CN104214014A - 用于操作发动机的系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
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。
背景技术
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。
发明内容
发明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发明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、钯以及铑的封闭底漆的三效催化剂)以及微粒过滤器80或第二催化剂行进。例如，催化装置82处理发动机排气以氧化排气组分。低压EGR冷却器87可以沿着低压EGR管道170定位。或者，如果颗粒物水平很低，那么可以从涡轮机90a下游，但是后处理装置82和80上游的位置中断低压EGR(具体地在汽油发动机应用中)。
高压EGR阀组件72以及低压EGR阀组件172各自具有用于控制高压EGR管道70和低压EGR管道170中的可变面积限制的阀(未示出)，高压EGR管道和低压EGR管道由此相应地控制高压和低压EGR流。
真空调节器74和174相应地耦接到高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172以及微粒过滤器供气阀组件上。真空调节器74和174从控制器12接收致动信号，用于控制高压EGR阀组件72、低压EGR阀组件172的阀位置。在优选示例中，高压EGR阀组件72和低压EGR阀组件172是真空致动的阀。然而，可以使用任何类型的流控制阀，例如，电螺线管供电的阀、DC电动机供电的阀或步进电动机供电的阀。
压缩装置90可以是涡轮增压器或任何其他此种装置。所描绘的压缩装置90具有耦接在排气歧管24中的涡轮机90a以及经由中间冷却器(图1中以85示出)耦接在进气歧管22中的压缩机90b，中间冷却器通常是空气-空气热交换器，但可以是水冷却的。涡轮机90a通常经由驱动轴92耦接到压缩机90b上(这还可以是按顺序的涡轮增压器布置，单VGT、双VGT或可以使用的涡轮增压器的任何其他布置)。
存在于排气系统中的氧气浓度可以通过氧气传感器178和176评估。此外，额外的氧气传感器(未示出)可以被放置在催化剂82与微粒过滤器80之间。氧气传感器178感测发动机原料气氧气浓度，而氧气传感器176感测排气氧气后催化剂以及后微粒过滤器。氧气传感器可以是具有线性化输出的大范围的传感器，或者氧气传感器可以是指示接近化学计量条件的高增益信号的传感器。
此外，示出加速器踏板94以及驾驶员的脚95。踏板位置传感器(pps)96测量驾驶员致动的加速踏板94的角位置。
应理解，所描绘的发动机10仅出于示例的目的示出，并且本文中所描述的系统和方法可以在具有任何适当部件和/或部件布置的任何其他适当发动机中实施或适用于所述任何适当发动机。
因此，图1中的系统提供一种发动机系统，其包括：发动机，该发动机包含多个汽缸以及高和/或低压EGR通道，高和/或低压EGR通道包含EGR冷却器；机械耦接到发动机上的可变气门系统；以及控制器，该控制器包含非瞬时可执行指令，用于响应于比发动机负载的阈值减少率大的发动机负载的减少，增加多个发动机汽缸中的内部EGR浓度，以及额外的可执行指令，用于在增加多个发动机汽缸中的内部EGR浓度之后，在均质充气压燃模式下操作发动机。
在一些示例中，发动机系统进一步包括指令，用于在比发动机负载的阈值减少率大的发动机负载的减少之后，响应于发动机负载小于阈值发动机负载，进入均质充气压燃模式。发动机系统进一步包括额外的指令，用于增加进气门和排气门打开时间重叠的量，以增加内部EGR浓度。发动机系统进一步包括额外的指令，用于在减少发动机负载期间，响应于供应到发动机汽缸的冷却EGR浓度，增加供应到发动机汽缸的内部EGR浓度。发动机系统进一步包括额外的指令，用于响应于减小的冷却的EGR浓度，减小内部EGR浓度。
现参考图2，示出用于所公开方法的发动机操作顺序。图2的顺序可以由图1所示的系统提供，该系统执行存储在非瞬时存储器中的图3中的方法的指令。垂直标记T0至T8表示在顺序期间所关注的特正时间。
从图2顶部的第一曲线表示发动机负载随时间的变化。Y轴线表示发动机负载并且发动机负载在Y轴线箭头的方向上增加。X轴线表示时间并且时间从图2的左侧至图2的右侧增加。
从图2顶部的第二曲线表示在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的外部冷却的EGR浓度随时间的变化。Y轴线表示在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的外部冷却的EGR浓度，并且在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的外部冷却的EGR浓度在Y轴线箭头的方向上增加。X轴线表示时间并且时间从图2的左侧至图2的右侧增加。
