CN113494379A - 分流λ燃料供应操作系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“分流λ燃料供应操作系统和方法”。提供了用于以分流λ模式操作发动机的方法和系统。至少一种示例性方法包括:计算多个气缸的化学计量扭矩输出;然后将用于一个或多个非化学计量气缸中的每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算稀扭矩输出。在至少一个示例中,可以将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算富扭矩输出。此外,可以对所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出进行求和以计算总发动机扭矩输出。

Description

分流λ燃料供应操作系统和方法
技术领域
本说明书总体上涉及用于以分流λ燃料供应操作控制车辆发动机的方法和系统。
背景技术
现代发动机在发动机转速-负荷图的很大一部分中以基本上化学计量空燃比操作,以维持排放控制装置效率并满足排放要求。然而,在较高的发动机转速和负荷下,通常将燃料安排为比化学计量富以冷却排放控制装置的催化剂,因为过量的未燃烧燃料可能有助于冷却发动机和排气部件。例如,在汽油涡轮增压直接喷射(GTDI)发动机中,涡轮入口温度通常是最热的部件,并且必须被控制以保持在最高允许温度以下以防止出现操作问题。然而,当发动机进行富操作以实现这种冷却时,碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)排放可能会增加,并且燃料消耗也会出现相关联的增加。用于解决此类排放和燃料消耗问题的其他尝试包括在所有状况下以化学计量操作发动机,以避免与富化操作相关联的HC和CO排放增加。另外或替代地,可以执行负荷限制操作,诸如限制发动机转速、气流和扭矩输出,使得这些冷却操作不是必需的。所提出的另一种解决方案是执行分流λ燃料控制方案。在分流λ燃料控制方案中,对气缸的燃料输送相对于化学计量富化或稀化,同时在排放控制装置处维持基本化学计量状况,使得避免排放并且降低排气温度而不牺牲发动机性能。在这些提出的分流λ燃料控制方案中的一些方案中,已经提出了诸如从气缸的子集向发动机的进气通道提供排气再循环(EGR)之类的策略。通过这种方式,可以通过在不增加车辆排放的情况下使发动机局部地富化来增大发动机功率输出。
然而,发明人已经认识到上述策略具有若干缺点,特别是在维持发动机性能同时避免噪声、振动和粗糙性(NVH)方面具有若干缺点。
例如,在所有状况下以化学计量操作发动机的先前方法和负荷限制策略严重降低了发动机性能。此外,如果发动机以默认分流λ模式激发共振频率并由于共振导致由分流λ燃料供应模式激发的频率放大的速度和负荷操作,则先前的默认分流λ方法可能导致明显的NVH问题。对于先前的分流λ控制方案,复杂的燃料供应策略可能会产生与准确计算扭矩输出有关的问题。如果未准确地确定扭矩输出,则发动机性能可能会降低,并且可能会发生NVH。此外,这些先前的分流λ方案也未能解决由于共振放大而降低NVH的问题,并且上文讨论的EGR策略对增加发动机功率几乎没有影响。
发明内容
在一个示例中,上述问题可以通过可以包括执行多个非化学计量发动机循环同时在排放控制装置处维持基本化学计量状况的方法来解决。通过允许非化学计量发动机循环,与化学计量发动机循环(具有至少一个富或稀气缸)相比,具有(富和稀气缸的重复模式的)不同频率的附加燃料供应计划是可能的。通过这种方式,可以通过选择燃料供应计划来缓解NVH问题,所述燃料供应计划在维持发动机性能和减少排放的同时避免激发发动机或动力传动系统共振频率。最佳燃料供应计划可能会根据发动机转速和负荷状况而有所不同。此外,每当需要执行分流λ操作以实现更高扭矩时,都可以使用滚动分流λ代替默认分流λ,并且与默认分流λ相比,滚动分流λ改进NVH,和/或滚动分流λ实现更高的发动机扭矩。
由发明人开发的这种方法由于多种原因可能是有利的。例如,考虑6缸发动机。交替的气缸富(R)和稀(L)(各自具有相同的富和稀偏差,诸如各自20%)导致默认分流λ,因为循环RLRLRL或LRLRLR是化学计量的。因此,最短的重复模式(RL或LR)的频率是循环频率的三倍。因此,例如,如果3000RPM的共振频率接近循环频率的三倍,则默认分流λ可能会导致非期望的NVH。气缸对(cylinder duplet)将富和稀RRLLRR-LLRRLL交替的滚动分流λ具有最短模式的RRLL或RLLR或LLRR或LRRL,以1.5倍的循环频率重复,从而避免了共振频率。然而,如果发动机转速改变为6000RPM,则共振频率现在为循环频率的1.5倍。因此,在这种状况下,默认分流λ对于NVH可能更好。
具有滚动分流λ选项可以允许在由于NVH而无法使用默认分流λ(作为唯一的分流λ模式)的区域中进行分流λ操作。但是这并不一定意味着滚动分流λ更适合NVH并且避免了由于各处共振而导致的放大。此外,具有滚动分流λ选项因此可以允许在由于NVH而无法使用默认分流λ(作为唯一的分流λ模式)的转速-负荷区域中进行分流λ操作。因此,可以实现对先前的分流λ方法的改进。
此外,作为另一个示例,考虑3缸发动机。由于气缸数量为奇数,因此默认分流λ模式仅在富和稀偏差不相等的情况下才有可能(例如,20%富第一气缸,10%稀第二气缸和10%稀第三气缸),或者在运转一个气缸化学计量的情况下才有可能(例如,20%富第一气缸,化学计量第二气缸和20%稀第三气缸)。与滚动分流λ模式(rolling split lambdamode)中距化学计量20%偏差相比,在默认分流λ模式中距化学计量10%偏差或0%偏差导致排气温度更高。因此,本文所述的20%富偏差和20%稀偏差交替的滚动分流λ模式可以进一步有利地降低排气温度并允许更高扭矩。
此外,上述问题可以另外或替代地通过用于基于一个或多个扭矩修正因子计算扭矩输出的方法来解决,所述一个或多个扭矩修正因子包括空燃比和火花正时。具体地,在分流λ燃料供应模式期间,扭矩输出计算可以包括单独计算每个气缸的扭矩输出,然后对扭矩输出进行求和。作为另一个示例,在分流λ燃料供应模式期间,可以将所有稀气缸的扭矩输出计算为第一组,可以单独将所有富气缸的扭矩输出计算为第二组,然后可以对第一组和第二组的扭矩输出进行求和。这种计算扭矩输出的方法可以帮助确保在分流λ燃料供应模式(诸如在下面讨论的默认分流λ模式和滚动分流λ模式)下的准确性。
此外,作为补充或替代,上述问题可以通过一种用于以至少一个富气缸和至少一个稀气缸操作发动机的方法来解决,其中所述至少一个富气缸经由进气道燃料喷射(PFI)进行燃料供应,并且所述至少一个稀气缸经由直接喷射进行燃料供应。通过经由PFI对至少一个富气缸和经由DI对至少一个稀气缸供应燃料,可以在提高发动机扭矩输出性能的同时防止部件过热。
应当理解,提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征,所要求保护的主题的范围唯一地由在详细描述之后的权利要求限定。另外,所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了根据本公开的至少一个示例的可以包括在发动机系统中的气缸的实施例。
图2示出了发动机系统的第一示例的示意图。
图3示出了发动机系统的第二示例的示意图。
图4示出了发动机系统的第三示例的示意图。
图5示出了根据本公开的至少一个示例的操作方法的流程图。
图6示出了示出示例性空燃比(AFR)对扭矩产生的影响的示意图。
图7示出了在各种空燃比下的示例性火花正时和扭矩输出的示意图。
图8A示出了根据本公开的至少一个示例的第一滚动分流λ计划的示意图。
图8B示出了根据本公开的至少一个示例的第二滚动分流λ计划的示意图。
图8C示出了根据本公开的至少一个示例的第三滚动分流λ计划的示意图。
图8D示出了根据本公开的至少一个示例的第四滚动分流λ计划的示意图。
图9A示出了根据本公开的至少一个示例的第一默认分流λ计划的示意图。
图9B示出了根据本公开的至少一个示例的第二默认分流λ计划的示意图。
图9C示出了根据本公开的至少一个示例的第三默认分流λ计划的示意图。
图9D示出了根据本公开的至少一个示例的第四默认分流λ计划的示意图。
图10A示出了根据本公开的至少一个示例的示例性转速-负荷-操作模式图。
图10B示出了在考虑到图10A的转速-负荷-操作模式图后用于调整发动机操作以在包括化学计量模式、滚动分流λ模式和默认分流λ模式的各种操作模式之间转变的示例性时间线。
具体实施方式
以下描述涉及用于以分流λ燃料供应操作车辆的系统和方法。在至少一个示例中,本文所述的车辆系统可以包括如图1至图4所述的配置中的一者或多者。在至少一个示例中,本文描述的方法可以包括根据如图5和图10A至图10B描述的策略中的一者或多者来操作车辆发动机。即,本文描述的方法可以包括将车辆发动机操作在化学计量模式、默认分流λ模式和滚动分流λ模式之间转变。在化学计量模式、默认分流λ模式和滚动分流λ模式之间转变首先包括以化学计量模式操作,只要化学计量模式不会导致排气温度高于阈值即可。否则,如果以化学计量模式操作导致排气温度高于阈值,则以包括默认分流λ模式和滚动分流λ模式的分流λ模式中的一者操作发动机。
如果发动机将以分流λ模式操作,则所述方法包括根据哪种分流λ模式(默认或滚动)更适合NVH和排气温度降低来确定是以默认分流λ模式还是以滚动分流λ模式操作。例如,可以执行预测计算以预测以默认分流λ模式和滚动分流λ模式操作对NVH和排气温度的影响,并且可以选择用于降低排气温度并避免NVH同时仍能实现扭矩需求的理想分流λ模式。即,基于以所述模式操作发动机对NVH、排气温度和发动机扭矩中的一者或多者的影响,车辆发动机操作可以在各种模式之间转变。在至少一个示例中,评估以发动机模式中的一者进行的操作是否将导致NVH可以至少部分基于共振频率状况,所述共振频率状况基于发动机的转速和负荷。即,操作模式中的每一者可以具有发动机的转速-负荷图的单独的共振频率区域,在所述共振频率区域处发生大于阈值量的NVH。因此,在至少一个示例中,发动机在化学计量模式、默认分流λ模式和滚动分流λ模式中的一者下的选择和操作可以考虑发动机转速和负荷状况。
应注意,本文中的发动机循环是指一次完整发动机循环,其中发动机的气缸中的每一者已经发生单次燃烧。在滚动分流λ模式中,执行多次发动机循环,其中至少一次发动机循环是富发动机循环,并且至少一次发动机循环是多次发动机循环中的稀发动机循环。这些富和稀发动机循环通过允许避免激发发动机的共振频率的燃料供应计划来有利于减少NVH。如至少在图8A至图8D中所解释的,在滚动分流λ模式中,多次发动机循环的燃料计划仍然平均为基本化学计量的,使得在多次发动机循环中,在发动机气缸下游的排放控制装置处维持基本化学计量状况。应注意,基本上化学计量是指空燃比基本上接近λ值1.0。例如,基本上化学计量可以包括在0.95至1.05之间的λ值。滚动分流λ模式与默认分流λ模式相反。滚动分流λ模式包括非化学计量的发动机循环,而在默认分流λ模式中每次发动机循环都被操作以实现化学计量,如在图9A至图9D所讨论的。此外,如图5和图10A至图10B所描述的,在至少一个示例中,执行默认分流λ模式和滚动分流λ模式可以包括以PFI对富气缸供应燃料并以DI对稀气缸供应燃料。通过以PFI为稀气缸供应燃料并以DI为稀气缸供应燃料,可以在维持发动机扭矩输出性能的同时获得有利的冷却效果。
如在图5和图10A至图10B进一步描述的,将发动机操作在化学计量、默认分流λ模式和滚动分流λ模式之间转变可以包括基于一个或多个扭矩修正因子来计算发动机的扭矩输出。这些扭矩输出计算可以包括单独地计算每个气缸的扭矩输出或者将气缸虚拟地分组为富气缸组和稀气缸组以执行计算。如在图6和图7中所讨论的,火花正时调整和空燃比调整是影响气缸的扭矩输出的两种类型的扭矩修正因子。通过以图5所述的方式考虑这些扭矩修正因子,可以提高计算扭矩输出的准确性和效率。
现在转向附图,图1示出了可以被包括在车辆5中的内燃发动机10的单个气缸130的局部视图。内燃发动机10可以为多缸发动机,并且下文将关于图2至图4来描述发动机10的不同发动机系统配置。气缸(例如,燃烧室)130包括冷却剂套筒114和气缸壁132,其中活塞136定位在所述气缸中并连接到曲轴140。燃烧室130被示出为经由进气门4和进气道22与进气歧管44连通并经由排气门8与排气道86连通。
在所描绘的视图中,进气门4和排气门8位于燃烧室130的上部区域处。可由控制器12使用包括一个或多个凸轮的相应的凸轮致动系统来控制进气门4和排气门8。所述凸轮致动系统可利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者来改变气门操作。在所描绘的示例中,进气门4由进气凸轮151控制,并且排气门8由排气凸轮153控制。分别根据设定的进气门和排气门正时,可以经由进气门正时致动器101来致动进气凸轮151,并且可以经由排气门正时致动器103来致动排气凸轮153。在一些示例中,可分别经由进气门正时致动器101和排气门正时致动器103来停用进气门和排气门。例如,控制器可将信号发送到排气门正时致动器103以停用排气门8,使得所述排气门保持关闭并且不在其设定的正时打开。进气凸轮151和排气凸轮153的位置可分别由凸轮轴位置传感器155和157确定。
在一些示例中,进气门和/或排气门可以通过电动气门致动来控制。例如,气缸130替代地可以包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS系统和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在其他示例中,可由共同的气门致动器或致动系统或可变气门正时致动器或致动系统来控制进气门和排气门。气缸130可以具有一定压缩比,所述压缩比是在活塞136处于下止点时与上止点时的容积的比率。常规上,压缩比在9:1至10:1的范围内。然而,在使用不同燃料的一些示例中,可以增大压缩比。例如,当使用较高辛烷值燃料或具有较高的汽化潜焓的燃料时可能会出现这种情况。如果使用直接喷射,由于直接喷射对发动机爆震的影响,则压缩比也可能会增大。
在一些示例中,发动机10的每个气缸都可以包括用于发起燃烧的火花塞92。在选定的操作模式下,点火系统88可响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞92向燃烧室130提供点火火花。然而,在一些示例中,诸如在发动机10通过自动点火或通过喷射燃料(诸如,当发动机10是柴油发动机时)而发起燃烧的情况下,可以省略火花塞92。
作为非限制性示例,气缸130被示出为包括燃料喷射器66。燃料喷射器66是直接喷射器,所述直接喷射器被示出为直接地联接到燃烧室130,以便与经由电子驱动器168从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地在所述燃烧室中直接地喷射燃料。通过这种方式,燃料喷射器66提供被认为是将燃料直接喷射(在下文中也被称为“DI”)到气缸130中的燃料喷射。尽管图1将喷射器66示出为被定位到侧面,但是所述喷射器还可位于活塞顶部上方,诸如接近火花塞92的位置。当使用醇基燃料操作发动机时,由于一些醇基燃料的较低挥发性,所以这样的位置可能增加混合和燃烧。替代地,喷射器可以位于进气门顶部上方和附近以帮助提高混合。此外,在至少一个示例中,发动机10的每个气缸还可以包括进气道燃料喷射器67,所述进气道燃料喷射器将燃料提供到气缸130上游的进气道中。
可以从包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统180将燃料输送到燃料喷射器66和进气道燃料喷射器67。替代地,燃料可以由单级燃料泵在较低压力下输送。此外,尽管未示出,但是燃料箱可以包括向控制器12提供信号的压力传感器。燃料系统180中的燃料箱可保持具有不同燃料品质(诸如不同燃料成分)的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料混合物和/或它们的组合等。在一些示例中,燃料系统180可联接到燃料蒸气回收系统,所述燃料蒸气回收系统包括用于存储燃料补给和日间燃料蒸气的滤罐。当满足抽取条件时,在发动机操作期间可将燃料蒸气从滤罐抽取到发动机气缸。
发动机10可至少部分地由控制器12以及由来自车辆操作员113经由加速踏板116和加速踏板位置传感器118以及经由制动踏板117和制动踏板位置传感器119实现的输入控制。加速踏板位置传感器118可将与加速踏板116的位置相对应的踏板位置信号(PP)发送到控制器12,并且制动踏板位置传感器119可将与制动踏板117的位置相对应的制动踏板位置(BPP)信号发送到控制器12。控制器12在图1中被示出为微型计算机,其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在该特定示例中被示出为只读存储器106的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。存储介质只读存储器106可被编程有计算机可读数据,所述计算机可读数据表示可由微处理器102执行以用于执行本文中所述的方法和程序以及预期但未具体地列出的其他变体的指令。
除了先前讨论的那些信号之外,控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号,包括来自质量空气流量传感器48的进气质量空气流量(MAF)的测量结果;来自联接到冷却剂套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度信号(ECT);来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型传感器)的表面点火感测信号(PIP);来自联接到节气门62的节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自联接到进气歧管44的MAP传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)。可由控制器12根据信号PIP产生发动机转速信号RPM。可使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP来提供进气歧管中的真空或压力的指示。
基于来自上文提及的传感器中的一者或多者的输入,控制器12可调整一个或多个致动器,诸如燃料喷射器66、节气门62、火花塞92、进气门/排气门和凸轮等。控制器可从各种传感器接收输入数据,处理输入数据,并且基于被编程在控制器中的与一个或多个程序相对应的指令或代码,响应于处理后的输入数据而触发致动器,其示例关于图5进行了描述。
