专利名称：用于燃烧控制的氮氧化物反馈的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃发动机的燃烧。
背景技术：
在内燃机的废气中放出多种排放物，例如氮氧化物(例如，NO和N02)。为了减少来自机动车的排放物，通过使用排放系统组件，例如催化转换器，调节排放物。另外，采用包括NOx传感器的多种气体传感器检测废气中的排放物。使发动机的排放物最小化涉及废气组分氧化和还原的平衡，例如一氧化碳(CO)、油烟、未燃烧的碳氢化合物(HC)和NOx。在大多数情况下，通过压缩点火的柴油发动机以含量较低的空气-燃料比运行，因此，与汽油发动机相比，会具有高水平的NOx产物。为了减少NOx产物，可以利用废气再循环(EGR)系统将部分废气转移回进气口，从而减少峰值燃烧温度和压力，以降低NOx。然而，在这些状态下，会增加油烟或其他颗粒物质产物。另外，在特定状态下，由于存在EGR时气缸充气中氧浓度降低，燃烧可能变得不稳定，例如，可能发生爆震音或熄火，这会使发动机退化，并导致燃料经济性降低。
发明内容
发明人已经意识到上述问题，并提供一种至少部分针对上述问题的方法。在一个实施例中，用于控制发动机中的燃烧的方法包括，在第一状态下，响应于发动机放出的NOx水平低于第一阈值，调节整体气缸充气EGR量。以这种方式，发动机放出的NOx水平可以作为用于控制燃烧稳定性的反馈。在一个实例中，如果NOx水平降低到阈值水平以下，其可以指示燃烧状态降级，例如，由于高于气缸充气的最佳EGR百分比。为了补偿，可以通过调节EGR阀门减少EGR百分比。本发明可以提供多种优势。在一个实施例中，通过利用NOx反馈检测燃烧的降级，可以检测到降低燃料经济性且增加油烟产物的状态，并且可以调节输送的EGR量用于补偿。因此，可以提高燃料经济性，并且可以减少油烟排放。另外，NOx水平可以保持在期望窗内，使得如果NOx水平过高，可以提供额外的EGR，以降低NOx排放。单独从以下详细说明或结合附图，本发明的上述优点和其它优点以及特征将更加显而易见。应当理解的是，提供上述内容是为了以简化的方式介绍在具体实施例部分进一步说明的概念的选择。并不意味着指出要求保护的主题的关键内容或本质特征，本发明的范围由权利要求书唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上指出的缺点或本发明的任何部分的实施方式。
图1示出了具有涡轮增压器和废气再循环系统的发动机的实施例的概图2示出了具有双气缸的发动机的实施例的概图,所述发动机包括废气再循环系统；图3A和3B示出了根据本发明实施例的用于控制燃烧的方法的流程图。
具体实施例方式当确定输送至气缸的EGR的期望量时，可以利用多种输入，例如，发动机速度、发动机负载、空气/燃料比等。在本文所公开的实施例中，发动机放出的NOx水平可以用作反馈用于将EGR输送保持在期望窗内，以平衡NOx减少和HC及油烟产物。图1和图2示出包括EGR系统、NOx传感器和控制系统的不例发动机。控制系统可以配置用于实施一个或多个控制程序，以便输送期望量的EGR，在图3A和图3B中示出其中一个示例。现在参考图1，其示出了多气缸发动机10的一个气缸的概图，该发动机可以包含在汽车的推进系统中。可以由包括控制器12的控制系统和车辆操作者132通过输入装置130的输入至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，气缸)30可以包括具有位于其中的活塞36的燃烧室壁32。在一些实施例中，燃烧室30内的活塞36的表面可以具有碗状结构。活塞36可以连接至曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以通过中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动电动机可以通过飞轮连接至曲轴40，以实现发动机10的起动运行。燃烧室30可以通过进气通路42接收来自进气歧管44的进气，并且可以通过排气通路48排放燃烧气体。进气歧管44和排气通路48可以通过各自的进气阀52和排气阀54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气阀和/或两个或更多个排气阀。