CN111691993B - 用于控制内燃发动机的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种发动机包括进气系统、排气系统、单缸源EGR系统、被设置成监测来自气缸中的单个气缸的排气的排气传感器、和转向阀。控制器包括指令集，该指令集可执行以确定发动机在燃料切断模式下的操作、中断至气缸中的单个气缸的燃料流、将来自气缸中的单个气缸的排气转向到进气系统、确定来自气缸中的单个气缸的所转向的排气的空气流、温度、和当量比、确定所转向的排气中氧气的质量流率、对所转向的排气中氧气的质量流率进行积分、以及当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断来自气缸中的单个气缸的排气的转向。

Description

用于控制内燃发动机的方法和装置
技术领域
本公开涉及流体耦接到排气后处理系统的内燃发动机及其控制方法。
背景技术
内燃发动机流体耦接到排气后处理系统，排气后处理系统包括净化在发动机操作期间生成为燃烧副产物的排气的设备和系统。可部分地控制发动机操作以管理燃烧，使得燃烧副产物最小化。燃烧副产物可包括未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳、可被称为NOx分子的氮氧化物、以及颗粒物质。发动机操作可通过设置在排气馈送流中的一个或更多个排气感测设备监测。净化排气可通过被配置成氧化、还原、过滤、和/或以其它方式处理排气馈送流的成分（包括但不限于碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物（NOx）、以及颗粒物质）的一个或更多个设备来实现。
发明内容
描述了多缸内燃发动机（“发动机”），并且该多缸内燃发动机包括进气系统、排气系统、可控制以将来自单个气缸的排气转向到发动机的进气系统的单缸源排气再循环（EGR）系统、被设置成监测来自单个气缸的排气的排气传感器、以及设置在排气系统中以管理排气在单个气缸、排气系统、和单缸源EGR系统之间的流动的转向阀。控制器与排气传感器和内燃发动机通信，并且可操作地连接到转向阀。控制器包括指令集，该指令集可执行以确定发动机在燃料切断模式下的操作，中断至单个气缸的燃料流，将来自单个气缸的排气转向到进气系统，确定来自单个气缸的所转向的排气的空气流、温度、和当量比，基于来自单个气缸的所转向的排气的空气流、温度、和当量比确定所转向的排气中氧气的质量流率，对所转向的排气中氧气的质量流率进行积分，以及当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从单个气缸到进气系统的排气的转向。
本公开的方面包括：排气传感器为广域空气/燃料比传感器或NOx传感器。
本公开的另一方面包括：发动机空气压缩机设置在排气系统中，其中可执行以将来自单个气缸的排气转向到进气系统的指令集包括在控制排气转向阀的同时控制发动机空气压缩机以将来自单个气缸的排气转向到进气系统。
本公开的另一方面包括：控制废气门或发动机空气压缩机的叶片位置中的一个。
本公开的另一方面包括：确定从单个气缸转向的排气的空气流、温度、和当量比，基于来自单个气缸的所转向的排气的空气流、温度、和当量比确定所转向的排气中氧气的质量流率，以及对所转向的排气中氧气的质量流率进行积分。
本公开的另一方面包括：当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从单个气缸到进气系统的排气的转向。
本公开的另一方面包括：将来自单个气缸的排气的仅一部分转向到进气系统。
本公开的另一方面包括：用于操作内燃发动机（发动机）的方法，该内燃发动机包括可控制以将来自单个气缸的排气转向到发动机的进气系统的单缸源EGR系统，其中排气传感器被设置成监测来自单个气缸的排气。该方法包括当排气传感器在富化环境中的暴露大于阈值时排气传感器暴露于贫化排气环境。
当结合附图时，通过以下用于实现本教导的一些最佳模式和其它实施例的详细描述，本教导的上述特征和优点以及其它特征和优点显而易见。
本发明还包括如下技术方案。
技术方案1. 一种用于操作多缸内燃发动机（“发动机”）的方法，所述多缸内燃发动机包括排气系统和单缸源EGR（排气再循环）系统，所述单缸源EGR（排气再循环）系统可控制成将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述发动机的进气系统，其中，排气传感器被设置成监测来自所述气缸中的单个气缸的排气，所述方法包括：
确定所述发动机在燃料切断模式下的操作；
中断至所述气缸中的单个气缸的燃料流；以及
在所述发动机在燃料切断模式下的操作期间将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统。
技术方案2. 如技术方案1所述的方法，其中，所述单缸源EGR系统包括转向阀，所述转向阀设置在与所述气缸中的单个气缸相关联的排气流道中，并且其中，将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统还包括：控制所述转向阀，以便将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统。
