控制发动机的方法

专利名称：控制发动机的方法
技术领域：
本发明涉及一种控制发动机的方法。
背景技术：
增压发动机为较大排量的发动机提供了较小的发动机泵送功(engine pumping work)。然而，在较大发动机负载和较小发动机速度的情况下，发动机汽缸中的燃烧可以被自动启动而不会诱导火花。特别地，空气-燃料混合物可以由于压缩较高温度的空气-燃料混合物而被预点火。空气-燃料混合物的预点火也能够进一步增加汽缸压力，这样保留在汽缸中的汽缸尾气自动点火，因而引起较高水平的发动机爆震。能够通过借助于排气再循环(EGR)系统向汽缸引入冷却的排气残余物，从而减小或限制预点火的可能性。向汽缸中引入冷却的排气也能够减慢化学动力学，因而减少预点火的可能性。此外，冷却的EGR驱散了在汽缸中的氧气并减小燃烧的空气-燃料混合物的热释放速率，以致点燃尾气的可能性被减小。但，冷却的EGR不总是可用于减小预点火的可能性。例如，可能没有足够量的冷却EGR来限制瞬态情况期间预点火的可能性，这是因为针对瞬态情况难以调节EGR量。进一步，发动机起动后短时间内，EGR系统内没有EGR可用，因为氧气可在发动机停止期间已经进入排气系统。因此，EGR可以用来在某些情况下协助控制预点火，但其不可能在所有发动机工况下均能够限制预点火的可能性。

发明内容
本发明人在此已经认识到上述缺点并开发了控制发动机的方法，其包括响应发动机汽缸内EGR的量来调节发动机扭矩限制。当发动机汽缸中EGR的量减少时能够通过降低发动机扭矩限制来减小预点火的可能性。例如，发动机扭矩限制能够减小使得当节气门位置被快速调节时，发动机中的汽缸压力较不可能达到促进预点火的水平。如果进入发动机汽缸内的充气的EGR百分比不能够以减小预点火可能性的速率被调节，则发动机扭矩限制能够减小以使得汽缸压力较不可能达到可能发生预点火的压力。进一步，如果请求EGR，且一些空气而非EGR通过EGR系统进入发动机进气系统，则发动机扭矩限制能够被减小，直到空气从EGR系统被清除且汽缸充气中完全是EGR。一旦空气从EGR系统中被清除，则发动机扭矩限制能够随着进入发动机汽缸内的EGR的百分比增加而增加。在一个实施例中，控制发动机的方法包括停止发动机；响应停止的发动机的发动机再起动期间或之后在EGR通道中的空气量来调节EGR阀门；以及响应在发动机再起动之后发动机汽缸中的EGR的量来调节发动机的扭矩限制。在另一实施例中，调节EGR阀门包括在发动机再起动之后打开EGR阀门以及当EGR 通道中一定量空气被排气所取代时关闭EGR阀门，其中EGR在节气门下游的进气系统中的某一位置处进入发动机的进气系统。在另一实施例中，当汽缸中EGR的量小于EGR的阈值量时，扭矩限制被减小。进一步，响应发动机爆震来调节扭矩限制，其中发动机爆震是经由爆震传感器或离子检测器来确定的，且发动机进气门正时是响应扭矩限制被调节的。在另一实施例中，控制发动机的系统包括发动机，该发动机包含进气歧管；包含与发动机连通的EGR阀门的EGR系统；与发动机连通的扭矩致动器；以及控制器，该控制器包含用于响应可从EGR系统获得的EGR量来调节扭矩致动器从而调节发动机扭矩限制的指令，该控制器包含当从EGR系统可获得的EGR量增加时增加发动机扭矩限制的进一步指令。在另一个实施例中，该系统进一步包括响应EGR通道中估计或测量的空气量来调节EGR阀门位置的控制器指令，且进一步包括在EGR温度低于阈值温度时增加发动机扭矩限制的控制器指令；和空气进气系统和节气门，且其中EGR在节气门上游的位置被引入到空气进气系统。控制器进一步包括响应扭矩限制来限制发动机的点火正时提前角(spark timing advance)的指令,且控制器包括响应发动机温度来调节扭矩限制的进一步指令。在另一实施例中，扭矩致动器是节气门或涡轮增压器压缩机。本说明书可提供几个优点。特别地，本发明方法能够减小瞬态情况期间预点火的可能性。进一步，该方法能够在发动机汽缸中可用EGR水平低于所需水平时减小预点火的可能性。还进一步，本发明方法能够以各种方式被实现以便不要求特定扭矩致动器来促进本发明方法。本说明的上述优点和其他优点、以及特征可独立或结合附图从下面的具体实施例中显然看出。应该理解，上面提供的发明内容是为了以简化形式引入所选概念，其将在具体实施例中进一步详细描述。这不是意味着限制了所要求的主题的关键或基本特征，本发明的范畴由权利要求唯一限定。而且，所要求的主题不限于解决上述任何缺点或本公开中任何部分中的实施。


图I示出发动机的示意说明图；图2示出发动机操作期间相关的模拟信号；以及图3示出操作发动机从而减小预点火可能性的高级流程图。
