Система и способ улучшения характеристик двигателя с турбонаддувом

Система и способ улучшения характеристик двигателя с турбонаддувом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к способу улучшения термической эффективности двигателя с турбонаддувом. Способ может быть особенно полезен для обеспечения рециркуляции выхлопных газов в двигателе с турбонаддувом.

Уровень техники

В попытке соответствовать строгим государственным стандартам по нормам выброса выхлопных газов, системы двигателя можно оборудовать системами рециркуляции выхлопных газов (EGR), в которых по меньшей мере часть выхлопных газов повторно запускается во впускную систему двигателя. Такие системы рециркуляции выхлопных газов снижают выброс выхлопных газов, при этом улучшая экономию топлива, особенно при более высоких уровнях наддува двигателя.

Один пример такой системы описан Дюре в патенте США №6135088. Согласно данному патенту первый впускной канал цилиндра двигателя выполнен для впуска в цилиндр рециркулированных выхлопных газов, в то время как второй впускной канал предназначен для впуска в цилиндр свежего воздуха, сжатого компрессором. В таком случае рециркулированные выхлопные газы низкого давления могут быть доставлены в цилиндр.

Однако было обнаружено, что такие системы рециркуляции выхлопных газов могут иметь потенциальные ограничения, что может снизить общую эффективность таких систем. Например, может быть сложно добиться рециркуляции EGR высокого давления (HP-EGR), даже если добавить турбину. В связи с этим может быть использован режим работы двигателя, при котором можно эффективно обеспечить EGR высокого давления вместо или в дополнение к EGR низкого давления (LP-EGR). Более того, так как EGR высокого давления и EGR низкого давления требуют разных способов управления, может возникнуть задержка при управлении одновременно двумя системами, особенно в переходных состояниях.

Раскрытие изобретения

Так, в одном примере некоторые из таких ограничений можно устранить, по меньшей мере частично, использованием способа эксплуатации цилиндра двигателя, в котором рециркулируют первое количество выхлопных газов при первом давлении из первого выпускного канала цилиндра в первый впускной канал цилиндра и рециркулируют второе количество выхлопных газов при втором, другом, давлении из второго (отличного от первого) выпускного канала цилиндра через второй (отличный от первого) впускной канал цилиндра. В этом случае одновременно можно обеспечить как EGR низкого давления, так и EGR высокого давления через разные каналы с независимым управлением. Далее EGR с разным давлением могут смешиваться и сгорать в цилиндре.

Например, EGR низкого давления могут быть отведены из первого выпускного канала через первый канал EGR и доставлены в цилиндр двигателя по первому впускному каналу, в то время как EGR высокого давления могут быть отведены из второго выпускного канала через второй канал EGR и доставлены в цилиндр двигателя по второму впускному каналу. EGR низкого давления могут быть доставлены в цилиндр двигателя самотеком (без наддува) при атмосферном или меньшем давлении через первый впускной клапан первого впускного канала в первый и более ранний момент времени синхронизации впускного клапана, например, в начале такта всасывания. В то же время EGR высокого давления могут быть доставлены с помощью давления компрессора через второй впускной клапан второго впускного канала во второй и более поздний момент времени синхронизации впускного клапана, например, в момент, когда такт всасывания уже начался. В частности, EGR высокого давления могут быть отведены от места ниже по потоку турбины, соединенному только со вторым выпускным каналом, к месту выше по потоку компрессора, соединенному только со вторым впускным каналом, причем второй впускной канал отделен от первого впускного канала. EGR высокого давления и EGR низкого давления могут быть доставлены в цилиндр двигателя раздельно, после чего они смешиваются и сгорают в цилиндре.