技术方案3. 如技术方案2所述的方法，还包括设置在所述排气系统中的发动机空气压缩机；其中，将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统还包括：在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机，以便将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统。
技术方案4. 如技术方案3所述的方法，其中，在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机以将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统包括：控制废气门或所述发动机空气压缩机的叶片位置中的一个。
技术方案5. 如技术方案1所述的方法，还包括：
确定从所述气缸中的单个气缸转向的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自所述气缸中的单个气缸的所转向的排气的空气流、温度、和当量比来确定所转向的排气中氧气的质量流率；以及
对所转向的排气中氧气的质量流率进行积分。
技术方案6. 如技术方案5所述的方法，还包括当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从所述气缸中的单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
技术方案7. 如技术方案1所述的方法，包括将来自所述气缸中的单个气缸的排气的仅一部分转向到所述进气系统。
技术方案8. 一种用于操作内燃发动机（“发动机”）的方法，所述内燃发动机包括单缸源EGR系统，所述单缸源EGR系统可控制成将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述发动机的进气系统，其中，排气传感器被设置成监测来自所述气缸中的单个气缸的排气，所述方法包括：
确定在发动机操作期间来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定在发动机操作期间所述排气传感器在富化环境中的暴露；以及
当所述排气传感器在富化环境中的暴露大于阈值时使所述排气传感器暴露于贫化排气环境。
技术方案9. 如技术方案8所述的方法，其中，当所监测的富化排气暴露大于所述阈值时使所述排气传感器暴露于贫化排气环境包括：
确定所述发动机在燃料切断模式下的操作；
中断至所述气缸中的单个气缸的燃料流；
将来自所述气缸中的单个气缸的排气的一部分转向到所述进气系统；
确定来自所述气缸中的单个气缸的排气的所述部分的空气流、温度、和当量比；
基于来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定氧气的质量流率；
对氧气的质量流率进行积分；以及
当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从所述气缸中的单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
技术方案10. 如技术方案8所述的方法，其中，在发动机操作期间来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流基于目前的发动机速度和负荷操作点来确定。
技术方案11. 如技术方案8所述的方法，其中，在发动机操作期间来自所述气缸中的单个气缸的排气的温度和当量比基于来自所述排气传感器的信号输入来确定，所述排气传感器被设置成监测来自所述气缸中的单个气缸的排气。
技术方案12. 一种多缸内燃发动机（“发动机”），包括：
进气系统和排气系统；
所述气缸中的单个气缸；
单缸源EGR系统，所述单缸源EGR系统可控制成将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述发动机的所述进气系统；
被设置成监测来自所述气缸中的单个气缸的排气的排气传感器；
转向阀，所述转向阀设置在所述排气系统中，以便管理排气在所述气缸中的单个气缸、所述排气系统、和所述单缸源EGR系统之间的流动；以及
控制器，所述控制器与所述排气传感器、所述内燃发动机通信并且可操作地连接到所述转向阀，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以便：
确定所述发动机在燃料切断模式下的操作；
中断至所述气缸中的单个气缸的燃料流；
将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统；
确定来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定来自所述气缸中的单个气缸的排气中氧气的质量流率；
对来自所述气缸中的单个气缸的排气中氧气的质量流率进行积分；以及
当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从所述气缸中的单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
