内燃机中的EGR气缸操作.pdf

一个系统包括具有多个气缸的内燃机。多个气缸中的至少一个为在至少一些操作条件过程中单独提供EGR流的主要EGR气缸。主要EGR气缸的操作独立于其他气缸进行控制，以减少主要EGR气缸中的内部残留物。

权利要求书
1.  一种系统，包括：
内燃机，具有从进气歧管接收充气流的多个气缸；
所述多个气缸中的至少一个气缸，包括连接至EGR排气歧管的主要 EGR气缸，所述EGR排气歧管流体连接至所述进气歧管；
所述多个气缸中的其余气缸，与流体连接至排气通道的排气歧管流 体相通，所述排气通道排放来自所述多个气缸中的其余气缸的废气；以 及
其中，所述主要EGR气缸包括第一压缩比，其中，所述多个气缸中 的其余气缸均包括第二压缩比，并且所述第一压缩比大于所述第二压缩 比。

2.  如权利要求1所述的系统，其中，所述第一压缩比和所述第二压 缩比为几何压缩比。

3.  如权利要求1所述的系统，其中，至少一个主要EGR气缸包括 连接至可变阀门致动机构的至少一个进气阀，所述可变阀门致动机构可 操作为改变所述至少一个主要EGR气缸的有效压缩比。

4.  如权利要求3所述的系统，其中，所述至少一个主要EGR气缸 的有效压缩比小于所述第一压缩比且大于所述第二压缩比。

5.  如权利要求3所述的系统，其中，所述可变阀门致动机构可操作 为相对于所述至少一个主要EGR气缸的进气行程提供所述进气阀的早闭 合，从而相对于所述第一压缩比减小所述有效压缩比。

6.  如权利要求3所述的系统，其中，所述可变阀门致动机构可操作 为相对于所述至少一个主要EGR气缸的进气行程提供所述进气阀的晚闭 合，从而相对于所述第一压缩比减小所述有效压缩比。

7.  一种系统，包括：
内燃机，具有从进气歧管接收充气流的多个气缸；
所述多个气缸中的至少一个气缸，包括与EGR排气歧管流体相通的 主要EGR气缸，所述主要EGR气缸包括至少一个进气阀和至少一个排 气阀；
所述多个气缸中的其余气缸，与流体连接至排气通道的排气歧管流 体相通，所述排气通道排放来自所述多个气缸中的其余气缸的废气，其 中，所述多个气缸中的其余气缸被配置成，在相应气缸的进气行程的初 始，在相应气缸的排气阀的开放位置与所述相应气缸的进气阀的开放位 置具有重叠的情况下进行操作；以及
其中，在操作过程中，所述主要EGR气缸的至少一个排气阀被配置 成在所述主要EGR气缸的活塞的进气行程的初始相对于所述主要EGR 气缸的至少一个进气阀的开放而闭合，以使得在所述至少一个排气阀和 至少一个进气阀的开放中的第二重叠小于所述第一重叠，从而减少废气 通过所述至少一个主要EGR气缸从所述EGR排气歧管向所述进气歧管 的回流。

8.  如权利要求7所述的系统，其中，在操作过程中，所述主要EGR 气缸的至少一个排气阀被配置成在所述主要EGR气缸的进气行程的初始 在所述主要EGR气缸的活塞的上死点之前闭合，并且所述主要EGR气 缸的至少一个进气阀被配置成在所述主要EGR气缸的进气行程期间在所 述活塞的上死点之后开放，以使得所述排气阀的开放与所述进气阀的开 放中的所述第二重叠为零。

9.  如权利要求8所述的系统，其中，从所述至少一个排气阀的闭合 至所述至少一个进气阀的开放，所述活塞的曲柄角变化达20度。

10.  如权利要求7所述的系统，其中，在所述第二重叠期间，所述 活塞的曲柄角变化不大于20度。

11.  如权利要求7所述的系统，其中，所述主要EGR气缸包括第一 压缩比，并且所述多个气缸中的其余气缸包括第二压缩比，所述第二压 缩比小于所述第一压缩比。

12.  如权利要求11所述的系统，其中，所述主要EGR气缸的至少 一个进气阀连接至可变阀门致动机构，所述可变阀门致动机构可操作为 改变所述主要EGR气缸的有效压缩比。

13.  如权利要求12所述的系统，其中，所述主要EGR气缸的有效 压缩比小于所述第一压缩比且大于所述第二压缩比。

14.  如权利要求12所述的系统，其中，所述可变阀门致动机构可操 作为在所述主要EGR气缸的进气行程期间相对于所述活塞的下死点提供 所述主要EGR气缸的进气阀的早闭合，从而相对于所述第一压缩比减小 所述有效压缩比。

15.  如权利要求12所述的系统，其中，所述可变阀门致动机构可操 作为相对于所述主要EGR气缸的进气行程的下死点提供所述主要EGR 气缸的进气阀的晚闭合，从而相对于所述第一压缩比减小所述有效压缩 比。

