CN110953108B - 基于排气再循环气缸燃烧失火的发动机控制 - Google Patents

基于排气再循环气缸燃烧失火的发动机控制 Download PDF

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Abstract

一种用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，所述多个气缸的至少一部分接收再循环的排气，所述系统包括控制器，所述控制器构造成检测所述多个气缸中的至少一个气缸中的燃烧失火。所述控制器被配置为在时间延迟之后延迟多个气缸的至少一部分的火花正时。

Description

基于排气再循环气缸燃烧失火的发动机控制
技术领域
本公开总体上涉及发动机控制领域，并且更具体地，涉及基于专用排气再循环(EGR)气缸的燃烧失火的发动机控制。
背景技术
EGR包括将由内燃(IC)机的气缸点火产生的一部分排气再循环回到气缸以用于随后的气缸点火。一个或多个专用EGR气缸(有时称为供体气缸)通常将再循环排气从排气歧管提供到发动机的进气歧管。当专用EGR气缸中的一个失火时，排气充气可含有增加水平的未燃烧燃料，并导致次优(即低)排气水平再循环回进气歧管。当次优的排气水平到达进气歧管时，发动机气缸摄取充气，充气包含增加的燃料充气和较低的再循环排气水平，这导致更高的发动机爆震倾向。
发明内容
本文描述的实施例总体上涉及用于减少燃烧失火对发动机运行影响的系统和方法，所述发动机包括多个气缸，所述多个气缸构造成接收再循环的排气以及在所述多个气缸中的至少一个气缸(例如，其专用EGR气缸)中发生燃烧失火。特别地，本文描述的系统和方法被配置成响应于检测到至少一个气缸(例如，专用EGR气缸)中的燃烧失火而在时间延迟之后延迟发动机的一个或多个气缸的火花正时。
在一些实施例中，用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，所述多个气缸的至少一部分接收再循环的排气，系统包括控制器，该控制器构造成检测多个气缸至少一个中的燃烧失火。控制器被还配置为在时间延迟之后延迟多个气缸的至少一部分的火花正时。
在一些实施例中，用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，所述多个气缸中的至少一个是专用EGR气缸，包括构造成检测专用EGR气缸中的燃烧失火的控制器。控制器被配置为确定专用EGR气缸中的燃烧失火程度，并且在时间延迟之后，基于燃烧失火程度的成将多个气缸中的每个气缸的火花正时延迟。
在一些实施例中，用于在包括多个气缸的发动机中进行燃烧失火控制的方法，所述多个气缸的至少一部分接收再循环的排气，包括检测所述多个气缸中的至少一个气缸中的燃烧失火。在时间延迟之后，延迟多个气缸的至少部分的火花正时。
在一些实施例中，用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，所述多个气缸中的至少一个是专用的排气再循环(EGR)气缸，包括构造成检测专用EGR气缸的燃烧失火的控制器。控制器配置成在检测到燃烧失火时立即在专用EGR气缸中实施火花延迟。控制器还被配置为在时间延迟后，基于燃烧失火程度的程度延迟多个气缸中的一个或多个气缸的火花正时。
应认为，以下更详细讨论的前述概念和附加概念的所有组合(假设这样的概念不相互不一致)被认为是本文公开的主题的一部分。具体而言，出现在本公开结尾处的要求保护的主题的所有组合被认为是本文公开的主题的一部分。
附图说明
结合附图，根据以下描述和所附权利要求，本公开的前述和其他特征将变得更加明显。应理解的是，这些附图仅描绘了根据本公开的几个实施方式，因此不被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以更多的特征和细节来描述本公开。
图1是根据实施例的包括具有多个气缸的发动机和控制器的系统的示意图。
图2是根据实施例，可以在图1的系统中使用的控制器的示意性框图。
图3是根据实施例的用于减小发动机的多个气缸的气缸中发生的燃烧失火对发动机的运行影响的方法的示意性流程图。
图4是根据实施例的用于减少发动机的专用EGR气缸中发生的燃烧失火对发动机运行影响的方法的示意流程图。
对附图的参考贯穿下文详细描述。在附图中，除上下文另有说明，相似的标记通常代表相似的部件。在详细描述中的说明性实施方式、附图和权利要求并不意味着限制。在不脱离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可以利用其他实施例，并且可以进行其他改变。将容易理解的是，如本文通常描述的和在附图中示出的本公开的方面可以以各种各样的不同配置进行布置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地考虑和作为本公开的一部分。
具体实施方式
本文描述的实施例总体上涉及用于减少燃烧失火对发动机运行影响的系统和方法，所述发动机包括多个气缸，所述多个气缸构造成接收再循环的排气并且在所述多个气缸中的至少一个气缸中发生燃烧失火(例如，其专用EGR气缸)。特别地，本文描述的系统和方法被配置成响应于检测到至少一个气缸(例如，专用EGR气缸)中的燃烧失火而在时间延迟之后延迟发动机的一个或多个气缸的火花正时。
本文描述的基于燃烧失火的发动机控制的系统和方法的各种实施例提供了如下益处，包括例如：(1)响应于在时间延迟之后检测到发动机的气缸(例如发动机的专用EGR气缸)中的燃烧失火而延迟火花正时，从而允许不适当燃烧的再循环排气以在启动火花正时延迟之前到达发动机的其他气缸；(2)减少发动机爆震；(3)提高发动机的燃烧效率和燃油经济性。
图1是根据实施方式包括控制器170的EGR系统100的示意图。EGR系统100包括EGR子系统102和设备子系统104。EGR子系统102包括与发动机相关联的气缸体108(例如，柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、乙醇发动机、双燃料发动机、生物柴油发动机、双燃料发动机或任何其他合适的内燃机)。EGR子系统102还包括进气歧管110、排气歧管112、114和116、涡轮增压器119、废气门126、EGR冷却器123、增压空气冷却器(CAC)121、进气节气门122和混合器124。
