用于專用egr汽缸氣門控制的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于改進(jìn)與高水平排氣再循環(huán)(EGR) —起操作的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作的系統(tǒng)和方法。該方法可以特別有用于包含提供給其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸外部EGR的單一汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)可以與一個(gè)或多個(gè)專用EGR汽缸(比如，對(duì)其排氣流量(沒(méi)有來(lái)自其他汽缸的排氣)的至少一部分進(jìn)行導(dǎo)向以將外部EGR提供給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的汽缸)一起操作，所述專用EGR汽缸將它們的全部排氣導(dǎo)向到其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣，即外部排氣再循環(huán)(EGR)。這種布置可以允許發(fā)動(dòng)機(jī)以更高水平的排氣稀釋進(jìn)行操作。結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)栗送功可以被減少并且發(fā)動(dòng)機(jī)效率可以被提高。但是，因?yàn)檫M(jìn)氣稀釋可以限制或減少發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，故包含有這種通道的發(fā)動(dòng)機(jī)不可以如期望地響應(yīng)增加發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出的請(qǐng)求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了操作高稀釋發(fā)動(dòng)機(jī)的上述缺點(diǎn)，并且已經(jīng)開發(fā)出了發(fā)動(dòng)機(jī)操作方法，其包括:減少一個(gè)或多個(gè)專用EGR汽缸的排氣流量，從而響應(yīng)于駕駛員需求扭矩的增加而將外部排氣再循環(huán)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸。
[0004]通過(guò)減少專用EGR汽缸的排氣流量，從而將外部排氣再循環(huán)提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的剩余汽缸，可以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩響應(yīng)。具體地說(shuō)，因?yàn)槿绻隈{駛員需求扭矩增加期間限制排氣再循環(huán)，則可以獲得額外進(jìn)氣(比如，空氣和燃料)的汽缸容積，所以可以改進(jìn)從一個(gè)或多個(gè)專用EGR (Dedicated EGR)汽缸供應(yīng)排氣的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的扭矩產(chǎn)生。此外，如果發(fā)動(dòng)機(jī)是渦輪增壓的，則由于在駕駛員需求扭矩的增加期間可以增加來(lái)自剩余汽缸的排氣能量，所以渦輪增壓器遲滯可以被減少。
[0005]本發(fā)明可以提供若干優(yōu)點(diǎn)。例如，該途徑可以減少渦輪增壓器遲滯。而且，該途徑可以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩響應(yīng)。更進(jìn)一步地，該途徑可以允許發(fā)動(dòng)機(jī)在已經(jīng)達(dá)到增壓的閾值量后操作得更有效率，進(jìn)而在額外的增壓可以被更容易地提供給發(fā)動(dòng)機(jī)之后增加發(fā)動(dòng)機(jī)效率。
[0006]當(dāng)被單獨(dú)拿出或者結(jié)合附圖時(shí)，本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征在之后的【具體實(shí)施方式】中將會(huì)是顯而易見的。
[0007]應(yīng)該理解的是上述內(nèi)容被提供以便用簡(jiǎn)化的形式引入選擇的概念，所述概念將在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確認(rèn)了要求保護(hù)的關(guān)鍵或必要特征，要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求書唯一地限定。而且，要求保護(hù)的主題不局限于解決了上文或本公開其他部分內(nèi)指出的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0008]當(dāng)被單獨(dú)拿出或者參考附圖時(shí)，通過(guò)閱讀實(shí)施例(在此被稱為【具體實(shí)施方式】)的示例，將可以更加全面地理解本文所述的優(yōu)點(diǎn)，其中:
