發動機系統和方法技術方案

提供一種發動機系統。該發動機系統包括多個氣缸，其包括一個或更多輸出氣缸和一個或更多非輸出氣缸。控制模塊相對于或基于一個或更多非輸出氣缸的操作而控制一個或更多輸出氣缸的操作。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本文所述的主題涉及內燃發動機，并且涉及排氣再循環系統和方法。
技術介紹
發動機包括具有燃燒室的多個氣缸，在燃燒室中設置有活塞。進入空氣被導入燃燒室中且在燃燒室中被壓縮。點燃的燃料在燃燒室中產生使活塞移動的壓力。燃料的點燃在燃燒室中形成氣態排氣。一些發動機嘗試通過使排氣的一部分再循環回到進氣中而改變進入空氣的組成。排氣再循環可稱為“EGR”。在某一構造中，EGR發動機使氣態排氣從一個或更多專用氣缸再循環回到空氣進氣流中。提供氣態排氣的氣缸可稱為耗體、供體或輸出氣缸(donating cylinder)。有時可能希望有具有不同于目前可用的那些EGR發動機的構件、特征或功能的發動機系統。同樣，可能希望有具有與在目前的EGR發動機上可用的那些操作模式不同的操作模式的發動機系統。
技術實現思路
提供一種發動機系統。該發動機系統包括多個氣缸，其包括一個或更多輸出氣缸和一個或更多非輸出氣缸。控制模塊相對于或基于一個或更多非輸出氣缸的操作而控制一個或更多輸出氣缸的操作。在一個實施例中，提供一種柴油發動機系統。該系統包括非輸出氣缸、輸出氣缸和控制模塊。非輸出氣缸具有第一活塞，該第一活塞接合到軸并且能夠按照多沖程循環在非輸出氣缸的第一燃燒室內移動。輸出氣缸具有第二活塞，該第二活塞接合到軸并且能夠按照多沖程循環在輸出氣缸的第二燃燒室內移動。非輸出氣缸和輸出氣缸根據非輸出氣缸和輸出氣缸的操作參數來接收空氣和柴油燃料，以點燃柴油燃料并使第一活塞和第二活塞分別在第一燃燒室和第二燃燒室內移動。操作參數限定多沖程循環的閥定時、多沖程循環的噴射定時、或者在多沖程循環期間由非輸出氣缸和輸出氣缸接收的柴油燃料的量中的至少一個。控制模塊與非輸出氣缸和輸出氣缸通信聯接。控制模塊基于發動機性能指數或由輸出氣缸和非輸出氣缸中的一個或更多產生的氣態排氣的流出物特性指數中的一個或更多而相對于非輸出氣缸的操作參數來改變輸出氣缸的操作參數中的至少一個。在一個實施例中，提供一種用于柴油發動機系統的控制方法。該方法包括操作發動機的輸出氣缸和非輸出氣缸。附圖說明圖1是根據一個實施例的動力軌道交通工具的圖。圖2是根據一個實施例的圖1所示的柴油發動機系統的圖。圖3是根據一個實施例的圖2所示的輸出氣缸的圖。圖4示出根據一個實施例的圖2所示的輸出氣缸按照多沖程循環的操作的時間線。圖5是根據一個實施例的用于圖1所示的柴油發動機系統的控制方法的流程圖。具體實施例方式提供了發動機系統以及操作該發動機系統的對應方法。在一個實施例中，發動機系統包括多個氣缸，這些氣缸包括一個或更多輸出氣缸和一個或更多非輸出氣缸。控制模塊相對于或基于一個或更多非輸出氣缸的操作而控制一個或更多輸出氣缸的操作。為說明清楚起見，一個或更多實施例可結合動力軌道交通工具系統進行描述，動力軌道交通工具系統具有帶尾隨的客車廂或貨車廂的柴油電力機車，然而，本文所述的實施例不限于這樣的機車或柴油發動機。例如，發動機系統可以是移動的或固定的。如果是移動的，則發動機系統可以是交通工具的構件。合適的交通工具包括在一個或更多軌道上行進的那些、采礦車、汽車、航海船舶等。這些實施例可提供這樣的系統和方法，其相對于發動機中的其它非輸出氣缸而控制例如柴油或汽油動力發動機的輸出氣缸的操作參數，以減少諸如氮氧化物(NOx)的排氣組分的排放，同時避免操作效率的降低。圖1是根據一個實施例的動力軌道交通工具100的圖。軌道交通工具100包括牽引動力單元102，其聯接有沿一個或更多軌道106行進的若干拖車104。