进气阀52可以根据进气凸轮51的凸角打开和关闭。类似地，排气阀54可以根据排气凸轮53的凸角打开和关闭。进气凸轮51和排气凸轮53的相位可以相对于曲轴40变化。可选地，可变阀门驱动器可以是电动压或任何其他可想到的实现阀门驱动的机构。在一些状态期间，控制器12可以改变向连接至进气凸轮51和排气凸轮53的驱动器提供的信号，以控制各个进气和排气阀的打开和关闭时机。进气阀52和排气阀54的位置可以分别由阀门位置传感器55和57确定。在可选实施例中，一个或多个进气和排气阀可以由一个或多个电动驱动器起动，并且可以利用凸轮轮廓变换(cam profile switching, CPS)、可变凸轮正时(variable cam timing,VCT)、可变气门正时(variable valve timing, VVT)和 /或可变气门升程(variable valve lift, VVL)系统中的一个或多个，以改变阀门运行。例如，气缸30可以可选地包括通过电动阀门驱动控制的进气阀和通过包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气阀。示出的燃料喷嘴66与燃烧室30直接连接，用于按照通过电子驱动器68从控制器12接收到的信号脉冲宽度FPW成比例地直接喷射其中的燃料。以这种方式，燃料喷嘴66提供被称为燃料向燃烧室30中的直接喷射。例如，燃料喷嘴可以安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料分配管的燃料系统(未示出)输送至燃料喷嘴66。在选择的运行模式下，点火系统88可以响应于来自控制器12的点火提前信号SA通过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管在一些实施例中示出了火花点火组件，燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可以在具有或不具有点火火花的情况下，以压缩点火模式运行。进气通路42可以包括分别具有节流板64和65的节气门62和63。在该特定实施例中，节流板64和65的位置可以由控制器12通过提供给包含在节气门62和63中的电动机或驱动器的信号改变，这种配置通常被称为电子节气门控制(electronic throttlecontrol,ETO0以这种方式，可以操作节气门62和63，以改变向其他发动机气缸中的燃烧室30提供的进气。可以通过节气门位置信号TP向控制器12提供节气门64和65的位置。可以沿进气通路42和进气歧管44在不同点测量压力、温度和质量空气流量。例如，进气通路42可以包括质量空气流量传感器120，用于测量通过节气门63进入的净空气质量流量。净空气质量流量可以通过MAF信号传递至控制器12。发动机10还可以包括压缩装置，例如，至少包括设置在进气歧管44上游的压缩机162的涡轮增压器或增压器。对于涡轮增压器，压缩机162可以由沿排气通路48设置的涡轮164 (例如，通过轴)至少部分驱动。对于增压器，压缩机162可以由发动机和/或电动机构至少部分驱动，并且可以不包括涡轮。因此，通过涡轮增压器或增压器向发动机的一个或多个气缸提供的压缩量可以通过控制器12改变。中冷器(charge air cooler)154可以包含在压缩机162下游和进气阀52上游。例如，中冷器154可以配置用于冷却已经通过压缩机162压缩而加热的空气。在一个实施例中，中冷器154可以在节气门62上游。可以在压缩机162下游测量压力、温度和质量空气流量，例如，使用传感器145或147。可以分别通过信号148和149将测量结果从传感器145和147传递至控制器12。可以在压缩机162上游测量压力和温度，例如，使用传感器153，并通过信号155传递至控制器12。另外，在所公开的实施例中，EGR系统可以将来自排气通路48的废气的期望部分送至进气歧管44。图1示出了 HP-EGR系统和LP-EGR系统，但可选实施例可以仅包括LP-EGR系统。HP-EGR通过HP-EGR通路140从涡轮164上游送至压缩机162下游。向进气歧管44提供的HP-EGR量可以由控制器12通过HP-EGR阀门142改变。LP-EGR通过LP-EGR通路150从涡轮164上游送至压缩机162下游。向进气歧管44提供的LP-EGR量可以由控制器12通过LP-EGR阀门152改变。