用以防止排气过热的系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及用以防止排气过热的系统，具体地，系统包括：发动机；联接至发动机的排气通道；排气再循环(EGR)系统，其联接至排气通道和发动机的进气通道；多级涡轮增压器系统，其包括定位于排气通道中的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器；以及控制单元，其配置成：响应于排气温度超过温度阈值，闭合高压涡轮增压器的涡轮旁通阀，以增加发动机空气对燃料比而冷却排气。
【专利说明】用以防止排气过热的系统
【技术领域】
[0001]本文中公开的主题的实施例涉及例如发动机、发动机构件以及发动机系统。
【背景技术】
[0002]发动机系统可配置有涡轮增压器或紧密联接至气缸排气出口的其它排气构件。如果排气温度达到足够高的水平，则可导致对涡轮增压器或其它构件的损坏。
实用新型内容
[0003]在一个实施例中，一种方法包括响应于排气温度超过温度阈值而增加发动机的空气对燃料比，以将排气温度降低到阈值温度以下的温度。
[0004]这样，当排气温度被升高至可使下游构件退化的温度时，发动机的空气对燃料比可增加。通过增加空气对燃料比，峰值燃烧温度可降低，从而降低排气温度。
[0005]应当理解，提供以上简要描述，以便以简化形式介绍在详细描述中进一步描述的一系列概念。并非旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，该主题的范围由跟所述权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上文指出或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方案。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]通过参照附图阅读非限制性实施例的以下描述，将更好地理解本发明，在附图中如下:
[0007]图1示出根据本发明的实施例带有发动机的轨道车辆的示意图；
[0008]图2为示出根据本发明的实施例用于控制空气对燃料比的方法的流程图；
[0009]图3为示出根据本发明的实施例在空气对燃料比调整期间的发动机操作参数的一组曲线图；
[0010]图4为示出根据本发明的实施例在另一空气对燃料比调整期间的发动机操作参数的一组曲线图。
【具体实施方式】
[0011]以下描述涉及用于冷却排气的各种实施例。高排气温度可对涡轮增压器或置于排气通道中的其它构件造成损坏。为了冷却排气，可增加气缸空气对燃料比。通过增加空气对燃料比，更多空气存在于气缸中，从而增加了气缸的热容量且降低了燃烧温度。可增加空气对燃料比而不调整输送至气缸的燃料量，例如通过增加发动机速度或闭合空气控制阀，例如高压涡轮旁通阀。
[0012]文中描述的方案可用于多种发动机类型和多种发动机驱动的系统。这些系统中的一些可为固定的，例如在功率设备或发电机组应用中，而其它的可在半移动或移动的平台上。半移动平台可在操作时期之间重新安置，诸如安装在平板拖车上。移动平台包括自行车辆。这类车辆可包括采矿装备、海洋船只、路上运输车辆、非公路车辆(OHV)和轨道车辆。为了清楚说明，轨道车辆作为支承并入本发明实施例的系统的移动平台的示例而提供。例如，图1示出在文中描绘为轨道车辆106 (例如，机车)的车辆系统100的实施例的框图，其配置成经由多个轮110在轨道102上行进。如所描绘的，轨道车辆106包括发动机104。
[0013]发动机104从诸如进气歧管115的进气口接收进入空气以用于燃烧。进气口可为任何合适的一个或多个管道，气体流动通过其而进入发动机。例如，进气口可包括进气歧管115、进气通道114等。进气通道114从空气过滤器(未示出)接收环境空气，空气过滤器过滤来自发动机104可定位于其中的车辆的外部的空气。由发动机104中的燃烧产生的排气供应至排气装置，例如排气通道116。排气装置可为气体从发动机流动通过其的任何合适导管。例如，排气装置可包括排气歧管117、排气通道116等。排气流动通过排气通道116且流出轨道车辆106的排气烟囱。在一个示例中，发动机104为通过压缩点火而燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其它非限制性实施例中，发动机104可通过压缩点火(和/或火花点火)而燃烧包括汽油、煤油、生物柴油或其它类似密度的石油分馏物的燃料，和/或诸如天然气的燃料。