16.  一种方法，包括：
操作具有多个气缸的内燃机；
将来自所述多个气缸中的至少一个主要EGR气缸的废气再循环至所 述多个气缸的进气部，同时将来自所述多个气缸中的其余气缸的废气产 生至包括后处理装置的排气系统中；以及
相对于所述多个气缸中的其余气缸的压缩比提高所述至少一个主要 EGR气缸的压缩比，从而响应于高压排气条件减少所述至少一个主要 EGR气缸中的废气残留物。

17.  如权利要求16所述的方法，其中，所述多个气缸中的所述至少 一个主要EGR气缸以及所述其余气缸的压缩比为几何压缩比。

18.  如权利要求17所述的方法，还包括将所述至少一个主要EGR 气缸的几何压缩比减小至有效压缩比，其中，所述有效压缩比大于所述 多个气缸中的其余气缸的压缩比。

19.  如权利要求18所述的方法，其中，通过相对于所述至少一个主 要EGR气缸的进气行程的进气阀早闭合所述进气阀或晚闭合所述进气阀 将所述几何压缩比减小至所述有效压缩比。

20.  一种方法，包括：
操作具有多个气缸的内燃机；
将来自所述多个气缸中的至少一个主要EGR气缸的废气再循环至所 述多个气缸的进气部，同时将来自所述多个气缸中的其余气缸的废气产 生至具有后处理装置的排气系统中，其中，所述多个气缸中的每个都包 括至少一个进气阀和至少一个排气阀；
在相对于所述多个气缸的剩余气缸中的相应气缸的活塞的进气行程 的初始在所述多个气缸中的剩余气缸的至少一个排气阀的开放与所述多 个气缸中的剩余气缸的进气阀的开放具有第一重叠的情况下操作所述相 应气缸；以及
在相对于所述至少一个主要EGR气缸的活塞的进气行程的初始在所 述至少一个主要EGR气缸的至少一个排气阀的开放与所述至少一个主要 EGR气缸的至少一个进气阀的开放具有第二重叠的情况下操作所述至少 一个主要EGR气缸，其中，所述第二重叠小于所述第一重叠。

21.  如权利要求20所述的方法，其中，所述第二重叠包括相对于所 述进气行程的初始在达20度的曲柄角变化范围期间同时地闭合至少一个 排气阀和至少一个进气阀。

22.  如权利要求20所述的方法，还包括以第一压缩比操作所述至少 一个主要EGR气缸，并且以第二压缩比操作所述多个气缸中的其余气缸， 其中，所述第二压缩比小于所述第一压缩比。

23.  如权利要求22所述的方法，还包括将所述至少一个主要EGR 气缸的有效压缩比改变成所述第一压缩比与所述第二压缩比之间的量。

24.  如权利要求23所述的方法，其中，改变所述至少一个主要EGR 气缸的有效压缩比包括相对于所述至少一个主要EGR气缸的活塞的进气 行程的下死点早闭合所述至少一个进气阀。

25.  如权利要求23所述的方法，其中，改变所述至少一个主要EGR 气缸的有效压缩比包括相对于所述至少一个主要EGR气缸的活塞的进气 行程的下死点晚闭合所述至少一个进气阀。

26.  如权利要求20所述的方法，其中，操作具有所述第二重叠的至 少一个主要EGR气缸包括：
在所述至少一个主要EGR气缸的进气行程的初始，在所述至少一个 主要EGR气缸的活塞的上死点之前闭合所述至少一个主要EGR气缸的 至少一个排气阀；以及
在所述至少一个主要EGR气缸的活塞的上死点之后在所述至少一个 主要EGR气缸的进气行程过程中打开所述至少一个进气阀。

27.  如权利要求20所述的方法，其中，所述第二重叠包括相对于所 述进气行程的初始在不超过20度的曲柄角变化范围期间同时开放所述至 少一个排气阀和所述至少一个进气阀。

