CN102840045B - 发动机起动方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种起动发动机的方法。在一个示例中，调节发动机的运行以减小催化剂起燃时间。可升高排气温度直到达到阈值发动机温度。

Description

发动机起动方法
技术领域
本发明涉及一种发动机起动方法。
背景技术
与汽油发动机相比，柴油发动机能够提供高转矩和改善的燃料经济性。但是，柴油的排气温度低于许多汽油发动机。因此，在柴油发动机的排气系统中催化剂达到阈值催化剂高效温度（例如，催化剂起燃温度）需要花费比较长的时间。而且，许多柴油发动机被涡轮增压以提高发动机输出，并且排气热被涡轮增压器汲取。结果，更少的热可用来使催化剂起燃。考虑到与柴油发动机有关的排气加热挑战，希望提供一种改进柴油发动机起动的方法。
发明内容
本发明人已经认识到上面提到的缺点并且已经研发出一种发动机运行方法，包括：在发动机温度低于第一发动机温度下用第一EGR百分比浓度以怠速状况运行发动机；和在发动机温度高于第一发动机温度下用第二EGR百分比浓度以怠速状况运行发动机，该第二EGR百分比浓度低于第一EGR百分比浓度。
通过在冷发动机起动之后用高于类似的热发动机运行状况期间所提供的排气再循环（EGR）水平运行发动机，能够升高发动机排气温度，从而减少催化剂起燃时间。而且，增加EGR并且延迟燃烧相位（例如，峰值汽缸压力的位置）能够在减少的时间内升高发动机温度。因此，可以减少发动机排放。在一个示例中，通过混合动力传动系可以增加发动机速度和负荷，以在发动机怠速状况允许较高的水平的EGR。在怠速时较高水平的EGR能够延迟燃烧正时，以便引导更多的燃烧热到发动机和发动机排气系统。实现较高的发动机负荷并增加汽缸混合物中的高百分比EGR的容限的一种方式是利用混合动力车辆的辅助马达。例如，电机可以在发动机怠速状况期间用来控制发动机速度和发动机负荷。
在一个实施例中，一种方法包括：在发动机温度低于第一发动机温度时在怠速状态下用第一汽缸充气和第一汽缸EGR量运行发动机；当发动机温度高于第一发动机温度时在怠速状况下用第二汽缸充气和第二汽缸EGR量运行发动机；该第二汽缸充气和第二EGR量小于第一汽缸充气和第一EGR量，当第二汽缸充气从第一汽缸进气减少时，第二EGR量从第一EGR量减少成比例的更大量；并且通过打开压缩机旁通阀降低进气歧管压力。
在另一个实施例中，该方法还包括响应增加转矩请求减少第一EGR百分比浓度；随着催化剂温度升高而减少第一EGR百分比浓度。
在另一个实施例中，部分地打开压缩机旁通阀。
在另一个实施例中，响应进气歧管压力打开压缩机旁通阀。
在另一个实施例中，发动机系统包括：发动机；与发动机气体连通的EGR阀；联接于发动机的预热塞；控制器，该控制器包括当发动机在第一温度下运行时，在怠速状态下使EGR阀在第一EGR阀位置运行发动机的指令，该控制器包括当发动机在高于第一发动机温度的发动机温度下运行时，在怠速状态下使得EGR阀处在第二EGR阀位置运行发动机的指令，第二EGR阀位置打开程度小于第一EGR阀位置打开程度，该控制器还包括当发动机温度低于第一发动机温度时在通过预热塞起动之后加热发动机燃烧室的指令。
在另一个实施例中，发动机系统还包括，当第一EGR百分比浓度减少时用于降低预热塞的末端温度的附加的控制器指令；当发动机温度低于第一发动机温度时用于打开压缩机旁通阀的附加的控制器指令；用于响应进气歧管压力打开压缩机旁通阀的附加的控制器指令。
在另一个实施例中，发动机系统还包括用于响应进气歧管压力打开废气门或调节涡轮机叶片位置的附加的控制器指令；并且还包括当发动机在第一温度下运行时用于增加经由电机供给发动机的负荷的附加的控制器指令；在发动机温度低于第一发动机温度时用于延迟燃料喷射正时的附加的控制器指令。
本发明可以提供若干优点。具体说，该方法可以减少催化剂起燃时间，因而减少发动机排放物。而且，该方法减少发动机升温时间以便减少发动机输送气体排放。还有，在发动机转矩要求增加的状态期间通过降低（ramp out）EGR和燃烧相位延迟该方法能够提供良好的车辆可驾驶性能。
从下面单独参考或结合附图参考具体实施方式，本发明的上面的优点和其他优点和特征将容易明白。
