经由分离式排气装置改善直吹空气的方法_4

文档序号:8470070阅读:来源:国知局
打开之前完全关闭并保持关闭,而第二排气门可以刚好在CIV打开之后完全关闭。另外,第一和第二排气门可以相互重叠,第二排气门和CIV可以相互最低程度地重叠,但第一排气门可以不与CIV重叠。
[0057]如早前提到的,当MAP高于压缩机入口压力时,CIV可以进行操作。然而,当MAP低于压缩机入口压力时,CIV可以停用并保持关闭直至MAP高于压缩机入口处的压力。具体地,CIV可以关闭(如果是打开的)或保持关闭,以防止气流经由汽缸从发动机进气装置反向流到进气歧管内。在本文中,如在图3的曲线308中所描述,第一排气门的正时可以与第一正时相同:刚好在排气冲程开始时的BDC之前打开,并且早在排气冲程TDC结束之前关闭。然而,第二排气门可以在排气冲程的大约中途打开,并且可以保持打开(曲线310b)直至刚好在排气冲程结束之后(例如,在TDC之后的10度内),以使其汽缸排尽排气。第二排气门可以在排气冲程结束时或刚好在排气冲程结束之后完全关闭,并且正气门重叠可以不在第二排气门与进气门之间发生以避免直吹。
[0058]实质上,可以基于CIV的激活或停用来改变第二排气门的正时。当MAP高于压缩机入口压力并且CIV在燃烧循环期间进行操作时,第二排气门可以在排气冲程的大约中途打开,并且早在排气冲程结束之前关闭(曲线310a)。在一个不例中,第二排气门可以在BDC之后大约80度处打开,并且在TDC之前的20度内关闭。当MAP低于压缩机入口压力并且CIV停用并保持关闭时,第二排气门可以在排气冲程的大约中途打开,并且当排气冲程结束时在TDC处或刚好在TDC之后完全关闭(曲线310b)。例如,第二排气门可以在BDC之后大约90度处打开,并且可以在TDC之后的10度内关闭。在图3所示的示例中,对于第二排气门,曲线310a和310b可以具有相同的持续时间D3。在其他示例中,可以随着第二排气门的相位调整来改变持续时间。
[0059]此外,第一排气门可以以第一正时打开第一气门升程量L2,而第二排气门可以打开第二气门升程量L3(曲线310a),并且CIV可以打开第三气门升程量L5。此外,第一排气门可以以第一正时打开持续时间D2,而第二排气门可以打开持续时间D3,而CIV可以打开持续时间D5。应认识到,在替代实施例中,当以不同相位正时打开时,两个排气门可以具有相同的气门升程量和/或相同的打开持续时间。
[0060]以此方式,通过使用交错的气门正时,能够通过使在高压下释放的排气(例如,汽缸中的膨胀放气排气)与低压下的残余排气(例如,在放气之后余留在汽缸中的排气)分离到不同的通道内来增加发动机效率和功率。通过将低压残余排气作为EGR与直吹空气一起运送到压缩机入口,能够降低燃烧室温度,由此减少爆震和从最大扭矩起的花火延迟。另夕卜,由于排气在冲程结束时被引导至涡轮的下游或压缩机的上游(两者都处于低压),因此排气泵气损失能够被最小化,从而改善发动机效率。
[0061]因此,能够比通过单个共同的排气道将汽缸的所有排气简单地引导至涡轮增压器涡轮更有效地使用排气。因此,可以实现若干优点。例如,通过分离并将放气脉冲引导到涡轮入口内能够增加向涡轮增压器供应的平均排气压力,从而改善涡轮增压器输出。此外,可以改善燃料经济性,因为直吹空气没有被输送到催化剂,而是被引导到压缩机入口,并且因此可以不向排气喷射过多的燃料以维持化学计量比。