说明书内燃机中的EGR气缸操作
背景技术
总所周知，内燃机包括多个气缸，其中，多个气缸中的至少一个 专用于为进气歧管提供废气再循环。这种配置也被称为专用的废气再 循环(EGR)发动机，能够与所有类型的燃料一起使用，包括天然气、 汽油和柴油燃料。
火花点火式发动机通常通过将空气和燃料的混合物引入发动机的 气缸来操作。然后，活塞压缩该混合物，并且火花塞会在预定曲轴角 度点燃空气/燃料混合物，从而产生通过燃烧室传播的火焰前缘。来自 燃烧的燃料的热量的迅速增加触发压力增大，增大的压力在气缸中向 下迫使活塞。来自燃烧事件的废气通过排气阀从气缸排放至排气歧管 内。
专用的EGR发动机具有一个分裂排气歧管，在该分裂排气歧管 中，来自专用的EGR发动机的排气与来自其他气缸的排气被分开。在 EGR歧管中产生高排气压力的操作条件下，排气内的残留物会残留在 专用的EGR气缸中，并且在某些情况下，会通过气缸被推回进气歧管， 这增大了发生爆震的可能性以及燃烧不稳定性。
专用的EGR发动机可享有大大简化的控制和压力管理、较少的硬 件设备以及其他益处。然而，相对于其他气缸，这些简化的代价是失 去对系统的控制，包括由一个或多个EGR气缸中可能存在的不同条件 引起的失控。因此，以与其他气缸相同的方式操作专用的EGR气缸可 能不会导致所需的输出。其结果是该领域需要进一步的技术发展。
发明内容
一个实施方式为用于控制分开排气式发动机的操作以减少或防止爆 震并改善燃烧稳定性的独特系统。其他实施方式包括独特的方法、系统 和装置来控制分开排气式发动机中的主要EGR气缸操作。主要EGR气 缸是在至少一些操作条件下所有排气输出都被再循环至进气口的气缸。 在某些操作条件下，诸如与高排气压力相关联的那些操作条件下，一个 或多个主要EGR气缸中的内部残留物会增加的比其他气缸多，从而导致 主要EGR气缸中的早期爆震以及较低的稳定性。在一个具体实施方式中， 一个或多个主要EGR气缸与非主要EGR气缸相对于彼此以固定凸轮定 时差来操作，以使得一个或多个主要EGR气缸中的内部废气残留物减少。 在另一具体实施方式中，一个或多个主要EGR气缸相对于其他气缸以不 同的压缩比操作，以使得在一个或多个主要EGR气缸的上死点处几乎没 有可用于存储废气的容积。一个或多个主要EGR气缸中内部残留物的减 少降低了主要EGR气缸在一定操作条件下(诸如在高排气压力下)的爆 震倾向。
提供本概述是为了引入在以下说明性实施方式中进一步进行描述的 概念的选择。该概述并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要 特征，也不是旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。更多的实施 方式、形式、目的、特征、优点、方面和益处应在以下描述和附图中变 得显而易见。
附图说明
图1是具有带有分开的排气系统的发动机的系统的一个实施方式的 示意图
图2是用于操作图1的带有分开的排气系统的发动机的程序的流程 图。
图3A-3C是图1的发动机的主要EGR气缸的示意图。
图3D是图1的发动机的非主要EGR气缸的示意图。
具体实施方式
为了促进对本发明的原理的理解，以下将参照附图中示出的实施方 式，并且将使用具体语言来描述这些实施方式。然而，应理解的是，并 不从而旨在对本发明的范围进行限制，在所述实施方式中的任何变化和 进一步的修改以及与本发明相关的、本领域技术人员通常会想到的、如 本文中所述的本发明的原理的任何进一步的应用均在本文中进行了设 想。
参照图1，系统100被示出具有发动机102。发动机102为任何类型 的内燃机，并且可包括化学计量的发动机、汽油发动机、柴油发动机和/ 或天然气发动机。在某些实施方式中，发动机102包括稀薄燃烧发动机， 诸如稀薄燃烧汽油或天然气发动机。在某些实施方式中，发动机102可 以是产生排放的任何类型的发动机，可包括废气再循环(EGR)系统， 例如用于减少来自发动机102的NOx的排放。发动机102包括气缸a、b。 气缸的数量可以是适合发动机的任何数目，并且其布置可以是任何适合 的布置。该系统100包括仅用于说明的联机6气缸布置。示例发动机102 还可以包括点火源，诸如在某些实施方式中的火花塞(未示出)。
在某些实施方式中，发动机102提供为火花点火式内燃机，被配置 成由燃料和导入气体的化学计量混合物的内部燃烧开发机械动力。如本 文所用，短语“导入气体”可包括新鲜空气、再循环废气等或其任意组合。 进气歧管105从进气通道104接收导入气体，并且将导入气体分配至发 动机102的气缸a、b的燃烧室。因此，进气歧管105的入口被设置在进 气通道104的出口的下游，并且进气歧管105的出口被设置在发动机102 的燃烧室中每个的入口的上游。第一排气歧管130收集来自发动机102 的气缸a的燃烧室的废气，并且将该废气输送至排气通道132，第二排气 歧管107收集来自发动机102的气缸b的燃烧室的废气，并且将该废气 输送至EGR通路109。因此，排气歧管107、130的入口被设置在发动机 102中燃烧室中的每个的出口的上游以及相对应的EGR通路109和排气 通道132的入口的上游。