从图2顶部的第三曲线表示在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度对时间。Y轴线表示在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度，并且在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度在Y轴线箭头的方向上增加。X轴线表示时间并且时间从图2的左侧至图2的右侧增加。
从图2顶部的第四曲线表示进气门和排气门打开时间重叠随时间的变化。Y轴线表示进气门和排气门打开时间重叠，并且进气门和排气门打开时间重叠在Y轴线箭头的方向上增加。X轴线表示时间并且时间从图2的左侧至图2的右侧增加。
从图2顶部的第五曲线表示发动机燃烧模式随时间的变化。Y轴线表示发动机燃烧模式并且当燃烧模式轨迹处于较高水平时，发动机燃烧模式是火花点火(SI)模式。当燃烧模式轨迹处于较低水平时，发动机燃烧模式是HCCI。X轴线表示时间并且时间从图2的左侧至图2的右侧增加。
在时间T0处，发动机负载处于中间水平，并且汽缸充气中的外部冷却的EGR浓度也是如此。汽缸充气中的外部冷却的EGR浓度可以经由如图1所示的低压或高压系统供应。内部EGR浓度(例如，在汽缸中收集的排气或在发动机中从排气歧管和/或排气系统内部地流入汽缸中的排气)也处于中间水平，并且进气门和排气门打开时间重叠处于中间水平。此类条件可以指示部分负载(例如，0.4负载)中间速度(例如，2500RPM)的发动机操作。发动机被示为在火花点火模式下操作，其中燃烧通过经由火花塞产生的火花在汽缸中起始。
在时间T1处，发动机负载首先开始缓慢地减少并且随后随时间增加。响应于驾驶员至少部分地释放加速器踏板(例如，松油门条件)或类似装置(未示出)，发动机负载可以减少。响应于发动机负载的减少，发动机汽缸中的冷却的外部EGR浓度开始减小。冷却的外部EGR可以通过至少部分地闭合EGR阀减少。在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度也起始地增加，同时减少发动机负载。随后，响应于发动机负载的变化率大于阈值量、发动机汽缸中冷却的外部EGR浓度大于阈值量以及发动机负载小于阈值负载，燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度进一步增加。在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度通过调节进气门和排气门打开时间重叠而进行调节。初始地，进气门和排气门打开正时增加并且其随后进一步增加，以增加在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度。响应于发动机负载增加时的减少率，通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加内部EGR浓度。发动机继续在SI模式下操作。
在时间T2处，发动机负载小于阈值发动机负载并且响应于发动机到达小于阈值发动机负载的发动机负载，发动机燃烧模式从SI转换到HCCI。另外，进气门和排气门打开时间重叠增加至某一水平，该水平使得预燃烧汽缸充气的温度增加到支持HCCI燃烧的温度。随着发动机泵出发动机进气歧管的内含物，冷却的外部EGR浓度持续减小。在时间T2之后不久，发动机负载稳定、冷却的外部EGR浓度温度、进气门和排气门打开时间重叠达到增加的稳定水平并且内部EGR水平稳定。在时间T3处，发动机可以转换回SI模式且内部EGR转换回中间水平，以支持低负载SI模式。随着发动机转换到空闲模式，不再需要HCCI模式来高度地支持在低负载下冷却的外部EGR水平。或者，发动机可以保持在HCCI模式，同时保持在低负载/空闲状态，用于进一步燃料经济性改进，直到时间T4为止。
在时间T4处，响应于发动机负载增加，内部EGR浓度减小。发动机负载增加可以通过驾驶员压下加速器踏板或类似装置来提供。响应于发动机负载的增加，冷却的外部EGR浓度也开始增加并且进气门和排气门打开时间重叠减少，由此减小内部EGR浓度。
在时间T5处，响应于驾驶员缓慢地释放加速器踏板，发动机负载缓慢地减少。响应于发动机负载的减少，发动机汽缸中的冷却的外部EGR浓度开始减小。在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度增加，同时当发动机负载在时间T6处稳定在较低值时，发动机负载减少且稳定。响应于发动机负载的减少，通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加内部EGR浓度。在从较高发动机负载到较低发动机负载的此示例转换期间，发动机负载以小于阈值变化率的速率变化。因此，冷却的外部EGR浓度可以随着减少发动机负载而减小，使得较差燃烧稳定性的可能性降低。