技术方案13. 如技术方案12所述的多缸发动机，其中，所述排气传感器包括广域空气/燃料比传感器。
技术方案14. 如技术方案12所述的多缸发动机，其中，所述排气传感器包括NOx传感器。
技术方案15. 如技术方案12所述的多缸发动机，其中，所述单缸源EGR系统包括设置在与所述气缸中的单个气缸相关联的排气流道中的转向阀，并且其中，可执行成将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集包括可执行成控制所述转向阀以将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集。
技术方案16. 如技术方案15所述的多缸发动机，还包括设置在所述排气系统中的发动机空气压缩机；
其中，可执行成将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集还包括可执行成在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机以将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集。
技术方案17. 如技术方案16所述的多缸发动机，其中，可执行成在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机以将来自所述气缸中的单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集包括可执行成控制废气门或发动机空气压缩机的叶片位置中的一个的指令集。
技术方案18. 如技术方案12所述的多缸发动机，还包括指令集，所述指令集可执行成：
确定来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自所述气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定来自所述气缸中的单个气缸的排气中氧气的质量流率；以及
对来自所述气缸中的单个气缸的排气中氧气的质量流率进行积分。
技术方案19. 如技术方案12所述的多缸发动机，还包括指令集，所述指令集可执行成当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从所述气缸中的单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
技术方案20. 如技术方案12所述的多缸发动机，其中，所述发动机空气压缩机包括涡轮增压器或超级增压器。
附图说明
现在将参考附图通过示例的方式描述一个或更多个实施例，在附图中：
图1示意性地示出根据本公开的包括单缸源EGR系统和排气后处理系统的内燃发动机；
图2示意性地示出根据本公开的用于单缸源EGR排气传感器清洁例程的流程图，该单缸源EGR排气传感器清洁例程可简化为由图1中描述的发动机的实施例执行的算法代码。
具体实施方式
现在参考附图，其中描绘仅为了说明某些示例性实施例的目的而不是为了限制示例性实施例的目的，图1示意性地示出了包括发动机子组件12、进气系统14、排气系统16、和单缸源排气再循环（EGR）系统60的四循环内燃发动机组件（发动机）10。在一个实施例中并且如图所示，可采用进气压缩机18（例如，涡轮增压器）。可替代地，可采用发动机驱动或电动马达驱动的超级增压器（supercharger）。发动机10可部署在车辆上以提供推进动力，其中车辆可包括但不限于以商用车辆、工业车辆、农用车辆、客运车辆、飞行器、船只、火车、全地形车辆、个人移动装置、机器人等形式的移动平台以实现本公开的目的。如本文所用，术语“上游”及相关术语是指相对于所指示位置朝向流动流的起源的元件，并且术语“下游”及相关术语是指相对于所指示位置远离流动流的起源的元件。
发动机10可被配置为高压缩比火花点火内燃发动机，并且还可包括燃烧碳氢燃料以生成扭矩的另一合适的内燃发动机。发动机子组件12优选包括限定多个气缸20（标记为气缸1-4）的发动机缸体、在气缸20内往复运动的相应的多个活塞、耦接到活塞的可旋转曲轴、气缸盖21、以及其它发动机部件，诸如活塞连杆、销、轴承等。具有相应活塞和气缸盖21的部分的气缸20中的每个限定可变体积燃烧室15。多个气缸20中的每个分别经由第一进气阀23和第二进气阀24与进气系统14选择性地流体连通，以接收新鲜/含氧空气，并且多个气缸20中的每个经由排气阀25与排气系统16选择性地流体连通，以排出燃烧副产物。虽然所示发动机10描绘了直列四缸（I4）发动机，但是本技术同样可适用于其它发动机配置，包括但不限于I2、I3、I5、和I6发动机，或者V-2、V-4、V-6、V-8、V-10、和V-12发动机，以及其它发动机。
气缸盖21包括分别用于气缸20中的每个的多个进气端口和相关联的第一进气阀23和第二进气阀24、用于气缸20中的每个的多个排气端口和相关联的排气阀25、以及其它端口和包括燃料喷射器、火花点火器和燃烧传感器的相关联的部件。多个第一进气阀23和第二进气阀24设置在进气系统14和气缸20中的相应一个之间。多个排气阀25设置在气缸20中的相应一个和排气系统16之间。排气系统16优选包括被设置成夹带并引导经由排气阀25的开口从发动机10排出的排气的第一排气歧管36和第二排气歧管62。