还可以将喷射器设置在发动机102内，从而用构造成将燃料输送至 发动机102的燃料输送系统150直接或间接地将燃料输送至气缸a、b的 燃烧室。例如，燃料输送系统150可包括燃料箱152和燃料泵154，其中， 燃料泵154被配置成将燃料(如汽油)输送至发动机102。在另一实施方 式中，燃料输送系统可被配置成将除了汽油之外的另一类型的燃料输送 至发动机102。这种额外的燃料的示例包括柴油(或其他高十六烷值燃 料)、天然气、乙醇等。在一个实施方式中，燃料输送系统150可包括一 个或多个喷射器158(图3A-3D)，该一个或多个喷射器158被配置成将 燃料喷射至发动机102内，以使得燃料可在相应的气缸a、b的燃烧室内 进行燃烧。示例喷射器包括如图所示的直接喷射器和/或口部喷射器。
在图示的实施方式中，发动机102包括主要EGR气缸b以及为非主 要EGR气缸b的其他或其余气缸a。气缸a能够与EGR系统完全地流 体隔离，或能够流体连接以为EGR系统至少提供一些排放流，和/或在某 些操作条件下从EGR系统接收至少一些排放流。如在本文中所用，术语 “主要EGR”应广义地进行理解。气缸的全部排气输出都被再循环至发动 机进气部(至少某些操作条件的过程中)的任何EGR布置均为主要EGR 气缸。主要EGR气缸通常(至少在主要EGR操作过程中)包括从作为 非主要EGR气缸的其余气缸中的一个或多个分开的排气。
在系统100中，EGR流108在EGR通道109中再循环，并在进气歧 管105的上游位置处与进气流118相结合。进气歧管105提供包括与EGR 流108结合的进气流118的充气流(charge flow)。进气歧管105连接至 进气通道104，进气通道104包括进气节流阀111，以将充气流调节至气 缸a、b。进气通道104还可以包括充入空气冷却装置126，以冷却提供 至进气歧管105的充气流。进气通道104还包括压缩机120，以压缩从 进气清洁装置124接收的进气流。在其它实施方式中，进气歧管105包 括相对于主要EGR气缸b和非主要EGR气缸a分开的第一部分和第二 部分。
EGR流108可通过例如混合器、累积器或通过任何其他布置在EGR 通道109中的约束部122的出口处与进气流118相结合。在某些实施方 式中，EGR流108直接返回进气歧管105。在其他实施方式中，EGR系 统可为低压回路，例如在压缩机120的上游位置处返回进气部。在所示 实施方式中，EGR系统形成高压回路，例如，通过在压缩机120的下游 位置和/或在进气歧管105处返回进气部。在某些实施方式中，系统100 不包括压缩机或其它任何类型的增压生成装置。示例系统100在EGR通 道109中包括EGR冷却装置112。在其它实施方式中，EGR通路109可 包括具有阀119的旁路117，其中，阀119选择性地允许EGR流绕开EGR 冷却装置112。EGR冷却装置112和/或EGR冷却装置旁路117的存在 是可选且非限制性的。
一个或多个非主要EGR气缸a连接至排气系统，该排气系统包括排 气歧管130、排气通道132和涡轮134，其中，排气歧管130接收来自非 主要EGR气缸a的废气，排气通道132接收来自排气歧管130的废气， 涡轮134位于排气通道132中并且可通过废气来操作以通过杆、轴等136 来驱动压缩机120。涡轮134可为具有可调节入口的可变几何涡轮，或包 括废汽门来旁通排气流。然而，应理解的是，涡轮增压器可以以其他适 合方式提供(例如，如多级涡轮增压器等)，并且可设置有废气门和/或旁 路或没有废气门和/或旁路。其它实施方式设想了在排气系统中的排气节 流阀(未示出)。
排气通道132可在排气通道132中进一步包括后处理系统138，后处 理系统138被配置成处理废气中的排放物。后处理系统138可包括本领 域中已知的任何后处理组件。示例后处理组件处理一氧化碳(CO)、未 燃尽的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOC) 和/或颗粒物(PM)。