在一個實施例中，牽引動力單元102是設置在軌道交通工具100的前端的機車，而拖車104是用于承載乘客和/或其它貨物的貨車廂。牽引動力單元102包括柴油發動機系統116。柴油發動機系統116提供牽引作用以推進軌道交通工具100。柴油發動機系統116包括柴油發動機108，其為與軌道交通工具100的車輪112聯接的牽引馬達110提供動力。例如，柴油發動機系統可使與交流發電機或發電機(未示出)聯接的軸204(圖2中示出)旋轉。交流發電機或發電機基于軸204的旋轉而形成電流。電流被供應至牽引馬達110,牽引馬達110轉動車輪112并推進軌道交通工具100。軌道交通工具100包括與柴油發動機系統通信聯接的控制模塊114。例如，控制模塊114可通過一個或更多有線和/或無線連接而與柴油發動機系統聯接。控制模塊114改變柴油發動機系統的操作參數，以改變來自柴油發動機系統的組分的排放，同時避免柴油發動機系統的效率的顯著降低。例如，控制模塊114可切換和/或調整柴油發動機系統的操作參數，以減少來自柴油發動機系統的NOx排放，同時將發動機系統在將燃料轉換為功率方面的效率保持在效率閾值以上。此外，當發動機系統的負荷需求改變時,控制模塊可改變操作參數。負荷需求表示所需要或要求的來自發動機系統的功率。例如，對發動機系統的負荷需求可表示沿確定路線推進交通工具和關聯的貨物和/或乘客所需的馬力。負荷需求可由于路線的等級、限速等的變化而沿路線改變。控制模塊隨負荷需求改變而調整操作參數，以落入排放限制內或低于排放限制，同時避免發動機系統的效率的顯著降低。合適的控制模塊可包括處理器，例如計算機處理器、控制器、微控制器或其它類型的邏輯裝置，其基于存儲在有形和非易失性計算機可讀存儲介質118上的指令集而操作。計算機可讀存儲介質可以是電可擦可編程只讀存儲器(EEPROM)、簡單的只讀存儲器(ROM)、可編程只讀存儲器(PROM)、可擦可編程只讀存儲器(EPROM)、閃存、硬盤或其它類型的計算機存儲器。此外，控制模塊可與遠程數據中心通信以交換數據、接收操作指令和/或軟件版本更新和補丁、提供法規遵從信息和報告、以及提供診斷和/或預測信息服務。圖2是根據一個實施例的發動機系統116的圖。發動機系統包括與控制模塊聯接的發動機系統。發動機系統包括若干氣缸200、202，本文稱之為非輸出氣缸和排氣輸出氣缸202。非輸出氣缸可以是排氣再循環(EGR)氣缸，其可稱為普通EGR氣缸。在圖示實施例中，發動機系統包括四個非輸出氣缸200和兩個輸出氣缸202。其它系統可包括不同數量的非輸出氣缸和/或輸出氣缸。參照圖示實施例，非輸出氣缸200和輸出氣缸202包括在非輸出氣缸200和輸出氣缸202內移動的活塞302 (圖3中示出)。活塞302的移動轉變為軸204的旋轉。如上所述，軸204的旋轉用來推進交通工具。非輸出氣缸200與排氣歧管206流體聯接。排氣歧管206包括將氣態排氣從非輸出氣缸200引導至渦輪增壓器208的一個或更多導管。非輸出氣缸200作為燃料在非輸出氣缸200中燃燒的結果而產生氣態排氣。氣態排氣由渦輪增壓器208接收并可用來吸入和將環境空氣泵入輸入歧管210中。輸入歧管210通過歧管閥214與發動機系統116的進氣歧管212流體聯接。輸出氣缸202與EGR歧管216流體聯接。所謂“流體聯接”是指輸出氣缸202與EGR歧管216聯接，使得諸如氣體或液體的流動的材料可從輸出氣缸202行進或流動至EGR歧管216。EGR歧管216包括將氣態排氣從輸出氣缸202引導至EGR冷卻器218的一個或更多導管。EGR冷卻器218是降低來自輸出氣缸202的氣態排氣的溫度或熱能的裝置。例如,EGR冷本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.09.23 US 12/8889281.一種發動機系統，包括: 多個氣缸，其包括一個或更多輸出氣缸和一個或更多非輸出氣缸；以及 控制模塊，其相對于或基于所述一個或更多非輸出氣缸的操作而控制所述一個或更多輸出氣缸的操作。