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用于发动机中的再燃烧的方法

申请号 CN202210833927.8 申请日 2022-07-15 公开(公告)号 CN115680949A 公开(公告)日 2023-02-03
申请人 福特全球技术公司; 发明人 埃里克·马修·库尔茨; 贾森·布莱恩·马茨; 丹尼尔·约瑟夫·斯泰尔; J·Z·弗里德;
摘要 本公开提供了“用于 发动机 中的再燃烧的方法”。提供了用于在多缸发动机的 气缸 中再燃烧排气以便升高排气的 温度 以增强多缸发动机内的催化转化的方法和系统。在一个示例中,一种方法可以包括在 排气冲程 期间经由进气 门 将燃烧后的气体从气缸排出到进气 歧管 中,以便在随后的 进气冲程 中经由进气门从 进气歧管 再吸入燃烧后的气体。
权利要求

1.一种用于发动机的方法,其包括:
排气冲程期间打开进气以将燃烧后的气体排出到所述发动机的进气歧管中,然后在紧接的后续进气冲程期间再吸入所述燃烧后的气体。
2.根据权利要求1所述的方法,其中在所述排气冲程期间打开所述进气门包括在第一进气冲程、第一压缩冲程和第一燃烧事件之后的第一排气冲程以及第一膨胀冲程期间完全打开所述进气门而非排气门,所述进气门和所述排气门联接到单个气缸
3.根据权利要求2所述的方法,其还包括:在所述第一排气冲程结束时关闭所述进气门,然后在紧接的后续第二进气冲程期间立即重新打开所述进气门以从所述进气歧管再吸入所述燃烧后的气体。
4.根据权利要求3所述的方法,其还包括:在所述第二进气冲程结束时关闭所述进气门,压缩从所述进气歧管再吸入的所述燃烧后的气体,执行第二燃烧事件,然后在第二排气冲程期间打开所述排气门。
5.根据权利要求4所述的方法,其还包括:在紧接在所述第一燃烧事件之前的第一次喷射期间喷射第一量的燃料并且在紧接在所述第二燃烧事件之前的第二次喷射期间喷射第二量的燃料,所述第一次喷射的第一正时从上止点(TDC)延迟,并且所述第二次喷射的第二喷射正时从TDC提前。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述第一次喷射包括用于喷射第一量的燃料的第一数量的引燃燃料喷射,并且所述第二次喷射包括用于喷射第二量的燃料的第二数量的引燃喷射,所述第一引燃喷射次数大于所述第二引燃喷射次数,并且所述第一燃料量大于所述第二燃料量。
7.根据权利要求3所述的方法,其还包括在所述第二进气冲程期间将所述进气门的关闭时间从所述第二进气冲程的结束提前。
8.根据权利要求3所述的方法,其中打开所述进气门而非所述排气门包括在所述第一排气冲程和所述第二进气冲程期间维持所述进气门部分地打开,同时所述排气门维持完全关闭。
9.根据权利要求1所述的方法,其中响应于所述发动机的转速低于阈值转速并且排气催化器的温度低于阈值温度,执行在所述排气冲程期间打开所述进气门。
10.一种用于车辆中的发动机的系统,其包括:
控制器,所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令在被执行时使所述控制器:
在气缸的第一发动机循环期间,在第一进气冲程期间打开进气门,并且在第一排气冲程期间打开所述进气门和排气门中的一者;以及
在所述气缸的紧接在所述第一发动机循环之后的第二发动机循环期间,在第二进气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的所述一者以将燃烧后的气体再吸入到所述气缸中,然后在第二排气冲程期间打开所述排气门。
11.根据权利要求10所述的系统,其中在所述第一排气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的一者包括在所述第一排气冲程期间完全打开所述进气门,同时维持所述排气门关闭以将所述燃烧后的气体排出到进气歧管,并且其中在所述第二进气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的所述一者包括在所述第二进气冲程期间打开所述进气门,同时维持所述排气门关闭,以从所述进气歧管再吸入所述燃烧后的气体。
12.根据权利要求10所述的系统,其中在所述第一排气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的一者包括在所述第一排气冲程期间完全打开所述排气门,同时维持所述进气门关闭以将所述燃烧后的气体排出到排气歧管,并且其中在所述第二进气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的所述一者包括在所述第二进气冲程期间打开所述排气门,同时维持所述进气门关闭,以从所述排气歧管再吸入所述燃烧后的气体。
13.根据权利要求10所述的系统,其中所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令:
在所述第一发动机循环的第一压缩冲程结束时将第一量的燃料喷射到所述气缸以发起第一次燃烧,以及在所述第二发动机循环的第二压缩冲程结束时将第二量的燃料喷射到所述气缸以发起第二次燃烧,在所述第二次燃烧期间再燃烧再吸入所述气缸中的所述燃烧后的气体。
14.根据权利要求13所述的系统,其中喷射所述第一量的燃料是经由第一组引燃喷射和第一次直接喷射中的一者或多者,并且其中喷射所述第二量的燃料是经由第二组引燃喷射和第二次直接喷射中的一者或多者,所述第一燃料量高于所述第二量。
15.根据权利要求14所述的系统,其中所述第一组引燃喷射相对于所述第二组引燃喷射包括更高次数的引燃喷射,并且相对于所述第二组引燃喷射的喷射正时将所述第一组引燃喷射的喷射正时提前。

说明书全文

用于发动机中的再燃烧的方法

技术领域

[0001] 本说明书总体上涉及用于经由再吸入和再压缩在内燃发动机的气缸中再燃烧排气的方法和系统。

背景技术

[0002] 在低发动机转速情况下升高排气温度的一种方法是利用气缸停用并因此更快速地加热排气催化器。
[0003] 通常可以通过使多缸发动机的一个或多个气缸的进气和排气门保持关闭来实现气缸停用。这可以允许停用的气缸通过活塞运动对存储在其中的充气进行压缩和减压,同时在低发动机负荷下增加活动气缸的气缸压并减少在发动机中的燃烧期间使用的空气量,由此升高由发动机操作产生的排气的温度。
[0004] Hayman等人在美国专利号10,078,280中给出了一种用于增强催化转化的示例性方法。其中,Hayman利用发动机控制器来优化凸轮定相、空气/燃料混合物和火花,以便更快地实现起燃温度以实现更有效的催化转化。具体地,在发动机操作期间,经由凸轮定相系统来调整活动气缸的凸轮相位,所述凸轮定相系统允许独立地操纵排气凸轮轴正时和进气凸轮轴正时,使得排气门在进气冲程开始时维持打开以及进气门在进气冲程期间打开。这可以允许再吸入排气,从而减少氢化合物排放并使排气能量最大化,所述排气能量是排气温度和流量的函数。这与经由专用直接空气喷射系统和延迟火花产生进行的直接空气喷射相结合,以便维持稀空气‑燃料混合物以实现稳定燃烧。另外,如果发动机在低负荷下操作,则这可以与多缸发动机的一个或多个气缸的停用相结合,以便加速达到催化转化器的起燃温度。发明内容
[0005] 然而,本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例,气缸停用尤其是在低发动机转速操作期间、当它可能是最期望的时、诸如在怠速或接近怠速期间可能导致不希望的噪声、振动和粗糙性(NVH)。作为另一个示例,除了在怠速期间的不希望的NVH和降低低端动力产生之外,在进气冲程期间打开进气门的同时维持排气门打开还可能在低发动机转速下引入低真空。另外,Hayman的系统利用专用的直接空气喷射系统,所述直接空气喷射系统可以与单独的燃料喷射系统和凸轮定相配合使用。添加诸如空气喷射器和相关联的控制系统的硬件可能增加发动机设计复杂性。
[0006] 在一个示例中,可以通过一种方法来解决上述问题,所述方法包括:在排气冲程期间打开进气门以将燃烧后的气体排出到发动机的进气歧管中,然后在紧接的后续进气冲程期间再吸入所述燃烧后的气体。通过这种方式,通过再燃烧先前燃烧的空气‑燃料混合物,可以升高排气温度以有助于在低发动机转速下进行更有效的催化转化。
[0007] 作为一个示例,先前燃烧的气体的再燃烧可以在内燃发动机的气缸中经由再吸入和/或再压缩来执行。对于再吸入,多缸发动机中的气缸循环可以在标准四冲程循环与再吸入之间交替。再吸入可以包括再吸入和再燃烧先前在气缸中燃烧的空气‑燃料混合物。在第一示例中,可以在排气冲程期间经由进气门将燃烧后的空气‑燃料混合物排出到进气歧管中,然后在紧接后续的进气冲程中可以通过进气门再吸入先前燃烧的空气‑燃料混合物与来自进气歧管的空气的组合以进行燃烧。在第二示例中,可以在排气冲程期间经由排气门将燃烧后的空气‑燃料混合物排出到排气歧管中,然后在紧接后续的进气冲程中可以通过排气门再吸入燃烧后的空气‑燃料混合物以进行燃烧。在第三示例中,排气门可以在排气冲程和进气冲程期间维持部分打开。在进气冲程和排气冲程期间维持排气门部分打开可以允许来自先前燃烧的部分燃烧后的空气‑燃料混合物与来自排气歧管的排气的混合物用于后续燃烧。在第四示例中,进气门可以在排气冲程和进气冲程期间维持部分打开。在进气冲程和排气冲程期间维持进气门部分打开可以允许来自先前燃烧的部分燃烧后的空气‑燃料混合物与来自进气歧管的空气的混合物用于后续燃烧。可以修改作为上述再吸入方法的一部分的再燃烧的喷射策略,以便降低富空气‑燃料混合物的可能性。
[0008] 对于再压缩,可以执行两次或三次燃烧事件以升高排气温度。多缸发动机中的气缸循环可以在标准四冲程循环与再压缩(其包括没有任何再吸入的再燃烧)之间交替。再压缩可以涉及在第一燃烧事件之后停用气缸(关闭排气门和进气门),以便再压缩维持在气缸中的排气。具体地,再压缩可以包括在排气冲程和进气冲程期间关闭进气门和排气门,并且再压缩先前燃烧的排气,然后可以在第二次燃烧中随后再燃烧并通过排气门排出所述先前燃烧的排气。再压缩还可以任选地涉及在先前提及的第二次燃烧之前的附加中间燃烧,从而在整个再压缩中总共进行三次燃烧。可以修改作为再压缩的一部分的再燃烧的喷射策略,以便降低富空气‑燃料混合物的可能性。另外,在一些示例中,再压缩程序可以切换到再吸入,例如以便减少气缸操作期间的NVH。
[0009] 通过这种方式,通过在多缸发动机的气缸中再燃烧先前燃烧的空气‑燃料混合物,可以升高发动机操作期间的排气温度,导致进行更有效的催化转化以减少排放。通过再吸入或再压缩来再燃烧先前燃烧的空气‑燃料混合物的技术效果是减少通过发动机的气流。通过发动机的气流的减少可能导致在发动机操作期间有更高的排气温度。可以使用先前燃烧的空气‑燃料混合物的再燃烧来获得期望的排气温度,而不会增加与其他方法(诸如气缸停用)相关联的NVH问题。总之,通过在发动机气缸中使用再吸入或再压缩,可以将催化器操作维持高于起燃温度并且可以改善排放品质。
[0010] 应当理解,提供以上发明内容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
[0011] 图1示出了发动机的示意图。
[0012] 图2示出了用于在气缸中的活塞的排气冲程期间经由进气门从进气歧管再吸入排气/空气混合物的第一示例性方法的流程图
[0013] 图3示出了用于在气缸中的活塞的排气冲程期间经由排气门从排气歧管再吸入排气的第二示例性方法的流程图。
[0014] 图4示出了用于在气缸中的活塞的进气冲程和排气冲程期间维持部分地打开排气门的第三示例性方法。
[0015] 图5示出了用于在气缸中的活塞的进气冲程和排气冲程期间维持部分地打开进气门的第四示例性方法。
[0016] 图6描绘了根据本公开的图2的方法的用于再吸入的进气门和排气门的修改的操作的示例。
[0017] 图7描绘了根据本公开的图3的方法的用于再吸入的进气门和排气门的修改的操作的示例。
[0018] 图8描绘了根据本公开的图4的方法的用于再吸入的进气门和排气门的修改的操作的示例。
[0019] 图9描绘了根据本公开的图5的方法的用于再吸入的进气门和排气门的修改的操作的示例。
[0020] 图10示出了用于通过循环停用一个或多个气缸结合停用的气缸的一个或多个附加燃料喷射事件来再压缩燃烧混合物的示例性方法的流程图。
[0021] 图11描绘了根据本公开的图10的方法的用于再压缩的进气门和排气门的修改的操作的示例。
[0022] 图12描绘了多缸发动机的示例性点火序列。
[0023] 图13描绘了对图12的点火序列的修改的示例,包括用于多缸发动机的循环再压缩。

具体实施方式

[0024] 以下描述涉及用于在多缸燃烧发动机中再燃烧排气以便在低发动机转速状况期间升高用于催化转化的排气温度的方法。所述方法可以采用如图1中描绘的多缸发动机的气缸以便再燃烧(通过再吸入或再压缩)先前燃烧的排气以升高排气温度。具体地,用于再吸入的第一示例性方法可以在发动机循环的排气冲程期间激活进气门,然后在进气冲程期间经由随后激活进气门来再吸入空气/排气混合物,如图2中描绘。替代地,可以在排气冲程和进气冲程两者期间激活排气门以再吸入排气,如图3中的用于再吸入的第二示例性方法中所描绘的。也可以通过在排气冲程和进气冲程中维持排气门部分地打开(如图4中用于再吸入的第三示例性方法中所示)或者通过在排气冲程和进气冲程中维持进气门部分地打开(如图5中用于再吸入的第四示例性方法所示)来利用再吸入。图2至图5的示例性实施例对应于示出两个发动机循环内的气门致动的时序图(在图6至图9中描绘)。
[0025] 通过周期性地停用多缸发动机的气缸,可以经由再压缩来进一步重复使用排气。图10示出了用于气缸中的排气的再压缩的示例性方法,包括一个或多个附加的燃烧事件,图11和图12中所示的时序图分别示出了8缸发动机的再压缩和典型的点火序列。点火序列可以通过经由气缸的周期性停用添加排气再压缩来修改,图13给出了对典型的点火序列的这种修改。
[0026] 图1示出了可以包括在车辆100的推进系统中的多缸发动机10的一个气缸的示意图。发动机10可至少部分地通过包括控制器12的控制系统并且通过由车辆操作员132经由输入装置130进行的输入来控制。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30(也称为气缸30)可包括燃烧室壁32,活塞36定位在所述燃烧室壁中。活塞36可联接到曲轴40,以使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由变速器154联接到车辆的至少一个驱动轮。此外,起动机达可经由飞轮(未示出)联接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
[0027] 气缸30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气并且可以经由排气歧管48将燃烧气体排出到排气通道68。进气歧管44和排气歧管48可以分别经由进气门52和排气门54而选择性地与气缸30连通。在一些实施例中,气缸30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0028] 在图1中描绘的示例中,进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可各自包括一个或多个凸轮并且可利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者,其可由控制器12操作以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在替代实施例中,进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动来控制。例如,气缸30可替代地包括经由电动气门致动进行控制的进气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动进行控制的排气门。
[0029] 在一些实施例中,发动机10的每个气缸都可以被配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例,气缸30被示出为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示为联接到气缸30,以用于与经由电子驱动器69从控制器12接收的信号的脉冲宽度FPW成比例地将燃料直接喷射到其中。通过这种方式,燃料喷射器66提供所谓的燃料到气缸30中的直接喷射。还应当理解,气缸30可在燃烧循环期间从多次喷射接收燃料。在其他示例中,燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧部中或燃烧室的顶部中。燃料可以通过包括燃料箱、燃料和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。
[0030] 在一个示例中,发动机10可以是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。在其他非限制性实施例中,发动机10可以通过压缩点火和/或火花点火来燃烧包括汽油生物柴油或含醇燃料混合物(例如,汽油和乙醇或汽油和甲醇)的不同燃料。因此,本文描述的实施例可以用于任何合适的发动机,包括但不限于柴油和汽油压缩点火发动机火花点火发动机、直接或进气道喷射发动机等。
