用于控制排氣再循環的系統和方法
【技術領域】
[0001]本說明書公開的主題的實施例涉及排氣再循環(Exhaust Gas Recirculat1n ;簡稱EGR)系統和方法。
【背景技術】
[0002]一些發動機利用排氣從發動機排氣系統到發動機進氣系統的再循環來降低燃燒溫度和減少常規排放，這一過程稱為排氣再循環(EGR)。在一些實例中，第一組一個或多個汽缸提供被引導穿過連接在第一組汽缸與進氣歧管之間的EGR通道結構的排氣以便提供EGR,而第二組一個或多個汽缸大致上不向EGR通道結構提供排氣。
【發明內容】
[0003]在實施例中，在一些情況下，可減少或停止到第一組汽缸的燃料噴射以提高發動機的燃料經濟性，但出于各種原因，排氣再循環(EGR)仍可以是有用的。
[0004]因此，在一個實施例中，一種方法包括:在第一運轉狀態(operating condit1n)期間，將排氣從第一汽缸組引導到發動機進氣流中，并且不將排氣從第二汽缸組引導到發動機進氣流中。所述方法進一步包括:在第二運轉狀態期間，引導排氣從第二汽缸組穿過旁路(例如，渦輪增壓器旁路)進入發動機進氣流中，并且相對于第二汽缸組的燃料噴射量減少第一汽缸組的燃料噴射量。
[0005]例如，第一運轉狀態可包括進氣壓力大于排氣壓力，并且第二運轉狀態可包括進氣壓力小于排氣壓力。通過利用排氣與進氣之間的壓差從第二汽缸組抽吸排氣穿過旁路到發動機進氣流，可在仍提供EGR的同時減少第一汽缸組的燃料噴射量。以這種方式，可提高發動機效率和燃料經濟性。
[0006]應了解，提供以上簡述以便以簡化形式介紹在【具體實施方式】中進一步描述的精選概念。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，所要求保護的主題的范圍唯一由【具體實施方式】之后的權利要求書來限定。此外，所要求保護的主題并不限于解決以上或本發明的任何部分中指出的任何缺點的實現方式。
【附圖說明】
[0007]參考附圖閱讀以下非限制性實施例的描述將會更好地理解本發明，其中:
[0008]圖1示出根據本發明的實施例的軌道車輛的示意圖。
[0009]圖2示出根據本發明的實施例的發動機的示意圖。
[0010]圖3示出根據本發明的實施例的另一發動機的示意圖。
[0011]圖4示出用于控制發動機中的EGR的方法的實施例的流程圖。
[0012]圖5示出用于在各種溫度情況期間控制發動機中的EGR的方法的另一實施例的流程圖。
【具體實施方式】
[0013]本說明書涉及用于控制具有選擇性地提供排氣再循環(EGR)的不同汽缸組的發動機中的EGR的系統和方法的各種實施例。更具體地，本說明書涉及在排氣壓力大于進氣壓力的情況期間控制EGR。例如，在排氣壓力大于進氣壓力的低負載情況期間，減少或停止到通常提供EGR的第一汽缸組(如供體汽缸組)的燃料噴射，以便降低燃料消耗。另外，來自第二汽缸組的排氣被引導穿過流體連接在排氣通道結構與進氣通道結構之間的旁路通道結構，以便向汽缸提供EGR。這種方法在減少或停止第一汽缸組的燃料供給的同時，利用反向壓差將排氣從排氣通道驅動到進氣通道以提供EGR。以這種方式，在仍提供EGR的同時提尚了燃料效率，從而提尚發動機效率并且減少排放。
[0014]此外，這種方法提供機會使定位在連接在第一汽缸組與進氣通道結構之間的EGR通道結構中的EGR冷卻器回熱，而無需停止EGR、擾亂其他運轉模式，或驅動其他燃料效率較低的回熱方法。例如，在排氣壓力大于進氣壓力的情況期間，液體冷卻劑被引導穿過EGR冷卻器并且大致上無排氣被引導穿過EGR冷卻器。相反，來自第二汽缸組的排氣被驅動穿過進氣通道結構與排氣通道結構之間的旁路以提供EGR。通過禁止到第一汽缸組的燃料噴射，可使EGR冷卻器的排氣部分與排氣隔離，而液體冷卻劑的持續流動熱沖擊EGR冷卻器以移除沉積物。以這種方式，可在仍提供EGR的同時使EGR冷卻器回熱。此外，在冷的周圍情況或發動機情況期間，以這種方式繞過EGR冷卻器，以便減少進氣的冷卻并且提供熱的EGR來加熱汽缸。以這種方式，發動機被更快地加熱來執行更徹底的燃燒，從而減少排放。
