用于专用egr汽缸气门控制的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于改进与高水平排气再循环(EGR) —起操作的发动机的操作的系统和方法。该方法可以特别有用于包含提供给其他发动机汽缸外部EGR的单一汽缸的发动机。
【背景技术】
[0002]发动机可以与一个或多个专用EGR汽缸(比如，对其排气流量(没有来自其他汽缸的排气)的至少一部分进行导向以将外部EGR提供给发动机汽缸的汽缸)一起操作，所述专用EGR汽缸将它们的全部排气导向到其他发动机汽缸的进气，即外部排气再循环(EGR)。这种布置可以允许发动机以更高水平的排气稀释进行操作。结果，发动机栗送功可以被减少并且发动机效率可以被提高。但是，因为进气稀释可以限制或减少发动机扭矩，故包含有这种通道的发动机不可以如期望地响应增加发动机扭矩输出的请求。
【发明内容】
[0003]本发明人已经认识到了操作高稀释发动机的上述缺点，并且已经开发出了发动机操作方法，其包括:减少一个或多个专用EGR汽缸的排气流量，从而响应于驾驶员需求扭矩的增加而将外部排气再循环提供给发动机的汽缸。
[0004]通过减少专用EGR汽缸的排气流量，从而将外部排气再循环提供给发动机的剩余汽缸，可以改进发动机的扭矩响应。具体地说，因为如果在驾驶员需求扭矩增加期间限制排气再循环，则可以获得额外进气(比如，空气和燃料)的汽缸容积，所以可以改进从一个或多个专用EGR (Dedicated EGR)汽缸供应排气的发动机汽缸的扭矩产生。此外，如果发动机是涡轮增压的，则由于在驾驶员需求扭矩的增加期间可以增加来自剩余汽缸的排气能量，所以涡轮增压器迟滞可以被减少。
[0005]本发明可以提供若干优点。例如，该途径可以减少涡轮增压器迟滞。而且，该途径可以改进发动机扭矩响应。更进一步地，该途径可以允许发动机在已经达到增压的阈值量后操作得更有效率，进而在额外的增压可以被更容易地提供给发动机之后增加发动机效率。
[0006]当被单独拿出或者结合附图时，本发明的上述优点和其他优点以及特征在之后的【具体实施方式】中将会是显而易见的。
[0007]应该理解的是上述内容被提供以便用简化的形式引入选择的概念，所述概念将在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确认了要求保护的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求书唯一地限定。而且，要求保护的主题不局限于解决了上文或本公开其他部分内指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0008]当被单独拿出或者参考附图时，通过阅读实施例(在此被称为【具体实施方式】)的示例，将可以更加全面地理解本文所述的优点，其中:
[0009]图1是发动机的示意图；
[0010]图2-3显示了可以以更高的EGR流速展示出改进的燃烧稳定性的发动机的示例变化；
[0011]图4是根据图5和图6中的方法所述的示例发动机操作顺序；
[0012]图5和图6显示了用于操作包含DEGR汽缸的发动机的示例方法。
【具体实施方式】
[0013]本说明书涉及操作具有高度稀释的汽缸混合物的发动机。使用再循环排气可以稀释发动机汽缸混合物，所述再循环排气是燃烧空气燃料混合物的副产品。再循环排气可以被称为EGR。图1-3显示了示例发动机配置，其可以以更高的汽缸进气稀释水平操作以改进发动机效率。根据图5和图6中所示的方法，发动机可以如图4中的顺序所示地进行操作。
[0014]参考图1，内燃发动机10，包括图2和图3中所示的多个汽缸，其中的一个汽缸在图1中被显示，其受电子发动机控制器12控制。发动机10包含燃烧室30和汽缸壁32，汽缸壁32具有被定位在其内并且被连接到曲轴40的活塞36。燃烧室30被显示为经由各自的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以经由进气凸轮51和排气凸轮53相对于其他汽缸的气门独立地操作。进气门调节器85相对于曲轴40的方位提前或延迟进气门52的相位。此外，进气门调节器85可以增加或降低进气门升程量。排气门调节器83相对于曲轴40的方位提前或延迟排气门54的相位。进一步地，排气门调节器83可以增加或降低排气门升程量。