[0031] 进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中,可由控制器12经由提供给与节气门62一起包括的电动马达或致动器的信号来改变节流板64的位置,此配置通常被称为电子节气门控制(ETC)。通过这种方式,可操作节气门62以改变提供给气缸30以及其他发动机气缸的进气。节流板64的位置可通过节气门位置信号TP提供到控制器12。进气通道42可以包括用于向控制器12提供相应的信号质量空气流量(MAF)和进气空气压力(MAP)的MAF传感器120和MAP传感器122。
[0032] 此外,在所公开的实施例中,排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道140将排气的期望部分从排气通道68引导到进气歧管44。可通过控制器12经由EGR142来改变提供的EGR量。通过将排气引入发动机10,减少了用于燃烧的可用气量,由此降低了燃烧火焰温度并减少了例如NOx的形成。如所描绘,EGR系统还包括可布置在EGR通道140内部,并且可提供排气的压力、温度和浓度中的一者或多者的指示的EGR传感器144。在一些状况下,EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度,因此提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。此外,在一些状况期间,通过控制排气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构),可将燃烧气体的一部分保留或捕集在燃烧室中。
[0033] 排气系统128包括排气传感器126,所述排气传感器联接到排放控制系统70上游的排气歧管48。排气传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器,诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。
[0034] 排放控制系统70被示出为沿着排气通道68布置在排气传感器126的下游。排放控制系统70可以是选择性催化还原(SCR)系统、三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或它们的组合。例如,排放控制系统70可以包括SCR催化器71和柴油微粒过滤器(DPF)72。在一些实施例中,DPF 72可以位于SCR催化器71的下游(如图1所示),而在其他实施例中,DPF 72可以位于SCR催化器71的上游(图1中未示出)。SCR催化器71可以包含SCR催化器传感器73。SCR催化器传感器73可以布置在SCR催化器71内,并且可以指示SCR催化器71的出口处的排气的进口温度、出口温度和NOx量中的一者或多者。排放控制系统70还可以包括排气传感器162。排气传感器162可以是用于提供排气成分(诸如NOx、NH3等)的浓度的指示的任何合适的传感器,并且可以是例如EGO或微粒物质(PM)传感器。在一些实施例中,排气传感器162可以位于DPF 72的下游(图1未示出),而在其他实施例中,排气传感器162可以位于DPF 72的上游(如图1所示)。此外,应当理解,可以在任何合适的位置提供一个以上的排气传感器162。
[0035] 排放控制系统70可以被认为在起燃温度下有效地操作。排放控制系统70的起燃温度是排放控制系统70内的排气烟气的催化转化以50%比率转化时的温度。例如,在四冲程循环的低发动机转速操作下,排放控制系统70可能无法达到起燃温度,从而使来自车辆100的排放增加到超过可接受值。通过将进入排气通道68的排气的温度升高到高于起燃温度,排放控制系统70可以更有效地操作,从而减少车辆100的排放。
[0036] 可以通过经由再吸入改变标准四冲程循环来实现起燃温度。在一个示例中,可以经由在排气冲程期间打开进气门52而不是排气门54来在多缸发动机10中实施再吸入,以便将燃烧后的气体排出到发动机10的进气歧管44中。在前述从气缸30排出燃烧后的气体之后,可以在紧接后续进气冲程期间再吸入燃烧后的气体。具体地,打开进气门52而非排气门54可以包括在第一进气冲程、第一压缩冲程和第一燃烧事件之后的第一排气冲程以及第一膨胀冲程期间完全打开进气门52,在第一排气冲程结束时关闭进气门52,然后在紧接在第一排气冲程之后的第二进气冲程期间重新打开进气门52,以从进气歧管44再吸入燃烧后的气体。在从进气歧管44再吸入燃烧后的气体之后,进气门可以在第二进气冲程结束时再次关闭,从而允许燃烧后的气体被压缩,在第二次燃烧中进一步燃烧,之后排气门54可以在第二排气冲程期间打开。
[0037] 在上述再吸入方法期间的燃料喷射可以包括在紧接在第一燃烧事件之前的第一次喷射期间喷射第一量的燃料,并且在紧接在第二燃烧事件之前的第二次喷射期间喷射第二量的燃料。第一次喷射的第一正时可以从TDC延迟以维持NOx浓度并减少NVH,并且第二次喷射的第二喷射正时可以从TDC提前以便减少气缸30的富操作。具体地,第一次喷射可以包括用于喷射第一量的燃料的第一数量的引燃燃料喷射,并且第二次喷射包括用于喷射第二量的燃料的第二数量的引燃喷射,其中第一引燃喷射次数大于第二引燃喷射次数,并且第一燃料量大于第二燃料量。另外,为了减少气缸30的富操作,进气门52在第二进气冲程期间的关闭时间可以从第二进气冲程的终点提前。
[0038] 控制器12在图1中被示出为微计算机,所述微计算机包括:微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在此特定示例中,被示出为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。除了先前讨论的那些信号之外,控制器12还可以与联接到发动机10的传感器进行通信并且因此从所述传感器接收各种信号,包括来自质量空气流量(MAF)传感器120的MAF的测量值;来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);来自联接到曲轴40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);来自MAP传感器122的绝对歧管压力信号MAP;以及来自排气传感器126和162的排气成分浓度。发动机转速信号(RPM)可以由控制器12根据信号PIP来生成。应当注意,可以使用上述传感器的各种组合,诸如使用MAF传感器而不使用MAP传感器,反之亦然。在化学计量操作期间,该传感器可给出发动机扭矩的指示。此外,此传感器与发动机转速一起可以提供被吸入到气缸中的充气(包括空气)的估计。在一个示例中,霍尔效应传感器118(其也用作发动机转速传感器)在曲轴的每转中产生预定数量的等距脉冲。
[0039] 除了上述传感器之外,燃烧传感器(未示出)可以在每个气缸的基础上联接到单独的气缸。燃烧传感器可以是本领域已知的适当传感器,例如爆震传感器、振动传感器、温度传感器、压力传感器等或其任何组合。例如,燃烧传感器可以感测燃烧相关参数,诸如峰值压力值、峰值压力的位置、峰值压力的正时或其任何组合。
[0040] 存储介质只读存储器芯片106可用非暂时性计算机可读数据进行编程,所述非暂时性计算机可读数据表示可由微处理器单元102执行以用于执行下面描述的例程以及预期但未具体列出的其他变型的指令。本文参考图2至图5、图10描述了作为用于在一个或多个气缸30内再燃烧的方法的用于再吸入和再压缩的示例性程序。
[0041] 在一些示例中,车辆100可以是具有对一个或多个车轮155可用的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中,车辆100是仅具有发动机的常规车辆或仅具有一个或多个电机电动车辆。在所示的示例中,车辆100包括发动机10和电机152。电机152可以是马达或马达/发电机。当一个或多个离合器156接合时,发动机10的曲轴40和电机152经由变速器154连接到车轮155。在所描绘的示例中,第一离合器156设置在曲轴40与电机152之间,而第二离合器156设置在电机152与变速器154之间。控制器12可向每个离合器156的致动器发送信号以接合或脱离离合器,以便将曲轴40与电机152和与该电机连接的部件连接或断开,和/或将电机152与变速器154和与该变速器连接的部件连接或断开。变速器154可为齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。可以各种方式配置动力传动系统,包括配置为并联、串联或串联‑并联混合动力车辆。
[0042] 电机152从牵引电池158接收电力以向车轮155提供扭矩。例如在制动操作期间,电机152还可以作为发电机操作以提供电力来对电池158充电。
[0043] 如上所述,图1示出了多缸发动机10的一个气缸30,并且每个气缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器等。在多缸发动机10的气缸的操作期间,可以停用多缸发动机10的气缸中的一者或多者,以便维持发动机操作的效率。在一个示例中,可以在低发动机转速操作期间应用气缸停用以便维持燃料效率。在另一个示例中,诸如在再压缩期间,可以经由凸轮致动系统51和53循环地激活和停用气缸,以便允许维持在气缸中的气体的再燃烧以用于升高排气温度。
[0044] 通过这种方式,图1的系统可以利用再压缩以便实现起燃温度。具体地,控制器12可以被配置为响应于排气催化器(诸如SCR催化器71)降低到低于阈值温度而通过关闭气缸30的进气门52和排气门54以交替发动机循环来选择性地停用气缸30。在关闭进气门52和排气门54时,控制器12可以一次或多次致动燃料喷射到气缸30中以进行气缸30中的捕集气体的再压缩和再燃烧。选择性地停用气缸30以进行发动机循环交替还包括在第一进气冲程期间打开进气门52持续第一循环,在气缸30中燃烧空气和燃料持续第一时间,停用排气门54以将气体捕集在气缸30中,然后在打开排气门54之前使气缸30中的捕集气体压缩和膨胀两次。燃料喷射到气缸30中还包括在第一循环的第一压缩冲程结束时喷射燃料以进行第一喷射事件,紧接在第一喷射事件之后燃烧空气和燃料持续第一时间,在第二循环的第二压缩冲程结束时喷射燃料以进行第二喷射事件,紧接在第二喷射事件之后燃烧捕集气体持续第二时间,然后打开排气门54。关于图10至图11进一步详细地描述再压缩。
[0045] 图2示出了用于经由车辆(诸如图1的车辆100)的多缸发动机(诸如图1的发动机10)的进气门(诸如图1的进气门52)从进气歧管(诸如图1的进气歧管44)再吸入先前燃烧的空气‑燃料混合物的第一方法200。方法200和本文描述的所有其他方法将参考本文并关于图1中描述的系统进行描述,但是应当理解,在不脱离本公开的范围的情况下,类似方法可以适用于其他系统。方法200和本文描述的所有其他方法可以由控制系统(例如,控制器12)执行,并且可以在控制器12处存储在非暂时性存储器中。用于执行方法200和本文描述的所有其他方法的指令可以由控制器12结合从车辆的发动机系统的传感器(诸如上文参考图1描述的传感器)接收的信号来执行。根据下文描述的方法,控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整车辆的发动机的操作。
[0046] 在202处,方法200可以估计发动机工况。估计发动机工况可以涉及估计发动机负荷和发动机转速。如关于图1所解释的,可以使用来自联接到曲轴(诸如图1的曲轴40)的传感器(诸如图1的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(PIP)来确定发动机的发动机转速或RPM。可以经由包括MAF传感器(诸如图1的MAF传感器120)的空气流量测量来确定发动机负荷。排放控制系统(诸如图1的排放控制系统70)上游的排气的性质(诸如排气空燃比)可以经由排气传感器(诸如图1的排气传感器126和/或排气传感器162)来确定。另外,SCR催化器(诸如图1的SCR催化器71)内的排气的温度可以经由SCR传感器(诸如图1的SCR催化器传感器73)或排气温度传感器来确定,以便确定SCR催化器是否在足够高的温度下操作以进行有效的催化反应。此外,还可以估计环境状况诸如环境温度和湿度。
[0047] 在204处,方法200可以确定是否满足用于发起再吸入的条件。再吸入可以涉及在第一燃烧事件之后的排气冲程中从气缸(诸如图1的气缸30)排出燃烧后的空气‑燃料混合物,以便在活塞(诸如图1的活塞36)的紧接后续进气冲程中再吸入燃烧后的空气‑燃料混合物以进行第二燃烧事件。在该示例中,紧接后续的再吸入可以对应于在排气冲程之后的曲轴角度的位移至多5度至10度之后开始打开进气门(诸如图1的进气门52)。在一个示例中,可以对总数个气缸的子集(例如,发动机中的一半气缸)进行再吸入。在另一个示例中,可以对发动机中的所有气缸进行再吸入。用于发起再吸入的条件可以包括发动机转速低于阈值发动机转速。例如,阈值发动机转速可以被设定为怠速,或接近怠速。作为一个示例,阈值转速可以在600RPM至1000RPM的范围中。替代地,可以在整个发动机转速范围内发起再吸入。用于发起再吸入的条件还可以包括排气催化器的温度低于阈值温度。作为一个示例,阈值温度可以被设定为起燃温度,所述起燃温度是催化作用以50%效率操作的温度。如果排气催化器低于阈值温度,则可以发起再吸入以便升高排气温度以使SCR催化器更有效地操作。
如果不满足用于再吸入的条件,则方法200可以前进到205以维持当前发动机工况。例如,当前发动机工况可以包括在进气冲程期间打开进气门,其中排气门关闭,以及在排气冲程期间打开排气门,其中进气门关闭。在返回到维持当前发动机操作之后,所述方法可以结束。
[0048] 如果确定满足用于发动机气缸的再吸入的条件,则在206处,方法200可以打开和关闭进气门以在活塞的进气冲程期间从进气歧管吸入空气。在活塞从上止点(TDC)到下止点(BDC)的运动期间,进气门可以被致动以打开到完全打开位置并关闭到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。具体地,进气门可以在活塞处于TDC时开始打开,当活塞在TDC与BDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞到达BDC时到达完全关闭位置。如关于图1所提及,在一个实施例中,进气门可以由凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)致动,或者通过电子气门致动。在进气冲程期间打开和关闭进气门可以允许空气从进气歧管流入气缸,因为由于活塞从TDC到BDC的运动而在气缸内产生真空。除了进气之外,由排气再循环(EGR)通道(诸如图1的EGR通道140)提供到进气歧管中的来自EGR系统的排气也可能由于其中产生的真空而从进气歧管流入气缸。
[0049] 在208处,方法200然后可以确定是否满足第一燃烧事件的条件。在一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程结束时处于TDC位置以允许经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射。在另一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程的BDC位置与TDC位置之间的中间状态以便允许在经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射之前经由燃料喷射器将燃料引燃喷射到气缸中。在一个示例中,引燃喷射和主喷射两者的喷射正时可以从活塞到达TDC延迟以便维持NOx平并降低噪声。在另一个示例中,还可以通过增加引燃的数量并增加经由引燃喷射所喷射的燃料量来改变引燃喷射,以在向气缸提供较低水平的排气再循环(EGR)时维持较低噪声。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第一燃烧事件的条件,则方法200可以前进到209以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到208。
[0050] 在210处,方法200可以喷射用于第一燃烧事件的燃料。用于第一燃烧事件的燃料喷射可以包括经由一次或多次引燃喷射进行的燃料喷射,随后是经由直接喷射进行的燃料喷射。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0051] 在212处,方法200可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法200可以前进到213以等待直到活塞处于EVO,然后返回到212。如果活塞处于EVO,则方法200前进到214。
