柴油發動機系統和用於柴油發動機系統的控制方法

2023-05-18 15:20:56 1

專利名稱：柴油發動機系統和用於柴油發動機系統的控制方法
技術領域：
本文描述的主題大體涉及內燃機，諸如柴油發動機。
背景技術：
柴油發動機包括具有燃燒室的汽缸，活塞設置在燃燒室中。活塞在燃燒室中運動，以使軸旋轉。軸可與交流發電機或發電機聯接，以產生電流。電流可用來對一個或多個裝置提供功率，諸如推動軌道運載工具的帶動力軌道運載工具的牽引馬達。在一些已知的柴油發動機中，活塞基於四衝程循環而在燃燒室內運動。在四衝程循環期間，吸氣空氣被引導到燃燒室中，並且被壓縮，以及從而被加熱，以在壓縮衝程結束時點燃噴射到燃燒室中的柴油燃料。柴油燃料的燃燒在燃燒室中產生氣態排氣。汽缸的氣態排氣可包含汙染物，諸如氮氧化物(NOx)和菸灰。為了減少由柴油發動機排出的汙染，一些已知的柴油發動機試圖通過使廢氣的一部分再循環回到吸氣中來改變吸氣空氣的組成。這些柴油發動機可稱為廢氣再循環(EGR)柴油發動機。在某種構造中，EGR柴油發動機使氣態排氣從一個或多個專用汽缸再循環到其它汽缸。例如，來自第一汽缸(諸如EGR貢獻(donating)汽缸)的氣態排氣可再循環回到一組不同的第二汽缸，並且形成由第二汽缸接收且被用來點燃第二汽缸中的柴油燃料的吸氣空氣的至少一部分。在這種EGR施主(donor)發動機中，典型地提供固定數量的廢氣貢獻汽缸。由固定數量的貢獻汽缸再循環的排氣量可能無法適應發動機的變化的負荷需求或變化的排放限值。

發明內容
在一個實施例中，提供一種柴油發動機系統。該系統包括汽缸、排氣歧管、廢氣再循環(EGR)歧管和閥。汽缸具有設置在燃燒室內的活塞，其中燃燒室接收吸氣空氣和燃料，以燃燒燃料，以及使活塞在燃燒室內運動。排氣歧管與汽缸流體地聯接，並且將在燃燒室中產生的排氣引導到排氣出口，排氣出口將排氣輸送到外部大氣。EGR歧管與汽缸流體地聯接，並且使在燃燒室中產生的排氣再循環回到燃燒室而作為由燃燒室接收的吸氣空氣的至少一部分。閥設置在汽缸的燃燒室和排氣歧管之間，以及在燃燒室和EGR歧管之間。閥具有貢獻模式和非貢獻模式。當閥在貢獻模式中時，閥使燃燒室與EGR歧管流體地聯接，並且當閥在非貢獻模式中時，閥使燃燒室與排氣歧管流體地聯接。在另一個實施例中，提供一種用於柴油發動機系統的控制方法。該方法包括將在柴油發動機系統中的汽缸的燃燒室中產生的排氣引導到閥，閥設置在排氣歧管和廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和燃燒室之間且與排氣歧管和廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和燃燒室流體地聯接。閥能夠在貢獻模式和非貢獻模式之間切換。該方法包括當閥在非貢獻模式中時，通過排氣歧管將排氣從汽缸引導到外部大氣。該方法包括當閥在貢獻模式中時，通過EGR歧管使排氣再循環回到燃燒室而作為噴射到燃燒室中的吸氣空氣的至少一部分。
在另一個實施例中，提供一種有形且非暫時性的計算機可讀存儲介質，其包括用於柴油發動機系統的控制模塊的指令。指令指引控制模塊監測柴油發動機系統的汽缸的效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個，汽缸具有設置在燃燒室中的活塞，並且接收吸氣空氣和柴油燃料，以燃燒柴油燃料，以及使活塞運動。指令進一步指引控制模塊基於效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個，而使閥在非貢獻模式和貢獻模式之間切換。閥設置在排氣歧管和廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和汽缸的燃燒室之間，並且與排氣歧管和廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和燃燒室流體地聯接。閥能夠在貢獻模式和非貢獻模式之間切換。當閥在非貢獻模式中時，在燃燒室中產生的排氣通過排氣歧管而引導到外部大氣。當閥在貢獻模式中時，排氣通過EGR歧管再循環回到燃燒室而作為噴射到燃燒室中的吸氣空氣的至少一部分。


圖I是根據一個實施例的帶動力軌道運載工具的示意圖。
圖2是根據一個實施例的、在圖I中顯示的柴油發動機的汽缸的圖示。
圖3是根據一個實施例的、在圖I中顯示的柴油發動機系統的示意圖。
圖4是根據一個實施例的節流閥的橫截面圖。
圖5是根據一個實施例的、用於在圖I中顯示的柴油發動機系統的控制方法的流程圖。
具體實施方式
在結合附圖來閱讀時，將更好地理解以上概述以及目前描述的主題的某些實施例
的以下詳細描述。就圖示出多種實施例的功能框的示意圖而言，功能框未必指示硬體電路之間的分割。因而，例如，可在單件硬體或多件硬體(例如通用信號處理器、微控制器、隨機存取存儲器、硬碟等)中實施功能框(例如處理器或存儲器)中的一個或多個。類似地，程序可為單機程序，可作為例程結合在作業系統中，可為安裝軟體包中的功能等。多種實施例不限於圖中顯示的布置和手段。如本文所用，以單數敘述或以詞語「一個」或「一種」開頭的元件或步驟應理解為不排除所述元件或步驟的複數，除非明確陳述了這種排除。此外，對目前描述的主題的「一個實施例」的引用不意於解釋為排除也結合了所敘述的特徵的另外的實施例的存在。此外，除非明確陳述了相反的情況，否則「包括」或「具有」具有特定屬性的元件或多個元件的實施例可包括不具有那個屬性的另外的這樣的元件。應當注意，雖然可與帶動力軌道運載工具系統(其具有機車與拖掛的乘客或貨物車廂)結合起來描述一個或多個實施例，但本文描述的實施例不限於火車。具體而言，可與不同類型的運載工具結合起來實施一個或多個實施例。例如，一個或多個實施例可用在一個或多個軌道上行進的運載工具實施，諸如單個機車和軌道車廂、帶動力運石車和其它採礦運載工具、輕軌運輸運載工具和其它運載工具，諸如汽車、輪船等。提供一種用於控制廢氣再循環(EGR)柴油發動機的系統和方法的示例實施例。如下面描述的那樣，這些實施例中的一個或多個提供一種改變EGR柴油發動機中的使由汽缸產生的排氣貢獻或者再循環到其它非貢獻汽缸的汽缸的數量的系統和方法。非貢獻汽缸使用來自貢獻汽缸的排氣作為由非貢獻汽缸接收且被用來點燃非貢獻汽缸中的柴油燃料的吸氣空氣的至少一部分。是貢獻汽缸且使由貢獻汽缸產生的排氣再循環到非貢獻汽缸的汽缸的數量可以許多因素為基礎，包括貢獻汽缸和/或非貢獻汽缸的效率參數、排放參數和/或其它運行狀況。本文描述的至少一個技術效果包括在不顯著地損失柴油發動機的效率的情況下減少汙染物的排放的系統和方法，以便在柴油發動機的變化的負荷、速度、壓力和/或溫度狀況下滿足效率和/或排放限值。圖I是根據一個實施例的帶動力軌道運載工具100的示意圖。雖然按照帶動力軌道運載工具來闡述目前描述的主題的一個實施例，但備選地，主題可用於另一種類型的運載工具，諸如汽車、卡車、輪船等。軌道運載工具100包括與若干拖車104聯接的帶動力導引單元102，拖車104沿著一個或多個軌道106行進。在一個實施例中，帶動力導引單元102是設置在軌道運載工具100的前端處的機車，並且拖車104是用於裝載乘客和/或其它貨物的貨物車廂。帶動力導引單元102包括柴油發動機系統116。柴油發動機系統116提供牽引力，以推動軌道運載工具100。柴油發動機系統116包括柴油發動機108，柴油發動機108對與軌道運載工具100的輪子112聯接的牽引馬達110提供功率。例如，柴油發動機108可旋轉軸318(在圖2中顯示)，軸318與交流發電機或發電機(未顯示)聯接。交流發電機或發電機基於軸318的旋轉來產生電流。