[0062]现在转向图4,其示出了用于根据发动机状况来操作压缩机入口气门即CIV和两个排气门的示例程序400。具体地,该程序可以基于发动机工况确定不同的气门位置,其中所述发动机工况包括燃烧稳定性、发动机限制以及其他状况之间的瞬变。另外,如下所述,在特定发动机状况的持续时间内,气门在一个或多个燃烧循环期间进行操作。
[0063]在402处,可以估计和/或测量发动机工况。例如,这些工况可以包括环境温度和压力、发动机温度、发动机转速、曲轴转速、电池充电状态、可用的燃料、催化剂温度、驾驶员要求的扭矩等。在404处,基于估计的发动机工况,可以确定所有气门的功能和操作。例如,在稳态状况下,CIV可以在发动机燃烧循环期间进行操作,以实现直吹,减少排气泵气损失并改善扭矩。
[0064]在406处,可以确定发动机启动条件是否存在。发动机启动可以包括经由马达(诸如起动器马达)从静止起动转动发动机。如果发动机启动条件存在,那么在408处,CIV和第一排气门停用并保持关闭,同时整个排气部分经由第二排气门输送到排放控制装置。为了详细说明,在发动机启动条件下的燃烧循环期间,第二排气门可以刚好在排气冲程开始之前完全打开,并且可以在进气冲程开始时完全关闭。在冷启动期间,热排气可以帮助使排放控制装置到达起燃温度。在热启动期间,可以通过已经到达起燃温度的排放控制装置来清除初始排放物。
[0065]在410处,可以确定踩加速器踏板(tip-1n)是否是期望的。为了给踩加速器踏板作准备而加快涡轮增压系统中的排气涡轮加速,除了第二排气门外还可以激活第一排气门,以便将排气的放气部分引导至涡轮。具体地,第一排气门可以刚好在排气冲程开始时打开,并且早在排气冲程结束之前关闭,以将放气脉冲定向到涡轮。第二排气门可以在排气冲程的大约中途打开,并且早在排气冲程结束之前关闭,以便将排气的扫气部分引导至排放控制装置。
[0066]如果踩加速器踏板被确认,那么在412处,该程序可以确定歧管空气压力即MAP是否高于涡轮压缩机入口压力。如果确定MAP更高,那么在414处,CIV可以被激活,以便在排气冲程即将结束时打开,从而允许EGR和直吹空气被转移到压缩机入口。
[0067]如果MAP低于压缩机入口压力,那么CIV可以关闭或保持关闭并停用以防止反向气流。例如,在节流状况下,进气可能会经由燃烧室从压缩机的上游流向进气歧管。为了防止这样的反向流动,CIV可以停用并关闭,而第二排气门可以在排气冲程的大约中途打开并且在进气冲程开始时或刚好在进气冲程开始之后关闭。
[0068]在418处,可以确定是否有发动机爆震的任何指示。如果发动机爆震的存在被确认,那么在420处,该程序包括使CIV进行操作以启用能够冷却燃烧室温度的EGR和直吹空气。具体地,CIV可以在排气冲程即将结束时打开,并且远在进气冲程开始之后关闭。如前所述,两个排气门可以进行操作以将放气部分和扫气部分分别引导至涡轮和排放控制装置。发动机爆震可以是由于在汽缸的火花点火事件之后在汽缸中发生的不正常燃烧事件所引起的。为了促进燃烧稳定性,额外的燃料可以被喷射到直吹空气内以使EGR气体加浓。通过喷射燃料使EGR加浓,可以在不使用花火延迟的情况下减轻发动机爆震,由此改善发动机扭矩。
[0069]其次,在422处,可以确定是否满足减速燃料切断即DFSO或松开加速器踏板(tip-out)条件。DFSO事件可以响应于低于阈值的扭矩需求,诸如在松开加速器踏板期间。其中,汽缸燃料喷射可以选择性地停止。如果DFSO或松开加速器踏板被确认,那么在424处,CIV可以停用并关闭或保持关闭,以减少在减速期间向发动机进气装置输送的残余物的量。具体地,只要DFSO或松开加速器踏板继续,CIV就会在整个燃烧循环期间关闭和/或保持关闭。另外,排气可以作为两个部分被引导:经由第一排气门的更早的第一放气部分和经由第二排气门的第二扫气部分。可以调整发动机设定值,以最大化在从DFSO退出之后的发动机扭矩响应。例如,节气门可以被设置以便允许对踩加速器踏板的最好瞬时响应。