系统100还包括连接至发动机102的气缸a、b的进气阀和/或排气阀 的可变阀门致动机构180。可变阀门致动机构180连接至控制器140，并 且可响应于操作条件通过来自控制器140的指令操作。可变阀门致动机 构180连接至气缸a、b的进气阀和/或排气阀，以控制进气阀和/或排气 阀的升程定时、轮廓和/或持续时间。在一个实施方式中，可变阀门致动 机构180以与非主要EGR气缸a的固定凸轮定时差来操作一个或多个主 要EGR气缸b，从而减少或防止一个或多个主要EGR气缸b中的内部残 留物。可变阀门致动机构180可为任何类型，并且可包括(无限制)例 如只为了例如减小气缸中的流体质量和有效压缩比而在一个或多个主要 EGR气缸b的进气行程中早闭合或晚闭合进气阀，和/或为了防止在一个 或多个主要EGR气缸b的阀开放事件中的重叠而相对于排气行程和进气 行程分别早闭合排气阀以及晚开放进气阀。
在某些实施方式中，系统100包括控制器140，控制器140被构造成 执行某些操作以控制主要EGR发动机，从而减少一个或多个主要EGR 气缸b中的内部残留物。在某些实施方式中，控制器140形成处理子系 统的一部分，该处理子系统包括具有存储、处理和通信硬件的一个或多 个计算设备。控制器140可以是单个设备或分布式设备，并且控制器140 的功能可通过硬件或软件来执行。控制器140可包括于、部分包括于发 动机控制器(未示出)内或与发动机控制器完全分离。控制器140与整 个系统100中的任何传感器或致动器通信，包括通过直接通信、在数据 链上通信和/或通过与其他控制器或为控制器140提供传感器和/或致动器 信息的处理子系统的部分的通信。如下所述，在示出的实施方式中，控 制器140连接至燃料系统150、可变阀门致动机构180、EGR歧管压力传 感器142和排气歧管压力传感器144。
与发动机102的操作相关的示例参数包括影响或可与进气阀和排气 阀开放/闭合定时以及气缸a、b的压缩比相关的任何参数。与发动机102 的操作相关的更多示例性且非限制性参数包括进气通道104处的导入气 体温度、进气歧管105处的导入气体温度、进气歧管105处的导入气体 压力、排气歧管130处的废气温度、排气歧管130处的废气压力、排气 通道132的入口和/或出口处的废气温度、排气通道132的入口和/或出口 处的废气压力、EGR通道109的入口和/或出口处的废气温度、EGR通道 109的入口和/或出口处的废气压力、气缸a、b的进气阀和/或排气阀的 升程、持续时间和/或定时、燃料喷射速度、所喷射燃料的类型、压缩机 120的速度、涡轮134的几何形状或位置、导入气体和/或EGR气体的构 成、发动机转速值、发动机负荷、发动机扭矩、发动机功率输出值和/ 或其组合。另外或替代地，示例参数包括任何所述参数的变化速率或其 他转换。说明性的参数为示例性和非限制性的。
在某些实施方式中，控制器140被描述为在功能上执行某些操作。 本文中包括控制器操作的描述强调了控制器的结构独立性，并且示出了 控制器的操作的一个分组以及责任。执行类似整体操作的其它分组应理 解为在本申请的范围内。控制器的多个方面可在硬件中实施和/或通过存 储在一个或多个计算机可读介质上非瞬态存储器中的计算机执行指令来 实现，并且控制器可分布在各种硬件或基于计算机的组件上。
示例性和非限制性控制器执行元件包括提供其中确定的任何值的传 感器、通过对于在其中确定的值为前体的任何值的传感器、数据链路和/ 或网络硬件、任何致动器和/或数字控制元件，其中，数据链路和/或网络 硬件包括通信芯片、振荡晶体、通信链路、电缆、双绞线布线、同轴线 布线、屏蔽线布线、发射器、接收器和/或收发信机、逻辑电路、硬连线 逻辑电路、根据模块规范配置的在具体非过渡状态下可重新配置的逻辑 电路，任何致动器至少包括电致动器、液压致动器或气压致动器、螺线 管、运算放大器、模拟控制元件(弹簧、滤波器、积分器、加法器、除 法器、增益元件)。
本文中所列具体实施元件并不是限定性的，并且用于本文中描述的 本领域技术人员可理解的任何控制器的任何实施元件均在本文中进行了 设想。在操作进行描述后，本文中的控制器就能够进行基于许多硬件和/ 或计算机的实施，对于获得本文中公开的益处以及理解通过本公开提供 的控制器的操作的本领域技术人员，该控制器的很多具体实施涉及机械 步骤。
本文所描述的某些操作包括用于解释(interpret)一个或多个参数的 操作。解释，如本文中所用，包括通过本领域中已知的任何方法接收值， 包括至少从数据链路或网络通信接收值、接收表明该值的电子信号(例 如，电压信号、频率信号、电流信号或PWM信号)、接收表明该值的软 件参数、从在非瞬态计算机可读存储介质上的存储器位置读取该值、通 过本领域中已知的任何方式将该值作为运行时间参数进行接收，和/或通 过接收可通过其计算所解释的参数的值，和/或通过参照被解释为参数值 的默认值。
