапан. Путем регулирования первого момента срабатывания первого впускного клапана относительно второго момента срабатывания второго впускного клапана, а также момента срабатывания первого и второго выпускных клапанов, можно доставлять различные воздушные заряды в различное время для обеспечения некоторой стратификации, но смешивая их только в цилиндре для обеспечения однородного окончательного воздушного заряда цилиндра.5, the card 500 depicts an example of adjusting the timing of the actuation of the inlet and outlet valves with respect to the position of the piston for an engine cylinder configured to receive a first air charge from a first inlet channel through a first inlet valve, a second air charge from a second, separate , an inlet channel through a second, other, inlet valve, and also to discharge combustion products into a first exhaust channel through a first exhaust valve and into a second, other, exhaust channel through a second exhaust valve. By adjusting the first moment of actuation of the first inlet valve relative to the second moment of actuation of the second inlet valve, as well as the moment of actuation of the first and second exhaust valves, it is possible to deliver different air charges at different times to provide some stratification, but mixing them only in the cylinder to ensure a uniform final air cylinder charge.
Карта 500 иллюстрирует положение двигателя вдоль оси X, выраженное в углах поворота коленчатого вала (УПК). Кривая 502 показывает положения поршня (вдоль оси Y), со ссылкой на его положение между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ), а также со ссылкой на его положение в пределах четырех тактов (всасывания, сжатия, рабочего хода и выпуска) двигателя.Map 500 illustrates the position of the engine along the X axis, expressed in angles of rotation of the crankshaft (CCP).
Во время работы, каждый цилиндр двигателя обычно проходит четырехтактный цикл, включающий в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. Во время такта впуска, как правило, выпускные клапаны закрываются, а впускные клапаны открываются. Воздух подается в камеру сгорания через соответствующий впускной коллектор, и поршень перемещается по направлению к нижней части цилиндра для того, чтобы увеличить объем внутри камеры сгорания. Положение, при котором поршень находится рядом с нижней частью цилиндра и в конце своего такта (например, когда объем камеры сгорания максимален) обычно специалисты в данной области техники называют «нижней мертвой точкой» (НМТ). Во время такта сжатия впускные клапаны и выпускные клапаны закрыты. Поршень двигается по направлению к головке цилиндров, чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания. Точка, в которой поршень находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндров (т.е. когда камера сгорания имеет наименьший объем) специалисты в данной области обычно называют «верхней мертвой точкой» (ВМТ). В процессе, здесь и далее обозначаемом «впрыскивание», топливо поступает в камеру сгорания. В процессе, здесь и далее обозначаемом «зажигание», впрыснутое топливо воспламеняют с помощью известных способов зажигания, таких как свеча зажигания, что приводит к сгоранию. Во время рабочего хода расширяющиеся газы толкают поршень обратно к НМТ. Коленчатый вал превращает движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время хода выпуска, выпускные клапаны открываются, чтобы выпустить воспламененную смесь воздуха и топлива в выпускной коллектор, а поршень возвращается к ВМТ.During operation, each cylinder of the engine typically undergoes a four-stroke cycle, including an intake stroke, a compression stroke, an expansion stroke, and an exhaust stroke. During the intake stroke, as a rule, the exhaust valves close and the intake valves open. Air is supplied to the combustion chamber through an appropriate intake manifold, and the piston moves toward the bottom of the cylinder in order to increase the volume inside the combustion chamber. The position at which the piston is near the bottom of the cylinder and at the end of its stroke (for example, when the volume of the combustion chamber is maximum) is usually called by specialists in the art “bottom dead center” (BDC). During the compression stroke, the intake valves and exhaust valves are closed. The piston moves towards the cylinder head to compress the air inside the combustion chamber. The point at which the piston is at the end of its stroke and closest to the cylinder head (that is, when the combustion chamber has the smallest volume) is usually referred to by experts in this field as “top dead center” (TDC). In the process, hereinafter referred to as “injection”, the fuel enters the combustion chamber. In the process, hereinafter referred to as “ignition”, the injected fuel is ignited using known ignition methods, such as a spark plug, which leads to combustion. During the stroke, the expanding gases push the piston back to the BDC. The crankshaft turns the movement of the piston into the torque of the rotating shaft. Finally, during the course of the exhaust, the exhaust valves open to release an ignited mixture of air and fuel into the exhaust manifold, and the piston returns to TDC.
Кривая 504 показывает момент срабатывания, подъем и длительность открывания первого впускного клапана (Вп_1), соединенного с первым впускным каналом цилиндра двигателя. При этом кривая 506 показывает момент срабатывания, подъем и длительность открывания второго впускного клапана (Вп_2), соединенного со вторым впускным каналом цилиндра двигателя. Кривые 508а и 508b показывают момент срабатывания, подъем и длительность открывания второго выпускного клапана (Вып_2), соединенного со вторым выпускным каналом цилиндра двигателя. При этом кривые 510а и 510b показывают момент срабатывания, подъем и длительность открывания первого выпускного клапана (Вып_1), соединенного с первым выпускным каналом цилиндра двигателя. Как уже было отмечено, первый и второй впускные каналы могут быть отделены друг от друга, но расположены параллельно. Подобным образом, первый и второй выпускные каналы могут быть отделены друг от друга, но расположены параллельно. Также первый впускной канал может быть соединен с первым выпускным каналом через первый канал EGR, тогда как второй впускной канал может быть соединен со вторым выпускным каналом через второй канал EGR.
В проиллюстрированном примере первый клапан открыт в первый момент времени (кривая 502), являющимся более ранним в цикле двигателя, чем второй (кривая 504), когда открывается второй впускной клапан. В частности, первый момент срабатывания для первого впускного клапана ближе к ВМТ такта всасывания, прямо перед УПК2 (например, в момент ВМТ или перед ним). По сравнению с этим, второй момент срабатывания для второго впускного клапана запаздывает от ВМТ такта всасывания, то есть после УПК2, но перед УПК3. В этом случае первый впускной клапан может быть открыт в момент начала такта всасывания или перед ним, и закрыт в любое время перед его окончанием, в то время как второй впускной клапан может быть открыт после начала такта всасывания и оставлен открытым до начала такта сжатия.In the illustrated example, the first valve is opened at the first time (curve 502), which is earlier in the engine cycle than the second (curve 504), when the second intake valve opens. In particular, the first actuation moment for the first inlet valve is closer to the TDC of the suction stroke, directly in front of the CPC2 (for example, at or before the TDC). In comparison with this, the second actuation moment for the second inlet valve is delayed by the TDC of the suction stroke, that is, after UPK2, but before UPK3. In this case, the first inlet valve can be opened at the beginning of the suction stroke or in front of it, and closed at any time before it ends, while the second inlet valve can be opened after the start of the suction stroke and left open until the start of the compression stroke.
Кроме того, первый впускной клапан может быть открыт в первый момент срабатывания с первым, меньшим, значением подъема L1 клапана, при этом второй впускной клапан может быть открыт во второй момент срабатывания со вторым, большим значением подъема L2 клапана. Также первый впускной клапан может быть открыт в первый момент срабатывания на первое, меньшее, время D1 открывания клапана, а второй впускной клапан может быть открыт во второй момент срабатывания на второе и большее время D2 открывания клапана.In addition, the first inlet valve can be opened at the first actuation moment with a first lower valve lift value L1, while the second inlet valve can be opened at the second actuation moment with a second, higher valve lift value L2. Also, the first inlet valve can be opened at the first actuation moment for a first, shorter valve opening time D1, and the second inlet valve can be opened at the second actuation moment for a second and greater valve opening time D2.
В одном примере, когда первый и второй впускные клапаны соединены с приводом впускного клапана, фазу привода можно отрегулировать на открывание первого впускного клапана в первый момент срабатывания первого впускного клапана, а открывание второго впускного клапана во второй момент срабатывания второго впускного клапана. Также можно отрегулировать фазу привода для открывания первого впускного клапана с первым значением подъема клапана на первое время открывания, и для открывания второго впускного клапана со вторым значением подъема клапана на второе время открывания. В то время как рассмотренный пример иллюстрирует различные моменты времени срабатывания, подъем и длительность открывания для различных впускных клапанов, следует понимать, что в альтернативных вариантах осуществления изобретения впускные клапаны могут иметь те же значения подъема клапана и/или длительности открывания, тогда как моменты открывания разнесены во времени.In one example, when the first and second intake valves are connected to the intake valve actuator, the phase of the drive can be adjusted to open the first intake valve at the first instant of operation of the first intake valve, and open the second intake valve at the second instant of operation of the second intake valve. You can also adjust the phase of the actuator to open the first inlet valve with the first valve lift value for the first opening time, and to open the second inlet valve with the second valve lift value for the second opening time. While the example described illustrates different instants of the actuation time, lift and opening times for different inlet valves, it should be understood that in alternative embodiments, the intake valves may have the same valve lift and / or opening times, while the opening times are spaced in time.
