CN101042085B - 增压直接喷射式发动机系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种发动机运行方法，该发动机包括带有至少一个进气阀和排气阀的气缸，该方法包括：执行汽缸内的燃烧循环，排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，由此产生阀启闭时间重叠；把进气增压至高于排气压力，进气阀打开时，增压进气被引入汽缸，并且在阀启闭时间重叠期间，进气阀和排气阀均被打开，被引入的增压进气的至少第一部分流过排气阀；把在汽缸内燃烧的燃料直接喷射到汽缸，燃料喷射的开始发生于排气阀关闭之后，并且直接喷射的燃料与被引入的增压进气的至少第二部分混合；及以富空气-燃料比燃烧所述混合物。因此，在某些情况下，利用始于排气阀关闭之后的直接燃料喷射会有助于充分燃烧，从而使总排放混合物可以保持接近化学计量关系。

Description

增压直接喷射式发动机系统和方法
技术领域
本发明涉及一种增压直接喷射式发动机。
背景技术
发动机可以使用增压器例如涡轮增压器来增加发动机功率密度。但是，由于燃烧温度升高，可能出现发动机爆震，因此需要点火延迟，而这又会降低燃料效率。
发明内容
发明人在此已经认识到，在某些情况下，利用进气歧管增压，在增压中于上死点(TDC＝Top Dead Centre)附近出现阀启闭时间重叠，会有利于减少残余物。另外，还可以利用这种阀定时和增压，结合直接喷射燃料(例如汽缸内喷射)来降低进气温度(charge temperature)并降低自燃(爆震)倾向，从而在选定情况下能够提高转矩输出和燃料经济性。
然而，发明人还认识到，在阀启闭时间重叠期间的某些情况下，进气阀和排气阀于该时间重叠内，在上死点附近至少部分地同时打开(例如邻近于排气冲程之末，进气冲程之始)，并且进气歧管压力高于排气压力(由于增压)，未参与燃烧的新鲜进气会流到排气歧管。
因此，提供一种发动机的运行方法，而且该发动机含有一个气缸，该气缸带有至少一个进气阀和至少一个排气阀。该方法包括执行汽缸内的燃烧循环，其中排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，因此产生阀启闭时间重叠；把进气增压高于排气压力，此处当所述进气阀打开时，所述经过增压的进气空气被引入所述汽缸，并且在所述阀启闭时间重叠期间，所述进气阀和排气阀两者均被打开，所述被引入的经过增压的进气空气的至少第一部分流过排气阀；把在所述汽缸内燃烧的燃料直接喷射到所述汽缸，此时所述燃料喷射的开始发生于所述排气阀关闭之后，并且所述直接喷射的燃料与所述被引入的经过增压的进气空气的至少第二部分混合；以及以富空气-燃料比燃烧所述混合物。
根据另一方面，提供一种发动机系统，该发动机具有至少一个汽缸，该至少一个汽缸通过至少一个进气阀与进气歧管连通，并通过至少一个排气阀与排气歧管连通。该发动机系统包括一个与进气歧管连接的压缩设备构造得可在至少一种运行情况下，把进气歧管压力增压到大于排气歧管压力；一个直接燃料喷射器，它与汽缸连接，并被构造得可用来把燃料直接喷射入汽缸；一个控制器，它被构造得可在所述至少一种运行情况下调节阀定时，以便排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，从而产生阀启闭时间重叠，因此在所述进气阀打开时允许所述经过增压的进气空气被引入汽缸，并且在所述阀启闭时间重叠期间，所述进气阀和排气阀均打开，使得所述被引入的经过增压进气空气的至少第一部分可流过排气阀；把在所述汽缸内燃烧的燃料直接喷射到所述汽缸内，此时所述燃料喷射的开始发生在所述排气阀关闭之后；以及实行点火，开始汽缸内的富燃烧循环。
