Способ приведения в действие двигателя (варианты) и система двигателя

Способ приведения в действие двигателя (варианты) и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Перекрестная ссылка на родственные заявки

Настоящая заявка является частичным продолжением заявки № 12/878,838 на выдачу патента США, озаглавленной «Способ и система для турбонаддува двигателя», поданной 9 сентября 2010 года, содержание которой включено сюда путем ссылки.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к способу для улучшения теплового коэффициента полезного действия двигателя с турбонаддувом. Способ может быть особенно полезным для обеспечения EGR (рециркуляции отработавших газов) в двигателе с турбонаддувом.

Уровень техники

Цилиндры двигателя могут быть выполнены с одним или более впускными отверстиями для приема заряда воздуха. Одно или более впускных отверстий могут отходить от общего впускного канала или могут иметь отдельные впускные протоки. Кроме того, одно или более впускных отверстий могут принимать свежий воздух или могут осуществлять рециркуляцию отработавших газов.

Один из примеров цилиндра с системой раздельного впуска показан Дуретом в патенте США 6,135,088. Там, на режимах с низкой нагрузкой, первое впускное отверстие цилиндра сконфигурировано для приема рециркулированных отработавших газов наряду с тем, что второе впускное отверстие сконфигурировано для приема топливно-воздушной смеси, которая была подвергнута наддуву, следуя по каналу через компрессор.

Однако, авторы в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальные проблемы у такой системы. В качестве одного из примеров, добавление выпускной турбины для приведения в действие компрессора может делать непригодными заданные функции системы. Более конкретно, если турбина была включена в общее выпускное отверстие, выхлопные газы высокого давления, втягивались бы во впускное отверстие с более низким давлением (то есть, без наддува), приводя к проблемам управления EGR. В качестве еще одного примера может быть трудным обеспечивать EGR более высокого давления (HP-EGR) для дополнительного улучшения рабочих характеристик двигателя во время некоторых режимов.

Раскрытие изобретения

В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично решены способом приведения в действие двигателя, включающим обеспечение первого заряда воздуха под барометрическим давлением или ниже него в цилиндр двигателя через первый впускной канал и обеспечение второго подвергнутого наддуву заряда воздуха в цилиндр через второй, отдельный впускной канал, при этом второй заряд воздуха подвергается наддуву посредством впускного компрессора, приводимого в действие выпускной турбиной. Таким образом, впускной компрессор может приводиться в действие выпускной турбиной для выдачи подвергнутого наддуву впускного заряда воздуха в цилиндр через впускной канал наряду с тем, что безнаддувный впускной заряд воздуха выдается в цилиндр параллельно, через отдельный впускной канал. Разные заряды воздуха затем могут смешиваться друг с другом и топливом в цилиндре перед сжиганием.

В одном из примеров, первый впускной канал может быть присоединен к первому выпускному каналу через второй, отдельный впускной канал, присоединенный ко второму, отдельному выпускному каналу. Компрессор турбонагнетателя, присоединенный только ко второму впускному каналу, может приводиться в действие турбиной турбокомпрессора, присоединенной только ко второму выпускному каналу, чтобы, тем самым, обеспечивать подвергнутый наддуву заряд воздуха во втором впускном канале. В одном из примеров, свежий воздух под барометрическим давлением (BP) или ниже него может подаваться в цилиндр через первый впускной клапан, сообщающийся с первым впускным каналом, наряду с тем, что свежий воздух под давлением компрессора (то есть, подвергнутый наддуву воздух) подается в цилиндр через второй впускной клапан, сообщающийся со вторым впускным каналом. Таким образом, по меньшей мере часть свежего всасываемого воздуха может обеспечиваться посредством безнаддувного подсоса наряду с тем, что другая часть сжимается. Посредством сокращения части всасываемого воздуха, требующего сжатия, отдача компрессора может быть увеличена, а задержка управления может быть уменьшена. Кроме того, требуемый наддув может обеспечиваться посредством меньших компрессора и турбины без компрометации эксплуатационных качеств наддува.