Момент открывания первого и второго впускных клапанов можно синхронизировать с моментом открывания первого и второго выпускных клапанов, соединенных с первым и вторым выпускными каналами соответственно. Например, выхлопные газы более высокого давления могут быть пропущены через турбину перед выходом в атмосферу или рециркулированы при более высоком давлении, в то время как выхлопные газы более низкого давления могут быть направлены в атмосферу без пропускания через турбину или рециркулирования при атмосферном или более низком давлении. В дополнение к разделению EGR высокого давления и EGR низкого давления, ступенчатая временная синхронизация открывания различных выпускных клапанов увеличивает тепло, полученное от выхлопных газов. Также за счет доставки EGR высокого давления к месту ниже по потоку компрессора и доставки EGR низкого давления через впускной канал без использования компрессора, можно успешно препятствовать попаданию рециркулированных выхлопных газов в компрессор, снижая образование в нем нагара и его засорение. Разделяя потоки рециркулированных выхлопных газов низкого и высокого давления, можно управлять ими независимо друг от друга, снижая задержки управления системой EGR во время переходных процессов. По этой причине преимущества рециркуляции выхлопных газов может быть использован с наддувом двигателя в большем диапазоне частот/режимов нагрузки двигателя.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения. Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными воплощениями, которые решают некоторые из проблем, описанных выше, или какой-либо частью данного описания.

Краткое описание чертежей

На Фиг.1 представлено схематическое изображение двигателя, содержащего разделенные впускной и выпускной коллекторы и соответствующие системы рециркуляции выхлопных газов.

На Фиг.2 изображен пример варианта выполнения цилиндра двигателя, показанного на Фиг.1, соединенного с первым и вторым впускными каналами, а также с первым и вторым выпускным каналами.

На Фиг.3 представлен частичный вид двигателя.

На Фиг.4 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий, которую можно реализовать для работы цилиндра двигателя на Фиг.2 согласно настоящему изобретению.

На Фиг.5 изображен пример синхронизации по времени работы впускного и выпускного клапанов цилиндра двигателя на Фиг.2.

На Фиг.6 представлены примеры воздушных смесей, которые могут быть доставлены в цилиндр на Фиг.2 через первый и второй впускные каналы при различных режимах работы.

На Фиг.7 изображена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий, которую можно реализовать для согласования работы дроссельной заслонки с турбокомпрессором в случае увеличения нагрузки на двигатель.

На Фиг.8 показана система графиков, объясняющая пример установок дроссельной заслонки впускного воздуха и клапана EGR при увеличении нагрузки на двигатель.

На Фиг.9 показана высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая последовательность действий, которую можно реализовать для регулирования работы охладителя EGR на основании режима работы двигателя.

Осуществление изобретения

Следующее описание связано с системами и способами управления двигателем, как, например, системой двигателя на Фиг.1-3, путем обеспечения подачи воздушного заряда разного давления и/или различного состава (например, различные соотношения свежего воздуха к EGR) в цилиндр двигателя через определенные впускные каналы в различные моменты времени цикла двигателя. В частности, входной воздушный заряд при атмосферном или меньшем давлении может быть направлен в цилиндр отдельно от входного воздушного заряда при давлении компрессора. Аналогично, входной воздушный заряд, содержащий рециркулированные выхлопные газы, может быть подан в цилиндр отдельно от воздушного заряда, содержащего свежий воздух. Возможны и другие комбинации, как описано на Фиг.6. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью осуществлять последовательность управляющих действий, например, показанную на Фиг.4, для открывания первого впускного клапана цилиндра в более ранний момент времени, чем открывание второго впускного клапана (Фиг.5), тем самым обеспечивая подачу первого воздушного заряда первого состава и второго воздушного заряда второго состава в различные моменты цикла двигателя. Синхронизация впускных клапанов может быть согласована с соответствующей синхронизацией выпускных клапанов (Фиг.5). Положение одной или нескольких впускных дроссельных заслонок или клапанов EGR, соединенных с различными впускными каналами, может быть отрегулировано и согласовано для компенсации переходных процессов, как показано на Фиг.7, 8. Кроме того, различные клапаны EGR можно отрегулировать с возможностью подогрева или охлаждения воздушного заряда каждого впускного канала отдельными охладителями EGR, как показано на Фиг.9. В этом случае можно уменьшить количество работы сжатия турбокомпрессора, затрачиваемое на вытяжку EGR, тем самым увеличивая среднее давление впускных и/или выхлопных газов, подаваемых в турбокомпрессор и выходящих из него, улучшая эффективную мощность турбокомпрессора. Кроме того, отделяя основанный на EGR заряд воздуха от заряда воздуха наддува до их смешивания в цилиндре, можно снизить как задержку управления EGR, так и задержку управления наддувом. В целом, можно расширить преимущества как рециркуляции выхлопных газов, так и наддува, тем самым, улучшая рабочие характеристики двигателя и увеличивая экономию топлива.