[0052] 在214处,对于排气冲程,方法200可以打开和关闭进气门。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的进气门将燃烧后的空气‑燃料混合物推入进气歧管中。结合活塞的运动,进气门可以从当活塞处于BDC时的完全关闭位置致动到当活塞在BDC与TDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达TDC时致动到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。结合进气门的打开和关闭,排气门(诸如图1的排气门54)可以在整个排气冲程中维持在关闭位置中。在另一个示例中,当活塞经由排气门凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统53)的未修改操作从BDC移动到TDC时,排气门也可以打开,使得排气门可以从当活塞处于BDC时的完全关闭位置致动到当活塞在BDC与TDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达TDC时致动到完全关闭位置。在一个实施例中,进气门可以由凸轮致动系统致动,所述凸轮致动系统可以经由控制器采用可变气门正时(VVT)。另外,排气门还可以利用凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统53),以便经由控制器命令的VVT将排气门维持在关闭位置中。
[0053] 在216处,对于进气冲程,方法200可以再次打开和关闭进气门。当活塞从TDC移动到BDC时,进气门可以打开和关闭。当活塞从TDC移动到BDC时,在气缸中形成真空,从而吸入来自进气歧管的空气、来自EGR系统的排气以及在排气阶段期间从气缸排出的先前燃烧的空气‑燃料混合物的混合物,然后可以将其用于第二燃烧事件。结合活塞的运动,进气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。在一个示例中,进气门在第二燃烧事件之前关闭可以相对于活塞到达TDC提前以便减少发动机燃烧的富操作。
[0054] 在218处,方法200可以确定是否满足第二燃烧事件的条件。在一个示例中,第二燃烧事件的条件可以包括活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器进行主燃料喷射。然而,由于在相应的进气冲程期间进入气缸的进气的成分的差异,用于第二燃烧事件的条件可能不同于用于第一燃烧事件的条件。具体地,由于燃烧后的气体与进气的混合物,氧气浓度可能降低,因此喷射正时可以相对于活塞到达TDC提前以便避免富操作。在另一个示例中,由于气缸中已经有富气体,用于第二燃烧事件的条件可以是活塞处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许在直接喷射之前进行引燃喷射。然而,该示例的中间状态可能与208的示例的中间状态不同,因为它可能比208的中间状态更接近TDC,以允许引燃喷射的正时提前。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第二燃烧事件的条件,则方法200可以前进到219以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到218。
[0055] 在220处,方法200可以喷射用于第二燃烧事件的燃料。如在218中所提及的,用于第一燃烧事件的引燃喷射和主喷射两者中的喷射可以相对于活塞到达TDC提前以便降低富操作的可能性,并且可以减少引燃喷射燃料的量。在一个实施例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0056] 在222处,方法200可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法200可以前进到223以等待直到活塞处于EVO,然后返回到222。如果活塞处于EVO,则方法200前进到224。
[0057] 在224处,对于排气冲程,方法200可以打开和关闭排气门(诸如图1的排气门54)。排气门可以经由凸轮致动系统打开和关闭。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的排气门将燃烧后的空气‑燃料混合物推入排气歧管(诸如图1的排气歧管48)中,然后可以引导所述空气‑燃料混合物通过排放控制系统(诸如图1的排放控制系统70)和涡轮(未示出)。在排气门的打开和关闭结合排气冲程的情况下,可以结束再吸入,并且方法
200可以前进到226以将气缸操作交替为标准四冲程循环,其中进气(包括EGR)在进气冲程期间经由进气门被引导到气缸中,并且排气在排气冲程期间经由排气门被引导到排气歧管中。交替的气缸操作可以包括执行四冲程循环,然后以循环方式返回到执行再吸入。方法
200然后可以结束。
[0058] 图3示出了用于经由车辆(诸如图1的车辆100)的多缸发动机(诸如图1的发动机10)的排气门(诸如图1的排气门54)从排气歧管(诸如图1的排气歧管48)再吸入空气/排气混合物的第二方法300。
[0059] 在302处,方法300可以估计发动机工况。估计发动机工况可以涉及估计发动机负荷和发动机转速。如关于图1所解释的,可以使用来自联接到曲轴(诸如图1的曲轴40)的传感器(诸如图1的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(PIP)来确定发动机的发动机转速或RPM。可以经由包括MAF传感器(诸如图1的MAF传感器120)的空气流量测量来确定发动机负荷。排放控制系统(诸如图1的排放控制系统70)上游的排气的性质(诸如排气空燃比)可以经由排气传感器(诸如图1的排气传感器126和/或排气传感器162)来确定。另外,SCR催化器(诸如图1的SCR催化器71)内的排气的温度可以经由SCR传感器(诸如图1的SCR催化器传感器73)或排气温度传感器来确定,以便确定SCR催化器是否在足够高的温度下操作以进行有效的催化反应。此外,还可以估计环境状况诸如环境温度和湿度。
[0060] 在304处,方法300可以确定是否满足用于发起再吸入的条件。再吸入可以涉及在第一燃烧事件之后从气缸(诸如图1的气缸30)排出排气,以便在活塞(诸如图1的活塞36)的紧接后续进气冲程中再吸入燃烧后的空气‑燃料混合物以进行第二燃烧事件。在该示例中,紧接后续的再吸入可以对应于在排气冲程之后的曲轴角度的位移至多5度至10度之后开始打开排气门。用于发起再吸入的条件可以包括在一个示例中确定发动机转速是否低于阈值发动机转速。例如,阈值发动机转速可以被设定为怠速,或接近怠速。作为一个示例,阈值转速可以是在600RPM至1000RPM的范围中的一个值。替代地,可以在整个发动机转速范围内发起再吸入。用于发起再吸入的条件还可以包括确定SCR催化器是否在阈值温度以下操作。作为一个示例,阈值温度可以被设定为起燃温度,所述起燃温度是催化作用以50%效率操作的温度。如果SCR催化器低于阈值温度,则可以发起再吸入以便升高排气温度以使SCR催化器更有效地操作。如果不满足用于再吸入的条件,则方法300可以前进到305以维持当前发动机工况。例如,当前发动机工况可以包括在进气冲程期间打开进气门,其中排气门关闭,以及在排气冲程期间打开排气门,其中进气门关闭。在返回到维持当前发动机操作之后,所述方法可以结束。
[0061] 如果确定满足用于发动机气缸的再吸入的条件,则在306处,方法300可以打开和关闭进气门(诸如图1的进气门52)以在活塞的进气冲程期间从进气歧管吸入空气。在活塞从上止点(TDC)到下止点(BDC)的运动期间,进气门可以被致动以打开到完全打开位置并关闭到完全关闭位置。结合活塞的运动,进气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。如关于图1所提及,在一个实施例中,进气门可以由凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)致动,或者通过电子气门致动。在进气冲程期间打开和关闭进气门可以允许空气从进气歧管流入气缸,其中由于活塞从TDC到BDC的运动而产生真空。除了进气之外,由排气再循环(EGR)通道(诸如图1的EGR通道140)提供到进气歧管中的来自EGR系统的排气也可能由于其中产生的真空而从进气歧管流入气缸。
[0062] 在308处,方法300然后可以确定是否满足第一燃烧事件的条件。在一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射。在另一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程期间处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许除了经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射之外还经由燃料喷射器将燃料蒸气引燃喷射到气缸中。在一个示例中,引燃喷射和主喷射两者的喷射正时可以从活塞到达TDC延迟以便维持NOx水平并降低噪声。在另一个示例中,还可以通过增加引燃的数量并增加经由引燃喷射所喷射的燃料量来改变引燃喷射,以在向气缸提供较低水平的排气再循环(EGR)时维持较低噪声。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第一燃烧事件的条件,则方法300可以前进到309以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到308。
[0063] 在310处,方法300可以喷射用于第一燃烧事件的燃料。用于第一燃烧事件的燃料喷射可以包括经由一次或多次引燃喷射进行的燃料喷射,随后是经由直接喷射进行的燃料喷射。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0064] 在312处,方法300可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法300可以前进到313以等待直到活塞处于EVO,然后返回到312。如果活塞处于EVO,则方法300前进到314。
[0065] 在314处,对于排气冲程,方法300可以打开和关闭排气门。排气门可以经由凸轮致动系统打开和关闭。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的排气门将燃烧后的空气‑燃料混合物推入排气歧管(诸如图1的排气歧管48)中。结合活塞的运动,排气门可以从当活塞处于BDC时的完全关闭位置致动到当活塞在BDC与TDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达TDC时致动到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于排气门的最大气门升程。
[0066] 在316处,对于进气冲程,方法300可以再次打开和关闭排气门。当活塞从TDC移动到BDC时,排气门可以打开和关闭。结合活塞的运动,排气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于排气门的最大气门升程。同时,当活塞从TDC移动到BDC时,进气门可以经由可变气门正时(VVT)维持关闭。在另一个示例中,当活塞经由进气门凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)的未修改操作从TDC移动到BDC时,进气门也可以打开,使得进气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。当活塞从TDC移动到BDC时,在气缸中形成真空,从而吸入来自310中的燃烧的先前燃烧的排气与来自先前燃烧的维持在排气歧管中的附加排气的混合物,然后可以将其用于第二燃烧事件。在一个示例中,排气门在第二燃烧事件之前关闭可以提前以便减少发动机燃烧的富操作。
[0067] 在318处,方法300可以确定是否满足第二燃烧事件的条件。在一个示例中,第二燃烧事件的条件可以包括活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器进行主燃料喷射。然而,由于在相应的进气冲程期间进气的差异,用于第二燃烧事件的条件可能不同于用于第一燃烧事件的条件。具体地,由于部分燃烧的排气与先前燃烧循环期间燃烧的排气的混合物,氧气浓度可能大幅降低;因此,喷射正时可以相对于活塞到达TDC提前,并且可以减少由引燃喷射而喷射的燃料量,以便避免富操作,并且可以优化喷射分数以最大程度地减少烟粒排放。在另一个示例中,由于气缸中已经有富气体,用于第二燃烧事件的条件可以是活塞处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许进行引燃喷射。然而,该示例的中间状态可能与308的示例的中间状态不同,因为它可能比308的中间状态更接近TDC,以允许引燃喷射的正时提前。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第二燃烧事件的条件,则方法300可以前进到319以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到318。
[0068] 在320处,方法300可以喷射用于第二燃烧事件的燃料。如在318中所提及的,经由用于第一燃烧事件的引燃喷射和主喷射进行的喷射可以提前以降低富操作的可能性,并且可以减少引燃喷射燃料的量。在一个实施例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0069] 在322处,方法300可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法300可以前进到323以等待直到活塞处于EVO,然后返回到322。如果活塞处于EVO,则方法300前进到324。
[0070] 在324处,对于排气冲程,方法300可以打开和关闭排气门。排气门可以经由凸轮致动系统打开和关闭。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的排气门将燃烧后的排气推入排气歧管(诸如图1的排气歧管48)中,然后可以引导所述燃烧后的排气通过排放控制系统和涡轮(未示出)。在排气门的打开和关闭结合排气冲程的情况下,可以结束再吸入,并且方法300可以前进到326以将气缸操作交替为标准四冲程循环,其中进气(包括EGR)在进气冲程期间经由进气门被引导到气缸中,并且排气在排气冲程期间经由排气门被引导到排气歧管中。交替的气缸操作可以包括执行四冲程循环,然后以循环方式返回到执行再吸入。然后,方法300可以结束。
[0071] 通过这种方式,图2和图3两者描述了用于在发动机中实施再吸入的方法,其中进气门可以在第一进气冲程期间打开,并且进气门或排气门中的任一者可以在气缸的第一发动机循环期间在第一排气冲程期间打开。在气缸的紧接在第一发动机循环之后的第二发动机循环中,进气门或排气门可以在第二进气冲程期间打开以将燃烧后的气体再吸入到气缸中,之后可以打开排气门作为第二排气冲程的一部分。例如,在第一排气冲程期间打开进气门可以包括在第一排气冲程期间完全打开进气门,同时维持进气门关闭以将燃烧后的气体排出到进气歧管,而在第二进气冲程期间打开排气门可以包括在第二进气冲程期间打开排气门,同时维持进气门关闭,以便从进气歧管再吸入燃烧后的气体。
[0072] 图4示出了用于通过经由车辆(诸如图1的车辆100)的多缸发动机(诸如图1的发动机10)的排气门(诸如图1的排气门54)从排气歧管(诸如图1的排气歧管48)再吸入排气进行再吸入的第三方法400。
[0073] 在402处,方法400可以估计发动机工况。估计发动机工况可以涉及估计发动机负荷和发动机转速。如关于图1所解释的,可以使用来自联接到曲轴(诸如图1的曲轴40)的传感器(诸如图1的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(PIP)来确定发动机的发动机转速或RPM。可以经由包括MAF传感器(诸如图1的MAF传感器120)的空气流量测量来确定发动机负荷。排放控制系统(诸如图1的排放控制系统70)上游的排气的性质(诸如排气空燃比)可以经由排气传感器(诸如图1的排气传感器126和/或排气传感器162)来确定。另外,SCR催化器(诸如图1的SCR催化器71)内的排气的温度可以经由SCR传感器(诸如图1的SCR催化器传感器73)或排气温度传感器来确定,以便确定SCR催化器是否在足够高的温度下操作以进行有效的催化反应。此外,还可以估计环境状况诸如环境温度和湿度。
[0074] 在404处,方法400可以确定是否满足用于发起再吸入的条件。再吸入可以涉及部分地打开排气门(诸如图1的排气门54)作为排气冲程的一部分、在第一燃烧事件之后从气缸(诸如图1的气缸30)排出排气以及维持排气门处于部分打开位置,以便在活塞(诸如图1的活塞36)的紧接后续进气冲程中再吸入排气以进行第二燃烧事件。用于发起再吸入的条件可以包括在一个示例中确定发动机转速是否低于阈值发动机转速。例如,阈值发动机转速可以被设定为怠速,或接近怠速。作为一个示例,阈值转速可以是在600RPM至1000RPM的范围中的一个值。替代地,可以在整个发动机转速范围内发起再吸入。用于发起再吸入的条件还可以包括确定SCR催化器是否在阈值温度以下操作。作为一个示例,阈值温度可以被设定为起燃温度,所述起燃温度是催化作用以50%效率操作的温度。如果SCR催化器低于阈值温度,则可以发起再吸入以便升高排气温度以使SCR催化器更有效地操作。如果不满足用于再吸入的条件,则方法400可以前进到405以维持当前发动机工况。例如,当前发动机工况可以包括在进气冲程期间打开进气门,其中排气门关闭,以及在排气冲程期间打开排气门,其中进气门关闭。在返回到维持当前发动机操作之后,所述方法可以结束。