第一进气阀23和第二进气阀24可操作地连接到优选包括可旋转凸轮轴的可变进气阀激活系统22，可旋转凸轮轴的旋转被标引为曲轴的旋转。排气阀25可操作地连接到优选包括可旋转凸轮轴的排气阀激活系统26，可旋转凸轮轴的旋转被标引为曲轴的旋转。在一个实施例中，如本文所述，排气阀激活系统26可被可变地控制。
进气系统14通常可以包括以下中的一个或更多个：新鲜空气入口、排气再循环（EGR）混合器27、增压空气冷却器28、节气门30、和进气歧管32。在发动机10的操作期间，可以由进气系统14经由新鲜空气入口通过相关联的空气清洁器组件从大气摄入新鲜空气或进气34。节气门30可以包括可控制挡板，该可控制挡板被配置成调节通过进气系统14并且最终经由进气歧管32进入气缸20中的空气的总流量。从进气歧管32进入气缸20中的每个中的空气流通过第一进气阀23和第二进气阀24控制，第一进气阀和第二进气阀的激活通过可变进气阀激活系统22控制。从气缸20中的每个流出到第一排气歧管36和第二排气歧管62的排气流通过排气阀25控制，排气阀的激活可通过排气阀激活系统26控制。
如本文所用的术语“单缸源EGR系统”是指一个或更多个气缸20中生成的所有排气分离并且引导到进气系统14的系统。在一个实施例中，单缸源EGR系统60包括第二排气歧管62、可控制的转向阀64、以及在EGR混合器27处流体连接到进气系统14的流内EGR热交换器65，EGR混合器27位于增压空气冷却器28和节气门30上游。在该实施例中，第二排气歧管62夹带来自单个气缸（例如，气缸4）的排气流，并且当转向阀64被控制到第一位置时将此类流引向进气系统14。当转向阀64被控制到第二位置时，第二排气歧管62夹带来自气缸4的排气流并且经由第二导管70将该排气流引向排气系统16。其它元件优选包括被配置成降低或以其它方式管理再循环排气41的温度的流内EGR热交换器65、被设置成监测流内EGR热交换器65上游的再循环排气41的温度的第一温度传感器61、和被设置成监测流内EGR热交换器65下游的再循环排气41的温度的第二温度传感器63。因此，单缸源EGR系统60与进气系统14流体连通以将再循环排气41引导到进气系统14。该再循环排气41可以在EGR混合器27内与新鲜空气34混合以稀释进气充气的氧含量。在采用单缸源EGR系统60的发动机10的一个实施例中，进气充气的EGR稀释的大小约为专用EGR气缸的数量与气缸的总数量之比。在图1中，一个气缸（即，气缸4）为共有4个气缸的发动机10的实施例供应专用EGR，因此EGR稀释约为25%。使用单缸源EGR系统60可以提高火花点火发动机的燃料效率。此外，单缸源EGR系统60可以降低燃烧温度和来自发动机10的排放物生成。第一排气40由其余三个气缸20（即，气缸1-3）产生，并且经由排气系统16通过后处理设备42从发动机10排出。
单缸源EGR系统60将排气馈送流的一部分再循环到进气系统14，从而将惰性气体引入进气中，这旨在稀释进气中的氧含量以降低气缸燃烧温度并且因此减少发动机排出的NOx排放物。在该实施例中，单缸源EGR系统60采用来自气缸中的单个气缸（例如，气缸4）的再循环排气。燃烧副产物（例如，烟灰）可沉淀到被设置成监测单缸源EGR系统60中的排气的排气传感器（例如，第三排气传感器68）的感测表面上。沉淀物沉积到第三排气传感器68的感测表面上可影响排气传感器的信号输出的灵敏度，包括影响信号输出的响应时间或准确性。
可变进气阀激活系统22包括与进气凸轮轴相互作用的机构和控制例程，以控制第一进气阀23和第二进气阀24的打开和关闭，包括选择性地停用第一进气阀23和第二进气阀24中的一个或两者。可被配置成单独地选择性地停用第一进气阀23和第二进气阀24中的一个或两者的一个机械设备包括固定式液压间隙调节器（SHLA）和滚柱指轮从动器（RFF）。可被配置成单独地选择性地停用第一进气阀23和第二进气阀24中的一个或两者的另一机械设备包括进气凸轮轴和包括具有多个凸轮凸角的滑动凸轮的相关部件，凸轮凸角可被选择性地设置为与第一进气阀23和第二进气阀24中的一个或两者相互作用并且控制其打开和关闭。SHLA、RFF、和滑动凸轮机械设备是本领域技术人员已知的。
控制可变进气阀激活系统22以控制第一进气阀23和第二进气阀24的打开和关闭包括在某些操作条件下，在用于气缸20中的每个的燃烧循环的进气行程期间打开第一进气阀23和第二进气阀24两者。这还包括控制可变进气阀激活系统22以选择性地停用第一进气阀23和第二进气阀24中的一个，使得在用于气缸20中的每个的燃烧循环的进气行程期间，停用的阀不打开。这可包括控制可变进气阀激活系统22以针对气缸20中的每个仅激活第一进气阀23同时停用第二进气阀24，使得在某些操作条件下，在用于气缸20中的每个的燃烧循环的进气行程期间，停用的第二进气阀24不打开。这可包括控制可变进气阀激活系统22以在某些操作条件下，针对气缸20中的每个仅停用第一进气阀23同时激活第二进气阀24，使得在某些操作条件下，在用于气缸20中的每个的燃烧循环的进气行程期间，停用的第一进气阀23不打开。