例如，HP-EGR系统可以包括HP-EGR冷却器146，并且LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器158，用于隔绝来自EGR气体的热量传至发动机冷却剂。在一些状态下，EGR系统可以用于调节燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度，例如，以便控制NOx产物。因此，需要测量或估计EGR质量流量。EGR传感器可以设置在EGR通路内，并且可以提供质量流量、压力、温度、02浓度和废气浓度中的一个或多个的指示。例如，HP-EGR传感器144可以设置在HP-EGR通路140内。在一些实施例中，一个或多个传感器可以位于LP-EGR通路150内，以提供压力、温度和通过LP-EGR通路再循环的废气的空气-燃料比中的一个或多个的指示。通过LP-EGR通路150转移的废气在位于LP-EGR通路150和进气通路42结合处的混合点处用新鲜的进气稀释。特别地，通过配合第一空气进气节气门63(位于发动机进气的空气进气通路，压缩机上游)调节LP-EGR阀门152，可以调节EGR流量的稀释。可以由发动机进气气流中的传感器145的输出推断LP-EGR气流的百分比稀释。特别地，传感器145可以位于第一进气节气门63下游、LP-EGR阀门152下游和第二主进气节气门62上游，由此可以准确地确定在主进气节气门处或其附近的LP-EGR稀释。例如，传感器145可以是氧传感器，例如UEGO传感器。所示废气传感器126连接至涡轮164下游的排气通路48。传感器126可以是任何用于提供废气的空气-燃料比指示的适当的传感器，例如，线性氧传感器或UEGO(通用或宽量程废气含氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO (加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一个实施例中，废气传感器126可以是NOx传感器，其配置用于提供发动机放出的NOx水平，例如在发动机的排气下游和任何排放控制装置上游的NOx水平的指示。所示排放控制装置71、72和76沿废气传感器126下游的排气通路48设置。在所描述的实施例中，装置71可以是选择性催化还原(selective catalyticreduction, SCR)系统，同时装置72和76可以是柴油氧化催化(diesel oxidationcatalyst,DOC)、柴油微粒过滤器(diesel particulate filter, DPF)、三元催化剂(TWC)、NOx讲、各种其他排放控制装置，或其组合。例如，装置72可以是D0C，并且装置76可以是DPF。在一些实施例中，DPF76可以位于SCR71和DOC 72下游(如图1所示)，而在其他实施例中，DPF 76可以位于DOC72上游。在一些实施例中还可能存在可选设置，例如，设置在SCR71上游的D0C72和/或DPF 76。如果装置71是SCR系统，可以存在还原罐73以储存还原剂，例如尿素或NH3。罐73可以与喷射器75连接，用于将还原剂喷入装置71的排气上游，或喷入装置71，以便减少装置71中的NOx。另外，可以提供混合器74，以确保还原剂在废气流内充分混合。喷入的尿素可以与进入SCR的发动机原料气NOx的量成比例。额外的NOx传感器127可以存在于装置71、72和76下游，以便通过对比来自传感器127下游NOx读数和来自传感器126上游NOx读数，提供装置的效率的指示。控制器12在图1中示为微计算机，包括微处理器单元102、输入/输出接口 104、在该特定示例中示为只读存储器芯片106的用于可执行程序和校准值的电子储存介质、随机存取存储器108、不失效记忆体(keep alive memory) 110和数据总线。控制器12可以接收来自与发动机10相连的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括:来自空气流量传感器120的感应的质量空气流量(MAF)的测量结果；来自与冷却套管114相连的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);来自与曲轴40相连的霍尔效应传感器118 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机速度信号RPM可以由控制器12从信号PIP中产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。