[0075] 如果确定满足用于发动机气缸的再吸入的条件,则在406处,方法400可以打开和关闭进气门(诸如图1的进气门52)以在活塞的进气冲程期间从进气歧管吸入空气。在活塞从上止点(TDC)到下止点(BDC)的运动期间,进气门可以被致动以打开到完全打开位置并关闭到完全关闭位置。结合活塞的运动,进气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。如关于图1所提及,在一个实施例中,进气门可以由凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)致动,或者通过电子气门致动。在进气冲程期间打开和关闭进气门可以允许空气从进气歧管流入气缸,其中由于活塞从TDC到BDC的运动而产生真空。除了进气之外,由排气再循环(EGR)通道(诸如图1的EGR通道140)提供到进气歧管中的来自EGR系统的排气也可能由于其中产生的真空而从进气歧管流入气缸。
[0076] 在408处,方法400然后可以确定是否满足第一燃烧事件的条件。在一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射。在另一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程期间处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)将燃料蒸气引燃喷射到气缸中。引燃喷射和主喷射两者的喷射正时可以从活塞到达TDC延迟以便维持NOx水平并降低噪声。在另一个示例中,还可以通过增加引燃的数量并增加经由引燃喷射所喷射的燃料量来改变引燃喷射,以在向气缸提供较低水平的排气再循环(EGR)时维持较低噪声。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第一燃烧事件的条件,则方法400可以前进到409以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到408。
[0077] 在410处,方法400可以喷射用于第一燃烧事件的燃料。用于第一燃烧事件的燃料喷射可以包括经由一次或多次引燃喷射进行的燃料喷射,随后是经由直接喷射进行的燃料喷射。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0078] 在412处,方法400可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法400可以前进到413以等待直到活塞处于EVO,然后返回到412。如果活塞处于EVO,则方法400前进到414。
[0079] 在414处,对于排气冲程,方法400可以部分地打开排气门。在标准四冲程循环期间,排气门部分打开可以是排气门开度的完全打开操作的10%至20%,其中在标准四冲程循环期间,排气门在排气冲程期间到达完全打开位置。在一个示例中,排气门可以在排气冲程期间移位1mm以进行部分通,而不是移位超过1mm以进行完全通风(例如,在标准四冲程循环期间)。排气门可以经由凸轮致动系统部分地打开,所述凸轮致动系统采用可变气门正时(VVT)、可变凸轮正时(VCT)或可变气门升程(VVL)中的一者或多者,以便维持排气门打开更长时间段结合凸轮廓线变换(CPS)来部分地打开排气门。排气门在排气冲程结束时可能不会关闭。由于排气门开度较小,当活塞可以从BDC移位到TDC时,可以经由部分打开的排气门将燃烧后的空气‑燃料混合物的较小部分推出进入排气歧管(诸如图1的排气歧管48)中。燃烧后的空气‑燃料混合物的较高部分可以维持在气缸内以进行燃烧。
[0080] 在416处,对于紧接在排气冲程后的进气冲程,方法400可以维持排气门部分地打开。当活塞从TDC移动到BDC时,排气门可以维持部分打开。排气门在进气冲程期间的开度可以与排气门在紧接前一进气冲程期间的开度相同。通过这种方式,可以在排气冲程和进气冲程两者期间允许排气通过部分打开的排气门离开和进入气缸。同时,当活塞从TDC移动到BDC时,进气门可以经由VVT维持关闭。在另一个示例中,当活塞经由进气门凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)的未修改操作从TDC移动到BDC时,进气门也可以打开,使得进气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。当活塞从TDC移动到BDC时,在气缸中形成真空,从而吸入来自410中的燃烧的部分燃烧的排气与来自先前燃烧的维持在排气歧管中的附加排气的混合物,然后可以将其用于第二燃烧事件。
[0081] 在418处,方法400可以在压缩冲程之前关闭排气门。在排气冲程期间排气门的关闭正时可以取决于步骤414、416中排气门的打开程度。在一个示例中,一旦活塞到达BDC,就可以关闭排气门。在另一个示例中,排气门可以在TDC与BDC之间的中间状态下关闭,并且可以由凸轮致动系统经由VVT致动到关闭位置。
[0082] 在420处,方法400可以确定是否满足第二燃烧事件的条件。在一个示例中,第二燃烧事件的条件可以包括活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器进行主燃料喷射。然而,由于在相应的进气冲程期间进气的差异,用于第二燃烧事件的条件可能不同于用于第一燃烧事件的条件。具体地,由于部分燃烧的排气与先前燃烧循环期间燃烧的排气的混合物,氧气浓度可能大幅降低;因此,喷射正时可以提前,并且可以减少由引燃喷射而喷射的燃料量,以便避免富操作,并且可以优化喷射分数以最大程度地减少烟粒排放。在另一个示例中,由于气缸中已经有富气体,用于第二燃烧事件的条件可以是活塞处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许进行引燃喷射。然而,该示例的中间状态可能与408的示例的中间状态不同,因为它可能比408的中间状态更接近TDC,以允许引燃喷射的正时提前。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第二燃烧事件的条件,则方法400可以前进到421以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到420。
[0083] 在422处,方法400可以喷射用于第二燃烧事件的燃料。如在420中所提及的,用于第一燃烧事件的引燃喷射和主喷射两者进行的喷射可以提前以降低富操作的可能性,并且可以减少引燃喷射燃料的量。在一个实施例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0084] 在424处,方法400可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法400可以前进到425以等待直到活塞处于EVO,然后返回到424。如果活塞处于EVO,则方法400前进到426。
[0085] 在426处,对于排气冲程,方法400可以打开和关闭排气门。排气门可以经由凸轮致动系统打开和关闭。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的排气门将燃烧后的排气推入排气歧管中,然后可以引导所述燃烧后的排气通过排放控制系统和涡轮(未示出)。在排气门的打开和关闭结合排气冲程的情况下,可以结束再吸入,并且方法400可以前进到426以将气缸操作交替为标准四冲程循环,其中进气(包括EGR)在进气冲程期间经由进气门被引导到气缸中,并且排气在排气冲程期间经由排气门被引导到排气歧管中。交替的气缸操作可以包括执行四冲程循环,然后以循环方式返回到执行再吸入。然后,方法
400可以结束。
[0086] 图5示出了用于经由车辆(诸如图1的车辆100)的多缸发动机(诸如图1的发动机10)的进气门(诸如图1的进气门52)从进气歧管(诸如图1的进气歧管44)再吸入空气/排气混合物进行再吸入的第四方法500。
[0087] 在502处,方法500可以估计发动机工况。估计发动机工况可以涉及估计发动机负荷和发动机转速。如关于图1所解释的,可以使用来自联接到曲轴(诸如图1的曲轴40)的传感器(诸如图1的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(PIP)来确定发动机的发动机转速或RPM。可以经由包括MAF传感器(诸如图1的MAF传感器120)的空气流量测量来确定发动机负荷。排放控制系统(诸如图1的排放控制系统70)上游的排气的性质(诸如排气空燃比)可以经由排气传感器(诸如图1的排气传感器126和/或排气传感器162)来确定。另外,SCR催化器(诸如图1的SCR催化器71)内的排气的温度可以经由SCR传感器(诸如图1的SCR催化器传感器73)或排气温度传感器来确定,以便确定SCR催化器是否在足够高的温度下操作以进行有效的催化反应。此外,还可以估计环境状况诸如环境温度和湿度。
[0088] 在504处,方法500可以确定是否满足用于发起再吸入的条件。再吸入可以涉及部分地打开进气门(诸如图1的进气门52)作为排气冲程的一部分、在第一燃烧事件之后从气缸(诸如图1的气缸30)排出排气以及维持进气门处于部分打开位置,以便在活塞(诸如图1的活塞36)的紧接后续进气冲程中再吸入空气与部分燃烧的排气的混合物以进行第二燃烧事件。用于发起再吸入的条件可以包括在一个示例中确定发动机转速是否低于阈值发动机转速。例如,阈值发动机转速可以被设定为怠速,或接近怠速。作为一个示例,阈值转速可以是在600RPM至1000RPM的范围中的一个值。替代地,可以在整个发动机转速范围内发起再吸入。用于发起再吸入的条件还可以包括确定SCR催化器是否在阈值温度以下操作。作为一个示例,阈值温度可以被设定为起燃温度,所述起燃温度是催化作用以50%效率操作的温度。如果SCR催化器低于阈值温度,则可以发起再吸入以便升高排气温度以使SCR催化器更有效地操作。如果不满足用于再吸入的条件,则方法500可以前进到505以维持当前发动机工况。
例如,当前发动机工况可以包括在进气冲程期间打开进气门,其中排气门关闭,以及在排气冲程期间打开排气门,其中进气门关闭。在返回到维持当前发动机操作之后,所述方法可以结束。
[0089] 如果确定满足用于发动机气缸的再吸入的条件,则在506处,方法500可以打开和关闭进气门(诸如图1的进气门52)以在活塞的进气冲程期间从进气歧管吸入空气。在活塞从上止点(TDC)到下止点(BDC)的运动期间,进气门可以被致动以打开到完全打开位置并关闭到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。结合活塞的运动,进气门可以从当活塞处于TDC时的完全关闭位置致动到当活塞在TDC与BDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达BDC时致动到完全关闭位置。如关于图1所提及,在一个实施例中,进气门可以由凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)致动,或者通过电子气门致动。在进气冲程期间打开和关闭进气门可以允许空气从进气歧管流入气缸,其中由于活塞从TDC到BDC的运动而产生真空。除了进气之外,由排气再循环(EGR)通道(诸如图1的EGR通道140)提供到进气歧管中的来自EGR系统的排气也可能由于其中产生的真空而从进气歧管流入气缸。
[0090] 在508处,方法500然后可以确定是否满足第一燃烧事件的条件。在一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射。在另一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程期间处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许经由燃料喷射器将燃料蒸气引燃喷射到气缸中。引燃喷射和主喷射两者的喷射正时可以从活塞到达TDC延迟以便维持NOx水平并降低噪声。在另一个示例中,还可以通过增加引燃的数量并增加经由引燃喷射所喷射的燃料量来改变引燃喷射,以在向气缸提供较低水平的排气再循环(EGR)时维持较低噪声。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第一燃烧事件的条件,则方法500可以前进到509以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到508。
[0091] 在510处,方法500可以喷射用于第一燃烧事件的燃料。用于第一燃烧事件的燃料喷射可以包括经由一次或多次引燃喷射进行的燃料喷射,随后是经由直接喷射进行的燃料喷射。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0092] 在512处,方法500可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法500可以前进到513以等待直到活塞处于EVO,然后返回到512。如果活塞处于EVO,则方法500前进到514。
[0093] 在514处,对于排气冲程,方法500可以部分地打开进气门。在标准四冲程循环期间,进气门部分打开可以是进气门开度的完全打开操作的10%至20%,其中在标准四冲程循环期间,进气门在进气冲程期间到达完全打开位置。在一个示例中,排气门可以在进气冲程期间移位1mm以进行部分通风,而不是移位超过1mm以进行完全通风(例如,在标准四冲程循环期间)。进气门可以经由凸轮致动系统部分地打开,所述凸轮致动系统采用可变气门正时(VVT)、可变凸轮正时(VCT)或可变气门升程(VVL)中的一者或多者,以便维持进气门打开更长时间段结合凸轮廓线变换(CPS)来部分地打开进气门。进气门在排气冲程结束时可能不会关闭。同时,当活塞从BDC移动到TDC时,进气门可以经由VVT维持关闭。在另一个示例中,当活塞经由排气门凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统53)的未修改操作从BDC移动到TDC时,排气门也可以打开,使得排气门可以从当活塞处于BDC时的完全关闭位置致动到当活塞在BDC与TDC之间的中途时的完全打开位置,并且在活塞到达TDC时致动到完全关闭位置。由于进气门开度较小,当活塞可以从BDC移位到TDC时,可以经由部分打开的进气门将燃烧后的空气‑燃料混合物的较小部分推出进入进气歧管中。燃烧后的空气‑燃料混合物的较高部分可以维持在气缸内以进行燃烧。
[0094] 在516处,对于紧接在排气冲程后的进气冲程,方法500可以维持进气门部分地打开。当活塞从TDC移动到BDC时,进气门可以维持部分打开。进气门在进气冲程期间的开度可以与进气门在紧接前一进气冲程期间的开度相同。通过这种方式,可以在排气冲程和进气冲程两者期间允许来自EGR的排气、燃烧后的空气‑燃料混合物和空气的混合物通过部分打开的进气门离开和进入气缸。同时,当活塞从TDC移动到BDC时,排气门可以经由VVT维持关闭。当活塞从TDC移动到BDC时,在气缸中形成真空,从而吸入来自510中的燃烧的部分燃烧的排气、来自EGR系统的排气和进气歧管中的空气的混合物,然后可以将其用于第二燃烧事件。
[0095] 在518处,方法500可以在压缩冲程之前关闭进气门。步骤514、516中的进气门的正时。在一个示例中,一旦活塞到达BDC,就可以关闭进气门。在另一个示例中,进气门可以在TDC与BDC之间的中间状态下关闭,并且可以由凸轮致动系统经由VVT致动到关闭位置。
[0096] 在520处,方法500可以确定是否满足第二燃烧事件的条件。在一个示例中,第二燃烧事件的条件可以包括活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器进行主燃料喷射。然而,由于在相应的进气冲程期间进气的差异,用于第二燃烧事件的条件可能不同于用于第一燃烧事件的条件。具体地,由于部分燃烧的排气与空气的混合物,氧气浓度可能降低;因此,喷射正时可以提前,并且可以减少由引燃喷射而喷射的燃料量,以便避免富操作,并且可以优化喷射分数以最大程度地减少烟粒排放。在另一个示例中,由于气缸中已经有富气体,用于第二燃烧事件的条件可以是活塞处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许进行引燃喷射。然而,该示例的中间状态可能与508的示例的中间状态不同,因为它可能比508的中间状态更接近TDC,以允许引燃喷射的正时提前。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第二燃烧事件的条件,则方法500可以前进到521以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到520。
