CN104632430B - 用于改善稀释容差的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于改善稀释容差的方法和系统。提供了在减少发动机载荷条件期间加快从空气进气系统吹扫LP‑EGR的方法和系统。在松油门期间，EGR阀被关闭，同时发动机转换到VDE运行模式，以改善在较低发动机载荷时对EGR的发动机容差，直到EGR被充分吹扫。如果更高发动机载荷得以恢复，则重返非VDE模式，否则，如果继续松油门到零载荷，则选择减速燃料切断模式。

Description

用于改善稀释容差的方法和系统
技术领域
本申请涉及在轻载荷运行期间用于改善发动机的排气再循环稀释容差(tolerance)的方法和系统。
背景技术
排气再循环(EGR)系统将来自发动机排气装置的一部分排气再循环到发动机进气系统，以便通过降低节流损耗和燃烧温度来改善燃料经济性和车辆排放。在涡轮增压直喷发动机中，可以实施低压EGR(LP-EGR)回路。LP-EGR回路将来自涡轮下游的排气通道的排气再循环到涡轮增压器压缩机上游的进气通道。
为了提供在广泛工况下的EGR，LP-EGR系统可以利用专用EGR规划(schedule)。一个示例EGR规划由Fujita等人在US 20070246028中示出。其中，固定量的EGR在所有EGR状况下被输送，EGR量以一个或更多个低压EGR和高压EGR被输送。另一个示例规划由Styles等人在US 20120023937中示出。其中，LP-EGR在除高载荷以外的所有发动机载荷下以相对于新鲜空气流的固定EGR速率(或百分比)被输送。
不过，本发明人已经认识到这些规划的潜在问题。作为示例，根据Styles或Fujita的规划输送EGR会由于过量EGR稀释的存在而导致在瞬态运行期间的燃烧不稳定性和发动机失火现象。这很大程度上是由于EGR输送的预压缩机位置。具体地，在涡轮增压系统中，通过LP-EGR回路提供EGR会产生较长的传输延迟，这是由于排气在到达燃烧室之前必须行进穿过涡轮增压器压缩机、高压空气导入管路、增压空气冷却器和进气歧管。作为传送延迟的结果，在EGR需要快速下降的状况期间，例如在发动机从高载荷和高EGR速率条件变成低载荷和低EGR速率条件的松油门操作期间，EGR可能无法从进气系统足够快速地吹扫。结果，在低载荷条件期间，会有上升的进气空气EGR稀释，直到EGR被从空气进气系统吹扫。在低载荷时增加进气空气的稀释能够增加燃烧稳定性问题和发动机失火的倾向。
虽然Styles的平直规划会降低在较低发动机载荷时高EGR量的可能性，不过该规划也会限制LP-EGR的燃料经济性的好处。例如，平直EGR规划会导致在无法实现EGR的燃料经济性的好处的某些低载荷点处提供LP-EGR。在某些情况下，甚至会产生与在低载荷点处的LP-EGR输送关联的燃料性能恶化。作为另一个示例，在较低载荷点处的较低EGR会限制发动机在随后较高载荷操作期间可实现的峰值EGR速率。发动机进气系统中需要的EGR在低发动机载荷时的EGR延迟吹扫还能够使进气压缩机易受腐蚀和凝结。而且，由于EGR通过冷却器的流动，增加的凝结可能发生在升压发动机系统的增压空气冷却器处。增加的凝结可能需要额外的反凝结措施，这进一步降低发动机效率和燃料经济性。
发明内容
在一个示例中，上述的某些问题能够通过用于发动机的方法至少部分地解决，所述方法包括：在使低压EGR流动的同时，在所有汽缸燃烧的情况下运行发动机；并且响应于降低发动机载荷，禁用EGR并在停用一个或更多个汽缸的情况下运行发动机直到EGR低于阈值。通过这种方式，发动机在低载荷时的EGR容差得以改善。
作为示例，在中等至高发动机载荷期间，发动机可以以提供燃料经济性和排放好处的低压EGR(LP-EGR)流动来运行。LP-EGR流可以被调整为相对于空气流的固定速率。响应于发动机载荷减少到低载荷条件，例如由于驾驶员松油门踏板，空气流会下降(例如，通过调整进气节气门)，同时也减少LP-EGR流(例如，调整LP-EGR阀)。例如，EGR阀可以被调整成提供在较低载荷条件时的较低发动机稀释。不过，由于在LP-EGR系统中的传输延迟，从发动机系统吹扫EGR会比期望发生得更慢。具体地，比期望更多的EGR会存在于空气引入系统中，具体地在预压缩机位置处，从而使燃烧稳定性下降并潜在导致失火。
为了改善低载荷发动机燃烧稳定性和EGR容差，响应于减少发动机载荷，在降低EGR的同时，一个或更多个汽缸可以被选择性停用。例如，至一个或更多个汽缸的燃料可以被切断，同时进气门和排气门被停用。汽缸停用的数量可以基于发动机载荷的下降。在一个示例中，发动机可以具有两组汽缸，并且响应于减少发动机载荷，第一发动机组的所有汽缸可以被停用，而第二组的所有汽缸保持活性。结果，对于相同的发动机转矩，第二组汽缸可以以较高的平均汽缸载荷工作。活性汽缸的较高载荷运行允许在降低失火和缓慢燃烧问题的可能性的情况下发动机以存留的EGR运行。此外，通过隔离被停用汽缸组的空气容积，发动机的有效升压容积减少，并且LP-EGR的耗用被加快。发动机可以继续以停用一个或更多个汽缸的情况运行，直到LP-EGR已被耗用到阈值水平。响应于随后的踩油门，先前停用的发动机汽缸可以被再激活。此外，在再激活期间，加燃料可以被调整，以便吹扫被联结到停用汽缸组的排气催化剂。因此，从较高汽缸载荷运行获得的燃料经济性和加快的EGR吹扫会平衡或胜过与排气催化剂的吹扫关联的燃料经济性。
通过这种方式，从发动机进气装置吹扫EGR能够被加快。通过在减少发动机载荷和减少EGR条件期间选择性停用一个或更多个发动机汽缸，平均汽缸载荷能够增加，从而提高汽缸的EGR容差并提高燃烧稳定性。通过隔离被停用汽缸的空气容积，发动机的有效升压容积减少，并且LP EGR的耗用被加快。因此，这使得在空气引入系统和进气歧管中的EGR水平能够比其他可能方式更快地下降(例如，高达节约一半时间)。通过快速降低在低载荷条件时的进气EGR水平且经由汽缸停用增加在这些低发动机载荷条件的EGR稀释容差，当发动机随后重新起动时能够实现更高的EGR速率。因此，这大大提高发动机效率，尤其是在中等至高等发动机转速-载荷区中。通过用新鲜空气替换EGR，水蒸发和烃类凝结增加，从而减少它们在发动机中的浓度以及对反凝结措施的需要。此外，减少凝结降低了压缩机和增压空气冷却器的腐蚀和退化。整体上，升压发动机性能得以改善。
应当理解，上述发明内容被设置以简化形式介绍本发明的一些概念，其将在具体实施方式中进一步描述。这不意味着确定所要求的发明主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。而且，所要求的主题不限于解决上述或本公开任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出示例发动机和排气系统的布局。
图2示出局部发动机视图。
图3示出配置有排气再循环(EGR)性能的另一示例发动机系统。
图4示出在一个或更多个汽缸停用的情况下运行发动机以加快LP-EGR的吹扫的示例方法。
图5示出以VDE模式运行第一发动机组同时以非VDE模式运行剩余发动机组以加快从发动机吹扫LP-EGR的示例方法。
图6-7示出加快从空气引入系统吹扫LP-EGR的示例汽缸停用。
具体实施方式
下列具体实施方式涉及选择性停用发动机系统(例如图1-3的发动机系统)的一个或更多个汽缸以改善在低载荷条件时的燃烧EGR容差和加快从发动机吹扫/净化EGR的系统和方法。在以EGR流动运行发动机时，响应于减少发动机载荷，输送到发动机的EGR需要快速下降。在这类条件期间，控制器可以经配置执行控制例程，例如图4的示例例程，以便选择性停用至一个或更多个发动机汽缸的燃料以及进气门和排气门，同时以更高的平均汽缸载荷运行有效汽缸。发动机可以在一个或更多个汽缸停用的情况下运行一段时间，直到从发动机的进气歧管充分吹扫EGR。在一个示例中，发动机可以在一个发动机汽缸组的所有汽缸被停用的情况下以VDE模式运行，直到EGR被充分吹扫。示例调整参照图6-7示出。通过这种方式，发动机在低发动机载荷时的稀释容差得以改善。
图1示出具有第一排15a和第二排15b的示例可变排量发动机(VDE)10。在示出的示例中，发动机10是具有第一排和第二排并且每排具有三个汽缸的V6发动机。发动机10具有带节气门20的进气歧管16以及联结到排放控制系统30的排气歧管18。排放控制系统30包括一个或更多个催化剂和空燃比传感器，例如关于图2所描述的。作为一个非限制性示例，发动机10能够被包括作为客车的推进系统的一部分。