具体实施例方式本说明涉及减小发动机中预点火的可能性。本方法可以特别适用于如图I所示的增压发动机。本方法可应用于使用高压或低压EGR的发动机系统。可替换地，本方法可应用于结合使用高压EGR和低压EGR的发动机系统。图2示出根据图3的方法控制发动机时相关的模拟信号。参考图1，内燃发动机10包括多个汽缸，其中一个汽缸在图I中示出，该内燃发动机由电子发动机控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36设置在汽缸壁32中并连接到曲轴40。所示的燃烧室30经相应进气门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均可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器 57确定。
所示的燃料喷射器66被定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。可替换地，燃料可以被喷射到进气端口，这是本领域技术人员已知的进气道喷射。燃料喷射器66以与来自控制器12的信号脉冲宽度FPW成比例地输送液体燃料。 燃料被燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料集合管(未示出)。驱动器68响应控制器12向燃料喷射器66提供操作电流。此外，所示进气歧管44与可选电子节气门62连通，该电子节气门62调节节流板64的位置从而控制从进气增压室46到进气歧管44的空气流量。压缩机162从空气进气装置42汲取空气以便提供给增压室46。排气旋转涡轮机 164经轴160稱合到压缩机162。真空操作的废气门致动器(waste gate actuator) 72允许排气绕过涡轮机164，以便能够在变化的工况下控制增压。真空是经真空储蓄器和导管 (未示出)被提供给废气门致动器72。EGR经高压EGR管80或低压EGR管90进入发动机空气进气系统。排气经由排气歧管48进入高压EGR管80。EGR阀门84引导排气到EGR冷却器82或旁通通道83。EGR 阀门81控制来自EGR冷却器82或旁通通道83的、通过EGR管80的EGR的流速。排气进入涡轮机164下游的低压EGR管90。EGR阀门94弓丨导排气通过EGR管90到达EGR冷却器 92或旁通通道93。EGR冷却器82和92可以经由液体冷却剂或通过空气和液体冷气的结合来冷却排气。无分配器点火系统88响应控制器12经由火花塞98为燃烧室30提供点火火花。 所示的宽域排气氧(UEGO)传感器126耦合到催化转化器70上游的排气歧管48。可替换地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。在一个例子中，转化器70能够包括多个催化器砖(brick)。在另一例子中，能够使用多个排放控制设备，且每个排放设备都具有多个催化器砖。在一例子中，转化器70能够
是二兀催化器。图I中控制器12被示为常规微型计算机，其包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出(I/o)端口 104、只读存储器(ROM) 106、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器 (KAM) 110和常规数据总线。所示控制器12除上述讨论的信号外还接收来自耦合到发动机10的传感器的各种信号，包括来自耦合到冷却套筒114的温度传感器的发动机温度 (ECT);耦合到加速器踏板130以感测脚132调节的加速器位置的位置传感器134 ;确定尾气点火的爆震传感器(未示出)；来自耦合到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力度量(MAP);来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120 (如，热线式空气流量计)的进入发动机的空气质量的度量；用于估计汽缸和进气歧管EGR浓度的进气歧管氧传感器155 ;以及来自传感器58的节气门位置的度量。也可以感测大气压力(传感器没有示出)以便供控制器12处理。在本说明的优选方面中，发动机位置传感器118在曲轴的每一转均产生预定数目的等间距脉冲，据此可以确定发动机速度(RPM)。在一些实施例中，发动机可以耦合到混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车可以具有并联配置、串联配置或其变体或组合。进一步，在一些实施例中，可以采用其他发动机配置，例如柴油发动机。