应当理解，提供以上概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在具体实施方式中进一步描述。这并不意味着视为所要求保护主题的关键或本质的特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面或本发明的任何部分指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出发动机的示意图；
图2示出包括图1的发动机的示例混合动力传动系；
图3-图4示出在两种不同的发动机起动顺序期间感兴趣的信号；
图5示出用于起动发动机的示例方法的流程图。
具体实施方式
本发明涉及改进发动机起动。图1示出增压的柴油发动机的一个示例，其中图5的方法可以调节EGR、进气歧管压力、预热塞操作以及燃烧相位，以改进发动机起动并减少发动机排放物。图2示出包括图1的发动机的示例混合动力传动系。图3和图4示出在两种不同的发动机起动顺序期间感兴趣的信号。图5示出用于起动发动机的示例方法的流程图。
参考图1，包括多个汽缸的内燃机10——图1示出其中一个汽缸——由发动机电子控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，其中活塞36设置在其中并且活塞连接于曲轴40。燃烧室30被示出通过相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。进气和排气门每个可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。进气凸轮51的位置可以通过进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以通过排气凸轮传感器57确定。
燃料喷油器66被示出设置成将燃料直接喷射到汽缸30中，对于本领域的技术人员来说这被称作直接喷射。燃料喷油器66与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地提供燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵、和燃料轨（未示出）的燃料系统（未示出）提供给燃料喷油器66。由燃料系统提供的燃料压力可以通过改变位置阀（position valve）来调节，该位置阀调节到燃料泵（未示出）的流动。此外，限流阀可以设置在燃料轨的中或其附近，用于闭环燃料控制。
进气歧管44被示出与可选的电子节气门62连通，电子节气门用于调节节流板64的位置，以控制来自增压室46的空气流。压缩机162从进气口42吸入空气以供给增压室46。排气旋转涡轮机164，涡轮机经由轴161联接于压缩机162。在一些示例中，可以设置增压空气冷却器。压缩机速度可以通过调节可变叶片（vane）控制器72的位置或压缩机旁通阀158来调节。在可替代示例中，废气门74可以代替可变叶片控制器72。可变叶片控制器72调节可变的几何图形涡轮机叶片的位置。当叶片处在打开位置时排气可以通过涡轮机164，同时供给很少能量以旋转涡轮164。当叶片在关闭位置时，废气可以通过涡轮机164并且对涡轮机164施加增加的力。可替代地，废气门74允许排气绕过涡轮机164流动以便减少供给该涡轮机的能量。压缩机旁通阀158允许在压缩机出口的压缩的空气回流到压缩机162的输入。以这种方式，可以降低压缩机的效率以便影响压缩机162的流动并且降低进气歧管压力。
当活塞达到上止点压缩冲程燃料自动点火时，燃烧在燃烧室30中开始。在一些示例中，通用排气氧（UEGO）传感器可以联接于排放装置70的上游的排气歧管48。在其他示例中，UEGO传感器可位于一个或多个排气后处理装置的下游。此外，在一些示例中，UEGO传感器可以用NOX传感器代替。
在较低的发动机温度下，预热塞68可以将电能转换成热能以便升高燃烧室30中的温度。通过升高燃烧室30的燃烧温度，经由压缩能够容易点燃空气-燃料混合物。
在一个示例中，排放装置70可以包括特定的过滤器和催化剂砖。在另一个示例中，可以利用均具有多个催化剂砖的多个排放控制装置。在一个示例中排放装置70可以包括氧化催化剂。在另一个示例中，排放装置可以包括稀NOX捕集器或SCR。
EGR可以经由EGR阀80提供给发动机。EGR阀80是三通阀，其阻止或允许排气从排放装置70的下游流向压缩机162上游的发动机进气系统的位置。在可替代示例中，EGR可以从涡轮机164的上游流向进气歧管44。EGR可以旁通EGR冷却器85，或可替代地，EGR可以经由通过EGR冷却器85被冷却。在另一个示例中，可以提供高压或低压EGR系统。