应当注意的是，可以使用上述传感器的各种组合，例如不具有MAP传感器的MAF传感器，反之亦然。在化学计量运行期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另夕卜，该传感器与检测的发动加速度一起，可以提供对引入气缸的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，还用作发动机速度传感器的传感器118可以随曲轴的每一次旋转产生预定数量的等间隔脉冲。存储介质只读存储器106可以使用表示可由处理器102执行的指令的计算机可读数据编程，用于执行以上描述的方法以及预期的但未明确列出的其他变型。如上所述，图1仅示出了多气缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可以类似地包括其各自一套进气/排气阀、燃料喷嘴、火花塞等。在图2中，图示了发动机系统的示例，包括多个气缸和废气再循环系统。在一个实施例中，发动机10可以包括含压缩机162和涡轮164的涡轮增压器、压缩机162上游的节气门63以及低压废气再循环(LP-EGR)系统。LP-EGR系统可以将EGR从涡轮164下游送至压缩机162上游和节气门63下游。发动机系统还可以包括将EGR从涡轮164上游送至节气门63下游的HP-EGR系统。转至图2，空气可以通过空气过滤器170进入发动机10。空气过滤器170可以配置用于将固体颗粒从空气中移除，因此洁净的气流可以进入发动机10。可以在洁净空气流过质量空气流量传感器120并随后通过进气节气门63时对其质量流量进行测量。由质量空气流量传感器120测量的洁净空气的质量流量可以传递至控制器12。在一个实施例中，洁净空气质量在发动机10的进气节气门63下游和涡轮增压器压缩机162上游的不同气缸之间分开。EGR系统可以将废气注入涡轮增压器压缩机162上游，使得洁净空气与废气的组合物可以被涡轮增压器压缩机162压缩。在一个实施例中，涡轮增压器压缩机162可以包括用于第一气缸的第一压缩机162a和用于第二气缸的第二压缩机162b。涡轮增压器压缩机162下游的洁净空气和废气的压缩的组合物可以由第二节气门62上游的中冷器(charge air cooler，CAC) 154冷却。在一个实施例中，来自涡轮增压器压缩机162下游的气流的含氧量可以由CAC 154上游的传感器145测量。在一个可选实施例中，来自涡轮增压器压缩机162下游的气流的含氧量可以由CAC 154下游的传感器147测量。来自传感器145和/或147的测量结果可以传递至控制器12。在一个实施例中，高压废气可以与节气门62下游和进气歧管44上游的洁净空气和废气的压缩组合物结合。可以将结合的气体通过进气歧管44送至一个或多个气缸。在气缸中燃烧后，废气可以通过排气通路48输送。在一个实施例中，排气通路48包括用于每个气缸的排气歧管，例如，用于第一气缸的排气歧管48a和用于第二气缸的排气歧管48b。至少一部分废气可以驱动涡轮增压器的涡轮164。在一个实施例中，涡轮164可以包括用于第一气缸的第一涡轮164a和用于第二气缸的第二涡轮164b。在一个实施例中，至少一部分废气可以通过HP-EGR系统输送。例如，HP-EGR系统可以包括HP-EGR冷却器146和用于输送进气歧管44上游的冷却的废气的阀门142。在一个实施例中，HP-EGR系统可以包括用于第一气缸的第一 HP-EGR冷却器146a和阀门142a以及用于第二气缸的第二HP-EGR冷却器146b和阀门142b。在涡轮164的下游，至少一部分废气可以通过排放控制装置71和消音器172流向下游。在一个实施例中，排放控制装置71可以包括用于第一气缸的第一起燃催化剂7Ia和用于第二气缸的第二起燃催化剂71b。消音器172可以配置用于减少来自发动机10的排放噪声。涡轮164下游的至少一部分废气可以通过LP-EGR系统送至涡轮增压器压缩机162上游。