[0097] 在522处,方法500可以喷射用于第二燃烧事件的燃料。如在520中所提及的,用于第一燃烧事件的引燃喷射和主喷射两者进行的喷射可以提前以降低富操作的可能性,并且可以减少引燃喷射燃料的量。在一个实施例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0098] 在524处,方法500可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法500可以前进到525以等待直到活塞处于EVO,然后返回到524。如果活塞处于EVO,则方法500前进到526。
[0099] 在526处,对于排气冲程,方法500可以打开和关闭排气门。排气门可以经由凸轮致动系统打开和关闭。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的排气门将燃烧后的排气推入排气歧管中,然后可以引导所述燃烧后的排气通过排放控制系统和涡轮(未示出)。在排气门的打开和关闭结合排气冲程的情况下,可以结束再吸入,并且方法500可以前进到526以将气缸操作交替为标准四冲程循环,其中进气(包括EGR)在进气冲程期间经由进气门被引导到气缸中,并且排气在排气冲程期间经由排气门被引导到排气歧管中。交替的气缸操作可以包括执行四冲程循环,然后以循环方式返回到执行再吸入。然后可以结束方法500。
[0100] 图6示出了根据本公开的图2的方法的用于发动机气缸(诸如图1的气缸30)中的再吸入的进气门和排气门的修改的操作的时序图600。沿着x轴示出了参考活塞的循环运动内的上止点(TDC)和下止点(BDC)极值的与活塞(诸如图1的活塞36)的周期性循环相对应的时间。现在参考时序图600中的顶部曲线图,曲线605描绘了活塞(诸如图1的活塞36)在气缸中的位置,其中活塞的位置(沿着y轴)的范围从TDC和/或BDC开始,并且进一步参考发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的活塞的冲程。曲线605在正弦循环通过四冲程循环的两个常规循环以便完成再吸入方面描绘了活塞位置,其中标记进气_1、压缩_1、燃烧_1、排气_1和进气_2、压缩_2、燃烧_2和排气_2标记与进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程相关联的时间间隔。时序图600进一步描绘了曲线610中的气缸压力,其示出了在进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程中气缸中发生的压力变化。为了使时序图600中描绘的再吸入发生,进气门(诸如图1的进气门52)的操作从四冲程循环的标准操作进行修改。再吸入期间的进气门位置由曲线615描绘,并且在再吸入期间的排气门位置(诸如图1的排气门54的位置)由曲线620描绘。在再吸入期间操作的燃料喷射曲线由曲线625示意性地描绘。
[0101] 在第一进气冲程(此处被描绘为进气_1冲程)期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门完全打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,其中气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高(例如,最大气门升程)。当进气门处于打开位置时,来自进气歧管(诸如图1的进气歧管44)的空气流入气缸。在进气冲程期间,不喷射燃料并且不执行燃烧。因此,气缸压力维持在基线平衡值,并且排气门维持在关闭位置。
[0102] 第一压缩冲程(在此描绘为压缩_1冲程)可以在进气_1冲程之后。在再吸入的压缩_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置。当活塞移动到TDC时,气缸内的空气被压缩,并且气缸中的压力随着活塞而增加。在压缩冲程结束时,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图625中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图2所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及在主(直接)喷射之前的一次或多次引燃喷射。此外,与四冲程循环的典型燃料喷射事件相比,燃料喷射正时可以相对于活塞到达TDC延迟,以便维持NOx水平和较低噪声。
[0103] 第一燃烧冲程(在此描绘为燃烧_1冲程)可以在压缩_1冲程之后。在再吸入的燃烧_1冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火发起燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火发起燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞进一步从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着燃烧气体的膨胀而降低,从而在气缸到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许燃烧后的气体在活塞上做功。
[0104] 第一排气冲程(在此描绘为排气_1冲程)在燃烧_1冲程之后。在再吸入的排气_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在BDC处,进气门而非排气门完全打开,并且在TDC处,进气门完全关闭,进气门的打开在BDC与TDC之间的中点处最高。在打开位置中,气缸中在前一燃烧_1冲程之后的部分燃烧的气体被排出到进气歧管中。排气门在整个第一排气冲程中维持在关闭位置中,并且排气不被引导到排气歧管。在排气_1冲程期间,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力维持在基线平衡值。
[0105] 第二进气冲程(在此描绘为进气_2冲程)可以在排气_1冲程之后。在再吸入的进气_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门完全打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高。在打开位置中,进气歧管中的新鲜环境空气与来自进气歧管的部分燃烧的气体(在排气_1冲程期间排出到进气歧管的气体)的组合通过气缸中的由活塞的运动产生的真空从进气歧管流入气缸中。通过这种方式,燃烧后的空气燃料混合物被再吸入气缸中以进行再燃烧。在整个第二进气冲程中,排气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个进气_2冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。
[0106] 第二压缩冲程(在此描绘为压缩_2冲程)可以在进气_2冲程之后。在再吸入的压缩_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置,使得当活塞压缩维持在气缸中的空气时,气缸中的压力增加。因此,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图625中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图2所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及一次或多次引燃喷射。与再吸入的压缩_1冲程相比,可以减少引燃喷射的次数并且可以减少引燃喷射的喷射体积,以便降低气缸的富操作的可能性,并且喷射分数被优化以最大程度地减少烟粒排放。此外,与典型的四冲程发动机循环相比,引燃喷射和主喷射的喷射正时相对于活塞位置提前,以另外降低气缸的富操作的可能性。
[0107] 第二燃烧冲程(在此描绘为燃烧_2冲程)可以在压缩_2冲程之后。在再吸入的燃烧_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火点燃燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火点燃燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着维持在其中的部分燃烧的气体的膨胀而降低,从而在活塞到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许部分燃烧的气体在活塞上做功。
[0108] 第二排气冲程(在此描绘为排气_2冲程)可以在燃烧_2冲程之后。在排气_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在活塞从BDC到TDC的运动期间,排气门从完全关闭位置转变到完全打开位置,并且返回到完全关闭位置,从而允许在先前的燃烧_1冲程期间在气缸中产生的部分燃烧的气体由于气缸的压缩而排出到排气歧管中。排气门在活塞处于BDC时开始打开,当活塞在BDC与TDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞处于TDC时完全关闭。因此,在整个第二排气冲程中,进气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个排气_1冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。在排气_2冲程完成之后,所述方法结束,并且发动机操作交替到标准四冲程发动机循环的循环。
[0109] 图7示出了根据本公开的图3的方法的用于发动机气缸(诸如图1的气缸30)中的再吸入的进气门和排气门的修改的操作的时序图700。沿着x轴示出了参考活塞的循环运动内的上止点(TDC)和下止点(BDC)极值的与活塞(诸如图1的活塞36)的周期性循环相对应的时间。现在参考时序图700中的顶部曲线图,曲线705描绘了活塞(诸如图1的活塞36)在发动机中的位置,其中活塞的位置(沿着y轴)的范围从TDC和/或BDC开始,并且进一步参考发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的活塞的冲程。曲线705在正弦循环通过四冲程循环的两个常规循环以便完成再吸入方面描绘了活塞位置,其中标记进气_1、压缩_1、燃烧_1、排气_1和进气_2、压缩_2、燃烧_2和排气_2标记与进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程相关联的时间间隔。时序图700进一步描绘了曲线710中的气缸压力,其示出了在进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程中气缸中发生的压力变化。为了使时序图700中描绘的再吸入发生,排气门(诸如图1的排气门54)的操作从四冲程循环的标准操作进行修改。再吸入期间的进气门(诸如图1的进气门52)的位置由曲线715描绘,并且在再吸入期间的排气门的对应位置由曲线720描绘。在再吸入期间操作的燃料喷射曲线由曲线725示意性地描绘。
[0110] 在第一进气冲程(此处被描绘为进气_1冲程)期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门完全打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,其中气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高(例如,最大气门升程)。当进气门处于打开位置时,来自进气歧管(诸如图1的进气歧管44)的空气流入气缸。在进气冲程期间,不喷射燃料并且不执行燃烧。因此,气缸压力维持在基线平衡值,并且排气门在整个第一进气冲程中维持在关闭位置。
[0111] 第一压缩冲程(在此描绘为压缩_1冲程)可以在进气_1冲程之后。在再吸入的压缩_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置。当活塞移动到TDC时,气缸内的空气被压缩,并且气缸中的压力随着活塞而增加。在压缩冲程结束时,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图725中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图3所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及在主(直接)喷射之前的一次或多次引燃喷射。此外,与四冲程循环的典型燃料喷射事件相比,燃料喷射正时可以相对于活塞到达TDC延迟,以便维持NOx水平和较低噪声。
[0112] 第一燃烧冲程(在此描绘为燃烧_1冲程)可以在压缩_1冲程之后。在再吸入的燃烧_1冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火发起燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火发起燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞进一步从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着燃烧气体的膨胀而降低,从而在气缸到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许燃烧后的气体在活塞上做功。
[0113] 第一排气冲程(在此描绘为排气_1冲程)可以在燃烧_1冲程之后。在再吸入的排气_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在BDC处,排气门完全打开,并且在TDC处,排气门完全关闭,排气门的打开在BDC与TDC之间的中点处最高。进气门维持在关闭位置中,并且排气不被引导到进气歧管。在打开位置中,气缸中在前一燃烧_1冲程之后的燃烧后的气体被排出到排气歧管中。在排气_1冲程期间,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力维持在基线平衡值。
[0114] 第二进气冲程(在此描绘为进气_2冲程)可以在排气_1冲程之后。在再吸入的进气_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,排气门完全打开,并且在BDC处,排气门完全关闭,气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高。在打开位置中,排气歧管中的排气与来自排气歧管的部分燃烧的气体(在排气_1冲程期间排出到排气歧管的气体)的组合通过气缸中的由活塞的运动产生的真空从进气歧管流入气缸中。通过这种方式,燃烧后的空气‑燃料混合物被再吸入气缸中以进行再燃烧。在整个第二进气冲程中,进气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个进气_2冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。
[0115] 第二压缩冲程(在此描绘为压缩_2冲程)可以在进气_2冲程之后。在再吸入的压缩_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置,使得当活塞压缩维持在气缸中的空气时,气缸中的压力增加。因此,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图725中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图3所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及一次或多次引燃喷射。与再吸入的压缩_1冲程相比,可以减少引燃喷射的次数并且可以减少引燃喷射的喷射体积,以便降低气缸的富操作的可能性,并且喷射分数可以被优化以最大程度地减少烟粒排放。此外,与典型的四冲程发动机循环相比,引燃喷射和主喷射的喷射正时相对于活塞位置提前,以另外降低气缸的富操作的可能性。
[0116] 第二燃烧冲程(在此描绘为燃烧_2冲程)可以在压缩_2冲程之后。在再吸入的燃烧_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火点燃燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火点燃燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着维持在其中的部分燃烧的气体的膨胀而降低,从而在活塞到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许部分燃烧的气体在活塞上做功。