在图1中控制器12被示出为常规的微型计算机，包括：微处理器单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106、随机存取存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110和常规的数据总线。控制器12被示出接收来自联接于发动机10各种信号，除了上面提到的那些信号之外，还包括：来自联接于冷却剂水套114的温度传感器112发动机冷却剂温度（ECT）；联接于加速器踏板130用于感测由脚132调节的加速器位置的位置传感器134；来自联接于进气歧管44的压力传感器121的发动机歧管压力（MAP）的测量；来自压力传感器122的增压压力；来自氧气传感器126的废气氧浓度；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120（例如，热线式空气流量计）的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器58的节气门位置测量。也可以感测大气压力（传感器未示出），用于由控制器12处理。在本发明的优选方面，曲轴的每一转发动机位置传感器118产生预定数目的等间隔脉冲，从脉冲数目能够确定发动机速度（RPM）。
在一些实施例中，发动机可以联接于混合动力车辆的电机/电池系统，如图2所示。混合动力车辆可以具有并联的结构，串联的结构、或其变化或组合。
在运行期间，发动机10内的每个汽缸通常进行四个冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，一般而言，排气门54关闭而进气门52打开。空气经由进气歧管44吸进燃烧室30，并且活塞36运动到汽缸底部以便增大燃烧室30内的容积。在活塞36接近汽缸底部并且在其冲程的末尾（例如，当燃烧室30在其最大容积）的位置通常被本领域的技术人员叫做下止点（BDC）。在压缩冲程期间，进气门52和排气门54都关闭。活塞36朝着汽缸盖运动以便压缩燃烧室30内的空气。在活塞36处在其冲程末尾并且最接近汽缸盖（例如，当燃烧室30处在最小容积）的点通常被本领域的技术人员叫做上止点（TDC）。在其后叫做喷射的过程中，燃料被引入燃烧室中。在一些示例中，燃料可以在一个汽缸循环中喷射到汽缸多次。在其后叫做点火的过程中，喷射的燃料通过压缩点火或诸如火花塞（未示出）的已知的点火装置被点火，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞推回到BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以释放燃烧过的空气燃料混合物到排气歧管48并且活塞返回到TDC。应当指出，上面仅仅作为一个示例描述，并且进气和排气门的打开和/或关闭正时可以变化，例如，提供正的或负的气门重叠、延迟进气气门关闭或各种其他示例。而且，在一些示例中，可以用二冲程循环而不是四冲程循环。
参考图2，图2示出包括图1的发动机的示例混合动力传动系。混合动力传动系200包括发动机10和发动机控制器12，如图1所示。混合动力传动系200还包括电机202和电机控制器210。发动机控制器12经由通信链接250可以与电机控制器210通信。在一个示例中，通信链接250是CAN链接。电机202被示出通过变速器204机械地联接于发动机10。驱动轴230将电机202机械地连接于车轮222。电机202和发动机10可以独立地或一起为车轮提供转矩。车轮222可以是车辆的前轮或后轮。在一个示例中，发动机和电机可以用可替代方式机械地连接。
因此，图1和图2的系统提供一种发动机系统，包括：发动机；与该发动机气体连通的EGR阀；与该发动机联接的预热塞；控制器，该控制器包括当发动机在第一发动机温度下运行时，使得EGR阀处于第一EGR阀位置在怠速状态下操作发动机的指令，该控制器包括当发动机温度高于第一发动机温度的发动机温度时，使得EGR阀处于第二EGR阀位置在怠速状态下操作发动机的指令，该第二EGR阀打开位置小于第一EGR阀位置，该控制器还包括当发动机的温度低于第一发动机温度时在经由预热塞起动之后加热发动机的燃烧室的指令。应当指出，发动机怠速状况可以随着发动机温度改变。例如，当发动机在较低的发动机温度下运行时，怠速速度可以从当发动机以热怠速运行时提高200RPM。