[0015]进气凸轮51的方位可以通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的方位可以通过排气凸轮传感器57确定。在燃烧室30是DEGR汽缸的部件的情况中，气门52和54的正时和/或升程量可以独立于其他发动机汽缸内的气门而被调整，从而在同一发动机循环期间，DEGR汽缸的汽缸进气可以相对于其他发动机汽缸的汽缸进气而被增加或降低。用这种方式，供应给发动机汽缸的外部EGR可以超过包含唯一 DEGR汽缸的四汽缸发动机的汽缸进气质量的百分之二十五。而且，除了 EGR汽缸之外的汽缸的内部EGR量可以通过调整那些各自汽缸的气门正时而独立于DEGR汽缸被调整。
[0016]燃料喷射器66被显示定位为将燃料直接喷射进汽缸30内，这被本领域技术人员称为直接喷射。可替换地，燃料可以被喷射到进气端口，这被本领域技术人员称为进气道喷射。进气歧管44被显示为与可选的电子节气门62连通，电子节气门62调整节流板64的方位以控制从增压室46到进气歧管44的气流。在一些示例中，节气门62和节流板64可以被定位在进气门52和进气歧管44之间，使得节气门62是进气道节气门。压缩机162将来自空气进气道42的空气供应给增压室46。压缩机162通过轴161被驱动，轴161被机械耦接到涡轮164。压缩机旁通阀158可以被选择性地操作以减小增压压力。废气门72可以被选择性地打开和关闭以控制涡轮164的转速。
[0017]驾驶员需求扭矩可以根据加速器踏板传感器134感测的加速器踏板130的方位而确定。当驾驶员的脚132操作加速器踏板130时，指示驾驶员需求扭矩的电压或电流被从加速器踏板传感器134中输出。
[0018]无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92提供点火火花给燃烧室30。通用或宽域排气氧传感器(UEGO) 126被显示为耦接到涡轮164和催化转化器70的上游处的排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以被替代为UEGO传感器126。在一个示例中，转化器70能够包含多个催化剂砖。在另一示例中，每个具有多块砖的多个排放控制设备能够被使用。在一个示例中，转化器70能够是三元型催化剂。
[0019]控制器12在图1中被显示为常规的微计算机，其包含:微处理器单元102、输入/输出端口 104、只读(非临时)存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110以及常规的数据总线。控制器12被显示为从与发动机10耦合的传感器中接收不同的信号，除了前述的那些信号，还包含:来自与冷却套筒114耦合的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自与进气歧管44耦合的压力传感器121的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自压力传感器122的增压压力的测量值；来自感测曲轴40方位的霍尔效应传感器118的发动机方位传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器58的节气门方位的测量值。大气压力也可以被感测(传感器未显示)以便控制器12进行处理。
[0020]在操作期间，发动机10内的每个汽缸一般会经历四冲程循环:该循环包含进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。在进气冲程期间，通常情况下，排气门54关闭并且进气门52打开。空气通过进气歧管44被引入燃烧室30内，并且活塞36移动到汽缸的底部从而增加燃烧室30内的容积。活塞36靠近汽缸的底部并且位于其冲程的末端(比如，当燃烧室30处于其最大容积时)的方位一般被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54被关闭。活塞36向汽缸盖移动进而压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末端并且最接近汽缸盖的点(比如，当燃烧室30处于其最小容积之时)一般被本领域技术人员称为上止点(TDC)。
[0021]在下文称之为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室内。在下文称之为点火的过程中，所喷射的燃料通过例如火花塞92的已知点火工具被点燃，进而导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体向后推动活塞36至BDC。曲轴40将活塞运动转化成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物