電流供應給牽引馬達110，牽引馬達110轉動輪子112，並且推動軌道運載工具100。軌道運載工具100包括與柴油發動機108通信聯接的控制模塊114。例如，控制模塊114可通過一個或多個有線和/或無線連接而與柴油發動機108聯接。控制模塊114與切換閥組224(在圖3中顯示)通信，以引導由柴油發動機108的一個或多個貢獻汽缸202(在圖3中顯示)產生的排氣。在一個實施例中，控制模塊114管理切換閥組224，以控制貢獻汽缸202中的哪個產生再循環回到柴油發動機108的其它非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)的排氣，以及貢獻汽缸202中的哪個產生被引導遠離非貢獻汽缸200且被引導出柴油發動機108的排氣。控制模塊114可包括處理器，諸如計算機處理器、控制器、微控制器，或者基於存儲在有形且非暫時性的計算機可讀存儲介質118上的指令集來運行的其它類型的邏輯裝置。計算機可讀存儲介質118可為電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、簡單的只讀存儲器(ROM)、可編程的只讀存儲器(PROM)、可擦除可編程只讀存儲器(EPROM)、閃速存儲器、硬碟驅動器，或者其它類型的計算機存儲器。圖2是根據一個實施例的柴油發動機108的汽缸300的圖示。柴油發動機108包括運行來旋轉軸318的兩個或更多個汽缸300。軸318的旋轉可用來對軌道運載工具100 (在圖I中顯示)產生牽引功率。例如，軸318的旋轉可產生電流，電流對牽引馬達110 (在圖I中顯示)提供功率。汽缸300包括燃燒室302，活塞304設置在燃燒室302內。在圖2中顯示的視圖中，活塞304在燃燒室302內上下運動。活塞304通過曲柄軸306聯接到軸318上。曲柄軸306將活塞304在燃燒室302中的運動轉換成軸318的旋轉。在一個實施例中，軸318是柴油發動機108的若干活塞304連結的公共軸。汽缸300包括吸氣閥308，吸氣閥308打開，以容許吸氣空氣進入到燃燒室302中，並且吸氣閥308關閉，以阻止額外的吸氣空氣進入燃燒室302。例如，汽缸300可包括將吸氣空氣引導到燃燒室302的入口管道310。吸氣閥308設置在燃燒室302和入口 310之間。吸氣閥308打開，以允許吸氣空氣進入到燃燒室302中，並且吸氣閥308關閉，以阻止吸氣空氣離開燃燒室302。汽缸300包括排氣閥312，排氣閥312打開，以將氣態排氣引導出燃燒室302，並且排氣閥312關閉，以阻止氣態排氣和/或吸氣空氣離開燃燒室302。汽缸300可包括將排氣 引導出燃燒室302的出口管道314。排氣閥312打開，以允許燃燒室302中的氣態排氣離開燃燒室302而進入到出口管道314中。汽缸300包括將燃料(諸如柴油燃料)引導到燃燒室302中的燃料噴射器316。燃料噴射器316設置在燃料源或燃料供應(未顯示)(諸如燃料箱和燃料泵)和燃燒室302之間。燃料噴射器314將燃料噴射或噴濺到燃燒室302中。在一個實施例中，汽缸300可基於多衝程循環運行。在多衝程循環期間，活塞304在燃燒室302內運動，以旋轉軸318。在一個實施例中，多衝程循環是四衝程循環，其包括吸氣衝程、壓縮衝程、燃燒衝程和排氣衝程。備選地，汽缸300可基於不同的循環來運行。在吸氣衝程期間，入口閥308打開，以將吸氣空氣引導到燃燒室302中。吸氣空氣流入到燃燒室302中會遠離入口閥308且朝向軸318而驅動活塞304。在示出的實施例中，吸氣空氣使活塞304向下運動。在吸氣衝程之後的是壓縮衝程。在壓縮衝程期間，活塞304沿相反的方向朝燃料噴射器316運動。例如，在示出的實施例中，活塞304向上朝燃燒室302的頂部運動。在壓縮衝程期間，吸氣閥308和排氣閥312保持關閉。隨著活塞304向上運動，燃燒室302中的容積減小，而燃燒室302中的吸氣空氣保持不變。因此，燃燒室302中的吸氣空氣被活塞304壓縮。吸氣空氣的壓縮會加熱燃燒室302的內部的吸氣空氣。在壓縮衝程之後的是燃燒衝程。在燃燒衝程期間，柴油燃料被燃料噴射器316噴射到燃燒室302中。例如，在示出的實施例中，隨著活塞304到達或接近燃燒室302的頂部，燃料噴射器316可將柴油燃料噴濺到燃燒室302中。燃燒室302中的被壓縮和加熱的吸氣空氣點燃燃燒室302中的柴油燃料。柴油燃料的點燃會在燃燒室302內產生增大的壓力，並且迫使活塞304遠離燃料噴射器316。例如，在圖2中顯示的視圖中，柴油燃料的燃燒可迫使活塞304向下。在燃燒衝程之後的是排氣衝程。柴油燃料在燃燒室302內的燃燒會在燃燒室302中產生氣態排氣。氣態排氣可包含汙染物，諸如氮氧化物(NOx)。在排氣衝程期間，活塞304向上返回朝燃料噴射器316運動，並且排氣閥312打開，以將氣態排氣引導出燃燒室302。例如，排氣閥312可打開，以容許氣態排氣從燃燒室302流到出口管道314中。圖3是根據一個實施例的柴油發動機系統116的不意圖。柴油發動機系統116包括與控制模塊114聯接的柴油發動機108。在示出的實施例中，柴油發動機108通過一個或多個有線和/或無線連接與柴油發動機108通信聯接。在柴油發動機108的切換閥組224和控制模塊114之間延伸的虛線示出了控制模塊114和柴油發動機108之間的至少一個通Ih路徑。柴油發動機108包括若干個汽缸200、202，在本文中稱為非貢獻汽缸200 ( 「正常非貢獻汽缸」)和貢獻汽缸202。非貢獻汽缸200可稱為廢氣再循環(EGR)汽缸。在示出的實施例中，柴油發動機108包括三個非貢獻汽缸200和三個貢獻汽缸202。備選地，柴油發動機108可包括不同數量的非貢獻汽缸200和/或貢獻汽缸202。非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202可類似於結合圖2所描述的汽缸300。例如，非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202中的各個可包括活塞304 (在圖2中顯示)，活塞304基於多衝程循環而在燃燒室302 (在中顯示圖3)內運動，以旋轉軸318。在示出的實施例中，非貢獻汽缸200與排氣歧管206流體地聯接。例如，非貢獻汽缸200的出口管道314 (在圖2中顯示)可與排氣歧管206聯接，使得氣態物質和/或液體物質(諸如氣態排氣)從出口管道314流到排氣歧管206。排氣歧管206包括將來自非貢獻汽缸200的氣態排氣引導遠離柴油發動機108的一個或多個管道。排氣歧管206包括排氣出口 208。排氣出口 208可為在將排氣從柴油發動機108引導到外部大氣的排氣歧管206的端部處的開口。例如，排氣出口 208可設置在將排氣引導到渦輪增壓器210的排氣歧管206的終端處。渦輪增壓器210可使用排氣來進行吸入，以及將環境空氣214從外部大氣泵送到輸入歧管212中。在排氣由渦輪增壓器210使用之後，排氣可排出到柴油發動機108和/或渦輪增壓器210的外部的環境中。備選地，排氣出口 208可將排氣引導到外部大氣，而不將排氣引導到渦輪增壓器210。例如，排氣出口 208可將排氣引導到不設置在柴油發動機108內的區域或容積。在一個實施例中，通過將排氣引導到外部大氣，排氣出口 208阻止排氣再循環回到柴油發動機108內的貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸202。輸入歧管212通過EGR吸氣聯結部218與柴油發動機系統116的吸氣歧管216流體地聯接。輸入歧管212接收來自渦輪增壓器210的環境空氣214，並且將環境空氣214引導到EGR吸氣聯結部218。貢獻汽缸202與EGR歧管220流體地聯接。