用于操作发动机的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及用于操作发动机的系统和方法。公开一种用于操作发动机的方法。在一个示例中，在冷却的EGR在减少的发动机负载期间处于较高浓度的情况期间，内部EGR增加，使得可以在较低发动机负载下起始均质压燃。

【技术实现步骤摘要】
用于操作发动机的系统和方法
本申请案涉及内燃发动机领域。具体而言，涉及操作内燃发动机并且将发动机从较高发动机负载条件转换到较低发动机负载条件的领域。
技术介绍
发动机系统可以包含排气再循环(EGR)以改进发动机操作。例如，EGR可以减少发动机排放(例如，氮氧化物)并且通过减少发动机泵送功提高发动机效率。在一些示例中，可以对外部EGR(例如，路由在排气系统与发动机进气系统之间的EGR)进行冷却，以进一步减少发动机氮氧化物并且减少在较高发动机负载下的发动机爆震的可能性。冷却EGR进一步降低汽缸着火温度，由此减少氮氧化物的形成以及尾气的自动点火。然而，在较低发动机负载下，冷却的EGR可以使燃烧稳定性退化并且引起失火、发动机噪音增加以及发动机振动增加的可能性。因此，可能需要在中间以及较高发动机负载下使用冷却的EGR并且在较低发动机负载下减少其使用。然而，由于冷却的EGR被供应到发动机进气系统，因此可以采用多个发动机循环以在发动机从较高负载条件转换到较低负载条件时从发动机进气系统中清除冷却的EGR。因此，当发动机从较高浓度的冷却EGR被供应到发动机汽缸的操作条件变化到较低浓度的冷却EGR被供应到发动机汽缸的条件时，发动机排放和燃烧稳定性会退化。
技术实现思路
专利技术人在此已经认识到操作包含冷却的EGR的发动机的挑战性并且已经研发了一种用于操作包含冷却的EGR的发动机的方法，该方法包括：将冷却的EGR供应到发动机汽缸；以及在减少发动机负载期间，响应于供应到发动机汽缸的冷却的EGR浓度，增加供应到发动机汽缸的内部EGR浓度。通过在减少发动机负载期间增加供应到发动机汽缸的内部EGR浓度，可以提供在发动机汽缸中起始均质充气压燃(HCCI)的技术结果，使得可以提高发动机对于EGR的耐受性。因此，代替在减少发动机扭矩期间减少内部EGR以减少汽缸充气稀释，增加的内部EGR可以便于发动机转换到HCCI模式，在该模式中，较高浓度的冷却的外部EGR可以由发动机消耗并且参与稳定燃烧。本描述可以提供若干优点。例如，该方法可以在利用冷却的EGR操作发动机时降低发动机失火的可能性。另外，该方法可以减少在较低发动机负载下的发动机氮氧化物排放。此外，该方法可以提高发动机燃料经济性。当单独或结合附图考虑时，将容易从以下具体实施方式中明白本专利技术描述的以上优点和其它优点，以及特征。应理解，提供以上概述是为了以简化形式介绍具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着识别所要求保护主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的所附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上文或在本公开的任何部分中提出的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出汽油直喷发动机的示例的示意图；图2示出用于从较高发动机负载条件转换到较低发动机负载条件的发动机操作顺序；以及图3示出用于从较高发动机负载转换到较低发动机负载的方法的流程图。具体实施方式本描述涉及在发动机负载之间转换发动机。图1示出提供动力以推动车辆的一个示例系统。该系统包含发动机，取决于驾驶员需要的扭矩或期望的发动机扭矩，该发动机可以在较低或较高发动机负载下操作。该系统包含控制器，该控制器具有用于在火花点火或均质充气压燃燃烧模式下操作发动机的非瞬时指令。图2示出示例发动机操作顺序，其中发动机燃烧模式经改变以减小发动机汽缸中的冷却的外部EGR浓度，使得可以提高燃烧稳定性。图3是用于在火花点火与均质充气压燃燃烧模式之间转换图1中的发动机的示例方法的流程图。图1示出汽油直喷发动机系统(通常表示为10)的示例。具体地，内燃发动机10包括多个汽缸，其中一个汽缸在图1中示出。发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包含燃烧室14以及汽缸壁16，其中活塞18位于其中并且连接到曲轴20上。燃烧室14经由相应的进气门26和排气门28与进气歧管22和排气歧管24连通。进气门26可以在发动机位置处打开和闭合，该发动机位置相对于曲轴位置经由可变进气门致动器19变化。进气门26的打开和闭合正时可以经由传感器17确定。类似地，排气门28可以在发动机位置处打开和闭合，该发动机位置相对于曲轴位置经由可变排气门致动器21变化。排气门28的打开和闭合正时可以经由传感器23确定。进气歧管22与节气门体30流体连通。节流板32打开和闭合，以控制流入进气歧管22中的空气。在一个示例中，可以使用电气控制的节气门。在一个示例中，节气门经电气地控制以定期地或连续地将指定真空水平维持在进气歧管22中。应注意，在一些应用中，节气门体30和节流板32可以位于压缩装置90上游的位置处。燃烧室14还被示为具有耦接到其上的燃料喷射器37，用于与来自控制器12的信号的脉冲宽度成比例地输送燃料。燃料通过包含燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的常规燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器37。