В альтернативном примере, один или оба из первого и второго зарядов воздуха могут включать по меньшей мере некоторое количество свежего воздуха и по меньшей мере некоторого количество рециркулированных отработавших газов. Например, по меньшей мере некоторое количество EGR более низкого давления (LP-EGR), рециркулированного из первого выпускного канала в первый впускной канал, может смешиваться со свежим воздухом на или ниже BP в первом впускном канале для формирования первого заряда воздуха. Кроме того, по меньшей мере некоторое количество EGR более высокого давления (HP- EGR), рециркулированного из второго выпускного канала во второй впускной канал, может смешиваться с подвергнутым наддуву свежим воздухом во втором впускном канале для формирования второго заряда воздуха. Первый и второй заряды воздуха могут смешиваться друг с другом и непосредственно впрыскиваемым топливом в цилиндре перед сжиганием. Установка фаз распределения открывания отдельных впускных клапанов, присоединенных к отдельным впускным каналам, может меняться относительно друг друга, с тем чтобы подавать разные заряды воздуха в разные моменты такта впуска двигателя. Установки фаз распределения впускных клапанов могут дополнительно координироваться с открыванием отдельных выпускных клапанов, присоединенных к отдельным выпускным каналам.

Таким образом, посредством протекания только части отработавших газов через турбину наряду с безнаддувным подсосом оставшейся части отработавших газов в цилиндр, тепло, регенерированное из отработавших газов, увеличивается, и улучшается термодинамическая эффективность турбины. Посредством безнаддувного подсоса некоторого количества свежего воздуха в цилиндр двигателя наряду с осуществлением наддува оставшейся части, работа компрессора может быть сокращена, тем самым, улучшая отдачу компрессора. Кроме того, может быть сокращена задержка управления наддувом. Посредством выдачи заряда воздуха с меняющимися соотношениями рециркулированных отработавших газов и свежего воздуха под разными давлениями в цилиндр двигателя через отдельные впускные каналы, преимущества EGR могут быть расширены, а преимущества турбонагнетателя могут быть улучшены, даже с использованием меньшего турбонагнетателя. По существу, могут быть улучшены коэффициент полезного действия и эксплуатационные качества двигателя.

Таким образом, согласно одному аспекту предложен способ приведения в действие двигателя, включающий обеспечение первого заряда воздуха под барометрическим давлением или ниже него в цилиндр двигателя через первый впускной канал, и обеспечение второго, подвергнутого наддуву заряда воздуха в цилиндр через второй, отдельный впускной канал, при этом второй заряд воздуха подвергнут наддуву посредством впускного компрессора, приводимого в действие выпускной турбиной.

Первый впускной канал предпочтительно присоединен к первому выпускному каналу, второй впускной канал присоединен ко второму выпускному каналу, впускной компрессор включен во второй впускной канал, а выпускная турбина включена во второй выпускной канал.

Способ предпочтительно дополнительно включает смешивание первого и второго зарядов воздуха с топливом в цилиндре и сжигание смеси в цилиндре.

Обеспечение по меньшей мере некоторого заряда воздуха под барометрическим давлением или ниже него предпочтительно включает открытие первого впускного клапана в первом впускном канале с первой установкой фаз распределения впускного клапана, а обеспечение по меньшей мере некоторого подвергнутого наддуву заряда воздуха включает открытие второго впускного клапана во втором впускном канале со второй, отличной установкой фаз распределения впускного клапана, в одном и том же цикле двигателя.

Первую установку фаз распределения впускного клапана предпочтительно настраивают относительно второй установки фаз распределения впускного клапана на основании режима работы двигателя.

Способ предпочтительно дополнительно включает приведение в действие исполнительного механизма впускного клапана, присоединенного к первому и второму впускным клапанам, с разностью фаз для открывания первого клапана с первой установкой фаз распределения и открывания второго клапана со второй установкой фаз распределения.