根据又一方面，提供一种发动机运行方法，该发动机具有一个汽缸，该汽缸带有至少一个进气阀和至少一个排气。该方法包括执行汽缸内的燃烧循环，此时进气阀打开后排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，由此产生阀启闭时间重叠；把进气空气增压高于排气压力，此处当所述进气阀打开时，所述经过增压的进气空气被引入所述汽缸，并且在所述阀启闭时间重叠期间，所述进气阀和排气阀两者均被打开，所述被引入的经过增压的进气空气的至少第一部分流过排气阀；把在所述汽缸内燃烧的燃料直接喷射到所述汽缸，此时所述燃料喷射的开始发生于所述排气阀关闭之后，并且所述直接喷射的燃料与所述被引入的经过增压的进气空气的至少第二部分混合；以及在第一运行情况下以第一空气-燃料比燃烧所述混合物；以及在第二运行情况下以第二空气-燃料比燃烧所述混合物。
因此，在某些情况下，利用始于排气阀关闭之后(减小未燃烧燃料通向排气的可能性)的直接燃料喷射会有助于充分燃烧，这样可使总排放混合物保持大致接近化学计量比。这样，随同排放物的减少而可达到性能改善。
附图说明
图1是一种发动机的示意图；
图2是发动机于阀启闭时间重叠期间的放大图；
图3-6是说明示例性控制程序的高级流程图；
图7是示例性操作的定时示意图。
具体实施方式
参照图1，内燃发动机10包括多个汽缸，图1所示的一个汽缸由电子发动机控制器12控制。发动机10包含汽缸头46、燃烧室30和汽缸壁32，活塞36设在汽缸壁32内和曲轴40连接。所示燃烧室30分别通过进气阀52和排气阀54与进气歧管44和排气歧管48连通。在该例子中，示出了单个进气阀和排气阀；但是，可以有多个进气阀和/或多个排气阀。每个进气阀和排气阀可以通过一个凸轮轴操作，或二者可以通过共用的凸轮轴操作。通过液压执行机构可以进行可变阀定时操作。在一个选择性实施方案中，可以通过电子机械式控制阀线圈和电枢总成来操作阀。在图1的例子中，所示进气凸轮160用于操纵阀52，其中进气凸轮可以具有通过信号162来控制的可变定时。同样，所示排气凸轮164用于操纵阀54，此处排气凸轮可以具有通过信号166来控制的可变定时。
所示汽缸30还具有连接其上的直接燃料喷射器66，用于通过燃料喷射系统(未示出)——它可以是高压普通汽油燃料系统——与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地发送液体燃料。该燃料系统可包含燃料箱、高和/或低压燃料泵以及燃料轨道(fuel rail)。图1的发动机10被构造得能使燃料直接喷射入发动机汽缸，作为直接喷射这是本领域技术人员所知悉的。另外，所示进气歧管44与任选的电子节流阀125连通。
在图1的例子中，所示汽缸头46具有在侧面喷射位置连接其上的燃料喷射器66。但是，在一个选择性实施例中，该喷射器也可位于头顶位置，例如邻近火花塞92。图1还示出了无燃料分配器的点火系统88，响应于控制器12，它通过火花塞92对燃烧室30提供点火火花。
所示发动机10还与涡轮增压器系统130连接，它是一种可供使用的示例性压缩设备。涡轮增压器系统130包含位于进气侧的压缩机132和位于排气侧的通过轴136而连接的涡轮134。在一个选择性实施例中，如果需要，可以使用二级涡轮增压器。在另一个选择性实施例中，可以使用具有类似于132的压缩机的增压器，它通过发动机曲轴40来驱动。
可以使用各种类型的涡轮增压器及配置。例如，可以使用可变几何结构涡轮增压器(VGT＝Variable Geometry Turbocharger)，此处涡轮和/或压缩机的几何结构在发动机工作期间可加以变化。另一方面或者另外，还可使用可变喷嘴涡轮增压器(VNT＝Variable Nozzle Turbocharger)，这时可变截面喷嘴在排气歧管线中放置于涡轮上游和/或下游以通过涡轮来改变气体的有效膨胀。还可以利用其它途径在排气中来改变膨胀，例如废气门阀(waste gatevalve)。图1还示出了在围绕涡轮134的旁路通道138内用作废气门的示例性阀139。废气门139接收来自控制器12的控制信号140。如上所述，该阀可位于涡轮内，或是为可变喷嘴。同样，如果需要，可以使用双涡轮增压器配置和/或序贯涡轮增压器配置。
