[發(fā)明專利]發(fā)動(dòng)機(jī)控制的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210088093.9
• 申請(qǐng)日: 2012-03-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102733977A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·D·沙恩;J·D·帕科;P·M·蘭恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 福特環(huán)球技術(shù)公司
• 主分類號(hào): F02D43/00
• 分類號(hào): F02D43/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明大體涉及運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】

在排氣系統(tǒng)催化轉(zhuǎn)化器起燃之前產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)排出的冷起動(dòng)排放可能在總廢氣排放中占較大比例。為了加快達(dá)到催化劑的起燃溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可噴射空氣至排氣歧管以燃燒排氣中殘留的未燃燒燃料。額外地或可選擇地，可為噴射的空氣補(bǔ)充額外的燃料以大幅增加排氣溫度，并從而減少起燃時(shí)間。

美國(guó)專利2010/0263639提供了這種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)示例。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間，以氣門正重疊運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)至少部分地通過(guò)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器壓縮機(jī)。這樣，產(chǎn)生了穿過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的直吹(blow-through)空氣流。隨直吹空氣噴射燃料。直吹空氣和燃料在排氣中發(fā)生放熱反應(yīng)，并加熱排氣催化劑。

然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這類系統(tǒng)的潛在問(wèn)題。如一個(gè)示例，該方法依賴于單次燃料噴射加熱發(fā)動(dòng)機(jī)催化劑并獲取期望的排氣空燃比。由于隨后隨著直吹空氣流而調(diào)節(jié)引導(dǎo)至催化劑的熱量，因而該系統(tǒng)被限熱。如另外一個(gè)示例，該方法利用富化的汽缸燃料噴射和直吹空氣流結(jié)合以達(dá)到排氣混合物中的期望空燃比。然而，在某些發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間，可能期望稀化的汽缸燃料噴射(例如，為了減少排氣NOx排放)。這樣，該方法不能夠以稀化噴射加熱催化劑并提供化學(xué)計(jì)量排氣空燃比。

【發(fā)明內(nèi)容】

因此，在一個(gè)示例中，可通過(guò)一種運(yùn)轉(zhuǎn)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的方法至少部分地解決一些上述問(wèn)題。一個(gè)示例實(shí)施例包括，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間，以進(jìn)氣門和排氣門正重疊運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)以驅(qū)動(dòng)增壓的直吹空氣流通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣。該方法進(jìn)一步包括，在氣門重疊期間噴射第一量的燃料，在氣門重疊以外噴射第二量的燃料，以及使增壓的空氣流和燃料在排氣中發(fā)生放熱反應(yīng)。

在一個(gè)示例中，車輛發(fā)動(dòng)機(jī)可包括連接在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣之間的渦輪增壓器。在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)期間(例如達(dá)到催化劑起燃溫度之前)，可以進(jìn)氣門和排氣門的正重疊運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)渦輪增壓器以驅(qū)動(dòng)增壓的直吹空氣流通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸進(jìn)入排氣歧管。在氣門重疊期間，可將第一量的燃料和直吹空氣流一同噴射至汽缸。氣門重疊之外的期間可在相同汽缸內(nèi)噴射并燃燒第二量的燃料。例如，可在氣門重疊之后但是仍然在相同燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程噴射第二量的燃料。可替代地，可在氣門重疊之外(例如之前)但是仍然在即將發(fā)生的燃燒循環(huán)的進(jìn)氣沖程噴射第二量的燃料。在其它示例中，可將第一量和第二量噴射至不同的汽缸，基于汽缸的點(diǎn)火順序選擇汽缸。例如，汽缸的選擇可允許在不同的汽缸中基本上同時(shí)產(chǎn)生直吹混合物和汽缸燃燒混合物并隨后在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中混合。

這樣，可調(diào)節(jié)燃料噴射的總量(即，第一噴射量和第二噴射量之和)以提供最終期望的排氣混合物空燃比(例如化學(xué)計(jì)量附近)?？苫诎l(fā)動(dòng)機(jī)工況(包括排氣催化劑溫度)調(diào)節(jié)燃料總量中第一噴射量相對(duì)于第二噴射量的分流比(split?ratio)，以提供期望的氧化熱。例如，當(dāng)排氣催化劑處于較低溫度時(shí)，可增加第一噴射量同時(shí)相應(yīng)地減少第二噴射量。由此產(chǎn)生的富化直吹空氣-燃料混合物能夠和稀化汽缸燃燒混合物相混合以產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量比的排氣混合物，其中的富化直吹空氣-燃料混合物增加傳遞至排氣催化劑的熱量而稀化汽缸燃燒減少冷起動(dòng)排氣中的NOx排放。在一個(gè)替代的示例中，當(dāng)排氣催化劑處于較高溫度時(shí)(但是仍然低于起燃溫度)，可減少第一噴射量，同時(shí)相應(yīng)地增加第二噴射量。由此產(chǎn)生的稀化直吹空氣-燃料混合物能夠和富化的汽缸燃燒混合物混合以同樣產(chǎn)生化學(xué)計(jì)量比的排氣混合物，其中的稀化直吹空氣-燃料混合物減少傳遞至排氣催化劑的溫度而富化的汽缸燃燒用于維持發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和排氣空燃比。

這樣，通過(guò)噴射一些燃料同時(shí)引導(dǎo)增壓空氣穿過(guò)汽缸，燃料可在到達(dá)催化劑前與直吹空氣更徹底地混合。通過(guò)在隨后的進(jìn)氣沖程期間燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸內(nèi)的一些燃料，并混合汽缸燃燒的排氣和排氣歧管中直吹空氣-燃料混合物，由此產(chǎn)生的排氣混合物可用于加速達(dá)到催化劑起燃狀況。具體地，可促進(jìn)直吹空氣-燃料混合物和汽缸燃燒產(chǎn)物(包括殘留的未燃燒的燃料，以及燃燒的燃料產(chǎn)物，例如短鏈碳?xì)浠衔?HC)和一氧化碳(CO))的放熱反應(yīng)以提升排氣催化劑處的溫度。通過(guò)改變兩次噴射中的燃料相對(duì)量，能改變引導(dǎo)至催化劑的氧化熱量同時(shí)維持排氣混合物處于化學(xué)計(jì)量。通過(guò)迅速增加催化劑的溫度，可減少催化劑的起燃時(shí)間并改善排放質(zhì)量。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，第一發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)工況包括排氣催化劑溫度低于閾值，以及第二發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)工況包括排氣催化劑溫度高于閾值。