在一些示例中,车辆5可为具有可用于一个或多个车轮160的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中,车辆5是仅具有发动机的常规车辆。在图1所示的示例中,车辆包括发动机10和电机161。电机161可以是马达或马达/发电机,并且因此还可以在本文称为电动马达。电机161从牵引电池170接收电力以将扭矩提供给车轮160。电机161还可以例如在制动操作期间充当发电机以提供电力来对电池170进行充电。
当接合一个或多个离合器166时,发动机10的曲轴140以及电机161经由变速器167连接到车轮160。在所描绘的示例中,在曲轴140与电机161之间提供第一离合器166,并且在电机161与变速器167之间提供第二离合器166。控制器12可以向每个离合器166的致动器发送信号以使所述离合器接合或脱离,以便将曲轴140与电机161以及与其连接的部件连接或断开,和/或将电机161与变速器167以及与其连接的部件连接或断开。变速器167可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以以各种方式配置,包括被配置为并联、串联或串-并联式混合动力车辆。电机161从电池170接收电力以将扭矩提供给车轮160。电机161还可以例如在制动操作期间充当发电机以提供电力来对电池170进行充电。
如上文所提及,图1仅示出了多缸发动机10的一个气缸。现在参考图2,示出了第一示例性发动机系统200的示意图,所述发动机系统可被包括在图1的车辆5的推进系统中。例如,发动机系统200提供图1中介绍的发动机10的第一示例性发动机配置。因此,先前在图1中介绍的部件用相同的附图标记表示并且不再重新介绍。在图2所示的示例中,发动机10包括以直列4缸配置布置的气缸13、14、15和18,但将关于图3和图4描述发动机10的其他配置。发动机气缸可在顶部被气缸盖盖住。参考图2,气缸14和15在本文中被称为内部(或内侧)气缸,并且气缸13和18在本文中被称为外部(或外侧)气缸。图2所示的气缸各自可具有气缸配置,诸如上文关于图1描述的气缸配置。
气缸13、14、15和18中的每一者包括至少一个进气门4和至少一个排气门8。进气门和排气门可分别在本文中被称为气缸进气门和气缸组气门。如上文参考图1所解释,可经由各种气门正时系统来控制每个进气门4和每个排气门8的正时(例如,打开正时、关闭正时、打开持续时间等)。
每个气缸经由进气通道28从进气歧管44接收进气(或进气与再循环排气的混合物,如将在下文详述)。进气歧管44经由进气道(例如,流道)22联接到气缸。通过这种方式,每个气缸进气道可经由对应的进气门4与其所联接的气缸选择性地连通。每个进气道可向其所联接的气缸供应空气、再循环排气和/或燃料以供燃烧。
如上文关于图1所述,可以使用高压燃料系统来产生在联接到每个气缸的燃料喷射器66处和在进气道燃料喷射器67(如果包括)处的燃料压力。例如,控制器12可在不同正时将燃料喷射到每个气缸中,使得燃料在发动机循环中的适当的时间输送到每个气缸。如本文所使用,“发动机循环”是指期间每个发动机气缸以指定气缸点火次序点火一次的时段。无分电器点火系统可响应于来自控制器12的信号SA而经由对应的火花塞92向气缸13、14、15和18提供点火火花以发起燃烧。如下文将关于图5进一步描述的,可针对每个气缸单独地优化点火火花的正时。
内侧气缸14和15各自联接到一个排气道(例如,流道)86,并且外侧气缸13和18各自联接到一个排气道87,以将燃烧排气导引到排气系统84。每个排气道86和87可经由对应的排气门8与其所联接的气缸选择性地连通。具体地,如图2所示,气缸14和15经由排气道86将排气导引到第一排气歧管81,并且气缸13和18经由排气道87将排气导引到第二排气歧管85。第一排气歧管81和第二排气歧管85彼此不直接地连通(例如,没有通道将两个排气歧管彼此直接地联接)。
发动机系统200还包括涡轮增压器164,所述涡轮增压器包括联接在公共轴(未示出)上的涡轮165和进气压缩机162。在图2所示的示例中,涡轮165可为双涡管(或双蜗壳)涡轮。在此示例中,双涡管涡轮的较热的第一涡管可联接到第二排气歧管85,并且双涡管涡轮的较冷的第二涡管可联接到第一排气歧管81,使得第一排气歧管81和第二排气歧管85在涡轮叶轮之前一直保持分开。例如,两个涡管各自可围绕叶轮的整个周边但在不同的轴向位置处引入气体。替代地,两个涡管各自可在周边的一部分上(诸如在所述周边的大约180度上)将气体引入涡轮。在另一个示例中,发动机10可以包括单涡管涡轮。在单涡管涡轮的一些示例中,第一排气歧管81和第二排气歧管85可以在经由如图2所示的接合部202到达涡轮叶轮之前结合。即,接合部202将第一排气歧管81和第二排气歧管85连接使得它们汇合。因此,来自第一排气歧管81和第二排气歧管85的排气被混合并且经由单个通道204在接合部202的下游被引导到涡轮165。经由第一排气歧管81和第二排气歧管85在涡轮165的上游如图2所示结合的此类配置,由于改进了排气混合,因此可以实现减少排放的优点。可以进一步实现温度控制优点。第一排气歧管81和第二排气歧管85在涡轮165上游的这种结合可以特别有利于在执行在本文中进一步详细描述的化学计量、默认分流λ和滚动分流λ模式的变化的燃料计划时有助于排放控制装置70的一致性能。与单涡管配置相比,双涡管配置可通过从给定燃烧事件提供最小容积(例如,来自两个气缸的排气和较小歧管容积)来向涡轮叶轮提供更大动力。相比之下,单涡管配置使得能够使用具有较高温度容限的较低成本涡轮。
涡轮165的旋转驱动设置在进气通道28内的压缩机162的旋转。因此,进气在压缩机162处被增压(例如,被加压)并向下游行进到进气歧管44。排气离开涡轮165进入排气通道74。在一些示例中,废气门可跨涡轮165(未示出)联接。具体地,废气门阀可被包括在旁路中,所述旁路联接在涡轮165的入口与在涡轮165的出口下游的排气通道74之间。废气门阀可控制流过旁路并流到涡轮的出口的排气量。例如,随着废气门阀的开度增大,流过旁路而不流过涡轮165的排气量可增大,从而减小可用于驱动涡轮165和压缩机162的动力量。作为另一个示例,随着废气门阀的开度减小,流过旁路的排气量减小,由此增大可用于驱动涡轮165和压缩机162的动力量。通过这种方式,废气门阀的位置可控制由涡轮增压器164提供的增压量。在其他示例中,涡轮165可为包括可调整叶片的可变几何涡轮(VGT),以在发动机工况改变时改变涡轮165的有效纵横比以提供所期望的增压压力。因此,增大涡轮增压器164的速度(诸如通过进一步关闭废气门阀或调整涡轮叶片)可增大所提供的增压量,并且减小涡轮增压器164的速度(诸如通过进一步打开废气门阀或调整涡轮叶片)可减小所提供的增压量。
在离开涡轮165之后,排气在排气通道74中向下游流动到排放控制装置70。排放控制装置70可以包括一个或多个排放控制装置,诸如一个或多个催化剂砖和/或一个或多个微粒过滤器。例如,排放控制装置70可以包括三元催化剂,所述三元催化剂被配置为化学还原氮氧化物(NOx)并氧化一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)。在一些示例中,排放控制装置70另外或替代地可以包括汽油微粒过滤器(GPF)。在通过排放控制装置70之后,排气可被引出到排气尾管。作为示例,如下文将阐述,三元催化剂在处理具有化学计量空燃比(AFR)的排气方面可以是最大程度地有效的。
排气通道74还包括与控制系统17中包括的控制器12进行电子通信的多个排气传感器。如图2所示,排气通道74包括定位在排放控制装置70上游的第一氧传感器90。第一氧传感器90可被配置为测量进入排放控制装置70的排气的氧含量。排气通道74可以包括沿排气通道74定位的一个或多个附加氧传感器,诸如定位在排放控制装置70下游的第二氧传感器91。因此,第二氧传感器91可被配置为测量离开排放控制装置70的排气的氧含量。在一个示例中,氧传感器90和氧传感器91中的一者或多者可为通用排气氧(UEGO)传感器。替代地,可用双态排气氧传感器替代氧传感器90和91中的至少一者。排气通道74可以包括各种其他传感器,诸如一个或多个温度和/或压力传感器。例如,如图2所示,传感器96在排气通道74内定位在排放控制装置70上游。传感器96可为压力和/或温度传感器。因此,传感器96可被配置为测量进入排放控制装置70的排气的压力和/或温度。
第二排气歧管85直接地联接到排气再循环(EGR)系统56中包括的EGR通道50。EGR通道50联接在第二排气歧管85与在压缩机162下游的进气通道28之间。因此,排气从第二排气歧管85(而不是第一排气歧管81)经由提供高压EGR的EGR通道50被引导到在压缩机162下游的进气通道28。然而,在其他示例中,EGR通道50可在压缩机162上游联接到进气通道28。
如图2所示,EGR通道50可以包括被配置为冷却从第二排气歧管85流到进气通道28的排气的EGR冷却器52,并且还可以包括设置在其中的EGR阀54。控制器12被配置为致动并调整EGR阀54的位置,以便控制流过EGR通道50的排气的流量和/或量。当EGR阀54在关闭(例如,完全地关闭)位置时,没有排气可从第二排气歧管85流到进气通道28。当EGR阀54在打开位置(例如,从部分地打开到完全地打开)时,排气可从第二排气歧管85流到进气通道28。控制器12可将EGR阀54调整到在完全地打开与完全地关闭之间的多个位置。在其他示例中,控制器12可仅将EGR阀54调整为完全地打开或完全地关闭。此外,在一些示例中,压力传感器34可在EGR通道50中布置在EGR阀54上游。
如图2所示,EGR通道50在增压空气冷却器(CAC)40下游联接到进气通道28。CAC 40被配置为在进气通过CAC 40时冷却所述进气。在替代示例中,EGR通道50可在CAC 40上游(且在压缩机162下游)联接到进气通道28。在一些这样的示例中,EGR冷却器52可不被包括在EGR通道50中,因为CAC冷却器40可冷却进气和再循环排气两者。EGR通道50还可以包括设置在其中并被配置为测量从第二排气歧管85流过EGR通道50的排气的氧含量的氧传感器36。在一些示例中,EGR通道50可以包括附加传感器,诸如温度和/或湿度传感器,以确定从第二排气歧管85再循环到进气通道28的排气的组成和/或品质。
进气通道28还包括节气门62。如图2所示,节气门62定位在CAC 40下游和在EGR通道50联接到进气通道28的位置下游(例如,在EGR通道50与进气通道28之间的接合部下游)。可通过控制器12经由通信地联接到控制器12的节气门致动器(未示出)来调整节气门62的节流板64的位置。通过在操作压缩机162时调节节气门62,可经由进气歧管44在增压压力下将所期望量的新鲜空气和/或再循环排气输送到发动机气缸。
为了减少压缩机喘振,可将由压缩机162压缩的空气充气的至少一部分再循环到压缩机入口。可提供压缩机再循环通道41以用于将来自在CAC 40上游的压缩机出口的压缩空气再循环到压缩机入口。可提供压缩机再循环阀(CRV)42以用于调整再循环到压缩机入口的流的量。在一个示例中,可响应于实际或预期的压缩机喘振状况而经由来自控制器12的命令来将CRV 42致动为打开。
进气通道28可以包括一个或多个附加传感器(诸如,附加压力、温度、流量和/或氧传感器)。例如,如图2所示,进气通道28包括在进气通道28中设置在压缩机162上游的MAF传感器48。进气压力和/或温度传感器31也在压缩机162上游定位在进气通道28中。进气氧传感器35可在进气通道28中定位在压缩机162下游和CAC 40上游。附加进气压力传感器37可在进气通道28中定位在CAC 40下游和节气门62上游(例如,节气门入口压力传感器)。在一些示例中,如图2所示,附加进气氧传感器39可在进气通道28中定位在CAC 40与节气门62之间,在EGR通道50与进气通道28之间的接合部下游。此外,MAP传感器122和进气歧管温度传感器123被示出为在进气歧管44内定位在发动机气缸上游。
发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统17并由来自车辆操作员的输入进行控制(如上文关于图1所述)。控制系统17被示出为从多个传感器16(本文中描述了这些传感器的各种示例)接收信息并将控制信号发送到多个致动器83。作为一个示例,传感器16可以包括如上所述位于进气通道28、进气歧管44、排气通道74和EGR通道50内的压力、温度和氧传感器。其他传感器可以包括在节气门62上游联接在进气通道中的用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。在至少一个示例中,传感器16中的一者可以包括一个或多个振动传感器。这样的一个或多个振动传感器可以定位在整个发动机10中,以便检测传动系NVH。此外,应注意,发动机10可以包括图2所示的传感器的全部或仅一部分。作为另一个示例,致动器83可以包括燃料喷射器66、进气道燃料喷射器67、节气门62、CRV 42、EGR阀54和火花塞92。致动器83还可以包括联接到气缸进气门和排气门的各种凸轮轴正时致动器(如上文参考图1所述)。控制器12可从各种传感器接收输入数据,处理所述输入数据,并且基于被编程在控制器12的存储器中的与一个或多个程序相对应的指令或代码,响应于处理后的输入数据而触发致动器。本文在图5处描述了示例性控制程序(例如,方法)。
发动机系统200的配置可以实现发动机性能增强,同时减少车辆排放。具体地,通过包括不直接地连通且从不同气缸接收排气的分开的排气歧管,由第一排气歧管81接收的气体可具有与由第二排气歧管85接收的气体不同的AFR。在本文中,AFR将作为相对AFR来讨论,所述相对AFR被定义为给定混合物的实际AFR与化学计量的比率并由λ(λ)表示。在化学计量操作期间(例如,在化学计量下),λ值为1,其中空气-燃料混合物产生完全燃烧反应。富进料(λ<1)起因于相对于化学计量具有更多燃料的空气-燃料混合物。例如,当气缸被富化时,与用于与气缸中的一定量的空气产生完全燃烧反应的燃料相比,经由燃料喷射器66和/或进气道燃料喷射器67向气缸供应更多燃料,从而造成过量的未反应燃料。相比之下,稀进料(λ>1)起因于相对于化学计量具有更少燃料的空气-燃料混合物。例如,当气缸被稀化时,与用于与气缸中的一定量的空气产生完全燃烧反应的燃料相比,经由燃料喷射器66和/或进气道燃料喷射器67向气缸输送更少燃料,从而造成过量的未反应空气。在标称发动机操作期间,AFR可围绕化学计量波动,诸如按λ大体上保持在化学计量的2%以内的方式波动。例如,发动机可在喷射循环之间发生从富到稀和从稀到富的转变,从而产生在化学计量下的“平均”操作。
此外,在一些发动机工况期间,AFR可偏离化学计量。作为一个示例,全局富化(其中每个气缸都以富AFR操作)是增大发动机功率的常规的性能增强策略。一般而言,较高气缸空气充气带来更多发动机扭矩以及因此更多发动机功率,其中气缸燃料供应基于较高空气充气来对应地增加以维持富化。具体地,附加的未反应燃料冷却发动机系统部件,包括下游涡轮165和排放控制装置70,从而实现更多气流以增大功率,同时减少下游部件的热相关劣化(对比以较高气缸空气充气在化学计量下操作而言)。然而,如上文所提及,排放控制装置70在化学计量下是最有效的,并且因此,上文描述的全局富化策略会带来增加的车辆排放,特别是增加的CO和HC排放。
因此,根据本公开,诸如当需要高发动机扭矩(或高发动机功率)时,第一组气缸可以第一富AFR操作,并且发动机气缸的剩余的第二组气缸可以第二稀AFR操作。此类操作在本文中将被称为“分流λ”操作(或以分流λ模式进行的操作)。应注意,本文描述的默认分流λ模式和滚动分流λ模式都是分流λ操作的示例。具体地,内侧气缸可以稀AFR操作,从而造成气缸14和15将稀排气进给到第一排气歧管81,并且外侧气缸可以富AFR操作,从而造成气缸13和18将富排气进给到第二排气歧管85。在涡轮165处及其下游进行混合之前,第一排气歧管81中的稀排气可以与第二排气歧管85中的富排气隔离。此外,可基于第一组气缸的富化程度来选择第二组气缸的稀化程度,使得来自第一组气缸的排气可与来自第二组气缸的排气混合以形成化学计量混合物,即使在没有一个气缸以化学计量操作时也是如此。更进一步地,第一组气缸的富化程度(和第二组气缸的稀化程度)大于在标称发动机操作期间出现的围绕化学计量的典型的波动。作为一个示例,第一组气缸可以所具有的λ值在0.95至0.8的范围内的富AFR(例如,5%至20%富)操作。
通过将发动机10维持为总体(例如,全局)化学计量,即使在以分流λ操作模式操作时,也可减少排气尾管排放。例如,以分流λ模式操作可带来与常规的富化发动机操作相比大幅减少(例如,减少90%)的CO排放,同时提供增加的发动机冷却和增大的发动机功率,这与常规的富化发动机操作类似。作为一个示例,如将关于图5进一步描述的,控制器12可响应于增大的发动机需求而使发动机10转变到分流λ操作模式和从所述分流λ操作模式转变。
此外,由于EGR通道50联接到在分流λ操作期间从外部气缸13和18接收富化排气的第二排气歧管85,因此再循环到进气通道28(并供应到发动机10的每个气缸)的排气可被富化。与稀EGR和化学计量EGR相比,富化EGR包含相对高的浓度(或量)的CO和氢气。CO和氢气具有高有效辛烷值,从而抵消每个气缸的爆震极限并为富化气缸和稀化气缸两者创造了附加的火花提前机会。火花提前为涡轮165和排放控制装置70提供了附加温度释放,从而与在没有富化EGR的情况下操作发动机10时相比,实现甚至更多的气流(以及因此发动机功率)。因此,冷却的富化EGR可为发动机10提供附加爆震和效率益处。更进一步地,即使在以分流λ模式操作并使EGR富化之前,在高发动机负荷下提供EGR也可提供发动机冷却,从而使得发动机气流能够相对于没有提供EGR时有所增加。
其他发动机系统配置也可以使得能够在分流λ模式中以富化EGR操作来增大发动机功率并减少排放。接下来,图3示出了发动机10的第二示例性配置。具体地,图3示出了示例性发动机系统300,其中发动机10包括呈V-6配置的气缸13、14、15、19、20和21。然而,其他数量的发动机气缸也是可能的,诸如V-8配置。除了下文描述的差异之外,发动机系统300可与图2的发动机系统200基本上相同。因此,先前在图1和图2中介绍的部件用相同的附图标记表示并且不再重新介绍。