在直喷发动机中，如图1所示，使用高压燃料系统，例如，共轨系统。对于汽油发动机应用，火花塞34提供用于燃烧室14的内含物的点火源。用于制造火花的能量由点火系统35提供。控制器12调节将电压提供到火花塞34的点火线圈的充电。对于柴油应用，可以去除火花塞34和点火系统35。在描绘的示例中，控制器12是常规的微型计算机，并且包含微处理器单元(CPU)40；输入/输出端口(I/O)42；电子存储器(ROM)44，该电子存储器在此特定示例中可以是电气可编程的非瞬时存储器；随机存取存储器(RAM)46以及常规数据总线。控制器12从耦接到发动机10上的传感器中接收各种信号，其包含但不限于：来自耦接到空气滤清器(图1上的A)上的质量气流传感器50的引入的质量气流(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套管54的温度传感器52的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到进气歧管22的歧管压力传感器56的歧管压力(MAP)的测量值；来自耦接到节流板32的节气门位置传感器58的节气门位置(TP)的测量值；以及来自耦接到指示发动机速度的曲轴20的霍尔效应(或可变磁阻)传感器60的表面点火感测信号(PIP)。发动机10可以包含排气再循环(EGR)系统，以有助于降低氮氧化物以及其他排放。例如，发动机10可以包含高压EGR系统，其中排气通过高压EGR管道70输送到进气歧管22，该高压EGR管道在压缩装置90的排气涡轮机90a上游的位置处与排气歧管24连通，并且在压缩装置90的进气压缩机90b下游的位置处与进气歧管22连通。所描绘的高压EGR系统包含位于高压EGR管道70中的高压EGR阀组件72。排气首先从排气歧管24穿过高压EGR阀组件72，并且随后行进到进气歧管22。高压EGR冷却器(图1中以83示出)可以位于高压EGR管道70中，以在进入进气歧管之前冷却再循环的排气。冷却通常使用发动机冷却剂来完成，但是还可以使用空气-空气热交换器。发动机10还可以包含低压EGR系统。所描绘的低压EGR系统包含低压EGR管道170，该低压EGR管道在排气涡轮机90a下游的位置处与后涡轮机排气管连通，并且在进气压缩机90b上游的位置处与前压缩机进气管连通。低压阀组件172位于低压EGR管道170中。低压EGR环中的排气在进入低压EGR管道170之前从涡轮机90a穿过催化装置82(例如，可以具有包括铂、钯以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于操作包含冷却的排气再循环，即冷却的EGR的发动机的方法，所述方法包括：将冷却的EGR供应到发动机汽缸；以及在减少发动机负载期间，响应于供应到所述发动机汽缸的冷却的EGR浓度，增加供应到所述发动机汽缸的内部EGR浓度。

【技术特征摘要】
2013.06.04 US 13/909,8941.一种用于操作包含冷却的排气再循环，即冷却的EGR的发动机的方法，所述方法包括：将冷却的EGR供应到发动机汽缸；在减少发动机负载期间，响应于供应到所述发动机汽缸的冷却的EGR浓度，增加供应到所述发动机汽缸的内部EGR浓度；并且在所述减少发动机负载期间，通过闭合EGR阀并且增加进气门和排气门打开时间重叠而减小供应到所述发动机汽缸的所述冷却的EGR浓度，直到发动机负载的减少率超过发动机负载的阈值减少率为止。2.根据权利要求1所述的方法，其中经由低压EGR系统供应所述冷却的EGR。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部EGR通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加，并且其中在所述减少发动机负载期间所述发动机处于HCCI模式下。4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于发动机负载的减少，减小所述冷却的EGR浓度。5.根据权利要求1所述的方法，其中随着所述冷却的EGR浓度增加，所述内部EGR浓度增加。6.根据权利要求1所述的方法，其中随着所述冷却的EGR浓度减小，所述内部EGR浓度进一步增加以转换到均质充气压燃模式。7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于发动机负载小于阈值负载，在增加所述内部EGR浓度之后在均质充气压燃模式下操作所述发动机，并且同时冷却的EGR仍存在于燃烧室中。8.根据权利要求7所述的方法，其中在所述减少发动机负载之前，在火花点火模式下操作所述发动机。9.一种用于操作包含冷却的EGR的发动机的方法，所述方法包括：经由低压EGR系统将冷却的EGR供应到发动机汽缸；在松油门期间，响应于供应到所述发动机汽缸的冷却的EGR浓度，增加供应到所述发动机汽缸的内部EGR浓度；并且在所述松油门期间，通过闭合EGR阀并且增加进气门和排气门打开时间重叠而减小供应到所述发动机汽缸的所述冷却的EGR浓度，直...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·苏尔尼拉，E·W·柯蒂斯，D·J·斯泰尔斯，S·麦卡帕迪，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US