[0009]圖1是發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖；
[0010]圖2-3顯示了可以以更高的EGR流速展示出改進(jìn)的燃燒穩(wěn)定性的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例變化；
[0011]圖4是根據(jù)圖5和圖6中的方法所述的示例發(fā)動(dòng)機(jī)操作順序；
[0012]圖5和圖6顯示了用于操作包含DEGR汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例方法。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本說(shuō)明書涉及操作具有高度稀釋的汽缸混合物的發(fā)動(dòng)機(jī)。使用再循環(huán)排氣可以稀釋發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸混合物，所述再循環(huán)排氣是燃燒空氣燃料混合物的副產(chǎn)品。再循環(huán)排氣可以被稱為EGR。圖1-3顯示了示例發(fā)動(dòng)機(jī)配置，其可以以更高的汽缸進(jìn)氣稀釋水平操作以改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)效率。根據(jù)圖5和圖6中所示的方法，發(fā)動(dòng)機(jī)可以如圖4中的順序所示地進(jìn)行操作。
[0014]參考圖1，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10，包括圖2和圖3中所示的多個(gè)汽缸，其中的一個(gè)汽缸在圖1中被顯示，其受電子發(fā)動(dòng)機(jī)控制器12控制。發(fā)動(dòng)機(jī)10包含燃燒室30和汽缸壁32，汽缸壁32具有被定位在其內(nèi)并且被連接到曲軸40的活塞36。燃燒室30被顯示為經(jīng)由各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與進(jìn)氣歧管44和排氣歧管48連通。每個(gè)進(jìn)氣門和排氣門可以經(jīng)由進(jìn)氣凸輪51和排氣凸輪53相對(duì)于其他汽缸的氣門獨(dú)立地操作。進(jìn)氣門調(diào)節(jié)器85相對(duì)于曲軸40的方位提前或延遲進(jìn)氣門52的相位。此外，進(jìn)氣門調(diào)節(jié)器85可以增加或降低進(jìn)氣門升程量。排氣門調(diào)節(jié)器83相對(duì)于曲軸40的方位提前或延遲排氣門54的相位。進(jìn)一步地，排氣門調(diào)節(jié)器83可以增加或降低排氣門升程量。
[0015]進(jìn)氣凸輪51的方位可以通過(guò)進(jìn)氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的方位可以通過(guò)排氣凸輪傳感器57確定。在燃燒室30是DEGR汽缸的部件的情況中，氣門52和54的正時(shí)和/或升程量可以獨(dú)立于其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的氣門而被調(diào)整，從而在同一發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間，DEGR汽缸的汽缸進(jìn)氣可以相對(duì)于其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的汽缸進(jìn)氣而被增加或降低。用這種方式，供應(yīng)給發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的外部EGR可以超過(guò)包含唯一 DEGR汽缸的四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸進(jìn)氣質(zhì)量的百分之二十五。而且，除了 EGR汽缸之外的汽缸的內(nèi)部EGR量可以通過(guò)調(diào)整那些各自汽缸的氣門正時(shí)而獨(dú)立于DEGR汽缸被調(diào)整。