在发动机系统300的示例中,发动机10包括两个发动机排,即第一发动机排312和第二发动机排314。具体地,第一发动机排312包括气缸13、14和15,每个气缸经由进气道22联接到进气歧管44,并且第二发动机排314包括气缸19、20和21,每个气缸经由进气道22联接到进气歧管44。第一发动机排312的气缸13、14和15中的每一者经由排气道86将燃烧气体排出到第一排气歧管81。从第一排气歧管81,气体可被引导到涡轮增压器174的涡轮175。相比之下,第二发动机排314的气缸19、20和21中的每一者经由排气道87将燃烧气体排出到与排气歧管85分开的第二排气歧管85。例如,没有通道直接地联接第一排气歧管81和第二排气歧管85。从第二排气歧管85,气体可被引导到不同于涡轮增压器174的涡轮增压器164的涡轮165。例如,涡轮175定位在第一排气通道77中并唯一地从第一排气歧管81接收排气以用于驱动定位在进气通道29中的压缩机172。涡轮165定位在第二排气通道76中并唯一地从排气歧管85接收排气以用于驱动定位在进气通道28中的压缩机162。例如,如图所示,压缩机172可与压缩机162并联地联接。
因此,在发动机系统300的示例性配置中,排气系统84包括两个分开的排气歧管,即,第一排气歧管81和第二排气歧管85,每个排气歧管联接到单个发动机排的发动机气缸。此外,排气系统84包括两个涡轮增压器,即,涡轮增压器164和涡轮增压器174,每个涡轮增压器具有被定位成仅从两个排气歧管中的一者接收排气的涡轮。
第一排气通道77和第二排气通道76合并,并且相应地在涡轮175和165下游联接到排气通道74。排气通道74用作共用排气通道。在一些示例中,排气通道77和76中的一者或两者可以包括在对应的涡轮下游和在排气通道74上游的紧密地联接的催化剂。在图3所示的示例中,第一紧密地联接的催化剂78任选地在涡轮175下游和在第一排气通道77与共用排气通道74联接处上游定位在第一排气通道77中,并且第二紧密地联接的催化剂72任选地在涡轮165下游和在第二排气通道76与共用排气通道74联接处上游定位在第二排气通道76中。相比之下,排放控制装置70定位在共用排气通道74中。因此,在第一紧密地联接的催化剂78唯一地从第一发动机排312(例如,经由第一排气歧管81和涡轮175)接收排气并且第二紧密地联接的催化剂72唯一地从第二发动机排314(例如,经由第二排气歧管85和涡轮165)接收排气时,排放控制装置70从第一发动机排312和第二发动机排314两者接收排气,并且被引导出排气尾管的所有排气都通过排气通道74和排放控制装置70。然而,在其他示例中,可以省略第一紧密地联接的催化剂78和/或第二紧密地联接的催化剂72。
当包括第一紧密地联接的催化剂78和第二紧密地联接的催化剂72时,它们可在以分流λ模式操作之前(例如,在发动机冷起动期间)减少车辆排放。例如,由于定位得更靠近发动机10,与排放控制装置70相比,第一紧密地联接的催化剂78和第二紧密地联接的催化剂72可以从发动机接收更多的热量,并且因此可更快地实现起燃。然而,在以分流λ模式操作时,由于仅接收富或稀排气,因此第一紧密地联接的催化剂78和第二紧密地联接的催化剂72可能效率较低。在此类示例中,排放控制装置70可有效地处理未被第一紧密地联接的催化剂78和第二紧密地联接的催化剂72处理的排气组分。
如图3所示,排气通道74包括:第一氧传感器90和传感器96,每个传感器都定位在排放控制装置70上游;以及任选的第二氧传感器91,其定位在排放控制装置70下游,就像在上文关于图2所述的发动机系统200中那样。在其他示例中,另外或替代地,排气传感器(诸如氧、温度和/或压力传感器)可以联接到第一排气通道77和/或第二排气通道76。例如,氧传感器可在第一紧密地联接的催化剂78上游联接到第一排气通道77和/或在第二紧密地联接的催化剂72上游联接到第二排气通道76。
进气通道28和29可被配置为合并且在节气门62上游联接到共用进气通道30的两个并联进气通道。如图3所示,进气通道28包括如图2中介绍的CAC 40,并且进气通道29包括第二CAC 43。然而,在其他示例中,可以包括单个增压空气冷却器,诸如在节气门62上游定位在共用进气通道30中。进气通道29可以包括定位在进气通道28中并在上文关于图2描述的各种传感器中的一些或全部的第二组传感器以用于确定提供给发动机10的进气的不同品质。例如,进气通道29被示出为包括MAF传感器49、温度传感器32和进气氧传感器33。替代地,仅进气通道28和29中的一者可以包括每一种传感器。例如,进气通道28可以包括MAF传感器48和温度传感器31(而不包括进气氧传感器35),并且进气通道29可以包括进气氧传感器33(而不包括MAF传感器49和温度传感器32)。作为另一个示例,进气通道29可以包括MAF传感器49(而不包括温度传感器32和进气氧传感器33),并且进气通道28可以包括温度传感器31和进气氧传感器35(而不包括MAF传感器48)。
此外,进气通道29可以包括压缩机再循环通道46以用于将压缩空气从在CAC 43上游的压缩机172的出口再循环到压缩机172的入口。可提供CRV 45以用于调整再循环到压缩机172的入口的流的量。因此,压缩机再循环通道46和CRV 45可如上文关于图2所述分别以与压缩机再循环通道41和CRV 42类似的方式起作用。
在发动机系统300的示例中,EGR通道50直接地联接到第二排气歧管85,而不联接到第一排气歧管81。因此,当EGR阀54至少部分地打开时,EGR系统56使由燃烧产生的排气在第二发动机排314而不是第一发动机排312中再循环。另外的EGR通道50被示出为在CAC 40下游和在进气通道28联接到共用进气通道30的位置上游联接到进气通道28。然而,在其他示例中,EGR通道50可诸如在节气门62上游联接到共用进气通道30。由于进气通道28使进气流到经由进气歧管44向发动机10的每个气缸提供进气的共用进气通道30,因此当请求EGR时,可将再循环排气提供到发动机10的每个气缸。
由于EGR系统56的配置,第二发动机排314的气缸可以第一富AFR操作,并且第一发动机排312的气缸可以第二稀AFR操作。具体地,气缸19、20和21可以富AFR操作,从而造成富排气流到第二排气歧管85,所述富排气的一部分可经由EGR通道50再循环到进气通道28。气缸13、14和15可以稀AFR操作,从而造成稀排气流到第一排气歧管81。在排气通道74处进行混合之前,第一排气歧管81中的稀排气与第二排气歧管85中的富排气隔离。因此,当在分流λ操作期间,富排气可流过第二紧密地联接的催化剂72并且稀排气可流过第一紧密地联接的催化剂78时,流过排放控制装置70的排气平均可维持为化学计量以减少排放。
其他发动机系统可以分流λ模式操作。转向图4,示出了发动机10的第三示例性配置。具体地,图4示出了示例性发动机系统400,其中发动机10具有直列3缸配置而不是图2的发动机系统200的直列4缸配置。除了下文描述的差异之外,发动机系统400可与图2的发动机系统200基本上相同。因此,先前在图1至图3中介绍的部件用相同的附图标记表示并且不再重新介绍。
如上文所提及,在发动机系统400的示例中,发动机10包括以直列3缸配置布置的气缸13、14和15。此外,发动机系统300的排气系统84仅包括排气歧管85。因此,排气歧管85经由排气道87联接到气缸13、14和15中的每一者(例如,发动机10的每个气缸),并且排气歧管85接收从发动机10的所有气缸排出的排气。如上所述,由排气歧管85接收的排气可被导引到涡轮165。
当经由EGR系统56提供EGR时,诸如当EGR阀54至少部分地打开时,排气的一部分可流过EGR通道50。在发动机系统300的示例中,EGR通道50可接收源自气缸13、14和15中的每一者的排气。然而,EGR通道50在气缸13的排气道87连结排气歧管85的位置上游联接到气缸13的排气道87。由于EGR通道50相对于排气道87的位置和在排气歧管85内的流体动力学,与气缸14和15相比,再循环通过EGR通道50的较高比例的排气可源自气缸13内的燃烧。例如,流过EGR通道50的排气的至少80%可以源自气缸13内的燃烧。然而,在其他示例中,EGR通道50可以仅仅联接到排气歧管85。
由于发动机系统400中的发动机10中的奇数个气缸,处于分流λ模式的操作可不同于当发动机具有偶数个气缸(诸如在图2的发动机系统200和图3的发动机系统300中)时的操作。例如,当从排气歧管85流到排放控制装置70的排气维持为全局化学计量时,气缸13、14和15各自可以不同AFR操作。即,第一气缸可以第一富AFR操作,第二气缸可以第二化学计量AFR操作,并且剩余的第三气缸可以第三稀AFR操作,从而在排放控制装置70上游产生化学计量混合物。
因此,图2至图4的系统提供了三种示例性发动机配置(例如,具有偶数个气缸的直列配置、V形配置和具有奇数个气缸的直列配置)以及对以下内容的描述:三种发动机配置中的每一种如何使得能够在分流λ模式中以富化EGR操作,从而增大发动机功率,同时减少燃料使用并减少车辆排放。应注意,在不脱离本公开的范围的情况下,可改变每种配置中的气缸的数量。
转到图5。图5提供了示例性发动机操作方法500,其包括以默认分流λ模式和滚动分流λ模式进行的操作。例如,由于不同燃烧速率,默认分流λ燃烧策略固有地会导致富气缸与稀气缸之间的不平衡,这可能会造成发动机振动。因此,方法500提供了用于缓解这种不平衡以便减少发动机振动的控制策略,其包括扭矩计算方法。此外,在发动机在默认分流λ燃料供应计划激发发动机共振频率的区域中操作的状况期间,方法500包括用于转变到滚动分流λ模式的控制策略,在所述滚动分流λ模式期间改变燃料供应计划以防止NVH问题。用于实施方法500和本文中包括的其余方法的指令可由控制器(例如,图1至图4的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1至图4描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以采用发动机系统的发动机致动器(例如,图1至图4的燃料喷射器66、67、图1至图4的火花塞92和图1至图4的节气门62)来根据下文描述的方法调整发动机操作。此外,应注意,在图5至图10中对排放控制装置的提及可以指代排气控制装置,诸如图1至图4中所示的排气控制装置70。
在502处,方法500包括估计和/或测量发动机工况。工况可以包括例如节气门位置、制动踏板位置、加速踏板位置、环境温度和湿度、大气压力、发动机转速、发动机负荷、发动机扭矩、发动机温度、质量空气流量(MAF)、进气歧管压力(MAP)、命令的AFR、进入排放控制装置(例如,图2至图4的排放控制装置70)的排气的实际的AFR、排气温度等。
作为示例,控制器可以使用加速踏板位置来确定车辆操作员所需的发动机扭矩。例如,控制器可以将加速踏板位置和发动机转速输入到发动机映射图中以确定发动机扭矩需求。此外,控制器可确定基于发动机扭矩和发动机转速产生的发动机功率,诸如通过将发动机扭矩乘以发动机转速来确定。作为另一个示例,控制器可以基于(例如,根据)MAP和大气压力来确定由涡轮增压器(例如,图2至图4的涡轮增压器164)提供的增压压力。此外,如本文稍后所讨论的,控制器可以将发动机转速和发动机负荷输入发动机映射图中以确定是发动机以默认分流λ模式还是以滚动分流λ模式操作,哪一种对于降低NVH和排气温度而言是最佳的。
作为在步骤502处估计和测量发动机工况的一部分,控制器可以在考虑扭矩修正因子后估计气缸的扭矩输出。这些扭矩修正因子可以包括AFR、作为距最大制动扭矩(MBT)正时的距离的火花正时和EGR中的一者或多者。例如,控制器可以参考一个或多个查找表,所述查找表包括关于AFR和火花正时对扭矩输出的影响的信息。在至少一个示例中,这些查找表可以包括诸如在图6和图7中提供的信息。在至少一个示例中,此类查找表可以被存储在控制器的板载存储器中。另外或替代地,这些查找表可以作为云存储系统的一部分被远程存储,并且这些查找表可以由控制器通过无线连接来访问。在一个或多个示例中,应注意,图6和图7可以被集成到扭矩修正因子中以包括在实时或预测扭矩输出计算中。下面进一步详细地包括关于用于执行扭矩输出计算的方法,包括确定扭矩输出修正因子。
简要地转向图6和图7,图6和图7示出了此类扭矩修正因子的一些效果。具体地,图6示出了示意图600,其示出了示例性AFR对扭矩产生602的影响,其中火花正时保持恒定。如图6所示,602示出了在y轴上的扭矩被绘制为在x轴上的AFR的函数。y轴上的扭矩随y轴箭头的方向增大,并且x轴上的AFR随着x轴箭头的方向从富AFR增大到稀AFR。
如图6所示,扭矩产生602通常从稀AFR到化学计量AFR 604增大,其中化学计量AFR604处的扭矩产生602与AFR仅略稀时大致相同。当以比化学计量AFR 604仅稍富操作时,扭矩产生602与化学计量AFR 604处大致相同。然而,随着AFR变得越来越富,扭矩产生602增加,然后平稳,然后最终减小。
转到图7,图7示出了示意图700,其示出了在包括富AFR 702、化学计量AFR 704和稀AFR 706的各种空燃比(AFR)下的示例性火花正时和扭矩输出。如图7所示,扭矩产生被绘制为火花正时的函数。扭矩产生由y轴表示,并且沿y轴箭头的方向增加。火花正时由x轴表示,提前程度沿x轴箭头的方向增加。此外,在708处示出了MBT火花正时。如图7所示,从延迟火花正时移至MBT 708,对于富AFR702、化学计量AFR 704和稀AFR 706中的每一者,扭矩产生增加。然而,当将火花正时从延迟火花正时调整到MBT 708时扭矩产生的增加速率对于富AFR 702、化学计量AFR 704和稀AFR 706中的每一者而言是不同的。具体地,将火花正时从延迟火花正时调整到MBT708以高于富AFR 702和化学计量AFR 704两者的速率增加稀AFR706的扭矩产生。此外,将火花正时从延迟火花正时调整到MBT 708以低于稀AFR 706和化学计量AFR 704两者的速率增加富AFR 702的扭矩产生。当火花正时大致处于MBT 708时,富AFR 702、化学计量AFR 704和稀AFR 706中的每一者的扭矩产生都达到峰值和平稳状态。
因此,相对于MBT 708仅稍微延迟或稍微提前火花正时不会明显影响AFR中的任一者的扭矩产生量。对于富AFR 702、化学计量AFR 704和稀AFR 706中的每一者,发生扭矩产生峰值的火花正时的范围都是不同的。对于扭矩产生峰值,富AFR 702具有最大的火花正时范围,其次是化学计量AFR 704,并且稀AFR 706具有最小的扭矩产生平稳状态。
现在参见相对于MBT 708将火花正时提前,针对富AFR 702、化学计量AFR 704和稀AFR 706中的每一者的扭矩产生处于平稳状态,然后当相对于MBT 708将火花正时提前而减小。此外,类似于将火花正时从延迟调整到MBT 708,将火花正时从MBT 708调整到提前影响各种AFR以不同的速率的扭矩产生。
具体地,将火花正时从MBT 708调整到提前火花正时以高于富AFR 702和化学计量AFR 704两者的速率减少稀AFR 706的扭矩产生。此外,将火花正时从MBT 708调整到提前火花正时以低于稀AFR706和化学计量AFR 704两者的速率减少富AFR 702的扭矩产生。
返回参考图5的步骤502,作为估计和/测量发动机工况的一部分,方法500可以包括在步骤503处执行扭矩输出计算。在至少一个示例中,步骤503处的扭矩计算可以用于估计发动机扭矩,将发动机扭矩与驾驶员需求进行比较,确定估计的发动机扭矩是否与驾驶员需求匹配,并相应地调整对应的致动器(例如,节气门、废气旁通阀、凸轮、燃料供应等)。另外或替代地,步骤503处的扭矩计算可以以稍后在场景分析下描述的预测方式使用。
应注意,与DI燃料供应相比,使用PFI的气缸可能会有不同的捕集质量,这会影响气缸扭矩。因此,与DI燃料供应相比,PFI可能会影响爆震并因此影响火花,这将在以下讨论的火花修正因子中得到解决。
在第一种方法中,在步骤503处的扭矩输出计算可以包括如下所示单独计算每个气缸的扭矩输出,然后将扭矩输出一起求和:
Tqcyl,0=TqModcyl(发动机转速,负荷,VCT)×Tq发动机(发动机转速,负荷,VCT)/Ncyl
Tqcyl=Tqcyl,0×TqModAFRcyl)×TqModspk(SpkRetMBTcyl)×TqModDI(fDIcyl)×TqModEGR
Figure BDA0003008023910000281
作为参考,Tqcyl,0是化学计量的、带MBT并且无EGR操作的气缸扭矩。Tqcyl是单独气缸的扭矩输出,所述气缸可以是稀气缸或富气缸。TqModcyl是用于解决气缸呼吸(即,气缸进气和排气)变化的修正因子。这种变化可以基于特定气缸的VCT和气缸在气缸布置中的位置中的一者或多者。TqModspk可以是基于火花的使用函数或查找表(例如,1-D表)的扭矩修正因子。对于特定气缸,在此表中查找的TqModspk在火花正时从MBT延迟时可以是TqModspk(SpkRetMBTcyl),或者在火花正时从MBT提前时可以是TqModspk(SpkAdvMBTcyl)。用于提前或延迟的TqModspk的查找表可以包括诸如图7所示的信息。此外,TqModspk可以考虑单独气缸的爆震极限,因此在气缸间改变以避免此类爆震极限。在一个或多个示例中,单独气缸的此类爆震极限可以基于呼吸特性以及气缸的富或稀偏差量中的一者或多者。
应注意,尽管上面的等式反映从MBT的火花延迟的SpkRetMBTcyl,但是上面的等式替代地反映其中单独气缸的火花正时被评估为比MBT提前的情况下的SpkAdvMBTcyl。在至少一个示例中,与针对TqModspk的富气缸相比,至少部分地基于富还是稀偏差量考虑诸如图6所示的函数或查找表,可以将不同的值分配给稀气缸。另外,SpkRetMBTcyl或SpkAdvMBTcyl火花正时可以由于单独的气缸爆震控制而在每个组中发生变化。TqModAFR可以是函数或查找表(诸如1-D表)。例如,TqModAFR可以基于诸如图6所示的函数或查找表。λcyl表示富气缸的富λ值和稀气缸的稀λ值。TqModDI是DI分数的修正因子。例如,可以将0或0.1的TqModDI分配给富气缸,并且将1或0.9的TqModDI分配给稀气缸。TqModEGR是可以考虑来自EGR的附加燃料的影响的值。在至少一个示例中,TqModEGR可以基于函数或查找表。
应注意,扭矩修正因子可以包括AFR、作为距MBT的距离的火花正时(SpkRetMBT)、DI分数(fDI)和EGR。在该第一种方法中,根据发动机转速和负荷计算前馈火花。另外,扭矩修正因子(富或稀)适用于AFR、火花正时和EGR,并且根据单独气缸是富气缸还是稀气缸来将这些修正因子应用于所述气缸。当以滚动分流λ模式操作发动机时,用于执行扭矩计算的第一种方法对于获得准确的扭矩估计特别有利。这至少部分地是由于在分流λ模式中发生的AFR和火花正时的气缸间变化。此外,由于气缸在滚动分流λ模式中扭矩输出方面可以在气缸间变化,因此针对每个气缸单独地执行扭矩输出计算对于监视发动机平衡可能是有利的。
通过计算单独的气缸扭矩,可以有利地解决气缸间呼吸变化(进气和排气)。例如,气缸呼吸的这些变化在一些发动机配置(如带横切面曲轴的V8)上会更加明显,其中气缸的定位可能会改变气缸的呼吸特性。