在选定条件期间，例如当不需要发动机的全转矩能力时，第一或第二组汽缸中的一者可以被选择停用(在本文中，也被称为VDE运行模式)。具体地，可以通过切断相应的燃料喷射器同时保持进气门和排气门的运行使得空气可以继续通过汽缸泵送，从而停用选定汽缸组中的一个或更多个汽缸。虽然禁用汽缸的燃料喷射器被切断，不过剩余的被启用汽缸在燃料喷射器有效且运行的情况下继续执行燃烧。为了满足转矩需求，发动机在喷射器保持启用的那些汽缸上产生相同量的转矩。换句话说，剩余的有效汽缸以更高的平均汽缸载荷运行。这要求更高的歧管压力，从而产生下降的泵送损失和增加的发动机效率。而且，暴露于燃烧的较低的有效表面面积(仅来自于启用汽缸)降低发动机热损失，从而提高发动机的热效率。
在替代实施例中，发动机系统10可以具有带有可选择性停用的进气门和/或排气门的汽缸。其中，汽缸气门可以经由液压致动升降杆(例如，联结到气门推杆的升降杆)或经由凸轮廓线变换机构被选择性停用，其中在所述凸轮廓线变换机构中没有提升的凸轮凸角被用于停用的气门。
汽缸可以以排特定的方式被分组停用。例如，在图1中，第一组汽缸可以包括第一排15a的三个汽缸，而第二组汽缸可以包括第二排15b的三个汽缸。在替代实施例中，取代每排的一个或更多个汽缸一起被停用，V8发动机的每排中的两个汽缸可以一起被选择性停用。
发动机10可以以多种物质运行，所述多种物质可以经由燃料系统8输送。发动机10可以至少部分通过包括控制器12的控制系统进行控制。控制器12可以从联结到发动机10的传感器4接收各种信号(参照图2进一步详细描述)，并向联结到发动机和/或车辆的各种致动器22发送控制信号(也参照图2进行描述)。各种传感器可以包括例如，各种温度、压力和空燃比传感器。此外，控制器12可以从沿发动机缸体分布的一个或更多个爆震传感器接收汽缸爆震或预点火指示。当被包括时，所述多个爆震传感器可以沿发动机缸体对称或不对称分布。进一步地，所述一个或更多个爆震传感器可以包括加速计、电离传感器或汽缸内压力换能器。
燃料系统8可以被进一步联结到燃料蒸汽回收系统(未示出)，该燃料蒸汽回收系统包括用于存储加燃料和每日燃料蒸汽的一个或更多个碳罐。在选定条件期间，燃料蒸汽回收系统的一个或更多个气门可以被调整成将所存储的燃料蒸汽吹扫到发动机进气歧管，以提高燃料经济性和降低排气排放。在一种示例中，吹扫蒸汽可以被引导靠近特定汽缸的进气门。例如，在VDE运行模式期间，吹扫蒸汽可以只被引导到正点火的汽缸。这可以在针对不同汽缸组配置不同进气歧管的发动机中实现。替代性地，一个或更多个蒸汽管理气门可以被控制成确定哪个汽缸获得吹扫蒸汽。
图2示出(图1的)发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以从包括控制器12的控制系统接收控制参数且经由输入装置132从车辆操作者130接收输入。在这种示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文也称为“燃烧室”)30可以包括其内放置有活塞138的燃烧室壁136。活塞138可以联结于曲轴140，以便活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传动系统被联结到客车的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮被联结到曲轴140，以能够实现发动机10的起动操作。
汽缸30能够经由一系列进气空气通道142、144和146接收进气空气。进气空气通道146除了能够与汽缸30连通以外，还可以与发动机10的其他汽缸连通。在某些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括例如涡轮增压器或机械增压器的升压装置。例如，图2示出配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括布置在进气通道142与144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以经由轴180通过排气涡轮176至少部分提供动力，其中所述升压装置被配置为涡轮增压器。不过，在另一些示例中，例如，在设置有机械增压器的发动机10中，排气涡轮176可选地可以被省略，其中压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入提供动力。增压空气冷却器(CAC)177可以被安置在压缩机174下游的进气空气通道144中，以用于在输送升压的空气充气到发动机汽缸之前对其冷却。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道设置，以用于改变向发动机汽缸提供的进气空气的流率和/或压力。例如，如图2所示，节气门20可以被布置在压缩机174下游，或者替代性地，可以被设置在压缩机174上游。
排气通道148除了能够从汽缸30接收排气以外，还能够从发动机10的其他汽缸接收排气。排气传感器128被示为联结到在排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可以选自用于提供排气空/燃比的指示的各种合适传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用的或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(被加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。
排气温度可以通过位于排气通道148中的一个或更多个温度传感器(未示出)进行估算。替代性地，排气温度可以基于发动机工况(例如转速、载荷、空燃比(AFR)、火花延迟等)被推断。进一步地，排气温度可以通过一个或更多个排气传感器128进行计算。应当明白，排气温度可以替代性地通过本文列出的温度估算方法的任意组合进行估算。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门以及一个或更多个排气门。例如，汽缸30被示为包括位于汽缸30上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在某些实施例中，包括汽缸30的发动机10的每个汽缸可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150可以经由凸轮致动系统151通过凸轮致动由控制器12控制。同样，排气门156可以经由凸轮致动系统153由控制器12控制。凸轮致动系统151和153中的每个可以包括一个或更多个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个，其由控制器12操作以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157确定。在替代实施例中，进气门和/或排气门可以通过电动气门致动进行控制。例如，汽缸30可以替代性地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动控制的排气门，其中所述凸轮致动包括CPS和/或VCT系统。在又一些实施例中，进气门和排气门可以通过共同的气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统进行控制。
汽缸30能够具有一定压缩比，其是当活塞138在下止点时对上止点时的容积比。依据惯例，压缩比在9：1到10：1的范围内。不过，在使用不同燃料的某些示例中，压缩比可能会增加。这可能在例如当使用更高辛烷值的燃料或具有更高潜在汽化焓的燃料时发生。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响，压缩比也会增加。
在某些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于起燃的火花塞192。在选定的运行模式中，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统190能够经由火花塞192向燃烧室30提供点火火花。不过，在某些实施例中，火花塞192可以被省略，例如在发动机10可以通过自动点火或燃料喷射来起燃的情况下，如同在某些柴油发动机的情况下。