而且，当发动机在较低的温度下运行时在怠速状态可以增加发动机负荷。发动机怠速状态可以包括基本上没有操作者要求的情况和当由该发动机推进的车辆处于静止时。在一个示例中，在热和冷怠速期间发动机输出基本相等的机械转矩，但是发动机在冷状态下以较高的速度和负荷运行。在冷状况下来自燃烧的额外能量转换成排气热而不是机械能。该发动机系统还包括当第一EGR百分比浓度降低时用于降低预热塞的末端温度的附加控制器指令。该发动机系统还包括当发动机温度低于第一发动机温度时用于打开压缩机旁通阀的附加控制器指令。该发动机系统还包括响应进气歧管的压力用于打开压缩机旁通阀的附加控制器指令。该发动机系统还包括响应进气歧管的压力用于打开废气门或调节涡轮机叶片位置的附加控制器指令。该发动机系统还包括在发动机温度低于第一发动机温度时用于延迟燃料喷射正时的附加的控制器指令。
现在参考图3，图3示出在第一发动机起动顺序期间感兴趣的信号。所示的信号可以通过在图1的控制器12中执行图5的方法的指令来提供。
从图3顶部起的第一图表示发动机速度。发动机速度可以通过曲轴传感器或通过另一种已知的方法检测。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示发动机速度并且发动机速度沿着Y轴箭头的方向增加。
从图3顶部起的第二图表示发动机进气歧管压力（MAP）。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。进气歧管压力可以通过压力传感器检测并且进气歧管压力沿着Y轴箭头的方向增加。
从图3顶部起的第三图表示作为汽缸进气的百分比的发动机EGR量。发动机EGR量可以通过改变EGR阀的位置来调节。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示作为汽缸进气的百分比的发动机EGR量并且EGR量沿着Y轴箭头的方向增加。
从图3顶部起的第四图表示发动机燃烧相位（例如，峰值汽缸压力的位置）。燃烧相位可以通过调节燃料喷射正时、发动机EGR量、增压量以及空气-燃料混合物温度来改变，X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示发动机燃烧相位，并且燃烧相位沿着Y轴箭头的方向前进。
从图3顶部起的第五图表示涡轮增压器废气门位置。当该废气门打开时，废气门允许发动机排气绕过涡轮增压器。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示废气门位置并且废气门沿着Y轴箭头的方向进一步打开。
从图3顶部起的第六图表示涡轮增压器压缩机旁通阀（CBV）位置。当该CBV打开时，该CBV允许压缩空气从压缩机（例如，图1的162）的出口被引导到压缩机的进口。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示CBV位置并且CBV沿着Y轴箭头的方向进一步打开。
从图3顶部起的第七图表示供给预热塞的能量并且该预热塞末端温度随着供给预热塞的能量增加而升高。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示供给该预热塞的电能并且电能沿着Y轴箭头的方向增加。
从图3顶部起的第八图表示催化剂温度。X轴表示时间并且时间从图的左侧向右侧增加。Y轴表示催化剂温度并且催化剂温度沿着Y轴箭头的方向增加。水平线202表示催化剂起燃温度
在时间T0，发动机速度为零。因此，MAP处于大气压力，EGR量为零，燃烧相位处于零，废气门位置关闭，压缩机旁通阀关闭，并且催化剂温度低。预热塞被启用准备发动机起动。
在时间T0和时间T1之间，发动机被转动使发动机能够在时间T1开始增加到怠速速度。在一些示例中，在如从图3的顶部开始的第五图中的虚线所示的发动机转动期间，可以调节涡轮增压器废气门或涡轮机叶片位置。在一些示例中，在时间T0和时间T1之间，还可以调节压缩机旁通阀位置。
在时间T1和时间T2之间，发动机速度增加到怠速速度并且随着进气歧管压力下降MAP下降。当进气节气门至少部分地关闭时MAP可以如图所示下降。在其他示例中，通过关闭进气节气门在发动机速度达到怠速速度之后MAP可以减小。在时间T1和时间T2之间，预热塞能量减少。预热塞能量可以响应于发动机速度或MAP减少。由于发动机速度和MAP可以是发动机起动的指示器，所以当达到怠速速度时供给预热塞的能量可以减少。燃烧相位也可以变化为表示发动机汽缸中的燃烧的更提前的正时。EGR量低，因为几乎没有排气离开发动机。在一些示例中，EGR阀在起动转动期间可以关闭直到发动机达到怠速速度，因此发动机失火的可能性减少。