[0117] 第二排气冲程(在此描绘为排气_2冲程)可以在燃烧_2冲程之后。在排气_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在活塞从BDC到TDC的运动期间,排气门从完全关闭位置转变到完全打开位置,并且返回到完全关闭位置,从而允许在先前的燃烧_1冲程期间在气缸中产生的部分燃烧的气体由于气缸的压缩而排出到排气歧管中。排气门在活塞处于BDC时开始打开,当活塞在BDC与TDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞处于TDC时完全关闭。因此,进气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个排气_1冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。在排气_2冲程完成之后,所述方法结束,并且发动机操作交替到标准四冲程发动机循环的循环。
[0118] 图8示出了根据本公开的图4的方法的用于发动机气缸(诸如图1的气缸30)中的再吸入的进气门和排气门的修改的操作的时序图800。沿着x轴示出了参考活塞的循环运动内的上止点(TDC)和下止点(BDC)极值的与活塞(诸如图1的活塞36)的周期性循环相对应的时间。现在参考时序图800中的顶部曲线图,曲线805描绘了活塞(诸如图1的活塞36)在发动机中的位置,其中活塞的位置(沿着y轴)的范围从TDC和/或BDC开始,并且进一步参考发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的活塞的冲程。曲线805在正弦循环通过四冲程循环的两个常规循环以便完成再吸入方面描绘了活塞位置,其中标记进气_1、压缩_1、燃烧_1、排气_1和进气_2、压缩_2、燃烧_2和排气_2标记与进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程相关联的时间间隔。时序图800进一步描绘了曲线810中的气缸压力,其示出了在进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程中气缸中发生的压力变化。为了使时序图800中描绘的再吸入发生,排气门(诸如图1的排气门54)的操作从四冲程循环的标准操作进行修改,以便在排气_1和进气2_冲程期间维持部分打开。再吸入期间的进气门(诸如图1的进气门52)的位置由曲线815描绘,并且在再吸入期间的对应排气门位置由曲线820描绘。在再吸入期间操作的燃料喷射曲线由曲线825示意性地描绘。
[0119] 在第一进气冲程(此处被描绘为进气_1冲程)期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门完全打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,其中气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高(例如,最大气门升程)。当进气门处于打开位置时,来自进气歧管(诸如图1的进气歧管44)的空气流入气缸。在进气冲程期间,不喷射燃料并且不执行燃烧。因此,气缸压力维持在基线平衡值,并且排气门维持在关闭位置。
[0120] 第一压缩冲程(在此描绘为压缩_1冲程)可以在进气_1冲程之后。在再吸入的压缩_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置。当活塞移动到TDC时,气缸内的空气被压缩,并且气缸中的压力随着活塞而增加。在压缩冲程结束时,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图825中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图4所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及在主(直接)喷射之前的一次或多次引燃喷射。此外,与四冲程循环的典型燃料喷射事件相比,燃料喷射正时可以相对于活塞到达TDC延迟,以便维持NOx水平和较低噪声。
[0121] 第一燃烧冲程(在此描绘为燃烧_1冲程)可以在压缩_1冲程之后。在再吸入的燃烧_1冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火发起燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火发起燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞进一步从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着燃烧气体的膨胀而降低,从而在气缸到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许燃烧后的气体在活塞上做功。
[0122] 第一排气冲程(在此描绘为排气_1冲程)可以在燃烧_1冲程之后。在再吸入的排气_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在BDC处,排气门部分打开,并且在TDC处,排气门维持部分打开,排气门的打开在BDC与TDC之间的中点处到达部分打开状态。进气门维持在关闭位置中,并且排气不被引导到进气歧管。在部分打开位置中,气缸中在前一燃烧_1冲程之后的一些燃烧后的气体被排出到排气歧管中。在排气_1冲程期间,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力维持在基线平衡值。
[0123] 第二进气冲程(在此描绘为进气_2冲程)可以在排气_1冲程之后。在再吸入的进气_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,排气门维持部分打开,并且在BDC处,排气门完全关闭,排气门的关闭在BDC与TDC之间的中点处到达完全关闭位置。进气门在整个进气冲程中维持在关闭位置,并且来自进气歧管的空气和EGR不被引导到气缸。在部分打开位置中,除了排气歧管中的排气之外,气缸中在前一燃烧_1冲程之后的一些燃烧后的气体也被再吸入到排气歧管中。在进气_2冲程期间,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力维持在基线平衡值。
[0124] 第二压缩冲程(在此描绘为压缩_2冲程)可以在进气_2冲程之后。在再吸入的压缩_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置,使得当活塞压缩维持在气缸中的空气时,气缸中的压力增加。因此,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图825中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图4所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及一次或多次引燃喷射。与再吸入的压缩_1冲程相比,可以减少引燃喷射的次数并且可以减少引燃喷射的喷射体积,以便降低气缸的富操作的可能性,并且喷射分数被优化以最大程度地减少烟粒排放。此外,与典型的四冲程发动机循环相比,引燃喷射和主喷射的喷射正时相对于活塞位置提前,以另外降低气缸的富操作的可能性。
[0125] 第二燃烧冲程(在此描绘为燃烧_2冲程)可以在压缩_2冲程之后。在再吸入的燃烧_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火点燃燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火点燃燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着维持在其中的部分燃烧的气体的膨胀而降低,从而在活塞到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许部分燃烧的气体在活塞上做功。
[0126] 第二排气冲程(在此描绘为排气_2冲程)可以在燃烧_2冲程之后。在排气_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在活塞从BDC到TDC的运动期间,排气门从完全关闭位置转变到完全打开位置,并且返回到完全关闭位置,从而允许在先前的燃烧_1冲程期间在气缸中产生的部分燃烧的气体由于气缸的压缩而排出到排气歧管中。排气门在活塞处于BDC时开始打开,当活塞在BDC与TDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞处于TDC时完全关闭。因此,进气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个排气_1冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。在排气_2冲程完成之后,所述方法结束,并且发动机操作交替到标准四冲程发动机循环的循环。
[0127] 图9示出了根据本公开的图5的方法的用于发动机气缸(诸如图1的气缸30)中的再吸入的进气门和排气门的修改的操作的时序图900。活塞参考TDC和BDC极值的位置沿着x轴示出。现在参考时序图900中的顶部曲线图,曲线905描绘了活塞(诸如图1的活塞36)在发动机中的位置,其中活塞的位置(沿着y轴)的范围从上止点(TDC)和/或下止点(BDC)开始,并且进一步参考发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的活塞的冲程。曲线905在正弦循环通过四冲程循环的两个常规循环以便完成再吸入方面描绘了活塞位置,其中标记进气_1、压缩_1、燃烧_1、排气_1和进气_2、压缩_2、燃烧_2和排气_2标记与进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程相关联的时间间隔。时序图900进一步描绘了曲线910中的气缸压力,其示出了在进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程中气缸中发生的压力变化。为了使时序图900中描绘的再吸入发生,进气门(诸如图1的进气门52)的操作从四冲程循环的标准操作进行修改,以便在再吸入的排气_1和进气2_冲程期间维持部分打开。进气门位置由曲线915描绘,并且在再吸入期间的排气门(诸如图1的排气门54)的对应修改后操作由曲线920描绘。在再吸入期间操作的燃料喷射曲线由曲线925示意性地描绘。
[0128] 在第一进气冲程(此处被描绘为进气_1冲程)期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门完全打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,其中气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高(例如,最大气门升程)。当进气门处于打开位置时,来自进气歧管(诸如图1的进气歧管44)的空气流入气缸。在进气冲程期间,不喷射燃料并且不执行燃烧。因此,气缸压力维持在基线平衡值,并且排气门维持在关闭位置。
[0129] 第一压缩冲程(在此描绘为压缩_1冲程)可以在进气_1冲程之后。在再吸入的压缩_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置。当活塞移动到TDC时,气缸内的空气被压缩,并且气缸中的压力随着活塞而增加。在压缩冲程结束时,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图925中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图5所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及在主(直接)喷射之前的一次或多次引燃喷射。此外,与四冲程循环的典型燃料喷射事件相比,燃料喷射正时可以相对于活塞到达TDC延迟,以便维持NOx水平和较低噪声。
[0130] 第一燃烧冲程(在此描绘为燃烧_1冲程)可以在压缩_1冲程之后。在再吸入的燃烧_1冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火发起燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火发起燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞进一步从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着燃烧气体的膨胀而降低,从而在气缸到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许燃烧后的气体在活塞上做功。
[0131] 第一排气冲程(在此描绘为排气_1冲程)可以在燃烧_1冲程之后。在再吸入的排气_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在BDC处,进气门部分打开,并且在TDC处,进气门维持部分打开,进气门的打开在BDC与TDC之间的中点处到达部分打开状态。排气门在整个第一排气冲程中维持在关闭位置中,并且排气不被引导到排气歧管。在部分打开位置中,气缸中在前一燃烧_1冲程之后的一些燃烧后的气体被排出到进气歧管中。在排气_1冲程期间,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力维持在基线平衡值。
[0132] 第二进气冲程(在此描绘为进气_2冲程)可以在排气_1冲程之后。在再吸入的进气_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门维持部分打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,进气门的关闭在BDC与TDC之间的中点处到达完全关闭位置。排气门维持在关闭位置,并且来自排气歧管的排气不被引导到气缸。在部分打开位置中,除了新鲜空气和来自排气再循环(EGR)的排气之外,气缸中在前一燃烧_1冲程之后的一些燃烧后的气体也被再吸入到排气歧管中。在进气_2冲程期间,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力维持在基线平衡值。
[0133] 第二压缩冲程(在此描绘为压缩_2冲程)可以在进气_2冲程之后。在再吸入的压缩_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置,使得当活塞压缩维持在气缸中的空气时,气缸中的压力增加。因此,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图925中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图5所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及一次或多次引燃喷射。与再吸入的压缩_1冲程相比,可以减少引燃喷射的次数并且可以减少引燃喷射的喷射体积,以便降低气缸的富操作的可能性,并且喷射分数被优化以最大程度地减少烟粒排放。此外,与典型的四冲程发动机循环相比,引燃喷射和主喷射的喷射正时相对于活塞位置提前,以另外降低气缸的富操作的可能性。
[0134] 第二燃烧冲程(在此描绘为燃烧_2冲程)可以在压缩_2冲程之后。在再吸入的燃烧_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火点燃燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火点燃燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着维持在其中的部分燃烧的气体的膨胀而降低,从而在活塞到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许部分燃烧的气体在活塞上做功。
[0135] 第二排气冲程(在此描绘为排气_2冲程)可以在燃烧_2冲程之后。在排气_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在活塞从BDC到TDC的运动期间,排气门从完全关闭位置转变到完全打开位置,并且返回到完全关闭位置,从而允许在先前的燃烧_1冲程期间在气缸中产生的部分燃烧的气体由于气缸的压缩而排出到排气歧管中。排气门在活塞处于BDC时开始打开,当活塞在BDC与TDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞处于TDC时完全关闭。因此,进气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个排气_1冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。在排气_2冲程完成之后,所述方法结束,并且发动机操作交替到标准四冲程发动机循环的循环。