在某些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置成具有用于向其提供抑制爆震或预点火的流体的一个或更多个喷射器。在某些实施例中，所述流体可以是燃料，其中所述喷射器也被称为燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸30被示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示为直接联结到汽缸30，以将燃料与经由电子驱动器168从控制器12接收的FPW信号的脉冲宽度成比例地直接喷射进汽缸30内。通过这种方式，燃料喷射器166将被称为直接喷射的燃料(下文中，也称为“DI”)提供到燃烧汽缸30中。虽然图2中的喷射器166被示为侧喷射器，不过其也可以位于活塞的头顶，例如靠近火花塞192的位置。由于某些醇基燃料具有较低挥发性，所以当发动机以醇基燃料运行时，这样的位置可以改善混合和燃烧。替代性地，喷射器可以位于进气门头顶并靠近进气门，以便改善混合。
燃料可以从高压燃料系统8被输送到燃料喷射器166，高压燃料系统8包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。替代性地，在较低压力下燃料可以通过单级燃料泵输送，在此情况下在压缩冲程期间的直接燃料喷射的正时比使用高压燃料系统时更受限制。进一步地，虽然未示出，不过燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。应当明白，在替代实施例中，喷射器166可以是将燃料供应到在汽缸30上游的进气道中的进气道喷射器。
如上所述，图2仅示出多缸发动机中的一个汽缸。因此，每个汽缸同样可以包括其自身的一组进气门/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。
燃料系统8中的燃料箱可以容纳具有不同特性(例如不同成分)的燃料。这些不同可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热能、不同的燃料混合和/或其组合。在一个示例中，具有不同醇含量的燃料可以包括一种燃料是汽油而另一种是乙醇或甲醇。在另一个示例中，发动机可以使用汽油作为第一物质，而包含例如E85(近似85％的乙醇和15％的汽油)或M85(近似85％的甲醇和15％的汽油)的含醇燃料混合物作为第二物质。其他含醇包含可以是醇与水的混合物、醇、水与汽油的混合物等等。
进一步地，在所公开的实施例中，EGR系统可以将排气的所需部分从排气通道148路由到进气歧管142。图2示出LP-EGR从涡轮176下游通过LP-EGR通道240被路由到压缩机174上游的LP-EGR系统。提供给进气通道144的LP-EGR的量可以由控制器12经由LP-EGR阀242改变。同样，可以存在HP-EGR从涡轮176上游通过HP-EGR通道被路由到压缩机174下游的HP-EGR系统(如图3所示)。提供给进气通道144的HP-EGR的量可以由控制器12经由专用HP-EGR阀改变。HP-EGR系统可以包括HP-EGR冷却器146(见图3)，并且LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器246，以抵制例如热从EGR气体到发动机冷却剂。
在某些条件下，该EGR系统可以被用于调节燃烧室30内空气和燃料混合物的温度。因此，会希望测量或估算EGR质量流量。EGR传感器可以被布置在EGR通道或引入通道142或144内，并可以提供质量流量、压力、温度、O2浓度和排气浓度中的一个或更多个的指示。在某些实施例中，一个或更多个传感器可以被放置在LP-EGR通道240或引入通道142或144内，以提供流率、压力、温度和O2或其他物质的浓度中的一个或更多个的指示，从而确定LP EGR相对于空气流率的流率和浓度。通过LP-EGR通道240转向的排气可以利用在位于LP-EGR通道240与进气通道142的接合点处的混合点处的新鲜进气空气稀释。具体地，通过调整与导管142中的低压AIS节气门协调的LP-EGR阀242，EGR流的稀释可以被调整。
LP-EGR流的稀释百分比可以从发动机进气空气流中的传感器145的输出被推断。具体地，传感器245可以被安置在LP-EGR阀242下游，使得LP-EGR稀释可以被准确地确定。传感器245可以是例如热膜或热线风速计、质量流量计或三角形压力量孔或文丘里管。替代性地，例如UEGO传感器的氧传感器可以被用在导管144中，以计算LP EGR速率。
控制器12在图2中被示为微计算机，其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在本特定示例中被示为只读存储器芯片(ROM)110用于可执行程序和校验值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114以及数据总线。控制器12可以从联结到发动机10的传感器接收各种信号，除了先前讨论的那些信号以外，还包括来自质量空气流传感器122的被引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自联结到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联结到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火拾取信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)、来自EGO传感器128的汽缸AFR以及来自爆震传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。
存储介质只读存储器110能够利用表示由处理器106可执行的指令的计算机可读数据编程，其中所述指令执行下面描述的方法以及可以想到但是没有具体列出的其他变体。
现转到图3，其示出包括多个汽缸排和排气再循环系统的发动机系统10的示例实施例300。在一个示例中，发动机10可以包括包含压缩机174和涡轮176的涡轮增压器、在压缩机174上游的节气门363以及低压排气再循环(LP-EGR)系统。LP-EGR系统可以从涡轮176下游路由EGR到压缩机174上游和节气门363下游。发动机系统可以进一步包括HP-EGR系统，其从涡轮176上游路由EGR到节气门362下游。
转向图3，空气可以通过空气滤清器310进入发动机10。空气滤清器310可以经配置从空气滤除固体颗粒，以便清洁的空气质量可以进入发动机10。清洁的空气质量流在其流过质量空气流量传感器320且接着通过进气节气门363时被测量。通过质量空气流量传感器320测量的清洁的空气质量流量可以被传送给控制器12。在一个实施例中，该清洁的空气质量可以分离到在进气节气门363上游与涡轮增压器压缩机174下游的发动机10的不同汽缸排。EGR系统可以将排气喷射到涡轮增压器压缩机174上游，以便清洁的空气和排气的组合能够被涡轮增压器压缩机174压缩。在一种实施例中，涡轮增压器压缩机174可以包括用于第一汽缸排的第一压缩机174a和用于第二汽缸排的第二压缩机174b。
在涡轮增压器压缩机174下游的清洁的空气和排气的被压缩组合可以被在第二节气门362上游的增压空气冷却器(CAC)354冷却。在一种实施例中，涡轮增压器压缩机174a-b下游的空气流的氧含量可以通过在CAC 354上游的传感器345进行测量。在替代实施例中，涡轮增压器压缩机174a-b上游的空气流的氧含量可以通过在CAC 354下游的传感器347进行测量。传感器345和/或347的测量值可以被传送给控制器12。
在一种实施例中，高压排气可以在节气门362下游和进气歧管344上游与清洁的空气和排气的被压缩组合混合。气体的组合可以通过进气歧管344被路由到一个或更多个汽缸排。例如，气体可以被路由到第一汽缸排344a和第二汽缸排344b。在汽缸中燃烧后，排气可以通过排气通道348被路由。在一种实施例中，排气通道348包括用于每排汽缸的排气歧管，例如用于第一汽缸排的排气歧管348a和用于第二汽缸排的排气歧管348b。