所示通用排气氧气(UEGO＝Universal Exhaust Gas Oxygen)传感器76与涡轮134和排放控制设备72上游的排气歧管48连接。设备72可以是NOx催化剂、SCR(SCR＝Selective catalytic reduction，选择性催化还原)催化剂、颗粒过滤器或它们的组合。所示第二排气氧气传感器98与催化转换器72下游的排气系统连接。排放控制设备温度由温度传感器77测量，和/或根据运行情况，例如：发动机转速、负载、空气温度、发动机温度和/或空气流量或它们的组合进行估算。
如常规微型计算机那样的控制器12示于图1中，它包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器(ROM＝Read-Only Memory)106、随机存取存储器(RAM＝Random Access Memoy)108、保活存储器(KAM＝KeepAlive Memory)110和常规数据总线。除前述信号以外，所示控制器12还接收来自与发动机10连接的传感器的各种信号，它们包括：来自与冷却套114连接的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT＝Engine CoolantTemperature)；与加速踏板连接的位置传感器119；来自与进气歧管44连接的压力传感器122的发动机歧管压力测定值(MAP＝Manifold Pressure)；来自温度传感器117的发动机空气进气温度(ACT＝Air Charge Temperature)或歧管温度测定值；以及源于检测曲轴40位置的霍耳效应(Hall Effect)传感器118的发动机位置传感器。当前叙述优先考虑的方面是，曲轴每转一圈发动机位置传感器118产生预定脉冲数，据此可以确定发动机转速(RPM，转/分)。
在一些实施例中，发动机可以与混合型车辆中的电动机/电池系统连接。该混合型车辆可以具有并联结构、串联结构、或它们的各种变型或组合。
发动机10还具有压缩空气发送系统，把高压空气发送给燃烧室，此后将参照图4详细描述其一个实例。
继续参看图1，它示出催化转换器72，在一个实例中，它可以包含多个催化剂块。在另一个实例中，可以使用分别带有多个催化剂块的多个排放控制设备。在一个实例中，转换器72可以是三用型催化剂。
发动机10可用于道路车辆、船、掘土设备、飞机、发电机、泵等。
如在此较详细所描述的，发动机10可以在多种模式下运行，其中包含于上死点(TDC)附近出现阀启闭时间重叠的增压情况在内。在压力进气情况下，这种运行可减少残余物。特别是，在排气阀关闭(EVC＝Exhaust ValveClose)后可以利用可变阀定时、增压和直接喷射燃料(例如汽缸内喷射)来降低进气温度并降低自燃(爆震)倾向，从而在选定情况下能提高转矩输出和燃料经济性。然而，在阀启闭时间重叠期间的某些情况下，此时进气阀和排气阀于TDC附近至少部分地同时打开(排气冲程之末，进气冲程之始)，并且进气歧管压力高于排气压力(由于增压)，未参与燃烧的新鲜空气进气会流到排气歧管。在图2中用流路210表示了这种情况，该图示出图1的发动机10的放大图。
这种过程会导致新鲜空气进气“损失”给排气系统，它可称之为扫气效应。如以下较详细所描述的，该空气量可以由控制器12内的多种程序来补偿，例如加燃料、火花定时、增压控制等。在这样操作期间的某些情况下，此时新鲜空气进气在燃烧期间是流到排气歧管而不是在汽缸内，在燃烧期间可采用富空气-燃料比，从而使总排气空气-燃料比保持大致在化学计量关系。或者，在其它情况下，可采用化学计量燃烧空气-燃料比，并由此获得贫总排气空气-燃料比。此外，在另一些其它情况下，可采用贫燃烧空气-燃料比，并由此获得更贫的总排气空气-燃料比。在一个实例中，此时执行与获得化学计量的排气混合物的富燃烧相比较稀的燃烧，可利用第二后燃料喷射(post injection offuel)来提供未燃烧的燃料与过量氧气反应，而保持排气混合物空气-燃料比大致在化学计量关系。