例如，貢獻汽缸202的出口管道314 (在圖2中顯示)可與EGR歧管220聯接，使得氣態物質和/或液體物質(諸如氣態排氣)從出口管道314流到EGR歧管220。EGR歧管220包括將排氣從貢獻汽缸202引導到EGR冷卻器222的一個或多個管道。EGR冷卻器222是降低來自貢獻汽缸202的氣態排氣的溫度或熱能的裝置。例如，EGR冷卻器222可包括一個或多個熱交換器、壓縮機，或者冷卻來自貢獻汽缸202的排氣的風扇。EGR冷卻器222與EGR吸氣聯結部218流體地聯接。EGR吸氣聯結部218使輸入歧管212與EGR冷卻器222流體地聯接，使得被EGR冷卻器222冷卻的貢獻汽缸202的排氣可與來自輸入歧管212的環境空氣214混合。環境空氣和冷卻排氣的混合物可稱為「吸氣空氣」，或者由非貢獻汽缸200和/或貢獻汽缸202接收且由非貢獻汽缸200和/或貢獻汽缸202用來燃燒柴油燃料的空氣。吸氣空氣被EGR吸氣聯結部218引導到吸氣歧管216中。在示出的實施例中，吸氣歧管216與非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202流體地聯接，並且將吸氣空氣引導到非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202。例如，吸氣歧管216可與非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202的入口管道310 (在圖2中顯示)聯接，使得吸氣空氣流過吸氣歧管216和入口管道310，並且被吸氣歧管216和入口管道310引導到非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202的燃燒室302(在圖2中顯示)中。切換閥組224包括與貢獻汽缸202、EGR歧管220和排氣歧管206流體地聯接的一個或多個閥。例如，切換閥組224與貢獻汽缸202、EGR歧管220和排氣歧管206流體地聯接，使得氣體或液體可通過切換閥組224從貢獻汽缸202流到EGR歧管220和/或排氣歧管206。切換閥組224可包括三通閥、兩個或更多個雙通閥，或者其它閥或閥組。在一個實施例中，切換閥組224各自包括以互補的方式限制排氣流通過各個雙通閥的多個雙通閥。例如，第一雙通閥可容許僅40%的排氣傳送通過雙通閥，而第二雙通閥則容許60%的排氣傳送通過雙通閥。在示出的實施例中，切換閥組224設置在排氣歧管206和EGR歧管220中的各個和貢獻汽缸202之間。例如，切換閥組224沿著貢獻汽缸202的排氣流動的路徑，設置在貢獻汽缸202的下遊和排氣歧管206和EGR歧管220的上遊。切換閥組224在不同的模式之間交替，以沿著不同的路徑從貢獻汽缸202中引導出排氣。例如，切換閥組224可具有貢獻模式和非貢獻模式。在貢獻模式中，切換閥組224使貢獻汽缸202與EGR歧管220流體地聯接。通過使貢獻汽缸202與EGR歧管220流體地聯接，由貢獻汽缸202產生的排氣被引導到EGR歧管220。因此，排氣再循環回到非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202而作為非貢獻汽缸200和貢獻汽缸202的吸氣空氣的至少一部分。例如，切換閥組224將排氣從貢獻汽缸202引導到EGR歧管220，EGR歧管220經由EGR吸氣聯結部218，將排氣引導到EGR冷卻器222和吸氣歧管216。當切換閥組224在貢獻模式中時，切換閥組224可阻止排氣流到排氣歧管206。例如，切換閥組224可阻礙來自貢獻汽缸202的排氣流傳送到排氣歧管206中。備選地，切換閥組224可以可控地限制進入到排氣歧管206中的排氣流。切換閥組224可由控制模塊114控制，以將一些(但非全部)排氣引導到排氣歧管206中。排氣的其餘部分可被切換閥組224引導到EGR歧管220中。例如，切換閥組224可將流出一個或多個貢獻汽缸202的排氣的5%、10%、20%、30%、40%、50%等引導到排氣歧管206中，而排氣的對應的其餘95%、90%、80%、70%、60%、50%等則再循環到EGR歧管220中。通過調節被切換閥組224引導到EGR歧管220或排氣歧管206的排氣的百分比，切換閥組224可在貢獻模式和非貢獻模式之間變化。在非貢獻模式中，切換閥組224使貢獻汽缸202與排氣歧管206流體地聯接。通過使貢獻汽缸202與排氣歧管206流體地聯接，由貢獻汽缸202產生的排氣被引導到排氣歧管206。因此，排氣被引導出柴油發動機108，並且被引導到渦輪增壓器210中。排氣可傳送通過渦輪增壓器210，並且排出渦輪增壓器210且進入到外部大氣中。當切換閥組224在非貢獻模式中時，切換閥組224可阻止排氣流到EGR歧管220。例如，切換閥組224可阻礙來自貢獻汽缸202的排氣流傳送到EGR歧管220中以及再循環到貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200。備選地，切換閥組224可以可控地限制進入到EGR歧管220中的排氣流。例如，切換閥組224可將流出一個或多個貢獻汽缸202的排氣的5%、10%、20%、30%、40%、50%等再循環到EGR歧管220中，而排氣的其餘的95%、90%、80%、70%等則通過排氣歧管206和渦輪增壓器210排出到外部大氣中。切換閥組224可包括一個或多個截止閥和/或止回閥。例如，切換閥組224可包括一個或多個雙通閥、三通閥、球心閥、閘門閥、蝶形閥、球閥等。在一個實施例中，切換閥組224包括在排氣從貢獻汽缸202流到EGR歧管220時減小壓力損失的節流閥。圖4是根據一個實施例的節流閥400的橫截面圖。節流閥400可用於切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個，或者與一個或多個其它閥結合起來使用而共同形成切換閥組224中的一個或多個。例如，節流閥400可與雙通閥結合起來控制從貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)到排氣歧管206 (在圖3中顯示)和/或EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣流。備選地，節流閥400之外的閥可用於切換閥組224中的一個或多個。
節流閥400可與排氣歧管206、貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)的出口管道314和EGR歧管220流體地聯接。例如，當節流閥400在非貢獻模式中時，節流閥400沿著排氣從貢獻汽缸202流到排氣歧管206的路徑，設置在出口管道314的下遊和排氣歧管206的上遊。節流閥400包括管道402，塞414設置在管道402的內部。在一個實施例中，當節流閥400在非貢獻模式中時，來自貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)的排氣通過管道402流到排氣歧管206。備選地，當節流閥400在貢獻模式中時，排氣可通過管道402流到EGR歧管220。在示出的實施例中，管道402在縱向軸線404上伸長，並且具有沿著縱向軸線404在不同的位置406、408、410、412處改變的橫截面形狀。例如，圖4中顯示的管道402在上部位置406和下部位置408處具有大致相同的橫截面形狀或面積。上部位置406設置在塞414和排氣歧管206之間，並且下部位置412設置在塞414和貢獻汽缸202的出口管道314之間。