CN114941581B - 用于低温燃烧（ltc）发动机的被动选择性催化还原（scr）系统和方法 - Google Patents

用于低温燃烧（ltc）发动机的被动选择性催化还原（scr）系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114941581B
CN114941581B CN202111516790.5A CN202111516790A CN114941581B CN 114941581 B CN114941581 B CN 114941581B CN 202111516790 A CN202111516790 A CN 202111516790A CN 114941581 B CN114941581 B CN 114941581B
Authority
CN
China
Prior art keywords
engine
ltc
ratio
mode
control module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202111516790.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114941581A (zh
Inventor
H·允
J·姜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN114941581A publication Critical patent/CN114941581A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114941581B publication Critical patent/CN114941581B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3064—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion with special control during transition between modes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1473—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation method
    • F02D41/1475—Regulating the air fuel ratio at a value other than stoichiometry
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F02D13/0265—Negative valve overlap for temporarily storing residual gas in the cylinder
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1463—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases downstream of exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/3011—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion
    • F02D41/3017—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used
    • F02D41/3035—Controlling fuel injection according to or using specific or several modes of combustion characterised by the mode(s) being used a mode being the premixed charge compression-ignition mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/045—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions combined with electronic control of other engine functions, e.g. fuel injection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P5/00—Advancing or retarding ignition; Control therefor
    • F02P5/04—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions
    • F02P5/145—Advancing or retarding ignition; Control therefor automatically, as a function of the working conditions of the engine or vehicle or of the atmospheric conditions using electrical means
    • F02P5/15—Digital data processing
    • F02P5/1502—Digital data processing using one central computing unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
    • F01N2430/06—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by varying fuel-air ratio, e.g. by enriching fuel-air mixture
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F02D13/0219—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only by shifting the phase, i.e. the opening periods of the valves are constant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/002—Controlling intake air by simultaneous control of throttle and variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D2041/1468—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases
    • F02D2041/1469—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an ammonia content or concentration of the exhaust gases with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明涉及用于低温燃烧（LTC）发动机的被动选择性催化还原（SCR）系统和方法。燃烧模式模块被配置成使低温燃烧（LTC）发动机的操作在火花点火（SI）模式、正气门重叠（PVO）模式和负气门重叠（NVO）模式之间转换。火花控制模块被配置成当LTC发动机以SI模式操作时控制火花塞在LTC发动机的汽缸中产生火花。气门控制模块被配置成当LTC发动机以PVO模式和NVO模式操作时相应地控制汽缸的进气门和排气门以产生PVO和NVO。空气/燃料（A/F）控制模块被配置成当LTC发动机的操作从SI模式和NVO模式中的任一种转换到PVO模式时，将LTC发动机的期望A/F比调整为浓A/F比。

Description

用于低温燃烧（LTC）发动机的被动选择性催化还原（SCR）系统 和方法
政府条款
本发明是在美国能源部授予的授权号DE-EE0007788的政府支持下完成的。政府对本发明享有一定的权利。
技术领域
本部分中提供的信息是为了总体上呈现本公开的背景的目的。在本部分中所描述的程度上，当前署名的发明人的工作，以及在提交时可能在其他方面无资格作为现有技术的本说明书的各方面，均未明确地或隐含地被承认为抵触本公开的现有技术。
本公开涉及用于低温燃烧（LTC）发动机的被动选择性催化还原（SCR）系统和方法。
背景技术
三元和选择性催化还原（SCR）催化器减少来自发动机的排气中的排放。当发动机的空气/燃料比为浓或化学计量（stoichiometric）时，三元催化器还原碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物并产生氨，并且SCR催化器储存该氨。当空气/燃料比为稀时，三元催化器还原碳氢化合物和一氧化碳，并且储存在SCR催化器中的氨被用于还原氮氧化物。因此，当空气/燃料比为稀时，储存在SCR催化器中的氨量减少。
通常，空气/燃料比被调整为稀以提高燃料经济性。被动SCR系统可将空气/燃料比从稀转换为浓，以增加SCR催化器中的氨储存水平。主动SCR系统将例如尿素的配量剂喷射到排气中，以增加SCR催化器中的氨储存水平。该配量剂分解以形成储存在SCR催化器中的氨。
发明内容
根据本公开的系统的示例包括燃烧模式模块、火花控制模块、气门控制模块和空气/燃料（A/F）比控制模块。燃烧模式模块被配置成使低温燃烧（LTC）发动机的燃烧模式在火花点火（SI）模式、正气门重叠（PVO）模式和负气门重叠（NVO）模式之间转换。火花控制模块被配置成当LTC发动机以SI模式操作时控制火花塞在LTC发动机的汽缸中产生火花。气门控制模块被配置成当LTC发动机以PVO模式操作时控制汽缸的进气门和排气门以产生正气门重叠。气门控制模块被配置成当LTC发动机以NVO模式操作时控制汽缸的进气门和排气门以产生负气门重叠。A/F比控制模块被配置成当LTC发动机的燃烧模式从SI模式和NVO模式中的任一种转换到PVO模式时，将LTC发动机的期望A/F比调整为浓A/F比（或富A/F比，richA/F ratio）。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比已被调整为所述浓A/F比第一时段时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述浓A/F比调整为稀A/F比（或贫A/F比，lean A/F ratio）。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成基于所述LTC发动机的排气系统中的选择性催化还原（SCR）催化器中的氨的储存水平来确定所述第一时段。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且自从所述LTC发动机的所述期望A/F比上次转换到所述浓A/F比以来所经过的时段大于第一频率的倒数时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述稀A/F比调整为所述浓A/F比。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成基于所述LTC发动机的排气系统中的SCR催化器中的氨的储存水平来确定所述第一频率。
在一个方面，所述燃烧模式模块被配置成基于所述LTC发动机的速度和所述LTC发动机上的负载，而使所述LTC发动机的所述燃烧模式在所述SI模式、所述PVO模式和所述NVO模式之间转换。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为化学计量A/F比。
在一个方面，当所述LTC发动机以所述PVO模式或所述NVO模式操作时，所述LTC发动机被配置成使用均质充量压缩点火、预混充量压缩点火和反应性控制压缩点火中的至少一种来燃烧所述汽缸内的A/F混合物。
在一个方面，所述系统还包括期望歧管绝对压力（MAP）模块和节气门控制模块。期望MAP模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，确定第一期望MAP。节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比，并且所述LTC发动机的实际MAP大于所述第一期望MAP时，减小所述LTC发动机的节气门的开口面积。
在一个方面，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述实际MAP小于或等于所述第一期望MAP时，停止减小所述节气门的所述开口面积。
在一个方面，所述期望MAP模块被配置成基于所述LTC发动机的速度和所述LTC发动机上的负载来确定所述第一期望MAP。
在一个方面，所述气门控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述实际MAP来确定所述汽缸中的已燃气体的期望质量；以及控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以减少所述正气门重叠的量，以便将所述汽缸中的已燃气体的实际质量减少到所述汽缸中的已燃气体的所述期望质量。
在一个方面，所述系统还包括燃料控制模块，所述燃料控制模块配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述LTC发动机的所述实际MAP来调整所述汽缸的燃料喷射正时和所述汽缸的燃料分流比。所述燃料分流比是在发动机循环期间前导燃料喷射的质量与所述发动机循环期间所有燃料喷射的总质量之间的比率。
在一个方面，所述火花控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述LTC发动机的所述实际MAP来调整所述汽缸的火花正时。
