响应于废气再循环系统条件的内燃机控制的制作方法
【专利说明】响应于废气再循环系统条件的内燃机控制
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年12月23日提交的第61/919，979号美国临时申请的优先权，该申请通过弓I用全部并入本文。
【背景技术】
[0003]火花点火式引擎通常通过将空气和燃料的混合物引入引擎的缸来操作。然后，活塞压缩该混合物，并且火花塞会在预定曲轴角度点燃空气/燃料混合物，从而产生通过燃烧室传播的火焰前缘。来自于燃烧的燃料的热量的迅速增加触发压力增大，增大的压力在缸中迫使活塞向下。通过使用火花塞来对燃烧事件精确计时能够有利于火花点火式引擎。然而，为了避免“爆震”，引擎的压缩比被保持在相对低的水平，因此，点火式引擎可能有些低效。爆震会在空气/燃料的混合物点燃独立的火花塞时发生并可能导致引擎损毁。
[0004]影响引擎操作的另一条件涉及不点火事件的出现。对于具有一个或多个缸为主要EGR缸的引擎的操作来说，由于来自于EGR缸的输出的再循环，EGR缸中的不点火事件影响其他缸的性能。例如，在不点火条件下，来自于EGR缸的额外量的碳氢化合物被传输至其他缸的进气管。这种额外的燃料添加结合不点火条件可能导致催化剂损毁并增加排放量。
[0005]具有一个或多个缸提供主要或专用EGR流的引擎可以享有显著简化的控制和压力管理、较少的硬件设备以及其他益处。然而，这些简化的代价是失去对系统的控制，包括相比于其他缸，在EGR缸中存在的不同条件引起的失控，诸如与EGR缸相关的充气流、燃料、废气以及燃烧的特征。具有主要EGR缸的引擎对于进气歧管的充气流的温度和成分提供了较好的控制时机，如果系统可被开发为利用该时机的益处的话。因此，在本领域中期望进一步的技术发展。
【发明内容】
[0006]一个实施方式为用于控制具有至少一个主要EGR缸和多个非主要EGR缸的分开排气式引擎的独特系统。其他实施方式包括独特的方法、系统和装置来控制具有至少一个主要EGR缸和多个非主要EGR缸的分开排气式引擎。
[0007]提供本概述是为了引入在以下示例性实施方式中进一步描述的概念的选择。该概述并不旨在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不是旨在用于帮助限制所要求保护的主题的范围。更多的实施方式、形式、目的、特征、优点、方面和益处应在以下描述和附图中变得显而易见。
【附图说明】
[0008]图1为包括具有分开排气式系统的引擎的系统的一个实施方式的示意图，其中引擎从至少一个主要EGR缸提供EGR流。
[0009]图2为图1系统的控制装置的一个实施方式的示意图。
[0010]图3为具有至少一个主要EGR缸的系统的另一个实施方式的示意图。
[0011]图4为具有至少一个主要EGR缸的系统的另一个实施方式的示意图。
[0012]图5为图4系统的控制装置的一个实施方式的示意性图。
[0013]图6为具有至少一个主要EGR缸的系统的另一个实施方式的示意性图。
[0014]图7为图6的系统的控制装置的一个实施方式的示意图。
【具体实施方式】
[0015]为了促进对本发明的原理的理解，以下将参照附图中示出的实施方式，并且将使用具体语言来描述这些实施方式。然而，应理解的是，并不旨在对本发明的范围进行限制，本领域技术人员通常会想到的与本发明相关的在所述实施方式中的任何变化和进一步的修改、以及如本文中所述的本发明的原理的任何进一步的应用均在本文中进行了设想。
[0016]参照图1，系统100被示出具有引擎102和EGR系统101。引擎102是任何类型的内燃机，并且可以包括化学计量引擎、汽油引擎和/或天然气引擎。在某些实施方式中，弓丨擎102包括稀薄燃烧引擎，诸如稀薄燃烧汽油引擎或柴油引擎。在某些实施方式中，引擎102可以是产生排放的任何类型的引擎，其可以包括废气再循环(EGR)系统，例如用于减少来自引擎102的呢的排放。引擎102包括多个缸a、b。缸的数量可以是适合引擎的任何数量，并且其布置可以是任何适合的布置，诸如同轴或V型布置。系统100包括仅用于说明的同轴6缸布置。示例引擎102还可以包括点火源，诸如在某些实施方式中的火花塞(未示出)。
[0017]在某些实施方式中，引擎102被设置为火花点火式内燃机，被配置成由燃料和导入气体的化学计量混合物的内部燃烧来发展机械动力。如本文所用，短语“导入气体”包括充气流，并且可以包括新鲜空气、再循环废气等或其任意组合。进气管103包括进气歧管105，进气歧管105从进气通道104接收充气流，并且将导入气体分配至引擎102的缸a、b的燃烧室。因此，进气歧管105的入口被设置在进气通道104的出口的下游，并且进气歧管105的出口被设置在引擎102的燃烧室中每个的入口的上游。第一排气歧管107收集来自引擎102的主要EGR缸b的燃烧室的废气，并且将该废气输送至EGR系统101的EGR通道109，第二排气歧管130收集来自引擎102的非主要缸EGR缸a的燃烧室的废气，并且将该废气输送至排放通道132。因此，排气歧管107、130的入口被设置在引擎102中各个缸b、a的燃烧室的每个的出口的下游以及相对应的EGR通道109和排放通道132的入口的上游。