[0136] 图10示出了用于对维持在车辆(诸如图1的车辆100)的多缸发动机(诸如图1的发动机10)的气缸(诸如图1的气缸30)中的部分燃烧的排气进行再压缩的方法1000。
[0137] 在1002处,方法1000可以估计发动机工况。估计发动机工况可以涉及估计发动机负荷和发动机转速。如关于图1所解释的,可以使用来自联接到曲轴(诸如图1的曲轴40)的传感器(诸如图1的霍尔效应传感器118)的表面点火感测信号(PIP)来确定发动机的发动机转速或RPM。可以经由包括MAF传感器(诸如图1的MAF传感器120)的空气流量测量来确定发动机负荷。排放控制系统(诸如图1的排放控制系统70)上游的排气的性质(诸如排气空燃比)可以经由排气传感器(诸如图1的排气传感器126和/或排气传感器)来确定。另外,SCR催化器(诸如图1的SCR催化器71)内的排气的温度可以经由SCR传感器(诸如图1的SCR催化器传感器73)或排气温度传感器来确定,以便确定SCR催化器是否在足够高的温度下操作以进行有效的催化反应。此外,还可以估计环境状况诸如环境温度和湿度。
[0138] 在1004处,方法1000可以确定是否满足用于发起再压缩的条件。再压缩可以涉及燃烧经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)喷射到气缸中的燃料,再压缩燃烧后的燃料,第二次喷射燃料,然后再燃烧维持在气缸中的排气/燃料混合物。在一个示例中,可以对总数个气缸的子集(例如,发动机中的一半气缸)进行再压缩。在另一个示例中,可以对发动机中的所有气缸进行再压缩。关于图12至图13进一步详细地描述进行再压缩和不进行再压缩(诸如通过再吸入)的气缸的点火顺序。用于发起再压缩的条件可以包括发动机转速低于阈值发动机转速。例如,阈值发动机转速可以被设定为怠速,或接近怠速。作为一个示例,阈值转速可以在600RPM至1000RPM的范围中。替代地,可以在整个发动机转速范围内发起再压缩。用于发起再压缩的条件还可以包括排气催化器的温度低于阈值温度。作为一个示例,阈值温度可以被设定为起燃温度,所述起燃温度是催化作用以50%效率操作的温度。如果排气催化器低于阈值温度,则可以发起再压缩以便升高排气温度以使SCR催化器更有效地操作。如果不满足用于再压缩的条件,则方法1000可以前进到1005以维持当前发动机工况。例如,当前发动机工况可以包括在进气冲程期间打开进气门,其中排气门关闭,以及在排气冲程期间打开排气门,其中进气门关闭。在返回到维持当前发动机操作之后,所述方法可以结束。
[0139] 如果确定满足用于发动机气缸的再压缩的条件,则在1006处,方法1000可以打开和关闭进气门(诸如图1的进气门52)以在活塞的进气冲程期间从进气歧管吸入空气。在活塞从上止点(TDC)到下止点(BDC)的运动期间,进气门可以被致动以打开到完全打开位置并关闭到完全关闭位置。完全打开位置可以对应于进气门的最大气门升程。具体地,进气门可以在活塞处于TDC时开始打开,当活塞在TDC与BDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞到达BDC时到达完全关闭位置。如关于图1所提及,在一个实施例中,进气门可以由凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统51)致动,或者通过电子气门致动。在进气冲程期间打开和关闭进气门可以允许空气从进气歧管流入气缸,因为由于活塞从TDC到BDC的运动而在气缸内产生真空。
[0140] 在1008处,方法1000然后可以确定是否满足第一燃烧事件的条件。在一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程结束时处于TDC位置以允许经由燃料喷射器(诸如图1的燃料喷射器66)进行主燃料喷射。在另一个示例中,第一燃烧事件的条件可以是活塞在压缩冲程的BDC位置与TDC位置之间的中间状态以便允许经由燃料喷射器将燃料引燃喷射到气缸中。在一个示例中,引燃喷射和主喷射两者的喷射正时可以从活塞到达TDC延迟以便维持NOx水平并降低噪声。在另一个示例中,还可以通过增加引燃的数量并增加经由引燃喷射所喷射的燃料量来改变引燃喷射,以在向气缸提供较低水平的排气再循环(EGR)时维持较低噪声。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第一燃烧事件的条件,则方法1000可以前进到1009以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到1008。
[0141] 在1010处,方法1000可以喷射用于第一燃烧事件的燃料。用于第一燃烧事件的燃料喷射可以包括经由一次或多次引燃喷射进行的燃料喷射,随后是经由直接喷射进行的燃料喷射。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0142] 在1012处,方法1000可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法1000可以前进到1013以等待直到活塞处于EVO,然后返回到1012。如果活塞处于EVO,则方法1000前进到1014。
[0143] 在1014处,方法1000可以维持关闭进气门和排气门,以便维持在气缸中的燃烧的排气发生再压缩。在一个示例中,进气门可以由凸轮致动系统致动,所述凸轮致动系统可以经由控制器采用可变气门正时(VVT)以便维持进气门关闭。另外,排气门还可以利用凸轮致动系统(诸如图1的凸轮致动系统53),以便经由控制器命令的VVT将排气门维持在关闭位置中。在活塞从BDC到TDC的整个运动期间以及在第二燃烧事件之后,进气门和排气门可以维持关闭,以便在附加的燃烧事件之后升高排气的温度。
[0144] 在1016处,方法1000可以任选地喷射燃料以用于第一燃烧事件与第二燃烧事件之间的中间燃烧事件。与第一次喷射1010相比,中间燃烧事件的引燃喷射和主喷射可以提前以降低发动机的富操作的可能性,并且可以减少引燃喷射燃料的量。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个示例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0145] 在1018处,方法1000可以继续维持关闭进气门和排气门,以便活塞发生燃烧冲程。在活塞从TDC到BDC的整个运动期间维持关闭进气门和排气门可以允许来自中间燃烧事件的部分燃烧的气体在活塞上做功作为燃烧冲程的一部分。在一个示例中,进气门可以由凸轮致动系统致动,所述凸轮致动系统可以经由控制器采用可变气门正时(VVT)以便维持进气门关闭。另外,排气门还可以利用凸轮致动系统,以便经由控制器命令的VVT将排气门维持在关闭位置中。
[0146] 在1020处,方法1000可以确定是否满足第二燃烧事件的条件。在一个示例中,第二燃烧事件的条件可以包括活塞处于TDC处以允许经由燃料喷射器进行主燃料喷射。然而,由于在相应的进气冲程期间进入气缸的进气的成分的差异,用于第二燃烧事件的条件可能不同于用于第一燃烧事件的条件。具体地,由于排气与进气的混合物,氧气浓度可以降低,因此喷射正时可以提前以便避免富操作。在另一个示例中,由于气缸中已经有富气体,用于第二燃烧事件的条件可以是活塞处于BDC与TDC之间的中间状态以便允许进行引燃喷射。然而,该示例的中间状态可能与1008的示例的中间状态不同,因为它可能比1008的中间状态更接近TDC,以允许引燃喷射的正时提前。活塞的位置可以由曲轴位置传感器确定。如果不满足用于第二燃烧事件的条件,则方法1000可以前进到1021以等待直到满足用于第一燃烧事件的条件,然后可以返回到1020。
[0147] 在1022处,方法1000可以喷射用于第二燃烧事件的燃料。如在1020中所提及的,用于第一燃烧事件的引燃喷射和主喷射两者进行的喷射可以提前以降低富操作的可能性,并且可以减少引燃喷射燃料的量。在一个实施例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料可以经由火花点火燃烧。在另一个实施例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料。然后,作为活塞的燃烧冲程的一部分,气缸中的部分燃烧的气体的燃烧可以迫使活塞向下。
[0148] 在1024处,方法1000可以确定活塞是否处于与排气门开度(EVO)相对应的位置。EVO可以对应于标准四冲程发动机循环中在活塞的后续排气冲程开始之前打开排气门时的点,所述后续排气冲程可以在活塞到达BDC时开始。在一个示例中,可以通过估计活塞位置是否对应于标准四冲程发动机循环的EVO处的活塞位置来确定EVO。与标准四冲程循环的EVO相对应的活塞位置可以存储在控制器的非暂时性存储器中,并且活塞位置可以由曲轴位置传感器估计并与存储在控制器的非暂时性存储器中的值进行比较。如果活塞未处于与标准四冲程循环的EVO相对应的位置处,则方法1000可以前进到1025以等待直到活塞处于EVO,然后返回到1024。如果活塞处于EVO,则方法1000前进到1026。
[0149] 在1026处,对于排气冲程,方法1000可以打开和关闭排气门(诸如图1的排气门54)。排气门可以经由凸轮致动系统打开和关闭。在排气冲程期间,活塞可以从BDC移位到TDC,从而经由打开的排气门将燃烧后的排气推入排气歧管(诸如图1的排气歧管48)中,然后可以引导所述燃烧后的排气通过排放控制系统和涡轮(未示出)。
[0150] 在1028处,方法1000可以继续确定是否满足用于切换到再吸入的条件。用于切换到再吸入的条件可以包括以下任一者:噪声、振动和粗糙性(NVH)增加到高于阈值水平,发动机的转速降低到阈值转速以下,和/或发动机负荷降低到低于阈值负荷。具体地,再压缩中涉及的循环气缸停用可能会引入不希望的NVH,这可以由包括在如关于图1所描述的燃烧传感器中的振动传感器来确定。由振动传感器确定的振动量可以高于阈值振动水平,其中阈值可以是工厂预设值。如果振动量高于阈值振动水平,则方法1000可以前进到1030以切换到分别为图2至图5的再吸入方法200至500中的一者。除此之外,在阈值发动机转速以下,再压缩可能比再吸入引入更多的NVH。因此,如果发动机转速低于阈值发动机转速,则方法1000可以前进到1030以切换到分别为图2至图5的再吸入方法200至500中的一者。此外,在阈值负荷以下,再压缩中涉及的循环气缸停用的操作也可能比再吸入引入更多的NVH。因此,如果发动机负荷低于阈值发动机负荷,则方法1000可以前进到1030以切换到分别为图2至图5的再吸入方法200至500中的一者。在一个示例中,转变为根据方法200再吸入燃烧后的气体可以涉及在排气冲程期间打开进气门而非排气门以将燃烧后的气体排出到发动机的进气歧管中,然后在紧接后续进气冲程期间打开进气门以再吸入燃烧后的气体,然后燃烧再吸入的气体。
[0151] 如果确定不满足用于切换到再吸入的条件,则方法1000可以前进到1029以将气缸操作交替为标准四冲程循环,其中进气(包括EGR)在进气冲程期间经由进气门被引导到气缸中,并且排气在排气冲程期间经由排气门被引导到排气歧管中。交替的气缸操作可以包括执行四冲程循环,然后以循环方式返回到执行再吸入。然后方法1000可以结束。
[0152] 图11示出了根据本公开的图10的方法的用于发动机气缸(诸如图1的气缸30)中的再吸入的进气门和排气门的修改的操作的时序图1100。沿着x轴示出了参考活塞的循环运动内的上止点(TDC)和下止点(BDC)极值的与活塞(诸如图1的活塞36)的周期性循环相对应的时间。现在参考时序图1100中的顶部曲线图,曲线1105描绘了活塞在气缸中的位置,其中活塞的位置(沿着y轴)的范围从TDC和/或BDC开始,并且进一步参考发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的活塞的冲程。曲线1105在正弦循环通过四冲程循环的两个常规循环以便完成一个再吸入循环方面描绘了活塞位置,其中标记进气_1、压缩_1、燃烧_1、排气_1和进气_2、压缩_2、燃烧_2和排气_2标记与进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程相关联的时间间隔。时序图1100进一步描绘了曲线1110中的气缸压力,其示出了在进气冲程、压缩冲程、动力冲程和排气冲程中气缸中发生的压力变化。为了使时序图1100中描绘的再压缩发生,进气门(诸如图1的进气门52)和排气门(诸如图1的排气门54)的操作从四冲程循环的标准操作进行修改。再压缩期间的进气门位置由曲线1115描绘,而再压缩期间的排气门位置由曲线1120描绘。在再吸入期间操作的燃料喷射曲线由曲线1125示意性地描绘。
[0153] 在第一进气冲程(此处被描绘为进气_1冲程)期间,活塞从TDC移动到BDC。在TDC处,进气门完全打开,并且在BDC处,进气门完全关闭,其中气门的打开在TDC与BDC之间的中点处最高(例如,最大气门升程)。当进气门处于打开位置时,来自进气歧管(诸如图1的进气歧管44)的空气流入气缸。在进气冲程期间,不喷射燃料并且不执行燃烧。因此,气缸压力维持在基线平衡值,并且排气门维持在关闭位置。
[0154] 第一压缩冲程(在此描绘为压缩_1冲程)可以在进气_1冲程之后。在再吸入的压缩_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置。当活塞移动到TDC时,气缸内的空气被压缩,并且气缸中的压力随着活塞而增加。在压缩冲程结束时,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图1125中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_1冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图10所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及在主(直接)喷射之前的一次或多次引燃喷射。此外,与四冲程循环的典型燃料喷射事件相比,燃料喷射正时可以相对于活塞到达TDC延迟,以便维持NOx水平和较低噪声。
[0155] 第一燃烧冲程(在此描绘为燃烧_1冲程)可以在压缩_1冲程之后。在再吸入的燃烧_1冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火发起燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火发起燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞进一步从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着燃烧气体的膨胀而降低,从而在气缸到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许燃烧后的气体在活塞上做功。
[0156] 第一排气冲程(在此描绘为排气_1冲程)可以在燃烧_1冲程之后。在再吸入的排气_1冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在活塞从BDC到TDC的整个运动过程中,排气门和进气门都维持关闭,以便允许对维持在气缸中的部分燃烧的气体进行再压缩。此外,燃料被喷射到气缸中以进行中间燃烧事件。与压缩_1冲程的第一次喷射相比,中间燃烧事件的喷射提前以降低发动机的富操作的可能性,并且减少引燃喷射燃料的量。在一个示例中,在经由燃料喷射器将燃料喷射到气缸中时,在活塞到达TDC时,燃料与部分燃烧的气体的组合可以经由火花点火燃烧。在另一个示例中,可以经由压缩点火来点燃气缸中的燃料与部分燃烧的气体的组合。然后,作为活塞的进气2_冲程的一部分,气缸中的燃料与部分燃烧的气体混合物的燃烧可以迫使活塞向下。
[0157] 第二进气冲程(在此描绘为进气_2冲程)可以在排气_1冲程之后。在再吸入的进气_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。在从TDC到BDC的整个活塞运动中,进气门和排气门都维持关闭,以便允许部分燃烧的气体混合物迫使活塞到达BDC。因此,燃料喷射维持关闭,并且气缸压力随着燃烧后的气体的膨胀而从燃烧时的峰值降低,从而在活塞到达BDC时下降到基线平衡值。
[0158] 第二压缩冲程(在此描绘为压缩_2冲程)可以在进气_2冲程之后。在再吸入的压缩_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。进气门和排气门都维持在关闭位置,使得当活塞压缩维持在气缸中的空气时,气缸中的压力增加。因此,当活塞接近TDC时,燃料被喷射到气缸中。尽管在曲线图1125中将进入气缸的燃料喷射描绘为在压缩_2冲程结束时发生的一次主喷射,如关于图10所提及,但是燃料喷射可以包括主喷射以及一次或多次引燃喷射。与再吸入的压缩_1冲程相比,可以减少引燃喷射的次数并且可以减少引燃喷射的喷射体积,以便降低气缸的富操作的可能性,并且喷射分数被优化以最大程度地减少烟粒排放。此外,与典型的四冲程发动机循环相比,引燃喷射和主喷射的喷射正时相对于活塞位置提前,以另外降低气缸的富操作的可能性。