在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常均经历四冲程循环，该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门54关闭且进气门52打开。空气经进气歧管44被引入燃烧室30内，并且活塞36运动到汽缸底部以便增加燃烧室 30内的容积。活塞36在汽缸底部附近且在冲程结束时的位置(如当燃烧室30在其最大容积时)通常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闭合。活塞36向汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束处且最靠近汽缸盖的点(如，当燃烧室30在其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点 (TDC)。在下面被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在下面被称为点火的过程中，被喷射的燃料被已知的点火装置(如火花塞92)点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程中，膨胀气体推动活塞36返回到BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程中，排气门54打开从而将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到 TDC0注意到，上面描述的仅作为例子，且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，以便提高正或负阀门重叠、延迟的进气门关闭或各种其他例子。因此，图I中系统提供了控制发动机的系统，其包括发动机，该发动机包括进气歧管；EGR系统，其包括与发动机连通的EGR阀门；扭矩致动器，其与发动机连通；和控制器，其包括响应可从EGR系统获得的EGR的量来调节扭矩致动器从而调节发动机扭矩限制的指令，该控制器进一步包括当可从EGR系统获得的EGR量增加时增加发动机扭矩限制的指令。该系统进一步包括响应EGR通道中估计或测量的空气量来调节EGR阀门位置的控制器指令，并进一步包括在EGR温度小于阈值温度时增加发动机扭矩限制的控制器指令。该系统进一步包括空气进气系统和节气门，且其中EGR在节气门上游的位置处被引入空气进气系统。该系统包括，其中控制器进一步包括响应扭矩限制来限制发动机的火花正时提前角的指令。该系统包括，其中该控制器进一步包括响应发动机温度来调节扭矩限制的进一步指令。该方法包括，其中扭矩致动器是节气门或涡轮增压器压缩机。现在参考图2，其示出在发动机操作期间相关的模拟信号。竖直标记^-^表示操作序列中相关的特定时间。类似信号可在由图I的控制器12执行的图3的方法中被观察到。图2中从顶部数的第一曲线示出发动机速度与时间的关系。时间开始于曲线的左侧并向右增加。发动机速度在曲线的底部处于其最小值并向曲线的顶部增加。图2中从顶部数的第二曲线示出发动机扭矩与时间的关系。时间开始于曲线的左侧并向右增加。发动机扭矩在曲线的底部处于其最小值并向曲线的顶部增加。在一些例子中，发动机扭矩可以被表达为发动机负载，该发动机负载是汽缸中理论汽缸空气充气的百分比。进一步，发动机扭矩水平可以与由例如加速器踏板位置和发动机速度所确定的所需发动机扭矩相关。虚线202表示响应发动机工况(如发动机汽缸中的EGR量)被确定的发动机扭矩限制。图2中从顶部数的第三曲线表示发动机汽缸EGR百分比与时间的关系。时间开始于曲线的左侧并向右增加。汽缸充气质量的EGR百分比在曲线的底部处于其最小值并向曲线的顶部增加。图2中从顶部数的第四曲线表示EGR阀门位置与时间的关系。时间开始于曲线的左侧并向右增力卩。当EGR阀门位置信号在曲线的底部处于其最小值时EGR阀门在关闭位置。 EGR阀门的打开量朝向曲线的顶部增加。
图2中从顶部数的第五曲线示出发动机冷却剂温度与时间的关系。时间开始于曲线的左侧并向右增加。在时间Ttl,发动机起动转动开始且发动机速度增加到起动速度(如200RPM)。发动机扭矩从低水平开始并快速增加，因为发动机汽缸在发动机起动期间几乎全由空气填充。 在起动转动和加速期间(如，从起动转动直到发动机达到怠速的时间)，发动机扭矩限制被调整到低于全发动机扭矩的水平。起动期间发动机扭矩限制可以是发动机温度、环境温度、 环境空气压力和汽缸EGR量的函数。所示EGR阀门位置初始关闭。然而，在其他例子中，可以响应起动发动机的请求来命令EGR阀门打开。发动机温度在时间Ttl也较低。在时间T1，发动机速度达到所需怠速，因此可以确定发动机起动了。