例如，LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器158和用于输送压缩机162上游的冷却的废气的阀门152。在一个实施例中，LP-EGR系统可以包括用于第一气缸的第一 LP-EGR冷却器158a和阀门152a以及用于第二气缸的第二 LP-EGR冷却器158b和阀门152b。因此，可以向HP-EGR和LP-EGR系统提供图1和图2所示的系统。在某些状态下，单独输送来自HP-EGR系统的EGR会是有优势的，而在另外的状态，单独输送来自LP-EGR系统的EGR会是有优势的。在本文所公开的一些实施例中，可以基于发动机放出的NOx水平控制HP-EGR和LP-EGR系统的运行，以控制NOx产物，提供燃烧稳定性和/或减少油烟产物并提高燃料经济性。
图3A和3B示出了用于响应于排气流中的NOx水平调整EGR的方法200。方法200可以由车辆的控制系统(例如控制器12)响应于来自一个或多个发动机传感器(例如NOx传感器)的反馈执行。方法200包括在202处确定发动机运行参数。发动机运行参数可以包括发动机速度、发动机负载、MAP、发动机温度和发动机放出的NOx水平，以及其他参数。发动机运行参数可以由从多种传感器，例如传感器112、120、126等接收的信号确定。方法200包括在204处确定发动机运行参数是否指示仅存在一个EGR系统。如果发动机运行状态指示存在多个EGR系统，例如，如果存在LP-EGR和HP-EGR系统，方法200进行至226，这将在下文参照图3B解释。如果参数指示仅存在一个EGR系统，方法200进行至206，基于发动机速度和负载向气缸输送EGR。控制系统可以包括一种对应关系,该对应关系包含在每个发动机速度和负载点要向气缸输送的预定的EGR量，并且所输送的EGR量可以基于该对应关系。另外，在某些状态下，例如在发动机冷启动期间，或发动机在节气门完全打开状态下运行时，EGR可以失效。在208处，基于发动机运行参数确定期望的发动机放出的NOx (阈值I ,Tl)和NOx限值(阈值2，T2)。Tl和T2可以是任何指示燃烧稳定性(对于Tl)以及废气中NOx水平过高而不能由一个或多个排放控制装置充分转化(对于T2)的合适的NOx量。Tl和T2之间的NOx水平包括期望的NOx水平窗，其中，NOx水平足够低至能够被排放控制装置充分转化，但不至于低至指示气缸充气的氧气过少或缺乏而不能产生稳定燃烧。在一些实施例中，Tl和T2可以是固定的，不随运行状态而改变，然而在其他实施例中，Tl和/或T2可以基于发动机运行状态(例如速度和负载)而改变。在一个非限制的示例中，Tl可以是50ppm，而T2可以是 200ppm。在210处，确定发动机放出的NOx水平是否小于Tl。如果NOx水平低于Tl，则可以指示不稳定燃烧状态，其中HC和油烟产物增加，燃料经济性下降。因此，如果确定NOx低于Tl，方法200进行至212，以增加燃烧稳定性。增加燃烧稳定性可以包括单独或结合执行的一个或多个动作，将气缸充气状态调节成在不大幅度增加NOx的情况下降低HC和油烟产物。增加燃烧稳定性可以包括在214处调节EGR阀门以减少输送的EGR。基于发动机速度和负载，开始向气缸输送的EGR量可以是占整体气缸充气的固定百分比(例如，25%)。为了减少EGR，可以调节EGR阀门，使得占整体气缸充气的百分比EGR减少，例如减少至10%。通过减少EGR，燃烧稳定性可以增加，并且燃烧温度可以增加，在降低HC和油烟产物的同时增加NOx产物。通过继续输送一些EGR，N0x可以保持在期望的窗口内。在一些实施例中，EGR阀门可以完全关闭，以使EGR输送失效。然而，在一些状态下，即使减少EGR量将增加燃烧稳定性，也可以不调节输送的EGR量。在这些状态下，可能并不期望由于降低EGR量造成产生的NOx的增加，并且可以造成NOx排放超过期望量。例如，如果车辆包括选择性催化还原(SCR)系统，其可以依赖于向废气中注入还原剂，例如尿素，以便转化NOx。如果可用于注入的尿素的量低，增加发动机放出的NOx可以造成SCR系统无法转化的额外NOx。类似地，如果确定SCR或另一排放控制装置的效率低，增加发动机放出的NOx可以造成排放到大气的过量的不期望的NOx量。可以通过感应催化剂或SCR上游和下游的NOx以及确定通过催化剂或SCR的NOx减少率，确定催化剂或SCR效率。