[发明专利]用于分离式排气发动机系统的系统和方法

说明书

本申请涉及用于分离式排气发动机系统的系统和方法。提供用于操作分离式排气发动机系统的方法和系统，该分离式排气发动机系统经由带气道的扫气歧管向进气通道提供吹气空气和排气再循环(EGR)。在一个示例中，带气道的扫气歧管包括经由气道耦接到多个排气流道的第一扫气歧管和经由气道耦接到多个排气流道的第二扫气歧管。排气流道上的气道的位置与对耦接在第一扫气歧管与排气通道之间的旁通阀和耦接在第二扫气歧管与进气通道之间的EGR阀的调节相结合，使得在选择的工况下排气能够优选流到排气通道并且吹气空气能够优选流到进气通道。

技术领域

本说明书大体涉及用于发动机中的排气再循环的方法和系统，该发动机具有包括带双重气道的扫气歧管(dual,ported scavenge manifold)的分离式(split)排气系统。

背景技术

发动机可使用升压设备(诸如涡轮增压器)以增加发动机功率密度。然而，由于燃烧温度的升高，可发生发动机爆震。由于高充气温度，升压状况下爆震尤其成问题。发明人在此已经认识到分离式排气系统可减少发动机爆震并且提高发动机效率，在该分离式排气系统中第一排气歧管将排气传送到发动机的排气中的涡轮增压器的涡轮并且第二排气歧管将排气再循环(EGR)传送到涡轮增压器的压缩机上游的发动机的进气装置。在此发动机系统中，每个汽缸可包括两个进气门和两个排气门，其中第一组汽缸排气门(例如，放气排气门)唯一地耦接到第一排气歧管，并且第二组汽缸排气门(例如，扫气排气门)唯一地耦接到第二排气歧管。可在与第二组汽缸排气门不同的正时下操作第一组汽缸排气门，从而隔离排气的放气部分和扫气部分。第二组汽缸排气门的正时也可与汽缸进气门的正时协调，以产生正气门重叠周期，其中被称为吹气(blowthrough)的新鲜进气空气(或新鲜进气空气与EGR的混合物)可经由耦接到第二排气歧管的EGR通道流过汽缸并且流回到压缩机上游的进气装置。吹气空气可移除汽缸内的残余排气(称为扫气)。本发明人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压力排气)流过涡轮和较高压力排气通道并且使排气的第二部分(例如，较低压力排气)和吹气空气流到压缩机入口能够降低燃烧温度同时改善涡轮的工作效率和发动机扭矩。

然而，本文的发明人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，可经由设置在EGR通道中的EGR阀调节EGR的流速或量。当涡轮速度低(例如，低发动机转速/高负载)或当压缩机入口温度高(例如，高发动机转速/高负载)时，可通过关闭或部分关闭EGR阀来限制EGR流量。在这种受限制的EGR流量状况下，第二排气歧管可变得被加压。当在随后的发动机循环期间第二组汽缸排气门打开时，包括EGR和新鲜进气空气的混合物的加压气体可流回到汽缸中并且流出第一组汽缸排气门。然而，吹气空气中的过量氧气可使位于涡轮下游的催化剂劣化。

发明内容

在一个示例中，可通过一种用于发动机的方法解决上述问题，该方法包括：使排气的第一部分从第一组汽缸排气门在涡轮增压器涡轮上游流到排气通道；以及从第二组汽缸排气门：首先，使排气的第二部分在涡轮增压器涡轮下游且在催化剂上游流到排气通道；并且然后，使吹气空气在涡轮增压器压缩机上游流到进气通道。以这种方式，到涡轮增压器压缩机的EGR流量和到催化剂的过量氧气流量二者均可减少。

作为一个示例，排气的第二部分可经由第一扫气歧管从第二组汽缸排气门流到排气通道。第一扫气歧管可经由其中设置有旁通阀的扫气歧管旁路在涡轮增压器涡轮下游且在催化剂上游耦接到排气通道。此外，吹气空气可经由第二扫气歧管从第二组汽缸排气门流到进气通道，第二扫气歧管经由多个气道(port)和排气流道流体耦接到第一扫气歧管。第二扫气歧管可经由其中设置有EGR阀的EGR通道耦接到进气通道。通过在维持EGR阀至少部分打开的同时打开旁通阀，吹气空气优选经由第二扫气歧管流到涡轮增压器压缩机上游的进气通道，同时排气优选经由第一扫气歧管流到排气通道。以此方式，避免了扫气歧管加压，同时仍减少到涡轮增压器压缩机的EGR流量。通过继续使冷吹气空气流到压缩机入口，可降低压缩机入口温度。另外，通过不使吹气空气流到催化剂，可减少催化剂劣化。