在上述实例中，此时扫气引起新鲜空气进气流向排气而伴随富燃烧，从而燃烧空气-燃料比可被控制，致使总排气空气-燃料比大约在化学计量关系、或是贫的总排气空气-燃料比、或是富的总排气空气-燃料比。这样，在某些情况下，排气中会有放热反应，而在排气系统中产生热。这样的操作可被用来增加涡轮增压器的转矩和速度。另外，可以通过燃料喷射和/或[空]气流量来调节富燃烧水平(等级)，当富燃烧时，燃烧空气-燃料比大约可以达到第一富空气-燃料比(例如约为0.93λ，或相对空气-燃料比在化学计量关系，从而7％的额外燃料可获得的转矩增加约大于4％)，如果需要，点火延迟可进一步增加热和/或降低转矩。这种操作可以减少发动机排气的NOx排放。但是，在排气冲程喷射期间，如果过量空气多于约7％，额外的燃料会被喷射在排气内来进行直接热转换。如果需要，可以使用上述途径来减少富燃烧的NOx产生。
与发动机排气的效果有关，可有选择地或另外利用上述带富燃烧的扫气来增快催化剂的加热。
同样，当排气中有过量空气和燃烧或未燃烧的还原剂而没有完全燃烧时，根据氧气相对HC分子的扩散率，排气空气-燃料比传感器(例如76)，例如排气歧管内的UEGO传感器，可能读取为贫空气-燃料比。换句话说，UEGO传感器通常对氧气和HC进行催化，来给出总空气-燃料比(空气/燃料)，但是，传感器的扩散势垒会引起一些在传感器元件处有用的差异量。然而，在这种情况下，安装在排放控制设备内、或安装在其下游的排气空气-燃料比传感器(例如98)会因此提供更准确的信息，用来通过燃料喷射对空气-燃料比进行控制。
可采取多种形式补偿空气进气损失。在一个实例中，由质量空气流量传感器(MAF＝Mass Airflow sensor)和/或歧管压力传感器(MAP)所测定的空气，可加以调节(例如减少)，在确定燃烧空气-燃料比的估算值中把未参与燃烧的空气除去。因此，例如当使用基于MAF的空气流量基础计算时，从基础计算中减去空气进气损失。然后可以利用该经过调节的空气量来拟定所需燃料喷射量(例如当把燃烧空气-燃料比控制为预定值时)。另外，它还可被用来估算经过校正的发动机转矩计算值，来控制和/或监控电子控制节流阀，和/或调节点火定时。此外，该信息可被用来校正一些排气氧气传感器的读数，而这些传感器则可测定燃烧的排气混合物和空气进气损失量。这些起作用的排气读数，可对空气-燃料比反馈的控制和/或反馈加燃料的一些校正进行调节。作为替代，当出现空气进气损失情况时，也可以中止来自那些起作用的传感器的反馈。这种操作的细节此后将较详细地加以描述。
与阀定时、进气压力、排气压力等的各种组合有关，虽然可能碰到上述操作(于该操作中出现空气进气损失)，但是也可以采用其它运行模式。例如，在[阀启闭时间重叠情况下，此时进气压力大致上不大于排气压力(或者，例如某些无阀启闭时间重叠情况)，损失空气量问题通常不存在，因此可以利用基于质量空气流量传感器读数、排气氧气传感器读数、歧管压力传感器读数等的常规方法对燃烧和排气空气-燃料比进行控制。
现在参照图3-6，描述控制系统操作的示例性控制程序。特别参照图3，它描述了根据运行情况选择发动机运行模式的程序。首先，在310中，程序读取当前运行的一些情况，例如读取：某一驾驶员的请求(例如关于轮转矩的读取请求、关于发动机转矩的读取请求、关于加速踏板位置的读取请求等)、发动机转速、发动机负载、节流阀位置、增压程度、阀定时、燃料喷射量和定时、发动机温度、车辆速度和/或它们的其组合。然后，在312中，程序根据运行情况判断是否需要发动机以阀启闭时间重叠和上述扫气生效的方式(例如在该方式可能发生出现空气流量损失)运行。例如，程序可以判断被请求的发动机输出是否在特定的速度和负载范围内，而在此范围内需要带有扫气的阀启闭时间重叠。如果是，程序根据运行情况，例如排气温度、发动机启动时间、其它某些情况、或它们的组合，继续判断是否使上述扫气生效。如果是，程序继续执行316来调节进气和/或排气阀的阀定时，以便在TDC(压缩冲程之末，进气冲程之始)附近产生阀启闭时间重叠，调节增压和/或进气歧管压力(例如通过废气门和/或节流阀)，调节火花定时，调节燃料喷射量，以及调节燃料喷射定时或它们的组合，来提供被请求的操作。作为替代，当对312或314的回答为否时，程序继续执行318来调节上述参数以执行无空气损失扫气效应的操作。