Возвращаясь к выпускным клапанам, кривые 508а и 510а показывают первый пример настройки времени срабатывания выпускного клапана, в котором как первый, так и второй выпускные клапаны (Вып_1 и Вып_2) открываются в одно время, начиная по существу в НМТ такта выпуска, на значении УПК1 или около него, и заканчивая по существу в ВМТ такта выпуска, на значении УПК2 или около него. Таким образом, в первом примере первый и второй выпускные клапаны могут работать в процессе такта выпуска. Кроме того, в этом примере как первый, так и второй выпускной клапаны открываются с одинаковым подъемом L3 и одинаковой длительностью открывания D3. В приведенном примере, значение подъема клапана L3 меньше значения L2, но больше значения L1 для впускных клапанов. В одном случае значение подъема клапана L3 является средним значением для L1 и L2.Returning to the exhaust valves, curves 508a and 510a show a first example of setting the response time of the exhaust valve, in which both the first and second exhaust valves (Iss_1 and Iss_2) open at the same time, starting essentially at the BDC of the exhaust stroke, at the value of CPC1 or near it, and ending essentially at the TDC of the output stroke, at the value of CPC2 or around it. Thus, in the first example, the first and second exhaust valves can operate during the exhaust stroke. In addition, in this example, both the first and second exhaust valves open with the same lift L3 and the same opening time D3. In the above example, the valve lift value L3 is less than L2, but greater than L1 for intake valves. In one case, the valve lift value L3 is the average of L1 and L2.
Кривые 508b и 510b показывают второй пример настройки момента срабатывания выпускных клапанов, в котором моменты срабатывания первого и второго выпускных клапанов разнесены во времени. Таким образом, второй выпускной клапан открывается ближе к (или в момент) НМТ рабочего такта (расширения) при значении УПК1 или непосредственно перед ним, в то время как время срабатывания первого выпускного клапана запаздывает от НМТ рабочего такта, после значения УПК1, но перед значением УПК2. В этом случае второй выпускной клапан может быть открыт в момент начала такта выпуска или перед ним, как только поршень коснется дна в конце рабочего такта, и может быть закрыт перед окончанием такта выпуска. С другой стороны, первый выпускной клапан может быть открыт после начала такта выпуска и оставлен открытым по меньшей мере до начала такта всасывания. В дополнение к этому, второй выпускной клапан может быть открыт со вторым, меньшим, значением подъема L4 клапана, при этом первый выпускной клапан может быть открыт с первым, большим, значением подъема L5 клапана. Также первый второй выпускной клапан может быть открыт на первое, меньшее, время открывания D4 клапана, при этом первый выпускной клапан может быть открыт на второе, большее, время открывания D2 открывания клапана. В показанном примере момент срабатывания первого выпускного клапана является более поздним в цикле двигателя, чем момент срабатывания второго выпускного клапана. Однако в альтернативном варианте осуществления изобретения, например, при условиях нагрузки, момент срабатывания первого выпускного клапана может быть более ранним в цикле двигателя, чем момент срабатывания второго выпускного клапана. В других примерах, оба выпускных клапана могут быть открыты одновременно создания эффекта сбрасывающей заслонки. Таким же образом, оба впускных клапана могут быть открыты одновременно для создания эффекта перепускного клапана компрессора.
В одном примере профиль кулачка второго выпускного клапана может быть отрегулирован для открывания и закрывания второго выпускного клапана в НМТ такта расширения и выборочного выпуска продувочных газов цилиндра во второй выпускной канал. С другой стороны, профиль кулачка первого выпускного клапана может быть отрегулирован для открывания клапана после прохождения НМТ такта расширения и выборочного выпуска остаточных газов из цилиндра в первый выпускной канал.In one example, the cam profile of the second exhaust valve can be adjusted to open and close the second exhaust valve in the BDC of the expansion stroke and selectively release the purge gases of the cylinder to the second exhaust channel. On the other hand, the cam profile of the first exhaust valve can be adjusted to open the valve after the passage of the BDC of the expansion stroke and the selective release of residual gases from the cylinder into the first exhaust channel.
В одном примере, когда первый и второй выпускные клапаны соединены с приводом выпускного клапана, фаза привода может быть отрегулирована на открывание первого выпускного клапана в первый момент срабатывания первого выпускного клапана и на открывание второго выпускного клапана во второй момент (такой же или другой) срабатывания второго выпускного клапана. Также может быть отрегулирована фаза привода для открывания первого выпускного клапана с первым значением подъема клапана на первое время открывания, и для открывания второго впускного клапана со вторым (таким же или другим) значением подъема клапана на второе (такое же или другое) время открывания. Например, фаза привода впускного клапана может быть отрегулирована на основании фазы привода выпускного клапана, для согласования разнесенных во времени моментов срабатывания впускного клапана (как показано на кривых 504, 506) и выпускного клапана (как показано на кривых 508b, 510b). Кроме того, можно регулировать значение наложения между моментами срабатывания впускного и выпускного клапанов для регулирования количества EGR, попадающих в цилиндр. В других примерах, оба выпускных клапана могут быть открыты одновременно обеспечения эффекта сбрасывающей заслонки. Таким же образом, оба впускных клапана могут быть открыты одновременно для обеспечения эффекта перепускного клапана компрессора. Таким же образом, можно регулировать значение перекрытия клапанов между выпускными клапанами на основании требуемой регуляции давления наддува, а также можно регулировать значение перекрытия клапанов между впускными клапанами на основании требуемого перепуска компрессора.In one example, when the first and second exhaust valves are connected to the exhaust valve actuator, the phase of the actuator can be adjusted to open the first exhaust valve at the first moment of operation of the first exhaust valve and to open the second exhaust valve at the second moment (the same or different) of the second exhaust valve. The actuator phase may also be adjusted to open the first exhaust valve with a first valve lift value for a first opening time, and to open a second intake valve with a second (same or different) valve lift value for a second (same or different) opening time. For example, the intake valve actuator phase can be adjusted based on the exhaust valve actuator phase to match the timing of the inlet valve operating timing (as shown in
В этом случае использование различных моментов времени открывания выпускного клапана может способствовать увеличению эффективности двигателя и уменьшению выбросов, путем разделения выхлопных газов, выпускаемых при большем давлении (например, расширение продувочных выхлопных газов в цилиндре перед моментом, когда поршень цилиндра достигает НМТ такта расширения), и выхлопных газов, выпускаемых при более низком давлении (например, остаточные выхлопные газы, которые остаются в цилиндре после продувки), и их направления по разным выпускным каналам. В особенности, энергия выхлопа можно передана от продувочных газов в один или два выпускных канала для раскрутки турбины турбокомпрессора (которая в свою очередь раскручивает компрессор турбокомпрессора) или для обеспечения EGR с более высоким давлением. В то же время остаточные газы могут быть направлены в другой из двух выпускных каналов для нагрева каталитического нейтрализатора, тем самым сокращая выбросы или обеспечивая EGR с меньшим давлением. В этом случае выхлопные газы могут быть использованы более эффективно, чем при простом направлении всех выхлопных газов в цилиндр через одно общее выпускное отверстие турбины турбокомпрессора. В связи с этим можно достичь нескольких преимуществ. Например, можно увеличить среднее давление выхлопных газов, поданных к турбокомпрессору, увеличивая тем самым его выходную мощность. Кроме того, можно увеличить экономию топлива и снизить выброс твердых частиц путем уменьшения времени разогрева двигателя. Также данным способом можно уменьшить выбросы двигателя, так как по меньшей мере часть выхлопных газов цилиндра направлена из цилиндра к каталитическому нейтрализатору.In this case, the use of different times of the opening of the exhaust valve can increase engine efficiency and reduce emissions by separating exhaust gases discharged at a higher pressure (for example, expanding purge exhaust gases in the cylinder before the cylinder piston reaches the BDC of the expansion stroke), and exhaust gases discharged at lower pressure (for example, residual exhaust gases that remain in the cylinder after purging), and their directions to different exhausts m channels. In particular, exhaust energy can be transferred from the purge gases to one or two exhaust ducts to spin a turbocharger turbine (which in turn spins the turbocharger compressor) or to provide higher pressure EGR. At the same time, the residual gases can be sent to the other of the two exhaust channels to heat the catalytic converter, thereby reducing emissions or providing EGR with less pressure. In this case, the exhaust gases can be used more efficiently than with the simple direction of all exhaust gases into the cylinder through one common outlet of the turbocharger turbine. In this regard, several advantages can be achieved. For example, you can increase the average pressure of the exhaust gases supplied to the turbocharger, thereby increasing its output power. In addition, you can increase fuel economy and reduce particulate emissions by reducing engine warm-up time. Also, this method can reduce engine emissions, since at least part of the exhaust gases of the cylinder is directed from the cylinder to the catalytic converter.
