用于抽取和pcv控制的系统和方法
【技术领域】
[0001]本说明书涉及用于提高燃料蒸气和曲轴箱强制通风装置蒸气到发动机进气口中的抽取(purge)的系统和方法。所述方法可具体地用于包括单一汽缸的发动机，该单一汽缸向其他发动机汽缸提供外部EGR。
【背景技术】
[0002]车辆排放控制系统可经配置在活性炭滤罐中存储来自燃料箱加燃料和每日发动机操作的燃料蒸气。在随后的发动机操作期间，所存储的蒸气可以被抽取到其中燃烧蒸气的发动机中。除了罐燃料蒸气以外，曲轴箱强制通风燃料蒸气也可在发动机操作期间吸入并在发动机中燃烧。
[0003]关于曲轴箱和罐碳氢化合物到发动机进气口的抽取的一个共同问题是燃烧空燃比的控制。具体地，由于来自罐和曲轴箱的燃料蒸气浓度的估计的较大差异，会难以控制其中引入蒸气用于燃烧的汽缸的空燃比。因此，空燃比误差可以导致退化的发动机性能和升高的排气排放。
【发明内容】
[0004]本发明人在此已认识到在抽取期间可以在发动机系统中实现更可靠的空燃比控制，所述发动机系统配置有专门用于向其他发动机汽缸提供外部EGR的单一汽缸。具体地，具有专用EGR汽缸的发动机系统可经配置在调节非专用汽缸(也就是，剩余发动机汽缸)的加燃料时操作提供比化学计量更富的EGR的专用汽缸，以保持整体的化学计量排气。因此，专用EGR汽缸可具有偏离于所需的空燃比的较高耐受性。此外，可具有多个机会来精确地估计和解决在EGR汽缸以及非专用EGR汽缸两者处的空燃比偏差。例如，连接到专用EGR汽缸的第一空燃比传感器可使得在专用EGR汽缸处(如由于燃料蒸气到专用EGR汽缸的抽取)产生的空燃比偏差被估计并校正。另外，基于第一空燃比传感器的输出，可以更好地估计和补偿由于来自专用EGR汽缸的排气的再循环而在非专用EGR汽缸处引起的空燃比偏差。此外，基于连接到非专用EGR汽缸和用于校正专用EGR汽缸以及剩余发动机汽缸两者的加燃料的第二空燃比传感器的输出，可以估计空燃比偏差。因此，更精确的空燃比控制可以通过允许专用EGR汽缸富集有至少所述抽取蒸气在抽取条件下实现，而发动机空燃比在剩余汽缸处被更严格地控制。
[0005]因此，在一个示例中，通过一种方法提高抽取控制，该方法包括选择性地抽取来自燃料系统罐和曲轴箱中的一个或多个的燃料蒸气，以仅富集多汽缸发动机的专用汽缸组；和将来自专用汽缸组的排气再循环到每个剩余非专用EGR发动机汽缸和专用汽缸组中。以这种方式，提高了在抽取期间空燃比控制。
[0006]作为示例，响应于抽取条件得到满足，来自燃料系统抽取罐以及曲轴箱通风的燃料蒸气可被抽取到多汽缸发动机的单个专用EGR汽缸。基于抽取速率，可调节专用EGR汽缸的加燃料，以便操作该汽缸比化学计量更富。因此，基于罐负荷、抽取速率等可前馈地估计专用EGR汽缸中接收的抽取含量。来自汽缸的富的排气可穿过在该汽缸的下游连接的水气变换(WGS)催化剂，用于从富排气中的碳氢化合物产生氢的目的。然后，来自专用EGR汽缸的氢富集排气经由EGR通道再循环到所有发动机汽缸。基于在供EGR的汽缸的下游连接的空燃比传感器的输出，可估计在发动机汽缸中接收的氢富集EGR的空燃比。然后，基于所接收的EGR的空燃比调节非专用汽缸的加燃料，以便保持化学计量燃烧。
[0007]以这种方式，在非专用EGR汽缸中启用化学计量的空燃比控制，而不需要抽取含量的精确估计。通过选择性地将抽取燃料蒸气输送到专用EGR汽缸，汽缸富集的至少一部分可以由抽取蒸气提供，从而提高燃料使用率。通过将氢富集的EGR从抽取蒸气接收汽缸输送到所有发动机汽缸或仅非专用发动机汽缸，高度稀释的EGR发动机的燃烧稳定性得到提尚，从而允许发动机更有效地操作。
[0008]应该理解，提供以上
【发明内容】
来以简化的形式介绍在详细说明中进一步描述的概念的选择。它不旨在识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由详细说明之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于上述或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实现。
【附图说明】
[0009]当单独地或参考附图进行时，通过阅读在本文称为【具体实施方式】的实施例的示例，将更完全地理解本文所述的优点，其中:
[0010]图1是包括专用的供(donating)EGR的汽缸组的发动机系统的示意图。
[0011]图2是发动机的燃烧室的示意图。
[0012]图3示出用于在调节用于发动机空燃比控制的加燃料时将燃料蒸气抽取到专用EGR汽缸的示例方法。
[0013]图4示出基于抽取蒸气含量的用于给专用EGR汽缸和非专用EGR汽缸加燃料的程序的不意图。
[0014]图5示出图1的发动机系统的专用EGR汽缸和非专用EGR汽缸中的空燃比控制的示例。