在一个实施例中，排气阀激活系统26可包括与排气凸轮轴相互作用的可变凸轮轴相位器（VCP）/可变升程控制（VLC）设备，以控制排气阀25的打开和关闭。控制第一进气阀23和第二进气阀24以及排气阀25的打开和关闭可以包括控制阀升程的大小和/或控制阀打开和闭合的定相、持续时间、或正时。在一个实施例中，包括VCP/VLC设备的排气阀激活系统26被设置成控制排气阀25和排气凸轮轴之间的相互作用。可替代地，排气阀25直接与排气凸轮轴相互作用或者经由从动器与之相互作用。可变地在VCP应用的情况下，进气凸轮轴和排气凸轮轴的旋转与发动机曲轴的旋转相联系并且标引为发动机曲轴的旋转，从而将进气阀23和排气阀25的打开和关闭与曲轴和容置在气缸20中的活塞的位置相联系。
活塞中的每个在其相应气缸中的往复移动在活塞下止点（BDC）位置和活塞上止点（TDC）位置之间，与曲轴的旋转一致。以四行程发动机循环操作的发动机依次执行进气、压缩、动力、和排气行程的重复模式。在压缩行程期间，通过曲轴的旋转和活塞的移动压缩燃烧室15中的燃料/空气充气，以准备点火。进气阀23和排气阀25在压缩行程的至少一部分期间关闭。可以通过控制可变进气阀激活系统22来控制进气阀23的关闭，从而导致控制有效压缩比。有效压缩比被限定为在进气阀23关闭时燃烧室15的体积移位与例如当活塞处于TDC时燃烧室15的最小体积移位之比。有效压缩比可不同于几何压缩比，几何压缩比被限定为不考虑进气阀23的关闭时间，在BDC处发生的燃烧室15的最大体积移位与在TDC处发生的燃烧室15的最小体积移位之比。进气阀23的提前关闭或延迟关闭可在燃烧室15中捕集较少空气，从而降低压力并且因此在燃烧期间降低燃烧室15中的温度。在一个实施例中，在进气行程期间燃料被计量并且喷射到燃烧室15中。可执行一次燃料喷射事件以喷射燃料；然而，可执行多次燃料喷射事件。在一个实施例中，在进气行程中足够早地喷射燃料，以允许燃料/空气充气在燃烧室15中充分预混合。
再次参考图1，增压空气冷却器28可以设置在EGR混合器27和节气门30之间。通常，增压空气冷却器28可以是使用大气空气或液体冷却剂流来冷却作为新鲜空气和再循环排气的混合物的进气充气的散热器式热交换器。如可理解，由于经由压缩机52的加压以及较高温度再循环排气41的混合，进气充气可以比大气温度更热。增压空气冷却器28可以冷却气体混合物以增加其密度/体积效率，同时还降低异常燃烧（诸如，预点火或爆震）的可能性。
排气穿过后处理设备42以在经由尾管44离开排气系统16之前催化、还原和/或移除排气成分。后处理设备42可以包括催化设备中的一个或组合，例如包括三元催化设备、氧化催化剂、碳氢化合物捕集器、NOx吸附剂、或者任何其它合适的部件和用于在离开排气系统16之前氧化、还原、和以其它方式催化和/或移除各种排气成分的附随管和阀。
进气系统14和排气系统16可以通过进气压缩机18机械连通。进气压缩机18与排气系统16流体连通，并且进气压缩机18排出第一排气产物40。进气压缩机18可以包括与排气系统16流体连通的涡轮机50以及与进气系统14流体连通的压缩机52。涡轮机50和压缩机52可以经由可旋转的轴54机械耦接。进气压缩机18可以利用从发动机10流动的第一排气产物40的能量来使涡轮机50和压缩机52旋转。压缩机52的旋转从新鲜空气入口吸入新鲜进气34并且将进气34压缩到进气系统14的其余部分中。第一排气产物40通过进气压缩机18排出。一旦第一排气产物40从进气压缩机18排出，第一排气产物40就朝向后处理设备42流动。
发动机10的操作可以通过多个感测设备来监测。通过非限制性示例的方式，感测设备可包括被设置成监测与每个气缸中的燃烧相关联的发动机参数的燃烧传感器17，设置在第一排气歧管36中的第一排气传感器37、设置在后处理设备42下游的排气馈送流中的第二排气传感器43、以及被设置成监测与单缸源EGR系统60的操作相关联的排气馈送流的第三排气传感器68。第三排气传感器68可以是广域空气/燃料比传感器、NOx传感器、氧传感器、或另一设备。在一个实施例中，第一排气传感器37、第二排气传感器43、和第三排气传感器68中的每个可被制造为具有感测元件和集成的电功率加热元件的平面型氧化锆双电池设备。通过示例的方式，用于监测排气馈送流的其它传感器可包括被设置成监测后处理设备42的温度的温度传感器78、被设置成监测流内EGR热交换器65上游的再循环排气的温度的第一温度传感器61、和被设置成监测流内EGR热交换器65下游的再循环排气的温度的第二温度传感器63。
燃烧传感器17可被设置成监测与每个气缸中的燃烧相关联的发动机参数，并且在一个实施例中可为缸内压力传感器的形式。可替代地，燃烧传感器17可为转速传感器或者另一合适的燃烧监测传感器的形式，转速传感器被设置成监测曲轴的转速和位置，具有用于评估曲轴速度变化的随附算法。上述传感器是为了说明的目的而提供的。上述传感器中的任一个或全部可被监测与发动机10的操作相关联的参数的其它感测设备替代，或者可代替地被可执行模型替代以导出发动机操作参数的状态。