在至少一个示例中,由于气缸间呼吸变化,因此即使富气缸和稀气缸的总数保持相同,改变哪一组气缸为稀并且哪一组气缸为富也可能导致发动机扭矩不同。在至少一个示例中,这种变化还可以由于燃料聚积(fuel puddling)而引起。即,在PFI的情况下,来自PFI的燃料聚积可能会促成气缸间扭矩输出变化。
在执行滚动分流λ模式的情况下,这些稀气缸和富气缸组将在循环间变化。因此,遵循如上所述的第一种方法来计算发动机的总扭矩输出(Tq)可能是特别有利的,其中单独地计算气缸的扭矩输出,然后对其进行求和
Figure BDA0003008023910000301
同时执行滚动分流λ模式。
此外,一些气缸可能比其他气缸更容易爆震,因此单独的爆震控制将相应地调整火花。计算单独的气缸扭矩、然后对单独的气缸扭矩进行求和有利地解决了单独的气缸火花延迟的影响。
在至少一个示例中,应注意,发动机的扭矩输出可以基于当前的发动机工况使用发动机的一个或多个传感器的用于以上在第一种方法中描述的计算的输出。然而,在其他示例中,发动机的预测扭矩输出替代地可以是由发动机的控制器产生并在第一种方法中用作场景分析的一部分的预测值。
除了上述用于执行扭矩输出计算的第一种方法之外,还可以经由第二种方法来执行考虑扭矩修正因子的扭矩输出计算,在所述第二种方法中,稀气缸和富气缸被分组在一起作为虚拟气缸组以用于计算目的。经由第二种方法,根据发动机转速和负荷计算前馈火花。另外,根据气缸组中的气缸是富气缸还是稀气缸,将修正因子(富或稀)施加于AFR和EGR,并施加于富气缸和稀气缸组。应注意,气缸排在本文中也可以被称为气缸组。经由第二种方法,可以如下所示计算扭矩:
Tq气缸,平均=Tq发动机(发动机转速,负荷,VCT)/N气缸
Tq稀组=Tq气缸,平均×N稀气缸×TqMod
Tq富组=Tq气缸,平均×N富气缸×TqMod
Tq总=Tq稀组+Tq富组
对气缸进行分组以执行扭矩估计与不执行这种分组的其他方法相比可以实现计算效率并减少控制器上的计算负荷的技术效果。
在上面示出的示例性第二种方法中,基于发动机(Tq发动机)的扭矩输出除以发动机的多个气缸的总数(N气缸)来计算发动机的所有多个气缸的平均气缸扭矩输出(Tq气缸,平均)。在至少一个示例中,平均气缸扭矩输出(Tq气缸,平均)是基于化学计量工况。发动机的扭矩输出考虑了发动机转速(发动机转速)、发动机负荷(负荷)和发动机的可变凸轮正时(VCT)。在至少一个示例中,应注意,发动机的扭矩输出可以基于当前的发动机工况使用发动机的一个或多个传感器的输出。然而,在其他示例中,发动机的预测扭矩输出替代地可以是由发动机的控制器产生并用作场景分析的一部分的预测值。
继续进行第二种方法,计算发动机的稀气缸组的扭矩输出(Tq稀组),并且计算富气缸组的扭矩输出(Tq富组)。稀气缸组包括多个气缸中的所有稀化气缸。富气缸组包括多个气缸中的所有富化气缸。应注意,在第二种方法中,富化气缸中的每一者的富偏差量可以是相同的。此外,在第二种方法中,稀化气缸中的每一者的稀偏差量可以是相同的。
为了计算稀气缸组的扭矩输出,稀气缸组中的稀气缸总数(N稀气缸)乘以平均气缸扭矩输出(Tq气缸,平均),然后乘以稀扭矩修正因子(TqMod)。稀扭矩修正因子(TqMod)可以是预定修正因子以基于稀偏差量来调整平均气缸扭矩输出(Tq气缸,平均)。例如,稀扭矩修正因子(TqMod)可以基于发动机的稀气缸的AFR以及对包含诸如图6示出所示的数据的函数或查找表的参考。
为了计算富气缸组的扭矩输出,稀气缸组中的富气缸总数(N富气缸)乘以平均气缸扭矩输出(Tq气缸,平均),然后乘以富扭矩修正因子(TqMod)。富扭矩修正因子(TqMod)可以是预定修正因子以基于富偏差量来调整平均气缸扭矩输出(Tq气缸,平均)。例如,富扭矩修正因子(TqMod)可以基于发动机的富气缸的AFR以及对包含诸如图6示出所示的数据的函数或查找表的参考。
然后,可以通过将计算出的稀气缸组扭矩输出(Tq稀组)与计算出的富气缸组扭矩输出(Tq富组)相加来计算发动机的总扭矩输出。
作为各种传感器输出(例如,来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP))的补充或替代,这些扭矩输出计算可以用于确定当前发动机扭矩输出。例如,这些扭矩输出计算可以用于进行调整以实时评估扭矩输出,对发动机气缸的空燃比、EGR阀的位置和火花正时中的一者或多者进行调整。
在至少一个示例中,可以针对每次发动机循环执行这些输出扭矩计算,使得以最新的发动机工况来更新控制器。然而,在一些示例中,可以在车辆操作期间针对发动机循环的子集执行这些输出扭矩计算。
如上文所提及的,控制器可以将以上扭矩输出计算用作预测计算,以计算下面讨论的滚动分流λ燃料供应计划和默认分流λ燃料供应计划(例如,在步骤512、514、518、520处)。
此外,在至少一个示例中,扭矩输出计算可以另外考虑进气道燃料喷射还是直接喷射用作另外的扭矩修正因子。例如,在将进气道燃料喷射用于富气缸而将直接喷射用于稀气缸的情况下,可以通过乘数来调整以上的扭矩输出计算。在至少一个示例中,该乘数可以将扭矩输出计算值增加大约5%至7%。
移至步骤504,基于步骤502处的所估计的和/或测量的发动机工况,方法500包括确定扭矩需求是否大于阈值扭矩需求。在一个或多个示例中,阈值扭矩需求可以是发动机转速的函数。阈值扭矩需求可以为预校准非零发动机扭矩值,高于所述预校准非零发动机扭矩值,在以化学计量操作发动机时无法在排气系统部件(诸如涡轮增压器的涡轮(例如,图2至图4的涡轮165)和排放控制装置)不冒着热相关劣化的风险的情况下进一步增大扭矩。如上文关于图2所提及,更多发动机气流(例如,更高MAF和/或MAP值)会带来更多发动机功率。然而,同样如上文所提及,这会升高所产生的排气的温度,以及因此排气系统部件的温度。因此,可以基于阈值排气温度来设定阈值扭矩需求,所述阈值排气温度包括预校准非零排气温度值,高于所述预校准非零排气温度值,可能会增加排气系统部件劣化。作为方法在504处的替代示例,可以确定发动机功率需求是否大于第一阈值功率,所述第一阈值功率可以对应于在给定发动机转速下的阈值扭矩需求。
如果扭矩需求不大于阈值扭矩需求(“否”),则方法500进行到506并包括以化学计量模式(在本文中也被称为化学计量操作模式)操作发动机。在至少一个示例中,应注意,可以将在步骤503处的扭矩输出计算与在步骤502处接收的扭矩需求进行比较。然后,基于步骤503处的扭矩输出计算与在步骤502处接收的扭矩需求之间相比的差值,可以选择和/或产生用于化学计量模式的燃料供应计划,并且可以执行相关联的动作以实现扭矩需求(例如,调整VCT、致动喷射器、调整火花塞的致动以进行火花正时调整、调整EGR阀的位置、调整进气节气门的位置等)。在以化学计量模式操作期间,发动机的所有气缸可以针对所有发动机循环以化学计量AFR操作。可以基于扭矩需求来经由涡轮增压器提供增压。然而,可以基于排气温度来限制增压压力(例如,增压量),诸如以维持排气温度低于阈值排气温度。因此,在以化学计量模式操作时,增压压力可以保持低于受温度限制的增压压力阈值。作为一个示例,受温度限制的增压压力阈值可以对应于用于产生阈值扭矩需求的增压压力。在化学计量操作期间,可以执行双重喷射。在至少一个示例中,对于每个DI和PFI喷射器可能需要最小脉冲宽度(或最小PFI分数和DI分数),以避免沉积物积聚以用于燃料轨温度控制的目的和用于燃料喷射器尖端温度控制的目标。例如,可能需要维持至少10%的PFI或10%的DI。
另外或替代地,在至少一个示例中,可以基于例如预测的排放、爆震、发动机部件温度、排气温度和例如扭矩输出中的一者或多者来在执行PFI、DI或PFI与DI两者的组合之间做出选择。例如,在执行PFI、DI或PFI与DI两者的组合之间的选择可以基于预测哪个选项最佳地减少排放和爆震中的一者或多者。
在步骤506之后,然后方法500可以结束。此外,可以重复方法500,使得控制器可以随工况变化而更新操作模式。例如,控制器可以自动地且连续地(例如,实时地)重复方法500的至少部分,使得可以基于从发动机的传感器接收的信号来检测工况的变化,诸如扭矩需求的变化,并且对所述变化进行评估以确定工况的变化是否有必要改变发动机操作模式。
返回到504,如果扭矩需求替代地大于阈值扭矩需求(“是”),则方法500进行到508,其中确定是否有双重燃料喷射可用。具体地,方法500包括在步骤508处确定直接喷射(DI)和进气道燃料喷射(PFI)是否都是可用的。
在一些示例中,仅在所有气缸都具有DI和PFI可用性的情况下,才可以将双重燃料喷射确定为可用(“是”)。然而,在其他示例中,可以逐气缸地确定双重燃料喷射。因此,在一个或多个示例中,只要气缸中的至少一者具有DI和PFI两者可用性,就可以将双重燃料喷射确定为可用(“是”)。换句话说,在至少一个示例中,在步骤508处可以响应于仅气缸的子集具有双重燃料喷射而确定双重燃料喷射为可的(“是”)。在至少一个示例中,双重燃料喷射的可用性可以包括执行诊断以确定直接喷射器(例如,直接喷射器66)中的每一者和进气道燃料喷射器(例如,进气道燃料喷射器67)中的每一者是否起作用。例如,作为诊断的一部分,可以命令直接喷射器将一定量的燃料喷射到气缸中,并且可以监视流量计以确定是否经由直接喷射器喷射了命令量的燃料。另外或替代地,双重燃料喷射的可用性可以包括确定用于直接喷射器和进气道燃料喷射器中的每一者的燃料可用性,因为在一些配置中,用于直接喷射器和进气道燃料喷射器中的每一者的燃料源可以是分开的。例如,燃料的可用性可以基于位于直接喷射器燃料源内的燃料水平传感器并且基于位于进气道燃料喷射器燃料源内的燃料水平传感器。在至少一个示例中,直接喷射器可以是直接喷射器66,并且进气道燃料喷射器可以是进气道燃料喷射器67,如图1至图4所示。
如果DI和PFI在步骤508处都是可用的,则在步骤508处确定双重燃料喷射是可用的(“是”),并且方法508进行到步骤510。
在步骤510处,方法500包括确定发动机是否满足滚动分流λ条件。即,步骤510包括确定发动机是否在滚动分流λ条件下操作。此类滚动分流λ条件可以指代其中估计滚动分流λ模式实现小于阈值NVH和小于阈值排气温度的发动机工况(诸如速度和负荷)。滚动分流λ条件可以是与以化学计量模式或默认分流λ模式操作相比滚动分流λ模式被计算为引起小于阈值NVH的NVH和/或降低的排气温度(诸如低于阈值排气温度的排气温度)时的一组发动机工况。
换句话说,步骤510包括确定以滚动分流λ模式操作发动机是否最佳。方法500可以检查与默认分流λ计划相比,滚动分流λ燃料供应计划是否降低了NVH。应注意,这种NVH至少部分是由于共振导致的燃料供应频率(最短重复模式的频率)的放大。方法500还可以检查与默认分流λ计划相比,滚动分流λ燃料供应计划是否降低了排气温度。这在一个燃料供应计划可以允许较大的富和稀偏差的情况下是可能的。
在至少一个示例中,计算用于以滚动分流λ模式操作的NVH可以包括在转速-负荷图上将发动机的当前转速负荷状况与滚动分流λ模式的相关联的共振频率区域进行比较。在至少一个示例中,共振频率区域也可以被称为共振频率状况。如果发动机以滚动分流λ模式操作,则滚动分流λ模式的共振频率区域可以对应于发生大于NVH阈值的NVH的发动机工况,其中NVH阈值是非零值。在至少一个示例中,由于传动系频率与发动机频率共振而发生共振。
因此,在一个或多个示例中,关于是否以滚动分流λ模式操作发动机的确定可以基于发动机转速和负荷。例如,滚动分流λ模式可以对应于在图10A的转速-负荷图1000中示出的区域II、IV、VI和VIII。
如图10A所示,在低RPM的情况下,可以以化学计量模式实现最大扭矩(排气温度低于可接受阈值)。区域I的上边界处的负荷边界1028对应于方法500中的扭矩需求阈值504。然而,在较高RPM处时,可能需要使用分流λ来降低温度。如下面进一步讨论的,图10A仅包括当满足扭矩需求阈值504时在RPM范围内使用滚动分流λ模式的情况、当满足扭矩需求阈值504时在RPM范围内使用默认分流λ模式的情况以及在滚动分流λ模式与默认分流λ模式之间切换的情况。
可以基于查找表来确定关于是否存在滚动分流λ模式状况的确定,所述查找表考虑了与传动系频率有关的发动机转速和负荷以及与滚动分流λ模式燃料供应计划相关联的频率以及与默认分流λ模式燃料供应计划相关联的频率。应注意,滚动分流λ模式状况是与以默认分流λ模式和化学计量模式进行的操作相比以滚动分流λ模式进行的操作被确定为最佳以降低NVH、排气温度和排放同时仍可实现期望的扭矩输出时的发动机工况(诸如发动机转速和负荷)。
在至少一个示例中,查找表可以对应于此类分流λ燃料供应计划频率和转速-负荷图,诸如图10A中的转速-负荷图1000。具体地,估计的/检测的发动机转速和负荷可以用作可以经由发动机系统的控制器访问的查找表的输入(例如,查找表的函数的输入)。然后,基于输出,发动机的控制器确定转速和负荷输入是否导致以化学计量模式、默认分流λ模式或滚动分流λ模式操作。可以凭经验预定与是否以滚动分流λ模式、默认分流λ模式或化学计量模式操作有关的发动机转速和负荷状况,并将其存储在查找表和对应的转速-负荷图中。在至少一个示例中,与滚动分流λ模式、默认分流λ模式和化学计量有关的发动机转速和负荷状况可以用于确定用于操作发动机的最佳燃料供应计划。应注意,以滚动分流λ模式、默认分流λ模式和化学计量模式中的任一者进行操作包括分别执行与滚动分流λ模式、默认分流λ模式和化学计量模式相关联的燃料供应计划。
响应于在步骤510处确定以滚动分流λ模式操作(“是”),方法500包括在步骤512处以滚动分流λ模式操作发动机。即,在双重燃料喷射可用以便方法500执行步骤512的同时,发动机可以同时受益于以滚动分流λ模式操作。
在滚动分流λ模式中,改变发动机的燃料供应计划,使得在排放控制装置(例如,排放控制装置70)处维持基本化学计量状况的同时执行多个单独的非化学计量发动机循环。即,排放控制装置处的排气可以是基本上化学计量的。具体地,在滚动分流λ模式中,尽管燃料供应计划包括多个非化学计量发动机循环,但是用于燃料供应计划的发动机循之和是化学计量的。
为了确定在步骤512处在分流λ模式中使用的燃料供应计划,可以利用如上文关于步骤502所讨论的扭矩输出计算来执行预测计算。例如,在步骤502处讨论的扭矩输出计算可以用作预测计算,以在处于滚动分流λ模式时针对扭矩修正因子的各种组合执行场景分析。
在扭矩输出计算可以用于预测目的的示例中,潜在AFR和火花正时值的各种组合可以与上面讨论的扭矩输出计算结合使用以执行场景分析。在滚动分流λ模式的情况下,扭矩输出计算可以具体地通过单独计算每个气缸的扭矩输出、然后将扭矩输出一起求和而执行。通过这种方式,在选择滚动分流λ燃料供应计划时可以考虑诸如发动机平衡之类的因素。
通过在其中发动机在步骤510处在默认分流λ燃料供应计划激发了发动机共振频率的区域中操作的状况期间执行多个非化学计量发动机循环,实现了缓解由于共振引起的放大的技术效果,并且有利地降低了发动机的NVH。同时,通过在排放控制装置中针对预定数量的发动机循环维持总体上基本化学计量状况,可以避免催化剂穿透(breakthrough)。
应注意,催化剂穿透(也被称为滑流(slip))是排放控制装置(例如,催化剂)活性降低到NOx和碳氢化合物未经转换而通过排放控制装置的程度的状况。排放控制装置活性的这种降低可能是由于温度状况低于排放控制装置的催化剂的阈值起燃温度,以及由于排放控制装置在以总体富AFR操作发动机时过载。在至少一个示例中,起燃温度可以是催化剂以50%转化率操作的温度。
此外,由于在步骤512处双重燃料喷射可用,因此在步骤512处在滚动分流λ模式期间,将进气道燃料喷射(PFI)用于发动机的富气缸并且将直接喷射(DI)用于发动机的稀气缸。例如,PFI可以经由进气道燃料喷射器67中的一者或多者来执行,而DI可以经由直接喷射器66中的一者或多者来执行。在步骤508处确定双重燃料喷射可用的情况下,因为所有气缸都具有双重燃料喷射可用性,所以所有气缸都可以针对富气缸以PFI和针对稀气缸以DI来操作。在其中在步骤508处确定双重燃料喷射可用的情况下,因为气缸的一部分具有双重燃料喷射可用性(而不是所有的气缸都具有双重燃料喷射),所以在进行富操作时用PFI并且在进行稀操作时用DI控制具有双重燃料喷射可用性的气缸的部分。不具有双重燃料喷射可用性的其余气缸可以仅用PFI或仅用DI(以可用的为准)来操作。
PFI和DI可以基于使用哪些喷射系统而产生不同的扭矩。扭矩差的一个原因是由于DI产生的充气冷却效果,所述充气冷却效果可以产生多5%至7%的扭矩。在步骤512处,可以在针对滚动分流λ模式的预测扭矩输出计算中考虑扭矩产生的此类差异。
鉴于上文,通过在步骤512处将PFI用于富气缸并将DI用于稀气缸,稀气缸将受益于充气冷却,并且由稀气缸产生的扭矩将更紧密地匹配由富气缸产生的扭矩。继而,当在发动机循环期间针对气缸使用变化的AFR时,可以实现发动机平衡并且避免NVH。
简要地参见图8A至图8D,示出了示例性滚动分流λ燃料供应计划。应注意,本文公开的燃料供应计划(包括滚动分流λ燃料供应计划)可以不仅针对用于命令燃料喷射器和控制燃料供应喷射量的命令。而是,本文的燃料供应计划可以涵盖与各种扭矩修正因子相关联的命令。例如,本文的燃料供应计划可以用于调整一个或多个致动器,其继而调整各种扭矩修正因子。例如,节气门、直接燃料喷射器、进气道燃料喷射器、EGR阀和火花塞中的一者或多者可以基于燃料供应计划进行调整,继而调整一个或多个扭矩修正因子。例如,这样的一种或多种扭矩修正因子可以包括AFR和火花。在至少一个示例中,EGR可以另外被考虑作为单独的扭矩修正因子。然而,EGR可以替代地包括在AFR扭矩修正因子中。
关于在图8A至图8D中讨论的滚动分流λ燃料供应计划,可以经由在步骤503处讨论的扭矩输出计算来选择和/或产生这些滚动分流λ燃料供应计划。例如,可以经由使用在步骤503处讨论的扭矩输出计算来选择和/或产生滚动分流λ燃料供应计划,以针对各种扭矩输出修正因子执行场景分析。在至少一个示例中,应注意,可以将在步骤503处的扭矩输出计算与在步骤502处接收的扭矩需求进行比较。然后,基于步骤503处的扭矩输出计算与在步骤502处接收的扭矩需求之间相比的差值,可以选择和/或产生滚动分流λ燃料供应计划,并且可以执行与滚动分流λ燃料供应计划相关联的动作(例如,调整VCT、致动喷射器、调整火花塞的致动以进行火花正时调整、调整EGR阀的位置、调整进气节气门的位置等)。
在滚动λ燃料供应计划的情况下,所讨论的用于扭矩输出计算的第一种方法(计算单独的气缸扭矩输出,然后将其求和)可能是有利的。然而,也可以利用第二种方法来计算在步骤503处讨论的扭矩输出,所述方法包括将富气缸和稀气缸分组以进行计算。