在时间T6处，发动机负载小于阈值发动机负载并且由于发动机负载的变化率小于发动机负载的阈值变化率，因此发动机燃烧模式保持在SI模式。此外，进气门和排气门打开时间重叠稳定在期望的值，内部和冷却的外部EGR浓度也稳定在期望的值。在时间T6与时间T7之间，发动机在空闲状态下操作并且内部和冷却的外部EGR保持在期望的浓度。发动机还保持在SI燃烧模式。
在时间T7处，响应于发动机负载增加，内部EGR浓度减小。发动机负载增加可以通过驾驶员压下加速器踏板或类似装置来提供。响应于发动机负载的增加，冷却的外部EGR浓度也开始增加并且进气门和排气门打开时间重叠减少，由此减小内部EGR浓度。发动机保持在SI模式下操作，且发动机负载遵循输入到加速踏板的驾驶员所需扭矩。
在时间T8处，响应于驾驶员快速地释放加速器踏板，发动机负载快速地减少。响应于发动机负载的减少，发动机汽缸中的冷却的外部EGR浓度开始减小。响应于发动机负载的变化率以及冷却的外部EGR浓度，在汽缸中的燃烧之前的汽缸充气中的内部EGR浓度增加。响应于减少的发动机负载以及冷却的外部EGR浓度，通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加内部EGR浓度。在从较高发动机负载到较低发动机负载的此示例转换期间，发动机负载以大于阈值变化率的速率变化。因此，随着发动机负载减少，冷却的外部EGR浓度可以不需要尽快地减小，同时发动机处于SI模式。
在时间T9处，发动机负载小于阈值发动机负载并且由于发动机负载的变化率大于发动机负载的阈值变化率并且由于发动机负载小于阈值发动机负载，因此发动机燃烧模式从SI模式转换到HCCI模式。此外，进气门和排气门打开时间重叠稳定在所需值，其提供支持HCCI燃烧的所需内部EGR浓度。冷却的外部EGR浓度减小至所需浓度。顺序在这不久之后结束。
现参考图3，示出用于操作发动机的方法。图3中的方法可以被存储为图1所示的系统的非瞬时存储器中的可执行指令。图3中的方法可以提供图2所示的顺序。
在302处，方法300确定发动机速度和负载。在一个示例中，发动机速度通过监控和处理曲轴位置传感器的输出来确定。发动机负载可以通过测量进气歧管压力或通过处理加速器踏板位置传感器的输出来确定。在确定发动机速度和负载之后，方法300前进到304。
在304处，方法300冷却外部EGR。在一个示例中，EGR经由冷却器在图1所示的低压和/或高压EGR系统中冷却。在外部EGR进行冷却之后，方法300前进到306。
在306处，方法300判断发动机负载的减少率是否大于发动机负载的阈值减少率。发动机负载的减少可以由于加速器踏板松油门、控制器的负载需求，或车辆工况的变化而产生。发动机负载的阈值减少率可以随着发动机工况变化。例如，如果发动机负载的减少在发动机负载是第一发动机负载时开始，那么发动机负载减少率阈值可以是发动机负载的第一减少率。如果发动机负载的减少在发动机负载是第二发动机负载(大于第一发动机负载)时开始，那么发动机负载减少率阈值可以是发动机负载的第二减少率，发动机负载的第二减少率小于发动机负载的第一减少率。如果方法300判断发动机负载的减少大于发动机负载的阈值减少率，那么答案是“是”且方法300前进到310。否则，答案是“否”且方法300前进到330。
在330处，方法300调节经由凸轮致动器或其他装置的进气门和排气门正时、低和/或高压EGR阀位置、火花正时、燃料量和正时，以及节气门位置，以提供期望的发动机扭矩。期望的发动机扭矩可以根据到达加速器踏板或其他装置的驾驶员输入来确定。在一个示例中，凸轮位置、火花正时、燃料量以及EGR阀位置根据询问表和/或函数来确定，询问表和/或函数包含基于发动机速度和负载以及由发动机速度和负载指出的凭经验确定的值。方法300根据表和/或函数确定期望的火花正时、凸轮正时(例如，阀正时)、燃料量和正时，以及EGR阀位置，并且从表中输出凭经验确定的值。在凭经验确定的值被输出到发动机致动器时，方法300退出。
在310处，方法300减少流入发动机中的冷却的外部EGR量。流入发动机汽缸中的冷却的外部EGR浓度也减小，但是可能具有由于排空冷却的外部EGR和空气的发动机进气歧管所花费的时间而产生的延迟。冷却的外部EGR量通过闭合EGR阀而减少。冷却的外部EGR可以从低或高压EGR通道流动。在流入发动机中的冷却的外部EGR量减少之后，方法300前进到312。
在312处，方法300通过增加发动机汽缸中的内部EGR浓度而提高发动机汽缸中的空气、燃料以及EGR的预燃烧混合物的温度。具体而言，发动机汽缸中的内部EGR浓度被增加至有利于在发动机低负载条件下发动机汽缸中的HCCI燃烧的浓度。在一个示例中，发动机汽缸中的内部EGR浓度通过增加进气门和排气门打开时间重叠的量而增加。在其他示例中，内部EGR可以通过调节气门升程和/或气门正时而增加。
响应于在发动机负载减少期间供应到发动机汽缸的冷却的EGR浓度，方法300还增加供应到发动机汽缸的内部EGR浓度。在一个示例中，供应到发动机的内部EGR浓度被增加至某一水平，该水平在发动机负载减少时基于发动机汽缸中的冷却的外部EGR浓度确定的。例如，如果在减少发动机负载时发动机汽缸中的冷却的EGR浓度是汽缸中气体质量的20％，那么发动机汽缸中的内部EGR浓度可以增加到汽缸中气体质量的45％。此外，随着发动机负载减少期间冷却的外部EGR浓度增加，内部EGR浓度可以增加。而且，随着发动机负载减少期间冷却的外部EGR浓度减小，内部EGR浓度可以减小。在发动机汽缸中的内部EGR浓度被增加或调节至有利于支持发动机汽缸中的HCCI燃烧的水平之后，方法300前进到314。