管道402的橫截面形狀向外延伸到設置在上部位置406和下部412之間的球形部416。在示出的實施例中，管道402的橫截面積在球形部416內比在管道402的其餘部分中更大。例如，管道402在位於管道402的球形部416內的擴大位置410處比在上部位置406和下部位置412處可具有更大的橫截面積。管道402在降低位置408處可具有較小的橫截面積。例如，管道402在球形部416和上部位置406之間的降低位置408處的橫截面積可小於管道402在其它位置406、410、412處的橫截面積。在示出的實施例中，塞414具有圓錐體。例如，塞414可具有合適的淚滴形狀，其中，塞414具有沿著縱向軸線404從末端418延伸到相對端420的伸長圓錐體。如圖4中顯示的那樣，塞414的橫截面積可沿著塞414的長度從末端418處的橫截面積增大到塞414的阻礙位置422處的橫截面積。橫截面積可沿著塞414的長度從阻礙位置422減小到相對端420，其中，相對端420處的橫截面積大於末端418處的橫截面積。在圖4中的兩個位置上顯示了塞414。塞414在關閉位置上被標為塞414A，而在打開位置上被標為塞414B。在示出的實施例中，塞414在打開位置和關閉位置之間運動，以在非貢獻模式和貢獻模式之間切換。例如，上當節流閥400在貢獻模式中時，塞414A在關閉位置上。當塞414A在關閉位置上時，塞414A接合管道402，以斷開從貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)的出口管道314到排氣歧管206的排氣流。因此，來自出口管道314的排氣被引導到EGR歧管220。在一個實施例中，當節流閥400在非貢獻模式中時，塞414B在打開位置上。當塞414B在打開位置上時，塞414B不接合管道402而阻礙排氣流到排氣歧管206。因此，排氣可從出口管道314流到排氣歧管206。為了減小由於切換閥組224 (在圖3中顯示)設置在排氣歧管206和EGR歧管220之間而引起的壓力損失，可使用節流閥400。例如，切換閥組224可經受因為排氣沿著排氣歧管206從非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)和/或其它貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)流出而產生的背壓。EGR歧管220中的排氣的壓力可大於排氣歧管206中的排氣的壓力。因此，當位於排氣歧管206和EGR歧管220之間的閥打開時，EGR歧管220中的較大背壓可使排氣在排氣歧管206和EGR歧管220之間進行分流。因此，流到排氣歧管206的排氣可出現壓力損失，並且可減小傳送到排氣歧管206中的排氣的流率。
當節流閥400從貢獻模式(顯示為塞414B)切換到非貢獻模式(顯示為塞414A)時，管道402和/或節流閥400的塞414的形狀可減小這些壓力損失。當塞414B在關閉位置上時，塞414B接合管道402，並且阻礙排氣流到排氣歧管206。隨著排氣從出口管道314流到EGR歧管220，節流閥400的管道402中的排氣的壓力可增大。例如，管道402的球形部416中的排氣的壓力可增大。塞414B可運動到由塞414A表示的位置，以使節流閥400從貢獻模式切換到非貢獻模式。隨著塞414B運動到塞414A的位置，球形部416中的增大的壓力流到管道402的上部部分中，或者流到球形部416和排氣歧管206之間的管道402的部分中。從出口管道314流出的排氣然後可流到排氣歧管206中，而非在排氣歧管206和EGR歧管220之間分流。在一個實施例中，控制模塊114(在圖I中顯示)控制塞414在管道402的內部的位置。例如，塞414可與響應於接收自控制模塊114的命令而使塞414沿著縱向軸線404運動的馬達或其它裝置(未顯示)聯接。控制模塊114可使塞414運動到位於由塞414A和塞414B表示的位置之間的位置。例如，控制模塊114可使塞414運動到塞414A和塞414B的位置之間的位置。取決於塞414在塞414A和塞414B的位置之間的位置，進入到排氣歧管206和/或EGR歧管220中的排氣流的速率可由控制模塊114控制。例如，隨著塞414從塞414A的位置移向塞414B的位置，在塞414和管道402之間的間隙增大。在一個實施例中，隨著塞414和管道402之間的間隙增大,進入到排氣歧管206中的排氣流的速率增大，同時進入到EGR歧管220中的排氣流的速率減小。回到對圖3中顯示的柴油發動機系統116的論述，在一個實施例中，控制模塊114管理切換閥組224在貢獻模式或非貢獻模式內以哪個模式運行。例如，在軌道運載工具100(在圖I中顯示)沿著路線旅行的期間，控制模塊114可使切換閥組224在貢獻模式和非貢獻模式之間交替。控制模塊114可與切換閥組224通信，並且控制切換閥組224中的哪個在貢獻模式中，以及切換閥組224中的哪個在非貢獻模式中，以管理柴油發動機108的效率和/或排放。控制模塊114可基於柴油發動機108的效率參數、排放參數和/或運行狀況中的至少一個而確定在貢獻模式和非貢獻模式中的各個中的切換閥組224的數量。在一個實施例中，控制模塊114管理由切換閥組224再循環的排氣的份額或百分比。例如，當切換閥組224在非貢獻模式中時，不是阻礙所有排氣流再循環，控制模塊114而是可使切換閥組224中的一個或多個通過渦輪增壓器210 (在圖2中顯示)將一些排氣引導出柴油發動機108 (在圖I中顯示)，同時使排氣的其餘部分再循環回到貢獻汽缸202和非貢獻汽缸200。例如，切換閥組224可由控制模塊114控制，以將一些(但非全部)排氣引導到排氣歧管206中。排氣的其餘部分可被切換閥組224引導到EGR歧管220中。例如，切換閥組224可將流出一個或多個貢獻汽缸202的排氣的5%、10%、20%、30%、40%、50%等弓I導到排氣歧管206中，同時排氣的對應的其餘95%、90%、80%、70%、60%、50%等再循環到EGR歧管220中。控制模塊114可基於柴油發動機108的效率參數、排放參數和/或運行狀況中的至少一個而確定被切換閥組224再循環回到EGR歧管220中的排氣的百分比或份額。在一個實施例中，效率參數表示柴油發動機108的運行的度量或可量化特徵。效率參數可為貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的一個或多個的效率的度量。例如，效率參數可包括貢獻汽缸202將柴油燃料轉換成功率的效率的度量。效率參數可包括發動機108的性能或運行的其它度量。在一個實施例中，效率參數包括發動機108的性能的多個度量，諸如由貢獻汽缸202產生的功率和/或貢獻汽缸202的效率的度量。效率參數可由控制模塊114測量。在一個實施例中，排放參數表示由柴油發動機108產生的排氣的度量或可量化特徵。在一個示例中，排放參數包括從貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的一個或多個流出的氣態排氣的排氣體積流率的度量。排放參數可為從貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200流出的氣態排氣的質量流率的度量。排氣體積流率可由傳感器(未顯示)測量，諸如與控制模塊114聯接的質量流傳感器。排氣體積流率可表示為來自貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200的、每單位時間傳送通過表面積的氣態排氣的質量。在一個示例中，排放參數可包括由柴油發動機108產生的氣態排氣的一個或多個組分的組成的度量。