在选定条件期间，例如当不需要发动机的全转矩能力时，第一汽缸排344a和第二汽缸排344b中一者的汽缸可以被选择停用(在本文中，也被称为VDE运行模式)。具体地，可以通过切断相应的燃料喷射器同时保持进气门和排气门的运行，使得空气可以继续通过汽缸泵送，从而停用选定汽缸排中的一个或更多个汽缸。替代性地，停用汽缸上的进气门和排气门还可以被禁用，以阻止空气通过这些汽缸泵送。虽然禁用汽缸的燃料喷射器被切断，不过剩余的被启用汽缸继续在燃料喷射器有效且运行的情况下执行燃烧。为了满足转矩需求，发动机通过以更高平均汽缸载荷运行有效汽缸从而提供增加的发动机效率，在喷射器保持启用的这些汽缸中产生相同量的转矩。如图4所详尽阐述的，在减少载荷的条件期间，汽缸排344a和344b中一者的汽缸可以被停用，EGR可以被禁用，并且发动机可以以VDE模式运行，直到从空气引入系统充分吹扫EGR。此后，基于发动机载荷，通过再激活所述汽缸，发动机可以恢复在非VDE模式的操作。
至少一部分排气可以驱动涡轮增压器的涡轮176。在一种实施例中，涡轮176可以包括用于第一汽缸排的第一涡轮176a和用于第二汽缸排的第二涡轮176b。在一种实施例中，至少一部分排气可以通过HP-EGR系统被路由。例如，HP-EGR系统可以包括HP-EGR冷却器346和阀342，以用于路由在进气歧管344上游的被冷却排气。在一种实施例中，HP-EGR系统可以包括用于第一汽缸排的第一HP-EGR冷却器346a和阀342a以及用于第二汽缸排的第二HP-EGR冷却器346b和阀342b。
在涡轮176a-b的下游，至少一部分排气可以通过排放控制装置371和消声器320向下游流动。在一种实施例中，排放控制装置371可以包括用于第一汽缸排的第一起燃催化剂或三元催化剂(TWC)371a以及用于第二汽缸排的第二起燃催化剂或三元催化剂371b。消声器320可以经配置抑制发动机10的排气噪音。
涡轮176a-b下游的至少一部分排气可以通过LP-EGR系统被路由到涡轮增压器压缩机174a-b的上游。例如，LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器246和阀242，以用于路由在压缩机174上游的被冷却的排气。在一种实施例中，LP-EGR系统可以包括用于第一汽缸排的第一LP-EGR冷却器246a和阀242a和用于第二汽缸排的第二LP-EGR冷却器246b和阀242b。
所输送的LP-EGR量可以基于发动机转速-载荷条件进行调整。例如，在中等至高载荷条件下输送LP-EGR提供改善的燃料经济性和排气排放。在一种实施例中，在中等载荷以下的所有载荷处，LP-EGR可以根据EGR速率相对于空气流保持恒定的平直规划(flatschedule)进行输送。这可以要求LP-EGR阀242a和242b的开度与进气节气门363的开度配合。因此，在增加载荷期间，例如在踩油门期间，随着空气流增加，LP-EGR的输送会相应增加。同样，在减少载荷期间，例如在松油门期间，随着空气流减少，LP-EGR的输送会相应减少。
不过，由于在LP-EGR阀与燃烧室之间存在大的传输延迟，所以EGR不会如所要求得那样快地减少，尤其是在从EGR出口到压缩机入口(在每个汽缸排上)的空气引入系统中。具体地，由于LP-EGR通道在涡轮之后移去排气并在压缩机之前喷射排气，所以从空气进气系统吹扫EGR会有大的延迟，这进而导致燃烧稳定性风险。
如本文图5所详述的，在EGR稀释比期望的更高的低载荷条件期间，例如由于EGR吹扫的延迟，通过停用一个发动机汽缸排的汽缸同时以VDE模式运行发动机直到EGR被充分吹扫，稀释容差得以改善。更高的平均汽缸载荷增加汽缸的稀释容差并降低燃烧稳定性风险。例如，汽缸排344a可以被停用，而汽缸排344b继续运行。因此，在VDE模式期间，联结在被停用汽缸排344a下游的排气催化剂371a会变得氧饱和的且催化效率低下的。因此，在汽缸再激活期间，当退出VDE模式时，向汽缸排344a加燃料可以被调整，以便排气催化剂371a能够被吹扫并且催化效率得以改善。例如，在汽缸再激活期间，汽缸排344a比化学计量比更富得运行一段时间，直到排气催化剂371a已经被吹扫，同时汽缸排344b以化学计量比运行。
此外，当VDE模式被激活时，在被停用汽缸排(如果进气门和排气门被停用)处的降低的有效的升压容积会加快使用新鲜空气更换空气引入系统中的EGR，这进一步提高VDE在中等和较高载荷时实现更高EGR速率同时在较低发动机载荷时吹扫LP EGR的能力。
现转向图4，示例例程400被示为用于在减少发动机载荷条件期间选择性停用一个或更多个发动机汽缸，以便改善燃烧EGR容差并加快从发动机进气装置吹扫低压EGR。
在402处，该例程包括估算和/或测量发动机工况。这些工况可以包括例如发动机转速、转矩(Tq)要求、发动机温度、环境条件(例如环境温度、大气压(BP)以及环境湿度)等。在404处，基于所估算的工况，目标EGR速率可以被确定。目标EGR速率可以包括高压EGR(HP-EGR)、低压EGR(LP-EGR)或高压和低压EGR的组合的目标速率。在一种示例中，基于发动机工况(例如发动机转速-载荷条件)，发动机可以以经由直接喷射被输送到升压发动机的燃料进行升压运行。此外，发动机可以以LP-EGR流动来运行。通过在发动机运行期间使得LP-EGR流动，燃料经济性经由泵送功降低、爆震缓解、燃烧效率提高并且富集度下降得以改善。
在一种示例中，LP-EGR速率和规划可以是LP-EGR相对于空气流以固定速率输送的平直规划。LP-EGR包括从在排气涡轮下游的发动机排气歧管被再循环到在进气压缩机上游的发动机进气歧管的被冷却排气残留。
因此，输送到进气装置的EGR(HP-EGR、LP-EGR或两者的组合)的量可以基于存储在控制器12的存储器中的发动机转速-载荷映射。在一种示例中，发动机转速-载荷映射可以包括至少两个LP-EGR运行模式，所述至少两个LP-EGR运行模式包括固定和可变运行模式。固定模式范围可以包括从较高载荷下降到最小载荷的所有发动机载荷和/或低于阈值(例如在或低于3500RPM)的发动机转速。在非常高的发动机载荷和高达全发动机载荷的转速时，LP-EGR可以被降低，以避免过量的热传递或发动机性能限制。如在本文使用的最小发动机载荷包括目前工况下可允许的最低可能载荷，例如针对目前发动机转速、温度等维持燃烧的最低载荷，并且如在本文使用的最小发动机载荷可以与目前发动机转速条件下的闭合节气门发动机载荷相对应。在某些条件下，最小载荷可以是比怠速时的载荷更低。因此，会在非怠速条件期间遇到最小载荷，并且最小载荷可以包括在发动机以固定EGR规划松油门期间避免发动机失火的最具挑战性的运行点，其中通过LP EGR所固有的大传输延迟和升压容积在松油门条件期间需要固定EGR规划。相比之下，可变EGR模式可以被启用以便在中等和较高发动机载荷范围内允许更高的EGR速率，从而提供改善燃料经济性的好处，并在发动机映射的其他区域(例如较低载荷)内降低EGR速率，以避免发动机由于高稀释水平所导致的失火或燃烧稳定性的问题。
在406处，该例程包括调整EGR阀的位置，使EGR以所确定的目标EGR速率和规划流动。例如，在LP-EGR通道中的LP-EGR阀的开度和/或在HP-EGR通道中的HP-EGR阀的开度可以被调整。在某些实施例中，EGR阀的开度可以基于相对于目前EGR估算值的目标EGR速率进行调整。EGR可以通过使用联结到EGR通道的一个或更多个传感器进行估算。替代性地，LP-EGR可以基于联结到压缩机下游和进气节气门上游的进气氧传感器的输出进行估算。控制器可以基于传感器处的氧浓度的变化(例如，减少)来推断目前EGR稀释。
在408处，可以确定是否正减少发动机载荷。例如，可以确定发动机载荷是否已经下降到低于阈值载荷。在一种示例中，减少发动机载荷响应于操作者松油门踏板从中等或高载荷到低载荷条件。如果发动机载荷没有下降，则在410处EGR控制可以被维持。这包括基于发动机工况调整EGR速率，以便继续相对于发动机转速/载荷条件以期望速率提供LP-EGR。
在412处，在发动机以所有汽缸均燃烧来运行并使得低压EGR流动时，响应于减少的发动机载荷，EGR可以减少。这可以包括减少LP-EGR且同时相对于进气空气流以固定速率维持LP-EGR，以便提供或保持在较低载荷时的平直LP-EGR规划。在另一种示例中，减少EGR包括例如通过关闭LP-EGR通道中的LP-EGR阀来禁用EGR，所述LP-EGR通道将排气残留从在排气涡轮下游的排气歧管输送到在进气压缩机上游的进气歧管。禁用EGR可以替代性地包括关闭在HP-EGR通道中的HP-EGR阀。