气缸体108包括多个气缸130、132、134、136、138和140，其构造成接收空气-排气混合物并将空气-排气混合物(例如，通过往复式活塞)压缩至最佳燃烧合适的压缩比。应该理解的是，尽管图1示出了包括六个气缸的气缸体108的特定实施例，但是在EGR系统100中可包括任何数量气缸(例如4、8、10、12或甚至更多)的任何其他气缸体。
燃料喷射器142和火花塞144联接到气缸130、132、134、136、138和140中的每一个。在一些实施例中，至少一个气缸(例如气缸134和136)还可包括离子传感器160，其配置成测量相应气缸的燃烧效率。在其他实施例中，设置在多个气缸130、132、134、136、138和140中的一个或多个中的火花塞144可以配置成还用作用于感测相应气缸的燃烧效率的离子传感器。在一些实施例中，爆震传感器158(例如，振动类型或声学类型爆震传感器)可以联接到气缸体108的一个或多个气缸，并且配置成确定一个或多个气缸中的爆震。在特定实施例中，爆震传感器158基于相应气缸(例如气缸130、132、134、136、138和/或140)的振动确定爆震。在一些实施例中，振动传感器159还可以联接到气缸体108并且配置成测量气缸体108或相应气缸中的振动量。振动量可以对应于气缸体108的气缸中的爆震量。此外，扭矩传感器156可以可操作地联接到气缸体108，例如，联接到与气缸体108相关联的曲轴(未示出)，并配置成感测由多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个产生的扭矩。
进气歧管110联接到气缸体108和混合器124，混合器124构造成经由进气管线125将进气与再循环的排气混合。进气歧管110构造成接收来自进气节气门122的进气，该进气在下游与混合器124中的再循环的排气混合，并且将进气空气-排气混合物传递到多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个。进气温度传感器103和进气压力传感器105可以联接到进气歧管110并且配置成分别确定进气空气-排气混合物的温度和压力。
排气歧管112、114、116包括联接到气缸130、132的第一排气歧管112，联接到气缸134、136的第二排气歧管114，以及联接到气缸138和140的第三排气歧管116，构造成接收来自相应气缸的排气的每个排气歧管112、114、116。排气歧管温度(EMT)传感器111和排气歧管压力(EMP)传感器113可以联接到排气歧管112、114和116中的每一个，并且配置成测量从相应气缸排出的排气的温度。
在一些实施例中，氧气传感器154还可以联接到第一排气歧管112、第二排气歧管114和第三排气歧管和116中的每一个，并且配置成测量流过各个排气歧管112、114和116的排气中的氧气量。
在一些实施例中，NOx传感器155还可以可操作地联接到第二排气歧管114或排气管线117，排气管线117构造成接收来自第一排气歧管112和第三排气歧管116的排气流。NOx传感器155可以配置成测量流过第二排气歧管114和可选地排气管线117的NOx气体的量。
尽管图1中示出了与EGR系统100特定部件联接的特定数量和类型的传感器，可以理解，包括在EGR系统100中的传感器的数量、类型和位置可以变化。在一些实施例中，传感器可包括构造成监测EGR系统100的运行参数的虚拟传感器(例如，虚拟扭矩传感器、虚拟一氧化氮(NOx)传感器等)。
在一些实施例中，多个气缸130、132、134、136、138和140中的至少一个可包括专用EGR气缸。例如，如图1所示，系统100可包括专用EGR气缸134和136。在这样的实施例中，对应于专用EGR气缸134和136的第二排气歧管114经由EGR冷却器123和混合器124流体地联接到进气管线125。这允许与再循环排气混合的进气从专用EGR气缸134和136再循环到进气歧管110并从那里再循环到多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个。EGR管线115将第二进气歧管114联接到EGR冷却器123。EGR冷却器123可包括空气冷却、水冷却或冷却剂冷却的散热器，其配置成将再循环的排气冷却到预定温度。混合器124可包括文丘里管或扩散器，其配置成便于排气与进气混合。
涡轮增压器119定位在排气歧管112和116的下游，并且构造成经由排气管线117接收来自第一排气歧管112和第三排气歧管116的排气。涡轮增压器包括涡轮119a和压缩机119b。排气驱动涡轮机119a，然后通过排气口151连通到下游部件，例如后处理系统(未示出)。压缩机119b联接到涡轮机119a(例如，安装在同一轴上)并且构造成由涡轮机119a驱动。压缩机119b经由空气入口管线150接收充气或进气并压缩进气以对进气加压。加压的进气经由涡轮增压器管线120经由CAC冷却器121连通到进气节气门122，CAC冷却器121构造成在进气连通到气缸体108之前冷却进气。废气门126构造成将比阈值排气流量多的一部分排气流量从排气管线117转移到排气出口151以便绕过涡轮增压器119。这允许废气门126调节提供给涡轮增压器119的排气量，以便控制涡轮机119a的转速。以这种方式，压缩机119b的转速允许控制进气的加压。
而图1示出了包括专用EGR气缸134和136的气缸体108，在其他实施例中，EGR系统100可以不包括专用EGR气缸。例如，在一些实施例中，第二排气歧管114还可以经由第二排气歧管管线115a联接到排气管线117，使得排气管线117接收来自多个气缸130、132、134、136、138、140中的每一个的排气。上游排气返回管线152可以流体地联接到排气管线117和EGR冷却器123，并且构造成将一部分高压排气从排气歧管112、114和116的下游以及涡轮增压器119的上游再循环到EGR冷却器123。在其他实施例中，下游排气返回管线153可以流体地联接到排气出口151和EGR冷却器123，并且配置成将一部分低压排气从涡轮增压器119的下游再循环到EGR冷却器123。在其他实施例中，EGR冷却器123可包括高压和低压EGR中的每一个。