控制器72可以是与车辆的各个部件通信的电子控制模块的一部分。控制器72包括处理器74和存储器76，用于与转向阀64、可变进气阀激活系统22、进气压缩机18、后处理设备42等通信的指令记录在存储器76上。控制器72被配置成经由处理器74执行来自存储器76的指令。例如，控制器72可以是主机或分布式系统，例如计算机（诸如，数字计算机或微型计算机），其充当车辆控制模块、和/或充当具有处理器的比例-积分-微分（PID）控制器设备、以及充当存储器76，有形的非暂时性计算机可读存储器（诸如，只读存储器（ROM）或者闪速存储器）。控制器72还可以具有随机存取存储器（RAM）、电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）、高速时钟、模-数（A/D）和/或数-模（D/A）电路、和任何所需的输入/输出电路和相关联的设备，以及任何所需的信号调节和/或信号缓冲电路。因此，控制器72可以包括监测和控制转向阀64、可变进气阀激活系统22、进气压缩机18、后处理设备42等所必要的所有软件、硬件、存储器76、算法、校准、连接、传感器等。如此，控制方法可以实施为与控制器72相关联的软件或固件。应当理解，控制器72还可以包括能够分析来自各种传感器的数据、比较数据、做出控制和监测转向阀64、可变进气阀激活系统22、进气压缩机18、后处理设备42等所需的必要决定的任何设备。
控制器之间的通信以及控制器、致动器和/或传感器之间的通信可使用直接有线链接、网络通信总线链接、无线链接、或任何另一合适的通信链接实现。通信包括以任何合适的形式交换数据信号，包括例如经由传导介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光波导交换光信号等。术语‘模型’是指基于处理器或者处理器可执行的代码以及模拟设备或物理过程的物理存在的相关联的校准。如本文所用的，术语‘动态的’和‘动态地’描述了实时执行并且可包括在例程执行期间或者在例程执行的迭代之间监测或以其它方式确定参数的状态以及更新参数的状态的步骤或过程。
控制器72包括处理器74和其上记录有可执行指令的有形的非暂时性存储器76。控制器72被配置成控制可变进气阀激活系统22和转向阀64以引导再循环排气41。这包括控制器72被配置成致动处于第一位置的转向阀64以朝向后处理设备42引导再循环排气41并且旁通单缸源EGR系统60，并且还被配置成致动处于第二位置的转向阀64以通过单缸源EGR系统60将再循环排气41引导回到进气系统14。可以有利地控制参考图1描述的发动机子组件12、可变进气阀激活系统22、和单缸源EGR系统60以在整个发动机速度/负荷操作范围内实现燃烧稳定性。
单缸源EGR系统60的操作可包括在发动机操作期间在富化空气/燃料比下利用单个气缸（例如，气缸4）长时间操作，从而导致第三排气传感器68长时间暴露于富化空气/燃料比。需要单个气缸（例如，气缸4）中空气/燃料比的精确控制，以获得单缸源EGR系统60的最佳操作，其中此类控制基于来自第三排气传感器68的反馈。在富化空气/燃料比下长时间操作会导致燃烧颗粒（例如，烟灰）沉淀和沉积到第三排气传感器68的电极的表面上，这可影响其感测能力、其性能和/或其长期耐久性。
现在参考图2，继续参考图1，示出用于单缸源EGR系统60的排气传感器清洁例程200。排气传感器清洁例程200可简化为由图1中描述的发动机100的实施例执行的算法代码。表1被提供为图解，其中数字标记的方框和相应功能阐述如下，对应于单缸源EGR传感器清洁例程200。教导可在本文按照功能和/或逻辑块部件和/或各种处理步骤来描述。应当认识到，此类块部件可由已经被配置成执行指定功能的硬件、软件、和/或固件部件组成。
表1
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单缸源EGR传感器清洁例程200的执行可如下进行。步骤可以按合适的顺序执行，并且不限于参考图2描述的顺序。如本文所用的，术语“1”指示肯定答案或者“是”，并且术语“0”指示否定答案或者“否”。
单缸源EGR传感器清洁例程200的总体目的是监测被设置成监测穿过单缸源EGR系统60回到进气系统14的再循环排气41的第三排气传感器68的操作，确定第三排气传感器68何时充分暴露于富化排气馈送流以经历可影响传感器信号输出的结垢水平、以及控制单缸源EGR系统60和其它系统的操作以使第三排气传感器68暴露于贫化排气馈送流，以通过氧化、蒸发或以其它方式移除第三排气传感器68的表面中的一些或所有沉淀材料导致其再生。
例程200周期性地执行，包括监测或以其它方式确定与再循环排气41相关联的参数（通过示例的方式包括空气/燃料比、质量流率、和温度）的状态（202）。例如通过积分器功能来累积所监测的参数以确定富化排气暴露水平。质量流率可基于发动机速度/负荷操作点来确定。在发动机操作期间来自气缸中的单个气缸的排气的温度和当量比基于来自第三排气传感器68或来自其它传感器或模型的信号输入来确定。
富化排气暴露水平与阈值进行比较（204），并且当富化排气暴露水平小于阈值（204）（0）时，单缸源EGR系统60的操作继续（206），该操作可包括在富化空气/燃料比下操作单个气缸（例如，气缸4）。
当富化排气暴露水平超过阈值（204）（1）时，例程200的操作通过等待燃料切断模式（FCO）下的操作来继续（208）、（210）（0）。通过示例的方式，当发动机10实施在车辆上时，可执行FCO模式。FCO模式包括当车辆滑行时中断向发动机气缸的发动机燃料馈送以便节省燃料。
当FCO模式激活（210）（1）时，评估第三排气传感器68以确定是否检测到任何活动故障。