随着发动机速度达到所需怠速，发动机扭矩降低并开始稳定。一旦发动机达到怠速，则发动机扭矩限制进一步减小。如果操作员做出大发动机扭矩的请求，则发动机扭矩被限制在小于发动机扭矩限制的水平。发动机扭矩可以经一个或更多个下列操作的组合来限制，这些操作包括减小节气门打开的程度、减小喷射到发动机汽缸中的燃料量、约束阀门正时、延迟火花正时和限制提供给发动机的增压空气的量。减小发动机扭矩限制以便发动机汽缸中出现所需EGR 水平，从而减小预点火的可能性。所示发动机汽缸EGR的百分比增加，这是因为发动机起动后的内燃发动机EGR的原因。命令EGR阀门位置到打开位置，以便可从EGR管汲取空气，该 EGR管从发动机排气系统输送排气到发动机进气系统，即使在冷发动机怠速情况下不请求 EGR0随着燃烧产生的热对发动机加热，发动机冷却剂温度开始增加。在T1和T2之间的时间，发动机速度响应请求的发动机扭矩的增加而增加。请求的发动机扭矩可由操作员或控制器(如，混合动力车控制器)做出。发动机扭矩被允许增加到发动机扭矩限制，但在达到发动机扭矩限制后发动机扭矩被约束。在一些例子中，发动机扭矩被允许增加的速率可以与实际发动机扭矩和发动机扭矩限制之间的距离相关。例如， 可以允许发动机扭矩跟随所请求的扭矩信号，直到实际发动机扭矩处于发动机扭矩限制的预定范围内。一旦实际发动机扭矩处于发动机扭矩限制的预定范围内，则发动机扭矩的速率可以由具有变化限制的第二发动机扭矩速率来限制。从图2中从顶部数的第二曲线可以看出，发动机扭矩恰在时间T2之前的一个时间到恰在时间T2之后的一个时间跟随发动机扭矩限制。在时间T1和时间T2之间，发动机汽缸EGR百分比保持基本恒定。EGR阀门位置表明EGR阀门在时间T1和时间T2之间开始关闭。EGR阀门开始关闭，以便汽缸充气混合物不会变得过分稀释。此外，EGR阀门关闭，因为EGR管中空气的量被减小到所需水平。这样， 当后续请求额外EGR时，EGR可用于发动机，而非尾随EGR的一团空气。在时间T2,发动机速度大于怠速，且随着发动机扭矩限制开始增加，发动机扭矩进一步增加。所示发动机扭矩限制在时间T2后攀升；然而，在一些例子中发动机扭矩可以以非线性方式增加。在时间T2后，EGR阀门继续关闭，且发动机温度也持续增加。在时间!^和!^之间，发动机速度增加并趋于水平。随着发动机扭矩限制持续增加， 发动机扭矩也增加并趋于水平。因此，发动机扭矩跟随发动机扭矩限制，直到实际发动机扭矩达到所需发动机扭矩，然后实际发动机扭矩跟随所需发动机扭矩。发动机汽缸EGR百分比增加，且EGR阀门位置指示EGR阀门进一步打开。随着发动机温度增加，发动机对较高水平EGR更耐受，且改善了燃烧稳定性。在时间T3,发动机速度是稳定的且发动机扭矩限制达到上限。响应发动机工况，发动机汽缸EGR百分比达到一定量。例如，发动机汽缸EGR百分比是基于发动机冷却剂温度、 发动机扭矩水平和发动机速度的。EGR阀门位置打开到允许所需水平的EGR经由EGR管进入发动机汽缸的量。在时间T3，发动机温度继续增加。在时间T3和T4之间，发动机扭矩逐渐减小，不过在时间T3和T4之间大约一半处的一个时间，扭矩请求器(如驱动器或控制器)开始瞬态发动机扭矩请求。响应该瞬态扭矩情况，发动机速度和扭矩增加。然而，发动机扭矩限制减小，以便EGR有时间从EGR管行进到发动机汽缸。如上所述，可以通过减小节气门打开量、延迟火花、限制经增压装置提供的空气量、限制凸轮正时以及减小能够喷射到发动机的燃料量来限制发动机扭矩。响应如图 2所示在时间T3和T4之间打开EGR阀门所引起的发动机汽缸EGR百分比的增加量，发动机扭矩限制在开始瞬态扭矩情况后短时间内增加。EGR阀门位置和发动机汽缸EGR百分比在发动机扭矩瞬态结束后减小。发动机扭矩同样返回到较低水平。在扭矩瞬态发生后短时间内，发动机在时间TjP T4之间停止。发动机被允许冷却， 直到其在时间T4之前短时间内再次起动。在发动机停止时间段内，空气可以通过扩散进入发动机排气系统和EGR管。排气系统和EGR管中排气被来自大气的较冷空气缓慢置换。空气能够稀释EGR管中EGR成分。然而，在该例子中，发动机在时间T4之前仅停止较短时间。 因此，排气系统和EGR管中的排气浓度保持在高水平且空气成分较少。无论如何，EGR阀门在起动时从关闭位置打开从而从EGR管中排出空气。EGR阀门可以在一定时间段内打开一定量，这与EGR管中估计的空气量有关。例如，如果估计EGR管中有少量空气，则EGR阀门可打开EGR阀门打开量的25%持续3秒。然而，如果估计EGR管中有较大量的空气，则EGR 阀门可以打开到EGR阀门打开量的100%持续5秒。空气的量可从经验数据估计。在一个例子中，可以基于发动机停止和发动机起动之间的时间量、大气压力以及环境温度来估计空气的量。