Первый заряд воздуха предпочтительно включает первое количество свежего всасываемого воздуха под барометрическим давлением или ниже него, при этом второй заряд воздуха включает второе количество свежего всасываемого воздуха под давлением наддува.

Первый заряд воздуха предпочтительно включает смесь первого количества свежего всасываемого воздуха с первым количеством рециркулированных отработавших газов под барометрическим давлением или ниже него, а второй заряд воздуха включает смесь второго количества свежего всасываемого воздуха со вторым количеством рециркулированных отработавших газов под давлением наддува.

Второй впускной канал предпочтительно параллелен первому впускному каналу, при этом второй выпускной канал параллелен первому выпускному каналу.

Согласно другому аспекту предложен способ приведения в действие двигателя, включающий подачу первого заряда воздуха, включающего первое количество рециркулированных отработавших газов и первое количество свежего всасываемого воздуха ниже барометрического давления, в цилиндр двигателя через первый впускной канал, и подачу второго заряда воздуха, включающего второе количество рециркулированных отработавших газов и второе количество свежего всасываемого воздуха под давлением компрессора, в цилиндр двигателя через второй, отдельный впускной канал.

Способ предпочтительно дополнительно включает непосредственный впрыск топлива в цилиндр, смешивание первого заряда воздуха со вторым зарядом воздуха и впрыскиваемым топливом в цилиндре, и сжигание смеси в цилиндре.

Подача первого заряда воздуха предпочтительно включает открытие первого впускного клапана первого впускного канала с первой установкой фаз распределения впускного клапана, а подача второго заряда воздуха включает открытие второго впускного клапана второго впускного канала со второй установкой фаз распределения впускного клапана.

Подача первого заряда воздуха предпочтительно дополнительно включает открытие первого клапана EGR для рециркуляции первого количества отработавших газов из первого выпускного канала в первый впускной канал, а подача второго заряда воздуха дополнительно включает открытие второго клапана EGR для рециркуляции второго количества отработавших газов из второго, отдельного выпускного канала во второй впускной канал.

Подача второго заряда воздуха под давлением компрессора предпочтительно дополнительно включает приведение в действие компрессора, включенного во второй впускной канал и приводимого в действие турбиной, включенной во второй выпускной канал, при этом второе количество отработавших газов подвергается рециркуляции из места выше по потоку от турбины в место ниже по потоку от компрессора.

Первый впускной клапан и второй впускной клапан предпочтительно присоединены к исполнительному механизму клапана, при этом способ дополнительно включат настройку фазы клапана исполнительного механизма клапана для открывания первого клапана с первой установкой фаз распределения впускного клапана, а второго клапана со второй установкой фаз распределения впускного клапана, причем первая установка фаз распределения впускного клапана является более ранней в такте впуска цикла двигателя, чем вторая установка фаз распределения впускного клапана.

Подача первого заряда воздуха предпочтительно дополнительно включает открытие первого выпускного клапана первого выпускного канала с первой установкой фаз распределения и открытие второго выпускного клапана второго выпускного канала со второй, более ранней установкой фаз распределения.

Согласно еще одному аспекту предложена система двигателя, содержащая цилиндр двигателя, первый впускной канал, передающий несжатый заряд воздуха в цилиндр двигателя через первый впускной клапан, второй впускной канал, передающий сжатый заряд воздуха в цилиндр через второй впускной клапан, компрессор турбонагнетателя, присоединенный к первому впускному каналу, выполненный с возможностью сжатия заряда воздуха, подаваемого в цилиндр, исполнительный механизм клапана для открывания первого впускного клапана и второго впускного клапана, и систему управления с машинно-читаемыми командами для настройки фазы исполнительного механизма клапана для открывания первого впускного клапана с первой установкой фаз распределения, а второго клапана, со второй, отличной установкой фаз распределения.