Различные примеры воздушных зарядов, доставляемых в цилиндр по первому и второму впускным каналам, рассмотрены здесь со ссылкой на Фиг.6. Так, в таблице 600 приведен пример комбинаций первого воздушного заряда, доставляемого в цилиндр по первому впускному каналу через первый впускной клапан в первый, более ранний момент срабатывания впускного клапана, и второго воздушного заряда, доставляемого в цилиндр по второму впускному каналу через второй впускной клапан во второй, более поздний момент срабатывания впускного клапана. В связи с этим первый и второй воздушные заряды могут быть доставлены отдельно и затем смешаны (впервые) в цилиндре друг с другом и с впрыскиваемым напрямую топливом, перед зажиганием смеси.Various examples of air charges delivered to the cylinder through the first and second inlet channels are discussed herein with reference to FIG. 6. So, table 600 shows an example of combinations of the first air charge delivered to the cylinder through the first inlet channel through the first inlet valve at the first, earlier moment of operation of the intake valve and the second air charge delivered to the cylinder through the second inlet channel through the second inlet valve into second, later moment of inlet valve actuation. In this regard, the first and second air charges can be delivered separately and then mixed (for the first time) in the cylinder with each other and with directly injected fuel, before igniting the mixture.
В одном случае при первом условии (Условие_1), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать свежий воздух при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать наддувочный свежий воздух, доставляемый по второму впускному каналу под давлением компрессора. Здесь, за счет подачи в цилиндр двигателя свежего воздуха при атмосферном давлении и давлении наддува по разделенным впускным каналам, можно провести часть воздушного заряда с атмосферным давлением без затрат работы сжатия (турбокомпрессора), нагнетая лишь часть воздушного заряда, который требуется сжать. В этом случае можно добиться увеличения температурной эффективности.In one case, under the first condition (Condition_1), the first air charge delivered through the first inlet channel may contain fresh air at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain pressurized fresh air delivered through the second inlet channel under compressor pressure. Here, due to the supply of fresh air to the engine cylinder at atmospheric pressure and boost pressure through the divided inlet channels, it is possible to conduct part of the air charge with atmospheric pressure without the cost of compression (turbocharger), pumping only part of the air charge that needs to be compressed. In this case, an increase in temperature efficiency can be achieved.
В другом случае при втором условии (Условие_2), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать по меньшей мере некоторое количество рециркулированных выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В этом случае EGR низкого давления могут быть рециркулированы из первого выпускного канала к первому впускному каналу. В то же время второй воздушный заряд может содержать наддувочный свежий воздух, доставляемый по второму впускному каналу под давлением компрессора.In another case, under the second condition (Condition_2), the first air charge delivered through the first inlet channel may contain at least some recirculated exhaust gases at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). In this case, the low pressure EGR can be recycled from the first outlet to the first inlet. At the same time, the second air charge may contain pressurized fresh air delivered through the second inlet channel under compressor pressure.
Здесь, за счет обеспечения EGR низкого давления и нагнетаемого свежего воздуха по разделенным впускным каналам, можно держать EGR низкого давления в стороне от канала наддува. Это дает несколько преимуществ. Во-первых, работа сжатия турбокомпрессора не расходуется на доставку EGR. В результате улучшается эффективность сжатия турбокомпрессора. Во-вторых, при изолировании EGR низкого давления от компрессора турбокомпрессора снижается загрязнение турбокомпрессора. В-третьих, так как нагнетаемый свежий воздушный заряд не разбавляется EGR, достигается температурное преимущество в том, что не требуется охладитель воздушного заряда для снижения температуры впускного свежего воздуха. В-четвертых, путем отделения нагнетаемого воздушного заряда от воздушного заряда с EGR можно уменьшить задержки как системы управления наддувом, так и системы управления рециркуляцией выхлопных газов, обеспечивая синергические преимущества. И наконец, разделяя общий воздушный заряд на часть, доставляемую по впускному каналу естественного давления (то есть без наддува) и часть, доставляемую компрессором, снижается требуемая работа компрессора, предоставляя улучшение термодинамического КПД. В связи с этим может быть использован меньший турбокомпрессор (с меньшим компрессором и/или турбиной) без потери эффективности наддува, снижая при этом провал тяги турбины при низких оборотах.Here, by providing low pressure EGR and forced fresh air through the divided intake channels, it is possible to keep the low pressure EGR away from the boost channel. This has several advantages. Firstly, the compression work of a turbocharger is not spent on EGR delivery. As a result, the compression efficiency of the turbocharger is improved. Secondly, by isolating the low pressure EGR from the turbocharger compressor, the turbocharger pollution is reduced. Thirdly, since fresh fresh air charge is not diluted with EGR, a temperature advantage is achieved in that an air charge cooler is not required to lower the fresh air inlet temperature. Fourth, by separating the charge air charge from the air charge with EGR, it is possible to reduce delays of both the charge control system and the exhaust gas recirculation control system, providing synergistic advantages. And finally, dividing the total air charge into a part delivered through the natural pressure inlet (i.e., without boost) and a part delivered by the compressor, the required compressor operation is reduced, providing an improvement in thermodynamic efficiency. In this regard, a smaller turbocharger (with a smaller compressor and / or turbine) can be used without loss of boost efficiency, while reducing the failure of the turbine traction at low speeds.
В качестве другого примера, при третьем условии (Условие_3), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать смесь свежего воздуха и выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении (без наддува). Таким образом, первое количество EGR низкого давления может быть смешано с первым количеством свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении, и доставлено к цилиндру через первый впускной канал. В то же время второй воздушный заряд может содержать наддувочный свежий воздух (при давлении компрессора). Здесь, как и в предыдущем случае (при условии_2), предоставляя по меньшей мере некоторое количество EGR через впускной канал, который отделен от впускного канала с компрессором, можно уменьшить загрязнение турбокомпрессора, задержки в управлении турбокомпрессором и системой рециркуляции выхлопных газов, улучшить эффективность турбокомпрессора, и увеличить преимущества наддува и системы рециркуляции в более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя.As another example, under the third condition (Condition_3), the first air charge delivered through the first inlet may contain a mixture of fresh air and exhaust gases at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). Thus, the first amount of low pressure EGR can be mixed with the first amount of fresh air at atmospheric or lower pressure, and delivered to the cylinder through the first inlet. At the same time, the second air charge may contain boost fresh air (at compressor pressure). Here, as in the previous case (under condition_2), by providing at least a certain amount of EGR through the inlet channel, which is separated from the inlet channel with the compressor, it is possible to reduce turbocharger pollution, delays in controlling the turbocharger and exhaust gas recirculation system, and improve the efficiency of the turbocharger, and increase the benefits of boost and recirculation systems over a wider range of engine operating conditions.
В еще одном примере, при четвертом условии (Условие_4), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать по меньшей мере некоторое количество рециркулированных выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать по меньшей мере некоторое количество рециркулированных выхлопных газов под давлением компрессора. То есть EGR низкого давления могут быть доставлены по первому впускному каналу, а EGR высокого давления - по второму. Здесь, за счет обеспечения подачи EGR высокого и низкого давления к цилиндру по разным впускным каналам, можно расширить преимущества системы рециркуляции выхлопных газов в более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя. Дополнительно, можно осуществлять независимый контроль EGR низкого и высокого давления.In another example, under the fourth condition (Condition_4), the first air charge delivered through the first inlet channel may contain at least some recirculated exhaust gases at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain at least a certain amount of recirculated exhaust gases under compressor pressure. That is, low pressure EGR can be delivered via the first inlet, and high pressure EGR via the second. Here, by providing high and low pressure EGR to the cylinder through different inlet channels, it is possible to expand the advantages of the exhaust gas recirculation system in a wider range of engine operating conditions. Additionally, independent low and high pressure EGR control can be implemented.
В другом примере, при пятом условии (Условие_5), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать свежий воздух при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать по меньшей мере некоторое количество рециркулированных выхлопных газов под давлением компрессора. То есть EGR высокого давления могут быть рециркулированы из второго выпускного канала выше по потоку турбины турбокомпрессора во второй впускной канал ниже по потоку компрессора турбокомпрессора. Здесь, путем доставки свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении и нагнетенных EGR через различные впускные каналы к цилиндру двигателя, можно уменьшить разбавление свежего воздуха EGR.In another example, under the fifth condition (Condition_5), the first air charge delivered through the first inlet channel may contain fresh air at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain at least a certain amount of recirculated exhaust gases under compressor pressure. That is, high-pressure EGR can be recycled from the second outlet channel upstream of the turbocharger turbine to the second inlet channel downstream of the turbocharger compressor. Here, by delivering fresh air at atmospheric or lower pressure and pressurized EGR through various inlets to the engine cylinder, dilution of fresh EGR air can be reduced.