例如，排放參數可為在由貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200產生的氣態排氣中的一種或多種汙染物的濃度，諸如氮氧化物(NOx)的濃度。排放參數可包括柴油發動機108的排氣的多個度量。例如，排放參數可包括來自貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200的氣態排氣的排氣體積流率和來自貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200的氣態排氣的一個或多個組分的濃度的度量，或者以它們為基礎。在一個實施例中，運行狀況表示柴油發動機108運行所處的狀況的一個或多個度量或可量化特徵。在一個示例中，運行狀況可包括貢獻汽缸202在另一個示例中產生的排氣的壓力和/或溫度。在另一個示例中，運行狀況可包括柴油發動機108或貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的一個或多個的負荷需求。負荷需求表示對柴油發動機108或貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的一個或多個所要求或需要的功率。例如，負荷需求可表示沿著預先確定的路線推動軌道運載工具100 (在圖I中顯示)和相關聯的貨物和/或乘客所需的馬力。由於路線的坡度、速度極限等的變化的原因，負荷需求可沿著路線而改變。在另一個示例中，運行狀況可包括柴油發動機108或貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的一個或多個的速度需求。速度需求表示要求或需要軸318被柴油發動機108或貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的一個或多個旋轉的速度。例如，速度需求可表示要求柴油發動機108旋轉軸以便產生足以對牽引馬達110(在圖I中顯示)提供功率的電流的速度。由於路線的斜坡、速度極限等的變化的原因，速度需求可沿著路線而改變。控制模塊114可基於排氣體積流率上限或排氣體積流率下限中的一個或多個而確定多少切換閥組224在貢獻模式或非貢獻模式內運行。控制模塊114可基於排氣體積流率上限或排氣體積流率下限中的一個或多個而確定被切換閥組224再循環到EGR歧管220的排氣的百分比或份額。排氣體積流率上限和/或排氣體積流率下限可建立柴油發動機系統116通過外部出口 208所排出的排氣體積流率的範圍。例如，排氣體積流率上限可為被柴油發動機系統116引導到外部大氣中的排氣排放的速率的上限。排氣體積流率下限可為被柴油發動機系統116引導到外部大氣中的排氣排放的速率的下限。在一個實施例中，排氣體積流率上限和/或排氣體積流率下限是預先確定的閾值。備選地，排氣體積流率上限和/或排氣體積流率下限可基於軌道運載工具100 (在圖I中顯示)的位置、柴油發動機108的效率參數、排放參數和/或運行狀況中的一個或多個而改變。關於軌道運載工具100的位置，軌道運載工具100所行進通過的不同的區域可具有不同的排放限值。在軌道運載工具100行進通過不同的區域時，排氣體積流率上限和/或排氣體積流率下限可以這些不同的排放限值為基礎。圖5是根據一個實施例的、用於柴油發動機系統116 (在圖I中顯示)的控制方法500的流程圖。與控制方法500結合起來描述的運行可由控制模塊114(在圖I中顯示)執行，以管理切換閥組224 (在圖3中顯示)中的哪個在貢獻模式或非貢獻模式中運行，以及/或者管理被切換閥組224 (在圖3中顯示)引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)和/或外部大氣的排氣的百分比或份額。在502處，一個或多個貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)和一個或多個非貢獻汽缸200 (在圖2中顯示)運行，以旋轉柴油發動機系統116的軸318 (在圖2中顯示)。在貢獻汽缸202和非貢獻汽缸200運行時，產生氣態排氣。在504處，在貢獻汽缸202(在圖3中顯示)中產生的排氣被引導到切換閥組224 (在圖3中顯示)。來自非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)的排氣可經由排氣歧管206 (在圖3中顯示)被引導到外部大氣。在508和506處，來自貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)的排氣經由排氣歧管206 (在圖3中顯示)被引導到外部大氣，並且/或者再循環回到貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200(在圖3中顯示)。例如，在非貢獻模式中的切換閥組224(在圖3中顯示)將排氣引導到排氣歧管206，而在貢獻模式中的切換閥組224則使排氣再循環。排氣可再循環回到貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200，並且被用作由貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200接收且被用來點燃貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200中的柴油燃料的吸氣空氣的至少一部分。在510處，確定柴油發動機108(在圖I中顯示)的一個或多個參數和/或運行狀況。例如，效率參數、排放參數和/或運行狀況，諸如負荷需求、速度需求、排氣壓力和/或排氣溫度，可由控制模塊114(在圖I中顯示)確定。備選地，參數和/或運行狀況中的一個或多個可由傳感器(未顯示)測量，並且被傳送給控制模塊114。在512處，比較參數和/或運行狀況與流控制標準。流控制標準包括一個或多個規則或閾值，比較參數和/或運行狀況與該一個或多個規則或閾值，以便確定是否需要改變在非貢獻模式中的切換閥組224(在圖3中顯示)的數量。例如，效率參數可包括柴油發動機108 (在圖I中顯示)的效率的度量，比較該度量與流控制標準的閾值效率。在另一個示例中，排放參數可包括排氣體積流率，其表示從貢獻汽缸202和/或非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)中流出的排氣的流率。可比較排氣體積流率與排氣體積流率上限和/或排氣體積流率下限。可比較負荷需求與負荷閾值。可比較速度需求與速度閾值。在另一個示例中，可比較由貢獻汽缸202產生的排氣的溫度與溫度閾值。在另一個示例中，可比較由貢獻汽缸202產生的排氣的壓力與壓力閾值。在514處，確定是否將在非貢獻模式中的數量的切換閥組224 (在圖3中顯示)變成貢獻模式。例如，基於參數和/或狀況與流控制標準的比較，可能需要改變在非貢獻模式中的切換閥組224中的組。在一個實施例中，如果效率參數包括柴油發動機108 (在圖I中顯示)的超過效率閾值的效率度量，則效率度量可指示柴油發動機108以足夠高的效率運行。因此，在非貢獻模式中的切換閥組224中的一個或多個可變成貢獻模式。備選地，可減小被切換閥組224引導到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣的百分比或份額，或者可增大被引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比或份額。