设备子系统104包括各种系统或子系统，其被配置为接收或发送信息到EGR系统100的一个或多个部件和/或与气缸体108相关联的部件，例如，以便于控制其操作。在各种实施例中，设备子系统104可包括例如火花点火系统，该火花点火系统被配置为基于由控制器170确定的预定火花正时向每个火花塞144提供点火信号。在一些实施例中，设备子系统104可包括燃料喷射系统，其配置成基于由控制器170提供的插入命令来控制插入到气缸130、132、134、136、138、140中的燃料量。在一些实施例中，设备子系统104还可包括进气节气门控制系统，其配置成基于来自控制器170的命令调节进气节气门122的打开程度，例如，以控制插入到多个气缸130、132、134、136、138、140中的空气量。
EGR系统100的部件可以使用任何类型和任何数量的有线或无线连接彼此通信或者与外部部件通信。例如，有线连接可以包括串行电缆、光纤电缆、CAT5电缆或任何其他形式的有线连接。无线连接可以包括因特网、Wi-Fi、蜂窝、无线电、蓝牙、ZigBee等。在一实施方式中，控制器局域网(CAN)总线提供信号、信息和/或数据的交互。CAN总线包括任意数量的有线和无线连接。因为控制器170可通信地联接到图1的EGR系统100中的设备子系统104和部件，控制器170被构造成接收关于图1中所示的一个或多个部件的数据。例如，数据可包括对应于燃烧失火的运行数据，例如，从本文所述的一个或多个传感器接收的温度、压力、扭矩、燃烧效率、氧气或NOx浓度、爆震数据或振动数据。控制器170可以使用该信息来基于燃烧失火控制发动机的运行。
如前所述，可以控制EGR系统100的各种系统以减少在多个气缸130、132、134、136、138、140中的一个中发生的燃烧失火的负面影响，或者在特定实施例中，发生在专用EGR气缸中(例如，在专用EGR气缸134和136中的至少一个中发生)的燃烧失火。在一些实施例中，控制器170可包括设备的中央控制器，该设备包括EGR系统100(例如，车辆或动力系统)。在其他实施例中，控制器170可以包括EGR系统100的控制器，其可以通信地联接到设备的中央控制器。
在一些实施例中，控制器170可以配置成检测多个气缸130、132、134、136、138或140的至少一个中的燃烧失火。例如，在一些实施例中，EGR系统100可包括高压或低压EGR系统，其中涡轮增压器119上游或下游的总排气的一部分分别与进气一起再循环到气缸130、132、134、136、138或140中。在其他实施例中，多个气缸中的至少一个(例如气缸134和136)可包括专用EGR气缸而不是高压或低压EGR，如本文先前所述。例如，气缸体108可包括专用EGR气缸134、136。在这样的实施例中，燃烧失火可能在专用EGR气缸134和136中的至少一个中，并且控制器170可以配置成检测专用EGR气缸134、136中的燃烧失火。
控制器170可以配置成使用任何合适的手段检测燃烧失火。例如，在一些实施例中，控制器170可以被配置成基于排气歧管压力、排气歧管温度、专用EGR气缸压力、专用EGR气缸134、136中的离子电流、再循环排气中的氧气量、再循环排气中的NOx量、专用EGR气缸134、136的振动量或发动机的发动机扭矩中的至少一个来检测在专用EGR气缸134或136中的至少一个中发生的燃烧失火。这些参数中的一个或多个也可用于检测其他非EGR气缸130、132、138和140中的燃烧失火。
控制器170被配置为在时间延迟之后延迟多个气缸的至少一部分的火花正时。例如，在EGR系统100包括高压或低压EGR系统的一些实施例中，控制器170可以配置成在时间延时后，延迟多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的火花正时。在EGR系统100包括专用EGR气缸134和136的其他实施例中，控制器170可以配置成在检测到燃烧失火之后立即将专用EGR气缸134和136的火花正时延迟第一量。此外，控制器170可以配置成在时间延迟之后将其他非EGR气缸130、132、138和140的火花正时延迟第二量。
燃烧失火导致排气从具有大量未燃碳氢化合物的气缸排出，进一步膨胀。延迟火花正时可以被定义为改变激活火花塞的时间，使得燃料点火在相应的气缸中相对于在正常运行条件下发生的时间更晚发生。例如，火花点火正时可以在正常运行期间被指定为上止点前(BTDC)12度，并且可以基于燃烧失火被延迟到11度BTDC。延迟火花正时允许考虑由于燃烧失火而再循环到气缸130、132、134、136、138、140的较低质量的排气。
控制器170被配置成在检测到燃烧失火之后立即将专用EGR气缸134和136的火花正时延迟第一量，以减少燃烧火焰在专用EGR气缸134和136中的负面影响(例如，减少爆震)。然而，由于专用EGR气缸134和136中的燃烧火焰而产生的较低质量的排气需要时间再循环回到其他非EGR气缸130、132、138和140。在时间延迟之后，控制器170延迟其他非EGR气缸130、132、138和140的火花正时，以允许再循环的排气有足够的时间到达其他非EGR气缸130、132、138和140。在一些实施例中，时间延迟可以是预定的固定时间延迟、基于发动机速度的可变时间延迟、或基于包括气缸体108的发动机的曲轴的曲柄角转数的可变时间延迟之一。在特定实施例中，时间延迟可以在0.1-2.0秒的范围内。
在一些实施例中，在专用EGR气缸134、136中延迟火花正时的第一量和在其他非EGR气缸130、132、138、140中延迟火花正时的第二量是基于发动机运行条件，例如，发动机速度、发动机扭矩、贫油、富油或化学计量操作条件、发动机温度、进气压力或任何其他合适的发动机运行条件。
在一些实施例中，在专用EGR气缸134和136中延迟火花正时的第一量，以及在其他非EGR气缸130、132、138和140中延迟火花正时的第二量是基于专用EGR气缸134和136中的燃烧失火程度。例如，控制器170可以配置成确定专用EGR气缸134和136中的燃烧失火程度。控制器170可以确定燃烧失火程度包括轻度燃烧失火，其可以对应于第二排气歧管114中的再循环排气的排气歧管压力(例如，由EMP传感器113确定)高于对应于轻度燃烧失火的第一阈值但低于对应于中度燃烧失火的第二阈值。轻度燃烧失火是严重的燃烧失火中最不严重的，并且导致由相应气缸产生的排气具有足够高排放水平，从而未通过排放测试。在这样的实施例中，其他非EGR气缸130、132、138和140的火花正时延迟的第二量可以与专用EGR气缸134和136的火花正时延迟的第一量相同。在特定实施例中，响应于控制器170检测到轻度燃烧失火，可以不延迟其他非EGR气缸130、132、138和140的火花正时。