在某些实施方式中，控制器140提供发动机控制指令，并且发动机 控制系统100的一个或多个组件响应于发动机控制指令。在某些实施方 式中，发动机控制指令包括一个或多个消息，和/或包括被构造成为响应 于发动机控制命令向各种发动机组件提供指令的一个或多个参数。响应 于发动机控制指令的发动机组件可遵循该指令，接收该指令作为与其他 指令输入的竞争指令，利用该指令作为目标值或限制值，和/或以受控形 式朝向与发动机控制指令一致的响应进行。
某些系统在以下进行了描述，并且包括在本公开的各种情况下的控 制器操作的示例。在某些实施方式中，提供了在高排气压力操作条件过 程中减少一个或多个主要EGR气缸中的内部废气残留物的程序200。在 EGR歧管107的高压力条件下，来自一个或多个主要EGR缸b的废气在 排气阀闭合之后可能被限制在一个或多个主要EGR缸b中。废气还可能 被推回至进气歧管105内。这些条件降低了一个或多个主要EGR缸b的 燃烧稳定性，并且增大了发生爆震的可能性或倾向。
在一个实施方式中，程序200包括执行操作来解释或确定EGR歧管 107和排气歧管130中之一或二者的排气压力。程序200还包括条件式 204，以确定EGR歧管107中的排气压力大于预定的高压力阈值。可替 代地，高压力条件可通过小于阈值量的、EGR歧管107与进气歧管105 之间的压力差来表明。如果条件式204为否定，那么程序200返回操作 202以确定排气压力条件。如果条件式204为肯定，那么程序200继续至 操作206，从而在高压力排气条件下为主要EGR气缸b减少内部残留物。 如下所述，在其他实施方式中，程序200并不确定压力阈值超限或压力 差阈值未达到要求，而是以当发生高压力条件时会减少或减轻内部残留 物的方式在所有操作条件下都以类似方式操作一个或多个主要EGR缸b。
本申请对用于为一个或多个主要EGR缸b减少内部残留物的各种技 术都进行了考虑。一个技术包括操作208以为主要EGR气缸b提供比非 主要EGR气缸a的压缩比大的压缩比(CR)。一个或多个主要EGR缸b 中较大的压缩比为将被限制在一个或多个主要EGR缸b内的废气的内部 残留物提供较小容积。其结果是，在EGR歧管107中的高压力排气条件 下，被限制在一个或多个主要EGR缸b中的废气较少。在一个实施方式 中，一个或多个主要EGR缸b和非主要EGR气缸a的压缩比为几何压 缩比。在一个具体的实施方式中，主要EGR缸b的几何压缩比为约16:1， 非主要EGR缸a的几何压缩比为约12:1，但是并不排除其他具体压缩比。
在进一步变化中，程序200包括操作210以通过提供比非主要EGR 气缸a的压缩比大的有效压缩比来减小一个或多个主要EGR缸b的几何 压缩比。操作210可包括通过相对于主要EGR气缸b的活塞的进气行程 的下死点的进气阀晚闭合(LIVC)或进气阀早闭合(EIVC)操作之一来 提供有效压缩比。
在包括具有多个气缸a、b的内燃机102的示例系统和方法中，气缸 中的至少一个为主要EGR气缸b，并且主要EGR气缸b包括EGR压缩 比。该系统和方法还包括来自多个气缸的气缸a，气缸a为非主要EGR 气缸，每个气缸a都具有排气气缸压缩比。在某些实施方式中，EGR压 缩比与排气气缸压缩比不同。具有与排气气缸压缩比不同的EGR压缩比 的示例性且非限制性的系统包括具有主要EGR气缸b和/或为主要EGR 气缸b提供不同行程值的活塞驱动机构，其中，主要EGR气缸b具有调 节孔和/或行程值、调整阀定时值(例如，在相同几何压缩比内提供独特 的实际压缩比或有效压缩比)。示例活塞驱动机构包括(无限制)挡板、 摇摆盘、Z形曲柄轴、凸轮驱动活塞、和/或围绕用于一个或多个主要EGR 缸b的曲柄轴的独特枢转距离。
在某些实施方式中，示例系统还包括控制器140，控制器140解释可 能导致一个或多个主要EGR缸b中的内部残留物的高压力排气条件，并 且响应于高压力排气条件提供压缩比调整指令。该系统还包括可变压缩 比装置，该可变压缩比装置可操作地联接至主要EGR气缸b，并且响应 于压缩比调整指令。该可变位移装置可以是本领域公知的任何类型。在 某些实施方式中，活塞驱动机构为公知可响应于指令调整的可变位移装 置，例如而无限制的，挡板角度变化、凸轮旋转或位置变化、和/或摇摆 板调整可用于调整一个或多个主要EGR缸b的压缩比。另外或可替代地， 在一个或多个主要EGR缸b上的可变阀定时操作可与可变阀致动装置 180一起使用来改变一个或多个主要EGR缸b的有效压缩比。因此，在 利用一个或多个主要EGR缸b的系统中实现了对一个或多个主要EGR 缸b的内部残留物的一些控制，从而获得本文公开的益处。