同样，响应于减少的发动机载荷，在414处，该例程包括选择性停用一个或更多个发动机汽缸并在所述一个或更多个汽缸被停用的情况下运行所述发动机直到EGR低于阈值。使所述一个或更多个汽缸被停用包括选择性禁用或停用到所述一个或更多个汽缸的燃料。例如，所述汽缸可以经配置具有可选择性停用的燃料喷射器，并且禁用到所述汽缸的燃料可以包括禁用所述一个或更多个汽缸的燃料喷射器，且同时保持进气门和排气门运行，以便空气继续通过所停用的汽缸被泵送。在另一种示例中，所述汽缸可以经配置具有可选择性停用的进气门和/或排气门，并且禁用所述汽缸可以包括停用所述一个或更多个汽缸的进气门和/或排气门，以便空气不通过所停用的汽缸泵送。因此，通过停用一个或更多个汽缸，剩余的有效汽缸可能需要以更高的平均汽缸载荷运行以维持发动机转矩输出。
响应于减少的发动机载荷被停用的汽缸的数量是可变的并且取决于各种因素，例如在发动机配置中的汽缸数量、发动机排量、发动机平缓性或NVH要求、排气催化剂或排放后处理装置条件、期望的VDE转换频率和汽缸再激活问题。例如，基于各种因素，停用可以包括停用V8发动机上每个汽缸排的两个汽缸，V6发动机上的一个汽缸排的汽缸或每个汽缸排的一个汽缸，I4发动机上的一个或两个汽缸，或者I3发动机上的一个汽缸，尽管可以想到其他的方案。因此，例如，发动机可以在所有汽缸均燃烧且LP-EGR以第一EGR速率(其是在进气歧管中的EGR的第一百分比)流动的情况下运行。接着，在发动机载荷下降期间，EGR阀可以被关闭并且一个或更多个汽缸可以被停用。接着，发动机可以在EGR阀关闭且剩余有效汽缸燃烧的情况下运行，直到在进气歧管中的EGR速率已经从第一EGR速率下降到最小阈值速率。
在一种示例中，发动机可以包括在第一排发动机汽缸上的第一组汽缸和在第二排发动机汽缸上的第二组汽缸。第一组汽缸可以被联结到位于第一排下游的第一排气催化剂，而第二组汽缸可以被联结到位于第二排上游的第二排气催化剂。响应于减少的发动机载荷，第一排的所有汽缸可以被选择性停用。接着，发动机可以在第一组汽缸被停用且第二组汽缸被激活的情况下运行。换句话说，在发动机是VDE发动机的情况下，响应于减少的发动机载荷，发动机可以从非VDE模式(所有汽缸燃烧)转变到VDE模式(一半汽缸燃烧)。
发动机可以继续在所述一个或更多个汽缸被停用的情况下运行，直到从发动机充分吹扫EGR。这样，在发动机载荷下降期间，到发动机的空气流可以下降并且相应地到发动机的LP-EGR也可以下降。不过，由于在LP-EGR阀与燃烧室之间存在大的传输延迟，所以EGR不会如所希望得那样快地减少，尤其是在从EGR出口到压缩机入口的空气引入系统中。具体地，由于LP-EGR通道在涡轮后移去排气并在压缩机之前喷射排气，所以从空气进气系统吹扫EGR会有大的延迟。在某些发动机配置中，由于大的升压容积的存在(例如，高达发动机排量的六倍)，这种延迟被加剧。吹扫延迟导致燃烧稳定性风险。例如，在空气引入系统中存在比所需更大的稀释增加了失火的可能性。
平直EGR规划的采用有助于减轻与延迟吹扫关联的某些问题，其中在平直EGR规划中EGR速率相对于空气流保持恒定。不过，平直规划的使用导致在无法实现燃料经济性的好处的某些较低载荷点处运行LP-EGR。实际上，在某些较低发动机转速-载荷点，运行LP-EGR导致燃料性能恶化。此外，压缩机会在低载荷条件下暴露于EGR，因此需要耐腐蚀和抗凝结措施。随着EGR流过增压空气冷却器，会产生也需要被解决的额外凝结。在某些低载荷条件下，低压空气进气节气门也需要运行以驱动EGR流。而且，较低载荷点限制在较高载荷点的平直EGR规划，因为这些点是燃烧系统稀释(EGR)最受限的的点。例如，平直规划限制在较高发动机转速-载荷条件时可实现的峰值EGR速率。因此，这限制了LP-EGR的燃料经济性的好处。
本发明人在此已认识到通过选择性停用一个或更多个发动机汽缸能够加快从空气引入系统吹扫LP-EGR。具体地，通过停用一些汽缸且以更高的有效汽缸载荷运行剩余汽缸，汽缸的稀释容差得以改善。就是说，汽缸的更高载荷运行允许以(由于吹扫EGR的传输延迟而存留的)更高EGR量运行且降低失火、燃烧不稳定和缓慢燃烧问题的风险。
在416处，可以确定EGR是否已从发动机空气引入系统被充分吹扫。例如，可以确定进气装置中的EGR(流量、量、浓度等)是否低于阈值。在一种示例中，进气氧传感器可以被用于估算进气装置中EGR的浓度。其中，进气氧浓度的增加可以被用于推断EGR稀释输送的减少。
EGR阈值可以基于发动机载荷，该阈值随着发动机载荷减少而下降。该EGR阈值可以进一步基于在低发动机载荷条件下被停用汽缸的数量和有效汽缸的EGR容差。例如，随着被停用汽缸的数量增加和剩余有效汽缸的EGR容差增加，该阈值可以增加。
如果EGR还没有被充分吹扫并且EGR水平仍然在该阈值之上，那么在417处，发动机可以继续在所述一个或更多个汽缸被停用的情况下运行。如果EGR已被充分吹扫并且EGR水平低于该阈值，那么在418处，所述例程包括确定发动机载荷是否仍然很低或发动机载荷是否进一步下降。
如果在EGR低于该阈值之后，在408处确认发动机载荷没有进一步下降，则所述例程直接进行到427，在427处，所述例程包括再激活所述一个或更多个被停用汽缸。例如，被停用汽缸的燃料喷射器可以被再激活并且可以再次启用汽缸加燃料。此外，EGR可以被再次启用。例如，LP-EGR阀可以被打开并且EGR可以相对于发动机转速/载荷条件以最佳LP-EGR速率被提供。在一种示例中，LP-EGR可以根据EGR被调整为相对于空气流的固定速率的平直规划被提供。
从427，该例程进行到428，在428处的汽缸再激活期间，排气催化剂(例如，三元催化剂)可以被吹扫。催化剂吹扫包括调整先前被停用发动机汽缸的燃料，以便降低联结到被停用发动机汽缸下游的排气催化剂的氧饱和。例如，在第一排发动机汽缸在414处被选择性停用而第二排发动机汽缸继续燃烧的实施例中，催化剂吹扫可以包括，在第一排被再激活期间，调整第一排的加燃料，以便降低联结到第一排(而不是第二排发动机汽缸)的第一排气催化剂的氧饱和。这样，在以VDE模式运行期间，由于进气门和排气门的运行，空气可以已经通过第一排气催化剂被泵送，从而导致催化剂效率最终下降的催化剂氧饱和。因此，在再激活期间，催化剂可能需要被吹扫或再生。如参照图6-7的示例所讨论的，在再激活期间，第一排可以以比化学计量比更富的方式运行一段时间，而第二排以化学计量比运行，直到第一排气催化剂被充分再生。富集程度和/或吹扫的持续时间可以基于所需的催化剂吹扫的程度进行调整，所需催化剂吹扫的程度基于在前一排停用期间以VDE模式运行的持续时间(在414)。在本文中，排气催化剂可以是三元催化剂。在例如第一排气催化剂是SCR催化剂或还原催化剂的替代示例中，可以通过增加来自位于排气歧管中第一排气催化剂上游的还原剂喷射器的还原剂喷射来吹扫排气催化剂。
虽然上述示例详细描述在第一组汽缸联结到第一排气催化剂且第二组汽缸联结到第二排气催化剂的发动机实施例中的排气催化剂吹扫，且其中排气歧管在第一和第二排气催化剂的上游分叉且在第一与第二排气催化剂中的每个的下游的位置处再结合，但是在例如第一组汽缸和第二组汽缸被联结到公用排气催化剂或汽缸排被联结到各自的排气催化剂而排气歧管在第一和第二排气催化剂上游的位置处结合的替代实施例中，可以不需要催化剂吹扫。替代性地，可能要求较少的吹扫。这可能是由于在发动机运行期间排气催化剂暴露于来自第二有效汽缸组的化学计量比排气的原因。
返回418，如果确认发动机载荷下降，那么在420处，可以确定发动机载荷的下降是否包括松油门到零载荷条件。如果是，那么在EGR低于阈值(被充分吹扫的)后，响应于发动机载荷下降到零载荷条件，在422处，该例程包括切断到所有发动机汽缸的燃料，同时保持所有发动机汽缸的进气门和排气门的运行。例如，响应于在EGR已被充分吹扫后发动机载荷的下降，发动机可以自动移到减速燃料切断(DFSO)运行模式。接着，发动机可以保持禁止加燃料给所有发动机汽缸的DFSO模式，直到发动机载荷增加。
如果在420处没有确认松油门到零载荷，那么发动机载荷下降到低载荷条件被确定，并且在424处，被选择性停用的发动机汽缸保持停用并且EGR保持禁用。例如，发动机运行的VDE模式在LP-EGR阀关闭的情况下继续。接着，发动机可以保持所述一个或更多个汽缸被选择性停用且EGR被禁用的VDE模式，直到发动机载荷增加。
在425处，可以确定发动机载荷是否增加。例如，可以确定是否存在踩油门。如果未确认发动机载荷增加，那么在426处，该例程包括将发动机运行维持在现有运行模式。例如，发动机可以继续以向所有发动机汽缸全部加燃料被停用且EGR被禁用的DFSO模式(在422处)或向选定发动机汽缸加燃料被停用且EGR被禁用的VDE模式(在424处)运行。