[0015]在一些實施例中，發動機配置用于被定位在如軌道車輛的車輛中。由于軌道車輛經歷持續的低負載運轉時期，例如在裝卸貨物、閑置在車場中或其他空載運轉期間處于閑置模式，以上描述的方法和配置在軌道車輛中特別有利。在一個實例中，“低負載”運轉包括一種發動機運轉模式，其中發動機做相對少量的功，例如，低負載運轉小于最大發動機負載的50%。相反，發動機的“高負載”運轉包括一種運轉模式，其中發動機做相對大量的功，例如，在大于最大發動機負載的50%下的運轉。
[0016]圖1示意性地示出車輛系統100 (例如，機車系統)的實施例，車輛系統100在本說明書中被描述為軌道車輛，配置用于使用多個輪子104在軌道102上運行。軌道車輛100包括發動機系統106。在其他非限制實施例中，發動機系統106是固定發動機系統，如在發電廠應用中，并且在又其他應用中，發動機用于船只、公路上車輛、越野車輛或其他推進系統中。
[0017]在一個實例中，軌道車輛100是柴油電動車輛。例如，發動機系統106包括產生傳輸到發電機108的扭力輸出的柴油機。發電機108產生被存儲和/或應用于隨后傳送到各種下游電氣部件的電力。例如，發電機108向多個牽引電動機110提供電力。如圖所描繪，多個牽引電動機110各自連接到多個輪子104中的一個，以便提供牽引力來推進軌道車輛100 一個示例性軌道車輛配置包括每對輪(輪軸)一個牽引電動機。如本說明書中所描述，六個牽弓I電動機對應于軌道車輛的六對輪子中的每一對。
[0018]發動機106的燃燒室(即，汽缸)112包括多個燃燒室壁114與一個定位在燃燒室中的活塞116。活塞116連接到曲軸118，以使得活塞的往復運動被轉化成曲軸的回轉運動。在一些實施例中，發動機106是四沖程發動機，其中每個汽缸在曲軸118的兩次回轉期間按照點火次序點火。在其他實施例中，發動機106是兩沖程發動機，其中每個汽缸在曲軸118的一次回轉期間按照點火次序點火。
[0019]燃燒室112從進氣通道結構120接收進氣，并且將燃燒氣體排出到排氣通道結構122。進氣通道結構120和排氣通道結構122通過進氣閥124和排氣閥126選擇性地與燃燒室112連通。在一些實施例中，燃燒室112包括兩個或更多個進氣閥和/或兩個或更多個排氣閥。
[0020]在這個實例中，進氣閥124和排氣閥126分別由凸輪致動系統128和130控制。凸輪致動系統128和130各自包括一個或多個凸輪軸，并且利用可由控制器132操作的凸輪輪廓變換(CPS)系統、可變凸輪正時(VCT)系統、可變閥正時(VVT)系統和/或可變閥升程(VVL)系統中的一個或多個來改變閥操作。
[0021]燃料噴射器134被示出為直接連接到汽缸112以用于直接在其中噴射燃料。以這種方式，燃料噴射器134向燃燒汽缸112中提供所謂的燃料直接噴射。在一個實例中，燃料是在發動機中通過壓縮點燃而被燃燒的柴油。在其他非限制性實施例中，燃料包括在發動機中通過壓縮點燃(和/或火花點燃)而被燃燒的天然氣，和/或汽油、煤油、生物柴油或具有類似密度的其他石油餾出物。
[0022]控制器132至少部分地控制車輛系統100和發動機106的運轉。控制器132包括微處理器單元(例如，處理器)136和電子存儲介質(又名，計算機可讀存儲介質)138。例如，計算機可讀存儲介質包括只讀存儲器芯片、隨機存取存儲器等中的一種或多種。計算機可讀存儲介質138保存指令，當由微處理器單元136執行時，所述指令執行用于控制發動機106的運轉的程序以及以下參考圖4和圖5進一步詳細討論的方法。
[0023]當監督車輛系統100的控制和管理時，控制器132配置用于從各種發動機傳感器140接收信號以便確定運轉參數和運轉狀態，并且相應地調整各種發動機致動器142以控制車輛系統100的運轉。例如，控制器132接收指示空燃比、發動機速度、發動機負載、發動機溫度、周圍溫度、進氣歧管溫度、排氣溫度、進氣歧管壓力(增壓)、排氣壓力、飛行高度(ambient altitude)、進氣歧管氧濃度等的傳感器信號。例如，控制器132調整包括燃料噴射器、進氣閥和排氣閥、EGR閥、渦輪增壓器旁路閥、流量閥等的致動器。
[0024]在一些實施例中，控制器132單獨地控制發動機106的每個燃料噴射器134的燃料噴射頻率和/或持續時間。例如，在一些情況下，向第一汽缸組中的汽缸中噴射的燃料量不同于向第二汽缸組中的汽缸中噴射的燃料量。
[0025]如以上所描述，圖1僅示出多汽缸發動機中的一個汽缸，然而每個汽缸類似地包括它自己的