另外，在预期高负载的状态下，例如在预期车辆随后将以更高负载运行的怠速期间，可能不需要减少EGR。在所描述的状态下，可以通过修改以下描述的其他发动机运行参数，提供燃烧稳定性。增加燃烧稳定性还可以包括在216处调节阀门正时以降低内部EGR。可以通过可变凸轮正时(VCT)系统调节凸轮正时，使得内部EGR(例如，残余部分)降低。例如，可以调节凸轮正时以减少阀门重叠，因而存在更少的内部EGR，以及由此减少燃烧室中的残余气体，以便保持燃烧稳定性。在218处，增加燃烧稳定性可以包括调节节气门。通过调节节气门，可以允许期望量的新鲜空气进入气缸，以增加气缸充气的含氧量。因此，节气门可以在EGR阀门关闭时打开。另外，可以在220处调节燃料喷射正时，以提高燃烧稳定性。例如，燃料喷射可以提前，以允许用于燃烧的额外时间，这可以改善燃烧并降低未燃烧的碳氢化合物的释放。在另一示例中，可以分开喷射燃料，以使其在进气冲程前期的第一时间喷射，并且在进气冲程第二时间喷射。因此，燃烧室中的燃料混合物可以更加均匀，形成更稳定的燃烧。为了增加燃烧稳定性而在212处对发动机运行参数进行的调节可以引起发动机放出的NOx水平的增加。可以调节运行参数，例如EGR量和喷射正时，使NOx增加至第一阈值Tl以上，同时将其保持在NOx限制阈值T2以下。然而，在Tl和T2之间的窗口内，可以基于一个或多个参数调整NOx水平所增加到的程度。例如，在一些实施例中，如果可用于注入SCR系统中的尿素的量高，或者如果确定SCR系统或其他排放控制装置的效率高，通过调节EGR量、喷射正时等增加的NOx水平可以比当尿素可用性降低或催化剂效率不高时增加的量更大。通过这样，NOx可以增加至仍然可以由排放控制装置转化的水平，同时使由减少的EGR或调节的喷射正时提供的HC和油烟的减少最小化。在增加燃烧稳定性之后，方法200结束。如果在210处确定发动机放出的NOx不低于Tl，方法200进行至222，确定发动机放出的NOx是否大于T2。如果发动机放出的NOx不大于T2，NOx水平在期望窗口内，因此，方法200返回206，基于速度和负载继续输送EGR。如果NOx水平高于T2，则NOx产物高于所期望的，并且可以造成不期望的高NOx排放和/或在排放控制装置中放置过多的重负。因此，方法200包括在224处调节EGR阀门，以增加输送至气缸的EGR。通过增加EGR，可以降低燃烧温度，因此减少NOx产物。调节EGR阀门可以包括打开EGR阀门，以允许更多的EGR进入气缸。另外，可以调节其他的发动机运行参数，以补偿增加的EGR，例如，调节节气门、燃料喷射正时等。在调节EGR阀门之后，方法200结束。返回204，如果发动机运行参数指示存在超过一个EGR系统，则方法200进行至图3B所示的226。在226处，确定HP-EGR是否有效。在存在HP-EGR系统和LP-EGR系统的实施例中，在特定状态下，可以运行HP-EGR系统，同时，在其他状态下，可以运行LP-EGR。例如，在低发动机负载状态下，可以仅运行HP-EGR，以避免通过LP-EGR系统转移空气。在高负载状态下，可以仅运行LP-EGR，因为在高负载状态下通过HP-EGR系统提供足够的流量是困难的。是否运行HP-EGR或LP-EGR可以取决于多种的运行参数，例如发动机速度、负载、歧管绝对压力、瞬时对稳态状态等。如果在226处的回答为是，则方法200进行至228，基于速度和负载输送ΗΡ-EGR。如果在226处的回答为否，则方法200进行至230，基于速度和负载输送LP-EGR。与参考图3A描述的206类似，输送至气缸的EGR量(无论是HP还是LP)可以基于存储在控制系统的存储器中的速度-负载对应关系。在228处确定HP-EGR量或在230处确定LP-EGR量之后，方法200进行至232。在232处，如同针对208处所描述的，基于发动机运行参数确定由Tl和T2限定的期望的发动机放出的NOx窗口。在234处，确定发动机放出的NOx是否小于Tl。如果是，则方法200进行至236，以增加燃烧稳定性。与212类似，增加燃烧稳定性可以包括一个或多个动作，例如减少整体EGR量。取决于发动机是使用HP-EGR还是LP-EGR运行，可以在238处通过调节HP-EGR或LP-EGR阀门减少整体EGR量，以减少所输送的EGR量。与对于图3A的212所描述的增加燃烧稳定性类似，在某些状态下，可以不调节输送的HP-EGR或LP-EGR量。