在其他实施例中，燃烧失火程度可包括中度燃烧失火。中度燃烧失火比轻度燃烧失火更严重，导致由相应气缸产生使有害排放增加到联邦测试程序(FTP)标准的1.5倍以上的排气。例如，控制器170可以确定排气歧管压力(例如，由EMP传感器113确定)高于第二阈值。在这样的实施例中，非EGR气缸130、132、138和140的火花正时延迟的第二量与专用EGR气缸134和136的火花正时延迟的第一量不同(例如，第二量大于第一量)。
在特定实施例中，控制器170可以被配置成响应于检测到轻度燃烧失火而在时间延迟之后延迟多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的火花正时。此外，控制器170可以被配置成响应于检测到中度燃烧失火而在时间延迟之后延迟多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的火花正时。在这样的实施例中，控制器170还可以配置成在时间延迟之后限制进入每个气缸的进气量。控制器170还可以被配置为随后减少插入到多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个中的燃料量，以维持多个气缸130、132、134、136、138和140中的每个气缸中的化学计量空燃比。
在各种实施例中，控制器170可包括电子控制单元，其配置成接收各种信号，例如来自EMP传感器113的压力信号、来自EMT传感器111的温度信号、来自离子传感器160或火花塞144的离子传感器信号、来自氧气传感器154的氧气传感器信号、来自NOx传感器155的NOx传感器信号、来自扭矩传感器156的扭矩传感器信号和/或来自振动传感器159的振动或噪声信号以确定专用EGR气缸134和136或气缸130、132、134、136、138和140中的任何一个中的燃烧失火(例如，在EGR系统100不包括专用EGR气缸的实施方式中)并控制由此燃烧失火的影响。如图2所示，控制器170包括具有处理器172和存储器173的处理电路171、压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181和/或NOx感测电路182。控制器170还可以包括响应管理电路190，其包括火花正时控制电路192、节气门控制电路194和燃料插入控制电路196。此外，控制器170可以包括通信接口198。
处理器172可以包括微处理器、可编程逻辑控制器(PLC)芯片、ASIC芯片或任何其他合适的处理器。处理器172与存储器173通信并且被配置为执行存储在存储器173中的指令、算法、命令或其他程序。存储器173可包括本文所讨论的任何存储器和/或存储组件。例如，存储器173可以包括处理器172的RAM和/或高速缓存。存储器173还可包括与控制器170的本地或远程的一个或多个存储设备(例如硬盘驱动器、闪存驱动器、计算机可读介质等)。存储器173被配置为存储查找表、算法或指令。
在一种配置中，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190体现为可由诸如处理器172的处理执行的机器或计算机可读介质(例如，存储在存储器173中)。如本文所述以及除其它用途之外，机器可读介质(例如，存储器173)促进特定操作的执行以实现数据的接收和传输。例如，机器可读介质可以提供指令(例如，命令等)以例如获取数据。就这一点而言，机器可读介质可包括定义数据采集频率(或数据传输)的可编程逻辑。因此，计算机可读介质可包括可以以包括但不限于Java等的任何编程语言和任何常规过程编程语言(诸如“C”编程语言或类似编程语言)编写的代码。计算机可读程序代码可以在一个处理器或多个远程处理器上执行。在后一种情况下，远程处理器可以通过任何类型的网络(例如CAN总线等)相互连接。
在另一种配置中，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190体现为诸如电子控制单元的硬件单元。这样，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190可以体现为一个或多个电路部件，包括但不限于处理电路、网络接口、外围设备、输入设备、输出设备、传感器等。在一些实施例中，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190可以采用一个或多个模拟电路、电子电路(例如，集成电路(IC)、分立电路、片上系统(SOC)电路、微控制器等)、电信电路、混合电路和任何其他类型的“电路”的形式。在这一方面而言，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路和响应管理电路190可包括用于实现或促进实现本文所述运行任何类型的部件。例如，本文描述的电路可以包括一个或多个晶体管、逻辑门(例如，NAND，AND，NOR，OR，XOR，NOT，XNOR等)、电阻器、多路复用器、寄存器、电容器、电感器、二极管、布线等。
因此，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190还可以包括可编程硬件设备，例如现场可编程门阵列、可编程阵列逻辑、可编程逻辑设备等。在这一方面而言，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路和响应管理电路190可包括一个或多个存储器设备，用于存储可由压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190的处理器执行的指令。一个或多个存储器设备和(一个或多个)处理器可以具有与下文关于存储器173和处理器172所提供的相同的定义。