В качестве еще одного примера, при шестом условии (Условие_6), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать смесь выхлопных газов и свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать по меньшей мере некоторое количество рециркулированных выхлопных газов под давлением компрессора. Таким образом, первое количество EGR низкого давления может быть смешано с первым количеством свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении, и доставлено к цилиндру через первый впускной канал, при этом EGR высокого давления доставляется в цилиндр через второй впускной канал. Здесь, как и в предыдущем примере (при Условии_4), при доставке EGR высокого и низкого давления к цилиндру по разным впускным каналам, можно расширить преимущества системы рециркуляции выхлопных газов в более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя (частота/нагрузка).As another example, under the sixth condition (Condition_6), the first air charge delivered through the first inlet may contain a mixture of exhaust gases and fresh air at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain at least a certain amount of recirculated exhaust gases under compressor pressure. Thus, the first amount of low-pressure EGR can be mixed with the first amount of fresh air at atmospheric or lower pressure, and delivered to the cylinder through the first inlet, while the high-pressure EGR is delivered to the cylinder through the second inlet. Here, as in the previous example (under Condition_4), when delivering EGR high and low pressure to the cylinder through different inlet channels, it is possible to expand the advantages of the exhaust gas recirculation system in a wider range of engine operating conditions (frequency / load).
В следующем примере, при седьмом условии (Условие_7), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать по меньшей мере некоторое количество рециркулированных выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать смесь EGR и свежего воздуха под давлением компрессора. Таким образом, второе количество EGR высокого давления может быть смешано со вторым количеством свежего воздуха при давлении компрессора, и доставлено к цилиндру через второй впускной канал, при этом EGR низкого давления доставляются в цилиндр через первый впускной канал. Здесь, как и в предыдущем примере (при Условии_4 и Условии_6), путем подачи EGR высокого и низкого давления к цилиндру по разным впускным каналам, можно расширить преимущества системы рециркуляции выхлопных газов в более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя (частота/нагрузка).In the following example, under the seventh condition (Condition_7), the first air charge delivered through the first inlet channel may contain at least some recirculated exhaust gases at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain a mixture of EGR and fresh air under compressor pressure. Thus, the second amount of high pressure EGR can be mixed with the second amount of fresh air at the compressor pressure, and delivered to the cylinder through the second inlet, while the low pressure EGR is delivered to the cylinder through the first inlet. Here, as in the previous example (under Condition_4 and Condition_6), by applying EGR high and low pressure to the cylinder through different inlet channels, it is possible to expand the advantages of the exhaust gas recirculation system in a wider range of engine operating conditions (frequency / load).
В качестве еще одного примера, при восьмом условии (Условие_8), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать смесь рециркулированных выхлопных газов и свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать смесь рециркулированных выхлопных газов и свежего воздуха под давлением компрессора. Таким образом, первое количество EGR низкого давления может быть смешано с первым количеством свежего воздуха при атмосферном или более низком давлении, и доставлено к цилиндру через первый впускной канал, при этом второе количество EGR высокого давления может быть смешано со вторым количеством свежего воздуха при давлении компрессора и доставлено в цилиндр через второй впускной канал. Здесь, за счет подачи к цилиндру первого воздушного заряда с низким давлением отдельно от второго воздушного заряда с высоким давлением через различные впускные каналы, EGR и наддув могут быть использованы в более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя с лучшим управлением.As another example, under the eighth condition (Condition_8), the first air charge delivered through the first inlet may comprise a mixture of recycled exhaust gases and fresh air at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain a mixture of recycled exhaust gases and fresh air under compressor pressure. Thus, the first amount of low pressure EGR can be mixed with the first amount of fresh air at atmospheric or lower pressure, and delivered to the cylinder through the first inlet, while the second amount of high pressure EGR can be mixed with the second amount of fresh air at the compressor pressure and delivered to the cylinder through a second inlet channel. Here, by supplying a first low-pressure air charge to the cylinder separately from a second high-pressure air charge through various inlet channels, EGR and boost can be used in a wider range of engine operating conditions with better control.
В другом примере, при девятом условии (Условие_9), первый воздушный заряд, доставляемый по первому впускному каналу, может содержать свежий воздух при атмосферном или более низком давлении (без наддува). В то же время второй воздушный заряд может содержать смесь рециркулированных выхлопных газов и по меньшей мере некоторую часть свежего воздуха под давлением компрессора. Таким образом, второе количество EGR высокого давления может быть смешано со вторым количеством свежего воздуха при давлении компрессора, и доставлено к цилиндру через второй впускной канал, при этом свежий воздух при атмосферном или меньшем давлении доставляется в цилиндр через первый впускной канал. Здесь, за счет подачи нагнетаемого воздушного заряда и воздушного заряда при атмосферном или меньшем давлении через различные впускные каналы, можно доставить воздушный заряд при атмосферном или меньшем давлении без приложения работы компрессора, расходуя работу компрессора турбокомпрессора лишь для нагнетания воздушного потока высокого давления.In another example, under the ninth condition (Condition_9), the first air charge delivered through the first inlet can contain fresh air at atmospheric or lower pressure (naturally aspirated). At the same time, the second air charge may contain a mixture of recirculated exhaust gases and at least some of the fresh air under the pressure of the compressor. Thus, a second amount of high pressure EGR can be mixed with a second amount of fresh air at a compressor pressure, and delivered to the cylinder through a second inlet, while fresh air at atmospheric or lower pressure is delivered to the cylinder through the first inlet. Here, by supplying an injected air charge and an air charge at atmospheric or lower pressure through various inlet channels, it is possible to deliver an air charge at atmospheric or lower pressure without applying compressor operation, spending the operation of a turbocompressor compressor only to pump a high pressure air stream.
На Фиг.7 показан пример последовательности действий 700 для уменьшения провала тяги на низких оборотах. Таким образом, программа представляет согласование работы дроссельной заслонки всасываемого воздуха первого впускного канала с работой турбокомпрессора во втором впускном канале при увеличении нагрузки на двигатель при неизменных оборотах для уменьшения провала тяги. Уменьшая провал тяги, можно увеличить эффективность турбокомпрессора и улучшить рабочие характеристики двигателя. На Фиг.8 изображен пример регулировки дроссельной заслонки EGR при увеличении нагрузки на двигатель, в соответствии с Фиг.7, по карте 800.FIG. 7 shows an example of a process 700 to reduce draft failure at low revs. Thus, the program represents the coordination of the operation of the intake air throttle of the first inlet channel with the operation of the turbocharger in the second inlet channel when the engine load is increased at constant speed to reduce draft failure. By reducing traction failure, you can increase the efficiency of the turbocharger and improve engine performance. On Fig shows an example of adjusting the throttle EGR when increasing the load on the engine, in accordance with Fig.7, on the map 800.