在一个方面，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为稀A/F比，并且所述LTC发动机的所述实际MAP小于第二期望MAP时，增加所述节气门的所述开口面积。
在一个方面，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述实际MAP大于或等于所述第二期望MAP时，停止增加所述节气门的所述开口面积。
在一个方面，所述气门控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述稀A/F比时，基于所述实际MAP来确定所述汽缸中的已燃气体的期望质量；以及控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以增加所述正气门重叠的量，以便将所述汽缸中的已燃气体的实际质量增加到所述汽缸中的已燃气体的所述期望质量。
根据本公开的系统的另一个示例包括燃烧模式模块、火花控制模块、气门控制模块和空气/燃料（A/F）比控制模块。燃烧模式模块被配置成使低温燃烧（LTC）发动机的燃烧模式在火花点火（SI）模式、正气门重叠（PVO）模式和负气门重叠（NVO）模式之间转换。火花控制模块被配置成当LTC发动机以SI模式操作时控制火花塞在LTC发动机的汽缸中产生火花。气门控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，控制所述汽缸的进气门和排气门以产生正气门重叠；以及当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以产生负气门重叠。A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，将所述LTC发动机的期望A/F比调整为化学计量A/F比；当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为稀A/F比；以及当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为浓A/F比。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述燃烧模式从所述SI模式和所述NVO模式中的任一种转换到所述PVO模式时，将所述期望A/F比调整为所述浓A/F比。
在一个方面，所述A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且所述LTC发动机的所述期望A/F比已被调整为所述浓A/F比阈值时段时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述浓A/F比调整为所述稀A/F比。
本发明还包括以下方案。
方案1. 一种系统，包括：
燃烧模式模块，其配置成使低温燃烧（LTC）发动机的燃烧模式在火花点火（SI）模式、正气门重叠（PVO）模式和负气门重叠（NVO）模式之间转换；
火花控制模块，其配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，控制火花塞在所述LTC发动机的汽缸中产生火花；
气门控制模块，其配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，控制所述汽缸的进气门和排气门以产生正气门重叠；以及
当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以产生负气门重叠；以及
空气/燃料（A/F）比控制模块，其配置成当所述LTC发动机的所述燃烧模式从所述SI模式和所述NVO模式中的任一种转换到所述PVO模式时，将所述LTC发动机的期望A/F比调整为浓A/F比。
方案2. 根据方案1所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比已被调整为所述浓A/F比第一时段时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述浓A/F比调整为稀A/F比。
方案3. 根据方案2所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成基于所述LTC发动机的排气系统中的选择性催化还原（SCR）催化器中的氨的储存水平来确定所述第一时段。
方案4. 根据方案2所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且自从所述LTC发动机的所述期望A/F比上次转换到所述浓A/F比以来所经过的时段大于第一频率的倒数时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述稀A/F比调整为所述浓A/F比。
方案5. 根据方案4所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成基于所述LTC发动机的排气系统中的SCR催化器中的氨的储存水平来确定所述第一频率。
方案6. 根据方案1所述的系统，其中，所述燃烧模式模块被配置成基于所述LTC发动机的速度和所述LTC发动机上的负载，而使所述LTC发动机的所述燃烧模式在所述SI模式、所述PVO模式和所述NVO模式之间转换。
方案7. 根据方案1所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为化学计量A/F比。
方案8. 根据方案1所述的系统，其中，当所述LTC发动机以所述PVO模式或所述NVO模式操作时，所述LTC发动机被配置成使用均质充量压缩点火、预混充量压缩点火和反应性控制压缩点火中的至少一种来燃烧所述汽缸内的A/F混合物。
方案9. 根据方案1所述的系统，还包括：
期望歧管绝对压力（MAP）模块，其配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，确定第一期望MAP；以及
节气门控制模块，其配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比，并且所述LTC发动机的实际MAP大于所述第一期望MAP时，减小所述LTC发动机的节气门的开口面积。
方案10. 根据方案9所述的系统，其中，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述实际MAP小于或等于所述第一期望MAP时，停止减小所述节气门的所述开口面积。
方案11. 根据方案9所述的系统，其中，所述期望MAP模块被配置成基于所述LTC发动机的速度和所述LTC发动机上的负载来确定所述第一期望MAP。
方案12. 根据方案9所述的系统，其中，所述气门控制模块被配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述实际MAP来确定所述汽缸中的已燃气体的期望质量；以及
控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以减少所述正气门重叠的量，以便将所述汽缸中的已燃气体的实际质量减少到所述汽缸中的已燃气体的所述期望质量。