在一个实例中，在316中，在某些情况下，程序调节排气阀的关闭，调节发生于进气阀在活塞位置的上死点附近打开之后，并且还把直接燃料喷射，调节到排气阀关闭后才开始。作为替代，在其它情况下，在排气阀关闭之前可进行喷射定时。这样，在需要时，有可能减少由空气进气损失而带给排气的喷射燃料量，因此降低排气中的未燃碳氢化合物。换句话说，富燃烧排气混合物在排气中可与所损失的空气混合(此时所损失的空气不携带未燃烧燃料)，并以经过改善的效率在催化剂中起反应。这样，在这个实例中，该系统可以有利地使用直接喷射而不是进气道喷射(port injection)。这种操作的一个例子示于图7的曲线图，将在此后较详细地加以描述。
现在参照图4，它描述了各种运行模式下控制燃烧空气-燃料比的程序。首先，在408中，程序判断阀启闭时间重叠和进气(增压)压力是否大于排气压力。换句话说，此时程序判断是否出现某些情况，这些情况中空气进气损失是否存在扫气效应。如果是，程序继续执行410。在410中，程序把空气进气损失量作为进气阀打开(intake valve opening)定时、进气阀关闭(intakevalve closing)定时、排气阀打开(exhaust valve opening)定时、排气阀关闭(exhaust valve closing)定时、阀升程(某些升程)、增压、排气背压、发动机转速、活塞位置和/或活塞速率的函数加以估算。如下所述，可以调节加燃料来补偿由于扫气所造成的未被利用的氧气，并且410的计算可以作为加燃料调节的输入。然后，在412中，程序根据来自切换某些排气传感器反馈中止空气流量的自适应学习，而这些传感器可能受到空气进气损失的影响。换句话说，如果利用这样一些传感器来自适应学习质量空气流量传感器(或歧管压力传感器)的劣化，那么这种学习在412中被中止。
继续参看图4，在414中，程序判断三用催化是否(或者排气空气-燃料比是否)被要求围绕大致在化学计量关系摆动，以及排气部件(例如涡轮、传感器、催化剂、阀、……)是否在极限保护温度以下。如果是，程序继续执行416来调节燃料喷射以实现富燃烧，从而在考虑来自扫气的空气进气损失情况下，可使总排气混合物保持大致在化学计量关系。应当注意：在这种情况下，可如图5的504以及下列等等所描述的那样，对加燃料的调节(无论是基于MAF和/或MAP的开环，或者是包含来自某一排气传感器反馈的闭环，该排气传感器可测定燃烧气体和损失空气的混合物)进行确定，而不需把所损失的空气进气从加燃料的计算值中减去。
另外，当对414的回答为否时，程序继续执行418来判断是否需要化学计量的燃烧以及排气部件温度(涡轮、催化剂、阀……)是否在保护极限以下。如果是，程序继续执行420来调节燃料喷射使燃烧符合化学计量关系、或围绕大致在该化学计量关系摆动的情况下进行。在这种情况下，可以如图5的505以及下列等等所描述者，把空气损失量从根据节流阀位置、发动机转速、MAP、MAF及其组合等所确定的基础空气量中减去。
另外，当对418的回答为否时，程序继续执行422来判断排气部件温度(涡轮、传感器、催化剂、阀、……)是否在保护极限以上，以及判断增压的贫燃烧(lean boosting)操作是否符合转矩要求。如果是，程序继续执行424来调节燃料喷射以执行贫燃烧。在这种情况下，可如图5的506以及下列等等所描述者，把空气损失量从根据节流阀位置、发动机转速、MAP、MAF及其组合等所确定的基础空气量中减去。
另外，当对422的回答为否时，程序继续执行426来判断排气部件温度(涡轮、传感器、催化剂、阀、……)是否在保护极限以上，以及判断是否需要最大发动机转矩。如果是，程序继续执行428来调节燃料喷射以实现产生最大发动机转矩的空气-燃料比的燃烧。作为替代，程序可以选择提供最大转矩的空气-燃料比，同时还将排气温度降低到可接受程度以下。在这种情况下，可以从由节流位置、发动机转速、MAP、MAF及其组合等确定的基础空气量中减去空气损失量，可如图5的507以及下列等等所描述者，把空气损失量从根据节流阀位置、发动机转速、MAP、MAF及其组合等所确定的基础空气量中减去。