[0014]在一个实施例中，轨道车辆106为柴油电动车辆。如图1中描绘的，发动机104联接至电功率发生系统，其包括交流发电机/发电机140和电力牵引马达112。例如,发动机104为生成扭矩输出的柴油发动机，扭矩输出传递至机械联接至发动机104的交流发电机/发电机140。交流发电机/发电机140产生可存储和用于随后传播至多种下游电气构件的电功率。作为示例，交流发电机/发电机140可电联接至多个牵引马达112，并且交流发电机/发电机140可提供电功率给多个牵引马达112。如所描绘地，多个牵引马达112各自连接至多个轮110中的一个，以提供牵引功率而推进轨道车辆106。一个示例配置包括每个轮一个牵引马达。如文中所描绘的，六对牵引马达对应于轨道车辆的六对轮中的每一对。在另一示例中，交流发电机/发电机140可联接至一个或多个电阻网142。电阻网142可配置成经由通过该网从交流发电机/发电机140所生成的电力产生的热而耗散过量的发动机扭矩。
[0015]在图1中描绘的实施例中，发动机104为具有十二个气缸的V-12发动机。在其它示例中，发动机可为￥-6、￥-8、￥-10、￥-16、1-4、1-6、1-8、对置(opposed) 4或另一发动机类型。如所描绘地，发动机104包括:非原料(donor)气缸105的子集，其包括将排气专门供应至非原料气缸排气歧管117的六个气缸；以及原料气缸107的子集，其包括将排气专门供应至原料气缸排气歧管119的六个气缸。在其它实施例中，发动机可包括至少一个原料气缸和至少一个非原料气缸。例如，发动机可具有四个原料气缸和八个非原料气缸，或者三个原料气缸和九个非原料气缸。应了解，发动机可具有任何期望数量的原料气缸和非原料气缸，其中原料气缸的数量典型地低于非原料气缸的数量。
[0016]如图1中所描绘的，非原料气缸105联接至排气通道116，以将排气从发动机导引至大气(在其经过排气处理系统130和第一涡轮增压器120与第二涡轮增压器124之后)。提供发动机排气再循环(EGR)的原料气缸107专门联接至EGR系统160的EGR通道162，其将排气从原料气缸107导引至发动机104的进气通道114，而不是到大气。通过将冷却的排气引入到发动机104，用于燃烧的可用氧气的量减少，由此降低燃烧火焰温度并减少氮氧化物(例如，NOx)的形成。
[0017]从原料气缸107流动到进气通道114的排气经过诸如EGR冷却器166的换热器，以在排气返回至进气通道之前降低排气的温度(例如，冷却)。EGR冷却器166例如可为空气对液体换热器。在这种示例中，设置在进气通道114中(例如，再循环排气进入之处的上游)的一个或多个增压空气冷却器132和134可被调整，以进一步增加增压空气的冷却，使得增压空气和排气的混合物温度维持在期望温度。在其它示例中，EGR系统160可包括EGR冷却器旁通。备选地，EGR系统可包括EGR冷却器控制元件。EGR冷却器控制元件可被促动，使得通过EGR冷却器的排气流减少；然而，在这一配置中，不流过EGR冷却器的排气被引导至排气通道116而不是进气通道114。
[0018]另外，在一些实施例中，EGR系统160可包括配置成使排气从原料气缸转向回到排气通道的EGR旁通通道161。EGR旁通通道161可经由阀163控制。阀163可配置有多个限制点，使得可变量的排气被导引至排气装置，以便向进气口提供可变量的EGR。
[0019]在图1中所示的备选实施例中，原料气缸107可联接至备选EGR通道165(由虚线示出)，其配置成选择性地将排气导引到进气口或到排气通道。例如，当第二阀170打开时，排气可在被导引至进气通道114之前从原料气缸导引至EGR冷却器166和/或另外的元件。
