用于控制排气再循环的系统和方法
【技术领域】
[0001]本说明书公开的主题的实施例涉及排气再循环(Exhaust Gas Recirculat1n ;简称EGR)系统和方法。
【背景技术】
[0002]一些发动机利用排气从发动机排气系统到发动机进气系统的再循环来降低燃烧温度和减少常规排放，这一过程称为排气再循环(EGR)。在一些实例中，第一组一个或多个汽缸提供被引导穿过连接在第一组汽缸与进气歧管之间的EGR通道结构的排气以便提供EGR,而第二组一个或多个汽缸大致上不向EGR通道结构提供排气。
【发明内容】
[0003]在实施例中，在一些情况下，可减少或停止到第一组汽缸的燃料喷射以提高发动机的燃料经济性，但出于各种原因，排气再循环(EGR)仍可以是有用的。
[0004]因此，在一个实施例中，一种方法包括:在第一运转状态(operating condit1n)期间，将排气从第一汽缸组引导到发动机进气流中，并且不将排气从第二汽缸组引导到发动机进气流中。所述方法进一步包括:在第二运转状态期间，引导排气从第二汽缸组穿过旁路(例如，涡轮增压器旁路)进入发动机进气流中，并且相对于第二汽缸组的燃料喷射量减少第一汽缸组的燃料喷射量。
[0005]例如，第一运转状态可包括进气压力大于排气压力，并且第二运转状态可包括进气压力小于排气压力。通过利用排气与进气之间的压差从第二汽缸组抽吸排气穿过旁路到发动机进气流，可在仍提供EGR的同时减少第一汽缸组的燃料喷射量。以这种方式，可提高发动机效率和燃料经济性。
[0006]应了解，提供以上简述以便以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的精选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所要求保护的主题的范围唯一由【具体实施方式】之后的权利要求书来限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决以上或本发明的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。
【附图说明】
[0007]参考附图阅读以下非限制性实施例的描述将会更好地理解本发明，其中:
[0008]图1示出根据本发明的实施例的轨道车辆的示意图。
[0009]图2示出根据本发明的实施例的发动机的示意图。
[0010]图3示出根据本发明的实施例的另一发动机的示意图。
[0011]图4示出用于控制发动机中的EGR的方法的实施例的流程图。
[0012]图5示出用于在各种温度情况期间控制发动机中的EGR的方法的另一实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0013]本说明书涉及用于控制具有选择性地提供排气再循环(EGR)的不同汽缸组的发动机中的EGR的系统和方法的各种实施例。更具体地，本说明书涉及在排气压力大于进气压力的情况期间控制EGR。例如，在排气压力大于进气压力的低负载情况期间，减少或停止到通常提供EGR的第一汽缸组(如供体汽缸组)的燃料喷射，以便降低燃料消耗。另外，来自第二汽缸组的排气被引导穿过流体连接在排气通道结构与进气通道结构之间的旁路通道结构，以便向汽缸提供EGR。这种方法在减少或停止第一汽缸组的燃料供给的同时，利用反向压差将排气从排气通道驱动到进气通道以提供EGR。以这种方式，在仍提供EGR的同时提尚了燃料效率，从而提尚发动机效率并且减少排放。
[0014]此外，这种方法提供机会使定位在连接在第一汽缸组与进气通道结构之间的EGR通道结构中的EGR冷却器回热，而无需停止EGR、扰乱其他运转模式，或驱动其他燃料效率较低的回热方法。例如，在排气压力大于进气压力的情况期间，液体冷却剂被引导穿过EGR冷却器并且大致上无排气被引导穿过EGR冷却器。相反，来自第二汽缸组的排气被驱动穿过进气通道结构与排气通道结构之间的旁路以提供EGR。通过禁止到第一汽缸组的燃料喷射，可使EGR冷却器的排气部分与排气隔离，而液体冷却剂的持续流动热冲击EGR冷却器以移除沉积物。以这种方式，可在仍提供EGR的同时使EGR冷却器回热。此外，在冷的周围情况或发动机情况期间，以这种方式绕过EGR冷却器，以便减少进气的冷却并且提供热的EGR来加热汽缸。以这种方式，发动机被更快地加热来执行更彻底的燃烧，从而减少排放。