如果确认发动机载荷增加，该例程进行到427，以便再激活先前被停用的发动机汽缸并再次启用EGR。例如，响应于发动机载荷增加同时发动机处于DFSO模式，该例程包括通过再次启用向所有发动机汽缸加燃料且恢复所有发动机汽缸内的燃烧而退出DFSO模式。此外，LP-EGR阀可以被打开，以允许排气再循环(例如，根据平直规划)。作为另一示例，响应于发动机载荷增加，同时发动机处于VDE模式，该例程包括通过再次启用向被选择性停用的发动机汽缸加燃料、恢复汽缸进气门和排气门运行以及恢复所有发动机汽缸内的燃烧而退出VDE模式。此外，LP-EGR阀可以被打开，以允许排气再循环(例如，根据平直规划)。接着，该例程进行到428，以便在再激活期间吹扫排气催化剂，如上所述。
在一种示例中，在DFSO事件后的再激活期间，第一和第二排气催化剂中的每个均可以在第一组和第二组汽缸中的每个被联结到排气催化剂的各自的下游的实施例中被吹扫。替代性地，如果发动机被配置有公用排气催化剂，则在DFSO事件后会要求进行催化剂吹扫。
通过这种方式，通过在EGR水平比期望更高的条件期间停用一些发动机汽缸且增加剩余有效汽缸的平均汽缸载荷，在低载荷时汽缸的高稀释容差能够得以改善。
现转向图5，其示出用于加快从发动机引入系统吹扫低压EGR的示例汽缸停用例程500。
在502处，如同在402处，发动机工况可以被估算和/或测量。在504处，如同在404处，目标EGR速率可以基于所估算的工况进行确定。例如，目标LP-EGR速率可以被确定。在506处，如同在406处，LP-EGR阀开度可以基于目标EGR速率进行调整以提供期望的EGR。例如，LP-EGR阀开度可以在中等到高载荷条件时被增加，以提供相对于发动机转速/载荷条件的最佳LP-EGR速率(例如，根据EGR相对于空气流以固定速率被提供的平直规划)。
在508处，可以确定是否已发生操作者松油门踏板事件。，如果未确认松油门，在510处，EGR控制相对于空气流以固定速率继续提供EGR被保持。如果在512处进行比较，响应于从较高发动机载荷的松油门同时使得低压EGR流动，该例程包括停用到第一排发动机汽缸上的第一组汽缸的燃料，同时以更高平均汽缸载荷运行第二排发动机汽缸上的第二组汽缸。此外，进气门和排气门被关闭以隔离被停用排上的容积，从而有效降低升压容积和EGR吹扫次数。在发动机是可变排量发动机(VDE)的一种示例中，停用包括发动机从以非VDE模式(所有汽缸在燃烧)运行转变到以VDE模式(一半发动机汽缸在燃烧)运行。
如在图4中所讨论的(具体在414处)，响应于减少的发动机载荷被停用的汽缸的数量可以基于各种参数进行调整，所述各种参数例如在发动机配置中的汽缸数量、发动机排量、发动机平缓性或NVH要求、排气催化剂或排放后处理装置条件、期望的VDE转换频率和汽缸再激活问题。
而且在514处，该例程包括通过例如关闭在LP-EGR通道中的LP-EGR阀来禁用EGR。发动机可以继续以第一组发动机汽缸被停用而第二组汽缸有效来运行，直到EGR已被充分吹扫并且在空气引入系统中的EGR低于阈值。
应当明白，虽然图5(以及图4)的例程教导禁用EGR，同时还停用发动机汽缸以加快EGR吹扫，但是在替代实施例中，控制器可以通过切断燃料并停用被停用汽缸上的进气门和排气门来首先停用发动机汽缸(例如，以VDE模式运行的排特定方式)，以便减少有效升压容积和EGR吹扫时间。如先前所讨论的，通过以EGR阀被关闭的VDE模式运行发动机，从发动机进气系统吹扫EGR可以被加快。通过停用第一组汽缸同时以更高平均汽缸载荷运行第二组汽缸，在没有降低发动机转矩输出的情况下，第二组汽缸在低载荷时和比要求EGR水平更高的稀释容差得以改善。通过改善汽缸在低载荷时的高稀释容差，降低失火和燃烧稳定性的问题。此外，通过停用被停用汽缸上的进气门和排气门来减少有效升压容积会加快使用新鲜空气替换引入系统中的EGR。
返回图5，在516处，如同在416处，可以确定EGR是否小于阈值。该阈值可以基于从较高载荷松油门。进气氧传感器可以被用于例如估算进气装置中EGR的浓度。替代性地，联结到EGR通道的热膜或金属丝风速计或三角行压力量孔或文丘里管可以被用于估算进气装置中EGR的浓度。
如果EGR还没有被充分吹扫并且EGR水平仍然在阈值之上，那么在517处，如同在417处，发动机可以继续以第一组汽缸被停用且第二组汽缸以更高平均汽缸载荷运行的VDE模式运行。
如果EGR已被充分吹扫并且EGR水平低于该阈值，那么在518处，所述例程包括确认发动机载荷是否进一步下降。如果在EGR低于该阈值(即，被充分吹扫)后，在518处确认发动机载荷没有进一步下降，所述例程直接进行到528，其中所述例程包括再激活第一排发动机汽缸。这包括恢复对第一排发动机汽缸加燃料同时也再次启用汽缸进气门和排气门。而且在528处，EGR可以被再次启用。例如，LP-EGR阀可以被打开并且EGR可以相对于发动机转速/载荷条件以最佳LP-EGR速率被提供。在一种示例中，LP-EGR可以根据EGR被调整为相对于空气流的固定速率的平直规划计划被提供。
返回518，如果发动机载荷的下降被确认，那么在520处，可以确定发动机载荷的下降是否包括松油门到零载荷条件。如果是，那么在EGR低于阈值(被充分吹扫)后，响应于发动机载荷下降到零载荷条件，在522处，该例程包括切断到所有发动机汽缸的燃料，同时保持所有发动机汽缸的进气门和排气门的运行。例如，响应于在EGR已被充分吹扫后发动机载荷的下降，发动机可以自动移到减速燃料切断(DFSO)运行模式。接着，发动机可以保持在禁止给所有发动机汽缸加燃料的DFSO模式，直到发动机载荷增加。
如果在520处未确认松油门到零载荷，那么确定发动机载荷下降到低载荷条件，并且在524处该例程包括，继续以第一组汽缸被停用且第二组汽缸以更高平均汽缸载荷运行的VDE模式运行发动机。就是说，在EGR从空气引入系统耗尽后，发动机可以继续以EGR被禁用的排切断模式(或VDE模式)运行，直到进入DFSO模式或发动机载荷存在增加。如果转矩要求保持低于阈值并且车辆速度下降到低于阈值(例如在车辆巡航期间)，如果制动踏板被施加并且请求发动机制动(例如在减速期间)，或如果松油门到零载荷，则可以认为满足DFSO条件。
在525处，可以确定发动机载荷是否增加。例如，可以确定是否存在踩油门。如果未确认发动机载荷增加，那么在526处，该例程包括将发动机运行维持在现有运行模式。例如，发动机可以继续以向所有发动机汽缸全部加燃料被停用且EGR被禁用的DFSO模式(在522处)或向第一排发动机汽缸加燃料被停用且EGR被禁用的VDE模式(在524处)运行。
如果确认发动机载荷增加，该例程进行到528，以便再激活先前被停用的发动机汽缸并再次启用EGR。例如，响应于发动机载荷增加同时发动机处于DFSO模式，该例程包括通过再次启用向所有发动机汽缸加燃料且恢复所有发动机汽缸内的燃烧而退出DFSO模式。此外，LP-EGR阀可以被打开，以允许排气再循环(例如，根据平直规划)。作为另一示例，响应于发动机载荷增加同时发动机处于VDE模式，该例程包括通过再次启用向第一排发动机汽缸加燃料、恢复第一排汽缸中的汽缸进气门和排气门运行且恢复所有发动机汽缸内的燃烧而退出VDE模式。此外，LP-EGR阀可以被打开，以允许排气再循环(例如，根据平直规划)。因此，在从VDE模式再次激活期间，可以不要求在被停用汽缸排上的排气催化剂吹扫，这是由于在关断期间，用于被停用汽缸排的排气流也被关断。在从DFSO模式再次激活期间，在两排汽缸上的排气催化剂可能需要被吹扫，如同先前在图4中描述的。同样，在以VDE模式运行之后在从DFSO模式再次激活期间发动机进入DFSO模式的示例中，联结到两组汽缸的排气催化剂可能需要被吹扫。
在一种示例中，发动机系统包括发动机、联结到发动机汽缸的选择性可被停用的燃料喷射器、用于停用被停用汽缸的进气门和排气门的系统、包括通过排气涡轮驱动的进气压缩机的涡轮增压器以及包括用于将被冷却排气残留从涡轮下游再循环到压缩机上游的通道的EGR系统。发动机系统可以进一步包括控制器，其带有用于以EGR被启用来运行发动机的计算机可读指令。接着，响应于减少的发动机载荷，控制器被配置具有进一步指令，所述进一步指令用于禁用EGR、停用到第一组发动机汽缸的燃料和进气门和排气门，所述第一组发动机汽缸基于减少的发动机载荷和其他标准(例如NVH/发动机平缓性、期望的VDE转换频率和汽缸再激活要求)被选择；并保持多个发动机汽缸被停用直到EGR低于阈值水平。发动机系统可以进一步包括联结到压缩机下游和空气进气节气门上游的氧传感器，并且该控制器可以包括用于基于氧传感器的输出估算EGR的进一步指令。该控制器还可以经配置在EGR低于阈值水平后，停用到所有发动机汽缸的燃料。相比之下，在EGR低于阈值水平后，响应于增加发动机载荷，控制器可以再次激活第一组发动机汽缸和外部EGR。