[0018]尽管图1未示出，还可以在引擎102内布置喷射器，以将燃料从燃料系统直接或间接地输送至缸a、b的燃烧室，诸如图6中的燃料系统210。燃料系统210被构造成响应燃料添加指令将燃料输送至引擎102，其中，燃料添加指令将燃料喷射的燃料量、定时、压力以及持续时间中的一种或多种提供给每个缸a、bo燃料系统210包括燃料泵182。在一个实施方式中，可以将燃料系统210配置为将汽油从燃料泵182输送到引擎102。在另一个实施方式中，燃料系统210被配置为将除了汽油之外的另一种类型的燃料输送至引擎102。这些额外燃料的示例包括柴油(或其他高十六烷值燃料)、天然气、乙醇等。在一个实施方式中，燃料系统210可以包括一个或多个喷射器，喷射器被配置为将燃料喷射进引擎102，因此，燃料可以在燃烧室内燃烧。示例的喷射器包括直接喷射器和端口喷射器。
[0019]在图示的实施方式中，引擎102包括主要EGR缸b以及作为非主要EGR缸a的其他或其余缸。非主要EGR缸a能够与EGR系统完全地流体隔离，或可选地连接从而为EGR系统提供至少一些排放流，和/或在某些操作条件下从EGR系统接收至少一些排放流。如在本文中所用，术语“主要EGR”应广义地进行理解。某些缸的全部排气输出都被再循环至引擎进气管(至少在某些操作条件下)的任何EGR布置均为主要EGR缸。主要EGR缸通常(至少在主要EGR操作过程中)包括从作为非主要EGR缸的其余缸中的一个或多个分出的排放。
[0020]在图1的EGR系统101中，EGR流108在EGR通道109中再循环，并在进气歧管105的上游位置处与进气流118相结合。进气歧管105提供包括与EGR流108结合的进气流118的充气流(charge flow)。进气歧管105连接至进气通道104，进气通道104包括进气节流阀110，以将充气流调节至缸a、b。进气通道104还可以包括充入空气冷却装置126，以冷却提供至进气歧管105的充气流。进气通道104还包括压缩机120，以压缩从进气清洁装置124接收的进气流。
[0021]EGR流108可以在EGR通道109内的约束部122的出口处与进气流118相结合。例如，限制部122可以是混合器、累积器或任何其他的布置。在某些实施方式中，EGR流108直接返回进气歧管105。EGR系统101可为低压回路，例如，在压缩机120的上游位置处返回进气管，或者EGR系统101可为高压回路，例如，通过在压缩机120的下游位置和/或在进气歧管105处返回进气管。示例的EGR系统101在EGR通道109中包括EGR冷却装置112。在其他实施方式中，EGR通道109可包括具有阀的旁路，其中，阀选择性地允许EGR流绕开EGR冷却装置112。EGR冷却装置112和/或EGR冷却装置旁路的存在是可选且非限制性的。在某些实施方式中，在进气管101中系统100不包括压缩机或其它任何类型的增压生成设备。
[0022]非主要EGR缸a连接至排气系统131，该排气系统包括排气歧管130、排放通道132和涡轮134，其中，排气歧管130接收来自于非主要EGR缸a的废气，排放通道132接收来自于排气歧管130的废气，涡轮134位于排放通道132内并且通过废气来操作以通过杆、轴136等来驱动压缩机120。涡轮134可以是固定几何结构涡轮、具有可调节入口的可变几何结构涡轮，或包括废气门来旁通排放流。然而，应理解的是，涡轮增压器可以以其他任何适合方式提供(例如，如多级涡轮增压器等)，并且可设置有废气门和/或旁路或没有废气门和/或旁路。其它实施方式设想了在排气系统131中的排气节流阀(未示出)。
[0023]排气系统131可以进一步包括位于排放通道132中的后处理系统138，后处理系统138被配置成处理废气中的排放物。后处理系统138可以包括本领域已知的任何后处理组件。示例的后处理组件处理一氧化碳(CO)、未燃尽的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、挥发性有机化合物(VOC)和/或颗粒物(PM)。后处理系统138可以包括催化剂诸如三元催化剂、微粒过滤器、或任何合适的排放减少或处理组件。
[0024]在某些实施方式中，系统100包括控制器140，控制器140被构造为执行某些操作以控制分开排气式引擎，诸如引擎102。在某些实施方式中，控制器140形成处理子系统的一部分，该处理子系统包括具有存储、处理和通信硬件的一个或多个计算设备。控制器140可以是单个设备或分布式设备，并且控制器140的功能可通过硬件或计算机可读介质中编码的指令来执行。控制器140可包括于、部分包括于引擎控制器(未示出)内或与引擎控制器完全分离。控制器140与整个系统100中的任何传感器或致动器通信，包括通过直接通信、在数据链路上通信和/或通过与其他控制器或为控制器140提供传感器和/或致动