在时间T2，发动机达到怠速速度并且采取额外的动作以升高机排气温度。具体说，EGR阀进一步打开，并且通过相对于发动机曲轴位置延迟喷射开始的正时和稀释的空气-燃料混合物，燃烧相位被延迟。而且，涡轮增压器废气门打开，CBV也打开。打开废气门减少传输给涡轮增压器涡轮的排气的量。因此，在发动机排气中的催化剂可以得到额外的排气热。此外，由于较少的排气被输送至涡轮机，压缩机往往压缩很少的空气，因此进气歧管压力可减小。在涡轮增压器叶片可调的系统中，该叶片设置成使得很少的排气能量被施加给涡轮机。在一个示例中，叶片可以设置成最小位置。在时间T1和时间T2之间压缩机旁通阀也打开。通过打开CBV，从旋转压缩机可以产生的任何空气压力能够重新被引导返回到压缩机进口，因此设置在压缩机上游的节气门体的压降可以减少，因而，减少到发动机的空气流和MAP。供给预热塞的能量基本保持不变直到发动机EGR量增加。在一些示例中供给预热塞的能量响应发动机EGR量或汽缸进气的百分比。催化剂温度低但是由于接着发生的燃烧而升高。
在时间T2和时间T3之间，随着催化剂和发动机温度升高，发动机速度基本保持不变。由于发动机速度增加MAP减少并且保持低，以便有助于延迟燃烧相位。在最终达到时间T3之前发动机速度增加并且然后达到平稳状态之后EGR量增加。与发动机怠速并且催化剂达到起燃温度相比，在催化剂变冷时在怠速状态发动机EGR量是汽缸进气混合物的较高百分比。在一个示例中，通过用电机在怠速速度下加载发动机可以承受额外的EGR。在时间T2和时间T3之间示出燃烧相位被明显延迟，因此来自燃烧的额外的热被引导到发动机排气系统而不是产生额外的机械能量。废气门和CBV保持在打开位置以减少MAP并且允许额外的燃烧相位延迟。供给预热塞的能量随着供给发动机的EGR百分比增加而增加。随着额外的能量通过发动机汽缸供给催化剂，催化剂温度开始升高。
在时间T3，催化剂达到起燃温度并且发动机速度减小以降低燃料消耗。MAP也能够增加并且废气门和CBV阀响应催化剂达到起燃温度而关闭。相似地，供给预热塞的电能减少到零。通过相对于发动机曲轴位置提前喷射正时的燃料喷射开始，燃烧相位也提前。随着EGR阀的关闭和发动机从发动机进气歧管泵送EGR，发动机EGR量逐渐减少。
以这种方式，发动机和催化剂被升温到运行温度并且从催化剂升温模式转变到正常运行模式。图3所示的动作能够减少催化剂加热时间并且可以减少发动机排放。
现在参考图4，图4示出第二种发动机起动顺序。图4的顺序包括和与图3所描述的相同的感兴趣的信号。因此，为了简洁起见每个图的描述被省去并且描述顺序中的不同。
在时间T0，发动机停止，MAP处在大气压力。此外，没有电能供给预热塞并且废气门和CBV响应催化剂和/或发动机温度而关闭。并且催化剂温度被示出也高于催化剂起燃温度。
在时间T1，发动机被起动转动，但是发动机EGR百分比、CBV、废气门位置和预热塞状态保持不变。在时间T1和时间T2之间，发动机速度增加并且发动机起动。MAP稍微有些减少但是其余的信号基本保持不变。
在时间T2，发动机怠速速度稳定在怠速速度并且发动机运行而不改变其余信号。在时间T2和时间T3之间，燃烧相位稍稍延迟。该燃烧相位可以通过相对于发动机曲轴位置延迟燃料喷射正时而延迟。该燃烧相位以这种模式延迟以增加供给催化剂的热到稍小于图3所示的程度。
在时间T3，发动机怠速速度减小。发动机速度可以通过减少供给发动机汽缸的燃料量而被降低。在一个示例中，在发动机起动之后根据从起动计时器开始的时间发动机怠速速度可以在很短的时间提高。发动机在怠速速度被减低之后进行至怠速。
因此，与图3所示的发动机运行相比图4示出发动机可以用较低EGR百分比的汽缸混合物运行。由于在图4的发动起动中催化剂和发动机是热的，因此希望用较低EGR百分比的汽缸混合物运行。以这种方式，在较热的发动机温度可以提高发动机的效率。
关于如图3和图4的所示的发动机怠速速度，在一个示例中，发动机怠速速度可以是发动机在没有来自发动机操作者的转矩输入时的发动机运行的速度。而且，发动机控制速度可以由控制器调节，使得发动机怠速速度对于不同的怠速状况而变化。
参考图5，图5示出用于起动发动机的方法的流程图。图5的方法可以通过如图1所示的控制器的指令来执行。