[0020]此外，备选EGR系统包括设置在排气通道116和备选EGR通道165之间的第一阀164。第二阀170可为由控制单元180控制的开/闭阀(用于调节EGR流开或闭)，或者其可控制例如EGR的可变量。在一些示例中，第一阀164可被促动，使得EGR量减少(排气从EGR通道165流至排气通道116)。在其它示例中，第一阀164可被促动，使得EGR量增加(例如，排气从排气通道116流至EGR通道165)。在一些实施例中，备选EGR系统可包括多个EGR阀或其它流量控制元件以控制EGR的量。
[0021]在这一配置中，第一阀164可操作以将排气从原料气缸导引至发动机104的排气通道116，并且第二阀170可操作以将排气从原料气缸导引至发动机104的进气通道114。因此，第一阀164可称为EGR旁通阀，而第二阀170可称为EGR计量阀。在图1中所示的实施例中，第一阀164和第二阀170可为例如发动机油或液压促动阀，其带有(未示出)梭形滑阀以调节发动机油。在一些示例中，阀可被促动，使得第一阀164和第二阀170中的一个通常打开，且另一个通常闭合。在其它示例中，第一阀164和第二阀170可为气动阀、电动阀或另一合适阀。
[0022]如图1中所示，车辆系统100还包括EGR混合器172，其将再循环排气与增压气体混合，使得排气可均匀地分布在增压空气和排气混合物内。在图1中描绘的实施例中，EGR系统160为高压EGR系统，其将排气从排气通道116中的涡轮增压器120和124上游的位置导引至进气通道114中的涡轮增压器120和124下游的位置。在其它实施例中，车辆系统100可另外或备选地包括低压EGR系统，其将排气从排气通道116中涡轮增压器120和124的下游导引至进气通道114中涡轮增压器120和124上游的位置。
[0023]如图1中所描绘的，车辆系统100还包括带有串联布置的第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124的两级涡轮增压器，涡轮增压器120和124中的每一个布置在进气通道114与排气通道116之间。两级涡轮增压器增加抽入进气通道114中的环境空气的空气充气，以便在燃烧期间提供更大的充气密度，以增大功率输出和/或发动机操作效率。第一涡轮增压器120在相对较低的压力下操作，且包括驱动第一压缩机122的第一涡轮121。第一涡轮121和第一压缩机122经由第一轴123机械联接。第一涡轮增压器可称为涡轮增压器的“低压级”。第二涡轮增压器124在相对较高的压力下操作，且包括驱动第二压缩机126的第一涡轮125。第二涡轮增压器可称为涡轮增压器的“高压级”。第二涡轮和第二压缩机经由第二轴127机械联接。
[0024]如上文所解释的，术语“高压”和“低压”是相对的，意味着“高”压是比“低”压更高的压力。相反，“低”压是比“高”压更低的压力。
[0025]如文中所用，“两级涡轮增压器”可大体指包括两个或更多涡轮增压器的多级涡轮增压器配置。例如，两级涡轮增压器可包括串联布置的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器、串联布置的三个涡轮增压器、供给高压涡轮增压器的两个低压涡轮增压器、供给两个高压涡轮增压器的一个低压涡轮增压器，等等。在一个示例中，三个涡轮增压器串联使用。在另一示例中，仅仅两个涡轮增压器串联使用。
[0026]在图1中所示的实施例中，第一涡轮增压器120设有涡轮旁通阀131。涡轮旁通阀131可打开，例如以使排气流转向离开第一涡轮121。以这种方式，压缩机122的转速和因此由涡轮增压器120、124向发动机104提供的升压可在稳态条件期间被调节。在一些实施例中，第二涡轮增压器124可备选地或另外设有涡轮旁通阀128 (以虚线描绘)，其允许排气旁通第二涡轮增压器124。涡轮旁通阀128可打开，例如以使排气流转向离开第二涡轮125。这样，压缩机126的转速和因此由涡轮增压器120、124向发动机104提供的升压可在稳态条件期间调节。在其它实施例中，仅仅第一涡轮增压器120可设有涡轮旁通阀，或者仅仅第二涡轮增压器124可设有涡轮旁通阀。另外，第二涡轮增压器可设有压缩机旁通阀129，其允许气体旁通第二压缩机126例如以避免压缩机喘振。在一些实施例中，第一涡轮增压器120也可设有压缩机旁通阀，而在其它实施例中，仅仅第一涡轮增压器120可设有压缩机旁通阀。