[0015]图6示出用于空燃比控制的到发动机系统的专用EGR汽缸和非专用EGR汽缸的示例加燃料调节。
【具体实施方式】
[0016]本说明书涉及抽取燃料蒸气到与高度稀释的汽缸混合物操作的发动机，如图1-2的发动机系统。发动机汽缸混合物可使用再循环的排气(EGR)稀释，该再循环的排气(EGR)是燃烧空气-燃料混合物的副产物。控制器可经配置执行控制程序(如图3-4的程序)，用于将来自燃料系统滤罐和漏气基座的燃料蒸气从曲轴箱通风抽取到发动机的专用汽缸组。控制器可进一步基于抽取含量的前馈估计调节给专用EGR汽缸组加燃料，从而以目标空燃比操作专用EGR汽缸组。然后，基于所接收的EGR调节非专用EGR汽缸的加燃料，以提供整体的化学计量排气。参考图5-6示出示例加燃料和空燃比调节。
[0017]图1示意性地示出包括具有四个汽缸(1-4)的发动机10的示例发动机系统100的各方面。如本文详尽说明，四个汽缸被布置为由非专用EGR汽缸1-3组成的第一汽缸组17和由专用EGR汽缸4组成的第二汽缸组18。参考图2，提供了发动机10的每个燃烧室的详细描述。发动机系统100可连接在诸如经配置用于道路行驶的乘用车辆等车辆中。
[0018]在所述的实施例中，发动机10是连接到涡轮增压器13的升压发动机，所述涡轮增压器13包括由涡轮76驱动的压缩机74。具体地，新鲜空气经由空气抽取器53沿进气通道42引入发动机10中并流动到压缩机74。通过进气通道42进入进气系统的环境空气的流动速率可以至少部分地通过调节进气节气门20进行控制。压缩机74可以是任何合适的进气压缩机，例如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械地连接到涡轮76的涡轮增压器压缩机，该涡轮76通过膨胀发动机排气而驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可连接在双涡旋增压器。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机转速的函数而主动地变化。
[0019]如图1中所示，压缩机74通过增压空气冷却器78连接到进气节气门20。进气节气门20连接到发动机进气歧管25。压缩充气从压缩机流过增压空气冷却器和节气门到进气歧管。增压空气冷却器可以是例如空气至空气或空气至水换热器。在图1中所示的实施例中，进气歧管内的充气压力由歧管空气压力(MAP)传感器24感测。压缩机旁通阀(未示出)可串联地连接在压缩机74的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是经配置在选定的工况下打开以减轻过量增压压力的常闭阀。例如，压缩机旁通阀可以在减小发动机转速和负荷的条件下打开，以避免压缩机喘振。
[0020]进气歧管25通过一系列进气阀连接到一系列燃烧室30 (参见图2)。燃烧室还经由一系列排气阀连接到排气歧管36(参见图2)。在所述的实施例中，排气歧管36包括多个排气歧管段，以使来自不同燃烧室的流出物(effluent)被引导至发动机系统中的不同位置。具体地，来自第一汽缸组17(汽缸1-3)的流出物在由排放控制装置170的排气催化剂处理之前引导穿过排气歧管36的涡轮76。相比之下，来自第二汽缸组18(汽缸4)的排气经由通道50和排气催化剂70回送到进气歧管25。可替代地，来自第二汽缸组的排气的至少一部分经由阀65和通道56引导至排气歧管48的涡轮76。通过调节阀65，可改变相对于进气歧管的从汽缸4引导至排气歧管的排气的比例。在一些示例中，可省略阀65和通道56 ο
[0021]排气催化剂70被配置为水气变换(WGS)催化剂。WGS催化剂70经配置产生来自从汽缸4接收在通道50中的富集排气的氢气。
[0022]每个汽缸1-4可包括通过在各自汽缸中捕集燃烧事件中的排气和允许排气在随后的燃烧事件期间保持在各自汽缸而产生的内部EGR。内部EGR的量可通过调节进气阀和/或排气阀打开和/或关闭次数而变化。例如，通过增加进气阀和排气阀重叠，额外的EGR可以在随后的燃烧事件期间保持在汽缸中。外部EGR仅仅经由来自第二汽缸组18(在此为汽缸4)和EGR通道50的排气流向汽缸1-4提供。在另一个示例中，可仅向汽缸1_3而不是向汽缸4提供外部EGR。外部EGR不是由来自汽缸1_3的排气流提供。因此，在此示例中，汽缸4是用于发动机10的外部EGR的唯一来源。汽缸1-3也在此称为非专用EGR汽缸组。虽然当前的示例示出专用EGR汽缸组具有单个汽缸，但将理解的是在替代的发动机配置中，专用EGR汽缸组可具有更多个发动机汽缸。
[0023]EGR通道50可包括用于冷却输送到发动机进气口的EGR的EGR冷却器54