在502，方法500判断发动机温度是否低于阈值温度。在一个示例中，发动机温度可以是催化剂温度并且阈值温度可以是催化剂起燃温度。在其他示例中，发动机温度可以是发动机冷却剂温度。因此，发动机温度可以是多个发动机可利用温度中的一个。如果发动机温度低于阈值温度，方法500进行到504。否则，方法500进行到522。
在504，方法500调节发动机速度和负荷。在一个示例中，发动机速度可以通过供给该发动机的燃料的量来控制。在其他示例中，发动机速度可以通过发动机燃料量和发动机空气量来控制。在其他示例中，发动机速度可以通过火花正时来调节。在发动机联接于混合动力车辆的电机的情况下，发动机速度和负荷可以通过控制连接于发动机的电机的速度和负荷来调节。例如，发动机速度控制器可以调节发动机速度到1300RPM的希望的冷怠速速度，同时电机提供25N-M的负荷以增加发动机的负荷。因此保持发动机在以1500RPM旋转，发动机控制器可以必需调节对发动机的燃料供给量，以克服由电机施加的25N-M的负荷。在一个示例中，发动机速度和负荷可以根据通过发动机温度和从发动机起动的时间检索的表来调节。在修正发动机速度之后方法500进行到506。
在506，方法500减少发动机MAP。MAP可以通过节流进入发动机中的空气、打开CBV以及打开涡轮增压器废气门而被降低。对于包括可变几何形状涡轮增压器的系统，叶片可以设置成使得，与当涡轮机叶片设置成最有效地传输排气能给涡轮的旋转能量相比，通过排气施加涡轮机的力被减少。在一些示例中，在CBV位置可以调节到多个位置的情况下，该CBV可以部分地打开。在其他的示例中，CBV可以简单地打开到打开状态。打开的CBV通过减少发动机节流阀体两侧的压降帮助降低MAP，因而减少通过节流阀体的空气流并减少MAP。在减少MAP之后方法进行到508。
在508，方法500调节发动机燃烧相位。燃烧相位可以通过延迟喷射正时的开始来调节。而且，通过增加发动机EGR增加汽缸进气稀释也可以延迟发动机燃烧相位。并且，发动机燃烧相位可以通过调节发动机进气温度来调节。在一些示例中，在汽缸循环中燃烧开始之后在汽缸循环期间的燃料喷射正时也可以被调节。例如，在汽缸开始燃烧空气-燃料混合物之后，在燃烧开始之后用于燃料喷射事件的燃料喷射正时可以被调节。在一个示例中，后燃烧燃料喷射可以从上止点压缩冲程之后的55度曲轴延角迟到上止点压缩冲程之后的60度曲轴角。在延迟发动机燃烧之后方法500进行到510。
在510，方法500通过打开EGR阀调节发动机汽缸中的EGR百分比。当发动机和催化剂是热的时，发动机汽缸混合物的EGR百分比增加到高于发动机怠速状态的水平。该附加的EGR能够帮助进一步延迟发动机燃烧相位，因此额外的热被提供给发动机排气系统。通过增加进气和排气门重叠时间也可以增加汽缸混合物的EGR百分比。在一个示例中，可以响应催化剂温度和/或发动机的其他温度调节EGR百分比。例如，在冷怠速状态期间汽缸混合物的EGR百分比可以是35%，在热怠速状态期间可以是25%。与热怠速状态相比，在冷怠速状态期间EGR阀可以打开到更大的打开位置，以便在冷怠速状态期间增加到发动机汽缸的EGR流率。在调节发动机EGR之后方法500进行到512。
在512，方法500操作发动机预热塞。在发动机起动之后发动机预热塞可以继续接收电能以便促进燃烧稳定性。在一个示例中，在发动机被起动转动之前或期间，预热塞接受第一量的电能，并且然后在发动机达到怠速速度之后，接受低于第一量的电能量的第二量的电能。电能控制预热塞的末端温度。在一个示例中，供给预热塞的电能的量可以响应发动机汽缸混合物的EGR百分比。因此，供给预热塞的能量的量跟随汽缸混合物中的EGR的百分比。在预热塞操作被更新之后方法500进行到514。
而且，通过联接于发动机的混合动力马达，发动机速度和负荷可以随着发动机速度减小而增加，以促进燃烧稳定性并且增加发动机对EGR的容限（tolerance）和燃烧相位正时延迟。
在514，方法500通过操作者或外部系统（例如，动力输出装置）判断发动机转矩是否增加。如果增加，方法500进行到516。否则，方法500返回到502。
在516，方法500判断电池充电是否大于阈值水平。如果是，方法500进行到524。否则，方法500进行到518。方法500评估电池充电状态使得它能够确定是否能够通过联接于发动机的电机提供希望的转矩量，因此催化剂可被更快地加热。具体说，当驾驶员请求的转矩能够通过电机提供时可以不调节发动机的运行来增加发动机转矩。如果驾驶员要求的转矩不能仅仅通过电机来提供，则电机和发动机的转矩可以结合以提供希望的转矩水平。