На этапе 702 действие программы заключается в подтверждении увеличения нагрузки на двигатель. В одном случае факт увеличения нагрузки может подтвердиться в ответ на нажатие водителем педали газа дальше порогового положения. В другом случае факт увеличения нагрузки может подтвердиться в ответ на затребованный водителем крутящий момент, превышающий пороговое значение.At
В связи с этим, перед увеличением нагрузки, каждый цилиндр двигателя может получить количество рециркулированных выхлопных газов (особенно EGR высокого давления) через первый впускной канал, а также свежий воздух через второй канал, параллельный первому. Выхлопные газы могут быть рециркулированы при низком давлении из первого выпускного канала, соединенного с первым впускным каналом ниже по потоку первой впускной дроссельной заслонки через первый канал EGR, включая первый клапан системы рециркуляции выхлопных газов. В ответ на увеличение нагрузки, в блоке 704 действие программы заключается в увеличении количества всасываемого свежего воздуха, при уменьшении количества рециркулированных выхлопных газов, поставляемых в цилиндр через первый впускной канал. В частности, действие программы заключается в открывании (или увеличении открывания) первой впускной дроссельной заслонки в первом впускном канале для увеличения количества всасываемого свежего воздуха, передаваемого цилиндру через первый впускной канал, при закрывании (или уменьшении открывания) первого клапана EGR в первом канале EGR, установленном между первым впускным каналом и первым выпускным каналом для уменьшения количества выхлопных газов, рециркулированных через первый впускной канал.In this regard, before increasing the load, each cylinder of the engine can receive the amount of recirculated exhaust gases (especially high-pressure EGR) through the first inlet channel, as well as fresh air through the second channel parallel to the first. Exhaust gases may be recirculated at low pressure from a first exhaust passage connected to the first inlet duct downstream of the first intake throttle valve through a first EGR passage, including a first exhaust gas recirculation valve. In response to an increase in load, in
При регулировании впускной дроссельной заслонки и клапана EGR в первом впускном канале, на этапе 706, действие программы далее заключается в эксплуатации компрессора турбокомпрессора, соединенного со вторым впускным каналом, для увеличения количества нагнетаемого свежего воздуха, доставляемого в цилиндр через второй впускной канал на время увеличения нагрузки. Таким образом, контроллер двигателя может запустить работу компрессора во время открывания (или увеличении открывания) второй впускной дроссельной заслонки, расположенной во втором впускном канале ниже по потоку компрессора, для увеличения количества нагнетаемого свежего воздуха, доставляемого в цилиндр. Контроллер может также закрыть (или уменьшить открывание) второй клапан EGR, находящийся во втором канале выхлопных газов между вторым впускным каналом и вторым выпускным каналом, для уменьшения количества EGR высокого давления, проходящих через второй впускной канал. В одном примере, первая впускная дроссельная заслонка может быть постепенно открыта, а первый клапан системы рециркуляции выхлопных газов может быть постепенно закрыт с параметрами на основании профиля частоты компрессора. Регулирование первой и второй впускных дроссельных заслонок и первого и второго клапанов EGR можно продолжать в течение некоторого промежутка времени, пока частота компрессора не достигнет порогового значения. В одном примере, пороговая частота может соответствовать частоте, за пределами которой снижается провал тяги, как например частота, при которой давление на выходе компрессора больше, чем атмосферное давление при данных условиях эксплуатации двигателя.When adjusting the inlet throttle and the EGR valve in the first inlet channel, at
На этапе 708 может быть подтвержден факт достижения компрессором пороговой частоты. Альтернативно, может быть определено, прошло ли заранее заданное время, соответствующее времени достижения компрессором пороговой частоты (например, с использованием таймера). Если нет, то на этапе 710 программа осуществляет открывание первой впускной дроссельной заслонки и закрывание первого клапана EGR во время работы компрессора. По сравнению с этим, если частота компрессора достигла порогового значения или если прошло указанное время, то на этапе 712 действие программы заключается в уменьшении количества всасываемого свежего воздуха, при увеличении количества рециркулированных выхлопных газов, поставляемых в цилиндр через первый впускной канал. Таким образом, действие программы заключается в закрывании (или уменьшении открывания) первой впускной дроссельной заслонки в первом впускном канале для уменьшения количества всасываемого свежего воздуха, передаваемого цилиндру через первый впускной канал, при открывании (или увеличении открывания) первого клапана выхлопных газов в первом канале выхлопных газов, установленном между первым впускным каналом и первым выпускным каналом для увеличения количества рециркулированных выхлопных газов, проходящих через первый впускной канал. В одном случае первая впускная дроссельная заслонка может быть постепенно закрыта, а первый клапан EGR может быть постепенно открыт с параметрами, основанными на профиле частоты вращения двигателя.At 708, a compressor can reach a threshold frequency. Alternatively, it can be determined whether a predetermined time has elapsed corresponding to the time the compressor reaches the threshold frequency (for example, using a timer). If not, then at
В этом случае цилиндр может быть наполнен свежим воздухом через первый впускной канал при увеличении частоты компрессора во втором впускном канале, так чтобы компрессор к этому времени имел требуемую скорость наддува, и цилиндр можно было наполнить свежим воздухом. Другими словами, ко времени, когда компрессор имеет давление наддува, нагнетаемый свежий воздух может быть подведен в цилиндр через второй впускной канал, при этом дополнительное количество свежего воздуха поставляется цилиндру через первый впускной канал. Следовательно, снижается провал тяги, возникающий из-за ожидания компрессора выхода на нужную частоту перед осуществлением наддува свежего воздуха в цилиндр. Затем, когда компрессор достигнет нужной частоты, EGR могут быть введены через первый и второй впускные каналы (например, EGR низкого давления через первый впускной канал, а EGR высокого давления - через второй впускной канал) для получения преимуществ EGR в дополнение к преимуществам наддува. Уменьшая провал тяги, увеличивается эффективность турбокомпрессора и улучшаются рабочие характеристики двигателя. При получении преимущества от наддува и от системы рециркуляции выхлопных газов одновременно, можно добиться синергических улучшений рабочих характеристик двигателя.In this case, the cylinder can be filled with fresh air through the first inlet channel with increasing compressor frequency in the second inlet channel, so that the compressor at this time has the desired boost speed and the cylinder can be filled with fresh air. In other words, by the time the compressor has a boost pressure, the injected fresh air can be brought into the cylinder through the second inlet channel, with additional fresh air supplied to the cylinder through the first inlet channel. Consequently, the failure of the thrust due to waiting for the compressor to reach the desired frequency before boosting fresh air into the cylinder is reduced. Then, when the compressor reaches the desired frequency, EGR can be introduced through the first and second inlet channels (e.g., low pressure EGR through the first inlet and high pressure EGR through the second inlet) to take advantage of EGR in addition to the advantages of boost. By reducing traction failure, the efficiency of the turbocharger increases and engine performance improves. By taking advantage of the boost and the exhaust gas recirculation system at the same time, synergistic improvements in engine performance can be achieved.
Этапы, показанные на Фиг.7, далее рассматриваются в примере на Фиг.8. На карте 800 на графике 802 проиллюстрирован выходной крутящий момент двигателя в зависимости от длительности работы двигателя. Соответствующие изменения в частоте компрессора турбокомпрессора показаны графиком 804. Изменения положения первой впускной дроссельной заслонки и первого клапана EGR, соединенных с первым впускным каналом, показаны на графиках 810 и 812 соответственно. При этом изменения положения второй впускной дроссельной заслонки и второго клапана EGR, соединенных со вторым впускным каналом, показаны на графиках 806 и 808 соответственно. В связи с этим, только второй впускной канал может содержать компрессор турбокомпрессора. Изменения в составе первого воздушного заряда (Вп.Возд_1), доставляемого в цилиндр через первый впускной канал, что является следствием регулирования первого клапана EGR и дроссельной заслонки, показаны на графиках 818 и 820. При этом изменения в составе второго воздушного заряда (Вп.Возд_2), доставляемого в цилиндр через второй впускной канал, что является следствием регулирования второго клапана выхлопных газов и дроссельной заслонки, показаны на графиках 814 и 816. Изменения в общем воздушном заряде цилиндра показаны на графиках 822 и 824 соответственно. В каждом из графиков 814-824 сплошной линией показан компонент воздушного заряда относящийся к свежему воздуху, а пунктирной линией показан компонент, относящийся к EGR.The steps shown in FIG. 7 are further discussed in the example of FIG. 8. Map 800 on
До момента времени t1 на основании режима работы двигателя требуется меньший крутящий момент. Здесь общий воздушный заряд цилиндра соответствует меньшему крутящему моменту, и, следовательно, он может содержать относительно большое количество EGR (пунктирная линия графика 824) и относительно малое количество свежего воздуха (сплошная линия графика 822). Используя EGR при режиме малой нагрузки, можно добиться экономии топлива и снижения выбросов. Общий воздушный заряд, доставленный в цилиндр до момента t1, может быть получен смешиванием первого впускного заряда из первого впускного канала со вторым впускным зарядом из второго впускного канала. Таким образом, первый впускной заряд может содержать большее количество рециркулированных выхлопных газов (график 820) при атмосферном или меньшем давлении (то есть EGR низкого давления) и меньшее количество свежего воздуха при атмосферном или меньшем давлении (график 818), полученное путем открывания первого клапана EGR (график 812) и второй впускной дроссельной заслонки (график 810) на соответствующие величины. Для сравнения, второй впускной воздушный заряд может содержать свежий воздух (сплошная линия графика 814), и практически не содержать EGR (пунктирная линия графика 816), что достигается за счет открывания второй дроссельной заслонки (график 806) и закрывании второго клапана EGR (график 808).Until time t1, lower torque is required based on the engine operating mode. Here, the total air charge of the cylinder corresponds to lower torque, and therefore, it can contain a relatively large amount of EGR (dashed line of graph 824) and a relatively small amount of fresh air (solid line of graph 822). Using EGR under light load conditions can save fuel and reduce emissions. The total air charge delivered to the cylinder before time t1 can be obtained by mixing the first inlet charge from the first inlet channel with the second inlet charge from the second inlet channel. Thus, the first intake charge may contain more recycled exhaust gas (plot 820) at atmospheric or lower pressure (i.e. low pressure EGR) and less fresh air at atmospheric or lower pressure (plot 818) obtained by opening the first EGR valve (graph 812) and the second inlet throttle (graph 810) by the corresponding values. For comparison, the second inlet air charge may contain fresh air (solid line of graph 814), and almost no EGR (dashed line of graph 816), which is achieved by opening the second throttle (graph 806) and closing the second EGR valve (graph 808 )
В момент времени t1, происходит увеличение нагрузки, что приводит к потребности в большем крутящем моменте. Например, больший крутящий момент может потребоваться в ответ на нажатие водителем педали газа, превышающее пороговый уровень. В ответ на увеличение нагрузки, компрессор (график 804) может предоставить нагнетаемый воздушный заряд, в то время как вторая впускная дроссельная заслонка (график 806) открыта (то есть полностью открыта) для передачи нагнетаемого воздуха в цилиндр. Однако нагнетаемый воздушный заряд может быть недоступен, пока компрессор не достигнет пороговой частоты, что приводит к провалу тяги. Для уменьшения провала тяги, в процессе набора оборотов компрессора во втором впускном канале, первый впускной воздушный заряд, доставляемый через первый впускной канал, может быть временно настроен на увеличение доли свежего воздуха, при этом уменьшая долю EGR (графики 808-820). Таким образом, можно закрыть первый клапан EGR (график 812) в то время, как первая впускная дроссельная заслонка (график 810) открыта полностью для увеличения количества естественно подаваемого в цилиндр свежего воздуха, при этом снижая количество подводимых EGR низкого давления.At time t1, an increase in load occurs, which leads to the need for more torque. For example, more torque may be required in response to a driver pressing a gas pedal that exceeds a threshold level. In response to an increase in load, the compressor (graph 804) can provide a chargeable air charge, while the second intake throttle (graph 806) is open (i.e., fully open) to transfer the charge air to the cylinder. However, the charge air charge may not be available until the compressor reaches the threshold frequency, which leads to failure of traction. To reduce draft failure, during the compressor speed set in the second inlet, the first air intake delivered through the first inlet can be temporarily set to increase the fraction of fresh air, while decreasing the proportion of EGR (graphs 808-820). Thus, it is possible to close the first EGR valve (graph 812) while the first intake throttle (graph 810) is fully open to increase the amount of fresh air naturally supplied to the cylinder, while reducing the amount of low pressure EGR input.