Несжатый заряд воздуха предпочтительно включает по меньшей мере некоторое количество свежего воздуха и по меньшей мере некоторое количество EGR под барометрическим давлением или ниже него, при этом сжатый заряд воздуха включает по меньшей мере некоторое количество свежего воздуха и по меньшей мере некоторое количество EGR под давлением компрессора.

Первый впускной канал предпочтительно является параллельным и отдельным по отношению ко второму впускному каналу, при этом система дополнительно содержит первый и второй выпускные каналы, причем первый выпускной канал параллелен и отделен по отношению ко второму выпускному каналу, и турбину турбонагнетателя, присоединенную ко второму выпускному каналу, при этом турбина выполнена с возможностью приведения в действие компрессора.

Система предпочтительно дополнительно содержит первый канал EGR, присоединяющий с возможностью сообщения первый выпускной канал к первому впускному каналу, причем первый канал EGR включает первый охладитель EGR и первый клапан EGR, и второй канал EGR, присоединяющий с возможностью сообщения второй выпускной канал ко второму впускному каналу, причем второй канал EGR включает второй охладитель EGR и второй клапан EGR, при этом система управления включает дополнительные команды для открывания первого клапана EGR для подачи по меньшей мере некоторого количества EGR под атмосферным давлением или ниже него в первый впускной канал и открывания второго клапана EGR для подачи по меньшей мере некоторого количества EGR под давлением компрессора из второго выпускного канала, выше по потоку от турбины, во второй впускной канал, ниже по потоку от компрессора.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид двигателя, включающего раздельный впускной коллектор и раздельный выпускной коллектор, и ассоциативно связанные системы рециркуляции отработавших газов.

Фиг. 2 представляет собой примерный вариант осуществления цилиндра двигателя по фиг. 1, присоединенного к первому и второму впускным каналам, а также первому и второму выпускным каналам.

Фиг. 3 представляет собой местный вид двигателя.

Фиг. 4 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для управления цилиндром двигателя по фиг. 2, согласно настоящему изобретению.

Фиг. 5 представляет собой примерные установки фаз распределения впускных клапанов и выпускных клапанов цилиндра по фиг. 2.

Фиг. 6 представляет собой смеси зарядов воздуха, которые могут обеспечиваться в цилиндр по фиг. 2 через первый и второй впускные каналы во время разных режимов работы.

Фиг. 7 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру, которая может быть реализована для координации работы впускной воздушной заслонки с работой турбонагнетателя во время события увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах.

Фиг. 8 представляет собой график, поясняющий пример регулировок впускной воздушной заслонки и клапана EGR во время увеличения нагрузки на двигатель при неизменных оборотах.

Фиг. 9 представляет собой высокоуровневую блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для настройки работы охладителя EGR на основании режима работы двигателя.

Подробное описание изобретения

Последующее описание относится к системам и способам для управления двигателем, таким как система двигателя по фиг. 1-3, посредством обеспечения заряда воздуха отличающегося давления и/или отличающегося состава (например, разных отношений свежего воздуха к EGR) в цилиндр двигателя через отдельные впускные каналы в разные моменты времени в цикле двигателя. Более конкретно, впускной заряд воздуха под барометрическим давлением или ниже него может обеспечиваться в цилиндр отдельно от впускного заряда воздуха под давлением компрессора. Аналогичным образом, впускной заряд воздуха, включающий рециркулированные отработавшие газы, может обеспечиваться в цилиндр отдельно от впускного заряда воздуха, содержащего свежий воздух. Кроме того, могут быть возможны другие комбинации, как конкретизировано на фиг. 6. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения процедуры управления, такой как процедура по фиг. 4, для открывания первого впускного клапана цилиндра с более ранней установкой фаз распределения, чем второго впускного клапана цилиндра (фиг. 5), тем самым, обеспечивая первый заряд воздуха первого состава в другой момент времени в цикле двигателя, чем второй заряд воздуха второго состава. Установки фаз распределения впускных клапанов дополнительно координированы с соответствующими установками фаз распределения выпускных клапанов (фиг. 5). Положение одной или более воздушных впускных заслонок и клапанов EGR, присоединенных к разным впускным каналам, может настраиваться и координироваться для компенсации переходных процессов, как конкретизировано на фиг. 7-8. Кроме того, различные клапаны EGR могут регулироваться, чтобы давать впускному заряду воздуха каждого впускного канала возможность нагреваться или охлаждаться соответственными охладителями EGR, как конкретизировано на фиг. 9. Таким образом, объем работы сжатия турбонагнетателя, потраченной на вытягивание EGR может быть уменьшен, тем самым, увеличивая среднее давление впускных и/или отработавших газов, подаваемых в и из турбонагнетателя, улучшающее отдачу турбонагнетателя. Дополнительно, посредством сохранения основанного на EGR заряда воздуха отдельным от основанного на наддуве заряда воздуха до тех пор, пока они не смешиваются в цилиндре, могут быть уменьшены задержки как управления EGR, так и управления наддувом. В целом, преимущества как EGR, так и наддува могут быть расширены, тем самым, улучшая рабочие характеристики двигателя и экономию топлива.