在524，方法500调节混合动力马达（例如电的或液压的）的输出为车轮提供增加的转矩。通过增加混合动力马达的转矩，能够将来自发动机的增加的燃烧能量转换成热，以便更快地使发动机系统中的催化剂升温。在一个示例中，驾驶员要求的转矩仅仅通过混合动力马达提供给车轮，直到驾驶员要求的转矩超过混合动力马达的容量。其后，驾驶员要求的转矩由混合动力车辆马达和发动机两者提供。
在518，方法500增加MAP因此额外的请求的转矩可以由发动机提供并且因此在高负荷状况下可以提高发动机效率。发动机的质量流速也可以在较高的负荷状态期间增加，因此即便燃烧相位可以提前催化剂加热也可以继续，以便提供请求的发动机转矩。在一个示例中，MAP的量的增加与要求的发动机转矩的增加成比例。MAP可以通过关闭CBV、废气门或定位涡轮机叶片的位置而被增加，以增加从排气施加至涡轮机的排气的能量。在增加MAP之后方法500进行到520。
在520，方法500减少提供给汽缸的EGR的百分比，因此在较高的请求转矩或负荷下能够提供稳定的燃烧。但是，在一些示例中，在根据操作者的请求EGR的百分比高于汽缸混合物的怠速EGR百分比的情况下，该EGR百分比可以增加。在一个示例中，EGR减少的量与请求的发动机转矩增加成比例。通过至少部分地关闭EGR阀和/或减少进气门和排气门的重叠可以减少EGR百分比的量。在减少汽缸混合物的发动机EGR百分比之后方法500进行到522。
在522，方法500提前发动机的燃烧相位，使得请求的转矩可以更高效地提供。而且，由于以较高的转矩运行发动机可以升高排气温度，因此燃烧相位延迟可被减少而不降低提供给发动机的排气的热能。燃烧相位可以通过相对于发动机曲轴位置提前燃料喷射正时而提前。而且，减少汽缸混合物的EGR百分比也可以提前燃烧相位。在一个示例中，燃烧相位提前的量与请求的发动机转矩增加成比例。在燃烧相位提前之后方法500进行到514。
因此，在冷起动之后当没有操作者或外部转矩请求时，发动机燃烧相位可以延迟。EGR可以增加，而MAP可以减少以减少催化剂起燃时间。但是，如果存在外部转矩请求，可以调节燃烧相位、EGR和MAP以提供希望的发动机转矩，同时仍然减少催化剂起燃时间。
在522，方法500调节发动机速度和负荷，以提供更高效的发动机运行。由于发动机或催化剂温度高于阈值温度，所以能够减少发动机的热输出。在一个示例中，当发动机温度高于阈值时，发动机怠速速度可以降低并且发动机质量空气流速被降低。
在524，方法500调节燃烧相位。具体说，燃烧相位可以提前以便额外的能量转换成机械功而不是热能。燃烧相位可以通过提前燃料喷射正时的开始而被调节。而且，燃烧相位可以通过减少汽缸混合物中的EGR百分比而提前。在调节燃烧相位之后方法500进行到526。
在526，方法500调节汽缸混合物的发动机EGR百分比。在一个示例中，汽缸混合物的EGR百分比通过至少部分地关闭EGR阀来调节。关闭EGR阀能够减少汽缸混合物的EGR百分比。关闭或部分地关闭EGR阀可以允许发动机能够在较低的发动机负荷以改善的燃烧稳定性运行。与冷发动机怠速状况期间EGR阀的位置相比，在热发动机怠速状况期间EGR阀能够进一步关闭。以这种方式，在发动机和/或催化剂达到阈值运行温度之后，发动机消耗的燃料可以减少。因此，热发动机怠速EGR量和热发动机汽缸充气可以少于冷发动机怠速EGR量和冷发动机汽缸充气，当热发动机怠速汽缸充气从冷发动机怠速汽缸充气被减少时，热发动机怠速EGR量比冷发动机怠速EGR量减少成比例的更大量。在调节发动机EGR之后方法500进行到528。
在528，发动机预热塞停用。发动机预热塞可以通过停止到预热塞的电流被停用。由于发动机和催化剂已经达到运行温度，所以可通过在较低的发动机怠速速度下提供稳定燃烧的喷射正时和EGR量运行发动机。在预热塞被停用之后方法500进行到退出。