В момент времени t2, когда компрессор достиг требуемого порогового значения частоты, нагнетаемый воздушный заряд может быть доставлен в цилиндр через второй впускной канал (график 814). В это время количество свежего воздуха, поставляемого через первый впускной канал, может быть уменьшено постепенным закрыванием первой впускной дроссельной заслонки (график 810), при этом количество EGR низкого давления может быть постепенно возвращено открыванием первого клапана EGR (график 812). В этом случае, когда компрессор набирает обороты в одном впускном канале, свежий воздух можно доставить в цилиндр через другой впускной канал для снижения концентрации уже имеющихся в цилиндре рециркулированных выхлопных газов. Следовательно, когда компрессор набрал обороты, можно нагнетать свежий воздух во втором впускном канале для увеличения крутящего момента. Также, когда компрессор набрал обороты, его можно использовать для нагнетания свежего воздуха через один впускной канал, в то время как EGR низкого давления доставляются в цилиндр двигателя параллельно через другой впускной канал. В этом случае можно уменьшить провал тяги благодаря преимуществам системы рециркуляции выхлопных газов наряду с преимуществом наддува.At time t2, when the compressor has reached the desired threshold frequency value, the injected air charge can be delivered to the cylinder through the second inlet channel (graph 814). At this time, the amount of fresh air supplied through the first inlet can be reduced by gradually closing the first inlet throttle (graph 810), while the amount of low pressure EGR can be gradually returned by opening the first EGR valve (graph 812). In this case, when the compressor picks up speed in one inlet, fresh air can be delivered to the cylinder through another inlet to reduce the concentration of recirculated exhaust gas already in the cylinder. Therefore, when the compressor has gained speed, it is possible to pump fresh air in the second inlet channel to increase the torque. Also, when the compressor has gained momentum, it can be used to pump fresh air through one inlet, while low-pressure EGR is delivered to the engine cylinder in parallel through another inlet. In this case, the draft failure can be reduced thanks to the advantages of the exhaust gas recirculation system along with the advantage of boost.
Следует понимать, что в других вариантах осуществления изобретения провал тяги можно дополнительно или по необходимости снизить путем закрывания клапанов EGR, деактивации первого выпускного клапана и полного открывания второго выпускного клапана. Затем, при необходимости можно открыть один или несколько клапанов EGR для обеспечения их требуемого количества, как отражено на графиках 808 и 812.It should be understood that in other embodiments, the draft failure can be further or optionally reduced by closing the EGR valves, deactivating the first exhaust valve and fully opening the second exhaust valve. Then, if necessary, you can open one or more EGR valves to ensure their required number, as shown in
На Фиг.9 показана примерная последовательность действий для регулирования работы охладителя EGR в зависимости от режима работы двигателя. В частности, программа позволяет использовать охладитель EGR, расположенный в месте соединения канала EGR и впускного канала (например, на соединении первого канала EGR и первого впускного канала) для охлаждения впускного воздушного заряда, поступающего в цилиндр (например, через первый впускной канал) при некоторых условиях, при этом можно задействовать охладитель EGR для нагрева впускного воздушного заряда при других условиях.Figure 9 shows an exemplary sequence of steps for regulating the operation of the EGR cooler depending on the engine operating mode. In particular, the program allows the use of an EGR cooler located at the junction of the EGR channel and the inlet channel (for example, at the junction of the first EGR channel and the first inlet channel) to cool the intake air charge entering the cylinder (for example, through the first inlet channel) for some conditions, while you can use the EGR cooler to heat the intake air charge under other conditions.
На этапе 902 можно определить и/или измерить условия эксплуатации двигателя. Эти условия могут включать в себя, например, температуру и давление окружающей среды, температуру двигателя, частоту двигателя, частоту коленвала, скорость трансмиссии, состояние заряда аккумулятора, доступное топливо, содержание спирта в топливе, температуру каталитического нейтрализатора, необходимый крутящий момент и др. На этапе 904 можно определить, требуется ли нагрев воздушного заряда. В одном примере может потребоваться нагрев впускного воздушного заряда, когда двигатель не ограничен детонацией. Например, если детонация не предполагается, можно нагреть воздушный заряд для уменьшения работы двигателя и увеличения экономии топлива.At 902, it is possible to determine and / or measure engine operating conditions. These conditions may include, for example, ambient temperature and pressure, engine temperature, engine frequency, crankshaft frequency, transmission speed, battery charge status, available fuel, alcohol content in the fuel, catalytic converter temperature, required torque, etc.