[0027]车辆系统100还包括联接在排气通道中的排气处理系统130，以便减少受调节的排放。如图1中所描绘地，排气处理系统130设置在第一(低压)涡轮增压器120的涡轮121的下游。在其它实施例中，排气处理系统可另外或备选地设置在第一涡轮增压器120的上游。排气处理系统130可包括一个或多个构件。例如，排气处理系统130可包括柴油微粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化剂(DOC)、选择催化还原(SCR)催化剂、三效催化剂、NOx吸收器(trap)和/或各种其它排放控制装置或它们的组合中的一个或多个。
[0028]车辆系统100还可包括自加载(self-load)系统,其可包括发动机104、交流发电机/发电机140、电阻网142和/或另外的构件。自加载系统可经由交流发电机/发电机140将过量的发动机输出转化为电力，其然后可耗散至一个或多个车辆电池或其它能量储存装置，经由发动机电力系统卸载，和/或导引至将能量耗散为热的电阻网142。因此，在自加载模式中，发动机操作，以通过在高于必要的速度和负载(对于所要求的扭矩)下操作而生成超出牵引马达需求的过量扭矩和/或功率，其中过量的能量被耗散至自加载系统。例如，自加载系统操作可包括通过各种装置(包括电阻网142)耗散过量的电功率生成，和/或对发动机的一个或多个电池充电。
[0029]车辆系统100还包括控制单元180，其提供且配置成控制与车辆系统100相关的各种构件。在一个示例中，控制单元180包括计算机控制系统。控制单元180还包括非暂态计算机可读存储介质(未示出)，其包括用于实现发动机操作的机上监测和控制的代码。在监视车辆系统100的控制和管理的同时，控制单元180可配置成从多种发动机传感器接收信号，如文中进一步阐述地，以便确定操作参数和操作条件且对应地调整各种发动机促动器，以控制车辆系统100的操作。例如，控制单元180可从各种发动机传感器接收信号，包括布置在高压涡轮的入口中的传感器181、布置在低压涡轮的入口中的传感器182、布置在低压压缩机的入口中的传感器183、以及布置在高压压缩机的入口中的传感器184。布置在涡轮增压器的入口中的传感器可检测空气温度和/或压力。另外的传感器可包括但不限于发动机速度、发动机负载、升压压力、环境压力、排气温度、排气压力等。对应地，控制单元180可通过向各种构件发送命令而控制车辆系统100,构件例如牵引马达、交流发电机、气缸阀、节流装置、换热器、废料门或其它阀或流量控制元件，等等。
[0030]如下文更详细描述地，控制单元可配置成通过控制发动机空气处理阀(例如，涡轮旁通阀)和发动机速度中的一个或多个而调节排气温度。空气处理阀和/或发动机速度可被调节，以便增加发动机空气对燃料比，继而降低排气温度。在一个示例中，控制单元可包括调节器，其配置成从排气温度传感器接收信号，并且基于温度信号在涡轮旁通阀的位置上执行闭合回路调节，以便维持排气温度低于阈值。因为发动机可以以上限空气对燃料比操作(例如，以维持发动机效率)，控制单元可进一步配置成超过空气对燃料比限值。另夕卜，包括涡轮旁通阀的涡轮增压器可具有最大允许质量空气流限值，并且控制单元可进一步配置成超过最大空气流量。
[0031]转到图2，提供用于降低排气温度的方法200。方法200可由发动机控制系统执行，例如图1的控制单元180，以便控制在贫油燃烧、压缩点火发动机(例如上述的发动机104)中的排气温度。方法200包括:在202，确定发动机操作参数。如上文解释地，控制单元可从多种发动机传感器接收输入，以便监测发动机操作参数。发动机操作参数可包括排气温度，其可由排气传感器(例如图1的传感器181)测量。在其它实施例中，排气温度可基于从其它发动机参数(例如，空气对燃料比、发动机速度、发动机负载等)估计排气温度的模型来确定。
[0032]在204，确定排气温度是否高于温度阈值。温度阈值可为以下温度:在该温度以上，诸如涡轮增压器、排气后处理装置等的下游发动机构件的退化可发生。如果排气温度未高于阈值，则方法200前进至206，以基于所要求的发动机输出继续维持当前的空气对燃料t匕。输送至发动机的燃料的量可基于操作者要求的扭矩被调整，且因此当排气温度低于阈值时，空气对燃料比基于所要求的发动机输出。方法200然后返回。