在一些示例中,场景分析可以用于评估多个预定滚动分流λ燃料供应计划,并选择预定滚动分流λ燃料供应计划中的一者。另外或替代地,场景分析可以用于实时产生定制的滚动分流λ燃料供应计划。例如,如果基于一个或多个标准,预定滚动分流λ燃料供应计划中的任一者都是不可接受的,则可以经由扭矩输出计算实时地产生定制的滚动分流λ燃料供应计划。
执行场景分析可以包括利用潜在扭矩修正因子的各种组合来执行多个扭矩输出计算。例如,可以计算火花正时和AFR的各种潜在组合的扭矩输出计算。在一些示例中,火花正时和AFR的各种组合的扭矩输出可以至少部分地通过参考包括诸如图6和图7所示的相对于扭矩输出的AFR和火花正时数据的查找表来评估。
在至少一个示例中,场景分析可以针对每个气缸在一系列多次发动机循环中的发动机循环中的火花正时和AFR的各种组合来编译预测数据。场景分析还可以包括针对一系列多次发动机循环的火花正时和AFR的这些各种组合来编译预测数据。该预测数据可以包括针对火花正时和AFR组合中的每一者的以下一者或多者:发动机的总体预测扭矩输出、预测的发动机转速、发动机每个气缸的预测扭矩输出、预测的排气AFR以及预测的催化剂装载量。
参考预测数据,然后可以基于一个或多个标准来选择滚动分流λ燃料供应计划。例如,为滚动分流λ燃料供应计划选择的AFR和火花正时可以防止过高的排气温度(排气温度超过温度阈值)。此类过高的排气温度可能是由较小的富偏差和稀偏差中的一者或多者引起的,而较大的火花延迟升高排气温度。
另外或替代地,使用富-稀燃料供应模式选择滚动分流λ燃料计划的AFR可以避免催化剂穿透。应注意,较大的富和稀偏差以及较长的连续富气缸或连续稀气缸序列增加催化剂穿透的风险。
此外,在至少一个示例中,选择滚动分流λ燃料供应计划的AFR、火花正时和富-稀燃料模式可导致NVH是可接受的(NVH小于NVH阈值)。不同的富-稀燃料供应模式具有不同的频率,并且频率更接近共振频率会增加NVH。较大的富和稀偏差导致富气缸与稀气缸之间的扭矩波动较大,并且可能导致NVH更高。为富气缸和稀气缸分配不同的火花正时可以增加或减少富气缸与稀气缸之间的扭矩差异,从而导致NVH更高或更低。因此,对滚动分流λ燃料供应计划的选择可以考虑AFR、火花正时和富-稀燃料模式对NVH的影响。
更进一步地,对滚动分流λ燃料供应计划选择的AFR和火花正时可能能够实现所需扭矩。
因此,用于选择滚动分流λ燃料供应计划的一个或多个标准可以包括以下一者或多者:所需的扭矩输出、预测的排气温度、催化剂穿透阈值、扭矩调制的阈值量、发动机平衡阈值、估计的NVH以及燃料效率。在至少一个示例中,如果多个燃料供应计划满足所有标准,则可以选择具有最低燃料消耗或最低NVH的燃料供应计划。
首先转到图8A,示出了第一滚动分流λ燃料供应计划800。在第一滚动分流λ燃料供应计划800中,富气缸802经由带阴影线的圆圈表示,而稀气缸804经由实心圆圈表示。第一滚动分流λ燃料供应计划800是四次发动机循环燃料供应计划,包括第一发动机循环806、第二发动机循环808、第三发动机循环810和第四发动机循环812。第一滚动分流λ燃料供应计划800的每个燃料供应循环的完成因此包括第一发动机循环806、第二发动机循环808、第三发动机循环810和第四发动机循环812中的每一者的一次完成。在至少一个示例中,所示的发动机气缸可以是发动机的所有气缸。替代地,所示的发动机气缸可以是两个气缸组中的一者。此外,在图8A所示的示例中,示出了四个气缸,但是其他数量的气缸也是可能的。在至少一个示例中,维持气缸的点火顺序。
在第一示例性滚动分流λ燃料供应计划800中,应注意,富气缸802中的每一者以等于稀气缸804中的每一者的稀百分比的富百分比操作。通过以等于稀气缸804的稀百分比的富百分比来操作富气缸802,在每个燃料供应循环完成时实现总体化学计量,同时调制扭矩以避免共振问题。
与DI相比,使用PFI可能导致气缸捕集质量发生变化,从而可能影响扭矩计算。在PFI或DI中操作也可能影响爆震,这在扭矩计算时通过火花修正因子加以解决。
如本文的至少一个示例中所讨论的,当将PFI用于富气缸并将DI用于稀气缸时,可能需要对瞬态燃料供应进行一些调整,以解决在滚动分流λ操作期间的燃料聚积的问题。
例如,考虑气缸在循环间在富与稀之间交替。在这种情况下,如果每隔一个循环为该气缸安排PFI,则聚积燃料在喷射之间蒸发的时间为原来的两倍(并且蒸发的部分燃料将进入稀循环,因此调整了DI量计算以解决这种聚积)。
此外,燃料供应计划可能导致一些富循环之前有富循环或稀循环(对于同一气缸),这可能导致富循环中燃料聚积的大小发生变化。当在化学计量模式与分流λ模式之间切换时,也会考虑到燃料聚积,因为歧管压力可能会发生变化。例如,可以调整燃料喷射和VCT中的一者或多者以补偿此类歧管压力变化。
例如,富气缸802中的每一者可以以20%富(phi值1.20)操作,而稀气缸804中的每一者可以以20%稀(phi值0.80)操作,其中
Figure BDA0003008023910000421
Figure BDA0003008023910000422
换句话说,为了维持总体化学计量,富λ应为0.83,而稀λ应为1.25。多个气缸(质量流量相等)的总体λ不是单独气缸λ的平均值,因此:λ=1+x和λ=1-x不会产生化学计量的混合物,除非x(其中x是偏差)很小。相反,多个气缸的总体phi是单独气缸phi的平均值:
Figure BDA0003008023910000423
Figure BDA0003008023910000424
产生化学计量混合物。
换句话说,出于解释目的,考虑燃料供应加倍
Figure BDA0003008023910000425
的第一气缸以及未进行燃料供应
Figure BDA0003008023910000426
的第二气缸。总体λ和
Figure BDA0003008023910000427
都应为,但是对λ进行平均将产生∞。
或者在另一个示例中,富气缸802中的每一者可以以15%富(phi值1.15)操作,而稀气缸804中的每一者可以以15%稀(phi值0.85)操作。
在不脱离本公开的范围的情况下,只要用于富气缸802和稀气缸804的百分比低于排放控制装置的穿透百分比并且在每个计划完成时实现化学计量,用于富和稀的另外的百分比量也是可能的。即,选择用于第一示例性滚动分流λ燃料供应计划800的气缸的操作中的特定富百分比和稀百分比,使得每个燃料供应计划的完成避免了排放控制装置穿透并在排放控制装置处实现基本上化学计量状况。
在第一示例性滚动分流λ燃料供应计划800中,第一发动机循环806和第二发动机循环808是化学计量的,而第三发动机循环810和第四发动机循环812是非化学计量的。具体地,第三发动机循环810为稀,而第四发动机循环812为富,其中第三发动机循环810被稀化的量与第四发动机循环812被富化的量相同。例如,如果第三发动机循环810的结果是总体20%稀发动机循环,则第四发动机循环812是总体20%富发动机循环。通过这种方式,在第一发动机循环806、第二发动机循环808、第三发动机循环810和第四发动机循环812中的每一者完成一次之后,第一示例性滚动分流λ燃料供应计划800在发动机气缸下游的排放控制装置处导致基本化学计量状况。然而,基于平均值,应注意,前面提及的20%富和20%稀气缸的示例可能导致发动机循环810为10%稀(+20%、+20%、+20%、-20%稀的平均值),并且发动机循环812为10%富(-20%、+20%、+20%,、+20%富的平均值)。在一个或多个示例中,可以改变第一示例性滚动分流λ燃料供应计划800中的发动机循环的顺序。此外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以调整在每次发动机循环内哪些气缸为富和哪些气缸为稀。在第一示例性滚动分流λ燃料供应计划800中包括非化学计量循环调制发动机扭矩,并且特别有利于避免共振问题。即,通过调制发动机扭矩,可以避免发动机以引起传动系统共振的速度操作的时间量,以降低总体传动系NVH。
转到图8B,图8B示出了第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801。在第二滚动分流λ燃料供应计划801中,富气缸814经由带阴影线的圆圈表示,而稀气缸816经由实心圆圈表示。第二滚动分流λ燃料供应计划801是三次发动机循环燃料供应计划,包括第一发动机循环818、第二发动机循环820和第三发动机循环822。第二滚动分流λ燃料供应计划801的每个燃料供应循环的完成因此包括第一发动机循环818、第二发动机循环820和第三发动机循环822中的每一者的一次完成。此外,在图8B所示的示例中,示出了四个气缸,但是其他数量的气缸也是可能的。在至少一个示例中,维持气缸的点火顺序。
在第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801中,应注意,富气缸814中的每一者以稀气缸816中的每一者的稀百分比的两倍的富百分比操作。通过以稀气缸816的稀百分比的两倍的富百分比来操作富气缸814,在每个燃料供应循环完成时实现总体化学计量,同时调制扭矩以避免共振问题。
在不脱离本公开的范围的情况下,只要用于富气缸814和稀气缸816的百分比低于排放控制装置(例如,催化剂)的穿透百分比并且在每个计划完成时实现化学计量,用于富和稀的另外的百分比量也是可能的。即,选择用于第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801的气缸的操作中的特定富百分比和稀百分比,使得每个燃料供应计划的完成避免了排放控制装置穿透并在完成时在排放控制装置处实现基本上化学计量状况。在至少一个示例中,排放控制装置穿透可以被称为催化剂穿透。
在第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801中,没有发动机循环是化学计量的。即,第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801中的发动机循环中的每一者是非化学计量的。具体地,第一发动机循环818是富发动机循环。第二发动机循环820和第三发动机循环822是稀发动机循环。
在富发动机气缸814以20%富(phi值1.20)操作并且稀气缸816以10%稀(phi值0.90)操作的情况下,第一发动机循环818可以因此是5%富(+20%、-10%、-10%和+20%富的平均值);第二发动机循环820为2.5%稀;并且第三发动机循环822为2.5%稀。
在至少一个示例中,第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801的发动机循环可以以不同的顺序执行。此外,第二示例性滚动λ燃料供应计划801中所示的气缸可以表示发动机的所有气缸。或者替代地,第二示例性滚动λ燃料供应计划801中所示的气缸可以表示发动机的两个气缸组中的一者。在发动机包括两个气缸组的情况下,第二示例性滚动分流λ燃料供应计划801可以与另一气缸组协调以避免排放控制装置穿透,同时仍然调制扭矩以避免共振问题。在一个或多个示例中,第一示例性滚动λ燃料供应计划可以用于第一气缸组,而第二示例性滚动λ燃料供应计划可以用于第二气缸组。
转到图8C,图8C示出了第三示例性滚动分流λ燃料供应计划803。在第三滚动分流λ燃料供应计划803中,富气缸824经由带阴影线的圆圈表示,而稀气缸826经由实心圆圈表示。第三滚动分流λ燃料供应计划803是四次发动机循环燃料供应计划,包括第一发动机循环828、第二发动机循环830、第三发动机循环832和第四发动机循环834。第三滚动分流λ燃料供应计划803的每个燃料供应循环的完成因此包括第一发动机循环828、第二发动机循环830、第三发动机循环832和第四发动机循环834中的每一者的一次完成。此外,在图8C所示的示例中,示出了三个气缸,但是其他数量的气缸也是可能的。在至少一个示例中,维持气缸的点火顺序。
在第三示例性滚动分流λ燃料供应计划803中,应注意,富气缸824中的每一者以等于稀气缸826中的每一者的稀百分比的富百分比操作。情况就是这样,因为存在奇数个气缸,因此第三示例性滚动分流λ燃料供应计划803的第一发动机循环828、第二发动机循环830、第三发动机循环832和第四发动机循环834中的每一者是非化学计量发动机循环。然而,在遵循第三示例性滚动分流λ燃料供应计划的情况下,以等于稀气缸826的稀百分比的富百分比操作富气缸824在第三示例性滚动分流λ燃料供应计划803的第一、第二、第三和第四发动机循环中的每一者完成一次时在排放控制装置处实现基本上化学计量状况,同时调制扭矩以避免共振问题。
例如,富气缸824中的每一者可以以20%富(phi值1.20)操作,而稀气缸826中的每一者可以以20%稀(phi值0.80)操作。或者在另一个示例中,富气缸824中的每一者可以以15%富(phi值1.15)操作,而稀气缸826中的每一者可以以15%稀(phi值0.85)操作。
在不脱离本公开的范围的情况下,只要用于富气缸824和稀气缸826的百分比低于排放控制装置的穿透百分比并且在每个计划完成时实现化学计量,用于富和稀的另外的百分比量也是可能的。即,选择用于第三示例性滚动分流λ燃料供应计划803的气缸的操作中的特定富百分比和稀百分比,使得每个燃料供应计划的完成避免了排放控制装置穿透并在排放控制装置处实现基本上化学计量状况。
如上文所提及的,在第三示例性滚动分流λ燃料供应计划803中,没有发动机循环是化学计量的。而是,所有发动机循环都是非化学计量的。具体地,第一发动机循环828和第三发动机循环832为稀,而第二发动机循环830和第四发动机循环834为富。应注意,在第一发动机循环828、第二发动机循环830、第三发动机循环832和第四发动机循环834完成时,发动机稀化的量等于发动机被富化的量。
在一个或多个示例中,应注意,稀至富交替可能不在循环间进行,并且循环的较小部分可以是交替的。例如,为了使催化剂穿透的风险最小化,可以选择可用的最短交替模式或连续富气缸或连续稀气缸的最短序列。
例如,尽管上面讨论的序列使富循环和稀循环交替,但是上述序列导致四个连续稀气缸和四个连续富气缸。在至少一个示例中,图8C中所示的计划替代地可以以不同的顺序执行燃料供应模式。即,不是如图所示第三滚动分流λ燃料供应计划803以第一发动机循环828、第二发动机循环830、第三发动机循环832、然后第四发动机循环834的顺序执行发动机循环燃料供应,而是可以以第一发动机循环828、第二发动机循环830、第四发动机循环834、然后第三发动机循环832的燃料供应顺序来替代地执行第三滚动分流λ燃料供应计划。通过以这种方式切换第三发动机循环832和第四发动机循环834的燃料供应的顺序,结果是燃料供应循环使富和稀每2个循环交替一次,并且连续富或稀气缸的最长序列减少到三个,这可以有利地降低催化剂穿透的风险。
更进一步地,在至少一个示例中,从催化剂穿透的角度出发,更好的燃料供应循环可以是使富气缸(R)和稀气缸(L)如下所示:[(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)]。应注意,括号中的每组三个气缸表示一次发动机循环,并且整个序列放在方括号中。因此,[(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)]表示四次发动机循环的富和稀偏差以及顺序。遵循该序列,燃料供应循环每使富和稀每两个循环交替一次,并且连续富或稀气缸的最长序列减少为两个。
继续从催化剂穿透的角度出发,实现事件的进一步优势的另一种变化是:[(RLR)-(LRL)]。通过这种方式,连续富或稀气缸的最长序列减少为一个。尽管如此,即使从催化剂穿透的角度出发这种变化可能更好,如贯穿本公开所讨论的,诸如NVH之类的其他因素也可能影响燃料供应计划的最终选择。例如,[(RLR)-(LRL)]序列的频率是[(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)]的两倍。因此,[(RLR)-(LRL)]和[(RRL)-(LRR)-(LLR)-(RLL)]中的一者从NVH角度出发可能是优选的。优选的燃料供应循环(基于NHV)可能会随发动机工况而变化。
此外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以调整在每次发动机循环内哪些气缸为富和哪些气缸为稀。即,在图8C中,第一发动机循环828被示为最左气缸作为富气缸824。然而,在其他示例中,中间气缸或右气缸可以是富气缸824。
转到图8D,图8D示出了第四示例性滚动分流λ燃料供应计划805。在第四滚动分流λ燃料供应计划805中,富气缸836经由带阴影线的圆圈表示,而稀气缸838经由实心圆圈表示。第四滚动分流λ燃料供应计划805是四次发动机循环燃料供应计划,包括第一发动机循环840、第二发动机循环842、第三发动机循环844和第四发动机循环846。第四滚动分流λ燃料供应计划805的每个燃料供应循环的完成因此包括第一发动机循环840、第二发动机循环842、第三发动机循环844和第四发动机循环846中的每一者的一次完成。此外,在图8D所示的示例中,示出了三个气缸,但是其他数量的气缸也是可能的。在至少一个示例中,维持气缸的点火顺序。
在第四示例性滚动分流λ燃料供应计划805中,应注意,富气缸836中的每一者以稀气缸838中的每一者的稀百分比的两倍的富百分比操作。在遵循第四示例性滚动分流λ燃料供应计划的情况下,以稀气缸838的稀百分比的两倍的富百分比操作富气缸836,在每个燃料供应循环完成时在排放控制装置处实现基本上化学计量状况,同时调制扭矩以避免NVH产生共振问题。
例如,富气缸836中的每一者可以以20%富(phi值1.20)操作,而稀气缸838中的每一者可以以10%稀(phi值0.90)操作。在不脱离本公开的范围的情况下,只要用于富气缸836和稀气缸838的百分比低于排放控制装置的穿透百分比并且在每个计划完成时实现化学计量,用于富和稀的另外的百分比量也是可能的。即,选择用于第四示例性滚动分流λ燃料供应计划805的气缸的操作中的特定富百分比和稀百分比,使得每个燃料供应计划的完成避免了排放控制装置穿透并在排放控制装置处实现基本上化学计量状况。
第四示例性滚动分流λ燃料供应计划805包括化学计量发动机循环和非化学计量发动机循环。具体地,第一发动机循环840和第四发动机循环846是化学计量发动机循环,而第二发动机循环842和第三发动机循环844是非化学计量发动机循环。具体地,第二发动机循环842为稀,而第三发动机循环844为富,第二发动机循环842的稀百分比等于第三发动机循环844的富百分比。因为第二发动机循环842的稀百分比与第三发动机循环844的富百分比是相等的,所以第二发动机循环842和第三发动机循环844的平均值为化学计量。例如,第二发动机循环842和第三发动机循环844两者中都包括的富气缸的数量是第二发动机循环842和第三发动机循环844两者中都包括的稀气缸的数量的一半。因为富气缸为富的程度是稀气缸为稀的两倍,所以一个富气缸补偿一个稀气缸,以使平均排气AFR在第二发动机循环842和第三发动机循环844中达到化学计量。结果,第四示例性滚动分流λ燃料供应计划805在四次发动机循环燃料供应计划中在排放控制装置处实现了基本上化学计量状况。