На Фиг.1 приведено схематическое изображение примера системы 100 двигателя с турбонаддувом, в которую входит многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания (ДВС) и турбокомпрессор 50. В качестве неограничивающего примера, система 100 двигателя может быть частью системы обеспечения движения пассажирского транспортного средства. Двигатель 10 может иметь несколько цилиндров 14. В приведенном примере двигатель 10 имеет три цилиндра в рядной конфигурации. Однако в других примерах двигатель 10 может иметь два или более цилиндров, как например 4, 5, 8, 10 или более цилиндров, имеющих различные конфигурации расположения, как например V-образная и др. Каждый цилиндр 14 может быть оснащен топливным инжектором 166. В приведенном примере топливный инжектор представляет собой форсунку прямого впрыска. Однако в других примерах, топливный инжектор 166 может быть выполнен в виде форсунки распределенного впрыска. Дополнительные характеристики одного цилиндра 14 рассмотрены ниже на Фиг.2, 3.

Каждый цилиндр 14 двигателя 10 выполнен с возможностью получать впускной воздушный заряд (включая свежий воздух и/или рециркулированные выхлопные газы) из первого впускного канала 42, а также из второго впускного канала 44. В связи с этим второй впускной канал 44 может быть отделен от первого впускного канала 42, но располагаться параллельно ему. Первый впускной канал 42 может иметь воздушную дроссельную заслонку 62, расположенную ниже по потоку воздушного фильтра 60. Положение дроссельной заслонки 62 может быть отрегулировано с помощью системы 15 управления через привод дроссельной заслонки (не показан), коммуникативно связанный с контроллером 12. Путем модулирования дроссельной заслонки 62 можно из атмосферы ввести объем свежего воздуха в двигатель 10 и доставить в цилиндры двигателя при атмосферном или более низком давлении через первый впускной канал 42. Первый впускной канал 42 может быть разделен на несколько подводящих каналов 43а-43с, расположенных ниже по потоку дроссельной заслонки 62. Каждый впускной канал 43а-43с может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью доставки части входящего воздушного заряда впускного канала 42 в соответствующий цилиндр.

Второй впускной канал 44 может иметь воздушную дроссельную заслонку 64, расположенную ниже по потоку охладителя 56 наддувочного воздуха и компрессора 52 турбокомпрессора. При этом, компрессор 52 турбокомпрессора 50 может быть частью второго впускного канала 44 и соединен с ним, но не с первым впускным каналом 42. Положение дроссельной заслонки 64 может быть отрегулировано с помощью системы 15 управления через привод дроссельной заслонки (не показан), коммуникативно связанный с контроллером 12. Путем модулирования впускной дроссельной заслонки 64 во время работы компрессора 52 можно ввести объем свежего воздуха из атмосферы в двигатель 10 и доставить его в цилиндры двигателя с помощью давления компрессора (наддува) через второй впускной канал 44. Второй впускной канал 44 может быть разделен на несколько подводящих каналов 45а-45с, расположенных ниже по потоку дроссельной заслонки 64. Каждый подводящий канал 45а-45с может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью доставки части входящего воздушного заряда впускного канала 44 в соответствующий цилиндр.

Выхлопные газы, выработанные в результате сгорания смеси в цилиндре, могут быть выведены из каждого цилиндра 14 через первый выпускной канал 46 и второй выпускной канал 48. Выпускной канал 46 может быть разделен на несколько отводящих каналов 47а-47с. В частности, каждый отводящий канал 47а-47с может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью выведения части выхлопных газов из соответствующего цилиндра в выпускной канал 46. Выхлопные газы, проходящие через первый выпускной канал 46, могут быть очищены с помощью устройств дополнительной очистки выхлопных газов, таких как каталитические нейтрализаторы 70 и 72, перед их выбросом в атмосферу через выхлопную трубу 35.