2.根據權利要求1所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊通過以相對于所述非輸出氣缸對應操作參數的操作的確定比率影響輸出氣缸操作參數而控制所述輸出氣缸的操作。3.根據權利要求1所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊基于所述非輸出氣缸的空氣燃料比而控制所述輸出氣缸的操作。4.根據權利要求1所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊基于發動機性能指數或流出物特性指數而控制所述輸出氣缸的操作。5.根據權利要求4所述的發動機系統，其特征在于，所述發動機性能指數基于下列中的一個或更多:置于所述發動機系統上的負荷、所述發動機系統的速度、所述發動機系統的溫度、通過所述發動機系統的空氣流率、流過聯接到所述發動機系統的歧管的空氣的溫度、流過所述發動機系統的冷卻劑的溫度、置于所述發動機系統上的所要求的功率水平需求、進入所述發動機系統的空氣的氧含量、鄰近所述發動機系統測量的大氣壓、測量的渦輪增壓器速度、檢測到的渦輪增壓器喘振事件、或者前述中的一個或更多具有即將跨過確定閾值的值的指示。6.根據權利要求4所述的發動機系統，其特征在于，所述流出物特性指數表示氣態排氣的組分濃度，并且所述組分為顆粒物或者氧、一氧化碳、二氧化碳或氮氧化物中的一種或多種。7.根據權利要求1所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊與下列中的一個或更多通信聯接: 至少一個輸出氣缸的進氣閥，以控制限定所述進氣閥何時打開或關閉的進氣閥閉合(IVC)參數； 所述輸出氣缸的排氣閥，以控制限定所述排氣閥何時打開或關閉的排氣閥閉合(EVC)參數；或者 燃料噴射器，以控制噴射起點(SOI)參數。8.根據權利要求1所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊與所述輸出氣缸的燃料噴射器通信聯接，以控制: 燃料何時被噴入所述一個 或更多輸出氣缸中， 多少燃料被噴入所述一個或更多輸出氣缸中， 噴入所述一個或更多輸出氣缸中的燃料/空氣混合物的燃料空氣比， 所述燃料被噴入所述一個或更多輸出氣缸中的壓力，或者 用于從所述燃料噴射器接收燃料的碗狀構造。9.根據權利要求4所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊與發動機性能傳感器通信聯接，以監測所述輸出氣缸的發動機性能指數為由所述輸出氣缸產生的功率或所述輸出氣缸的效率中的至少一個。10.根據權利要求1所述的發動機系統，其特征在于，所述控制模塊與流出物傳感器通信聯接，以監測由所述輸出氣缸產生的氣態排氣的流出物特性指數為來自所述輸出氣缸的氣態排氣的排氣體積流率或組分濃度中的至少一個。11.一種用于控制多個氣缸的方法，所述多個氣缸包括一個或更多輸出氣缸和一個或更多非輸出氣缸，所述方法包括: 相對于或基于所述一個或更多非輸出氣缸的操作而控制所述一個或更多輸出氣缸的操作。12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，控制所述操作包括按照由操作參數限定的多沖程循環來操作發動機系統的非輸出氣缸和輸出氣缸，所述操作參數包括所述多沖程循環的閥定時、所述多沖程循環的噴射定時、或者在所述多沖程循環期間由所述非輸出氣缸和所述輸出氣缸接收的燃料的量中的至少一個；并且，所述方法還包括: 監測...

【專利技術屬性】
技術研發人員：SW弗洛伊恩德，J弗里茨，R米希勒，
申請(專利權)人：通用電氣公司，
類型：
國別省市：