这些状态包括可用于注入的尿素的量少、SCR或其他排放控制装置的效率低下以及预期高负载的状态。如同参考图3A的212所解释的，除了调节HP-EGR或LP-EGR状态之外，增加燃烧稳定性还可以包括在240处调节其他发动机运行参数，例如节气门和喷射正时。在增加燃烧稳定性之后,方法200结束。如果在234处确定发动机放出的NOx不低于Tl，则方法200进行至242处，以确定发动机放出的NOx是否高于T2。如果发动机放出的NOx不高于T2，N0x水平在期望窗口内，则该方法200返回至226，基于速度和负载继续输送HP-EGR或LP-EGR。如果发动机放出的NOx高于T2，在244处，方法200包括调节HP-EGR或LP-EGR阀门以增加输送至气缸的EGR量。通过增加EGR，可以降低燃烧温度，因而减少NOx产物。调节EGR阀门可以包括打开EGR阀门，以允许更多EGR进入气缸。另外，可以调节其他的发动机运行参数，以补偿增加的EGR，例如，调节节气门、燃料喷射正时等。另外，可以基于运行状态，调节HP-EGR或LP-EGR量增加到的程度。例如，在一些实施例中，如果可用于注入的尿素的量多，或者如果确定SCR或其他排放控制装置的效率高，通过调节HP-EGR或LP-EGR量、燃料喷射正时等增加的NOx水平可以在比尿素可用性较低或催化剂效率不高时增加的量更大。在调节EGR阀门之后，方法200结束。因此，方法200提供用于响应于来自发动机下游NOx传感器的反馈，调节一个或多个发动机运行参数，例如，占整体气缸充气的EGR百分比。通过这样，可以将NOx水平保持在期望的窗口内，并且因此确保燃烧稳定性、减少HC、油烟、CO产物，并且保持期望的燃料经济性。在一些实施例中，可以根据来自排放控制装置上游NOx传感器和装置下游传感器的反馈，例如传感器126和127，调节向气缸提供的EGR量。如果由上游传感器确定的NOx水平低于阈值(Tl)，可以降低EGR，如果下游传感器指示NOx水平高于阈值(T2)，可以增加EGR0另外，可以通过两个传感器的比率确定排放控制装置的效率，并且可以根据该比率调节EGR。例如，如果比率小于阈值(例如，如果传感器输出之间的差别微小)，可以指示催化剂无效。因此，即使上游传感器指示NOx水平低于Tl，由于催化无效率，也不能减少EGR。在一些实施例中，如果基于上游和下游传感器读数确定催化效率低，则可以增加EGR，将NOx降低至可以由催化剂转化的水平。应当理解的是，这里公开的结构和方法实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不能以限制的意义考虑，因为可能存在诸多变体。例如，上述技术可以应用于V-6、1-4、1-6、V-12、直列四缸和其它发动机类型。本发明的主题包括这里所公开的各种系统和结构以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合及子组合。权利要求书具体指出认为新颖和非显而易见的特定的组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应当将这样的权利要求理解为包括一个或多个这样的元件的结合，既不必需也不排除两个或更多这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过本发明的权利要求书或通过以此或相关应用中的新的权利要求书的限定主张权利。这样的权利要求书，无论较宽、较窄、相等或不同于原始权利要求书的范围，也可以看作是包括在本发明的主题内。
权利要求
1.一种用于控制发动机中的燃烧的方法，其特征在于，包括: 在第一状态下，响应于发动机放出的NOx水平低于第一阈值，调节整体气缸充气的EGR量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，调节整体气缸充气的EGR量还包括，当发动机放出的NOx水平低于第一阈值时，降低占整体气缸充气的EGR百分比。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，在第二状态下，即使在NOx水平低于第一阈值时，也保持整体气缸充气的EGR量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，第一状态包括在SCR系统中的还原剂的量高于第一水平和/或一个或多个排放控制装置的效率高于效率阈值，并且第二状态包括还原剂的量低于第一水平和/或一个或多个排放控制装置的效率低于效率阈值。