增大在貢獻模式中的切換閥組224的數量、減小被引導到排氣歧管206的排氣的百分比以及/或者增大被引導到EGR歧管220的排氣的百分比可降低柴油發動機108的效率，但是也可減少柴油發動機108的汙染物的排放。相反，如果效率度量未超過效率閾值，則效率度量可指示柴油發動機108 (在圖I中顯示)以不足的效率或者需要增大的效率運行。因此，在貢獻模式中的切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個可變成非貢獻模式。備選地，可減小被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比或份額，使得較大百分比的排氣被引導到排氣歧管206(在圖3中顯示)。增大在非貢獻模式中的切換閥組224的數量、增大被引導到排氣歧管206的排氣的百分比以及/或者減小被引導到EGR歧管220的排氣的百分比可增大柴油發動機108的效率，但是也可增加柴油發動機108的汙染物的排放。在另一個示例中，如果排放參數包括柴油發動機108 (在圖I中顯示)的超過排氣體積流率上限的排氣體積流率，則排放參數可指示柴油發動機108將太多排氣排出到外部大氣中。因此，在非貢獻模式中的切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個可變成貢獻模式，可增大被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比，以及/或者可減小被引導到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣的百分比。增大在貢獻模式中的切換閥組224的數量、增大通往EGR歧管220的排氣流以及/或者減小通往排氣歧管206的排氣流可減少柴油發動機108的汙染物的排放。在另一個示例中，如果排放參數未超過排氣體積流率下限，則排放參數可指示柴油發動機108 (在圖I中顯示)可增大排氣體積流率，或者由發動機108產生的排氣的流率。因此，在貢獻模式中的切換閥組224中的一個或多個可變成非貢獻模式，可減小被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比，以及/或者可增大被引導到排氣歧管206(在圖3中顯示)的排氣的百分比。增大在非貢獻模式中的切換閥組224的數量、減少引導到被EGR歧管220的排氣，以及/或者增加被引導到排氣歧管206的排氣可增加柴油發動機108的汙染物的排放。備選地，在貢獻模式中的切換閥組224 (在圖3中顯示)的數量和/或被切換閥組224引導到EGR歧管220(在圖3中顯示)的排氣的百分比可以排氣體積流率上限和排氣體積流率下限之間的差異為基礎。在一個實施例中，隨著差異增大，在非貢獻模式中的切換閥組224的數量增大，而在貢獻模式中的切換閥組224的數量減少。備選地，隨著排氣體積流極限的差異增大，被引導到排氣歧管206(在圖3中顯示)的排氣的百分比可增大，而被引導到EGR歧管220的排氣的百分比減小。相反，隨著排氣體積流極限的差異減小，在非貢獻模式中的切換閥組224的數量可減少，而在貢獻模式中的切換閥組224的數量可增大。備選地，隨著排氣體積流極限的差異減小，被引導到排氣歧管206的排氣的百分比可減小，而被引導到EGR歧管220的排氣的百分比增大。在另一個示例中，如果負荷需求和/或速度需求未超過相關聯的閾值，則較低的負荷和/或速度需求可指示需要增大柴油發動機108(在中顯示圖I)的功率輸出。因此，在貢獻模式中的切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個可變成非貢獻模式。增大在非貢獻模式中的切換閥組224的數量可增大柴油發動機108的功率輸出。備選地，可增大被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)而非排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣的百分比。在另一個示例中，如果排氣的溫度超過溫度閾值，則排氣的較高的溫度可指示太多貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)的排氣再循環回到貢獻汽缸202和非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)。因此，在非貢獻模式中的切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個可變成貢獻模式，並且/或者可增大被切換閥組224引導到排氣歧管206 (在圖3中顯示)而非EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比。增大在貢獻模式中的切換閥組224的數量以及/或者減小被引導到EGR歧管220的排氣的百分比可降低排氣的溫度，因為較少排氣被再循環。在另一個示例中，如果排氣的壓力超過壓力閾值，則排氣的較高的壓力可指示太多貢獻汽缸202 (在圖3中顯示)的太多排氣再循環回到貢獻汽缸202和非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)。因此，在貢獻模式中的切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個可變成非貢獻模式，以及/或者可減小被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比。增大在非貢獻模式中的切換閥組224的數量以及/或者減少被引導到EGR歧管220的排氣可降低再循環的排氣的量和壓力。如果基於參數和/或運行狀況與流控制標準的比較結果，在非貢獻模式中的切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個需要變成貢獻模式，以及/或者被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比需要改變，則方法500的流程前進到516。備選地，如果基於參數和/或運行狀況與流控制標準的比較結果，在貢獻模式中的切換閥組224中的一個或多個需要變成非貢獻模式，以及/或者被切換閥組224引導到EGR歧管220的排氣的百分比需要改變，則方法500的流程也前進到516。相反，如果切換閥組224中的一個或多個的模式不需要改變，以及/或者被切換閥組224引導的排氣的百分比不需要改變，則方法500的流程前進到518。在516處，改變切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個的模式和/或被切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個引導的排氣流。例如，基於參數和/或運行狀況與流控制標準的比較結果，可改變在貢獻模式中的切換閥組224的數量，使得不同數量的切換閥組224在貢獻模式中。備選地，可改變被切換閥組224引導到EGR歧管220 (在圖3中顯示)的排氣的百分比。在一個實施例中，如果兩個或更多個切換閥組224的模式從貢獻模式變成非貢獻模式，則切換閥組224按順序從貢獻模式變成非貢獻模式。例如，在其它切換閥(一個或多個)224的模式改變之前，改變一個切換閥組224的模式。連續地或按順序改變切換閥組224的模式可阻止切換閥組224中有顯著的壓力損失。在518處，確定是否改變排氣通過切換閥組224(在圖3中顯示)經由排氣歧管206 (在圖3中顯示)而傳送到外部大氣的排氣體積流率。例如，基於參數和/或狀況與流控制標準的比較結果，可能需要改變排氣通過切換閥組224流到排氣歧管206的速率。