Если нагрев требуется, то на этапе 906 проверяют условия нагрева. Таким образом, можно определить, все ли условия присутствуют, чтобы охладитель EGR мог использоваться в качестве нагревателя для нагрева воздушного заряда. Например, когда охладитель EGR представляет собой охладитель на жидком хладагенте, можно подтвердить, что температура охладителя выше, чем температура входящего воздуха. Также можно принять, что условия детонации не присутствуют (то есть детонация не происходит). Если все условия нагрева соблюдены, то на этапе 908 программа включает в себя закрывание первого клапана EGR, при этом открывая первую впускную дроссельную заслонку в первом впускном канале для нагрева охладителем EGR воздушного заряда, подводимого в цилиндр через первый впускной канал. В этом случае перед впуском в цилиндр можно нагреть воздушный заряд, проходящий через первый впускной канал, тем самым, уменьшая потери на прокачивание двигателя и улучшая его эффективность. Если хотя бы одно условие нагрева не выполнено, то контроллер определяет, что нельзя в данный момент использовать охладитель EGR для нагрева воздушного заряда, и программа может завершиться.If heating is required, then at
Если нагрев воздушного заряда не требуется на этапе 904, на этапе 910 определяют, требуется ли охлаждение воздушного заряда. В одном примере, для уменьшения температуры выхлопных газов, поставляемых в цилиндр, может быть использовано охлаждение. Охлажденные выхлопные газы могут уменьшить детонацию в цилиндре, что также обеспечивает экономию топлива и восстановление окислов азота (NOx). Если охлаждение не требуется, программа завершается. Если охлаждение требуется, то на этапе 912 могут быть подтверждены условия охлаждения. Также можно определить, все ли условия присутствуют для работы охладителя EGR для охлаждения воздушного заряда. Например, можно убедиться, что охлаждение не приведет к образованию конденсата на компрессоре. Если все условия охлаждения соблюдены, то на этапе 914 программа предусматривает открывание второго клапана EGR, при закрывании второй впускной дроссельной заслонки во втором впускном канале для охлаждения охладителем EGR воздушного заряда, подводимого в цилиндр через второй впускной канал. В дополнение или по выбору, программа может предусматривать открывание первого клапана EGR, при закрывании первой впускной дроссельной заслонки в первом впускном канале для охлаждения охладителем EGR воздушного заряда, подводимого в цилиндр через первый впускной канал. В этом случае воздушный заряд можно охладить перед впуском в цилиндр, а также можно добиться терморегуляции выхлопных газов. Если хотя бы одно условие охлаждения не выполнено, то контроллер определяет, что в данный момент нельзя использовать охладитель EGR для охлаждения воздушного заряда, и программа может завершиться.If heating of the air charge is not required at
В одном примере, нагревание впускного воздушного заряда может заключаться только в нагревании EGR, подводимых к цилиндру. Например, если охладитель EGR расположен внутри канала рециркуляции выхлопных газов (или канала EGR), как изображено на Фиг.1, 2, клапан EGR может быть открыт и охладитель EGR может работать в качестве нагревателя для нагревания EGR, и затем смешивать нагретые EGR с более холодным воздушным зарядом во впускном канале перед его доставкой в цилиндр. Альтернативно, если охладитель EGR расположен в месте соединения канала EGR и впускного канала, нагревание воздушного заряда может заключаться в нагревании свежего воздуха и/или EGR, поступающих в цилиндр. Например, клапан EGR может быть закрыт, а охладитель EGR может работать в качестве нагревателя для нагревания свежего воздуха перед его попаданием в цилиндр. Альтернативно, клапан EGR может быть открыт, а охладитель EGR может работать в качестве нагревателя для нагревания свежего воздуха и EGR, затем нагретые свежий воздух и EGR смешиваются во впускном канале перед доставкой в цилиндр.In one example, heating the intake air charge can only consist in heating the EGR supplied to the cylinder. For example, if the EGR cooler is located inside the exhaust gas recirculation channel (or EGR channel), as shown in FIGS. 1, 2, the EGR valve can be opened and the EGR cooler can act as a heater to heat the EGR, and then mix the heated EGR with more cold air charge in the inlet channel before it is delivered to the cylinder. Alternatively, if the EGR cooler is located at the junction of the EGR channel and the inlet, heating the air charge may consist in heating the fresh air and / or EGR entering the cylinder. For example, an EGR valve may be closed, and an EGR cooler may act as a heater to heat fresh air before it enters the cylinder. Alternatively, the EGR valve can be opened and the EGR cooler can act as a heater to heat fresh air and EGR, then the heated fresh air and EGR are mixed in the inlet before being delivered to the cylinder.
В других примерах один из охладителей EGR может работать в качестве охладителя, в то время как другой охладитель EGR может работать в качестве нагревателя. Например, при первом условии, контроллер двигателя может использовать первый охладитель EGR в первом впускном канале для нагревания первого количества выхлопных газов перед рециркулированием выхлопных газов в первый впускной канал, и при втором условии, контроллер двигателя может использовать первый охладитель EGR в первом впускном канале для охлаждения первого количества выхлопных газов перед рециркулированием выхлопных газов в первый впускной канал. В то же время при первом условии, контроллер двигателя может использовать второй охладитель EGR во втором впускном канале для охлаждения второго количества выхлопных газов перед рециркулированием выхлопных газов во второй впускной канал, и при втором условии контроллер двигателя может использовать второй охладитель EGR во втором впускном канале для нагревания второго количества выхлопных газов перед рециркулированием выхлопных газов во второй впускной канал. Таким образом, второй охладитель EGR может быть использован в качестве нагревателя только тогда, когда компрессор не работает и не осуществляется наддув.In other examples, one of the EGR coolers can work as a cooler, while the other EGR coolers can work as a heater. For example, under the first condition, the engine controller can use the first EGR cooler in the first inlet to heat the first amount of exhaust gas before recirculating the exhaust gases to the first inlet, and under the second condition, the engine controller can use the first EGR cooler in the first inlet to cool the first amount of exhaust gas before recirculating the exhaust gas into the first inlet channel. At the same time, under the first condition, the engine controller can use a second EGR cooler in the second inlet to cool the second amount of exhaust gas before recirculating the exhaust gases into the second inlet, and under the second condition, the engine controller can use the second EGR cooler in the second inlet for heating the second amount of exhaust gas before recirculating the exhaust gas into the second inlet channel. Thus, the second EGR cooler can be used as a heater only when the compressor is not running and boost is not carried out.
Кроме того, работу охладителей EGR можно согласовать с работой охладителя воздушного заряда, расположенного ниже по потоку компрессора (как например воздушный охладитель 56 на Фиг.1, 2). Например, первый охладитель EGR в первом впускном канале может быть использован в качестве нагревателя для предоставления нагретого воздушного заряда (состоящего из свежего воздуха и/или EGR низкого давления) цилиндру через первый впускной канал. В то же время компрессор во втором впускном канале может быть использован для обеспечения наддува воздушного заряда, в то время как охладитель воздушного заряда ниже по потоку компрессора осуществляет охлаждение нагнетаемого воздушного заряда. В этом случае естественным образом доставляемый нагретый воздух (при атмосферном или меньшем давлении) и охлажденный нагнетаемый воздух могут быть поданы в цилиндр одновременно. Далее нагретый и охлажденный воздушные заряды смешиваются и воспламеняются в цилиндре. Здесь, путем объединения и воспламенения нагретого и охлажденного воздушных зарядов, доставленных в цилиндр по отдельности, но одновременно, можно добиться постоянной температуры сжатия для разных нагрузок, что улучшает эффективность двигателя.In addition, the operation of EGR coolers can be matched with the operation of an air charge cooler located downstream of the compressor (such as air cooler 56 in FIGS. 1, 2). For example, the first EGR cooler in the first inlet can be used as a heater to provide heated air charge (consisting of fresh air and / or low pressure EGR) to the cylinder through the first inlet. At the same time, the compressor in the second inlet channel can be used to provide boost of the air charge, while the air charge cooler downstream of the compressor performs cooling of the charge air charge. In this case, the naturally delivered heated air (at atmospheric or lower pressure) and the cooled injected air can be fed into the cylinder simultaneously. Then, the heated and cooled air charges are mixed and ignited in the cylinder. Here, by combining and igniting heated and cooled air charges delivered separately to the cylinder, but at the same time, it is possible to achieve a constant compression temperature for different loads, which improves engine efficiency.
В этом случае разделенную систему впуска двигателя можно объединить с разделенной выпускной системой для доставки в цилиндр различных воздушных зарядов различных составов и с различным давлением в различные моменты времени. Также воздушный заряд с атмосферным или меньшим давлением может быть доставлен отдельно от нагнетаемого воздушного заряда для уменьшения требуемого количества работы сжатия. Снижая количество требуемой работы компрессора, можно добиться увеличения эффективности наддува двигателя, даже с использованием турбокомпрессора меньших размеров. В другом варианте осуществления изобретения, EGR можно доставить отдельно от нагнетаемого свежего воздуха. Не пропуская EGR через компрессор, можно уменьшить загрязнение компрессора, при этом снизив задержку в управлении EGR и турбонаддувом. В другом варианте осуществления изобретения, EGR высокого давления и EGR низкого давления можно доставить посредством различных каналов. При этом можно улучшить общий контроль EGR, позволяя использовать преимущества EGR в широком диапазоне условий эксплуатации двигателя. В дополнение, отрывая цилиндру второй канал подачи чистого воздуха, можно уменьшить переразбавление воздушного заряда EGR, особенно при смене режима подачи воздуха с большого воздушного заряда на малый. Можно улучшить общую эффективность EGR и наддува для улучшения рабочих характеристик двигателя.In this case, the split engine intake system can be combined with the split exhaust system to deliver various air charges of different compositions and pressure to the cylinder at different times. Also, an air charge with atmospheric or lower pressure can be delivered separately from the charge air charge to reduce the required amount of compression work. By reducing the amount of compressor work required, it is possible to increase the efficiency of the engine boost, even with smaller turbochargers. In another embodiment of the invention, the EGR can be delivered separately from the injected fresh air. By not passing EGR through the compressor, compressor pollution can be reduced while reducing the delay in controlling EGR and turbocharging. In another embodiment, high pressure EGR and low pressure EGR can be delivered via various channels. At the same time, overall EGR control can be improved, allowing you to take advantage of EGR in a wide range of engine operating conditions. In addition, by tearing off the second clean air supply channel to the cylinder, over-dilution of the EGR air charge can be reduced, especially when changing the air supply mode from a large air charge to a small one. The overall EGR and boost performance can be improved to improve engine performance.