Фиг. 1 показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и турбонагнетатель 50. В качестве неограничивающего примера, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Двигатель 10 может включать множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает три цилиндра, скомпонованных в рядной конфигурации. Однако, в альтернативных примерах, двигатель 10 может включать два или более цилиндров, к примеру, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров, скомпонованных в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, коробчатая, и т. д. Каждый цилиндр 14 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является непосредственной внутрицилиндровой форсункой. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть сконфигурирована в качестве оконной топливной форсунки. Дополнительные подробности одиночного цилиндра 14 описаны ниже на фиг. 2-3.

Каждый цилиндр 14 двигателя 10 выполнен с возможностью приема впускного заряда воздуха (включающего свежий воздух и/или рециркулированные отработавшие газы) из первого впускного канала 42, а также второго впускного канала 44. По существу, второй впускной канал 44 может быть отдельным от, но параллельным первому впускному каналу 42. Первый впускной канал 42 может включать воздушную впускную заслонку 62 ниже по потоку от воздушного фильтра 60. Положение заслонки 62 может регулироваться системой 15 управления посредством исполнительного механизма заслонки (не показан), контактным образом присоединенного к контроллеру 12. Посредством модулирования заслонки 62, некоторый объем свежего воздуха может вводиться из атмосферы в двигатель 10 и подаваться в цилиндры двигателя под или ниже барометрического (или атмосферного) давления через первый впускной канал 42. Первый впускной канал 42 может быть разделен на многочисленные впускные трубопроводы 43a-43c ниже по потоку от заслонки 62. Каждый впускной трубопровод 43a-43c может быть присоединен к отдельному цилиндру двигателя и может быть выполнен с возможностью подачи части впускного заряда воздуха впускного канала 42 в соответствующий цилиндр.

Второй впускной канал 44 может включать воздушную впускную заслонку 64 ниже по потоку от наддувочного охладителя 56 и компрессора 52 турбонагнетателя. Более конкретно, компрессор 52 турбонагнетателя 50 может быть включен в и присоединен ко второму впускному каналу 44, но не к первому впускному каналу 42. Положение заслонки 64 может регулироваться системой 15 управления посредством исполнительного механизма заслонки (не показан), контактным образом присоединенного к контроллеру 12. Посредством модулирования воздушной впускной заслонки 64, наряду с управлением компрессором 52, некоторое количество свежего воздуха может вводиться из атмосферы в двигатель 10 и подаваться в цилиндры двигателя под давлением компрессора (или повышенном давлении) через второй впускной канал 44. Второй впускной канал 44 может быть разделен на многочисленные впускные трубопроводы 45a-45c ниже по потоку от заслонки 64. Каждый впускной трубопровод 45a-45c может быть присоединен к отдельному цилиндру и может быть выполнен с возможностью подачи части впускного заряда воздуха впускного канала 44 в соответствующий цилиндр.

