用于EGR平衡的气门正时调制制造技术

本公开提供了“用于EGR平衡的气门正时调制”。提供了用于增加输送到发动机的EGR的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括基于逆模型并行地确定EVO正时设定点和外部EGR设定点。可以基于EVO正时设定点与EGR气缸平衡反馈环路的组合来调整EVO正时，由此改变到达发动机的内部EGR以补充外部EGR。动机的内部EGR以补充外部EGR。动机的内部EGR以补充外部EGR。

【技术实现步骤摘要】
用于EGR平衡的气门正时调制


[0001]本说明书总体上涉及用于排气再循环的方法和系统。

技术介绍

[0002]排气再循环(EGR)可以在车辆中实施以缓解不期望的燃烧副产物(诸如NO
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)的排放。可以通过外部EGR系统减少释放NO
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到大气，由此允许NO
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在低于峰值气缸温度和稀释氧环境下在发动机中重新燃烧。近年来，排放标准变得越来越严格，从而要求更高的EGR输送以进一步缓解NO
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排放。然而，外部EGR系统可能无法在不变得越来越大且越来越昂贵的情况下满足需求。
[0003]在一些示例中，可以通过致动节流板以减小进气歧管压力来抵消EGR缺点。结果，在排气歧管与进气歧管压力之间产生更大压力差，从而将更高EGR流量汲取到进气歧管压力中。然而，特别是在柴油发动机中致动节流板可能会增加泵气损失，降低燃料经济性，并且可能会推动涡轮增压器压缩机的操作点接近喘振极限。
[0004]用于增加EGR的其他尝试包括用专用EGR气缸来配置发动机。Ku等人在U.S.9,534,542中示出了一种示例性方法。其中，发动机的EGR系统包括将专用外部EGR气缸的排气门配置为选择性地打开以将排气再循环到发动机中的不同位置，诸如在进气节气门下游的发动机进气口、压缩机前的位置以及压缩机后的位置处。发动机的其余气缸可以通过调整进气门/排气门正时来提供内部EGR。EGR经由外部EGR到达不同位置的输送和速率可以基于工况进行调整，并且能够在例如扭矩需求变化期间维持发动机性能。与固定EGR系统相比，在较高发动机负荷期间以较高速率向压缩机前的位置引入EGR，并且改善了气缸间平衡。
[0005]然而，本文的专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，虽然改变外部EGR到不同位置的分配可以使得更多EGR能够被输送到选定的发动机区域以提高燃烧稳定性和性能，但是经由单个气缸提供外部EGR不允许增加总体EGR流量。包括专用气缸中的外部EGR和其余气缸处的内部EGR的EGR总量可能是恒定的，并且因此无法适应对EGR的增长需求。此外，Ku等人的EGR系统可能仅在具有配备有多个排气门的至少一个气缸的发动机中实施。因此，由Ku等人描述的方法可能不容易适应各种发动机类型。