Необходимо отметить, что рассмотренный пример программ управления и оценок может быть использован с различными конфигурациями системы. Указанные программы могут воспроизводить одну или несколько стратегий выполнения, например, управление по событиям, управление по прерываниям, многозадачность, многопоточность и другие. В связи с этим различные этапы или функции могут выполняться в представленной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях могут быть пропущены. Также порядок выполнения не обязательно должен быть таким, как он показан, он приведен для наглядного представления и описания процесса. Также специалисты в данной области могут увидеть, что некоторые этапы, способы или функции могут повторяться в зависимости от используемого варианта. Кроме того, описанные операции, функции и/или действия могут графически представлять код для программирования на машиночитаемом носителе информации в системе управления.It should be noted that the considered example of control and evaluation programs can be used with various system configurations. These programs can reproduce one or more execution strategies, for example, event control, interrupt control, multitasking, multithreading, and others. In this regard, various steps or functions can be performed in the presented sequence, in parallel, and in some cases can be skipped. Also, the execution order does not have to be the same as it is shown; it is given for visual representation and description of the process. Also, experts in this field can see that some steps, methods or functions may be repeated depending on the option used. In addition, the described operations, functions and / or actions may graphically represent code for programming on a computer-readable storage medium in a control system.
Также следует понимать, что описанные системы и способы являются только примерными, и что указанные варианты осуществления изобретения или примеры не носят ограничительного характера, так как возможны различные их модификации. Таким образом, настоящее изобретение заключает в себе новые и неочевидные комбинации различных описанных здесь систем и способов, а также всех их эквивалентов.It should also be understood that the described systems and methods are only exemplary, and that these embodiments of the invention or examples are not restrictive, since various modifications are possible. Thus, the present invention encompasses new and non-obvious combinations of the various systems and methods described herein, as well as all their equivalents.
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/182,375 | 2011-07-13 | ||
US13/182,375 US8701409B2 (en) | 2010-09-09 | 2011-07-13 | Method and system for a turbocharged engine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2012129656A RU2012129656A (en) | 2014-01-20 |
RU2579520C2 true RU2579520C2 (en) | 2016-04-10 |
Family
ID=47425778
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012129656/06A RU2579520C2 (en) | 2011-07-13 | 2012-07-13 | System and method for improving performance of turbocharged engine |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN102877965B (en) |
DE (1) | DE102012106353A1 (en) |
RU (1) | RU2579520C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716963C2 (en) * | 2016-12-16 | 2020-03-17 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Method (embodiments) and system for engine with branched outlet system |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2015079078A1 (en) * | 2013-11-29 | 2015-06-04 | Nairex Business, S.L. | Internal combustion engine with multiple independent intakes |
US9080523B1 (en) * | 2014-01-16 | 2015-07-14 | Ford Global Technologies, Llc | Method to improve blowthrough via split exhaust |
US9752464B2 (en) * | 2014-05-28 | 2017-09-05 | Ford Global Technologies, Llc | Supercharged applied ignition internal combustion engine with exhaust-gas turbocharging and method for operating an internal combustion engine of said type |
CN104879248B (en) * | 2015-05-29 | 2018-04-17 | 江苏大学 | A kind of anticlogging egr system and control method |
US10018097B2 (en) * | 2016-02-25 | 2018-07-10 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for exhaust gas heat recovery |
US10221779B2 (en) * | 2016-12-16 | 2019-03-05 | Ford Global Technologies, Llc | System and method for providing EGR to an engine |
US10060371B2 (en) * | 2016-12-16 | 2018-08-28 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for a split exhaust engine system |
FR3069575B1 (en) * | 2017-07-25 | 2022-04-22 | Renault Sas | POWERTRAIN WITH IMPROVED PERFORMANCE |
FR3085440A1 (en) * | 2018-08-30 | 2020-03-06 | IFP Energies Nouvelles | METHOD FOR CONTROLLING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH DUAL INTAKE |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6722344B2 (en) * | 2002-04-19 | 2004-04-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine control apparatus |
RU2230212C2 (en) * | 1998-11-09 | 2004-06-10 | Стт Эмтек Актиеболаг | Method of, device for and valve for exhaust gas recirculation system and c ontrol method and device |
US7305828B2 (en) * | 2004-09-29 | 2007-12-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine boost pressure control |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4498429A (en) * | 1981-09-07 | 1985-02-12 | Mazda Motor Corporation | Fuel intake system for supercharged engine |
DE3824346A1 (en) * | 1988-07-19 | 1989-12-07 | Daimler Benz Ag | Internal combustion engine with two cylinder banks |
EP0938625B1 (en) * | 1996-10-25 | 2003-10-29 | Clyde C. Bryant | Improved internal combustion engine and working cycle |
FR2768180B1 (en) | 1997-09-09 | 1999-10-08 | Inst Francais Du Petrole | OPERATING PROCESS OF A 4-STROKE ENGINE, IN CONTROLLED SELF-IGNITION |
EP1108868B1 (en) * | 1999-12-14 | 2005-04-13 | Nissan Motor Co., Ltd. | Compression self-ignition gasoline engine |
-
2012
- 2012-07-13 DE DE102012106353A patent/DE102012106353A1/en not_active Withdrawn
- 2012-07-13 RU RU2012129656/06A patent/RU2579520C2/en active
- 2012-07-13 CN CN201210243446.8A patent/CN102877965B/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2230212C2 (en) * | 1998-11-09 | 2004-06-10 | Стт Эмтек Актиеболаг | Method of, device for and valve for exhaust gas recirculation system and c ontrol method and device |
US6722344B2 (en) * | 2002-04-19 | 2004-04-20 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine control apparatus |
US7305828B2 (en) * | 2004-09-29 | 2007-12-11 | Nissan Motor Co., Ltd. | Engine boost pressure control |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2716963C2 (en) * | 2016-12-16 | 2020-03-17 | Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк | Method (embodiments) and system for engine with branched outlet system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102877965B (en) | 2017-04-12 |
CN102877965A (en) | 2013-01-16 |
RU2012129656A (en) | 2014-01-20 |
DE102012106353A1 (en) | 2013-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2579520C2 (en) | System and method for improving performance of turbocharged engine | |
RU2604973C2 (en) | Method of actuation of supercharged engine (versions) and engine system | |
US8701409B2 (en) | Method and system for a turbocharged engine | |
US8713937B2 (en) | Method and system for a turbocharged engine | |
RU2709393C2 (en) | System and method (embodiments) of control of turbine generator by means of valve disconnection in separate exhaust system of engine | |
RU2669078C2 (en) | Method to improve blowthrough via split exhaust | |
RU2705491C2 (en) | Method and engine control system with group of cylinders intended for exhaust gas recirculation (embodiments) | |
CN103541818B (en) | Method and apparatus for controlling four stroke internal-combustion engines | |
CN105756786B (en) | Partial deactivation of internal combustion engine | |
US8666640B2 (en) | Control apparatus and control method for internal combustion engine | |
RU2704899C2 (en) | System and method for providing exhaust gas recirculation (egr) for engine | |
RU2709856C2 (en) | Method (embodiments) and control system of turbine generator by changing phases of gas distribution and duration of opening of exhaust valve in engine with branched exhaust system | |
US9739213B2 (en) | Methods for turbocharged engine with cylinder deactivation and variable valve timing | |
RU2699149C2 (en) | Method of coordinating supply of secondary air and blowdown air to engine (embodiments) | |
US10871104B2 (en) | Systems and methods for a split exhaust engine system | |
RU2607147C2 (en) | Method of engine actuation (versions) and engine system | |
US10837395B2 (en) | Methods and systems to control fuel scavenging in a split exhaust engine | |
CN106401758B (en) | Exhaust-gas turbocharged internal combustion engine with partial deactivation and method for operating the same | |
RU2641194C2 (en) | Method of operation of engine with cooled recovery system of exhaust gases | |
CN103375309A (en) | Externally ignited combustion engine with wall section separating at least two cylinders | |
JP2013530329A (en) | Engine control device | |
CN107575276A (en) | Engine system and the method and system for engine | |
CN103375288A (en) | Method for operating a spark ignition engine with at least two cylinders | |
WO2012140751A1 (en) | Internal combustion engine control apparatus | |
US10900405B2 (en) | Methods and systems for estimating a flow of gases in a scavenge exhaust gas recirculation system of a split exhaust engine system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HE9A | Changing address for correspondence with an applicant |