在314处，方法300调节火花正时和发动机空气-燃料比，以支持发动机汽缸中的HCCI燃烧。在一个示例中，依靠化学计量比对发动机空气-燃料比进行调节并且火花正时从发动机以类似速度和负载操作且未转换到HCCI模式时的火花正时延迟。在对火花正时和发动机空气-燃料比进行调节之后，方法300前进到316。
在316处，方法300判断发动机负载是否小于阈值发动机负载并且发动机是否处于有利于HCCI燃烧的操作条件。发动机负载可以针对发动机操作条件变化。例如，阈值负载可以基于发动机温度增加或减少。有利于HCCI燃烧的条件可以包含但不限于发动机空气-燃料比、发动机温度、内部EGR浓度以及在燃烧处于阈值前的发动机汽缸混合物温度。如果方法300判断发动机负载小于阈值发动机负载且发动机操作条件有利于HCCI燃烧，那么答案是“是”且方法300前进到318。否则，答案是“否”且方法300返回到316。
在318处，发动机火花正时被调节至从预期的HCCI点火正时延迟的正时。发动机继续提供火花，直到可以确定汽缸正经由HCCI燃烧为止。火花正时经延迟，使得点火可以由HCCI起始并且作为确保发动机汽缸中的燃烧的方式由SI支持。在对发动机火花正时进行调节之后，方法300前进到320。
在320处，方法300通过调节内部EGR浓度和空气-燃料比而尝试在HCCI模式下操作发动机。具体而言，与在SI燃烧模式期间在空闲时发动机汽缸中的内部EGR浓度相比，发动机汽缸中的内部EGR浓度可以在发动机空闲条件下增加。在对内部EGR浓度和发动机空气-燃料比进行调节之后，方法300前进到322。
在322处，方法300检验是否已在发动机汽缸中建立HCCI燃烧。在一个示例中，发动机汽缸中的HCCI燃烧通过将汽缸压力与针对HCCI和SI燃烧存储的汽缸压力分布图相比较来建立。在其他示例中，发动机加速度随发动机位置的变化可以是用于确定是否在发动机汽缸中建立HCCI燃烧的基础。如果方法300判断HCCI燃烧存在于发动机汽缸中，那么答案是“是”且方法300前进到324。否则，答案是“否”且方法300返回到318。
在324处，方法300停止经由发动机火花塞提供火花。可以通过停止到达发动机点火线圈的电流而停止火花。在停止火花塞处的火花之后，方法300前进到326。在其他示例中，在延迟预期的HCCI正时时，火花可以继续在发动机汽缸中产生。
在326处，方法300判断是否仍存在从发动机进气系统中抽取的冷却EGR或者发动机负载或速度是否根据发动机低负载/空闲状态增加。进气系统中冷却EGR的存在可以根据EGR运输模型来确定。发动机负载的变化可以通过监视发动机进气歧管压力和温度来确定。发动机速度的变化可以通过监视发动机速度传感器来确定。如果方法300判断冷却的EGR是从进气系统抽取的或者根据低负载或空闲条件发动机负载或速度产生变化，那么答案是“是”且方法300前进到328。否则，答案是“否”且方法300前进到324。
在328处，方法300激活火花塞且开始经由火花塞将火花供应到发动机汽缸。另外，通过经由减少进气门和排气门打开时间重叠而减小发动机汽缸中的内部EGR浓度，方法300将发动机燃烧模式从HCCI燃烧模式转换到SI燃烧模式。此外，发动机空气-燃料比可以被增加到化学计量比的空气-燃料比。在发动机从HCCI燃烧模式转换到SI燃烧模式之后，方法300前进到330。
因此，图3的方法提供用于操作包含冷却的EGR的发动机，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。该方法包含其中经由低压EGR系统供应冷却的EGR。该方法包含其中通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加内部EGR。该方法进一步包括响应于发动机负载的减少，减小冷却的EGR浓度。该方法包含其中随着冷却的EGR浓度增加，内部EGR浓度增加。该方法包含其中随着冷却的EGR浓度减小，内部EGR浓度减小。该方法进一步包括响应于小于阈值负载的发动机负载，在增加内部EGR浓度之后在均质充气压燃模式下操作发动机。该方法包含其中在发动机负载减少之前，在火花点火模式下操作发动机。
在另一示例中，该方法包含操作包含冷却的EGR的发动机，该方法包括：经由低压EGR系统将冷却的EGR供应到发动机汽缸；以及在松油门期间，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。该方法包含其中松油门是加速器踏板的释放。该方法包含其中通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加内部EGR浓度。该方法进一步包括将冷却的EGR供应到沿着发动机进气通道定位的压缩机上游的发动机。该方法进一步包括在松油门期间，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发动机汽缸的冷却的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。该方法进一步包括响应于小于阈值发动机负载的发动机负载，在均质充气压燃模式下操作发动机。该方法进一步包括从涡轮增压器涡轮的下游供应冷却的EGR。