在图2的例子中，EGR阀门完全打开较短时间，从而排出可能聚积在EGR管中的空气。在时间T4,随着发动机起动转动从而再次起动发动机，发动机速度开始增加。发动机扭矩限制减小从而反映出空气可能已经进入排气系统和EGR管。发动机扭矩在低水平开始，并随着燃料被喷射到发动机汽缸供随后燃烧而增加。发动机汽缸EGR百分比在低水平从而反映出空气在发动机汽缸中且初始存在低水平的内部EGR。在从EGR管向发动机进气系统中汲取了所需的空气量后，命令EGR阀门从打开位置转换到完全闭合情况。在进气节气门上游或下游的某一位置处，空气可以从EGR管被汲取到发动机中。在发动机再次起动后并在发动机扭矩限制没有响应发动机温度而减小的水平处，发动机温度持续增加。在时间T5，发动机速度和发动机扭矩响应驱动器或控制器命令而开始增加。进一步，随着EGR阀门打开量增加(如EGR阀门位置所示)，发动机汽缸EGR百分比开始进一步增加。发动机扭矩限制从时间T5增加到时间T6，在此发动机汽缸EGR百分比已经增加到支持预点火可能性较小的燃烧的水平。然而，如果扭矩瞬态超过预定水平的单位时间扭矩变化，则发动机扭矩水平能够减小，如时间T4和T5之间所示，从而考虑到在某些瞬态情况中可能限制发动机汽缸可用的EGR量的输送延迟时间(transport delay time)。在时间T6，发动机扭矩限制稳定在较高水平，且发动机速度和发动机扭矩逐渐减小直到发动机再次停止(如零发动机速度所示)。发动机汽缸EGR百分比和EGR阀门位置也在发动机停止后达到零水平。在发动机停止一定时间段后发动机温度开始减小。
在时间T7,发动机起动转动且发动机再次起动(通过增加发动机速度示出)。发动机扭矩限制也响应发动机汽缸内的EGR量和可用EGR量而减小。可以响应通过氧传感器所测量的氧水平和进气歧管的压力来估计发动机汽缸内的EGR量。进一步，也可以从发动机速度和汽缸阀门正时来估计代表EGR从进气歧管运动到发动机汽缸所采用的时间的时间延迟。因此，在一个例子中，可以基于时间延迟和测量的进气歧管压力和氧浓度来估计发动机汽缸中的EGR量。可以从经验确定的EGR管中的EGR量来估计可用EGR量。如果当前可用EGR的量小于所需EGR量，则发动机扭矩限制被减小。在时间T7,在发动机起动转动从而从EGR管中清除空气后短时间内也命令EGR阀门到打开位置。所示发动机在时间T6和时间T7之间处于关闭状态并维持较长时间段。因此，EGR阀门打开到更大程度并维持较长时间段，以便空气能够从EGR管被清除到发动机空气进气系统中。从EGR管清除空气允许EGR进入EGR管，以便当操作员或控制器请求高于怠速的发动机负载时至少一些EGR可用。因为燃烧稳定性和发动机排放会限制在怠速情况下燃烧过程中使用的EGR的量，所以怠速情况适于从EGR管中清除空气。在从EGR管清除所需空气量之后，或当EGR管中存在所需水平的EGR时，EGR阀门变化到更加闭合的位置， 如恰在时间T8前所示。发动机扭矩和发动机速度在时间T8之前也响应驾驶员或控制器命令而增加。发动机扭矩增加直到达到发动机扭矩限制，然后，发动机扭矩跟随发动机扭矩限制，以便发动机提供尽可能与发动机扭矩限制同样多的扭矩。如果所需发动机扭矩将要降到小于发动机扭矩限制的值，则发动机扭矩将跟随所需发动机扭矩。在时间T8和T9之间，随着发动机汽缸中EGR的量增加，发动机扭矩限制增加。发动机汽缸中EGR的量响应EGR阀门打开面积的增加而增加。在发动机起动后发动机温度也增加；然而，在起动时，发动机温度足够高，从而不影响发动机扭矩限制。例如，发动机温度高于预定阈值，以便发动机扭矩限制不响应发动机温度而减小。因此，图2示出一个示例性发动机操作序列中相关的信号。可以从图2的信号观察到，可以响应发动机汽缸中EGR的量来调节发动机扭矩限制。进一步，因为EGR不能瞬时从 EGR管流入发动机汽缸，所以发动机扭矩限制可以以如下方式针对瞬态情况被调节，即使得发动机扭矩限制初始响应瞬态情况降低且然后随EGR从EGR管流入发动机汽缸而增加。现在参考图3，其示出调节发动机扭矩限制的高级流程图。图3中方法可通过图I 中控制器12的指令执行。在302，方法300判定是否起动发动机。在一个例子中，在发动机速度达到预定速度且同时燃料被喷射到发动机之后可以判断发动机起动。如果方法300判定发动机起动， 则方法300进入304。否则方法300进入320。在304，方法300确定发动机工况。在一个例子中，发动机工况可以包括但不限于发动机速度、发动机扭矩、所需发动机扭矩、发动机温度、从发动机停止开始的时间、从发动机起动开始的时间、进气歧管氧浓度和进气歧管压力。一旦确定发动机工况，则方法300进入 306。在306，方法300确定发动机汽缸的所需EGR量。