Таким же образом, второй выпускной канал 48 может быть разделен на несколько отводящих каналов 49а-49с. Каждый отводящий канал может быть соединен с конкретным цилиндром двигателя и выполнен с возможностью вывода части выхлопных газов из соответствующего цилиндра в выпускной канал 48. Турбина 54 турбокомпрессора 50 может быть частью второго выпускного канала 48 и соединена с ним, но не с первым выпускным каналом 46. Таким образом, продукты горения, которые выводятся через выпускной канал 48, могут быть направлены через турбину 54 для передачи механической работы компрессору 52 через вал (не показан). В некоторых случаях турбина 54 может быть выполнена в виде турбины с изменяемой геометрией, при этом контроллер 12 может регулировать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, получаемой от потока выхлопных газов и передаваемой компрессору 52. В качестве альтернативы, газовая турбина 54 может быть выполнена в виде турбины с регулируемым соплом, при этом контроллер 12 может регулировать положение (сечение) сопла турбины для изменения уровня энергии, получаемой от потока выхлопных газов и передаваемой компрессору 52.

Выхлопные газы, проходящие через второй выпускной канал 48, могут быть очищены с помощью устройств дополнительной очистки выхлопных газов, например каталитического нейтрализатора 72, перед его выбросом в атмосферу через выхлопную трубу 35. В приведенном примере выхлопные газы из второго выпускного канала 48 смешиваются с выхлопными газами из первого выпускного канала 46, расположенного ниже по потоку турбины 54 и каталитического нейтрализатора 70, но выше по потоку каталитического нейтрализатора 72 таким образом, что смешанный поток выхлопных газов выходит в атмосферу через выхлопную трубу 35. Однако в других вариантах выпускные каналы 46 и 48 могут не соединяться и могут выпускать выхлопные газы через раздельные выхлопные трубы. Выпускные каналы 46 и 48 также могут содержать один или несколько датчиков выхлопных газов, как далее показано на Фиг.3.

Двигатель 10 может также иметь один или несколько каналов рециркуляции выхлопных газов (EGR) для рециркулирования по меньшей мере части выхлопных газов из первого и второго выпускных каналов 46 и 48 в первый и второй впускные каналы 42 и 44 соответственно. Например, первый выпускной канал 46 может быть соединен с первым впускным каналом 42 через первый канал 80 EGR, содержащий первый охладитель 82 EGR и первого клапана 84 EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью открывать первый клапан 84 EGR для рециркулирования части выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении в первый впускной канал 42. В этом случае выхлопные газы низкого давления (LP-EGR) могут быть перенаправлены от первого выпускного канала к первому впускному каналу.

Таким же образом, второй выпускной канал 48 может быть соединен со вторым впускным каналом 44 через второй канал 90 EGR, содержащий второй охладитель 92 EGR и второй клапан 94 EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью открывать второй клапан 94 EGR для рециркулирования части выхлопных газов под давлением компрессора из места выше по потоку турбины 54 во второй впускной канал 44, ниже по потоку компрессора 52. В этом случае EGR высокого давления могут быть поданы в двигатель через второй впускной и второй выпускной каналы. Обеспечивая подачу EGR низкого давления через первый канал EGR, а EGR высокого давления через второй, отдельный, канал EGR, можно подводить оба потока одновременно, тем самым расширяя преимущества системы рециркуляции выхлопных газов.

Охладители 82 и 92 EGR могут быть выполнены с возможностью понижать температуру выхлопных газов, протекающих через соответствующие каналы EGR перед их рециркуляцией на впуск двигателя. В альтернативном варианте охладители 82 и 92 EGR могут быть расположены в месте соединения канала EGR и соответствующего впускного канала. В этом положении, как описывается со ссылкой на Фиг.9, при определенных условиях охладитель(и) EGR можно выгодно использовать для нагревания впускного воздушного заряда, доставляемого в цилиндр. А именно, охладитель EGR может быть использован для обеспечения нагретого воздушного заряда (например, нагретого свежего воздуха или смеси нагретых выхлопных газов со свежим воздухом) для цилиндра двигателя при некоторых условиях, при этом обеспечивая охлажденный воздушный заряд (например, охлажденные рециркулированные выхлопные газы) для цилиндра двигателя при других условиях. В одном случае при холодных условиях, подаваемый в цилиндр через второй впускной канал воздушный заряд может быть нагрет перед попаданием его в компрессор во избежание образования конденсата на компрессоре.