在富气缸836以20%富操作并且稀气缸838以10%稀操作的情况下,第一发动机循环840可以是化学计量的;第二发动机循环842可以为10%稀;第三发动机循环844可以为10%富;并且第四发动机循环846可以是化学计量的。
在至少一个示例中,可以改变第四示例性滚动分流λ燃料供应计划805中的发动机循环的顺序。此外,在不脱离本公开的范围的情况下,可以调整在每次发动机循环内哪些气缸为富和哪些气缸为稀。即,在图8D中,第一发动机循环840被示为最左气缸作为富气缸836。然而,在其他示例中,中间气缸或右气缸可以是富气缸836。
应注意,最佳的滚动分流λ燃料供应计划将是导致最低排气温度(以在较高发动机转速下允许更高的发动机负荷)同时满足预定排放要求(以避免催化剂穿透并实现稳定燃烧)和预定NVH要求两者的燃料供应计划。
为了最大程度地降低排气温度,由于排气温度围绕化学计量大致对称,因此可以选择大致相等富偏差和稀偏差。例如,20%富和20%稀偏差可以使排气温度下降约75℃。因此,数量相等的20%富气缸和20%稀气缸的计划将使排气温度降低75℃。
类似地,10%稀偏差可以将排气温度降低约30℃。因此,一个20%富气缸和两个10%稀气缸的燃料供应循环将使排气温度平均降低45℃。
因此,如果可能,可以选择具有相同的富和稀偏差的计划。但是如果燃烧稳定性问题不允许稀偏差与富偏差一样大(例如,如果与EGR一起使用,则20%稀偏差可能导致较差的燃烧稳定性),则可以选择不相等的富和稀偏差,而不是同时限制富和稀偏差两者。例如,20%富发动机循环、10%稀发动机循环和10%稀发动机循环燃料计划比10%富发动机循环和10%稀发动机循环燃料计划导致更低的排气温度。
同样,选择不相等的富和稀偏差也会改变NVH特性。首先,富偏差大于稀偏差可以减小富气缸扭矩与稀气缸扭矩之间的差异。其次,富和稀偏差不相等可能激发不同的频率(例如,每3次点火事件重复一次20%富发动机循环、10%稀发动机循环、10%稀发动机循环)。10%富发动机循环和10%稀发动机循环(或20%富发动机循环和20%稀发动机循环)仅每两次点火事件重复一次。因此,对于发动机循环的一对相同的选择的富和稀偏差(例如20%富和20%稀),存在可以激发不同频率的几个燃料供应计划。例如,交替的一个富气缸和一个稀气缸燃料供应RLRL…计划的频率是两个富气缸、然后两个稀气缸燃料供应计划RRLLRRLL…的频率的两倍。更进一步地,执行一个富气缸、然后两个稀气缸RLLRLL…的燃料供应计划激发作为一个富气缸、接着一个稀气缸RLRL…燃料供应计划的2/3的另一个,这对于相等的富和稀偏差将无法实现。
因此,如果一个燃料供应计划避免激发发动机共振频率或导致NVH大于阈值的频率,则可以选择它。此外,默认分流λ可能在一些发动机工况下具有更好的NVH,而滚动分流λ选项中的一者或多者在其他发动机工况下可能具有更好的NVH特性。
此外,为了使催化剂穿透的风险最小化,在至少一个示例中可以选择具有连续富气缸或连续稀气缸的最短序列的较短重复模式。例如,可以选择具有相等的富和稀偏差的交替的一个富气缸和一个稀气缸燃料供应计划RLRL…而不是使用相同的富和稀偏差的两个富气缸和两个稀气缸RRLLRRLL…燃料供应计划模式。例如,也可以选择具有相等的富和稀偏差的交替的一个富气缸和一个稀气缸燃料供应计划RLRL…而不是富偏差是稀偏差的两倍大的一个富气缸、然后两个稀气缸模式RLLRLL…燃料供应计划,或者所述一个富气缸、然后两个稀气缸模式RLLRLL…燃料供应计划可以进一步优于使用相同的富和稀偏差的诸如RRLLLLRRLLLL…的燃料供应计划。
现在返回到图5中的步骤512,在滚动分流λ模式(诸如图8A至图8D所示)以PFI用于富气缸并且DI用于稀气缸操作发动机之后,方法500可以结束。
现在返回到图5中的步骤510,如果确定滚动分流λ模式对于NVH和/或排气温度降低并非最佳(“否”),则方法500包括在步骤514处在默认分流λ模式中以PFI用于富气缸并且DI用于稀气缸操作发动机。即,在双重燃料喷射可用以便方法500执行步骤514的同时,发动机可能不会同时受益于以滚动分流λ模式操作。PFI和DI可以在步骤514处以如关于步骤512所描述的方式类似的方式来执行,并且可以实现类似优点。
以默认分流λ模式进行操作可以包括默认分流λ模式燃料供应计划。默认分流λ模式燃料供应计划在每次发动机循环中以至少一个非化学计量气缸操作发动机,同时对于每次发动机循环在排放控制装置处维持基本化学计量状况。即,与其中单独的发动机循环是非化学计量的滚动分流λ模式相比,默认分流λ燃料供应计划对于每次发动机循环在排放控制装置处维持基本化学计量状况。
简要地参见图9A至图9D,示出了示例性默认分流λ模式燃料供应计划。应注意,在默认分流λ燃料供应计划中进行富操作和稀操作的特定气缸是出于示例性目的,并且可以在不脱离本公开的范围的情况下进行改变。例如,在图9A中,两个中间气缸被示为进行富操作,而两个端部气缸被示为进行稀操作。然而,在一个或多个示例中,在图9A中,两个中间气缸可以替代地进行稀操作,并且端部气缸可以进行富操作,或者每隔一个气缸可以进行富操作,只要维持总体化学计量即可。更进一步地,进行富或稀操作的特定气缸可以在发动机循环间改变,只要维持总体化学计量即可。例如,再次使用图9A作为示例,根据第一默认分流λ燃料供应计划900,对于第一发动机循环,两个中间气缸可以进行富操作并且两个端部气缸可以进行稀操作。然后,仍然遵循第一默认分流λ燃料供应计划900,对于第二发动机循环,两个中间气缸可以进行稀操作并且两个端部气缸可以进行富操作。例如,在发动机循环间改变哪些气缸进行富操作以及哪些气缸进行稀操作可以有利地帮助避免诸如烟粒累积之类的问题。类似改变也适用于图9B至图9D所示的示例。
此外,类似于步骤512,在步骤514处,可以将在步骤503处的扭矩输出计算与在步骤502处接收的扭矩需求进行比较。然后,基于步骤503处的扭矩输出计算与在步骤502处接收的扭矩需求之间相比的差值,可以选择和/或产生默认分流λ燃料供应计划,并且可以在步骤514处执行与默认分流λ燃料供应计划相关联的动作(例如,调整VCT、致动喷射器、调整火花塞的致动以进行火花正时调整、调整EGR阀的位置、调整进气节气门的位置等)。
现在转到图9A,示出了第一默认分流λ燃料供应计划900。第一默认分流λ燃料供应计划900是一次发动机循环燃料计划。在第一默认分流λ燃料供应计划900中,富气缸902经由带阴影线的圆圈表示,而稀气缸904经由实心圆圈表示。第一默认分流λ燃料供应计划900是针对四缸发动机。
在第一默认分流λ燃料供应计划900中,应注意,富气缸902中的每一者以等于稀气缸904中的每一者的稀百分比的富百分比操作。通过以等于稀气缸904的稀百分比的富百分比来操作富气缸902,在每次发动机循环完成时实现总体化学计量。
例如,富气缸902中的每一者可以以20%富(phi值1.20)操作,而稀气缸904中的每一者可以以20%稀(phi值0.80)操作。或者在另一个示例中,富气缸902中的每一者可以以15%富(phi值1.15)操作,而稀气缸904中的每一者可以以15%稀(phi值0.85)操作。
在不脱离本公开的范围的情况下,只要用于富气缸902和稀气缸904的百分比在每次发动机循环完成时实现化学计量,用于富和稀的另外的百分比量也是可能的。即,选择用于第一默认分流λ燃料供应计划900的气缸的操作中的特定富百分比和稀百分比,使得每次发动机循环的完成在排放控制装置处实现基本上化学计量状况。通过这种方式,在排放控制装置处维持总体化学计量状况的同时,实现了由于气缸的非化学计量操作而产生的冷却优点。此外,尽管被示出为一个排,但是应注意,在至少一个示例中,图9A中的气缸可以是双排发动机配置的第一排。在图9A中所示的气缸是两个发动机气缸组配置的第一发动机气缸组的此类示例中,第二发动机气缸组也可以操作使得第二发动机气缸组总体上是化学计量的。
尽管第一默认分流λ燃料供应计划900被示为一半气缸进行富操作并且一半气缸进行稀操作,但是应注意,在至少一个示例中,可能存在不相等数量的富气缸和稀气缸。在其中富气缸和稀气缸的数量不相等的此类情况下,在不脱离本公开的范围的情况下,只要用于富气缸902和稀气缸904的百分比在每次发动机循环完成时实现化学计量,用于富气缸和稀气缸操作的各种百分比量也是可能的。
现在转到图9B,示出了第二默认分流λ燃料供应计划901。第二默认分流λ燃料供应计划901是一次发动机循环计划。在第二默认分流λ燃料供应计划901中,富气缸906经由带阴影线的圆圈表示,而稀气缸908经由实心圆圈表示。第二默认分流λ燃料供应计划901是针对三缸发动机。由于气缸数量为奇数并且要求对于每个循环在排放控制装置处维持基本化学计量状况,因此富气缸不能以与稀气缸稀进行稀操作相同的富百分比操作。因此,在第二示例性默认分流λ燃料供应计划901中,应注意,富气缸906以稀气缸908中的每一者的稀百分比的两倍的富百分比操作。通过以稀气缸908中的每一者的稀百分比的两倍的富百分比来操作富气缸906,在发动机循环完成时实现总体化学计量。然而,替代的燃料供应比也是可能的。例如,在至少一个示例中,可以有两个富气缸906以15%富进行操作并且一个稀气缸908以30%稀进行操作。在不脱离本发明的范围的情况下,只要存在至少一个非化学计量气缸并且总体上燃料供应计划901在排放控制装置处维持基本化学计量状况,关于燃料供应比的其他变化也是可能的。此外,在至少一个示例中,图9B中所示的气缸可以是两个气缸组配置的第一气缸组。在图9B中所示的气缸可以是两个气缸组配置的第一气缸组的此类示例中,第二气缸组也将以总体化学计量进行操作。
移至图9C,示出了第三默认分流λ燃料供应计划903。第三默认分流λ燃料供应计划903是一次发动机循环计划。因此,第三默认分流λ燃料供应计划903示意性地示出了第一发动机气缸组910和第二发动机气缸组912针对单次发动机循环的操作。在第三示例性默认分流λ燃料供应计划903中,第一发动机气缸组910的每个气缸是富气缸914,而第二发动机气缸组912的每个气缸是稀气缸916。应注意,本文中对富气缸的参考是指以比化学计量富的AFR操作的气缸。然而,只要第一发动机气缸组910的富百分比等于第二发动机气缸组912的稀百分比,关于针对第一发动机气缸组910和第二发动机气缸组912的燃料供应操作的变化也是可能的。例如,如果对于每次发动机循环,第一发动机气缸组910以总体20%富进行操作,则对于每次发动机循环,第二发动机气缸组912以总体20%稀进行操作。通过这种方式,在排放控制装置处维持基本上化学计量状况,同时实现了由于发动机的非化学计量操作而产生的冷却优点。替代地,对于其中发动机包括具有四个气缸的第一发动机气缸组910和具有四个气缸的第二发动机气缸组912的配置,可以根据关于图9A描述的方法来对第一发动机气缸组和第二发动机气缸组中的每一者供应燃料。即,第一发动机气缸组910和第二发动机气缸组912中的每一者可以化学计量地操作。
现在转到图9D,示出了第四默认分流λ燃料供应计划905。第四默认分流λ燃料供应计划905是一次发动机循环计划。因此,第四默认分流λ燃料供应计划905示意性地示出了第一发动机气缸组918和第二发动机气缸组920针对单次发动机循环的操作。在第四示例性默认分流λ燃料供应计划905中,富气缸922以与稀气缸924进行稀操作相同的富百分比进行操作。因此,第一发动机气缸组918以等于第二发动机气缸组920被富化的量的量被稀化。此燃料供应计划导致第四默认分流λ燃料供应计划905的每个总体发动机循环是化学计量的。例如,在第四默认分流λ燃料供应计划905中,富气缸922可以以10%富(phi值1.10)操作,而稀气缸924可以以10%稀(phi值0.90)操作。在此类示例中,第一气缸组918总体上将被稀化3.3%(phi值0.967),而第二气缸组920总体上将被富化3.3%(phi值1.033)。因此,对于第四默认分流λ燃料供应计划905中的每次发动机循环,有利地在排放控制装置处维持化学计量状况,同时仍受益于执行非化学计量气缸操作的冷却性质。
返回到图5中的步骤514,在发动机以默认分流λ模式(诸如图9A至9D所示)操作之后,方法500可以结束。
现在移至步骤508,如果双重燃料喷射不可用(“否”),则方法500包括在步骤516处确定发动机是否在滚动分流λ模式状况下操作。滚动分流λ模式状况可以是滚动分流λ模式对于NVH和/或排气温度降低最佳的发动机工况。换句话说,响应于确定仅DI可用或仅PFI可用,方法500移至步骤516。在一些示例中,如果气缸中的任一者中DI或PFI中的一者不可用,则在步骤508处可以将双重燃料喷射确定为不可用。在一些示例中,此可用性可以基于用于DI喷射器和PFI喷射器中的每一者的诊断程序,以确定喷射器的功能性。应注意,响应于诊断指示对于所有气缸仅DI喷射器(例如,直接喷射器66)和PFI喷射器(例如,进气道燃料喷射器67)中的一者可用,可以将双重燃料喷射确定为不可用。另外或替代地,可用性可以基于在其中用于DI喷射器和PFI喷射器中的每一者的燃料源可以分离的配置中DI喷射器和PFI喷射器中的每一者的燃料可用性。
在步骤516处,关于发动机是否在滚动分流λ状况下操作的确定如步骤510处所述。如上所述,滚动分流λ状况是滚动分流λ模式对于NVH和/或排气温度降低最佳的发动机工况。如果在步骤516处发动机在滚动分流λ状况下操作(“是”),则方法500包括在滚动分流λ模式中以PFI或DI用于所有气缸来操作发动机。即,在双重燃料喷射不可用以便方法500执行步骤518的同时,发动机可以同时受益于以滚动分流λ模式操作。
在步骤518处,在滚动分流λ模式中,在步骤518处作为唯一可用喷射(仅DI或仅PFI)的任何类型的喷射都用于所有气缸。因此,无论气缸进行富操作还是稀操作,在步骤518处,仅DI或PFI中的一者用于所有气缸。除了经由直接喷射器使用所有DI或经由进气道燃料喷射器使用所有PFI之外,以与步骤512类似的方式执行步骤518。即,除了仅使用DI或仅使用PFI之外,在步骤518处可以使用与在步骤512处讨论类似的燃料计划(图8A至图8D)和其他控制。在步骤518之后,方法500可以结束。
返回到步骤516,响应于在步骤516处确定发动机不在滚动分流λ状况下操作(即,滚动分流λ模式对于NVH和/或排气温度降低不是最佳的)(“否”),方法500包括在步骤520中在默认分流λ模式中以PFI或DI用于所有气缸来操作发动机。即,为了执行步骤520,发动机工况使得在双重燃料喷射同时不可用的同时以滚动分流λ模式进行操作将是无益的。类似于步骤518,无论气缸进行富操作还是稀操作,在步骤520处,作为唯一可用喷射(仅DI或仅PFI)的任何类型的喷射都用于气缸。除了经由直接喷射器使用所有DI或经由进气道燃料喷射器使用所有PFI以执行燃料供应之外,以与步骤514类似的方式执行步骤520。即,除了仅使用DI或仅使用PFI之外,在步骤520处可以使用与在步骤514处讨论类似的燃料计划(图9A至图9D)和其他控制。在步骤520之后,方法500可以结束。
现在转到图10A和图10B,示出了示例性转速-负荷图1000和示例性时间线1002。转速-负荷图1000可以存储在发动机控制器上以在发动机操作期间使用。时间线1002示出了基于转速-负荷图1000在以化学计量模式、默认分流λ模式和滚动分流λ模式操作之间的示例性转变。由于转速-负荷图1000和示例性时间线1002是相互关联的,因此图10A和图10B在本文中一起被描述。
如图10A所示,转速-负荷图1000涉及发动机转速和负荷。发动机转速(RPM)沿x轴箭头方向增加,并且发动机负荷沿y轴箭头方向增加。填充有阴影图案的转速-负荷图1000的被标记为II、IV、VI和VIII的区域对应于在其中执行滚动分流λ操作模式的转速-负荷状况。转速-负荷图1000的区域II、IV、VI和VIII形成化学计量模式导致排气温度过高的区域,并且与用于NVH和排气温度降低的默认分流λ相比,滚动分流λ模式是更有效的。填充有点图案的转速-负荷图1000的被标记为III、V和VII的区域对应于在其中执行默认分流λ操作模式的转速-负荷状况。填充有竖直条纹图案的转速-负荷图1000的被标记为I的区域表示在其中执行化学计量操作模式的转速-负荷状况。因此,图10A的区域中的每一者表示一组发动机工况和响应于各种发动机工况而要执行的发动机操作模式。在至少一个示例中,可以基于哪种发动机操作模式最有效地降低NVH和/或排气温度并同时仍然满足扭矩需求来确定区域。
如图10A所示,在高于区域I的上边界处的负荷阈值1028的负荷下,使用滚动分流λ操作模式或默认分流λ模式。负荷阈值1028还将滚动分流λ模式和默认分流λ模式彼此分开。即,1028不仅是区域I的上边界,而且包括图10A的转速-负荷图1000内的所有粗实线以将区域彼此分开。换句话说,负荷阈值1028由在转速-负荷图1000的区域I、II、III、IV、V、VI、VII和VIII之间延伸的粗实线表示。区域I的上边界对应于504中的扭矩阈值,而将默认分流λ区域和滚动分流λ区域分流的边界确定510和516的结果。
负荷阈值1028基于转速被动态地更新。即,负荷阈值1028不是静态的。例如,转速-负荷图1000的区域I与区域II之间的负荷阈值1028高于转速-负荷图1000的区域I与区域III之间的负荷阈值1028。尽管负荷阈值1028被示出为在不同的发动机转速下大幅变化,但是在至少一个示例中,负荷阈值1028可以随着发动机转速的变化而逐渐变化。
应注意,转速-负荷图1000中所示的区域是示例性的,并且可以被调节到单独的传动系配置。在至少一个示例中,转速-负荷图1000可以用作参考图,所述参考图基于操作期间的反馈来调整。例如,转速-负荷图1000可以被存储在工厂设置中,然后可以基于发动机操作响应于来自传感器的反馈而被调整,所述传感器诸如是指示NVH的传感器。通过基于发动机操作期间来自传感器的反馈来调整转速-负荷图1000,转速-负荷图1000可以在不同的环境状况和传动系配置变化中提高发动机操作的效率。在至少一个示例中,响应于确定在被设定为要执行默认分流λ或滚动分流λ操作模式的发动机转速下发生大于阈值NVH的NVH,可以减小将默认分流λ区域与滚动分流λ区域分开的负荷阈值1028。
另外或替代地,可以周期性地执行测试模式以确定是否可以增加负荷阈值1028。在至少一个示例中,响应于测试模式结果,负荷阈值1028的增加可以不超过被确认导致NVH大于阈值NVH的负荷和转速状况。