另外，当对426的回答为否时，程序终止。此外，当对408的回答为否时，程序继续执行430来调节燃料喷射，使燃烧大致在符合化学计量关系、或围绕大致在该化学计量摆动的情况下进行，由于缺少空气进气损失，此时排气空气-燃料比大致与燃烧空气-燃料比相同。在这种情况下，如图5的508以及下列等等所描述者，可以执行加燃料计算。另外，在432中，程序还允许自适应学习，而它在412中已可能被中止。
现在参照图5，它描述了图4随后的一些附加操作。特别是，自416起，程序继续执行504-510，此时可进一步调节燃料喷射把排气混合物(富燃烧和所损失的空气)的燃烧空气-燃料比控制得约为预定空气-燃料比，例如把燃烧空气-燃料比控制得围绕大致在化学计量关系摆动。例如，如果排气系统中的排气传感器(例如HEGO)处于某一混合体积(例如排气歧管或排放控制设备)的下游位置，则可利用传感器输出来控制燃料喷射量以保持混合物空气-燃料比。另外，由于总空气和燃料喷射量被控制，空气流量传感器的读数可以用于开环加燃料，而无需考虑减去所损失的空气进气量(因为总的加燃料量是根据混合物空气-燃料比来控制)。因此，在512中，程序不从总加燃料计算值中减去空气进气损失，而根据所损失的空气来确定富燃烧空气-燃料比，并进一步计算由于所损失的空气而造成的多余的排气氧气含量。然后，在514中，程序考虑由富排气气体和多余氧气所引起的、任何经过增加的放热反应，估算排气温度。
继续参照图5，在516中，程序根据燃烧空气-燃料比估算发动机输出转矩，并且在518中，根据空气-燃料比对火花定时、所需的增压水平以及其它参数进行补偿。
作为替代，自420，程序继续执行505到520把空气进气损失从加燃料计算值中减去，以便根据燃烧室内参与燃烧的空气量和预定的空气-燃料比(例如符合化学计量上的配比、贫空气-燃料比等)实施加燃料。另外，如上所述，程序可把空气进气损失排除在外来计算燃烧空气-燃料比。再者，可以由排气空气-燃料比传感器(例如98和/或76)提供反馈，但若用反馈来控制燃烧空气-燃料比，则还要借助由于排除所损失的空气而造成的偏移来再次调节读数。作为替代，还可利用来自排气氧气传感器的反馈来进一步调节任何关于空气进气损失的估算，例如，如果传感器是一个在大范围空气-燃料比下给出读数的UEGO型传感器时。自520，程序继续执行516，如上所述。此外，还可以根据位置来调节传感器读数，来考虑如本说明内以上所述及的扩散率中之差。
另外，自424，程序也是继续执行506到520，而且自428，程序再次继续执行507到520。自430，程序继续执行508到522，此时没有空气进气损失，因此程序可以直接利用总加燃料、空气进气和/或排气传感器读数，例如不补偿由于所述扫气作用所造成的任何空气进气损失，来计算燃烧空气-燃料比。
现在参照图6，它述及在考虑发动机运行情况下对燃料蒸汽抽取(fuelvapour purging)操作进行控制的程序。特别是，在610中，类似于408，程序判断阀启闭时间重叠和进气(增压)压力是否大于排气压力。如果是，程序继续执行612来判断在这种情况下是否需要中止燃料蒸汽抽取。这种判断可能基于多种因素，例如排气温度、被储存的燃料蒸汽水平等。换句话说，在排气温度增加期间内，由于未燃烧蒸汽会在排气中反应，使得排气温度高于所需要的温度，因此可能需要在扫气情况下减少燃料蒸汽抽取。另外，允许未燃烧蒸汽流向排气可能增加排放物。作为替代，在某些情况中，此时有较大数量燃料蒸汽需要抽取时，可能需要允许燃料蒸汽抽取以免除过分充入蒸汽的回收系统。
继续参照图6，当对612的回答为是时，程序继续执行614来中止燃料蒸汽抽取(例如关闭与进气歧管连接的燃料蒸汽抽取阀)。作为替代，如果回答为否，程序继续执行616激活燃料蒸汽抽取，并随之在618对排气中的任何未燃烧燃料蒸汽进行补偿。例如，程序可以减少燃料喷射和/或燃烧空气-燃料比来将排气空气-燃料比保持大致在化学计量关系。
现在参照图7，它示出汽缸循环的定时示意图，并特别对一个示例性循环示出其进气阀定时、排气阀定时、燃料喷射定时和火花定时。在所示实例中，当进气歧管压力增压高于排气压力时，如上所述，空气会在阀启闭时间重叠期间通向排气。另外，如图7所示，利用在排气阀关闭后开始燃料喷射，新鲜空气在阀启闭时间重叠期间通过汽缸并把未燃烧燃料携带给排气的可能性减小。