在一個實施例中，如果效率參數包括柴油發動機108 (在圖I中顯示)的超過效率閾值的效率度量，則效率度量可指示柴油發動機108以足夠高的效率運行。因此，可增大通過切換閥組224中的一個或多個而傳送到排氣歧管206的排氣的體積流率。增大通過切換閥組224到達排氣歧管206的排氣的流率可增大柴油發動機108的效率。相反，如果效率度量未超過效率閾值，則效率度量可指示柴油發動機108以不足的效率或需要增大的效率運行。因此，可增大通過切換閥組224中的一個或多個而傳送到排氣歧管206的排氣的體積流率。增大傳送通過排氣歧管206的排氣的體積流率可增大柴油發動機108的效率。在另一個示例中，如果排放參數包括柴油發動機108 (在圖I中顯示)的超過排氣體積流率上限的排氣體積流率，則排放參數可指示流到排氣歧管206 (在圖3中顯示)中的排氣的體積流率太大。因此，可減小通過切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個而傳送到排氣歧管206的排氣的體積流率。減小通過切換閥組224而傳送到排氣歧管206的排氣的流率可減少柴油發動機108的汙染物的排放。在另一個示例中，如果排放參數未超過排氣體積流率下限，則排放參數可指示可增大通過切換閥組224而傳送到排氣歧管206的排氣的體積流率。備選地，通過切換閥組224(在圖3中顯示)而傳送到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣的流率可以排氣體積流率上限和排氣體積流率下限之間的差異為基礎。在一個實施例中，隨著差異增大，通過切換閥組224且到達排氣歧管206的排氣體積流率增大。隨著差異減小，通過切換閥組224且到達排氣歧管206的排氣體積流率可減小。在另一個示例中，如果負荷需求和/或速度需求未超過相關聯的閾值，則較低的負荷和/或速度需求可指示需要增大柴油發動機108 (在圖I中顯示)的功率輸出。因此，可增大通過切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個而傳送到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣的體積流率。增大通過切換閥組224到達排氣歧管206的排氣體積流率可增大柴油發動機108的功率輸出。在另一個示例中，如果排氣的溫度超過溫度閾值，則排氣的較高的溫度可指示太多排氣再循環回到貢獻汽缸202和非貢獻汽缸200 (在圖3中顯示)。因此，可增大通過切換閥組224(在圖3中顯示)中的一個或多個而到達排氣歧管206(在圖3中顯示)的排氣的流率。增大傳送到排氣歧管206的排氣體積流率可減少再循環排氣和降低排氣的溫度。在另一個示例中，如果排氣的壓力超過壓力閾值，則排氣的較高的壓力可指示通過切換閥組224 (在圖3中顯示)而傳送到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣體積流率太小。因此，可增大通過切換閥組224而傳送到排氣歧管206的排氣體積流率。增大通過切換閥組224而傳送到排氣歧管224的排氣體積流率可降低再循環的排氣的量和壓力。如果基於參數和/或運行狀況與流控制標準的比較結果，通過切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個而傳送到排氣歧管206(在圖3中顯示)的排氣的體積流率需要改變，則方法500的流程前進到520。備選地，如果基於參數和/或運行狀況與流控制標準的比較結果，通過切換閥組224中的一個或多個而傳送到排氣歧管206的排氣的體積流率不需要改變，則方法500的流程回到502。在520處，改變通過切換閥組224 (在圖3中顯示)中的一個或多個的排氣體積流率。例如，基於參數和/或運行狀況與流控制標準的比較結果，可改變通過切換閥組224中的一個或多個而傳送到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣的流率。在一個實施例中，可通過使塞414 (在圖4中顯示)在節流閥400 (在圖4中顯示)的管道402 (在圖4中顯示)中運動來改變通過切換閥組224中的一個或多個的排氣的流率。方法500可按環路的方式前進而回到502，其中，貢獻汽缸和非貢獻汽缸繼續運行。方法500可前進，以改變切換閥組224 (在圖3中顯示)的數量，以及/或者通過切換閥組224而傳送到排氣歧管206 (在圖3中顯示)的排氣體積流率，以便減少汙染物的排放，同時避免柴油發動機108 (在圖I中顯示)的效率有顯著降低。將理解的是，以上描述意於為示例性的，而非限制性的。例如，上面描述的實施例(和/或其各方面)可彼此結合起來使用。另外，可作出許多修改，以使特定的情形或材料適合於本文闡述的主題的教導，而不偏離該主題的範圍。雖然本文描述的材料的尺寸和類型意於限定公開的主題的參數，但是它們決不是限制性的，而是示例性實施例。在審閱以上描述之後，許多其它實施例對本領域技術人員將是顯而易見的。因此，應當參照所附權利要求以及這樣的權利要求被賦予的等效物的全部範圍來確定本文描述的主題的範圍。在所附權利要求中，用語「包括」和「其中」用作相應的用語「包含」和「在其中」的標準語言等效物。此外，在所附權利要求中，用語「第一」、「第二」和「第三」等僅作為標記使用，並且它們不意於對它們的對象施加數字要求。另外，不以手段加功能的格式來書寫所附權利要求的限制，並且不意於基於35 U.S.C §112第六段來解釋所附權利要求的限制，除非且直到這樣的權利要求限制在沒有另外的結構的功能的陳述的後面清楚地使用短語「意欲」。本書面描述使用示例來公開本文闡述的主題的若干實施例，包括最佳模式，並且還使本領域任何技術人員能夠實踐公開的主題的實施例，包括製造和使用任何裝置或系統，以及實行任何結合的方法。本文描述的主題的可取得專利的範圍由權利要求限定，並且 可包括本領域技術人員想到的其它示例。如果這樣的其它示例具有不異於權利要求的字面語言的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的字面語言無實質性差異的等效結構要素，則它們意於處在權利要求的範圍之內。
權利要求
1.一種柴油發動機系統，包括具有設置在燃燒室內的活塞的汽缸，所述燃燒室接收吸氣空氣和燃料，以燃燒所述燃料，以及使所述活塞在所述燃燒室內運動；與所述汽缸流體地聯接的排氣歧管，所述排氣歧管將在所述燃燒室中產生的排氣引導到排氣出口，所述排氣出口將所述排氣輸送到外部大氣；與所述汽缸流體地聯接的廢氣再循環(EGR)歧管，所述EGR歧管構造成使在所述燃燒室中產生的排氣再循環回到所述燃燒室而作為由所述燃燒室接收的吸氣空氣的至少一部分；以及設置在所述汽缸的燃燒室和所述排氣歧管之間以及在所述燃燒室和所述EGR歧管之間的閥，所述閥具有貢獻模式和非貢獻模式，當所述閥在所述貢獻模式中時，所述閥使所述燃燒室與所述EGR歧管流體地聯接，當所述閥在所述非貢獻模式中時，所述閥使所述燃燒室與所述排氣歧管流體地聯接。
2.根據權利要求I所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述閥基於所述汽缸的效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個而改變被引導到所述EGR歧管的排氣的百分比。
3.根據權利要求2所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述運行狀況包括所述汽缸的負荷需求、所述汽缸的速度需求、由所述汽缸產生的排氣的壓力或由所述汽缸產生的排氣的溫度中的至少一個。