程序200还可以包括操作212以经由对可变阀门致动机构180的控 制指令在从排气行程至进气行程的转换过程中分别在主要EGR气缸b的 活塞的上死点之前或之后相对于气缸a中的重叠减少一个或多个主要 EGR缸b的排气阀开放和进气阀开放中的重叠。如图3A-3C中进一步所 示，主要EGR气缸b包括连接至曲柄的活塞220。活塞220在燃烧室224 中在上死点(TDC)位置与下死点(未示出)位置之间移动。在图3A中， 活塞220被示出位于上死点前(BTDC)位置并朝向TDC位置移动，并 且排气阀230移向闭合位置，同时进气阀232闭合。如图3B所示，就在 活塞220到达TDC位置之前，排气阀230和进气阀232二者均闭合。在 图3C中，随着活塞230在进气行程过程中朝向下死点移动远离TDC位 置，进气阀232开放，同时排气阀230闭合。其结果是，防止EGR排气 歧管107中的废气被推入主要EGR气缸b内并通过主要EGR气缸b到 达进气歧管105。如图3D所示，虽然一个或多个主要EGR缸b在排气 阀230和进气阀232的开放没有重叠的情况下操作，但是非主要EGR气 缸a可在进气行程的初始在TDC位置处在进气阀232和排气阀230的开 放有重叠的情况下进行操作。
在另一实施方式中，主要EGR气缸b在排气阀230与进气阀232之 间的开放中有重叠，该重叠相对于非主要EGR气缸a中的重叠减小。在 一个具体实施方式中，阀230、232的开放中的重叠在20度曲柄角度变 化过程中两个发明均打开的情况下可延伸至达20度曲柄角度变化的正重 叠，并且在20度曲柄角度变化过程中两个发明均闭合的情况下可延伸达 20度的负重叠。例如，在正20度重叠处，进气阀232在10度BTDC处 开放，并且排气阀230在10度ATDC处闭合。在负20度重叠处，排气 阀230在10度BTDC处闭合，并且进气阀232在10度ATDC处开放。 在正20度重叠的另一具体实施方式中，进气阀232在10度ATDC处开 放，并且排气阀230在30度ATDC处闭合。本申请还考虑了相对于TDC 的其他开放位置和闭合位置。
在一个实施方式中，主要EGR气缸b进气阀和排气阀重叠开放和闭 合条件从曲柄的从负20度至正20度的角变化延伸，其中，进气阀在从 10度BTDC至30度ATDC范围的曲柄角处开放，并且排气阀在从10度 BTDC至30度ATDC范围的曲柄角处闭合。另外，用于主要EGR气缸b 的曲柄角重叠相对于非主要EGR气缸a的排气阀开放和进气阀开放的重 叠减小，这可通过在从0度至100度延伸的曲柄角度变化范围内同时开 放排气阀和进气阀的方式操作。
本申请考虑了本文中公开的系统和方法的各种方面。根据一个方面， 一个系统包括具有从进气歧管接收充气流的多个气缸的内燃机。多个气 缸中的至少一个为主要EGR气缸，主要EGR气缸连接至流体连接至进 气歧管的EGR排气歧管，并且多个气缸中的其余气缸与流动连接至排气 通道的排气歧管流体相通，其中，排气通道排放来自多个气缸中的其余 气缸的废气。主要EGR气缸包括第一压缩比，多个气缸中的其余气缸每 个都包括第二压缩比，并且第一压缩比大于第二压缩比。
在一个实施方式中，第一压缩比和第二压缩比为几何压缩比。在另 一实施方式中，至少一个主要EGR气缸包括连接至可变阀门致动机构的 至少一个进气阀，其中，可变阀门致动机构可操作以改变至少一个主要 EGR气缸的有效压缩比。
在这些实施方式的一个改进中，至少一个主要EGR气缸的有效压缩 比小于第一压缩比且大于第二压缩比。在另一改进中，可变阀门致动机 构可操作以相对于至少一个主要EGR气缸的进气行程提供进气阀的早闭 合，从而相对于第一压缩比减小有效压缩比。在另一改进中，可变阀门 致动机构可操作以相对于至少一个主要EGR气缸的进气行程提供进气阀 的晚闭合，从而相对于第一压缩比减小有效压缩比。
根据另一方面，一个系统包括具有从进气歧管接收充气流的多个气 缸的内燃机。多个气缸中的至少一个为与EGR排气歧管流体相通的主要 EGR气缸，并且主要EGR气缸包括至少一个进气阀和至少一个排气阀。 多个气缸中的其余气缸与流体连接至排气通道的排气歧管流体相通，其 中，排气通道排放来自多个气缸中的其余气缸的废气。
在一个实施方式中，在操作过程中，主要EGR气缸的至少一个排气 阀被配置成在主要EGR气缸的活塞的进气行程初始相对于主要EGR气 缸的至少一个进气阀的开放而闭合，以使得在至少一个排气阀和至少一 个进气阀的开放中的第二重叠小于第一重叠，从而减少废气通过至少一 个主要EGR气缸从EGR歧管至进气歧管的回流。
在另一实施方式中，在操作过程中，至少一个排气阀被配置成在至 少一个主要EGR气缸的进气行程的初始在至少一个主要EGR气缸的活 塞的上死点之前闭合，并且进气阀被配置成在至少一个主要EGR气缸的 进气行程期间在活塞的上死点之后开放，以使得排气阀的开放与进气阀 的开放并不重叠，从而防止废气通过至少一个主要EGR气缸从EGR歧 管在进气歧管的回流。
