用于停止并起动带有专用egr的发动机的系统和方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及用于在停止-起动和/或减速燃料切断(DFSO)操作期间改善从进气歧管抽送(purging)排气再循环(EGR)的系统和方法。这些方法对于包括提供外部EGR给其他发动机汽缸的汽缸或汽缸组的发动机可能特别有用。
【背景技术】
[0002]发动机可配置有排气再循环(EGR)系统，以使来自发动机排气口的一部分排气再循环到发动机进气系统。通过提供期望的发动机稀释，此类系统降低了燃烧温度和节流损失。因此，改善了燃料经济性和车辆排放。发动机也已配置有专用于提供外部EGR给其他发动机汽缸的单个汽缸(或汽缸组)。在其中，来自专用汽缸组的所有排气都被再循环到发动机进气歧管。因此，这允许在大多数操作工况下提供基本固定量的EGR给发动机汽缸。
[0003]可以使用各种方法在不需要EGR的工况期间(例如在诸如起动-停止和减速燃料切断(DFSO)操作的瞬态期间)关掉此类专用EGR系统中的EGR。一种示例方法包括使用分流阀，用于将来自专用EGR汽缸的一些或全部排气转移到排气位置。Chapel等人在WO2013175091中所示的另一个示例方法通过当发动机温度低于阈值温度时阻挡燃料喷射来抑制专用EGR汽缸中的燃烧。
[0004]然而，发明者在此已经认识到关于以上方法的潜在问题。例如，气门致动器和燃料喷射致动器需要一段持续时间来到达期望位置。因此，不可以将EGR立即关掉。进一步地，即使在致动器已经达到期望位置之后，在从发动机进气口抽送EGR时可能存在延迟。如果在从进气歧管中抽送EGR之前关闭发动机，在发动机重新起动期间可能存在EGR对进气空气的过量稀释。过量的进气空气-EGR稀释的存在可能增加燃烧不稳定性问题和在发动机重新起动期间发动机熄火的倾向。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，可以通过一种用于发动机的方法至少部分解决以上问题，该方法包括:响应于即将到来的发动机关闭工况，停用(deactivating)多汽缸发动机的专用(dedicated)EGR汽缸组；在停用之后监测EGR量；以及响应于所监测的EGR量降到阈值以下，关闭发动机。
[0006]以此方式，可以在关闭之前从进气口抽送EGR。发动机的关闭可以包括例如停用到所有汽缸的火花和/或燃料喷射。
[0007]作为一个示例，发动机系统可以配置有单个专用EGR(DEGR)汽缸，用于向所有发动机汽缸提供外部EGR。在选定的工况期间，当请求、检测到或预期发动机关闭时，可停止加注燃料到DEGR汽缸，同时通过加注燃料来操作剩余的非DEGR汽缸。在从进气歧管和/或EGR系统中抽送EGR之后，可以停用DEGR汽缸的进气门和/或排气门。此外，可以(通过例如停止加注燃料和/或气门停用)停用非DEGR汽缸，并且可以命令发动机关闭并减慢旋转到静止。随后，在发动机从静止重新起动的操作期间，可以操作DEGR汽缸仅在发动机已经完成启动转动并建立稳定的发动机转速之后才燃烧。
[0008]在一个示例中，当检测到DFSO工况时，可以在停止加注燃料到非DEGR汽缸之前(例如，在进入DFSO之前)停止加注燃料到DEGR汽缸。在停止加注燃料到DEGR汽缸时，可以监测进气EGR率。当进气EGR率降到阈值率以下时，可以停止加注燃料到非DEGR汽缸。
[0009]以此方式，可以在关闭发动机之前或进入DFSO之前从进气歧管和/或EGR系统中抽送EGR。通过抽送EGR，可以减少在随后的发动机重新起动期间或在从DFSO恢复发动机操作期间的进气空气的过量稀释。因此，对于带有专用EGR的发动机系统，可以实现稳健且可重复的发动机起动。
[0010]应该理解，提供上述
【发明内容】
是为以简化形式引入所选概念，其将在具体实施例中进一步描述。这并非意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，其保护范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0011]当单独地或参考附图使用时，通过阅读在此称为【具体实施方式】的实施例的示例，将更充分地理解本文描述的优点，其中:
[0012]图1是包括提供汽缸组的专用EGR的发动机系统的示意图。
[0013]图2是图1的发动机系统的燃烧室的示意性描述。
[0014]图3示出示例性车辆的传动系配置。
[0015]图4示出一种高级流程图，其描绘了调节发动机操作以抽送图1的发动机系统的进气歧管中的EGR的示例方法。
[0016]图5示出当预期发动机关闭操作时用于调节发动机操作以抽送进气歧管中的EGR的示例方法，该方法与图4的方法结合使用。
[0017]图6示出在DFSO工况期间用于调节发动机操作以抽送进气歧管中的EGR的示例方法，该方法与图4的方法结合使用。
[0018]图7示出在发动机重新起动工况期间用于调节发动机操作的示例方法，该方法与图4的方法结合使用。
[0019]图8示出描绘在起动-停止操作期间的DEGR汽缸和非DEGR汽缸的操作的示例图表。
[0020]图9示出描绘在DFSO工况期间的DEGR汽缸和非DEGR汽缸的操作的示例图表。
【具体实施方式】