在所示的例子中，控制器170包括具有处理器172和存储器173的处理电路171。处理电路171可以被构造或配置成执行或实现本文关于压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190所描述的指令、命令和/或控制过程。因此，所描绘的配置表示上述压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190体现为机器或计算机可读介质的布置。然而，如上所述，该图示并不意味着限制本公开考虑其他实施例，例如上述压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190被配置为硬件单元的实施例。所有这些组合和变化都意图落入本公开的范围内。
处理器172可被实施为一个或多个通用处理器、专用集成电路(ASIC)、一个或多个现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、一组处理组件或者其他合适的电子处理组件。在一些实施例中，一个或多个处理器可以由多个电路共享(例如，压力感测电路174、温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181、NOx感测电路182和响应管理电路190可以包括或以其他方式共享在一些实施例中，可执行经由不同存储器区域存储或以其他方式访问的指令的相同的处理器。
可选地或另外地，一个或多个处理器可构造成独立于一个或多个协同处理器来执行或以其他方式执行某些操作。在其他示例实施例中，两个或更多个处理器可通过总线联接以实现独立、并行、流水线或多线程指令执行。所有这些变化都意图落入本公开的范围内。存储器173(例如，RAM、ROM、闪存、硬盘存储器等)可以存储用于促进在此描述的各种处理的数据和/或计算机代码。存储器173可以可通信地连接到处理器172，以向处理器172提供计算机代码或指令以执行本文描述的至少一些处理。此外，存储器173可以是或包括有形的非瞬态易失性存储器或非易失性存储器。因此，存储器173可以包括数据库组件、目标代码组件、脚本组件、或用于支持本文描述的各种活动和信息结构的任何其他类型的信息结构。
通信接口198可包括无线接口(例如插孔、天线、发射器、接收器、收发器、导线端子等)的任何组合，用于与各种系统、设备或网络进行数据通信。例如，通信接口198可以包括通信电路，用于通过例如CAN总线与包括在EGR系统100和设备子系统104中的每个传感器通信。
压力感测电路174被配置为解释从EMP传感器113接收的压力信号，以便确定排气流过第二排气歧管114的排气歧管压力，第二排气歧管114接收来自专用EGR气缸134和136或者在其他实施例中，来自每个排气歧管112、114、116的排气。压力感测电路174可以被配置为基于排气歧管压力在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，压力感测电路174可以响应于排气歧管压力大于第一阈值但小于第二阈值确定专用EGR气缸134或136中的至少一个中的轻度燃烧失火(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中确定轻度燃烧失火)，或响应于排气歧管压力大于第二阈值确定中度燃烧失火。
温度感测电路175被配置为解释从EMT传感器111接收的温度信号，以便确定排气流过第二排气歧管114的排气歧管温度，或者在其他实施例中，确定来自每个排气歧管112、114、116的排气歧管温度。温度感测电路175可以被配置为基于排气歧管温度在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，压力感测电路174(温度感测电路175)可以响应于排气歧管温度小于温度阈值(例如，由于相应的专用EGR气缸134或136中的空气/燃料混合物的不完全燃烧)确定在专用EGR气缸134或136中的至少一个中(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
离子感测电路176被配置为解释从离子传感器160或火花塞144接收的离子传感器信号，以便确定专用EGR气缸134和136的燃烧效率，或者在其他实施例中，确定每个气缸130、132、134、136、138或140的燃烧效率。离子感测电路176可以被配置为基于燃烧效率在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，离子感测电路176可以响应于燃烧效率小于燃烧效率阈值(燃烧效率阈值对应于提供给专用EGR气缸134和136的空气/燃料混合物中的基本上所有碳氢化合物的燃烧)确定专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
氧气感测电路177被配置为解释从氧气传感器154接收的氧气传感器信号，以便确定流过第二排气歧管114的排气中的氧气量，或者在其他实施例中，确定来自每个排气歧管112、114、116的氧气量。氧气感测电路177可以被配置为基于排气中的氧气量在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，氧气感测电路177可以响应于排气中的氧气量大于氧气阈值(氧气阈值对应于由于燃烧失火而存在于排气中的未使用的氧气)确定在专用EGR气缸134或136中的至少一个中(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
爆震感测电路178被配置为解释从爆震传感器158接收的爆震传感器信号，以便确定专用EGR气缸134和136中的爆震量，或者在其他实施例中，每个气缸130、132、134、136、138、140中的爆震。爆震感测电路178可以被配置为基于爆震量在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，爆震感测电路178可以响应于相应的专用EGR气缸134或136(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)的爆震量大于爆震阈值，确定在专用EGR气缸134或136中的至少一个中(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