在一个实施方式中，多个气缸中的其余气缸被配置成在其进气行程 的初始在排气阀和进气阀的开放中存在重叠的情况下进行操作。在该实 施方式的改进中，至少一个主要EGR气缸包括第一压缩比，并且多个气 缸中的其余气缸包括第二压缩比，并且第二压缩比小于第一压缩比。在 进一步改进中，至少一个主要EGR气缸的至少一个进气阀连接至可变阀 门致动机构，其中，该可变阀门致动机构可操作以改变主要EGR气缸的 有效压缩比。
在另一改进中，主要EGR气缸的有效压缩比小于第一压缩比且大于 第二压缩比。在另一改进中，可变阀门致动机构可操作以在至少一个主 要EGR气缸的进气行程期间相对于活塞的下死点提供至少一个主要EGR 气缸的进气阀的早闭合，从而相对于第一压缩比降低有效压缩比。在又 一改进中，可变阀门致动机构可操作以相对于至少一个主要EGR气缸的 进气行程的下死点提供至少一个主要EGR气缸的进气阀的晚闭合，从而 相对于第一压缩比降低有效压缩比。
根据另一方面，一种方法包括：操作具有多个气缸的内燃机；将来 自多个气缸中的至少一个主要EGR气缸的废气再循环至多个气缸中的进 气部，同时将来自多个气缸中的其余气缸的废气产生至包括后处理装置 的排气系统中；以及相对于多个气缸中的其余气缸的压缩比提高至少一 个主要EGR气缸的压缩比，从而响应于高压排气条件减少至少一个主要 EGR气缸中的废气残留物。
在本方法的一个实施方式中，多个气缸中的至少一个主要EGR气缸 以及其他剩余气缸的压缩比为几何压缩比。在该实施方式的改进中，该 方法包括将至少一个主要EGR气缸的几何压缩比减小至有效压缩比，其 中，有效压缩比大于多个气缸中的其余气缸的压缩比。在又一改进中， 通过相对于至少一个主要EGR气缸的进气行程的进气阀的早闭合以及进 气阀的晚闭合之一将几何压缩比减小至有效压缩比。
根据另一方面，一种方法包括：操作具有多个气缸的内燃机；将来 自多个气缸中的至少一个主要EGR气缸的废气再循环至多个气缸中的进 气部，同时将来自多个气缸中的其余气缸的废气产生至具有后处理装置 的排气系统中，其中，至少一个主要EGR气缸包括至少一个进气阀和至 少一个排气阀；在至少一个主要EGR气缸的进气行程的初始在至少一个 主要EGR气缸的活塞的上死点之前闭合至少一个排气阀；以及在至少一 个主要EGR气缸的活塞之后在至少一个主要EGR气缸的进气行程期间 开放至少一个进气阀。
在该方法的一个实施方式中，多个气缸中的其余气缸在其活塞的进 气行程的初始在排气阀的开放与进气阀的开放具有重叠的情况下进行操 作。在改进中，该方法包括使至少一个主要EGR气缸工作在第一压缩比 下并且使多个气缸中的其余气缸工作在第二压缩比下，其中，第二压缩 比小于第一压缩比。在又一改进中，该方法包括将至少一个主要EGR气 缸的有效压缩比改变成第一压缩比与第二压缩比之间的量。在又一改进 中，改变至少一个主要EGR气缸的有效压缩比包括相对于至少一个主要 EGR气缸的活塞的进气行程的下死点早闭合进气阀。在另一改进中，改 变至少一个主要EGR气缸的有效压缩比包括相对于至少一个主要EGR 气缸的活塞的进气行程的下死点晚闭合进气阀。
在另一方面，一种方法包括：操作具有多个气缸的内燃机；将来自 多个气缸中的至少一个主要EGR气缸的废气再循环至多个气缸中的进气 部，同时将来自多个气缸中的其余气缸的废气产生至具有后处理装置的 排气系统中，其中，多个气缸中的每个都包括至少一个进气阀和至少一 个排气阀；在相对于多个气缸的剩余气缸中的相应气缸的活塞的进气行 程的初始在多个气缸中的剩余气缸的至少一个排气阀的开放与多个气缸 中的剩余气缸的进气阀的开放具有第一重叠的情况下操作多个气缸的剩 余气缸中的相应气缸；以及在相对于至少一个主要EGR气缸的活塞的进 气行程的初始在至少一个主要EGR气缸的至少一个排气阀的开放与至少 一个主要EGR气缸的至少一个进气阀的开放具有第二重叠的情况下操作 至少一个主要EGR气缸，其中，第二重叠小于第一重叠。
在该方法的一个实施方式中，第二重叠包括至少一个排气阀和至少 一个进气阀相对于进气行程的初始在达20度的曲柄角变化范围期间被同 时闭合。在另一实施方式中，第二重叠包括至少一个排气阀和至少一个 进气阀相对于进气行程的初始在不超过20度的曲柄角变化范围期间被同 时开放。
虽然已经在附图和以上描述中示出并描述了本发明，但是该描述在 性质上应被视为说明性的而非限制性的，应理解的是，仅示出并描述了 某些示例性实施方式。本领域技术人员应理解的是，示例实施方式中可 进行很多修改而实质上不脱离本发明。因此，如以下权利要求所限定， 所有这些修改均旨在包括于本公开的范围内。
在阅读权利要求时，当使用“一(a)”，“一(an)”，“至少一个”， 或“至少一部分”时，除非在权利要求有具体相反的说明，并不旨在将权 利要求限制为仅此一个项目。当使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时， 除非具体说明为相反，该项目可包括一部分和/或整个项目。