现转向图6-7，其示出用于加快EGR吹扫的示例性发动机停用运行。图6的图600在曲线602示出发动机载荷变化、在曲线604示出平均汽缸载荷变化、在曲线606示出LP-EGR量的变化、在曲线608示出向第一排发动机汽缸加燃料、在曲线610示出向第二排发动机汽缸加燃料、在曲线612示出第一排的排气空燃比以及在曲线614示出仅联结到第一排下游的排气催化剂的氧饱和。
在t1之前，发动机可以在中等至高发动机载荷运行(曲线602)，且第一和第二排发动机汽缸正燃烧(曲线608，610)。特别地，两排可以在化学计量比处或附近运行(曲线612)。由于所有汽缸运行以提供发动机转矩，所以平均汽缸转矩可以较低(曲线604)。在中-高载荷的发动机运行期间，发动机可以以LP-EGR流动运行(曲线606)。在示出的示例中，在t1之前，发动机可以以期望的LP-EGR规划运行，其中LP-EGR以相对于发动机转速和载荷的最佳水平被输送。此外，由于通过排气催化剂的化学计量比排气的流动，联结到第一排发动机汽缸下游的排气催化剂(以及联结到第二排气发动机汽缸下游的排气催化剂)的氧饱和可以较低(曲线614)。
在t1处，可以发生操作者松油门踏板，从而导致发动机载荷下降到低载荷条件。响应于减少发动机载荷，LP-EGR和空气流也会减少。不过，由于LP-EGR的传输延迟，LP-EGR的实际减少(曲线606，实线)会比LP-EGR的期望减少(如虚线段605所示)更慢。结果，在低载荷条件时汽缸中会有高稀释，从而使汽缸容易失火并产生缓慢燃料相关的问题。为了改善汽缸的高稀释容差，在t1处，响应于减少发动机载荷，在LP-EGR减少的同时，可以进入VDE模式并且可以经由例如选择性可停用的燃料喷射器选择性禁用对第一排发动机汽缸中的汽缸加燃料。同时，可以继续对第二排发动机汽缸中的汽缸加燃料。作为发动机载荷下降(到大约一半)和一排发动机汽缸的对应停用的结果，有效汽缸的平均汽缸载荷可以保持大体不变，即使发动机载荷已经下降，从而改善其稀释容差。不过，增加通过第一排的新鲜空气的泵送会增加联结到第一排(而不是第二排)下游的第一排气催化剂的氧饱和。
在t1与t2之间，VDE运行模式可以被保持，同时LP-EGR被朝向Thr_EGR吹扫。在t2处，LP-EGR可以处在最小阈值。在这里，通过以降低的有效升压容积来运行第二排发动机汽缸上的汽缸，加快EGR吹扫至最小阈值。因此，如果发动机汽缸未被停用，则LP-EGR将在之后例如基本在t2之后达到最小阈值。
虽然LP-EGR在t2处处于最小阈值，但是由于发动机载荷保持较低，所以可以继续VDE模式。在t3处，操作者踩油门被确认。响应于操作者踩油门并且发动机载荷最终增加，发动机会退出VDE模式并再次进入恢复向第一排加燃料并且所有汽缸燃烧的非VDE模式。不过，由于联结到第一排发动机汽缸的第一排气催化剂的上升氧饱和，第一排气催化剂会需要在第一排发动机汽缸再次激活期间被吹扫。
因此在t3处，在再次激活第一排发动机汽缸的同时，向第一排汽缸加燃料可以被调整，以便以比化学计量比更富的方式运行汽缸一段时间，直到催化剂的氧饱和被充分降低(就是说，催化剂被充分吹扫)。在t4处，当第一排气催化剂被充分吹扫时，对第一排发动机汽缸加燃料可以返回到化学计量比。因此，在第一排气催化剂被吹扫的同时，第二排发动机汽缸处的燃烧可以被保持在化学计量比处或附近。
通过这种方式，通过响应于减少的载荷停用一排发动机汽缸并禁用EGR，有效汽缸能够以降低的有效升压容积运行并且能够使EGR吹扫更快。具体地，在一个或更多个发动机汽缸被停用时实现的EGR吹扫比如果没有发动机汽缸被停用时所可能的吹扫更快。
现转向图7，其示出另一种示例停用。图6的图700在曲线702示出发动机载荷变化，在曲线704示出平均汽缸载荷变化，在曲线706示出LP-EGR量的变化，在曲线708示出向第一排发动机汽缸加燃料，在曲线710示出向第二排发动机汽缸加燃料，在曲线712和在曲线716示出第一排和第二排的排气空燃比，在曲线714示出仅联结到第一排下游的排气催化剂的氧饱和以及在曲线718示出仅联结到第二排下游的排气催化剂的氧饱和。
在t1之前，发动机可以在中等至高发动机载荷运行(曲线702)，且第一和第二排发动机汽缸燃烧(曲线708，710)。具体地，两排可以在大约化学计量比处或附近运行(曲线712，716)。由于所有汽缸运行以提供发动机转矩，所以平均汽缸转矩可以较低(曲线704)。在中-高载荷运行发动机期间，发动机可以以LP-EGR流动运行(曲线706)。在示出的示例中，在t1之前，发动机可以以平直LP-EGR规划运行，其中LP-EGR相对于空气流以固定速率被输送。此外，由于通过排气催化剂的化学计量比排气流动，所以联结到第一排发动机汽缸下游的排气催化剂以及联结到第二排发动机汽缸下游的排气催化剂的氧饱和可以是较低的(曲线714，718)。
在t1处，会发生操作者松油门踏板，从而导致发动机载荷下降到低载荷条件。响应于减少的发动机载荷，LP-EGR和空气流也会减少。不过，由于LP-EGR的传输延迟，LP-EGR的实际减少(曲线706，实线)会基本比LP-EGR的期望减少(如虚线段705所示)更慢。结果，在低载荷条件时汽缸中会有高稀释，从而使汽缸容易失火并产生缓慢燃料相关的问题。为了改善汽缸的高稀释容差，在t1处，响应于减少发动机载荷，在LP-EGR减少的同时，可以进入VDE模式并且可以经由例如选择性可停用的燃料喷射器来选择性禁用向第一排发动机汽缸加燃料。同时，可以继续向第二排发动机汽缸加燃料。结果，即使发动机载荷下降，有效汽缸的平均汽缸载荷也可以不下降，从而改善其稀释容差。此外，通过停用给第一排的燃料但是保持运行进气门和/或排气门，新鲜空气可以继续通过第一排被泵送。因此，这增加了使用新鲜空气替换空气引入系统中的LP-EGR，从而加快LP-EGR量下降到最小阈值Thr_EGR。不过，增加通过第一排的新鲜空气的泵送也增加了联结到第一排(而不是第二排)下游的第一排气催化剂的氧饱和。
在t1与t2之间，VDE运行模式可以被保持，同时LP-EGR朝向Thr_EGR被吹扫。在这里，通过以降低的有效升压容积来运行第二排发动机汽缸，至最小阈值的EGR吹扫被加快并在t2处被实现。因此，如果发动机汽缸未被停用，则LP-EGR将在之后例如基本在t2之后达到最小阈值。
在t2处，LP-EGR可以处在最小阈值。不过，由于发动机载荷保持较低，所以可以继续VDE模式。在t2与t3之间，DFSO条件可以被确认并且响应于该DFSO条件，向第二排加燃料也可以被停用。在至第二排的燃料被停用后，通过第二排泵送新鲜空气也增加了联结到第二排(而不是第一排)下游的第二排气催化剂的氧饱和。因此，在第二排气催化剂处引起的氧饱和(在t2与t3之间)会小于在第一排气催化剂处引起的氧饱和(在t1与t3之间)。
在t3处，操作者踩油门被确认。响应于操作者踩油门并且发动机载荷的最终增加，发动机会退出DFSO模式并再次进入恢复的向第一排和第二排加燃料并且所有汽缸燃烧的非VDE模式。不过，由于联结到第一排发动机汽缸的第一排气催化剂和联结到第二排发动机汽缸的第二排气催化剂的上升氧饱和，第一排气催化剂和第二排气催化剂中的每个均会需要在第一和第二排发动机汽缸再次激活期间被吹扫。
因此，在t3处，在再次激活第一排发动机汽缸的同时，向第一排汽缸加燃料可以被调整，以便以比化学计量比更富的方式运行汽缸第一持续时间d1，直到第一排气催化剂的氧饱和被充分降低(就是说，催化剂被充分吹扫)，同时向第二排汽缸加燃料也被调整，以便以比化学计量比更富的方式运行汽缸第二持续时间d2，直到第二排气催化剂的氧饱和被充分降低。如图所示，第一持续时间d1可以比第二持续时间d2更长。此外，吹扫第一排气催化剂所需要的富集程度会比吹扫第二排气催化剂所需要的富集程度更大。
在t3与t4之间，当第二排气催化剂被充分吹扫时，对第二排发动机汽缸加燃料可以返回到化学计量比。同样，在t4处，当第一排气催化剂被充分吹扫时，对第一排发动机汽缸加燃料可以返回到化学计量比。