应当注意：此处所包括的控制程序可以用于各种各样发动机结构，如以上所述的那些结构。在此描述的特定程序可以代表许多处理策略——例如事件驱动、中断驱动、多种任务、多路线(multi-threading)等中的一种或多种。这样，所示各种步骤或图解功能可以按所示图解顺序执行、或并列地执行、或在某些情况下略去执行。另外，操作顺序对于达到此处所描述的示范实施例的那些技术特征和优点亦无必要作要求，它只是为了方便解说和描述。与特定策略有关，可以重复执行一个或多个所图解的步骤或操作。另外，所述过程(acts)可以用文字表达的代码，在控制器12中计算机可读存储介质编入程序。
将可理解，在此公开的结构和程序是示范性质的，因为可以有各种变型存在，这些特定的实施例不能被认为具有限定意义。例如，上述技术可以用于V-6、I-4、I-6、V-12、OPPOSE 4型及其它型式发动机。本公开内容的主题包含于本说明书内各种系统和结构所有新颖和非显而易见的组合和子组合(subcombination)，以及其它技术特征、功能和/或性质。
下列一些权利要求所特别指出的某些组合和子组合，均被认为是新颖的和非显而易见性的。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物这类字样。但应当理解：这样一些权利要求可能含有一个或多个这样元件的结合，即既不要求一定为，但也不排除含有两个或多个这样的元件。可以通过修改目前的权利要求、或通过在该申请或相关申请中提出新的权利要求来保护所公开的一些技术特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合。这样一些权利要求，无论范围是广于、窄于、等于或不同于原权利要求，都也应认为包含在本公开内容的主题内。

Claims (15)

1.一种发动机的运行方法，该发动机具有一个汽缸，该汽缸带有至少一个进气阀和至少一个排气阀，该方法包括：
执行汽缸内的燃烧循环，其中排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，因此产生阀启闭时间重叠；
使进气空气增压高于排气压力，其中当所述进气阀打开时，所述经过增压的进气空气被引入所述汽缸，并且在所述阀启闭时间重叠期间，所述进气阀和排气阀两者均被打开，所述被引入的经过增压的进气空气的至少第一部分流过排气阀；
将在所述汽缸内燃烧的燃料直接喷射到所述汽缸，其中所述燃料喷射的开始发生于所述排气阀关闭之后，并且所述直接喷射的燃料与所述被引入的经过增压的进气空气的至少第二部分混合；
在所述汽缸内以富空气-燃料比燃烧所述混合物；以及
在三用催化剂中处理所述排气混合物，
其中从所述汽缸排出的排气与流过排气阀的所述被引入的经过增压的进气空气的所述第一部分的混合物的空气-燃料比大致接近化学计量关系。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述执行包含执行所述汽缸内的燃烧循环，在所述汽缸内的燃烧循环中，排气阀在排气冲程末期的关闭，发生于进气阀在进气冲程初期打开之后。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述被引入的经过增压的进气空气的所述第一部分，是在所喷射的燃料燃烧之前的阀启闭时间重叠期间内流过排气阀，而且此时所述进气阀和排气阀均打开。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述被引入的经过增压的进气空气的所述第一部分，是在燃料喷射之前的阀启闭时间重叠期间内流过排气阀，而且此时所述进气阀和排气阀均打开。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：根据连接于排放控制设备内或连接于其下游的排气空气-燃料比传感器的反馈，调节所述燃料喷射量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述排气阀是在排气冲程末期的上死点附近关闭。