在一个例子中，可以从发动机映射数据来经验确定进入汽缸的所需EGR量，所述发动机映射数据揭示与发动机汽缸中的EGR 量相关的发动机排放和燃烧稳定性。所需EGR量或由EGR构成的在汽缸充气中的所需百分比可通过查询由发动机速度、发动机负载以及发动机温度索弓I的表格来确定。进一步，在一些例子中，进入发动机汽缸的一定百分比的EGR可以作为从发动机停止或起动开始的时间的函数。在确定所需量的EGR后，方法300进入308。在308，方法300判定是否需要EGR。在一个例子中，在发动机操作了预定时间量之前不需要EGR，以便确保燃烧稳定性。进一步，在一些例子中，不需要EGR，直到发动机在预定温度上操作。如果方法300判定需要EGR，则方法300进入310。否则，方法300进入 314。在310，方法310调节EGR阀门的位置从而输送具有所需EGR百分比的充气到汽缸中。例如，EGR可以被调节成使得进入发动机汽缸的是具有15%质量的充气混合物。EGR 阀门的位置可以从表格确定，该表格基于EGR阀门两端的压力差和所需EGR流速来提供EGR 阀门位置。EGR阀门被命令到为发动机提供所需EGR流速的位置，并且EGR阀门的位置可以被闭环控制以便使得发动机汽缸内具有所需EGR浓度。在EGR阀门的位置已经被调节到使得发动机汽缸中具有所需EGR浓度之后，方法300进入312。在一个例子中，通过歧管绝对压力(MAP)传感器或质量空气流量(MAF)传感器来确定进入发动机汽缸的空气的流速，并且调节进入发动机进气系统的EGR的流速从而使得发动机汽缸中具有所需EGR组分。例如，如果O. 0044Kg/s的空气被汲取到发动机中，则需要O. 00044Kg/s的EGR进入发动机从而提供包括10% EGR的汽缸充气。在312，方法300响应发动机汽缸中存在的EGR量来调节发动机扭矩限制。换句话说，可以基于与进入发动机汽缸的所需EGR量相比，进入发动机汽缸的EGR量减少，从而较大程度减小发动机扭矩限制。进一步，可以基于进入发动机汽缸的EGR量朝向进入发动机汽缸的所需EGR量增加，从而较大程度增加发动机扭矩限制。然而，进入发动机汽缸的EGR 量可以基于所需燃烧稳定性水平而被限制。进入发动机汽缸的所需EGR水平包括对于燃烧稳定性的考量。在一个例子中，能够从氧传感器和MAP传感器的输出来估计发动机汽缸中的EGR 量。具体地，能够从氧传感器来确定发动机进气歧管中的氧浓度，并且根据道尔顿定律，能够从进气歧管中的气体总压力中减去氧分压，从而确定包括EGR的进入发动机汽缸中的充气百分比。一旦估计或确定了进入发动机汽缸的EGR量，则方法300调节发动机扭矩限制。发动机扭矩限制也可以响应其他变量被调节，所述变量例如发动机温度(如汽缸盖温度或发动机冷却剂温度)和EGR温度。在一个例子中，估计或测量的进入发动机汽缸中的EGR量与来自步骤306的进入发动机汽缸的所需EGR水平相比较。如果进入发动机汽缸的EGR量小于进入发动机汽缸的所需EGR量，则能够响应所需EGR量和估计或测量的EGR量之间的差来减小发动机扭矩限制。如果进入发动机汽缸的EGR量朝向发动机汽缸中的所需EGR水平增加，则发动机扭矩限制可以随着进入发动机汽缸的EGR量的增加而增加。发动机扭矩限制被减小的量可以经验确定并被存储在表格中，该表格由发动机速度、发动机扭矩、发动机温度和所需EGR量和估计或实际EGR量之间的差来索引。例如，如果进入发动机汽缸的所需EGR量是汽缸气体质量的20%，并且估计进入发动机汽缸的气体的15%的为EGR，则发动机扭矩限制可以减小当前发动机工况下发动机总扭矩容量的15%。如果EGR阀门打开且发动机汽缸中的EGR 浓度增加，则发动机扭矩限制可减小当前工况下发动机总扭矩容量的8%。以该方式，发动机扭矩限制能够随着进入发动机汽缸的EGR浓度的增加而被调节。能够响应发动机温度来进一步调节发动机扭矩限制。例如，如果发动机温度处于第一温度，则发动机扭矩限制能够减小第一量。如果发动机温度处于高于第一温度的第二温度，则发动机扭矩限制能够减小小于第一量的第二量。因此，随着发动机温度降低，发动机扭矩限制能够减小得更多。进一步如上所述，能够根据EGR温度来调节发动机扭矩限制。例如，如果当需要冷却的EGR时图I中的EGR阀门84或94保持在旁通位置，则EGR温度可以增加到需要响应所需EGR气体温度和实际或估计的EGR气体温度之间的差来减小发动机扭矩限制的水平。 在一个例子中，对于比所需EGR气体温度高40°C的排气温度而言，发动机扭矩限制的量减小20%。在没有估计或测量EGR温度的其他例子中，发动机扭矩限制可以响应EGR旁通阀门(如图I中84或94)的位置而被减小。例如，如果需要冷却的EGR且EGR旁通阀门保持在旁通位置，则发动机扭矩限制可以减小预定量(如可从发动机获得的扭矩总量的30% )。 