通过这种方式，可以实现在中等至较高载荷运行的最佳LP EGR速率，同时当存在松油门到较低发动机载荷时允许从空气进气系统吹扫LP EGR。通过在低载荷比期望EGR稀释条件更高稀释条件期间停用一个或更多个发动机汽缸，有效汽缸的更高平均载荷可以被有利地用于改善汽缸EGR容差和燃烧稳定性。如果被停用汽缸的进气门和排气门也被停用，则有效升压容积也会被降低并且EGR吹扫得以改善。通过加快EGR吹扫，减少了燃烧稳定性问题和失火事件。此外，减少了凝结和相关问题。而且，在随后的高载荷发动机运行期间，能够实现较高EGR速率。整体上，升压发动机性能得以改善。
应当指出，本文包括的示例性控制和估算例程能够用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文公开的控制方法和例程可以作为储存在非暂态存储器中的可执行指令。本文描述的具体例程可以表示若干处理策略中的一个或更多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程及其类似处理策略。因此，示出的各个动作、操作和/或功能可以以示出的顺序执行，或并行执行，或在某些情况中可以省略。同样，处理次序不一定是实现本文描述的示例性实施例的特征和优势所必须的，而仅仅是为了便于说明和描述被提供。根据所采用的具体策略，一个或更多示出的动作、操作和/或功能可以被重复执行。进一步地，上述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示被程序化到发动机控制系统中计算机可读存储介质的非短暂性存储器中的代码。
应当明白，本文公开的配置和例程本质上是示例性的，这些具体的实施例不应被视为对本发明的限制，这是因为很多变化是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、V-8、I-3、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他的发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各个系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖的和非明显的组合以及子组合。
所附权利要求特别指出被视为新颖的和非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价元件。应当理解，这样的权利要求包括一个或更多这样元件，既不要求也不排除两个或更多这样的元件。本文公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合以及子组合可以通过本公开的权利要求的修正或通过本申请或相关申请的新的权利要求陈述来要求保护。这类权利要求，无论其对于初始权利要求的范围是更广、更窄、等同或不同，都应当被视为被包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于运行发动机的方法，包括：
在所有汽缸燃烧同时使低压EGR流动的情况下运行所述发动机；并且
响应于发动机载荷减少，
禁用EGR；
通过在一个或多个汽缸被停用的情况下运行所述发动机，增加所述发动机的EGR容差；并且
维持所述一个或多个汽缸被停用，直到EGR浓度低于阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中禁用EGR包括关闭联结到LP-EGR通道中的EGR阀，所述通道将排气残留从在排气涡轮下游的排气歧管输送到在进气压缩机上游的进气歧管。
3.根据权利要求2所述的方法，其中被停用的汽缸的数量基于发动机载荷、NVH、期望汽缸转变频率和汽缸再次激活策略中的一个或多个。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述阈值基于所述发动机载荷，所述阈值随着所述发动机载荷减少而减小。
5.根据权利要求4所述的方法，其中发动机载荷减少包括发动机载荷减少到低于阈值载荷，所述方法进一步包括：在EGR低于所述阈值后，响应于发动机载荷保持低于所述阈值载荷，切断到所有发动机汽缸的燃料，同时保持所有发动机汽缸的进气门和排气门的运行，直到发动机载荷增加到所述阈值载荷之上。
6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括，在EGR低于所述阈值后，响应于发动机载荷增加到所述阈值载荷之上，再次激活所述停用的一个或多个汽缸并再次激活EGR。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述发动机包括在第一排发动机汽缸上的第一组汽缸和在第二排发动机汽缸上的第二组汽缸，并且其中在一个或多个汽缸被停用的情况下运行所述发动机包括在所述第一组汽缸被停用且所述第二组汽缸被激活的情况下运行所述发动机。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一组汽缸被联结到第一排气催化剂并且所述第二组汽缸被联结到第二排气催化剂，所述方法进一步包括，在汽缸再次激活期间，吹扫所述第一排气催化剂并且不吹扫所述第二排气催化剂。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在一个或多个汽缸被停用的情况下运行包括选择性停止到所述一个或多个汽缸的燃料供应或选择性停用所述一个或多个汽缸的进气门和排气门。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机载荷减少是响应于操作者松油门踏板。
11.根据权利要求2所述的方法，进一步包括基于联结到所述进气压缩机下游和进气节气门上游的进气氧传感器的输出估算所述EGR。
12.一种用于发动机的方法，包括：
响应于从较高发动机载荷松油门且同时使低压EGR流动，
禁用EGR；并且
停止到第一组发动机汽缸的燃料供应，同时以更高平均汽缸载荷运行第二组发动机汽缸，直到EGR低于阈值，其中
以更高平均汽缸载荷运行所述第二组发动机汽缸包括以降低的有效升压容积和更快EGR吹扫运行，所述方法进一步包括，在EGR低于所述阈值后，选择性吹扫联结到所述第一组发动机汽缸下游而不是联结到所述第二组汽缸下游的第一排气催化剂。
13.根据权利要求12所述的方法，进一步包括，在EGR低于所述阈值后，响应于踩油门到更高载荷，再次激活所述第一组发动机汽缸和EGR，并且响应于继续松油门到零载荷，停止到所述第二组汽缸的燃料供应同时保持所述第一组发动机汽缸的燃料被停止。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述阈值基于从较高载荷松油门。
15.一种发动机系统，包括：
发动机；
联结到所述发动机的汽缸的选择性可停用燃料喷射器；
包括被排气涡轮驱动的进气压缩机的涡轮增压器；
EGR系统，其包括用于将被冷却的排气残留从所述涡轮下游再循环到所述压缩机上游的通道；以及
具有计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令用于：
在EGR启用的情况下运行所述发动机；以及
响应于发动机载荷减少，
禁用EGR；
停止到第一组发动机汽缸的燃料供应，所述第一组发动机汽缸基于所述减少的发动机载荷被选择，并且进一步基于发动机NVH、汽缸停用频率和汽缸再次激活要求被选择；并且
保持所述第一组发动机汽缸被停用直到EGR低于阈值水平。
16.根据权利要求15所述的系统，进一步包括联结到所述压缩机下游和空气进气节气门上游的氧传感器，其中所述控制器包括基于所述氧传感器的输出估算EGR的进一步指令。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，其用于在EGR低于所述阈值水平并且发动机载荷处于零后，停止到所有发动机汽缸的燃料供应，同时继续运行所有所述发动机汽缸的进气门和排气门。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括进一步的指令，其用于在EGR低于所述阈值水平后，响应于增加的发动机载荷，再次激活所述第一组发动机汽缸和EGR。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一组发动机汽缸位于所述发动机的第一排汽缸上，并且其中所述控制器包括进一步的指令，其用于在所述第一组发动机汽缸再次激活期间，调整到所述第一组发动机汽缸的燃料喷射，以吹扫联结到所述第一组发动机汽缸下游的第一排气催化剂。
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