扭矩感测电路179被配置为解释从扭矩传感器156接收的扭矩传感器信号，以便确定包括对应于专用EGR气缸134和136(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的一个中)气缸体108的发动机的发动机扭矩。扭矩感测电路179可以被配置为基于发动机扭矩在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，扭矩感测电路179可以响应于与相应的专用EGR气缸134或136相关联的发动机的发动机扭矩量小于预定扭矩阈值，确定在专用EGR气缸134或136中的至少一个中(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
振动感测电路181被配置为解释从振动传感器159接收的振动传感器信号，以便确定专用EGR气缸134和136中的振动量，或者在其他实施例中，确定每个气缸130、132、134、136、138、140或气缸体108中的振动。振动感测电路181可以被配置为基于振动量在专用EGR气缸134或136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)确定燃烧失火。例如，振动感测电路181可以响应于相应的专用EGR气缸134或136(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)的振动量大于振动阈值，确定在专用EGR气缸134或136中的至少一个中(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
NOx感测电路182被配置为解释从NOx传感器155接收的NOx传感器信号，以便确定流过第二排气歧管114的排气中的NOx气体的量，或者在其他实施例中，确定在每个气缸130、132、134、136、138排放的排气中NOx气体的量。NOx感测电路182可以被配置为基于从相应的专用EGR气缸134或136排放的排气中(或由任何其他相应气缸排放的排气中)的NOx量，确定在专用EGR气缸134和136中的至少一个(或者在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)的燃烧失火。例如，NOx感测电路182可以响应于由相应的专用EGR气缸134和/或136(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)排放的排气中的NOx气体的量小于由于相应气缸中的不完全燃烧导致的NOx阈值，确定在专用EGR气缸134和136中的至少一个(或在其他实施方式中，在气缸130、132、134、136、138、140中的任何一个中)中的燃烧失火。
在各种实施例中，温度感测电路175、离子感测电路176、氧气感测电路177、爆震感测电路178、扭矩感测电路179、振动感测电路181或NOx感测电路182中的任何一个也可以如前面关于压力感测电路174所述，配置成相应气缸中的燃烧失火程度。
响应管理电路190被配置为基于燃烧失火来控制EGR系统100运行。例如，响应于检测到多个气缸130、132、134、136、138、140中的至少一个中的燃烧失火，如本文先前所述，火花正时控制电路192可以被配置为在时间延迟之后，延迟多个气缸130、132、134、136、138、140的至少一个的火花正时。在EGR系统100包括专用EGR气缸134和136的实施例中，火花正时控制电路192可以被配置成当检测到燃烧失火时立即将专用EGR气缸134和136的火花正时延迟第一量，并且在时间延迟之后将其他非EGR气缸130、132、138、140的火花正时延迟第二量。火花正时控制电路192可以被配置为基于如前所述的燃烧失火程度来确定第一量和第二量。
在特定实施例中，火花正时控制电路192可以在基于燃烧失火程度在时间延迟之后，延迟多个气缸130、132、134、136、138、140中的每一个的火花正时。例如，响应于专用EGR气缸134和136中的轻度燃烧失火，火花正时控制电路192在时间延迟后(例如，预定的固定时间延迟、基于发动机速度的可变时间延迟、或基于发动机曲轴的曲柄角转数的可变时间延迟)，延迟多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的火花正时。
在一些实施例中，火花正时控制电路192还可以被配置为在时间延迟后，响应于专用EGR气缸134,136中的至少一个的中度燃烧失火，延迟多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的火花正时。在这样的实施例中，节气门控制电路194可以配置成控制进气节气门122以在时间延迟之后限制进入多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的进气流量。此外，燃料插入控制电路196可以被配置为随后减少插入到多个气缸130、132、134、136、138、140中的每一个中的燃料量，例如，以维持多个气缸130、132、134、136、138、140中的每一个化学计量空燃比。
图3是用于包括多个气缸(例如，气缸130、132、134、136、138和140)的发动机(例如，包括气缸体108的发动机)中的燃烧失火控制的方法300的示意性流程图。多个气缸中的至少一部分构造成接收再循环的排气。在一些实施例中，多个气缸中的至少一个气缸(例如，专用EGR气缸134和136)可包括专用EGR气缸。在其他实施例中，发动机可以与高压或低压EGR系统相关联。
方法300包括在302处检测多个气缸中的至少一个气缸中的燃烧失火。例如，控制器170可以配置成检测多个气缸130、132、134、136、138、140中的至少一个中的燃烧失火。在一些实施例中，多个气缸中的至少一个(例如，气缸134和136)可包括专用EGR气缸，并且燃烧失火发生在专用EGR气缸中。控制器170可以被配置为基于排气歧管压力、排气歧管温度、专用EGR气缸压力、专用EGR气缸中的离子电流、再循环排气中的氧气量、再循环排气中的NOx量、专用EGR气缸的振动量或发动机的发动机扭矩中的至少一个来检测燃烧失火，如前文所述。
在一些实施例中，方法300还包括在304处确定多个气缸中的至少一个气缸中的燃烧失火程度。例如，控制器170可以配置成确定，例如专用EGR气缸134和136中的燃烧失火程度，如前文所述。