Отработавшие газы, вырабатываемые во время событий сгорания в цилиндре, могут выпускаться из каждого цилиндра 14 по первому выпускному каналу 46 и второму выпускному каналу 48. Выпускной канал 46 может разделяться на многочисленные выпускные трубопроводы 47a-47c. Более конкретно, каждый выпускной трубопровод 47a-47c может быть присоединен к отдельному цилиндру и может быть выполнен с возможностью подачи части отработавших газов, выпускаемых из соответствующего цилиндра, в выпускной канал 46. Отработавшие газы, протекающие через первый выпускной канал 46, могут обрабатываться одним или более устройств дополнительной обработки выхлопа, таких как каталитические нейтрализаторы 70 и 72, перед выпуском в атмосферу по выхлопной трубе 35.

Таким же образом, второй выпускной канал 48 может разделяться на многочисленные выпускные трубопроводы 49a-49c. Каждый выпускной трубопровод может быть присоединен к отдельному цилиндру и может быть выполнен с возможностью подачи части отработавших газов, выпускаемых из соответствующего цилиндра, в выпускной канал 48. Турбина 54 турбонагнетателя 50 может быть включена в и присоединен к второму выпускному каналу 48, но не к первому выпускному каналу 46. Таким образом, продукты сгорания, которые выпускаются через выпускной канал 48, могут направляться сквозь турбину 54 для выдачи механической работы на компрессор 52 через вал (не показан). В некоторых примерах, турбина 54 может быть сконфигурирована в качестве турбины с переменной геометрией, при этом, контроллер 12 может настраивать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины, чтобы изменять уровень энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается компрессору 52. В качестве альтернативы, выпускная турбина 54 может быть сконфигурирована в качестве турбины с регулируемым соплом, при этом, контроллер 12 может настраивать положение сопла турбины, чтобы изменять уровень энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается компрессору 52.

Отработавшие газы, протекающие через второй выпускной канал 48, могут обрабатываться одним или более устройств дополнительной обработки выхлопа, таких как каталитический нейтрализатор 72, перед выпуском в атмосферу по выхлопной трубе 35. В изображенном примере, отработавшие газы из второго выпускного канала 48 объединяются с отработавшими газами из первого выпускного канала 46 ниже по потоку от турбины 54 и каталитического нейтрализатора 70, но выше по потому от каталитического нейтрализатора 72, и выпускаются в атмосферу по выхлопной трубе 35. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, выпускной канал 46 и 48 могут не объединять повторно и могут выпускать отработавшие газы через отдельные выхлопные трубы. Выпускные каналы 46 и 48 также могут включать один или более датчиков отработавших газов, как дополнительно конкретизировано на фиг. 3.

Двигатель 10 дополнительно может включать один или более каналов рециркуляции отработавших газов (EGR) для осуществления рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из первого и второго выпускного каналов 46 и 48 в первый и второй впускной каналы 42 и 44, соответственно. Более конкретно, первый выпускной канал 46 может быть с возможностью сообщения присоединен к первому впускному каналу 42 через первый канал 80 EGR, включающий первый охладитель 82 EGR и первый клапан 84 EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью открывания первого клапана 84 EGR для рециркуляции некоторого количества отработавших газов под или ниже атмосферного давления в первый впускной канал 42. Таким образом, EGR низкого давления (LP-EGR) может отводиться из первого выпускного канала в первый впускной канал.

Аналогичным образом, второй выпускной канал 48 может быть с возможностью сообщения присоединен к второму впускному каналу 44 через второй канал 90 EGR, включающий второй охладитель 92 EGR и второй клапан 94 EGR. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью открывания второго клапана 94 EGR для рециркуляции некоторого количества отработавших газов, под давлением компрессора, из выше по потоку от турбины 54 второго впускного канала 44, в ниже по потоку от компрессора 52. Таким образом, EGR высокого давления (HP-EGR) может обеспечиваться в двигатель через второй впускной канал и выпускные каналы. Посредством выдачи LP-EGR через первый канал EGR наряду с выдачей HP-EGR через второй, отдельный канал EGR, как HP-EGR, так и LP-EGR могут одновременно обеспечиваться, тем самым, расширяя преимущества EGR.