[0033]转到204，如果确定排气温度高于阈值，则方法200前进至208，以例如通过调整空气控制阀而增加空气对燃料比。如果排气温度相对较高，其可通过增加空气对燃料比而降低。然而，为了维持所要求的扭矩，输送至发动机的燃料的量不能简单地减少。而是，可通过调整空气控制阀和/或增加发动机速度而增加充入空气的量，如下文解释地。
[0034]在一个示例中，空气控制阀可为涡轮旁通阀，例如高压涡轮增压器124的涡轮旁通阀128。为了增加空气对燃料比，涡轮旁通阀可闭合，从而引导增加量的排气通过涡轮且因此增加进入空气的压缩并增加进入空气的质量空气流。另外，一个或多个EGR阀可响应于涡轮旁通阀的闭合而被调整。例如，EGR计量阀164可打开和/或EGR旁通阀170可闭合，以增加被导引至进气口的EGR的量。这样做，氧气在进入空气中的分量可保持恒定，即使当进入空气的压缩(和因此质量空气流)增加时。
[0035]在一些实施例中，一个或多个空气控制阀的调整可为用于增加空气对燃料比的唯一机制。例如，涡轮旁通阀的闭合可将空气对燃料比增加足够大的量，以将排气温度降低至低于阈值的水平。然而，在其它实施例中，除了调整空气控制阀之外或作为其备选，可通过在210处增加发动机速度而增加空气对燃料比。在一个实施例中，为了增加发动机速度而不增加车辆速度，由控制单元180设定的发动机速度目标集合可增加，而不增加由交流发电机置于发动机上的负载(以提供能量而为牵引马达供能)，且因此维持车辆速度。通常，发动机的速度由控制单元控制，以便提供满足交流发电机负载所需的输出。然而，通过在恒定的制动力下增加该目标发动机速度，导致了扭矩和燃料速率的减少(假设内燃发动机摩擦中的变化可忽略)。因此，如果歧管条件(例如升压)保持大致相同，则燃料速率的减少导致空气对燃料比中的增加。
[0036]在另一实施例中，发动机速度可增加，并且由于增加的发动机速度而产生的过量扭矩可置于交流发电机/发电机上，而非牵引马达上。交流发电机/发电机然后可通过经由交流发电机/发电机将过量发动机输出转化成电力而将过量电能转移至发动机自加载系统。电力可耗散至一个或多个车辆电池或其它能量储存装置，经由发动机电气系统卸载，和/或被导引至将能量耗散为热的电阻器网。因此，在自加载模式中，发动机操作，以通过在高于必要的速度和/或负载下操作而生成超出牵引马达需求的过量扭矩和/或功率，其中过量的能量被耗散至自加载系统。例如，自加载系统操作可包括通过各种装置(包括电阻网142)耗散过量的电功率生成，和/或对一个或多个电池充电。如果自加载系统低于自加载容量，则过量能量可被导引至自加载系统。容量可为联接至交流发电机的一个或多个电池的储存状态的函数。此外，容量可为由电气系统置于轨道车辆上的负载的函数。例如，如果电气系统处于高需求，则自加载系统可具有较高容量以接受由发动机所生成的能量。另外，电阻网的温度可确定自加载系统的容量。如果电阻器网高于阈值温度，则另外的能量可不导引至该网，因为温度的增加可导致该网的退化。因此，系统的容量通过监测电池电荷状态、电气系统需求和/或网温度来确定。
[0037]在212，确定排气温度是否仍然高于阈值。阈值可为与在204处的排气温度的初始估计期间所利用的相同的温度阈值。然而，在其它实施例中，在212使用的阈值可为不同于初始阈值的第二温度阈值，例如，第二阈值可稍微更低，以便防止对空气对燃料比的频繁调整，因为排气温度在初始阈值周围波动。如果排气温度不再高于阈值，则方法200返回。如果排气温度仍然高于阈值，则方法200前进至214以将发动机功率降额，以便进一步降低排气温度，且然后方法200结束。
[0038]图3和图4为描绘在上述的空气对燃料比调整期间的各种发动机操作参数的几组曲线图。图3示出了描绘在对空气控制阀的调整期间的发动机操作参数的第一组曲线图300，而图4示出描绘在对发动机速度的调整期间的发动机操作参数的第二组曲线图400。首先参照图3，以曲线图310示出排气温度，以曲线图320示出涡轮旁通阀(TBV)位置，以曲线图330示出EGR阀位置，以曲线图340示出进入氧气浓度，并且以曲线图350示出空气对燃料比。对于每个曲线图，在水平轴线上绘出时间且在竖直轴线上绘出相应的操作参数。此外，对于示出TBV和EGR阀位置的曲线图320和330，竖直轴线的起点(例如，在竖直和水平轴线之间的交点)表示完全闭合的位置，其中当竖直轴线的值增加时，位置朝完全打开处移动。