[0159] 第二燃烧冲程(在此描绘为燃烧_2冲程)可以在压缩_2冲程之后。在再吸入的燃烧_2冲程期间,活塞从TDC移动到BDC。当活塞处于TDC时,燃烧发生在燃烧_1冲程的开始。在一个示例中,在活塞到达TDC时经由火花点火点燃燃烧。在另一个示例中,在活塞到达TDC时经由压缩点火点燃燃烧。因此,由于来自燃烧的能量,活塞从TDC驱动到BDC。当活塞从TDC驱动到BDC时,气缸中的压力随着维持在其中的部分燃烧的气体的膨胀而降低,从而在活塞到达BDC时下降到基线平衡值。伴随地,进气门和排气门维持关闭,从而允许部分燃烧的气体在活塞上做功。
[0160] 第二排气冲程(在此描绘为排气_2冲程)可以在燃烧_2冲程之后。在排气_2冲程期间,活塞从BDC移动到TDC。在活塞从BDC到TDC的运动期间,排气门从完全关闭位置转变到完全打开位置,并且返回到完全关闭位置,从而允许在先前的燃烧_1冲程期间在气缸中产生的部分燃烧的气体由于气缸的压缩而排出到排气歧管中。排气门在活塞处于BDC时开始打开,当活塞在BDC与TDC之间的中途时到达完全打开位置,并且在活塞处于TDC时完全关闭。因此,进气门维持在关闭位置中,燃料喷射维持关闭,并且在整个排气_1冲程中,气缸压力维持在基线平衡值。在排气_2冲程完成之后,所述方法结束,并且发动机操作交替到标准四冲程发动机循环的循环。
[0161] 图12示出了多缸发动机(诸如图1的发动机10)的气缸(诸如图1的气缸30)的点火序列的示例性时序图1200。在该示例中,发动机包括在此示出为气缸1至8的八个气缸。示例性时序图1200可以描绘在常规发动机循环(诸如四冲程循环)下的多缸发动机的点火序列,其中来自进气歧管(诸如图1的进气歧管44)的进气(包括EGR)在进气冲程期间经由进气门(诸如图1的进气门52)被引导到气缸中,并且排气在排气冲程期间经由排气门(诸如图1的排气门54)从排气歧管(诸如图1的排气歧管48)被引导。然而,点火序列可以适于其他发动机循环,包括再吸入和再压缩(图13示出了用于比较的再压缩的点火序列)。x轴描绘了以曲柄角度度数为单位的发动机位置,其中多条竖直虚线1245中的每条竖直虚线均匀地间隔开并指示四分之一冲程,或者换句话说,曲轴角度的变化为45度。尽管图12中描绘的示例性时序图1200可操作用于八缸发动机,但是点火序列也可以应用于包括不同数量的可操作气缸的不同发动机配置,诸如V‑6或I‑6发动机或I‑4发动机。
[0162] 示例性时序图1200示出了多缸发动机的八个气缸的气缸压力。具体地,曲线图1205中描绘了第一气缸的压力,曲线图1210中描绘了第三气缸的压力,曲线图1215中描绘了第七气缸的压力,曲线图1220中描绘了第二气缸的压力,曲线图1225中描绘了第六气缸的压力,1230中描绘了第五气缸的压力,1235中描绘了第四气缸的压力,并且1240中描绘了第八气缸的压力。曲线图按点火序列从示例性时序图1200中的顶部曲线图到示例性时序图
1200中的底部曲线图进行排序,使得点火序列为1‑3‑7‑2‑6‑5‑4‑8,其中出于说明性目的,八个气缸压力曲线图的每个曲线图循环通过四冲程发动机循环的三个循环。例如,第一气缸的压力的曲线图1205描绘了气缸压力的三个峰值:第一峰值1206、第二峰值1207和第三峰值1208,其中气缸压力的每个峰值与压缩冲程和气缸的后续燃烧冲程相关联。点火序列被定时,使得每个燃烧事件偏移45度的曲轴角度,其中每个气缸的压缩冲程的开始以45度的曲轴角度的倍数开始,如由曲线图1205至1240与多条竖直虚线1245的对准所描绘的。
[0163] 图13示出了多缸发动机(诸如图1的发动机10)的气缸(诸如图1的气缸30)的点火序列的示例性时序图1300。x轴描绘了以曲柄角度度数为单位的发动机位置,其中多条竖直虚线1350中的每条竖直虚线均匀地间隔开并指示四分之一冲程,或者换句话说,曲轴角度的变化为45度。示例性时序图1300可以描绘在修改后的点火序列下的多缸发动机的点火序列,其中每个气缸可以经由再压缩来循环地操作,如关于图10和图11所描述的。尽管图13中描绘的示例性时序图1300可操作用于八缸发动机,但是点火序列也可以应用于包括不同数量的可操作气缸的不同发动机配置,诸如V‑6或I‑6发动机或I‑4发动机。
[0164] 示例性时序图1300示出了多缸发动机的八个气缸的气缸压力。具体地,曲线图1306中描绘了第一气缸的压力,曲线图1312中描绘了第三气缸的压力,曲线图1318中描绘了第七气缸的压力,曲线图1324中描绘了第二气缸的压力,曲线图1330中描绘了第六气缸的压力,1336中描绘了第五气缸的压力,1342中描绘了第四气缸的压力,并且1348中描绘了第八气缸的压力。曲线图按点火序列从示例性时序图1300中的顶部曲线图到示例性时序图
1300中的底部曲线图进行排序,使得点火序列为1‑3‑7‑2‑6‑5‑4‑8。
[0165] 出于说明性目的,八个气缸压力曲线图中的每个曲线图都循环通过第一再压缩循环的一部分,然后是完整的第二次再压缩循环。如时序图1300中所示,曲线图1306描绘了表示没有任何燃烧的再压缩事件的第一峰值1307,之后是燃烧事件的第二峰值1308,其中维持在气缸中的已经燃烧的气体与喷射的燃料的组合进行再燃烧。由于第二峰1308的燃烧事件,第二峰值1308大于第一峰值1307。所示的第二次再压缩循环以示出第二次循环的第一燃烧事件的第三峰值1309开始,之后是示出没有燃烧的第二次循环的再压缩事件的第四峰值1310,之后是示出第二次循环的第二燃烧事件的第五峰值1311。由于分别为第三峰值1309和第五峰值1311的第一燃烧事件和第二燃烧事件,第三峰值1309和第五峰值1311大于第四峰值1310。类似地,气缸压力的其余曲线图中的每一者遵循第一气缸的压力的曲线图
1306中描绘的序列,其中气缸压力的其余曲线图中的每一者按点火序列进行布置。点火序列被定时,使得每个燃烧事件偏移45度的曲轴角度,其中每个气缸的压缩冲程的开始以45度的曲轴角度的倍数开始,如由曲线图1306至1348与多条竖直虚线1350的对准所描绘的。
[0166] 尽管示例性时序图1300中描绘的点火序列示出点火序列1‑3‑7‑2‑6‑5‑4‑8中的每个气缸采用偏移45度的曲轴角度的同一再压缩序列,但是也可以采用其他点火序列。在一个示例中,前四个点火气缸1‑3‑7‑2可以在气缸停用循环与四冲程发动机循环之间交替,其中前四个点火气缸1‑3‑7‑2中的每一者分别偏移45度的曲轴角度,而其余四个点火气缸6‑5‑4‑8可以采用再压缩,其中其余四个点火气缸6‑5‑4‑8中的每一者分别偏移45度的曲轴角度。在另一个示例中,点火序列1‑3‑7‑2‑6‑5‑4‑8可以包括每个气缸循环地采用再压缩,偏移405度的曲轴角度。在又一个示例中,上述两个点火序列示例可以另外用于再吸入而不是再压缩。
[0167] 通过这种方式,通过在多缸发动机的气缸激活中采用再吸入和再压缩,可以升高发动机操作期间的排气温度,导致进行更有效的催化转化以减少排放。通过再吸入或再压缩来再燃烧先前燃烧的排气的技术效果是减少通过发动机的气流。在一个示例中,多缸发动机可以利用再吸入以便再燃烧部分燃烧的气体与添加的燃料的混合物,以便减少在多缸发动机中的气缸的操作期间使用的空气量,从而导致更高的排气温度。在其他示例中,多缸发动机可以利用再压缩以便再燃烧部分燃烧的气体与添加的燃料的混合物,以便减少在多缸发动机中的气缸的操作期间使用的空气量,从而导致更高的排气温度。可以使用排气的再燃烧以便在气缸停用时不增加NVH的情况下升高排气温度,这通常也可以用于升高排气温度。可以在发动机的各种点火序列中利用再吸入和再压缩,从而允许实施方式的灵活性。总之,通过在多缸发动机中使用再吸入或再压缩以便在气缸中再燃烧部分燃烧的气体,可以将催化器操作维持高于起燃温度并且可以改善排放品质。
[0168] 本公开提供对一种用于发动机的方法的支持,所述方法包括:在排气冲程期间打开进气门以将燃烧后的气体排出到所述发动机的进气歧管中,然后在紧接的后续进气冲程期间再吸入所述燃烧后的气体。在所述方法的第一示例中,在排气冲程期间打开所述进气门包括在第一进气冲程、第一压缩冲程和第一燃烧事件之后的第一排气冲程以及第一膨胀冲程期间完全打开所述进气门而非排气门,所述进气门和所述排气门联接到单个气缸。在所述方法的第二示例(任选地包括第一示例)中,所述方法还包括:在所述第一排气冲程结束时关闭所述进气门,然后在紧接的后续第二进气冲程期间立即重新打开所述进气门以从所述进气歧管再吸入所述燃烧后的气体。在所述方法的第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中,所述方法还包括:在所述第二进气冲程结束时关闭所述进气门,压缩从所述进气歧管再吸入的所述燃烧后的气体,执行第二燃烧事件,然后在第二排气冲程期间打开所述排气门。在所述方法的第四示例(任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者)中,所述方法还包括:在紧接在所述第一燃烧事件之前的第一次喷射期间喷射第一量的燃料并且在紧接在所述第二燃烧事件之前的第二次喷射期间喷射第二量的燃料,所述第一次喷射的第一正时从上止点(TDC)延迟,并且所述第二次喷射的第二喷射正时从TDC提前。在所述方法的第五示例(任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者)中,所述第一次喷射包括用于喷射第一量的燃料的第一数量的引燃燃料喷射,并且所述第二次喷射包括用于喷射第二量的燃料的第二数量的引燃喷射,所述第一引燃喷射次数大于所述第二引燃喷射次数,并且所述第一燃料量大于所述第二燃料量。在所述方法的第六示例(任选地包括第一示例至第五示例中的一者或多者或每一者)中,所述方法还包括:在所述第二进气冲程期间将所述进气门的关闭时间从所述第二进气冲程的结束提前。在所述方法的第七示例(任选地包括第一示例至第六示例中的一者或多者或每一者)中,打开所述进气门而非所述排气门包括在所述第一排气冲程和所述第二进气冲程期间维持所述进气门部分地打开,同时所述排气门维持完全关闭。在所述方法的第八示例(任选地包括第一示例至第七示例中的一者或多者或每一者)中,在所述发动机的转速低于阈值转速并且排气催化器的温度低于阈值温度期间执行在所述排气冲程期间打开所述进气门。
[0169] 本公开还提供了对一种用于发动机的方法的支持,所述方法包括:在气缸的第一发动机循环期间,在第一进气冲程期间打开进气门并且在第一排气冲程期间打开所述进气门和排气门中的一者,以及在所述气缸的紧接在所述第一发动机循环之后的第二发动机循环期间,在第二进气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的所述一者以将燃烧后的气体再吸入到所述气缸中,然后在第二排气冲程期间打开所述排气门。在所述方法的第一示例中,在所述第一排气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的一者包括在所述第一排气冲程期间完全打开所述进气门,同时维持所述排气门关闭以将所述燃烧后的气体排出到进气歧管,并且其中在所述第二进气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的所述一者包括在所述第二进气冲程期间打开所述进气门,同时维持所述排气门关闭,以从所述进气歧管再吸入所述燃烧后的气体。在所述方法的第二示例(任选地包括第一示例)中,在所述第一排气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的一者包括在所述第一排气冲程期间完全打开所述排气门,同时维持所述进气门关闭以将所述燃烧后的气体排出到排气歧管,并且其中在所述第二进气冲程期间打开所述进气门和所述排气门中的所述一者包括在所述第二进气冲程期间打开所述排气门,同时维持所述进气门关闭,以从所述排气歧管再吸入所述燃烧后的气体。在所述方法的第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中,所述方法还包括:在所述第一发动机循环的第一压缩冲程结束时将第一量的燃料喷射到所述气缸以发起第一次燃烧,以及在所述第二发动机循环的第二压缩冲程结束时将第二量的燃料喷射到所述气缸以发起第二次燃烧,在所述第二次燃烧期间再燃烧再吸入所述气缸中的所述燃烧后的气体。在所述方法的第四示例(任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者)中,喷射所述第一量的燃料是经由第一组引燃喷射和第一次直接喷射中的一者或多者,并且其中喷射所述第二量的燃料是经由第二组引燃喷射和第二次直接喷射中的一者或多者,所述第一燃料量高于所述第二量。在所述方法的第五示例(任选地包括第一示例至第四示例中的一者或多者或每一者)中,所述第一组引燃喷射相对于所述第二组引燃喷射包括更高次数的引燃喷射,并且相对于所述第二组引燃喷射的喷射正时将所述第一组引燃喷射的喷射正时提前。
[0170] 本公开还提供了对一种用于车辆中的发动机的系统的支持,所述系统包括:气缸,所述气缸包括可停用进气门和可停用排气门;以及控制器,所述控制器将指令存储在非暂时性存储器中,所述指令在被执行时使所述控制器:响应于排气催化器的温度降低到低于阈值温度,通过关闭所述气缸的所述进气门和所述排气门以交替发动机循环来选择性地停用所述气缸,向所述气缸喷射燃料一次或多次以再压缩并再燃烧所述气缸中的捕集气体,重新激活所述气缸以将所述捕集气体排出到排气歧管以进行催化剂加热,并且响应于所述车辆的工况的变化,从再压缩所述气缸中的捕集气体转变为再吸入燃烧后的气体。在所述系统的第一示例中,所述车辆的所述工况变化包括噪声粗糙性振动增加到高于阈值水平和/或所述发动机的转速增加到高于阈值转速。在所述系统的第二示例(任选地包括第一示例)中,选择性地停用所述气缸以进行发动机循环交替包括在第一进气冲程期间打开所述进气门持续第一循环,在所述气缸中燃烧空气和燃料持续第一时间,然后停用所述排气门以将气体捕集在所述气缸中,在打开所述排气门之前使所述气缸中的所述捕集气体压缩和膨胀两次。在所述系统的第三示例(任选地包括第一示例和第二示例中的一者或两者)中,所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令:在所述第一循环的第一压缩冲程结束时喷射燃料以进行第一喷射事件,紧接在所述第一喷射事件之后燃烧所述空气和燃料持续所述第一时间,在第二循环的第二压缩冲程结束时喷射燃料以进行第二喷射事件,紧接在所述第二喷射事件之后燃烧所述捕集气体持续第二时间,并且在第三循环的第三压缩冲程结束时喷射燃料以进行第三喷射事件,紧接在所述第三喷射事件之后燃烧所述捕集气体持续第三时间,然后打开所述排气门。在所述系统的第四示例(任选地包括第一示例至第三示例中的一者或多者或每一者)中,所述控制器包括用于进行以下操作的另外指令:在转变为再吸入所述燃烧后的气体时,在排气冲程期间打开所述进气门而非所述排气门以将所述燃烧后的气体排出到所述发动机的进气歧管中,然后在紧接后续进气冲程期间打开所述进气门以再吸入所述燃烧后的气体,然后再燃烧所述燃烧后的气体。
[0171] 应注意,本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务、多线程等)中的一者或多者。因而,示出的各种动作、操作和/或功能可按示出的顺序执行、并行执行,或者在一些情况下被省略。同样,处理顺序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优点所必需的,而是为了便于说明和描述而提供。可以根据所使用的特定策略而重复地执行示出的动作、操作和/或功能中的一者或多者。另外,所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
[0172] 应当理解,本文公开的配置和程序本质上是示例性的,并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义,因为许多变型是可能的。例如,以上技术可应用于V型6缸、直列4缸、直列6缸、V型12缸和其他发动机类型。此外,除非明确地相反指出,否则术语“第一”、“第二”、“第三”等不意图表示任何顺序、位置、数量或重要性,而是仅用作标记以区分一个元件与另一个元件。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。
[0173] 如本文所使用,除非另有指定,否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5%。
[0174] 所附权利要求特别地指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或多个此类要素的结合,既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同,也都被视为包括在本公开的主题内。