В других вариантах каналы EGR могут быть соединены. Этот соединительный канал может соединять второй канал 90 EGR в месте между клапаном 94 EGR и охладителем 92 EGR, с первым каналом 80 EGR в месте между клапаном 84 EGR и охладителем 82 EGR. Здесь, при некоторых условиях, выхлопные газы более высокого давления, выпущенные во второй выпускной канал через второй выпускной клапан, могут быть охлаждены в охладителе 92 EGR с передачей тепла хладагенту. Охлажденные выхлопные газы могут быть рециркулированы на впуск в двигатель через первый впускной канал низкого давления. В качестве альтернативы, охлажденные выхлопные газы могут быть выпущены в атмосферу через первый выпускной канал 46 и выхлопную трубу 35. В этом случае можно получить большее количество работы из выхлопных газов.

Система 100 двигателя также может содержать привод 96 клапана для регулирования работы клапана цилиндра 14. А именно, привод 96 клапана может быть отрегулирован для открывания первого впускного и/или выпускного клапана цилиндра 14 в первый момент времени, и открывания второго впускного и/или выпускного клапана цилиндра 14 во второй момент времени. В этом случае можно предоставить цилиндру двигателя первый заряд воздуха первого состава при атмосферном или более низком давлении в первый момент времени, а второй заряд воздуха второго состава под давлением компрессора во второй момент времени. В качестве неограничивающего примера, как показано на Фиг.2, 3, привод 96 клапана может быть выполнен в виде кулачкового привода. В таком случае впускной и/или выпускной клапаны каждого цилиндра 14 соединены с соответствующими кулачковыми механизмами. Контроллер может быть выполнен с возможностью установки фазы (или профиля кулачка) привода (или кулачкового привода) 96 клапана, чтобы в зависимости от условий эксплуатации двигателя открывать первый впускной клапан в первый момент времени для доставки первого воздушного заряда, и открывать второй воздушный клапан во второй момент времени для доставки второго воздушного заряда. Например, как показано на Фиг.5, регулировку моментов открывания впускного клапана можно сделать ступенчатой для передачи части впускного воздушного заряда через компрессор, при этом предоставляя другую часть впускного воздушного заряда без наддува.

Контроллер также может быть выполнен с возможностью установки фазы клапана для открывания первого выпускного клапана в первый момент времени, и открывания второго выпускного клапана во второй момент времени, чтобы выпустить выхлопные газы разных давлений при разных положениях цикла двигателя. Например, как показано на Фиг.5, регулировку моментов открывания выпускного клапана можно сделать ступенчатой для разделения моментов выпуска продувочных газов (например, расширение выхлопных газов в цилиндре до того, как поршень цилиндра достигает нижней мертвой точки в такте расширения) и моментов выпуска остаточных газов (например, газов, которые остаются в цилиндре после продувки). В одном случае путем согласования моментов открывания первого впускного и выпускного клапанов, а также второго впускного и выпускного клапанов, энергия выхлопа от продувочных газов, высвобожденных через турбину турбокомпрессора во втором выпускном канале, может быть передана компрессору турбокомпрессора во втором впускном канале, что дает преимущества турбонаддуву. В то же время остаточные газы могут быть перенаправлены от первого выпускного канала к первому впускному каналу, что приносит пользу системе рециркуляции выхлопных газов. В этом случае желаемое разбавление EGR можно обеспечить без дополнительных затрат энергии на перекачивание выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор посредством охладителя EGR, даже при более высоких нагрузках.

Следует понимать, что хотя в системе 100 двигателя показана рециркуляция выхлопных газов при атмосферном или более низком давлении через первый впускной канал, в других вариантах, например, когда первый впускной канал объединен с системой восстановления паров топлива двигателя, первый впускной канал может быть использован для рециркуляции продуваемых паров, паров картера или паров топлива в цилиндр при атмосферном или более низком давлении.

