[發明專利]用于改進燃料經濟性的系統和方法

在審

• 申請號: 201710219344.5
• 申請日: 2017-04-06
• 公開（公告）號: CN107313868A
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: T·G·萊昂內;K·J·米勒;D·R·馬丁
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02D43/00
• 分類號: F02D43/00;F02M26/43;F02D21/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙志剛,趙蓉民

技術領域

本說明書整體涉及用于控制車輛發動機以改進燃料經濟性，并且避免燃燒不穩定性問題，同時在低發動機負載下并且在發動機起動事件期間維持低水平的不期望排放的方法和系統。

背景技術

發動機可被配置具有排氣再循環(EGR)系統，以將至少一些排氣從發動機排氣歧管轉移到發動機進氣歧管。通過提供期望的發動機稀釋，此類系統減少了發動機爆震、節流損失、缸內熱損失以及氮氧化物(NOx)排放。因此，改進了在部分節氣門負載和較高負載水平下(諸如在發動機增壓期間)的燃料經濟性。作為示例，通過將發動機的排氣的一部分再循環回到發動機汽缸，在進入的空氣流中的氧被稀釋，并且對燃燒呈惰性的氣體充當燃燒熱的吸收劑，以降低峰值缸內溫度。因為NOx主要在氮和氧的混合物經受高溫時形成，所以由EGR引起的較低燃燒室溫度減少了由燃燒產生的NOx的量。發動機也已經被配置具有專用于向其他發動機汽缸提供外部EGR的唯一(sole)汽缸(或汽缸組)。其中，來自專用汽缸組的所有排氣被再循環到進氣歧管。由此，這允許在大多數工況下將實質上固定量的EGR提供到發動機汽缸。通過調節專用的EGR(DEGR，即，專用的EGR)汽缸組的燃料供給(例如，用以富運行)，能夠改變EGR成分以包括諸如氫和CO的種類，這提高了發動機的EGR容限(tolerance)，從而導致燃料經濟性益處。

當一個或多個汽缸專用于提供EGR時，在標準燃料供給和控制下，充氣流中的EGR分數僅僅是EGR汽缸數量與汽缸總數量的比。作為示例，如果所有汽缸類似地操作，則在總共四個汽缸中包括一個DEGR汽缸的發動機將在25％EGR下操作。雖然此布置在控制、硬件裝置等方面簡化了發動機操作，但是簡化的操作導致對系統的控制的普遍缺乏。例如，關鍵的缺點是不能降低輕負載下的EGR率，其中燃燒穩定性是一約束。缺少控制可不利的另一個示例是在瞬態條件期間，其中進氣歧管中的充氣流的壓力能夠比(一個或多個)專用的EGR汽缸的排氣歧管中的排氣的壓力更快地改變，諸如當駕駛員松開(tip out)踏板使節氣門快速關閉時。在此示例中，所提供的EGR分數可在預期或期望的EGR分數上顯著增加。與預期或期望的EGR分數的偏差可導致不期望的工況，諸如汽缸失火和燃燒不穩定性。由此，期望在輕負載和瞬態條件期間實現對專用的EGR的控制，而實質上不增加成本。

美國專利申請US 2015/0369180教導了在其中即將發生、請求或啟動發動機關閉的情況下，在停用非DEGR汽缸和關閉發動機之前，可停止到(一個或多個)DEGR汽缸的燃料供給。此外，在發動機起動條件期間，可向非DEGR汽缸供應燃料和火花，其中響應于發動機達到穩定速度，啟動(一個或多個)DEGR汽缸的激活。然而，本發明人已經認識到使用此方法的潛在問題。例如，在維持非DEGR汽缸的燃料供給的同時停止對DEGR汽缸的燃料供給可在車輛操作的一些條件下導致由于在其余的非DEGR汽缸中的不均勻點火間隔引起的噪聲、振動和不舒適性(NVH)約束增加。進一步地，在一些示例中，車輛可在一定的發動機速度或負載下連續地操作，在該發動機速度或負載下使用DEGR進行連續的發動機操作可導致燃燒穩定性問題，而不進入發動機關閉狀態。在此示例中，除增加工況的噪聲、振動和不舒適性之外，使用非DEGR汽缸連續操作車輛可負面地影響燃料經濟性。此外，在一些示例中，操作沒有EGR的車輛可導致NOx排放增加。