因此，图5的方法提供一种方法，包括在发动机温度低于第一发动机温度时在怠速状况用第一EGR百分比浓度运行发动机；和在发动机温度高于第一温度时在怠速状况用第二EGR百分比浓度运行发动机，该第二EGR百分比浓度低于第一EGR百分比浓度。在一个示例中，该方法还包括在发动机温度低于第一发动机温度时通过电机增加发动机的负荷。该方法包括在发动机温度低于第一发动机温度时发动机的速度高于在发动机的温度高于第一发动机温度时的发动机速度。该方法包括预热塞响应EGR百分比或发动机排气温度被启用和被停用。在一个示例中，该方法还包括在发动机温度低于第一发动机温度时延迟燃料喷射正时（例如，喷射时间开始和/或喷射时间结束）。该发动机运行还包括在汽缸循环期间汽缸点火之后的汽缸循环期间将燃料喷射到汽缸中。在另一个示例中，该方法还包括响应增加的转矩请求减少第一EGR百分比浓度。该方法还包括随着催化剂温度升高，减少第一EGR百分比浓度。
在另一个示例中，图5提供一种方法，包括当发动机温度低于第一发动机温度时在怠速状态用第一汽缸充气和第一汽缸EGR量运行发动机；在发动机温度高于第一温度时在怠速状态用第二汽缸充气和第二汽缸EGR量运行发动机，该第二EGR量和第二汽缸充气少于第一EGR量和第一汽缸充气。随着第二汽缸充气从第一汽缸充气被减少，该第二EGR量从第一EGR量减少成比例的更大量；以及通过打开压缩机旁通阀降低进气歧管压力。该方法还包括通过调节涡轮机叶片的位置或通过调节废气门的位置降低进气歧管压力。该方法还包括响应增加的转矩请求减少第一EGR百分比浓度。该方法还包括随着催化剂的温度升高减少第一EGR百分比浓度。该方法还包括压缩机旁通阀被部分地打开。该方法还包括响应进气歧管压力打开压缩机旁通阀。
正如本领域的技术人员所明白的，图5中公开的方法可以表示任何数目处理对策的其中一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种步骤或功能可以以所示的顺序进行，并行进行，或在一些情况下可以省略。同样，为了实现这里所述的目的、特征和优点，处理的顺序不是必需要求的，而是为了容易示出和描述而提供。虽然没有明白地示出，但是本领域的技术人员将会认识到，一个或多个所示的步骤、方法或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。
结束该描述。本领域的技术人员阅读上面的描述将会想起不脱离本发明的精神实质和范围的许多变化和修改。例如，以天然气、汽油、柴油、或可选燃料配置运行的单缸、L2、L3、L4、L5、V6、V8、V10、V12和V16发动机可以使用本发明以获益。

Claims (9)

1.一种发动机运行方法，包括：
当发动机温度低于第一发动机温度时，在怠速状况用汽缸充气的第一EGR百分比浓度运行发动机；
当发动机温度高于所述第一发动机温度时，在怠速状态用汽缸充气的第二EGR百分比浓度运行所述发动机，该第二EGR百分比浓度低于所述第一EGR百分比浓度；以及
响应于汽缸混合物中的EGR的百分比，供应一定量的能量到预热塞，其中供应到所述预热塞的能量的所述量随着所述第一EGR百分比浓度减小而减少，并且随着供应到所述发动机的所述EGR的百分比增加而增加。
2.根据权利要求1所述的发动机运行方法，还包括在所述发动机温度低于所述第一发动机温度时通过电机增加所述发动机的负荷。
3.根据权利要求1所述的发动机运行方法，其中在所述发动机温度低于所述第一发动机温度时所述发动机的速度高于在所述发动机的温度高于所述第一发动机温度时所述发动机的速度。
4.根据权利要求1所述的发动机运行方法，还包括在所述发动机温度低于所述第一发动机温度时延迟燃料喷射正时。
5.根据权利要求1所述的发动机运行方法，还包括在汽缸循环期间汽缸点火之后在所述汽缸循环期间将燃料喷射到汽缸中。
6.根据权利要求1所述的发动机运行方法，还包括响应增加的转矩请求减少所述第一EGR百分比浓度。
7.根据权利要求1所述的发动机运行方法，还包括随着催化剂温度升高而减少所述第一EGR百分比浓度。
8.一种发动机运行方法，包括：
当发动机温度低于第一发动机温度时，在怠速状态用第一汽缸充气和第一汽缸EGR量运行发动机；
在发动机温度高于所述第一发动机温度时，在怠速状态用第二汽缸充气和第二汽缸EGR量运行所述发动机，该第二汽缸EGR量和所述第二汽缸充气少于所述第一汽缸EGR量和所述第一汽缸充气，当所述第二汽缸充气从所述第一汽缸充气减少时，该第二汽缸EGR量从所述第一汽缸EGR量减少成比例的更大量；以及
通过打开压缩机旁通阀降低进气歧管压力。
9.根据权利要求8所述的发动机运行方法，还包括通过调节涡轮机叶片的位置或通过调节废气门的位置降低所述进气歧管压力以及通过联接于所述发动机的电机调节提供给所述发动机的负荷。
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