Системой 100 двигателя можно управлять, по меньшей мере частично, посредством системы 15 управления, включающей контроллер 12, и входного сигнала водителя транспортного средства, полученного от входных устройств (как показано на Фиг.3). Показано, что система 15 управления получает информацию от совокупности датчиков 16 (различные примеры которых описаны далее) и направляет управляющие сигналы приводам 81. Например, датчики 16 могут быть датчиками давления впускаемого воздуха и температуры, датчиками давления во впускном коллекторе (MAP) и датчиками температуры воздуха во впускном коллекторе (MAT) в одном или в обоих впускных каналах. Другими датчиками могут быть датчик давления всасывания дроссельной заслонки (TIP) и/или датчик температуры всасываемого воздуха дроссельной заслонки (ТСТ), установленные ниже по потоку дроссельной заслонки в каждом впускном канале. В другом примере один или несколько каналов EGR могут содержать датчики давления, температуры и соотношения воздух/топливо, для определения характеристик потока EGR. Дополнительные датчики и приводы системы рассмотрены ниже со ссылкой на Фиг.3. В качестве другого примера, приводами 81 могут быть топливный инжектор 166, клапаны 84 и 94 EGR, привод клапана 96, а также дроссельные заслонки 62 и 64. Другие приводы, например, различные дополнительные клапаны и дроссельные заслонки, могут быть установлены в различных местах системы 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные от различных датчиков, обрабатывать их и активировать приводы в ответ на результаты обработки данных на основе инструкций или программного кода, соответствующих одной или нескольким рассмотренным здесь последовательностям действий. Примеры последовательностей управляющих действий описаны со ссылкой на Фиг.4, 7 или 9.

На Фиг.2, 3 показан один цилиндр 14 двигателя 10 внутреннего сгорания. В связи с этим компоненты, представленные ранее на Фиг.1, отражены с теми же ссылочными номерами и не повторно описываются. На Фиг.2 показан первый вид 200 цилиндра 14. Здесь цилиндр 14 изображен с четырьмя отверстиями: два впускных отверстия 17 и 18 и два выпускных отверстия 19 и 20. Так, первое впускное отверстие 17 цилиндра 14 может получать первый воздушный заряд при атмосферном или более низком давлении через первый впускной клапан 30 из первого подводящего канала 43 а, соединенного с первым впускным каналом 42. Первый воздушный заряд может содержать свежий воздух, рециркулированные выхлопные газы низкого давления (LP-EGR) или смесь свежего воздуха с LP-EGR, вводимые в цилиндр при атмосферном или более низком давлении. Второе впускное отверстие 18 цилиндра 14 может получать второй воздушный заряд под давлением компрессора через второй впускной клапан 31 из второго подводящего канала 45а, соединенного со вторым впускным каналом 44. Второй воздушный заряд может содержать свежий воздух, рециркулированные выхлопные газы высокого давления (HP-EGR) или смесь свежего воздуха с HP-EGR, вводимые в цилиндр при повышенном давлении после сжатия компрессором 52.

Часть продуктов сгорания может быть выпущена из первого выпускного отверстия 19 цилиндра 14 через первый выпускной клапан 32 в первый отводящий канал 47а, соединенный с первым выпускным каналом 46. Другая часть продуктов сгорания может быть выпущена из второго выпускного отверстия 20 цилиндра 14 через второй выпускной клапан 33 во второй отводящий канал 49а, соединенный со вторым выпускным каналом 48. Выхлопные газы могут быть затем выведены в атмосферу через выхлопную трубу 35. Также первый и второй выпускные каналы может быть соединен ниже по потоку турбины и выше по потоку устройства 72 снижения токсичности выхлопных газов, позволяя выхлопным газам выходить в первый выпускной канал для обработки устройствами 70 и 72 до выведения, при этом позволяя выхлопным газам выходить во второй выпускной канал для обработки устройством 72 до выведения через выхлопную трубу. Дополнительно или по выбору, часть выхлопных газов может быть также рециркулирована из первого отводящего канала 47а в первый подводящий канал 43а через первый канал 80 EGR, и в то же время часть выхлопных газов может быть рециркулирована из второго отводящего канала 49а в первый подводящий канал 45а через второй канал 90 EGR. В других вариантах второй выпускной канал может быть использован для доставки выхлопных газов к первому или второму впускному каналу, а первый выпускной канал может быть использован для доставки выхлопных газов либо к первому, либо ко второму впускному каналу.