7.一种发动机系统，该发动机具有至少一个汽缸，该至少一个汽缸通过至少一个进气阀与进气歧管连通，并通过至少一个排气阀与排气歧管连通，该发动机系统包括：
与进气歧管连接的压缩设备，其被构造为在至少一种运行情况下使进气歧管压力增压到大于排气歧管压力；
直接燃料喷射器，其与汽缸连接，并被构造为用来把燃料直接喷射入汽缸；
具有三用催化剂的排放控制设备；
控制器，其被构造为在所述至少一种运行情况下调节阀定时，以便排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，从而产生阀启闭时间重叠，因此在所述进气阀打开时允许所述经过增压的进气空气被引入汽缸，并且在所述阀启闭时间重叠期间，所述进气阀和排气阀均打开，使得所述被引入的经过增压进气空气的至少第一部分可流过排气阀，其中从所述汽缸排出的排气与流过排气阀的所述被引入的经过增压的进气空气的所述第一部分的混合物的空气-燃料比大致接近化学计量关系；
将在所述汽缸内燃烧的燃料直接喷射到所述汽缸内，其中所述燃料喷射的开始发生在所述排气阀关闭之后；以及
实行点火，开始汽缸内的富燃烧循环。
8.根据权利要求7所述的系统，还包括连接在该设备下游的一个排气氧气传感器，其中所述控制器还被构造为在响应来自所述传感器的信号时调节所述直接燃料喷射。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制器还被构造为在所述至少一种运行情况下中止燃料蒸汽抽取。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器还被构造为根据所述第一部分的估算值来补偿所述燃料喷射。
11.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制器还被构造为在所述至少一种运行情况下中止自适应学习。
12.根据权利要求7所述的系统，其中所述控制器还被构造为进行阀定时的调节，以便在至少第二运行情况下，使得排气阀的关闭发生在进气阀打开之前。
13.一种发动机运行方法，该发动机具有一个汽缸，该汽缸带有至少一个进气阀和至少一个排气阀，该方法包括：
执行汽缸内的燃烧循环，其中排气阀的关闭发生在进气阀打开之后，由此产生阀启闭时间重叠；
使进气空气增压高于排气压力，其中当所述进气阀打开时，所述经过增压的进气空气被引入所述汽缸，并且在所述阀启闭时间重叠期间，所述进气阀和排气阀两者均被打开，所述被引入的经过增压的进气空气的至少第一部分流过排气阀；
将在所述汽缸内燃烧的燃料直接喷射到所述汽缸，其中所述燃料喷射的开始发生于所述排气阀关闭之后，并且所述直接喷射的燃料与所述被引入的经过增压的进气空气的至少第二部分混合；以及
在排气温度在排气系统的保护极限以下的第一运行情况下以第一空气-燃料比燃烧所述混合物，其中从所述汽缸排出的排气与流过排气阀的所述被引入的经过增压的进气空气的所述第一部分的混合物的空气-燃料比大致接近化学计量关系；以及
在所述排气温度在所述排气系统的所述保护极限以上的第二运行情况下以第二空气-燃料比燃烧所述混合物，其中所述第二空气-燃料比与所述第一空气-燃料比相比更不富。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：在第三运行情况下，以第三空气-燃料比燃烧所述混合物。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：在所述第一、第二和第三运行情况的至少一种情况下，中止燃料蒸汽抽取和自适应学习。
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Inventor after: Hoare Graham

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