Охладители 82 и 92 EGR могут быть сконфигурированы для понижения температуры отработавших газов, протекающих через соответственные каналы EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. В альтернативном варианте осуществления, охладители 82 и 92 EGR могут быть расположены в месте соединения канала EGR и соответствующего впускного канала. В этом положении, как конкретизировано в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 9, в определенных условиях, охладитель(и) EGR преимущественно может использоваться для нагревания впускного заряда воздуха, подаваемого в цилиндр. Более конкретно, охладитель EGR может использоваться для выдачи нагретого заряда воздуха (например, нагретого свежего воздуха или смеси нагретых отработавших газов и свежего воздуха) в цилиндр двигателя во время некоторого режима, наряду с выдачей охлажденного заряда воздуха (например, охлажденной EGR) в цилиндр двигателя во время другого режима. В одном из примеров, во время режима охлаждения, заряд воздуха, подаваемый в цилиндр через второй впускной канал, может нагреваться перед входом в компрессор для избегания капелек воды, ударяющихся о компрессор.

В кроме того еще других вариантах осуществления, трубопровод может связывать каналы EGR. Трубопровод мог бы соединять второй канал 90 EGR, от положения, расположенного между клапаном 94 EGR и охладителем 94 EGR до первого канала 80 EGR, в положении, расположенном между клапаном 84 EGR и охладителем 82 EGR. Здесь, во время некоторых режимов, отработавшие газы более высокого давления, выпущенные во второй выпускной канал, через второй выпускной клапан, могут охлаждаться в охладителе 92 EGR, а тепло может переноситься в охлаждающую жидкость. Охлажденные отработавшие газы могут рециркулироваться на впуск двигателя через первый впускной канал более низкого давления. В качестве альтернативы, охлажденные отработавшие газы могут выпускаться в атмосферу через первый выпускной канал 46 и выхлопную трубу 35. Таким образом, больший объем работы может извлекаться из отработавших газов.

Система 100 двигателя дополнительно может включать исполнительный механизм 96 клапана для регулировки работы клапана цилиндра 14. Более конкретно, исполнительный механизм 96 клапана может быть выполнен с возможностью открывания первого впускного и/или выпускного клапана цилиндра 14 с первой установкой фаз распределения наряду с открыванием второго впускного и/или выпускного клапана цилиндра 14 с второй установкой фаз распределения Таким образом, первый заряд воздуха первого состава под или ниже барометрического давления может обеспечиваться в цилиндр двигателя с первой установкой фаз распределения наряду с тем, что второй заряд воздуха второго, отличного состава под давлением компрессора может обеспечиваться в цилиндр двигателя с второй, отличной установкой фаз распределения. В качестве неограничивающего примера, как показано на фиг. 2-3, исполнительный механизм 96 клапана может быть сконфигурирован в качестве кулачкового исполнительного механизма, при этом, впускной и/или выпускной клапаны каждого цилиндра 14 присоединены к соответственным кулачкам. Контроллер может быть выполнен с возможностью настройки фазы (или профиля кулачка) исполнительного механизма 96 клапана (или кулачкового исполнительного механизма) на основании режима работы двигателя для открывания первого впускного клапана с первой установкой фаз распределения, чтобы подавать первый заряд воздуха, наряду с открыванием второго впускного клапана с второй установкой фаз распределения, чтобы подавать второй заряд воздуха. Например, как конкретизировано в материалах настоящей заявки на фиг. 5, установки фаз распределения впускных клапанов могут быть смещены для ввода части впускного заряда воздуха через компрессор наряду с безнаддувным подсосом другой части впускного заряда воздуха.