В рассмотренном примере первый впускной клапан 30 и второй впускной клапан 31 могут быть активированы соответствующими кулачковыми механизмами впускных клапанов (Фиг.3). Положение кулачков, а также момент открывания впускных клапанов, может быть определен с помощью привода 97 кулачков через кулачковый вал 101. Таким же образом, первый выпускной клапан 32 и второй выпускной клапан 33 могут быть активированы соответствующими кулачковыми механизмами выпускных клапанов (Фиг.3), при этом положение кулачков может быть определено приводом 98 кулачков через кулачковый вал 102. Однако в альтернативном варианте каждый впускной клапан, и каждый выпускной клапан могут иметь независимые клапанные приводы. Также первый впускной и выпускной клапаны может быть соединен с (общим) приводом, при этом второй впускной и выпускной клапаны могут быть подключены к разным приводам. Контроллер 12 может быть использован для регулирования фазы привода 97 впускного клапана в зависимости от условий эксплуатации двигателя для открывания первого впускного клапана 30 в первый момент времени и открывания второго впускного клапана 31 во второй момент времени. Например, первый момент времени можно установить относительно второго момента таким образом, чтобы предоставить цилиндру 14 первый впускной воздушный заряд, содержащий свежий воздух и/или выхлопные газы с более низким давлением и в более ранний момент времени цикла двигателя (например, в начальный момент такта всасывания). При этом цилиндру 14 предоставляют второй впускной воздушный заряд, содержащий свежий воздух и/или выхлопные газы с более высоким давлением в более поздний момент цикла двигателя (например в более поздний момент того же такта всасывания того же цикла двигателя).

Таким же образом, контроллер 12 может быть использован для регулирования фазы привода 98 выпускного клапана в зависимости от условий эксплуатации двигателя для открывания первого выпускного клапана 32 и второго выпускного клапана 33 в указанные моменты времени. В одном случае фаза привода 97 выпускного клапана может быть установлена относительно фазы привода 98, так чтобы открывание и/или закрывание впускных клапанов 30 и 31 было согласовано с открыванием и/или закрыванием соответствующих выпускных клапанов 32 и 33. Например, первый выпускной клапан может быть открыт для выборочного выпуска (или рециркулирования) остаточных выхлопных газов, при этом второй выпускной клапан может быть открыт для выборочного выпуска продувочных газов через турбину для раскрутки связанного с ней компрессора. Пример синхронизации по времени работы первого и второго впускного и выпускного клапанов приведен на Фиг.5.

На Фиг.3 показан альтернативный вид 300 двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигатель 10 показан с камерой сгорания 14, трубопроводом 118 хладагента и стенками 136 камеры с расположенным в них поршнем 138, соединенным с коленчатым валом 140. Камера сгорания 14 30 показана сообщающейся с впускным каналом 146 и выпускным каналом 148 через впускной клапан 150 и выпускной клапан 156 соответственно. Как было рассмотрено ранее на Фиг.1, 2, каждый цилиндр 14 двигателя 10 может принимать впускной воздушный заряд через два подводящих канала, и может удалять продукты сгорания через два отводящих канала. На приведенном виде 300 впускной канал 146 и выпускной канал 148 соответствуют первому подводящему и первому отводящему каналам, ведущим к цилиндру/от цилиндра (как, например, каналы 43а и 47а на Фиг.2). При этом второй подводящий и второй отводящий каналы, ведущие к цилиндру/от цилиндра, не видны на данном чертеже. Как было рассмотрено ранее на Фиг.2, каждый цилиндр двигателя 10 может иметь два (или более) впускных клапана и два (или более) выпускных клапана, соединенных с подводящим и отводящим каналами соответственно. На приведенном виде 300 по меньшей мере один из впускных клапанов изображен как впускной трубчатый клапан 150 и по меньшей мере один из выпускных клапанов изображен как тарельчатый выпускной клапан 156, размещенный в верхней области цилиндра 14.