[0021]本申请涉及用于停止和起动包括专用EGR系统的发动机系统(诸如图1的发动机系统)的方法和系统。在一个非限制性示例中，该发动机可以配置为如图2所示。进一步地，该发动机可以是图3所示的车辆的一部分。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图4-7的程序)以在停止发动机之前并在进入DFSO操作之前从发动机的进气歧管中抽送EGR，并且重新起动发动机。分别参考图8和图9示出了示例性发动机操作，其包括在起动-停止和DFSO操作期间的DEGR汽缸和非DEGR汽缸的操作。
[0022]图1示意性地示出了包括带有四个汽缸(1-4)的发动机10的示例性发动机系统100的一些方面。如在此所详细描述，四个汽缸被布置成由非专用EGR汽缸1-3组成的第一汽缸组17以及由专用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可以耦连在车辆中，诸如经配置用于道路行驶的客运车辆。
[0023]在所描绘的实施例中，发动机10是耦连到涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮76驱动的压缩机74。具体地，新鲜空气经由空气净化器49沿着进气道42被引入发动机10并且流向压缩机74。可以通过调整进气节气门20来至少部分控制通过进气通道42进入进气系统的环境空气的流速。压缩机74可以为任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械耦连到涡轮76的涡轮增压压缩机，涡轮76通过使发动机排气膨胀来驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以在双涡旋涡轮增压器内耦连。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)，其中涡轮的几何结构根据发动机转速而主动变化。
[0024]如图1所示，压缩机74通过充气冷却器78耦连到进气节气门20。进气节气门20耦连到发动机进气歧管25。压缩空气充气从压缩机流过充气冷却器和节气门到进气歧管。充气冷却器可以是例如空气对空气或空气对水的热交换器。在图1所示的实施例中，在进气歧管内增压的空气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器27感测。压缩机旁通阀(未示出)可以串联耦连在压缩机74的入口与出口之间。压缩机旁通阀可以为常闭阀，其被配置为在选定的工况下打开以释放过量的升压压力。例如，压缩机旁通阀可以在降低发动机转速的工况期间打开以避免压缩机喘振。
[0025]进气歧管25通过一系列进气门(参见图2)耦连到一系列燃烧室30。燃烧室进一步经由一系列排气门(参见图2)耦连到排气歧管48。在所描绘的实施例中，排气歧管48包括多个排气歧管区段，以使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到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被引导通过排气歧管48的涡轮76。作为比较，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被输送返回到进气歧管25。可替代地，来自第二汽缸组的至少一部分排气经由气门65和通道56被引导到排气歧管48的祸轮76。通过调节气门65，从汽缸4引导到排气歧管的排气相对于导向进气歧管的排气的比例可以变化。在一些示例中，气门65和通道56可省略。在一个示例中，气门65可以是三通阀。在一个示例中，气门65可以被调节以允许所有排气从汽缸4到排气歧管48。在另一个示例中，气门65可以被调节以允许所有排气从汽缸4到进气歧管25，同时阻挡任何EGR流到排气歧管。
[0026]排气催化剂70配置为水煤气转换(WGS)催化剂。WGS催化剂70被配置为从来自汽缸4的在通道50中接收的浓排气生成氢气。
[0027]通过从在各自汽缸中的燃烧事件中捕集排气并且允许排气在随后的燃烧事件期间停留在各自的汽缸中，汽缸1-4中的每一个均可包括内部EGR。经由调节进气门和/或排气门的打开和/或关闭时间，内部EGR的量可以变化。例如，通过增加进气门和排气门重叠，在随后的燃烧事件期间，额外的EGR可以被保留在汽缸中。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，外部EGR被单独提供给汽缸1_4。在另一个示例中，外部EGR可以仅提供给汽缸1-3而不提供给汽缸4。外部EGR并不是由来自汽缸1_3的排气流提供的。因此，在该示例中，汽缸4是发动机10的外部EGR的唯一来源，并且因此在本文也被称为专用EGR汽缸(或专用汽缸组)。汽缸1-3在本文也被称为非专用EGR汽缸组或非专用EGR汽缸。虽然当前的示例示出了专用EGR汽缸具有单个汽缸，但应该认识到，在可替代的发动机配置中，专用EGR汽缸组可以具有更多发动机汽缸。
[0028]EGR通道50可以包括EGR冷却器45，用于冷却输送到发动机进气口的EGR。另外，EGR通道50可以包括第一排气传感器59，用于估计从第二汽缸组再循环到剩余发动机汽缸的排气的空燃比。第二排气传感器61可以被设置在第一汽缸组的排气歧管区段的下