Контроллер дополнительно должен быть выполнен с возможностью настройки фазы клапана, чтобы открывать первый выпускной клапан с первой установкой фаз распределения, наряду с открыванием второго выпускного клапана с второй, отличной установкой фаз распределения, чтобы выпускать отработавшие газы с разными давлениями, в то время как в разных положениях в цикле двигателя. Например, как конкретизировано в материалах настоящей заявки на фиг. 5, установки фаз распределения выпускных клапанов могут быть смещены для разделения выпуска сбросных газов (например, расширяющихся отработавших газов в цилиндре до момента времени, когда поршень цилиндра достигает нижней мертвой точки такта расширения) от выпуска остаточных отработавших газов (например, газов, которые остаются в цилиндре после сброса). В одном из примеров, посредством координирования установки фаз распределения первого впускного клапана с установкой фаз распределения первого выпускного клапана, и, аналогичным образом, установки фаз распределения второго впускного клапана с установкой фаз распределения второго выпускного клапана, энергия выхлопа может передаваться из выпуска сбросных газов через турбину турбонагнетателя во втором выпускном канале для задействования компрессора турбонагнетателя во втором впускном канале, чтобы обеспечивать преимущества наддува. По существу одновременно, остаточные газы могут отводиться из первого выпускного канала в первый впускной канал для обеспечения преимуществ EGR. Таким образом, требуемое разбавление EGR может обеспечиваться без расходования дополнительной энергии на накачку отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор через охладитель EGR, даже на более высоких нагрузках.

Следует понимать, что, несмотря на то, что система 100 двигателя показана осуществляющей рециркуляцию отработавших газов под или ниже барометрического давления через первый впускной канал, в кроме того еще дополнительных вариантах осуществления, таких как где первый впускной канал присоединен к системе восстановления паров топлива двигателя, первый впускной канал может быть выполнен с возможностью рециркуляции одного или более из паров продувки, картерных паров и газов или испаренных паров топлива в цилиндр под или ниже барометрического давления.

Система 100 двигателя может управляться, по меньшей мере частично, системой 15 управления, включающей контроллер 12 и входными сигналами от водителя транспортного средства через устройство ввода (как показано на фиг. 3). Система 15 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81. В качестве одного примера, датчики 16 могут включать датчики давления и температуры всасываемого воздуха, датчики MAP (абсолютного давления во впускном коллекторе) и датчики MAT (абсолютной температуры во впускном коллекторе) в одном или обоих впускных каналах. Другие датчики могут включать датчик давления на входе заслонки (TIP) для оценки давления на входе заслонки (TIP) и/или датчик температуры на входе заслонки для оценки температуры воздуха на заслонке (TCT), присоединенные ниже по потоку от заслонок в каждом впускном канале. В других примерах, один или более каналов EGR могут включать датчики давления, температуры, и топливо-воздушного соотношения для определения характеристик потока EGR. Дополнительные датчики и исполнительные механизмы системы конкретизированы со ссылкой на фиг. 3. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы 81 могут включать топливные форсунки 166, клапаны 84 и 94 EGR, исполнительный механизм 96 клапана и заслонки 62 и 64. Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки в отношении фиг. 4, 7 и 9.

Далее, со ссылкой на фиг. 2-3, показан одиночный цилиндр двигателя 10 внутреннего сгорания. По существу, компоненты, введенные ранее на фиг. 1, представлены теми же самыми номерами ссылок и не вносятся на рассмотрение повторно. Фиг. 2 показывает первый вид 200 цилиндра 14. Здесь, цилиндр 14 показан с четырьмя отверстиями, в том числе, двумя впускными отверстиями 17 и 18 и двумя выпускныи отверстиями 19 и 20. Более конкретно, первое впускное отверстие 17 цилиндра 14 может принимать первый заряд воздуха под или ниже атмосферного давления через первый впускной канал 30 из первого впускного трубопровода 43a, присоединенного к первому впускному каналу 42. П