Впускным клапаном 150 и выпускным клапаном 156 можно управлять посредством контроллера 12, используя соответствующие системы кулачкового привода, имеющие один или несколько кулачков. В системе кулачкового привода для регулирования работы клапана может быть использована одна или более из систем переключения профилей кулачков (CPS), систем регулирования времени кулачка (VCT), регулируемых фаз газораспределения (VVT) и/или систем регулирования подъема клапана (VVL). В рассмотренном примере, каждым впускным клапаном 150 управляет впускной кулачок 151, а каждым выпускным клапаном 156 управляет выпускной кулачок 153. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных вариантах управление впускным клапаном и/или выпускным клапаном может осуществляться при помощи электрической системы срабатывания клапана. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может содержать впускной клапан, регулируемый электрической системой срабатывания клапана, и выпускной клапан, регулируемый системой кулачкового привода, включая систему переключения профилей кулачков (CPS) и/или систему регулирования времени кулачка (VCT). В другом варианте осуществления изобретения впускной и выпускной клапаны могут регулироваться посредством общего привода клапанов или системы приводов, либо привода или системы с различными периодами срабатывания.

В одном случае впускной кулачок 151 имеет отдельные и разные контуры кулачка, что обеспечивает различные профили клапана (например, момент срабатывания клапана, подъем клапана, длительность и др.) для каждого из двух впускных клапанов камеры сгорания 14. Похожим образом, выпускной кулачок 153 имеет отдельные и другие контуры кулачка, что обеспечивает другие профили клапана (например, момент срабатывания клапана, подъем клапана, длительность и др.) для каждого из двух выпускных клапанов цилиндра 14. Альтернативно, выпускной кулачок 153 может иметь общий контур, или похожие контуры, что обеспечивает похожие профили для каждого из выпускных клапанов.

Например, первый профиль кулачка первого впускного клапана камеры сгорания 14 может иметь первое значение подъема и первое значение момента и длительности открывания. Второй профиль кулачка второго впускного клапана камеры сгорания 14 может иметь второе значение подъема и второе значение момента и длительности открывания. В одном случае первое значение подъема клапана может быть меньше второго, первый момент открывания клапана может быть более ранним, чем второй, и/или первое значение длительности открывания клапана может быть меньшим, чем второе. Более того, в некоторых случаях фазу первого и второго профилей кулачка можно индивидуально отрегулировать по отношению к фазе коленчатого вала двигателя. Таким образом, первый профиль впускного кулачка может быть выполнен с возможностью открывания впускного клапана возле верхней мертвой точки (ВМТ) такта всасывания камеры сгорания 14. Следовательно, первый впускной клапан может открываться возле ВМТ и закрываться возле нижней мертвой точки (НМТ) такта всасывания. С другой стороны второй профиль второго кулачка впускного клапана может открыть второй впускной клапан возле НМТ такта всасывания. Таким образом, регулирование момента срабатывания первого и второго впускных клапанов может отделить первый воздушный заряд, доставляемый посредством первого впускного канала, от второго воздушного заряда, полученного из второго впускного канала.

Таким же образом для различных выпускных клапанов могут быть использованы различные профили кулачка для того, чтобы отделить выхлопные газы, удаляемые при давлении цилиндра, от выхлопных газов, удаляемых при давлении выхлопа. Например, профиль первого кулачка выпускного клапана может открывать первый выпускной клапан после прохождения НМТ в такте расширения (рабочем такте). С другой стороны профиль второго кулачка выпускного клапана может быть выполнен с возможностью открывания второго выпускного клапана в НМТ такта расширения, следовательно, второй выпускной клапан может открываться и закрываться перед НМТ такта расширения. Также профиль второго кулачка можно регулировать в соответствии с частотой двигателя, чтобы настроить открывание и закрывание выпускного клапана для выборочного выпуска продувочного газа камеры сгорания. Таким образом, путем регулирования времени срабатывания первого и второго выпускных клапанов можно изолировать продувочные газы цилиндра от остаточных газов. Хотя в вышеизложенном примере время срабатывания первого выпускного клапана более позднее в цикле двигателя, чем время срабатывания второго выпускного клапана, следует понимать, что в другом примере время срабатывания первого выпускного клапана может быть более ранним в цикле двигателя, чем время срабатывания второго выпускного клапана. Например, в условиях переменной нагрузки, второй выпускной клапан может б