另一方面，如果需要温暖的EGR且EGR旁通阀门保持在EGR被冷却的位置，则可允许发动机扭矩限制保持在不减少的水平。可以通过限制一个或更多个扭矩致动器的权限范围来影响发动机扭矩限制，其中所述扭矩致动器调节发动机扭矩到扭矩限制或之下，即使操作员或另一个扭矩请求者(如传动装置等)请求扭矩在扭矩限制之上。例如，阀门正时提前角可以被限制成使得汽缸可以仅导入较少的空气充气成分，以便当发动机扭矩限制被减小时减小汽缸空气量。在另一个例子中，节气门打开面积可以被限制成小于阈值打开面积的量从而控制发动机扭矩。在又一个例子中，由压缩机提供的增压空气量可以响应发动机扭矩限制而被限制。当响应进入发动机汽缸的EGR量、EGR温度或发动机温度来增加或降低发动机扭矩限制时，传动换挡规律和变矩器锁定规律也可以被调节。例如，如果发动机扭矩限制被降低，则传动装置可以较早换挡(如在较小的发动机速度和扭矩水平)从而考虑到修正的发动机扭矩限制。进一步，当发动机扭矩限制被减小时，传动变矩器离合器(transmission torque converter clutch)能够被锁定在较小的发动机速度。在一些例子中，能够响应爆震传感器对爆震的指示来调节发动机扭矩限制。例如， 如果在根据进入发动机汽缸的EGR量调节了发动机扭矩限制时检测到发动机爆震，则可以响应对发动机爆震的指示来进一步调节发动机扭矩限制。例如，如果进入发动机的EGR比所需的少，已经减小了发动机扭矩限制，且爆震传感器或离子探测器指示出发动机爆震，则发动机扭矩限制能够被进一步减小以便进一步减小发动机爆震的可能性。在一些例子中，并不是只或至少部分响应进入发动机汽缸的EGR量来调节发动机扭矩限制，而是可以响应可从EGR系统获得的EGR量来调节发动机扭矩限制。例如，如果发动机是冷的，且在EGR管中没有多少EGR，则发动机扭矩限制可以被调节到减小的量，直到发动机可得到较高水平的EGR。在一些包括EGR冷却器的系统中，在从EGR系统可得到所需 EGR量之前必须从EGR系统中排出大量气体。因此，EGR系统可以初始地具有发动机可使用的少量EGR。因此，当系统可用的EGR量较少时，发动机扭矩限制能够被降低。随着发动机可用的EGR量增加，发动机扭矩限制被增加。在调节发动机扭矩限制后，方法300进行到结束。在314，方法300判定是否EGR管中EGR是否具有所需浓度。EGR管中的所需EGR水平作为EGR管中总气体质量的百分比可以是100%或更少的EGR。EGR管中所需EGR水平可以作为发动机温度、从发动机停止和/或起动开始的时间、发动机速度和发动机负载的函数。如果在EGR管中具有所需EGR水平，方法300进入318。否则方法300进入316。在316，方法300调节EGR阀门的位置。在一个例子中，响应EGR管中所需EGR水平和估计的空气或EGR量之间的差来调节EGR阀门的位置。例如，EGR阀门的位置可以是这样的，即随着EGR管中的空气量增加，EGR阀门被打开到较大的程度。通过增加EGR打开量，EGR管中的空气可以在较短时间段内被汲取到发动机进气系统中。在所需EGR水平较低或为零(如，怠速情况中)的情况下，空气被汲取到发动机中。在替换例子中，如果EGR 管中EGR的气体质量分数被估计为在EGR管中占气体质量的较高百分比，则EGR阀门可以少量打开从而从EGR管中清除空气。应该指出，即使不需求EGR仍能够打开EGR阀门，以便空气可从EGR管中排出。因此，当不需求EGR时，进入发动机的至少部分空气可以包括来自 EGR管的空气。可以响应发动机再次起动前停止的时间量来估计EGR管中的空气或EGR的量。在一些例子中，可以响应被喷射到发动机汽缸(如，柴油机)中的燃料量来确定EGR管中空气或氧的量。进一步，估计存在于EGR管中的空气或EGR的量可以响应发动机温度和环境温度被调节。发动机和排气系统冷却的时间越长，则排气系统中空气浓度就越高，直到排气系统和EGR管内几乎完全为空气为止。在一个例子中，可以在停止发动机、打开EGR阀门、再次起动发动机和监视进入发动机汽缸的空气量之后经验确定EGR管中的空气量。在调节EGR 阀门后，方法300进入314。在318，方法300关闭EGR阀门或再次定位EGR阀门从而向发动机汽缸输送所需 EGR水平。EGR阀门可以被完全关闭。在EGR阀门被调节到关闭位置后，方法300退出。在320，方法300关闭EGR阀门，以便较高浓度的EGR可以保留在EGR管中，同时发动机停止。如果EGR管允许保持在打开位置，则EGR可从EGR管流入发动机进气系统。因此，保持EGR阀门在关闭位置要求空气通过排气门或通过车辆尾部排气管经由发动机汽缸进入EGR管。以该方式，与EGR阀门处于打开位置的情况相比，发动机再次起动后可利用更高比例的EGR。