在306处，在时间延迟之后，在多个气缸的至少一部分中延迟火花点火正时。例如，控制器170可以配置成延迟多个气缸130、132、134、136、138、140中的至少一个的火花正时。在一些实施例中，多个气缸中的一个可包括专用EGR气缸(例如，专用EGR气缸134和136)，并且燃烧失火发生在专用EGR气缸中。在这样的实施例中，例如通过控制器170当检测到燃烧失火时立即将专用EGR气缸的火花正时延迟第一量。此外，在时间延迟之后，其他气缸(例如，非EGR气缸130、132、138、140)的火花正时延迟第二量。
在一些实施例中，专用EGR气缸中的火花正时延迟的第一量和多个气缸中的其他非EGR气缸中的火花正时延迟的第二量是基于专用EGR气缸中的燃烧失火程度。例如，燃烧失火程度可包括轻度失火。在这样的实施例中，第二量可以与第一量相同。在其他实施例中，燃烧失火程度可包括中度失火。在这样的实施例中，第二量可以与第一量不同，例如，非EGR气缸(例如，气缸130、132、138、140)中的火花正时延迟的第二量可以大于专用EGR气缸(例如，专用EGR气缸134和136)的火花正时延迟的第一量。
图4是用于控制包括至少一个专用EGR气缸(例如，专用EGR气缸134和136)的发动机(例如，包括气缸体108的发动机)中的燃烧失火的另一方法400的示意流程图。方法400包括在402处检测专用EGR气缸中的燃烧失火。例如，控制器170可基于第二排气歧管114的排气歧管压力或如本文先前所述的任何其他参数来检测专用EGR气缸134或136中至少一个的燃烧失火。
在404处，确定燃烧失火是否是中等燃烧失火。例如，控制器170可基于排气歧管压力或任何其他参数确定燃烧失火的程度，如本文先前所述。在基于排气歧管压力确定燃烧失火的实施例中，控制器170可基于排气歧管压力是否大于对应于中等燃烧失火的第二压力阈值，排气歧管压力是否大于对应于轻度失火的第一阈值但小于第二压力阈值，或者小于对应于正常运行的第一压力阈值，确定燃烧失火程度。
如果确定燃烧失火不对应于中等燃烧失火(404：否)，则方法400前进到操作406并且确定燃烧失火是否对应于轻度失火。如果在操作406，确定燃烧失火不是轻度燃烧失火(406：否)，则在408确定发动机正常运行，并且方法400返回到操作402。
在412处，在延迟之后，响应于确定燃烧失火是中等燃烧失火(404：是)，延迟所有气缸(例如，气缸130、132、134、136、138和140)的火花正时。例如，控制器170可以在时间延迟之后(例如，预定的固定时间延迟、基于发动机速度的可变时间延迟或者基于发动机曲轴的曲柄角转数的可变时间延迟)，延迟每个气缸130、132、134、136、138和140的火花正时。此外，在414处，在时间延迟之后限制所有气缸的进气流量。随后，在416处减少插入到所有气缸的燃料量以维持化学计量的空气/燃料比。例如，响应于检测到专用EGR气缸134和136中的至少一个中的中度燃烧失火，控制器170在时间延迟之后，延迟多个气缸130、132、134、136、138和140中的每一个的火花正时。此外，控制器170可命令设备子系统104(例如，火花点火控制系统、燃料喷射系统和进气节气门控制系统)在时间延迟之后限制进气流量并随后减少插入到每个气缸130、132、134、136、138、140的中的燃料量。
另一方面，如果确定燃烧失火是轻度燃烧失火(406：是)，则火花正时也在所有气缸上延迟。例如，控制器170可以命令设备子系统104在时间延迟之后延迟所有气缸上的火花正时。然而，与中度燃烧失火不同，控制器170不限制进气流量或减少插入到多个气缸130、132、134、136、138、140中的燃料量。
应该注意的是，本文术语“示例”来描述各种实施例旨在表示这样的实施例是可能的实施例、表示和/或可能实施例的说明(并且这样的术语不旨在暗示这样的实施例必然是不一般的或最优的例子)。
如本文所使用的术语“联接”、“连接”等意味着两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是静止的(例如永久的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构部件彼此一体地形成为单个整体，或者通过两个构件或者两个构件和任何另外的中间构件相互连接来实现。
需要特别注意的是，各种示例实施例的构造和布置仅是说明性的。尽管在本公开中仅详细描述了一些实施例，但阅读本公开内容的本领域技术人员将容易地认识到实质上不脱离本文所述主题的新颖教导和优点的许多修改是可能的(例如，各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例的变化、参数值、安装布置、材料的使用、颜色、取向等)。此外，应该理解的是，如本领域普通技术人员将理解的，来自本文公开的一个实施例的特征可以与本文公开的其他实施例的特征组合。各种示例实施例的设计、操作条件和布置也可以在不脱离本发明的范围的情况下进行其他替换、修改、变化和省略。
尽管说明书包含许多特定的实施方式细节，但这些不应该被解释为对权利要求的任一实施例范围的限制，而是作为特定实施例的特定实施方式的技术特征的描述。在本说明书中在单独实现的上下文中描述的某些特征也可以在单个实现中组合实现。相反地，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可以在多个实现中单独或以任何合适的子组合来实现。此外，虽然特征可以在上面描述为以某些组合起作用并且甚至最初要求如此，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征可以在一些情况下从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以针对子组合或变型的子组合。

Claims (15)

1.一种用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，其特征在于，所述多个气缸中的至少一个包括专用排气再循环气缸，并且至少一部分气缸接收再循环的排气，所述系统包括：
控制器，所述控制器构造成：
检测专用排气再循环气缸中的燃烧失火至少满足多个阈值中的一个；
基于检测到所述燃烧失火至少满足所述多个阈值中的第一阈值，延迟所述专用排气再循环气缸的火花正时；和