当检测到故障（212）（1）时，在实施传感器清洁操作之前实施时间延迟。当没有检测到故障（212）（0）时，不实施时间延迟，立即实施传感器清洁操作（216）。
实施传感器清洁操作（216）包括打开转向阀64并且引起空气流过单缸源EGR系统60。这还可包括在控制排气转向阀64的同时控制废气门或进气压缩机18的另一控制元件以产生经由单缸源EGR系统将来自单个气缸（例如，气缸4）的排气转向到进气系统14的压差（218）。
该操作使排气传感器68暴露于贫化排气流，贫化排气流可以氧化可沉淀到排气传感器68的表面上的任何烟灰和污染物。在该操作期间，例如通过积分器功能继续监测并累积空气/燃料比或当量比（EQR）、质量流率、和温度参数，以确定贫化排气暴露水平（222）。应当理解，空气/燃料比是可用于描述排气馈送流的一个术语。其它术语可包括例如当量比λ等。贫化排气暴露水平从先前确定的富化排气暴露水平中减去或者以其它方式用于降低先前确定的富化排气暴露水平，以便评估对单缸源EGR传感器清洁例程200的继续操作的需要。这包括当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从气缸中的单个气缸到进气系统的排气的转向。
如此，用于操作内燃发动机（发动机）的方法，内燃发动机包括可控制以将来自气缸中的单个气缸的排气转向到发动机的进气系统的单缸源EGR系统，其中排气传感器被设置成监测来自气缸中的单个气缸的排气，该方法包括确定在发动机操作期间来自气缸中的单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比，基于所转向的排气的空气流、温度、和当量比修改确定在发动机操作期间排气传感器在富化环境中的暴露。当排气传感器在富化环境中的暴露大于阈值时，排气传感器暴露于贫化排气环境。当所监测的富化排气暴露大于阈值时使排气传感器暴露于贫化排气环境包括确定发动机在燃料切断模式下操作，以及中断至气缸中的单个气缸的燃料流。来自气缸中的单个气缸的所有排气或一部分排气转向到进气系统，同时监测空气流、温度、和当量比。基于从气缸中的单个气缸转向的排气的空气流、温度、和当量比确定经过第三排气传感器68的氧气的质量流率，该质量流率被积分。仅当氧气的所积分的质量流率大于阈值时，中断从气缸中的单个气缸到进气系统的排气的转向。
流程图中的流程图和方框图示出根据本公开的各个实施例的系统、方法、和计算机程序产品的可能实施方式的架构、功能、和操作。在这方面，流程图或方框图中的每个方框可表示代码的模块、段、或部分，该代码包括用于实施指定逻辑功能的一个或更多个可执行指令。还应当注意，方框图和/或流程图中的每个方框，以及方框图和/或流程图中的方框的组合可通过执行指定功能或行为的基于专用硬件的系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令也可存储在计算机可读介质中，计算机可读介质可以引导计算机或其它可编程数据处理装置以特定方式起作用，使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括指令装置的制成品，该指令装置实施流程图和/或方框图方框或多个方框中指定的功能/行为。

Claims (18)

1.一种用于操作多缸内燃发动机的方法，所述多缸内燃发动机包括排气系统和单缸源EGR系统，所述单缸源EGR系统可控制成将来自单个气缸的排气转向到所述发动机的进气系统，其中，排气传感器被设置成监测来自单个气缸的排气，所述方法包括：
确定所述发动机在燃料切断模式下的操作；
中断至单个气缸的燃料流；以及
在所述发动机在燃料切断模式下的操作期间将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统，
确定从单个气缸转向的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自单个气缸的所转向的排气的空气流、温度、和当量比来确定所转向的排气中氧气的质量流率；以及
对所转向的排气中氧气的质量流率进行积分，
当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述单缸源EGR系统包括转向阀，所述转向阀设置在与单个气缸相关联的排气流道中，并且其中，将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统还包括：控制所述转向阀，以便将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统。
3.如权利要求2所述的方法，还包括设置在所述排气系统中的发动机空气压缩机；其中，将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统还包括：在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机，以便将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统。