在至少一个示例中,可以基于排气温度考虑来改变将化学计量操作模式与分流λ模式中的一者(例如,默认分流λ模式和滚动分流λ模式)分开的阈值。例如,可以调整将化学计量操作与分流λ模式中的一者分开的阈值,以确保发动机操作维持排气温度低于阈值排气温度。阈值排气温度可以是确定一个或多个排气部件可能发生劣化的温度。在一个或多个示例中,可以基于排气温度考虑而非NVH来改变将化学计量操作模式与分流λ模式中的任一者分开的阈值。
现在转到图10B的时间t1004,t1004对应于发动机在处于转速-负荷图1000的区域I中的第一状况下操作。在时间t1004处,双重燃料供应1024还是可用的。
响应于确定在双重燃料供应1024可用的同时发动机在区域I内在第一状况下操作,如在操作模式迹线1020和双重燃料供应操作迹线1022处所示,发动机以化学计量操作模式操作而没有双重燃料供应。可以从时间t1004至t1006执行此操作。通过响应于处于区域I中的第一状况而以化学计量模式操作发动机,可以避免排放并且可以在降低发动机部件过热的风险的情况下维持发动机性能。
在时间t1006处,发动机在处于转速-负荷图1000的区域III中的第二状况下操作。具体地,发动机转速和负荷从t1004至t1006增加,使得发动机在区域III中操作。例如,发动机的转速响应于扭矩需求增加到大于阈值扭矩需求而增加。因此,区域III中的第二状况包括发动机以高于区域I中的第一状况的转速的转速和负荷操作。双重燃料供应迹线1026指示在时间t1006处双重燃料供应仍然可用。在至少一个示例中,可以以与方法500的步骤508处所讨论的类似的方式来确定双重燃料供应可用性。因此,如在图10B的t1006处所示,发动机从t1006至t1008以默认分流λ模式在双重燃料供应下操作(如双重燃料供应操作迹线1022所指示)下操作。在至少一个示例中,在时间t1006处的默认分流λ模式可以对应于方法500的步骤514处的默认分流λ模式。通过在处于区域III中的第二状况期间在时间t1006处以默认分流λ模式操作,可以在维持发动机性能并避免发动机部件过热的同时在发动机的排放控制装置处实现基本化学计量状况。
在时间t1008处,发动机在处于转速-负荷图1000的区域IV中的第三状况下操作。在时间t1008处在区域IV中的第三状况期间,发动机的转速大于时间t1006处的转速。此外,区域IV中的第三状况下的负荷可以小于区域III中的第二状况下的负荷。在至少一个示例中,这种负荷减少可能是由于车辆下坡驾驶引起的。应注意,双重燃料供应是可用的,如双重燃料供应可用性迹线1024所指示。响应于确定在双重燃料供应可用的情况下发动机在时间t1008处在区域IV中的第三状况下操作发动机,如在图10B的操作模式迹线1020和双重燃料操作迹线1022处所示,以双重燃料供应操作执行滚动分流λ操作模式。在至少一个示例中,在时间t1008处的滚动分流λ模式可以对应于方法500的步骤512处的滚动分流λ模式。通过如在迹线1020处所示在时间t1008处以滚动分流λ模式操作,可以通过执行非化学计量发动机循环以改变传动系频率来减少由于共振引起的放大。即,滚动分流λ模式操作可以有利地改变燃料计划频率以避免共振频率,同时在发动机的排放控制装置处维持基本化学计量状况。
在时间t1008和区域IV中的第三状况之后,发动机在时间t1010在第四状况下操作。在区域VI中的第四状况下,发动机的负荷进一步增加,并且发动机的转速增加。在至少一个示例中,负荷的增加可能是由于车辆正在加速行驶的山坡的陡度增加。在区域VI中的第四状况下,扭矩需求仍然大于阈值扭矩需求。参见图10B的时间t1010,双重燃料供应可用性迹线1024指示双重燃料供应仍然可用。
响应于在时间t1010处发动机在区域VI中的第四状况下进行操作,如在图10B的操作模式迹线1020和双重燃料操作迹线1022处所示,以双重燃料供应操作继续执行滚动分流λ操作模式。因此,在时间t1010处在区域VI中的第四状况下的发动机的优点和操作动作类似于在时间t1008处在区域IV中的第三状况下的优点和操作动作。
在时间t1010和区域VI中的第四状况之后,发动机在时间t1012处在区域V中的第五状况下操作。在区域V中的第五状况下,在发动机转速降低的同时维持发动机的负荷。因此,在区域V中的第五状况下,扭矩需求仍然大于阈值扭矩需求。由于区域V中的操作,发动机在不激发共振频率的情况下操作,所述共振频率可能导致传动系的NVH超过NVH阈值。此外,参见图10B的时间t1012,双重燃料供应可用性迹线1026指示双重燃料供应仍然可用。
响应于确定发动机在时间t1012处在区域V中的第五状况下操作,如在图10B的操作模式迹线1020和双重燃料操作迹线1022处所示,以双重燃料供应操作执行默认分流λ操作模式。在至少一个示例中,在时间t1012处的默认分流λ模式可以对应于方法500的步骤514处的默认分流λ。通过在时间t1012处以默认分流λ模式操作,可以在维持发动机性能并避免发动机部件过热的同时在发动机的排放控制装置处实现基本化学计量状况。
在时间t1012和区域V中的第五状况之后,发动机在时间t1014在区域VII中的第六状况下操作。例如,在区域VII中的第六状况下,与区域V中的第五状况相比,发动机的转速可以大幅提高并且负荷减小。在至少一个示例中,转速从V至VII的突然跳动可能是由于降挡引起的。参见图10B的时间t1014,双重燃料供应可用性迹线1024指示双重燃料供应不再可用。在至少一个示例中,关于缺乏双重燃料供应可用性的确定可以对应于方法500的步骤508。
响应于确定发动机在时间t1014处在区域VII的第六状况下操作,如在图10B的操作模式迹线1020和双重燃料操作迹线1022处所示,执行默认分流λ操作模式而没有双重燃料供应操作。即,响应于在区域VII中操作而没有双重燃料供应可用,在时间t1014处执行默认分流λ操作模式而不进行双重燃料供应操作。在至少一个示例中,在时间t1014处的默认分流λ模式可以对应于方法500的步骤520处的默认分流λ模式。通过在区域VII中的第六状况期间在时间t1014处以默认分流λ模式操作,可以在维持发动机性能并避免发动机部件过热的同时在发动机的排放控制装置处实现基本化学计量状况。
在时间t1014和区域VII中的第六状况之后,发动机在时间t1016在区域VIII中的第七状况下操作。在区域VIII中的第七状况下,发动机的转速基本上类似于区域VII中的第六状况。然而,与区域VII中的第六状况相比,在第七状况下,发动机负荷增加到大于或等于区域VII与区域VIII之间所示的负荷阈值1028。结果,如果未调整发动机操作,则NVH可能会增加到高于NVH阈值。此外,参见图10B的时间t1018,双重燃料供应可用性迹线1026指示双重燃料供应在时间t1018处不可用。
响应于确定发动机在时间t1016处在区域VIII中的第七状况下操作,如在图10B的操作模式迹线1020和双重燃料操作迹线1022处所示,执行滚动分流λ操作模式而没有双重燃料供应操作。即,响应于在双重燃料供应不可用的区域VIII内操作,执行滚动分流λ操作模式而不进行双重燃料供应操作。在至少一个示例中,在时间t1016处的滚动分流λ模式可以对应于方法500的步骤518处的滚动分流λ模式操作。通过在区域VIII中的第七状况期间在时间t1016处以滚动分流λ模式操作,可以通过执行非化学计量发动机循环以改变传动系频率来减少由于共振引起的放大。即,滚动分流λ模式操作可以有利地改变传动系频率以避免NVH问题。
在时间t1016和区域VIII中的第七状况之后,发动机在时间t1018处在区域I中的第八状况下操作。在区域I中的第八状况下,发动机的转速和负荷减小到小于定义区域I的上边界的负荷阈值1028。区域I中的第八状况包括发动机以类似于区域I中的第一状况的发动机转速的转速操作。在至少一个示例中,区域I中的第八状况的负荷可以与区域VIII中的第七状况的负荷基本相同。参见图10B的时间t1018,双重燃料供应可用性迹线1024指示双重燃料供应在时间t1018处不可用。
响应于确定发动机在时间t1018处在区域I中的第八状况下操作,如在图10B的操作模式迹线1020和双重燃料操作迹线1022处所示,执行化学计量操作模式而没有双重燃料供应操作。即,响应于以小于定义双重燃料供应不可用的区域I的上边界的阈值扭矩需求的扭矩需求进行操作,执行化学计量操作模式,而没有双重燃料供应操作。在至少一个示例中,在时间t1018处的化学计量模式操作可以对应于在方法500的步骤506处讨论的化学计量模式操作。通过响应于在时间t1018处区域I中的第八状况而以化学计量模式操作发动机,可以避免排放并且可以在降低发动机部件过热的风险的情况下维持发动机性能。
因此,本文提供了用于对发动机执行分流λ燃料供应操作以解决诸如NVH之类的问题的系统和方法,所述问题至少部分是由于分流λ燃料计划激发发动机共振频率引起的。在至少一个示例中,在分流λ操作能够实现更高的扭矩的状况期间,可以使用滚动分流λ模式代替默认分流λ模式。因此,可以在以下状况下的一者或多者下执行滚动分流λ模式:与默认分流λ模式相比,滚动分流λ燃料供应计划被预测改进NVH,以及滚动分流λ模式实现比默认分流λ模式更高的发动机扭矩。
一种示例性方法包括:在默认分流λ模式的共振频率区域内的状况下操作发动机时,执行滚动分流λ模式,其中在所述默认分流λ模式中仅以化学计量发动机循环操作所述发动机,所述化学计量发动机循环包括稀化气缸和富化气缸,其中当执行所述滚动分流λ模式时,以多个非化学计量发动机循环操作所述发动机,所述多个非化学计量发动机循环包括至少一个富发动机循环和至少一个稀发动机循环。在所述方法的第一示例中,所述状况包括大于阈值扭矩需求的扭矩命令。在任选地包括所述第一方法的所述方法的第二示例中,所述多个非化学计量发动机循环是预定数量的发动机循环的一部分,并且其中所述预定数量的发动机循环导致所述发动机的所述排放装置处的总体化学计量状况。在任选地包括所述第一和第二示例中的一者或两者的所述方法的第三示例中,所述默认分流λ模式的所述共振频率区域是所述发动机的其中在执行所述默认分流λ模式时NVH的量大于预定NVH阈值的操作区域。在任选地包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述方法的第四示例中,在所述状况下操作所述发动机时,所述滚动分流λ模式具有比所述默认分流λ模式可能更高的扭矩输出。在任选地包括所述第一至第四示例中的一者或多者的所述方法的第五示例中,在扭矩需求大于阈值扭矩需求的情况下在所述默认分流λ模式的所述共振频率区域之外操作所述发动机时,所述方法的所述第五示例包括执行所述默认分流λ模式,其中每次发动机循环都是化学计量的。在任选地包括所述第一至第五示例中的一者或多者的所述方法的第六示例中,执行所述默认分流λ模式包括所述发动机的一个或多个气缸的非化学计量操作。
在任选地包括所述上文讨论的方法的一个或多个特征的另外的方法中,所述方法包括:在其中默认分流λ模式的潜在扭矩输出小于滚动分流λ模式的潜在扭矩输出和所述默认分流λ模式中的操作被确定为导致NVH大于阈值中的一项或多项的状况下操作发动机;以及在所述状况下操作所述发动机时,以所述滚动分流λ模式执行所述多个非化学计量发动机循环,其中在所述默认分流λ模式中仅以化学计量发动机循环操作所述发动机,所述化学计量发动机循环包括稀化气缸和富化气缸,其中当执行所述滚动分流λ模式时,以多个非化学计量发动机循环操作所述发动机,所述多个非化学计量发动机循环包括至少一个富发动机循环和至少一个稀发动机循环。在所述方法的第一示例中,所述状况包括大于阈值扭矩需求的发动机扭矩需求。在任选地包括所述第一示例的所述方法的第二示例中,在所述状况下,所述发动机在所述默认分流λ模式的共振频率范围内操作。在任选地包括所述第一和第二方法中的一者或两者的所述方法的第三示例中,所述方法的所述第三示例还包括在其中所述发动机扭矩需求小于所述阈值扭矩需求的另外的状况下操作所述发动机,并且在所述另外的状况期间在化学计量模式中以化学计量操作所述发动机的所有气缸。在包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述方法的第四示例中,在所述默认分流λ模式中,与在所述滚动分流λ模式中相比,使用不同的燃料供应计划向所述发动机的气缸输送燃料。
一种可以包括被配置为执行所述上文讨论的方法中的一者或多者的控制器的示例性系统包括:发动机,其中所述发动机包括多个气缸;多个燃料喷射器,所述多个燃料喷射器联接到所述发动机;排放控制装置,所述排放控制装置位于所述发动机的排气歧管的下游;控制器,所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,所述计算机可读指令在发动机操作期间被执行时使所述控制器:计算默认分流λ模式的第一潜在扭矩输出,其中所述发动机在所述默认分流λ模式中仅以化学计量发动机循环操作,所述化学计量发动机循环包括所述多个气缸中的稀化气缸和富化气缸;计算滚动分流λ模式的第二潜在扭矩输出,其中所述滚动分流λ模式包括执行多个非化学计量发动机循环;以及响应于所述第二潜在扭矩输出大于所述第一扭矩输出而经由所述滚动分流λ模式执行所述多个非化学计量发动机循环。应注意,所述系统可以包括所述控制器中用于执行上文在示例性方法以及本文讨论的任何另外的示例性方法中讨论的任何一个或多个步骤的指令。在所述系统的第一示例中,所述指令还使所述控制器响应于所述发动机在当所述发动机以所述默认分流λ模式操作时被确定为导致大于NVH的阈值量的状况下操作而经由所述滚动分流λ模式执行所述多个非化学计量发动机循环。在任选地包括所述第一示例的所述系统的第二示例中,基于所述发动机的转速和负荷,确定所述发动机在导致大于所述NVH的阈值量的所述状况内操作。在包括所述第一和第二示例中的一者或两者的所述系统的第三示例中,经由所述滚动分流λ模式执行所述多个非化学计量发动机循环包括执行至少一个稀发动机循环和至少一个富发动机循环。在任选地包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述系统的第四示例中,在所述默认分流λ模式中,与在所述滚动分流λ模式中相比,使用不同的燃料供应计划向所述发动机的所述多个气缸输送燃料。在任选地包括所述第一至第四示例中的一者或多者的所述系统的第五示例中,以所述滚动分流λ模式完成所述多个非化学计量发动机循环导致所述排放控制装置处的基本上化学计量状况。在任选地包括所述第一至第五示例的所述系统的第六示例中,所述第六示例性系统还包括第一排气歧管和第二排气歧管,其中所述第一排气歧管和所述第二排气歧管联接到所述多个气缸中的不同气缸。在任选地包括所述第一至第六示例中的一者或多者的所述系统的第七示例中,所述第一排气歧管和所述第二排气歧管在所述发动机的涡轮上游,并且其中所述第一排气歧管和所述第二排气歧管经由接合部在所述涡轮的上游结合。在任选地包括所述第一至第七示例中的一者或多者的所述系统的第八示例中,单个通道从所述接合部的下游延伸到所述涡轮,并且其中所述排放控制装置位于所述涡轮的下游。
另外,本文提供了用于计算分流λ模式(诸如上文讨论的分流λ模式)下的扭矩输出的方法和系统。例如,一种方法包括:经由控制器以多个气缸中的一个或多个非化学计量气缸来操作发动机;计算所述多个气缸的化学计量扭矩输出;然后将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算稀扭矩输出;单独地将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算富扭矩输出;对所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出进行求和以计算总发动机扭矩输出;将所述总发动机扭矩输出与期望的扭矩输出进行比较;以及基于所述比较,调整被输送到所述多个气缸的燃料量和火花正时中的一者或多者。在所述方法的第一示例中,将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到每个稀气缸包括:单独地将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到每个稀气缸;以及在单独地施加所述一个或多个稀扭矩修正因子之前,调整所述一个或多个稀扭矩修正因子,所述一个或多个稀扭矩修正因子基于被施加所述一个或多个稀扭矩修正因子的所述稀气缸的一个或多个参数来进行调整。在任选地包括所述第一方法的所述方法的第二示例中,所述稀气缸的所述一个或多个参数包括所述稀气缸的空燃比。在任选地包括所述第一和第二方法中的一者或两者的所述方法的第三示例中,计算所述总发动机扭矩输出包括将所述一个或多个非化学计量气缸分组为富气缸组和稀气缸组,其中施加用于每个稀气缸的所述一个或多个稀扭矩修正因子包括将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述稀气缸组以形成稀气缸组扭矩输出,并且其中施加用于每个富气缸的所述一个或多个富扭矩修正因子包括将所述一个或多个富扭矩修正因子施加到所述富气缸组以形成富气缸组扭矩输出。在任选地包括所述第一至第三方法中的一者或多者的所述方法的第四示例中,对所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出进行求和以计算所述总发动机扭矩输出包括对所述富气缸组扭矩输出和所述稀气缸组扭矩输出进行求和。在任选地包括所述第一至第四方法中的一者或多者的所述方法的第五示例中,所述一个或多个富扭矩修正因子包括富气缸组火花正时和富气缸组空燃比中的一者或多者,并且其中所述一个或多个稀扭矩修正因子包括稀气缸组火花正时和稀气缸组空燃比中的一者或多者,其中所述富气缸组的所述一个或多个非化学计量气缸中的每一者具有相同的富偏差量,并且其中所述稀气缸组的所述一个或多个非化学计量气缸中的每一者具有相同的稀偏差量。在任选地包括所述第一至第五示例中的一者或多者的所述方法的第六示例中,调整被输送到所述多个气缸的所述燃料量包括调整所述发动机的一个或多个燃料喷射器的致动,并且其中调整所述火花正时包括调整所述发动机的一个或多个火花塞的致动。