[0015]在一些实施例中，发动机配置用于被定位在如轨道车辆的车辆中。由于轨道车辆经历持续的低负载运转时期，例如在装卸货物、闲置在车场中或其他空载运转期间处于闲置模式，以上描述的方法和配置在轨道车辆中特别有利。在一个实例中，“低负载”运转包括一种发动机运转模式，其中发动机做相对少量的功，例如，低负载运转小于最大发动机负载的50%。相反，发动机的“高负载”运转包括一种运转模式，其中发动机做相对大量的功，例如，在大于最大发动机负载的50%下的运转。
[0016]图1示意性地示出车辆系统100 (例如，机车系统)的实施例，车辆系统100在本说明书中被描述为轨道车辆，配置用于使用多个轮子104在轨道102上运行。轨道车辆100包括发动机系统106。在其他非限制实施例中，发动机系统106是固定发动机系统，如在发电厂应用中，并且在又其他应用中，发动机用于船只、公路上车辆、越野车辆或其他推进系统中。
[0017]在一个实例中，轨道车辆100是柴油电动车辆。例如，发动机系统106包括产生传输到发电机108的扭力输出的柴油机。发电机108产生被存储和/或应用于随后传送到各种下游电气部件的电力。例如，发电机108向多个牵引电动机110提供电力。如图所描绘，多个牵引电动机110各自连接到多个轮子104中的一个，以便提供牵引力来推进轨道车辆100 一个示例性轨道车辆配置包括每对轮(轮轴)一个牵引电动机。如本说明书中所描述，六个牵弓I电动机对应于轨道车辆的六对轮子中的每一对。
[0018]发动机106的燃烧室(即，汽缸)112包括多个燃烧室壁114与一个定位在燃烧室中的活塞116。活塞116连接到曲轴118，以使得活塞的往复运动被转化成曲轴的回转运动。在一些实施例中，发动机106是四冲程发动机，其中每个汽缸在曲轴118的两次回转期间按照点火次序点火。在其他实施例中，发动机106是两冲程发动机，其中每个汽缸在曲轴118的一次回转期间按照点火次序点火。
[0019]燃烧室112从进气通道结构120接收进气，并且将燃烧气体排出到排气通道结构122。进气通道结构120和排气通道结构122通过进气阀124和排气阀126选择性地与燃烧室112连通。在一些实施例中，燃烧室112包括两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。
[0020]在这个实例中，进气阀124和排气阀126分别由凸轮致动系统128和130控制。凸轮致动系统128和130各自包括一个或多个凸轮轴，并且利用可由控制器132操作的凸轮轮廓变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变阀正时(VVT)系统和/或可变阀升程(VVL)系统中的一个或多个来改变阀操作。
[0021]燃料喷射器134被示出为直接连接到汽缸112以用于直接在其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器134向燃烧汽缸112中提供所谓的燃料直接喷射。在一个实例中，燃料是在发动机中通过压缩点燃而被燃烧的柴油。在其他非限制性实施例中，燃料包括在发动机中通过压缩点燃(和/或火花点燃)而被燃烧的天然气，和/或汽油、煤油、生物柴油或具有类似密度的其他石油馏出物。
[0022]控制器132至少部分地控制车辆系统100和发动机106的运转。控制器132包括微处理器单元(例如，处理器)136和电子存储介质(又名，计算机可读存储介质)138。例如，计算机可读存储介质包括只读存储器芯片、随机存取存储器等中的一种或多种。计算机可读存储介质138保存指令，当由微处理器单元136执行时，所述指令执行用于控制发动机106的运转的程序以及以下参考图4和图5进一步详细讨论的方法。
[0023]当监督车辆系统100的控制和管理时，控制器132配置用于从各种发动机传感器140接收信号以便确定运转参数和运转状态，并且相应地调整各种发动机致动器142以控制车辆系统100的运转。例如，控制器132接收指示空燃比、发动机速度、发动机负载、发动机温度、周围温度、进气歧管温度、排气温度、进气歧管压力(增压)、排气压力、飞行高度(ambient altitude)、进气歧管氧浓度等的传感器信号。例如，控制器132调整包括燃料喷射器、进气阀和排气阀、EGR阀、涡轮增压器旁路阀、流量阀等的致动器。
[0024]在一些实施例中，控制器132单独地控制发动机106的每个燃料喷射器134的燃料喷射频率和/或持续时间。例如，在一些情况下，向第一汽缸组中的汽缸中喷射的燃料量不同于向第二汽缸组中的汽缸中喷射的燃料量。
[0025]如以上所描述，图1仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，然而每个汽缸类似地包括它自己的