5.根据权利要求1所述 的方法，其特征在于，调节整体气缸充气的EGR量还包括，关闭EGR阀门，以降低占整体气缸充气的EGR百分比。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，还包括同时打开进气节气门和EGR阀门。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于发动机速度和负载，调节占整体气缸充气的EGR百分比。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括响应于发动机放出的NOx水平在高于第一阈值的第二阈值以上，增加占整体气缸充气的EGR百分比。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括响应于发动机放出的NOx水平低于第一阈值，调节喷射正时。
10.一种系统,其特征在于,包括: 包括至少一个气缸和连接到至少一个排放控制装置的排放通路的发动机； 用于将废气的一部分从发动机转移到发动机的进气口的废气再循环(EGR)系统； 设置在至少一个排放控制装置上游的排放通路上的NOx传感器； 以及，包括指令的控制器，该指令用于: 响应于排放中的NOx水平低于第一阈值，降低整体气缸充气的EGR量，所述NOX水平由NOx传感器确定。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，EGR系统包括由HP-EGR阀门控制的高压EGR系统(HP-EGR)和由LP-EGR系统控制的低压EGR系统(LP-EGR)。
12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，控制器包括基于来自发动机的排放中的NOx水平通过调节HP-EGR阀门或LP-EGR阀门降低整体气缸充气的EGR量的指令。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，控制器包括在低负载状态下通过调节HP-EGR阀门降低整体气缸充气的EGR量并且在中到高负载状态下通过调节LP-EGR阀门降低整体气缸充气的EGR量的指令。
14.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，控制器包括响应于排放中的NOx水平在高于第一阈值的第二阈值以上，增加整体气缸充气的EGR量的指令。
15.一种降低车辆排放的方法，其特征在于，包括: 在第一状态下，向发动机的一个或多个气缸发出HP-EGR ； 在第二状态下，向发动机的一个或多个气缸发出LP-EGR ;以及 在第一和第二状态下，响应于发动机放出的NOx水平低于第一阈值，降低整体气缸充气的EGR量；以及响应于发动机放出的NOx水平在高于第一阈值的第二阈值以上，增加整体气缸充气的EGR 量。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，第一状态包括中至高发动机负载。
17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，第二状态包括低发动机负载。
18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，还包括当NOx水平低于第一阈值时通过调节进气和/或排气阀正时降低`内部EGR。
全文摘要
本发明提供一种用于控制发动机的燃烧的方法。该方法包括在第一状态下，响应于发动机NOx水平低于第一阈值，调节整体气缸充气的EGR量。以这种方式，NOx水平可以用作控制燃烧稳定性的反馈。
文档编号F02D21/08GK103104358SQ20121045863
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月14日 优先权日2011年11月14日
发明者彼得·米切尔, 克里斯·瑞夫勒, 迈克尔·J·梵·尼乌斯塔特, 弗兰克·M·科尔皮奇, 杰夫·赖奇, 迪恩·彭纳拉 申请人:福特全球技术公司