在示例中,一种系统包括:发动机,其中所述发动机包括多个气缸;多个燃料喷射器,所述多个燃料喷射器联接到所述发动机;控制器,所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,所述计算机可读指令在发动机操作期间被执行时使所述控制器:以多个气缸中的一个或多个非化学计量气缸操作发动机;计算所述多个气缸的化学计量扭矩输出;然后将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算稀扭矩输出;单独地将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算富扭矩输出;将所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出求和以计算总发动机扭矩输出;将所述总发动机扭矩输出与期望的扭矩输出进行比较;以及基于所述比较来调整被输送到所述多个气缸的燃料量和火花正时中的一者或多者。应注意,所述系统可以包括所述控制器中用于执行上文在示例性方法以及本文讨论的任何另外的示例性方法中讨论的任何一个或多个步骤的指令。在所述系统的第一示例中,所述指令还使所述控制器响应于执行滚动分流λ模式,单独地将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到每个稀气缸,并且在单独地施加所述一个或多个稀扭矩修正因子之前调整所述一个或多个稀扭矩修正因子,所述一个或多个稀扭矩修正因子基于被施加所述一个或多个稀扭矩修正因子的所述稀气缸的一个或多个参数来进行调整,其中所述滚动分流λ模式包括执行多个非化学计量发动机循环。在任选地包括所述第一示例的所述系统的第二示例中,所述指令还使所述控制器响应于执行所述滚动分流λ模式,单独地将所述一个或多个富扭矩修正因子施加到每个富气缸,在单独地施加所述一个或多个富扭矩修正因子之前调整所述一个或多个富扭矩修正因子,所述一个或多个富扭矩修正因子基于被施加所述一个或多个富扭矩修正因子的所述富气缸的一个或多个参数来进行调整。在任选地包括所述第一和第二示例中的一者或多者的所述系统的第三示例中,所述稀气缸的所述一个或多个参数和所述富气缸的所述一个或多个参数包括空燃比。在任选地包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述系统的第四示例中,所述第四示例还包括用于每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子,并且施加用于每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子包括将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到稀气缸组以计算稀气缸组扭矩输出以及将所述一个或多个富扭矩输出施加到富气缸组以计算富气缸组扭矩输出。在任选地包括所述第一至第四示例中的一者或多者的所述系统的第五示例中,将所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出求和以计算所述总发动机扭矩输出包括对所述稀气缸组扭矩输出和所述富气缸组扭矩输出进行求和。在任选地包括所述第一至第五示例中的一者或多者的所述系统的第六示例中,所述一个或多个稀扭矩修正因子包括火花正时扭矩修正因子和空燃比扭矩修正因子中的一者或多者。
在可以包括上文讨论的特征中的一者或多者的另外的方法中,所述方法包括:经由控制器以多个气缸中的一个或多个非化学计量气缸操作发动机;基于当前发动机转速、当前发动机负荷、当前可变凸轮正时(VCT)和所述多个气缸的总数来计算平均气缸扭矩输出;然后针对所述一个或多个非化学计量气缸中的每个稀气缸将一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述平均气缸扭矩输出以计算稀气缸扭矩输出;针对所述一个或多个非化学计量气缸中的每个富气缸将一个或多个富扭矩修正因子施加到所述平均气缸扭矩输出以计算富气缸扭矩输出;基于所述稀气缸扭矩输出和所述富气缸扭矩输出来计算总发动机扭矩输出;将所述总发动机扭矩输出与期望的扭矩输出进行比较;以及基于所述比较来调整被输送到所述多个气缸的燃料量和火花正时中的一者或多者。在所述方法的第一示例中,与所述一个或多个稀扭矩修正因子相关联的值是基于所述一个或多个非化学计量气缸中的所述稀气缸的λ值。在任选地包括所述第一示例的所述方法的第二示例中,与所述一个或多个富扭矩修正因子相关联的值是基于所述一个或多个非化学计量气缸中的所述富气缸的λ值。在任选地包括所述第一和第二示例中的一者或两者的所述方法的第三示例中,施加所述一个或多个稀扭矩修正因子包括将稀空燃比扭矩修正因子值施加到所述一个或多个非化学计量气缸中的所述稀气缸,并且其中施加所述一个或多个富扭矩修正因子包括将富空燃比扭矩修正因子值施加到所述一个或多个非化学计量气缸中的所述富气缸。在任选地包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述方法的第四示例中,在施加所述稀空燃比扭矩修正因子和所述富空燃比扭矩修正因子之前,将所有稀气缸与所有富气缸分开分组。在任选地包括所述第一至第四示例中的一者或多者的所述方法的第五示例中,施加所述一个或多个稀扭矩修正因子和施加所述一个或多个富扭矩修正因子包括单独地将空燃比扭矩修正因子值施加到所述一个或多个非化学计量气缸中的每一者。
另外或替代地,本文描述了用于诸如在分流λ模式期间以PFI和DI操作发动机的系统和方法。所述方法的第一示例包括在以至少一个稀气缸和至少一个富气缸操作发动机时,经由直接燃料喷射(DI)将燃料输送到所述至少一个稀气缸,并经由进气道燃料喷射(PFI)将燃料输送到所述至少一个富气缸。在任选地包括所述第一示例的第二示例中,所述方法还包括将经由PFI供应燃料的所述至少一个富气缸转变为替代地以化学计量操作;以及经由DI为被转变为以化学计量操作的所述至少一个富气缸供应燃料。在任选地包括所述第一和第二示例中的一者或两者的所述方法的第三示例中,所述至少一个富气缸响应于扭矩需求从高于阈值扭矩需求减小到低于所述阈值扭矩需求而转变。在任选地包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述方法的第四示例中,所述第四示例包括执行PFI和DI诊断,确定PFI不可用,然后经由DI为所述至少一个稀气缸和所述至少一个富气缸两者供应燃料。在任选地包括所述第一至第四示例中的一者或多者的所述方法的第五示例中,响应于扭矩需求大于阈值扭矩需求而以所述至少一个稀气缸和所述至少一个富气缸操作所述发动机。在任选地包括所述第一至第五示例中的一者或多者的所述方法的第六示例中,以所述至少一个稀气缸和所述至少一个富气缸操作所述发动机包括以滚动分流λ模式操作所述发动机,其中所述滚动分流λ模式包括执行多个非化学计量发动机循环。在任选地包括所述第一至第五示例中的一者或多者的所述方法的第七示例中,以所述至少一个稀气缸和所述至少一个富气缸操作所述发动机包括以默认分流λ模式操作所述发动机,其中所述默认分流λ模式包括仅执行化学计量发动机循环。在任选地包括所述第一至第七示例中的一者或多者的所述方法的第八示例中,经由直接燃料喷射器执行DI,并且其中经由与所述直接燃料喷射器不同的进气道燃料喷射器执行PFI。
还公开了一种示例性系统,所述系统包括:发动机,所述发动机包括多个气缸;多个直接喷射器,每个直接喷射器联接到所述多个气缸中的一者;多个进气道燃料喷射器,每个进气道燃料喷射器联接在所述多个气缸中的每一者的上游;以及控制器,所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,所述计算机可读指令在发动机操作期间被执行时使控制器:在以至少一个富气缸和至少一个稀气缸操作所述多个气缸时,经由对应的进气道燃料喷射器将燃料输送到所述至少一个富气缸,并经由对应的直接燃料喷射器将燃料输送到所述至少一个稀气缸。应注意,所述系统可以包括所述控制器中用于执行上文在示例性方法以及本文讨论的任何另外的示例性方法中讨论的任何一个或多个步骤的指令。在所述系统的第一示例中,所述计算机可读指令在发动机操作期间被执行时还使所述控制器:以化学计量操作所述多个气缸,并经由所述对应的直接喷射器将燃料输送到所述多个气缸。在任选地包括所述第一示例的所述系统的第二示例中,响应于扭矩需求小于阈值扭矩需求而以化学计量操作所述多个气缸。在任选地包括所述第一和第二示例中的一者或两者的所述系统的第三示例中,在滚动分流λ模式中的操作期间以所述至少一个富气缸和所述至少一个稀气缸操作所述多个气缸,其中所述滚动分流λ模式中存在多个非化学计量发动机循环,并且其中在默认分流λ模式中执行仅化学计量发动机循环。在任选地包括所述第一至第三示例中的一者或多者的所述系统的第四示例中,在所述默认分流λ模式中的操作期间,以所述至少一个富气缸和所述至少一个稀气缸操作所述多个气缸。在任选地包括所述第一至第四示例中的一者或多者的所述系统的第五示例中,响应于在所述默认分流λ模式的共振频率区域中操作所述发动机以及所述滚动分流λ模式的潜在扭矩大于所述默认分流λ模式的潜在扭矩中的一者或多者而执行所述滚动分流λ模式。在任选地包括所述第一至第五示例中的一者或多者的所述系统的第六示例中,基于发动机转速和发动机负荷来确定所述发动机在所述默认分流λ模式的所述共振频率区域中操作。在任选地包括所述第一至第六示例中的一者或多者的所述系统的第七示例中,所述计算机可读指令在发动机操作期间被执行时还使所述控制器:针对双重燃料喷射执行诊断,其中所述双重燃料喷射响应于所述直接喷射器和所述进气道燃料喷射器两者都是可操作的而是可用的,并且其中所述双重燃料喷射响应于所述直接喷射器和所述进气道燃料喷射器中的仅一者是可操作的而是不可用的;确定所述双重燃料喷射是不可用的;以及以至少一个富气缸和至少一个稀气缸继续操作所述多个气缸,使用进气道燃料喷射将燃料输送到所述至少一个富气缸和所述至少一个稀气缸。
在另外的示例中,一种方法包括在以至少一个富气缸和至少一个稀气缸操作发动机的多个气缸时,经由进气道燃料喷射(PFI)将燃料输送到所述至少一个富气缸并经由直接燃料喷射(DI)将燃料输送到所述至少一个稀气缸;以及确定PFI和DI中的一者不再可用,并经由仅PFI或仅DI将燃料输送到所有所述气缸。在所述方法的第一示例中,响应于扭矩需求大于阈值扭矩需求而以至少一个富气缸和所述至少一个稀气缸操作所述多个气缸。在任选地包括所述第一示例的所述方法的第二示例中,执行经由仅PFI或仅DI将所述燃料输送到所有所述气缸,同时仍然以至少一个富气缸和至少一个稀气缸操作所述多个气缸。在任选地包括所述第一和第二示例中的一者或两者的所述方法的第三示例中,响应于扭矩需求大于阈值而以至少一个富气缸和所述至少一个稀气缸操作所述多个气缸。
应当注意,本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,并且可由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所述的具体程序可以表示任何数量的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等)中的一种或多种。因此,所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行,或者在一些情况下被省略。同样地,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点所必需的,而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可以根据所使用的特定策略而重复地执行。此外,所描述的动作、操作和/或功能可图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码,其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令来实施。
应当理解,本文中公开的配置和程序本质上是示例性的,并且这些特定的实施例不应被视为具有限制意义,因为众多变化是可能的。例如,上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文中公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的且非明显的组合和子组合。
如本文所使用,除非另有指定,否则术语“约”被解释为表示所述范围的±5%。
所附权利要求具体地指出被视为新颖的且非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可指代“一个”要素或“第一”要素或其等同物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合,既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可通过修正本权利要求或通过在此申请或相关申请中呈现新的权利要求来要求保护。此类权利要求与原始权利要求相比无论在范围上更宽、更窄、等同或不同都被视为包括在本公开的主题内。

Claims (15)

1.一种方法,其包括:
经由控制器
以多个气缸中的一个或多个非化学计量气缸来操作发动机;
计算所述多个气缸的化学计量扭矩输出;然后
将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出,以计算稀扭矩输出;
单独地将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算富扭矩输出;
对所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出进行求和以计算总发动机扭矩输出;
将所述总发动机扭矩输出与期望的扭矩输出进行比较;以及
基于所述比较,调整被输送到所述多个气缸的燃料量和火花正时中的一者或多者。
2.根据权利要求1所述的方法,其中将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到每个稀气缸包括:单独地将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到每个稀气缸;以及在单独地施加所述一个或多个稀扭矩修正因子之前,调整所述一个或多个稀扭矩修正因子,所述一个或多个稀扭矩修正因子基于被施加所述一个或多个稀扭矩修正因子的所述稀气缸的一个或多个参数来进行调整。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述稀气缸的所述一个或多个参数包括所述稀气缸的空燃比。
4.根据权利要求1所述的方法,其中计算所述总发动机扭矩输出包括将所述一个或多个非化学计量气缸分组为富气缸组和稀气缸组,其中施加用于每个稀气缸的所述一个或多个稀扭矩修正因子包括将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述稀气缸组以形成稀气缸组扭矩输出,并且其中施加用于每个富气缸的所述一个或多个富扭矩修正因子包括将所述一个或多个富扭矩修正因子施加到所述富气缸组以形成富气缸组扭矩输出。
5.根据权利要求4所述的方法,其中对所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出进行求和以计算所述总发动机扭矩输出包括对所述富气缸组扭矩输出和所述稀气缸组扭矩输出进行求和。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述一个或多个富扭矩修正因子包括富气缸组火花正时和富气缸组空燃比中的一者或多者,并且其中所述一个或多个稀扭矩修正因子包括稀气缸组火花正时和稀气缸组空燃比中的一者或多者,其中所述富气缸组的所述一个或多个非化学计量气缸中的每一者具有相同的富偏差量,并且其中所述稀气缸组的所述一个或多个非化学计量气缸中的每一者具有相同的稀偏差量。
7.根据权利要求1所述的方法,其中调整被输送到所述多个气缸的所述燃料量包括调整所述发动机的一个或多个燃料喷射器的致动,并且其中调整所述火花正时包括调整所述发动机的一个或多个火花塞的致动。
8.根据权利要求1所述的方法,其中所述一个或多个稀扭矩修正因子包括火花正时扭矩修正因子和空燃比扭矩修正因子中的一者或多者。
9.一种系统,其包括:
发动机,其中所述发动机包括多个气缸;
多个燃料喷射器,所述多个燃料喷射器联接到所述发动机;
控制器,所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令,所述计算机可读指令在发动机操作期间被执行时使所述控制器:
以多个气缸中的一个或多个非化学计量气缸操作发动机;
计算所述多个气缸的化学计量扭矩输出;然后
将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算稀扭矩输出;
单独地将用于所述一个或多个非化学计量气缸中的每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子施加到所述化学计量扭矩输出以计算富扭矩输出;
对所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出进行求和以计算总发动机扭矩输出;
将所述总发动机扭矩输出与期望的扭矩输出进行比较;以及
基于所述比较,调整被输送到所述多个气缸的燃料量和火花正时中的一者或多者。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述指令还使所述控制器响应于执行滚动分流λ模式,单独地将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到每个稀气缸,并且在单独地施加所述一个或多个稀扭矩修正因子之前调整所述一个或多个稀扭矩修正因子,所述一个或多个稀扭矩修正因子基于被施加所述一或个多个稀扭矩修正因子的所述稀气缸的一个或多个参数来进行调整,其中所述滚动分流λ模式包括执行多个非化学计量发动机循环。
11.根据权利要求10所述的系统,其中所述指令还使所述控制器响应于执行所述滚动分流λ模式,单独地将所述一个或多个富扭矩修正因子施加到每个富气缸,在单独地施加所述一个或多个富扭矩修正因子之前调整所述一个或多个富扭矩修正因子,所述一个或多个富扭矩修正因子基于被施加所述一或个多个富扭矩修正因子的所述富气缸的一个或多个参数来进行调整。
12.根据权利要求11所述的系统,其中所述稀气缸的所述一个或多个参数和所述富气缸的所述一个或多个参数包括空燃比。
13.根据权利要求9所述的系统,其中施加用于每个稀气缸的一个或多个稀扭矩修正因子和施加用于每个富气缸的一个或多个富扭矩修正因子包括将所述一个或多个稀扭矩修正因子施加到稀气缸组以计算稀气缸组扭矩输出以及将所述一个或多个富扭矩修正因子施加到富气缸组以计算富气缸组扭矩输出。
14.根据权利要求13所述的系统,其中将所述稀扭矩输出和所述富扭矩输出求和以计算所述总发动机扭矩输出包括对所述稀气缸组扭矩输出和所述富气缸组扭矩输出进行求和。
15.根据权利要求9所述的系统,其中所述一个或多个稀扭矩修正因子包括火花正时扭矩修正因子和空燃比扭矩修正因子中的一者或多者。
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