[0070]如果不存在上述的发动机状况,那么在426处,气门可以基于稳态状况进行操作。在一个示例中,在稳态状况下,如果MAP高于压缩机入口压力,那么CIV可以在排气冲程即将结束时激活并打开,并且远在进气冲程开始之后关闭,类似于步骤414。在另一示例中,如果MAP低于压缩机入口压力,那么CIV可以停用并保持关闭,如在步骤416处。两个排气门可以如早前描述的那样进行操作:如果CIV在燃烧循环期间进行操作,那么两个排气门都早在排气冲程结束之前关闭。如果CIV不进行操作,那么排气的放气部分继续经由第一排气装置输送到涡轮,而第二排气门将剩余的排气排放至排放控制装置。在本文中,直吹空气和EGR可以不被引导至压缩机入口。在又一示例中,在非稳态状况下,气门操作可以被修改并适合于现有状况。
[0071]现在参照图5详细说明发动机状况和因而发生的气门调整的各种示例。具体地,表500列出了沿着三个不同的通道对汽缸进行排气的示例组合,其中三个不同的通道包含通过第一排气门通向排气涡轮入口的第一排气通道、通过第二排气门通向排放控制装置的第二通道和从压缩机入口气门到涡轮压缩机上游的第三通道。因此,如早前参照图3所详细说明,可以在相同的发动机燃烧循环内独立地并在不同的时刻排出排气的三个部分。另夕卜,在下述的所有状况下,进气门如参照图3描述的那样进行操作。两个进气门都可以在进气冲程开始时(例如,在TDC排气冲程处或刚好在TDC排气冲程之前)完全打开,并且在进气冲程结束时(例如,在BDC进气冲程处或刚好在BDC进气冲程之后)完全关闭。
[0072]在发动机启动状况下,Cl V和第一排气门可以停用并保持关闭,而第二排气门在整个排气冲程(例如,从刚好在做功冲程BDC结束之前到刚好在排气冲程TDC结束之后)期间进行操作并打开,由此所有排气都被引导至排放控制装置。因此,当发动机从静止或关机启动时,涡轮和压缩机入口都不接收排气的任何部分。另外,可以通过最小化第二排气门与一个或多个进气门之间的正气门重叠来防止直吹,以避免将稀排气转移到排放控制装置。
[0073]在踩加速器踏板期间,两个排气门都可以激活并进行操作。通过刚好在做功冲程BDC结束之前打开第一排气门并且在排气冲程结束之前关闭第一排气门,可以将排气的放气部分引导至涡轮。通过在排气冲程的大约中途打开第二排气门,可以将放气之后的第二部分排气输送到排放控制装置。两个排气门都可以在排气冲程TDC结束之前关闭。通过使CIV进行操作以在排气冲程即将结束的时候打开并且通过在进气冲程期间维持与一个或多个进气门的正气门重叠,可以将与新鲜直吹空气混合的最后部分低压排气即LP-EGR运送到涡轮压缩机入口。CIV可以远在进气冲程开始之后(例如,远在TDC之后)关闭。因此,排气涡轮可以在踩加速器踏板期间利用从排气的放气脉冲回收的能量加速,而爆震和其他燃烧不稳定性可以通过经由压缩机入口使LP-EGR和直吹空气再循环来减少。CIV的操作可以取决于MAP。CIV可以在仅当歧管空气压力高于压缩机入口压力时的燃烧循环期间打开,以实现新鲜进气通过汽缸和CIV的流动,从而将残余的低压排气转移到压缩机入口。
[0074]当发动机正在节流状况下工作时,歧管空气压力可以低于压缩机
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