应当理解，本文中所公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且并不将这些具体示例视为具有限制含义，这是因为可能存在众多的变化形式。例如，上述方法可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置式4缸和其他发动机类型中。
本公开的主题包括本文中所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。
以下权利要求书具体指出应被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解为包含一个或多个此类元件的并入，但是也不需要或排除两个或两个以上此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可以通过本发明的权利要求的修正或通过此申请案或相关申请案中的新的权利要求的陈述来要求保护。此类权利要求，比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同的或不同的，也都被视为包含在本发明的主题内。
Claims (20)
1.一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。
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小于阈值负载的发动机负载，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；以及
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。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述松油门是加速器踏板的释放。
11.根据权利要求9所述的方法，其中通过增加进气门和排气门打开时间重叠而增加所述内部EGR浓度。
12.根据权利要求9所述的方法，其进一步包括将所述冷却的EGR供应到沿着发动机进气通道定位的压缩机上游的所述发动机。
13.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括在所述松油门期间，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。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括响应于发动机负载小于阈值发动机负载，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。
15.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括从涡轮增压器涡轮的下游供应所述冷却的EGR。
16.一种发动机系统，其包括：
发动机，所述发动机包含多个汽缸以及低压EGR通道，所述低压EGR通道包含EGR冷却器；
机械耦接到所述发动机的可变气门系统；以及
控制器，所述控制器包含非瞬时可执行指令，用于响应于比发动机负载的阈值减少率大的发动机负载的减少，增加多个发动机汽缸中的内部EGR浓度；以及额外的可执行指令，用于在增加所述多个发动机汽缸中的所述内部EGR浓度之后，在均质充气压燃模式下操作所述发动机。
17.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包括指令，用于在比发动机负载的所述阈值减少率大的发动机负载的减少之后，响应于发动机负载小于阈值发动机负载，进入所述均质充气压燃模式，并且同时冷却的外部EGR仍存在于燃烧室中。
18.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包括额外的指令，用于增加进气门和排气门打开时间重叠的量，以增加所述内部EGR浓度。
19.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包括额外的指令，用于在所述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。
20.根据权利要求16所述的发动机系统，其进一步包括额外的指令，用于响应于减小的冷却的EGR浓度，减小内部EGR浓度。
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