技术实现思路

[0006]在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，所述方法：用于基于逆模型确定发动机处的排气门打开(EVO)正时设定点，所述逆模型基于排气NO
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测量值而连续地更新；基于所述逆模型来确定外部排气再循环(EGR)设定点，所述外部EGR设定点与所述EVO正时设定点并行地确定；以及基于所述EVO正时设定点与EGR气缸平衡反馈环路的组合来调整所述EVO正时。通过这种方式，减少了用于增加EGR的节气门致动以及对外部EGR的依赖性。
[0007]作为一个示例，嵌套控制系统用于调整输送到发动机的EGR量。嵌套控制系统依赖于来自发动机传感器的连续反馈来更新可以经由多于一条路线供应的EGR输送，包括内部EGR、对外部EGR(低压和高压EGR)阀的调整以及节气门致动。当输送到发动机的EGR量不满
足需求时，可以使用连续可变气门升程(CVVL)机构来改变EVO正时。可以基于来自发动机传感器的反馈来确定调整后EVO正时，所述反馈可以在外环处输入并应用于逆模型以推断目标EVO正时。经由CVVL机构对EVO正时的调整可以通过一个或多个内环中的闭合内环来实施，从而基于发动机操作提供反馈以连续地更新EVO正时。嵌套控制系统的其他内环可以包括用于通过外部EGR系统以及通过节气门致动来控制EGR输送的操作。通过利用内环，可以实现并连续更新不同输送路线之间的EGR输送平衡。通过调整EVO正时来增加内部EGR可以优先于增加EGR输送的其他方法，由此允许使用较小的外部EGR以及规避对与节气门致动相关联的发动机性能的不利影响。此外，通过优先增加对内部EGR的依赖，实现对发动机瞬态的更快响应时间。
[0008]应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
[0009]图1示出了适配有内部EGR和外部EGR的发动机系统的示例。
[0010]图2示出了用于控制到达发动机的EGR输送的方法的高级示例。
[0011]图3示出了用于经由输送路线的组合来控制到达发动机的EGR输送的嵌套控制系统的第一示例。
[0012]图4示出了用于经由输送路线的组合来控制到达发动机的EGR输送的嵌套控制系统的第二示例。
[0013]图5示出了用于经由输送路线的组合来控制到达发动机的EGR输送的嵌套控制系统的第三示例。
[0014]图6示出了用于嵌套控制系统的外环系统设定点控制的详细图。
[0015]图7示出了指示EGR输送路线对压缩机操作的影响的第一压缩机映射图。
[0016]图8示出了指示EGR输送路线对压缩机操作的影响的第二压缩机映射图。
[0017]图9示出了指示选定EGR输送路线的优选区域的发动机转速/负荷映射图的示例。
具体实施方式
[0018]以下描述涉及用于排气再循环(EGR)的系统和方法。可以通过使发动机适配有内部和外部EGR来调整输送到发动机的EGR量。例如，发动机的气缸(其示例在图1中示出)可以基于进气门正时/排气门正时提供内部EGR以及经由将排气系统联接到发动机的进气系统(AIS)的通道来提供外部EGR。通过改变气门正时，可以增加内部EGR，由此减少对外部EGR的依赖性并降低需要节气门致动以提供足够多EGR的可能性。基于依赖于彼此结合操作的多个控制环路的嵌套控制系统来实现由内部路线和外部路线提供的EGR的平衡。图2描绘了用于平衡EGR的程序的高级示例。图3至图5示出了用于对内部和外部EGR的同步调整的嵌套控制系统的各种示例，并且图6示出了用于嵌套控制系统的系统设定点控制的详细图。图7和图8示出了EGR输送路线相对于压缩机操作映射图对压缩机操作的影响。此外，如图9所示，可以根据发动机转速/负荷映射图基于发动机操作来选择EGR输送模式。
[0019]现在参考图1，其示出了多缸发动机10的一个气缸的示意图，所述多缸发动机包括可以在车辆5中实施的进气系统(AIS)180和排气系统190。发动机10可以是汽油发动机或柴油发动机，并且可以至少部分地由包括控制器12的控制系统来控制。可以部分地基于车辆操作员132经由输入装置130进行的输入调整发动机操作。在该示例中，输入装置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即，气缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36定位在所述燃烧室壁中。在一些实施例中，在气缸30内的活塞36的面可以具有碗状物。活塞36可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于发动机的方法，其包括：响应于所述发动机处EGR需求的增长：从发动机传感器收集信息以确定输送到所述发动机的EGR量；经由EGR控制系统的外环基于来自所述发动机传感器的所述信息来估计目标EGR设定点；以及响应于对EGR不足的确定：经由所述EGR控制系统的第一闭合内环增加内部EGR。2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述发动机传感器收集信息包括从供给气体NO
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传感器、质量空气流量传感器和排气传感器中的一者或多者接收信号，所述排气传感器推断发动机处的空燃比。3.根据权利要求1所述的方法，其中增加内部EGR包括基于所述第一闭合内环使用连续可变气门升程(CVVL)机构来调整排气门开度(EVO)正时，并且其中所述第一闭合内环是用于基于来自所述发动机传感器的反馈和估计的目标EVO正时来调整EVO正时控制的操作。4.根据权利要求1所述的方法，其还包括：响应于所述发动机处EGR需求的所述增长：经由第二闭合内环调整外部EGR系统的EGR阀的位置以平衡内部EGR与所述外部EGR系统之间的EGR输送，并且其中所述第二闭合内环是用于基于来自所述发动机传感器的反馈和估计的目标外部EGR流量来调整外部EGR流量的操作。5.根据权利要求4所述的方法，其还包括当内部EGR与外部EGR的组合不能满足所述发动机处的EGR需求时，经由第三闭合内环调整节气门的位置以减少流向所述发动机的气流。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第三闭合内环是用于基于来自所述发动机传感器的反馈和由所述节气门位置产生的估计的目标压力梯度来调整节气门位置的操作。7.根据权利要求6所述的方法，其还包括：响应于对所述EGR不足的所述确定：使所述内部EGR的所述增加优先于调整所述节气门的所述位置以满足所述EGR需求。8.根据权利要求1所述的方法，其中增加所述内部EGR包括补充由外部EGR系统提供的EGR量，并且其中所述外部EGR系统由所述EGR控制系统的开放内环基于由发动机操作映射图提供的设定点来控制。9.根据权利要求8所述的方法，其中通过低压(LP)
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EGR系统和高压(HP)
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EGR系统中的一者或多者将来自所述外部EGR系统的EGR输送到所述发动机，并且所述LP
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EGR系统和所述HP
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EGR系统中的每一者由闭合内环或开放内环...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：