[0016]燃料噴射器66被顯示定位為將燃料直接噴射進(jìn)汽缸30內(nèi)，這被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為直接噴射?？商鎿Q地，燃料可以被噴射到進(jìn)氣端口，這被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為進(jìn)氣道噴射。進(jìn)氣歧管44被顯示為與可選的電子節(jié)氣門62連通，電子節(jié)氣門62調(diào)整節(jié)流板64的方位以控制從增壓室46到進(jìn)氣歧管44的氣流。在一些示例中，節(jié)氣門62和節(jié)流板64可以被定位在進(jìn)氣門52和進(jìn)氣歧管44之間，使得節(jié)氣門62是進(jìn)氣道節(jié)氣門。壓縮機(jī)162將來(lái)自空氣進(jìn)氣道42的空氣供應(yīng)給增壓室46。壓縮機(jī)162通過(guò)軸161被驅(qū)動(dòng)，軸161被機(jī)械耦接到渦輪164。壓縮機(jī)旁通閥158可以被選擇性地操作以減小增壓壓力。廢氣門72可以被選擇性地打開和關(guān)閉以控制渦輪164的轉(zhuǎn)速。
[0017]駕駛員需求扭矩可以根據(jù)加速器踏板傳感器134感測(cè)的加速器踏板130的方位而確定。當(dāng)駕駛員的腳132操作加速器踏板130時(shí)，指示駕駛員需求扭矩的電壓或電流被從加速器踏板傳感器134中輸出。
[0018]無(wú)分電器點(diǎn)火系統(tǒng)88響應(yīng)于控制器12通過(guò)火花塞92提供點(diǎn)火火花給燃燒室30。通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?UEGO) 126被顯示為耦接到渦輪164和催化轉(zhuǎn)化器70的上游處的排氣歧管48?？商鎿Q地，雙態(tài)排氣氧傳感器可以被替代為UEGO傳感器126。在一個(gè)示例中，轉(zhuǎn)化器70能夠包含多個(gè)催化劑磚。在另一示例中，每個(gè)具有多塊磚的多個(gè)排放控制設(shè)備能夠被使用。在一個(gè)示例中，轉(zhuǎn)化器70能夠是三元型催化劑。
[0019]控制器12在圖1中被顯示為常規(guī)的微計(jì)算機(jī)，其包含:微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、只讀(非臨時(shí))存儲(chǔ)器106、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、?；畲鎯?chǔ)器110以及常規(guī)的數(shù)據(jù)總線?？刂破?2被顯示為從與發(fā)動(dòng)機(jī)10耦合的傳感器中接收不同的信號(hào)，除了前述的那些信號(hào)，還包含:來(lái)自與冷卻套筒114耦合的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來(lái)自與進(jìn)氣歧管44耦合的壓力傳感器121的發(fā)動(dòng)機(jī)歧管壓力(MAP)的測(cè)量值；來(lái)自壓力傳感器122的增壓壓力的測(cè)量值；來(lái)自感測(cè)曲軸40方位的霍爾效應(yīng)傳感器118的發(fā)動(dòng)機(jī)方位傳感器；來(lái)自傳感器120的進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣質(zhì)量的測(cè)量值；以及來(lái)自傳感器58的節(jié)氣門方位的測(cè)量值。大氣壓力也可以被感測(cè)(傳感器未顯示)以便控制器12進(jìn)行處理。
[0020]在操作期間，發(fā)動(dòng)機(jī)10內(nèi)的每個(gè)汽缸一般會(huì)經(jīng)歷四沖程循環(huán):該循環(huán)包含進(jìn)氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程以及排氣沖程。在進(jìn)氣沖程期間，通常情況下，排氣門54關(guān)閉并且進(jìn)氣門52打開。空氣通過(guò)進(jìn)氣歧管44被引入燃燒室30內(nèi)，并且活塞36移動(dòng)到汽缸的底部從而增加燃燒室30內(nèi)的容積?；钊?6靠近汽缸的底部并且位于其沖程的末端(比如，當(dāng)燃燒室30處于其最大容積時(shí))的方位一般被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為下止點(diǎn)(BDC)。在壓縮沖程期間，進(jìn)氣門52和排氣門54被關(guān)閉。活塞36向汽缸蓋移動(dòng)進(jìn)而壓縮燃燒室30內(nèi)的空氣。活塞36處于其沖程末端并且最接近汽缸蓋的點(diǎn)(比如，當(dāng)燃燒室30處于其最小容積之時(shí))一般被本領(lǐng)域技術(shù)人員稱為上止點(diǎn)(TDC)。
[0021]在下文稱之為噴射的過(guò)程中，燃料被引入到燃燒室內(nèi)。在下文稱之為點(diǎn)火的過(guò)程中，所噴射的燃料通過(guò)例如火花塞92的已知點(diǎn)火工具被點(diǎn)燃，進(jìn)而導(dǎo)致燃燒。在膨脹沖程期間，膨脹的氣體向后推動(dòng)活塞36至BDC。曲軸40將活塞運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)扭矩。最后，在排氣沖程期間，排氣門54打開以將燃燒的空氣燃料混合物