4.根據權利要求I所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述柴油發動機系統進一步包括多個所述汽缸和多個所述閥，其中，在所述貢獻模式中的所述多個所述閥的數量以排氣體積流率上限或排氣體積流率下限中的至少一個為基礎。
5.根據權利要求I所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述柴油發動機系統進一步包括多個所述汽缸、多個所述閥，以及與所述多個閥通信聯接的控制模塊，所述控制模塊基於所述多個所述汽缸的效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個而改變在所述貢獻模式中的所述閥的數量。
6.根據權利要求I所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述汽缸是貢獻汽缸，所述活塞是第一活塞，並且所述燃燒室是第一燃燒室，所述柴油發動機系統進一步包括具有設置在第二燃燒室內的第二活塞的非貢獻汽缸，所述第二燃燒室接收所述吸氣空氣和所述燃料，以燃燒所述燃料，以及使所述第二活塞在所述第二燃燒室內運動，所述第二燃燒室與所述EGR歧管流體地聯接，以接收來自所述貢獻汽缸的排氣而作為由所述非貢獻汽缸接收的吸氣空氣的至少一部分。
7.根據權利要求I所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述汽缸是貢獻汽缸，所述活塞是第一活塞，並且所述燃燒室是第一燃燒室，所述柴油發動機系統進一步包括具有設置在第二燃燒室內的第二活塞的非貢獻汽缸，所述第二燃燒室接收所述吸氣空氣和所述燃料，以進行燃燒，以及使所述第二活塞在所述第二燃燒室內運動，所述第二燃燒室與所述排氣歧管流體地聯接，以將排氣從所述非貢獻汽缸引導到外部大氣中。
8.根據權利要求I所述的柴油發動機系統，其特徵在於，所述閥是節流閥，所述節流閥具有能夠在所述節流閥的管道內運動的錐形塞，所述錐形塞在所述管道內運動，以打開或關閉所述節流閥，同時減小所述排氣在所述節流閥中的壓力損失。
9.一種用於柴油發動機系統的控制方法，所述方法包括將在所述柴油發動機系統中的汽缸的燃燒室中產生的排氣引導到閥，所述閥設置在排氣歧管和廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和所述燃燒室之間且與所述排氣歧管和所述廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和所述燃燒室流體地聯接，所述閥能夠在貢獻模式和非貢獻模式之間切換；當所述閥在所述非貢獻模式中時，通過所述排氣歧管將所述排氣從所述汽缸引導到外部大氣中；以及當所述閥在所述貢獻模式中時，使所述排氣再循環回到所述燃燒室而作為被噴射到所述燃燒室中的吸氣空氣的至少一部分。
10.根據權利要求9所述的控制方法，其特徵在於，所述控制方法進一步包括基於所述汽缸的效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個而改變被所述閥引導到所述EGR歧管的排氣的百分比。
11.根據權利要求10所述的控制方法，其特徵在於，所述運行狀況包括所述汽缸的負荷需求、所述汽缸的速度需求、由所述汽缸產生的排氣的壓力或者由所述汽缸產生的排氣的溫度中的至少一個。
12.根據權利要求9所述的控制方法，其特徵在於，所述控制方法進一步包括基於排氣體積流率上限或排氣體積流率下限中的至少一個而使所述閥在所述非貢獻模式和所述貢獻模式之間切換。
13.根據權利要求9所述的控制方法，其特徵在於，所述控制方法進一步包括多個所述汽缸、多個所述閥和與所述多個閥通信聯接的控制模塊，所述控制模塊基於所述多個所述汽缸的效率閾值、排放限值、負荷需求、所述多個所述汽缸的速度需求、從所述多個所述汽缸流出的排氣的壓力或者從所述多個所述汽缸流出的排氣的溫度中的至少一個，而改變在所述貢獻模式中的所述閥的數量。
14.根據權利要求9所述的控制方法，其特徵在於，所述噴射包括將所述吸氣空氣和所述燃料噴射到多個所述汽缸的燃燒室中，並且引導在所述燃燒室中產生的排氣包括將在所述燃燒室中產生的排氣引導到多個所述閥，所述控制方法進一步包括基於排氣體積流率上限或排氣體積流率下限中的至少一個而將所述多個閥的子集切換到所述貢獻模式。
15.根據權利要求9所述的控制方法，其特徵在於，所述汽缸是貢獻汽缸，並且所述燃燒室是第一燃燒室，所述再循環包括將所述排氣從所述貢獻汽缸引導到非貢獻汽缸的第二燃燒室而作為噴射到所述非貢獻汽缸的第二燃燒室中的吸氣空氣的至少一部分。
16.根據權利要求15所述的控制方法，其特徵在於，所述控制方法進一步包括通過所述排氣歧管將由所述非貢獻汽缸產生的排氣引導到外部大氣。
17.一種有形且非暫時性的計算機可讀存儲介質，包括用於柴油發動機系統的控制模塊的指令，所述指令指引所述控制模塊進行下者監測所述柴油發動機系統的汽缸的效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個，所述汽缸具有設置在燃燒室中的活塞，所述燃燒室接收吸氣空氣和柴油燃料，以燃燒所述柴油燃料，以及使所述活塞運動；以及基於所述效率參數、所述排放參數或所述運行狀況中的至少一個，而使閥在非貢獻模式和貢獻模式之間切換，所述閥設置在排氣歧管和廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和所述汽缸的燃燒室之間，並且與所述排氣歧管和所述廢氣再循環(EGR)歧管中的各個和所述燃燒室流體地聯接，所述閥可在貢獻模式和非貢獻模式之間切換，其中，當所述閥在所述非貢獻模式中時，在所述燃燒室中產生的排氣通過所述排氣歧管被引導到外部大氣，而且當所述閥在所述貢獻模式中，所述排氣再循環回到所述燃燒室而作為噴射到所述燃燒室中的吸氣空氣的至少一部分。
18.根據權利要求17所述的計算機可讀存儲介質，其特徵在於，所述指令指引所述控制模塊測量在所述汽缸中產生的排氣的排氣體積流率或汙染物濃度中的至少一個而作為所述排放參數。
19.根據權利要求17所述的計算機可讀存儲介質，其特徵在於，所述運行狀況包括所述汽缸的負荷需求、所述汽缸的速度需求、由所述汽缸產生的排氣的壓力或者由所述汽缸產生的排氣的溫度中的至少一個。
20.根據權利要求17所述的計算機可讀存儲介質，其特徵在於，所述指令指引所述控制模塊監測多個所述汽缸的效率參數、排放參數或運行狀況中的至少一個，以及基於所述效率參數、所述排放參數或所述運行狀況中的至少一個，而使所述多個所述汽缸中的至少一個在所述非貢獻模式和所述貢獻模式之間切換。
全文摘要
一種柴油發動機系統包括汽缸、排氣歧管(206)、廢氣再循環(EGR)歧管(220)和閥(224)。排氣歧管與汽缸流體地聯接，並且將在汽缸中產生的排氣引導到排氣出口(208)，排氣出口將排氣輸送到外部大氣。EGR歧管與汽缸流體地聯接，並且使在汽缸中產生的排氣再循環回到汽缸而作為由汽缸接收的吸氣空氣的至少一部分。閥設置在汽缸和排氣歧管之間以及在汽缸和EGR歧管之間。閥具有貢獻模式和非貢獻模式。當閥在貢獻模式中時，閥使汽缸與EGR歧管流體地聯接，而當閥在非貢獻模式中時，閥使汽缸與排氣歧管流體地聯接。
文檔編號F16K1/12GK102959224SQ201080067801
公開日2013年3月6日 申請日期2010年12月4日 優先權日2010年6月30日
發明者S.W.弗羅伊恩德, J.弗裡茨, G.比卡斯, S.詹金斯 申請人:通用電氣公司