[0039]始于曲线图310，排气温度开始相对较低，但是然后由于车辆爬坡、进入隧道或其中排气温度可增加的其它操作条件而开始增加。在以第一虚线指示的时间T1，排气温度增加高于阈值。响应于此，根据上述图2的方法200，一个或多个空气控制阀可被调整以增加空气对燃料比并降低排气温度。因此，如曲线图320中所示，TBV移至完全闭合位置。为了将进入氧气分量维持在恒定水平，EGR阀可如曲线图330中所示打开，以增加被引导至发动机进气口的EGR的量。如曲线图340中所示，进入氧气分量在提高的空气对燃料比的持续期间保持恒定。空气对燃料比在曲线图350中绘出，且在时间T1后增加。
[0040]在时间T2,由第二虚线描绘，排气温度落在第二阈值以下，且增加空气对燃料比的程序终止。因此，对空气控制阀和空气对燃料比的控制返回至标准控制，其中涡轮旁通阀位置基于通过涡轮增压器的质量空气流、期望的升压水平等来确定，EGR阀位置基于用于控制发动机排放的指定进入氧气分量来确定，并且空气对燃料比基于所要求的发动机输出来确定。
[0041]转到图4，该组曲线图400包括排气温度曲线图410、发动机速度曲线图420、扭矩曲线图430和空气对燃料比曲线图440。类似于图3，每个曲线图沿着水平轴线描绘时间且沿着竖直轴线描绘相应的操作参数。参照曲线图410，排气温度在时间T1处增加到高于阈值。为了降低排气温度，可通过增加发动机速度来增加空气对燃料比(如曲线图440中所示)，如曲线图420中所描绘的。如上所述，可通过增加由控制单元设定的目标发动机速度来增加发动机速度。当制动力保持恒定时，从发动机转移至轮的扭矩量可减少，如曲线图430中所示。
[0042]因此，对于图3和图4两者，空气对燃料比可在T1与T2之间的时段期间增加。在时间T1，排气温度增加到高于第一阈值，且空气对燃料比响应于提高的排气温度而增加。然后，在时间T2，排气温度可降到第二阈值以下，低于第一阈值，且因此空气对燃料比可返回至其标准控制。在T1与T2之间的时间期间，由于增加的空气对燃料比，排气温度可被保持在第一阈值以下。
[0043]因此，文中描述的方法和系统提供了一种方法，该方法包括:响应于超过温度阈值的排气温度，增加发动机的空气对燃料比，以将排气温度降低至温度阈值以下的温度。在另一实施例中，一种方法包括例如使用传感器来测量发动机的排气温度，或者基于其它操作条件估计排气温度。该方法还包括:响应于测得超过温度阈值的排气温度，增加发动机的空气对燃料比，以将排气温度降低至温度阈值以下的温度。在另一实施例中，一种方法包括:当排气温度低于温度阈值时，基于所要求的发动机输出来调整空气对燃料比；以及当排气温度高于温度阈值时，通过调整一个或多个空气控制阀来增加空气对燃料比，以降低排气温度(例如，响应于排气温度高于温度阈值而增加空气对燃料比)。一个或多个空气控制阀可包括多级涡轮增压器系统的高压涡轮增压器的涡轮旁通阀，且在一个示例中，增加空气对燃料比可包括闭合涡轮旁通阀。在另一示例中，增加空气对燃料比可包括增加发动机速度。发动机速度可独立于车辆速度通过将由增加的发动机速度生成的过量电能耗散至自加载系统而增加。
[0044]该方法还可包括:在空气对燃料比的增加期间，打开排气再循环阀以将排气导引至发动机的进气口，以维持发动机的进气口中的恒定吸入氧气浓度和/或维持排气中的恒定NOx水平。排气再循环阀可打开，以将排气从发动机气缸的子集导引至进气口，且来自其余气缸的排气可专门导引至大气。
[0045]此外，该方法可包括增加空气对燃料比同时维持输送至发动机的燃料的量，以提供所要求的发动机输出。
[0046]在另一示例中，发动机系统包括:联接至发动机的排气通道；联接至发动机的排气通道和进气通道的排气再循环(EGR)系统；多级涡轮增压器系统，包括定位在排气通道中的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器；以及控制单元，其配置成响应于排气温度超过温度阈值而闭合高压涡轮增压器的涡轮旁通阀，以增加发动机空气对燃料比而冷却排气。
