[發明專利]用于分流式排氣發動機系統的泄放流道廢氣門

在審

• 申請號: 201910093313.9
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN110107393A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 約瑟夫·烏雷;詹姆斯·蘭德爾·萊比;格雷戈里·麥康維爾
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F02B37/00
• 分類號: F02B37/00;F02B37/18;F02D41/00;F02M26/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙志剛;趙蓉民

本公開提供了“用于分流式排氣發動機系統的泄放流道廢氣門”。提供了用于分流式排氣發動機系統的方法和系統，所述分流式排氣發動機系統包括聯接到排氣通道的泄放排氣歧管和聯接到進氣通道的掃氣排氣歧管。在一個示例中，渦輪廢氣門將所述泄放排氣歧管的多個排氣流道中的單個排氣流道在渦輪增壓器渦輪的下游聯接到排氣通道。另外，所述渦輪廢氣門可以將所述單個排氣流道在設置于所述排氣通道中的所述渦輪增壓器渦輪的下游聯接到所述排氣通道。

技術領域

本說明書總體上涉及用于包括排氣再循環的分流式排氣發動機的方法和系統。

背景技術

發動機可以使用增壓裝置，諸如渦輪增壓器，以增加發動機功率密度。然而，由于燃燒溫度升高，可能發生發動機爆震。由于充氣溫度高，爆震在增壓狀態下尤其成問題。在具有分流式排氣系統的發動機系統中，第一排氣歧管將排氣再循環(EGR)在渦輪增壓器的壓縮機的上游引導至發動機的進氣裝置，并且第二排氣歧管將排氣引導至發動機排氣裝置中的渦輪增壓器的渦輪，本文中發明人已經認識到利用具有分流式排氣系統的發動機系統可以減少爆震并提高發動機效率。在這種發動機系統中，每個氣缸可以包括兩個進氣門和兩個排氣門，其中僅聯接到第一排氣歧管的第一組氣缸排氣門(例如，泄放排氣門)可以與僅聯接到第二排氣歧管的第二組氣缸排氣門(例如，掃氣排氣門)以不同的正時操作，由此隔離排氣的泄放部分和掃氣部分。第二組氣缸排氣門的正時也可以與氣缸進氣門的正時協調，以形成正氣門重疊時段，在該正氣門重疊時段中新鮮進氣(或新鮮進氣和EGR的混合物)(稱為直吹)可以流過氣缸并經由聯接到第二排氣歧管的EGR通道在壓縮機上游返回進氣裝置。直吹空氣可以從氣缸內去除殘余的排氣(稱為掃氣)。本文的發明人已經認識到，通過使排氣的第一部分(例如，較高壓力的排氣)流過渦輪和較高壓力的排氣通道并使排氣的第二部分(例如，較低壓力的排氣)和直吹空氣流至壓縮機入口，可以降低燃燒溫度，同時提高渦輪的工作效率和發動機扭矩。

然而，本文中發明人已經認識到此類系統的潛在問題。作為一個示例，在某些工況下，諸如在高發動機轉速下，增加的排氣可以通過第一排氣歧管流至渦輪增壓器的渦輪，由此驅動壓縮機的速度、增壓壓力和溫度的升高。如果進入壓縮機的氣體的氣體溫度和/或壓縮機的速度升高到閾值水平以上，則可能發生壓縮機劣化。本文中發明人已經認識到，將廢氣門聯接到泄放排氣路徑可以控制渦輪速度和增壓壓力。廢氣門可以設置在渦輪之前，此處泄放排氣路徑的排氣流道合并成一個或兩個通道，這取決于渦輪增壓器利用單個渦輪還是雙渦輪。因此，在具有單個排氣歧管的傳統渦輪增壓發動機中，廢氣門的操作適于保持氣缸之間在燃燒過程(例如爆震、燃燒速率、排氣溫度等)以及殘余氣體量方面相等。

然而，本文的發明人還認識到，廢氣門在渦輪上游的位置(泄放排氣路徑流道匯合的位置)可能會增加成本。例如，通過將排氣門定位在渦輪附近，廢氣門由與渦輪殼體相同的材料形成。然而，渦輪殼體的材料可能包含昂貴的高鎳含量不銹鋼，以允許渦輪殼體承受高溫。

發明內容

在一個示例中，上述問題可以通過一種用于發動機的系統來解決，該系統包括：第一組排氣門，其經由多個排氣流道在渦輪增壓器渦輪的上游流體地聯接到包括所述渦輪增壓器渦輪的排氣通道；位于通道中的廢氣門閥，所述通道在所述渦輪增壓器渦輪的下游聯接在所述多個排氣流道中的單個排氣流道與所述排氣通道之間；和第二組排氣門，其在所述渦輪增壓器壓縮機的上游流體地聯接到進氣通道。由于所述廢氣門閥在所述系統中的這種定位，可以將較低成本的材料用于所述廢氣門閥和廢氣門通道。另外，與放置在渦輪殼體中的廢氣門相比，所述廢氣門通道的壁面積和流動路徑可以允許更多的熱量保留在氣體中并輸送給排氣催化器。