4.如权利要求3所述的方法，其中，在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机以将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统包括：控制废气门或所述发动机空气压缩机的叶片位置中的一个。
5.如权利要求1所述的方法，包括将来自单个气缸的排气的仅一部分转向到所述进气系统。
6.一种用于操作内燃发动机的方法，所述内燃发动机包括单缸源EGR系统，所述单缸源EGR系统可控制成将来自单个气缸的排气转向到所述发动机的进气系统，其中，排气传感器被设置成监测来自单个气缸的排气，所述方法包括：
确定在发动机操作期间来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定在发动机操作期间所述排气传感器在富化环境中的暴露；以及
当所述排气传感器在富化环境中的暴露大于阈值时使所述排气传感器暴露于贫化排气环境。
7.如权利要求6所述的方法，其中，当所监测的富化排气暴露大于所述阈值时使所述排气传感器暴露于贫化排气环境包括：
确定所述发动机在燃料切断模式下的操作；
中断至单个气缸的燃料流；
将来自单个气缸的排气的一部分转向到所述进气系统；
确定来自单个气缸的排气的所述部分的空气流、温度、和当量比；
基于来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定氧气的质量流率；
对氧气的质量流率进行积分；以及
当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
8.如权利要求6所述的方法，其中，在发动机操作期间来自单个气缸的排气的空气流基于目前的发动机速度和负荷操作点来确定。
9.如权利要求6所述的方法，其中，在发动机操作期间来自单个气缸的排气的温度和当量比基于来自所述排气传感器的信号输入来确定，所述排气传感器被设置成监测来自单个气缸的排气。
10.一种多缸内燃发动机，包括：
进气系统和排气系统；
单个气缸；
单缸源EGR系统，所述单缸源EGR系统可控制成将来自单个气缸的排气转向到所述发动机的所述进气系统；
被设置成监测来自单个气缸的排气的排气传感器；
转向阀，所述转向阀设置在所述排气系统中，以便管理排气在单个气缸、所述排气系统、和所述单缸源EGR系统之间的流动；以及
控制器，所述控制器与所述排气传感器、所述内燃发动机通信并且可操作地连接到所述转向阀，所述控制器包括指令集，所述指令集可执行以便：
确定所述发动机在燃料切断模式下的操作；
中断至单个气缸的燃料流；
将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统；
确定来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定来自单个气缸的排气中氧气的质量流率；
对来自单个气缸的排气中氧气的质量流率进行积分；以及
当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
11.如权利要求10所述的多缸内燃发动机，其中，所述排气传感器包括广域空气/燃料比传感器。
12.如权利要求10所述的多缸内燃发动机，其中，所述排气传感器包括NOx传感器。
13.如权利要求10所述的多缸内燃发动机，其中，所述单缸源EGR系统包括设置在与单个气缸相关联的排气流道中的转向阀，并且其中，可执行成将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集包括可执行成控制所述转向阀以将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集。
14.如权利要求13所述的多缸内燃发动机，还包括设置在所述排气系统中的发动机空气压缩机；
其中，可执行成将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集还包括可执行成在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机以将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集。
15.如权利要求14所述的多缸内燃发动机，其中，可执行成在控制所述转向阀的同时控制所述发动机空气压缩机以将来自单个气缸的排气转向到所述进气系统的指令集包括可执行成控制废气门或发动机空气压缩机的叶片位置中的一个的指令集。
16.如权利要求10所述的多缸内燃发动机，还包括指令集，所述指令集可执行成：
确定来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比；
基于来自单个气缸的排气的空气流、温度、和当量比来确定来自单个气缸的排气中氧气的质量流率；以及
对来自单个气缸的排气中氧气的质量流率进行积分。
17.如权利要求10所述的多缸内燃发动机，还包括指令集，所述指令集可执行成当氧气的所积分的质量流率大于阈值时中断从单个气缸到所述进气系统的排气的转向。
18.如权利要求10所述的多缸内燃发动机，其中，所述发动机空气压缩机包括涡轮增压器或超级增压器。
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