[0047]控制单元可配置成基于所要求的发动机输出将一定量的燃料输送至发动机的气缸，并且所要求的燃料量可维持贫空气对燃料比。控制单元可配置成如果涡轮旁通阀完全闭合且排气温度仍然超过温度阈值则使发动机功率降额。空气对燃料比为存在于用于燃烧的空气燃料混合物中空气质量与燃料质量的比值(msn/m_)。化学计量空气对燃料比具有刚刚足够的空气以完全燃烧可用的燃料；在许多发动机系统中，仅仅期望在轻负载条件下将空气对燃料比控制为化学计量比。“贫”空气对燃料比可为对于给定发动机系统高于化学计量比的空气对燃料比(每单位空气更少的燃料)，而“富”空气对燃料比可为对于给定发动机系统低于化学计量比的空气对燃料比(每单位空气更多燃料)。
[0048]EGR系统还可包括:第一气缸组，其联接至配置成将排气导引至进气通道和排气通道的EGR通道；和第二气缸组，其专门联接至发动机的排气通道。EGR阀可布置在EGR通道中，且控制单元可配置成响应于涡轮旁通阀的闭合而打开EGR阀。
[0049]如本文中所用，以单数型式或前接用词“一”或“一个”叙述的元件或步骤应当理解为并不排除多个所述元件或步骤，除非明确陈述了这种排除。此外，对本发明的“一个实施例”的提及并不意图被解释为排除也并入所叙述特征的另外实施例的存在。此外，除非明确陈述为相反，否则“包括”、“包含”或“具有”具有特定性质的一个或多个元件的实施例可包括不具有该性质的另外此类元件。术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“在其中”的简明语言等同物。此外，词语“第一”、“第二”和“第三”等仅仅用作标记，而并不意图对其标的物强加数字要求或特定的位置顺序。
[0050]该书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，并且还使得相关领域的技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所并入的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域普通技术人员所想到的其它示例。如果这样的其它示例具有与权利要求的字面语言没有区别的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言没有实质差别的等同结构元件，则这样的其它示例意图落在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.一种用以防止排气过热的系统，包括: 发动机； 联接至所述发动机的排气通道； 排气再循环系统，其联接至所述发动机的排气通道和进气通道；以及多级涡轮增压器系统，其包括定位于所述排气通道中的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器； 其中，所述高压涡轮增压器的涡轮旁通阀响应于排气温度超过温度阈值而闭合，以增加发动机空气对燃料比而冷却所述排气。
2.根据权利要求1所述的用以防止排气过热的系统，其特征在于，基于所要求的发动机输出而将一定量的燃料输送至所述发动机的气缸，且其中，被输送的燃料量维持贫空气对燃料比。
3.根据权利要求1所述的用以防止排气过热的系统，其特征在于，如果所述涡轮旁通阀完全闭合且所述排气温度仍然超过所述温度阈值，则使发动机功率降额。
4.根据权利要求1所述的用以防止排气过热的系统，其特征在于，所述EGR系统包括: 第一气缸组，其联接至配置成将排气导引至所述进气通道和所述排气通道的EGR通道；以及 第二气缸组，其专门联接至所述发动机的排气通道。
5.根据权利要求4所述的用以防止排气过热的系统，其特征在于，所述系统还包括布置在所述EGR通道中的EGR阀，且其中，所述EGR阀响应于所述涡轮旁通阀的闭合而打开。
【文档编号】F02B37/12GK204041216SQ201320546561
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】L.亨利, D.E.罗林格, J.R.米施勒, N.X.布利瑟, M.J.马隆, G.T.波尔库斯 申请人:通用电气公司