响应于检测到所述燃烧失火满足所述多个阈值中的第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，执行以下中的至少一个：
限制进入所述专用排气再循环气缸的进气流量，或
减少插入所述专用排气再循环气缸的燃料量。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，延迟所述火花正时响应于时间延迟，并且其中所述时间延迟是预定的固定时间延迟、基于发动机速度的可变时间延迟或基于所述发动机的曲轴的曲柄角转数的可变时间延迟之一。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述专用排气再循环气缸和所述多个气缸中的其他气缸中的火花正时延迟量是基于发动机运行条件，所述专用排气再循环气缸中的所述火花正时延迟量不同于所述其他气缸。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述专用排气再循环气缸和所述多个气缸中的其他气缸中的火花正时延迟量是基于与歧管压力量相对应的所述专用排气再循环气缸中的燃烧失火程度。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第一阈值与第一歧管压力量相关联，并且所述第二阈值与第二歧管压力量相关联，其中所述第二歧管压力量大于所述第一歧管压力量。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为基于所述专用排气再循环中的排气歧管压力、排气歧管温度、专用排气再循环气缸压力、专用排气再循环气缸离子电流、再循环排气中的氧气量、再循环排气中的NOx量、专用排气再循环气缸的振动量或发动机的发动机扭矩中的至少一个来检测所述专用排气再循环气缸中的燃烧失火。
7.一种用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，其特征在于，所述多个气缸中的至少一个是专用的排气再循环气缸，所述系统包括：
控制器，所述控制器构造成：
检测专用排气再循环气缸中的燃烧失火至少满足多个阈值中的一个；
确定所述专用排气再循环气缸中的所述燃烧失火至少满足所述多个阈值中的第一阈值；
基于所述燃烧失火满足所述第一阈值，延迟所述专用排气再循环气缸中的火花正时；
确定所述专用排气再循环气缸中的所述燃烧失火满足所述多个阈值中的第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值；和
响应于确定所述燃烧失火满足所述第二阈值，执行以下中的至少一个：
限制进入所述专用排气再循环气缸的进气流量，或
减少插入所述专用排气再循环气缸的燃料量。
8. 根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述第一阈值与第一歧管压力量相关联，并且所述第二阈值与第二歧管压力量相关联，其中所述第二歧管压力量大于所述第一歧管压力量，并且其中所述控制器还被配置为：
在时间延迟之后，限制进入所述多个气缸中的每个气缸的所述进气流量；和
随后减少插入到所述多个气缸中的每个气缸中的所述燃料量，以维持所述多个气缸中的每个气缸中的化学计量空燃比。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器被配置为基于所述专用排气再循环中的排气歧管压力、排气歧管温度、专用排气再循环气缸压力、专用排气再循环气缸离子电流、再循环排气中的氧气量、再循环排气中的NOx量、专用排气再循环气缸的振动量或发动机的发动机扭矩中的至少一个来检测所述专用排气再循环气缸中的燃烧失火。
10.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述多个阈值中的每一个与所述专用排气再循环气缸中检测到的燃烧失火量相关联。
11.一种用于在包括多个气缸的发动机中的燃烧失火控制的方法，所述多个气缸中的至少一个包括专用排气再循环气缸，所述方法包括：
通过控制器检测专用排气再循环气缸中的燃烧失火至少满足多个阈值中的一个；
基于检测到所述燃烧失火至少满足所述多个阈值中的第一阈值，通过所述控制器延迟所述专用排气再循环气缸的火花正时；和
响应于检测到所述燃烧失火满足所述多个阈值中的第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，执行以下中的至少一个：
通过所述控制器限制进入所述专用排气再循环气缸的进气流量，或
通过所述控制器减少插入所述专用排气再循环气缸的燃料量。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，延迟所述火花正时响应于时间延迟，并且其中所述时间延迟是预定的固定时间延迟、基于发动机速度的可变时间延迟或基于所述发动机的曲轴的曲柄角转数的可变时间延迟之一。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述专用排气再循环气缸和所述多个气缸中的其他气缸中的火花正时延迟量是基于对应于歧管压力量的所述专用排气再循环气缸中的燃烧失火程度，所述专用排气再循环气缸中的所述火花正时延迟量不同于所述其他气缸。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一阈值与第一歧管压力量相关联，并且所述第二阈值与第二歧管压力量相关联，其中所述第二歧管压力量大于所述第一歧管压力量。
15.一种用于控制包括多个气缸的发动机中的燃烧失火的系统，其特征在于，所述多个气缸中的至少一个是专用的排气再循环气缸，所述系统包括：
控制器，所述控制器构造成：
检测专用排气再循环气缸中的燃烧失火至少满足多个阈值中的一个；
在检测到所述燃烧失火至少满足所述多个阈值中的第一阈值时立即在所述专用排气再循环气缸中实施火花延迟；和
响应于检测到所述燃烧失火满足所述多个阈值中的第二阈值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，执行以下中的至少一个：
限制进入所述专用排气再循环气缸的进气流量，或
减少插入所述专用排气再循环气缸的燃料量。
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