在EGR阀门关闭后，方法300退出。因此，图3中方法提供了控制发动机的方法，其包括响应发动机汽缸中的EGR量来调节发动机扭矩限制。该方法包括EGR经EGR冷却器被冷却，并且经发动机进气歧管中的EGR量来估计汽缸中的EGR。该方法包括发动机扭矩限制响应进入发动机汽缸的EGR量的减少而减小，和发动机扭矩限制响应进入发动机汽缸的EGR量的增加而增加。该方法包括进入发动机汽缸的EGR量响应燃烧稳定性而被限制。该方法进一步包括发动机停止和在发动机再次起动后将扭矩限制调节到汽缸中的EGR量。该方法包括通过限制喷射到发动机中的燃料量从而将发动机扭矩控制到小于扭矩限制的扭矩。该方法包括经UEGO传感器估计EGR的量。图3中方法也提供控制发动机的方法，其包括停止发动机；在停止的发动机再次起动期间或之后响应EGR通道中的空气量来调节EGR阀门；以及在发动机再次起动期间和之后响应发动机汽缸中的EGR量来调节发动机扭矩限制。该方法包括，调节EGR阀门包括在起动期间打开EGR阀门以及当所需空气量从EGR通道中排出后关闭EGR阀门。例如，当 EGR通道中空气量被排气置换时，EGR阀门能够关闭。该方法包括EGR在节气门上游的空气进气系统中的某个位置进入发动机的空气进气系统。该方法包括EGR在节气门下游的空气进气系统中的某个位置进入发动机的空气进气系统。该方法包括当汽缸中的EGR量少于 EGR的阈值量时扭矩限制被减小。该方法包括响应发动机爆震来调节扭矩限制。该方法包括发动机爆震是经由爆震传感器或离子探测器被确定的，且发动机进气门正时是响应扭矩限制被调节的。如本领域技术人员理解的那样，图3中所述方法可以代表任意数目的处理策略中的一个或更多个，如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等等。类似地，所示的各种步骤或功能可以以所示序列被执行，被并行执行或在某些情形中被省略。类似地，处理的顺序不是实现这里所述对象、特征和优点所必须的，而是被提供以便易于示出和说明。虽然没有明确示出，但本领域技术人员将认识到可以根据使用的具体策略，重复执行一个或更多个所示步骤或功能。总之，本领域在阅读了本说明书后，可以在不偏离本发明精神和范畴的情况下想到许多替换和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或替代燃料工作的单个汽缸、12、13、14、15、 V6、V8、VlO、V12和V16发动机可以有利地使用本发明。
权利要求
1.一种控制发动机的方法，其包括响应所述发动机的汽缸中的EGR量来调节发动机扭矩限制。
2.根据权利要求I所述的方法，其中所述EGR经由EGR冷却器被冷却，且其中汽缸中的所述EGR经由所述发动机的进气歧管中的EGR量被估计。
3.根据权利要求I所述的方法，其中所述发动机扭矩限制响应进入发动机汽缸的EGR 量的减少而被减小，且其中所述发动机扭矩限制响应进入发动机汽缸的EGR量的增加而被增加。
4.根据权利要求3所述的方法，其中进入发动机汽缸的EGR量响应燃烧稳定性或发动机排放被限制。
5.根据权利要求I所述的方法，进一步包括所述发动机被停止并且在所述发动机再次起动后所述扭矩限制被调节到所述汽缸中的EGR量。
6.根据权利要求3所述的方法，其中通过限制流向所述发动机的空气量来将所述发动机扭矩控制到小于所述扭矩限制的扭矩。
7.根据权利要求I所述的方法，其中所述EGR量经由UEGO传感器被估计，且其中所述扭矩限制进一步基于EGR温度。
8.—种控制发动机的方法,其包括停止发动机；在被停止的发动机再次起动期间或之后，响应EGR通道中的空气量来调节EGR阀门；以及在所述发动机再次起动后，响应所述发动机的汽缸中的EGR量来调节所述发动机的扭矩限制。
9.根据权利要求8所述的方法，其中调节所述EGR阀门包括在发动机再次起动后打开所述EGR阀门，并且在所述EGR通道中一定量空气被排气置换时关闭EGR阀门。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述EGR在节气门上游的空气进气系统中的某一位置处进入所述发动机的空气进气系统。
全文摘要
本发明公开操作发动机的方法。在一个示例中，该方法响应发动机汽缸中的EGR量来调节发动机的扭矩限制。该方法可减小增压发动机预点火的可能性。
文档编号F02D21/08GK102588127SQ201210019770
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月11日 优先权日2011年1月11日
发明者P·A·法比安, S·G·拉斯 申请人:福特环球技术公司