方案13. 根据方案9所述的系统，还包括燃料控制模块，所述燃料控制模块配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述LTC发动机的所述实际MAP来调整所述汽缸的燃料喷射正时和所述汽缸的燃料分流比，其中，所述燃料分流比是在发动机循环期间前导燃料喷射的质量与所述发动机循环期间所有燃料喷射的总质量之间的比率。
方案14. 根据方案9所述的系统，其中，所述火花控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述LTC发动机的所述实际MAP来调整所述汽缸的火花正时。
方案15. 根据方案9所述的系统，其中，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为稀A/F比，并且所述LTC发动机的所述实际MAP小于第二期望MAP时，增加所述节气门的所述开口面积。
方案16. 根据方案15所述的系统，其中，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述实际MAP大于或等于所述第二期望MAP时，停止增加所述节气门的所述开口面积。
方案17. 根据方案15所述的系统，其中，所述气门控制模块被配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述稀A/F比时，基于所述实际MAP来确定所述汽缸中的已燃气体的期望质量；以及
控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以增加所述正气门重叠的量，以便将所述汽缸中的已燃气体的实际质量增加到所述汽缸中的已燃气体的所述期望质量。
方案18. 一种系统，包括：
燃烧模式模块，其配置成使低温燃烧（LTC）发动机的燃烧模式在火花点火（SI）模式、正气门重叠（PVO）模式和负气门重叠（NVO）模式之间转换；
火花控制模块，其配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，控制火花塞在所述LTC发动机的汽缸中产生火花；
气门控制模块，其配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，控制所述汽缸的进气门和排气门以产生正气门重叠；以及
当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以产生负气门重叠；以及
空气/燃料（A/F）比控制模块，其配置成：
当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，将所述LTC发动机的期望A/F比调整为化学计量A/F比；
当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为稀A/F比；以及
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为浓A/F比。
方案19. 根据方案18所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述燃烧模式从所述SI模式和所述NVO模式中的任一种转换到所述PVO模式时，将所述期望A/F比调整为所述浓A/F比。
方案20. 根据方案19所述的系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且所述LTC发动机的所述期望A/F比已被调整为所述浓A/F比阈值时段时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述浓A/F比调整为所述稀A/F比。
根据详细描述、权利要求和附图，本公开的适用性的其他方面将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意在用于说明的目的，并不意在限制本公开的范围。
附图说明
通过详细描述和附图，将会更充分地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；
图3是流程图，其图示了当发动机以正气门重叠（positive valve overlap，PVO）模式操作时根据本公开的用于优化发动机的空气/燃料（A/F）比的示例性方法；
图4是图示了根据本公开的发动机操作状况与PVO模式、负气门重叠（negativevalve overlap，NVO）模式和火花点火（SI）模式之间的示例性关系的示图；
图5是图示了根据本公开的当发动机从以NVO模式操作转变成以PVO模式操作时发动机的示例性A/F比的示图；
图6是图示了根据本公开的当发动机以PVO模式操作时从发动机的排气系统排出氮氧化物的示例性速率的示图；
图7是图示了根据本公开的当发动机以PVO模式操作时从发动机的排气系统排出一氧化碳的示例性速率的示图；
图8是图示了根据本公开的当发动机以PVO模式操作时从发动机的排气系统排出各种排放物的示例性速率的示图；
图9是流程图，其图示了根据本公开的在发动机以PVO模式操作时调整发动机的致动器以使发动机的A/F比在稀A/F比和浓A/F比之间转换的方法；
图10是图示了根据本公开的在发动机以PVO模式操作时当发动机的节气门保持打开同时发动机的A/F比被调整至浓A/F比时的发动机操作状况的示图；以及
图11是图示了根据本公开的在发动机以PVO模式操作时当发动机的节气门关闭同时发动机的A/F比被调整至浓A/F比时的发动机操作状况的示图。
在附图中，附图标记可重复用于标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
主动SCR系统通常与低温燃烧（LTC）发动机一起使用，以减少LTC发动机产生的排气中的氮氧化物排放。LTC发动机配置成按以下模式中的一种或多种操作：火花点火（SI）模式、均质充量压缩点火（HCCI）模式、预混充量压缩点火（PCCI）模式和反应性控制压缩点火（RCCI）模式。当LTC发动机以任何上述压缩点火（CI）模式操作时，LTC发动机的气门正时通常被调整成产生正气门重叠或负气门重叠。
如上所述，被动SCR系统将发动机的A/F比调整为浓A/F比以在SCR催化器中积聚氨，当发动机的A/F比被调整为稀A/F比时，该氨用于还原氮氧化物。在调整LTC发动机的气门正时以产生负气门重叠的同时将LTC发动机的A/F比调整为浓A/F比可能会导致高燃烧噪音和/或不稳定燃烧。在调整LTC发动机的气门正时以产生正气门重叠的同时将LTC发动机的A/F比调整为浓A/F比可能会将一氧化碳排放增加到不期望的水平。
根据本公开的被动SCR系统仅在调整LTC发动机的气门正时以产生正气门重叠的同时将LTC发动机的A/F比调整为浓A/F比。这避免了与在调整LTC发动机的气门正时以产生负气门重叠的同时将LTC发动机的A/F比调整为浓A/F比相关联的燃烧问题。被动SCR系统还最大限度地减少了LTC发动机以浓A/F比操作的时段，从而最大限度地减少了LTC发动机排出的一氧化碳排放，并且提高了LTC发动机的燃料效率。
此外，当LTC发动机以浓A/F比操作时，被动SCR系统逐渐关闭LTC发动机的节气门，以减少在每个发动机循环期间输送到其汽缸的空气质量，同时将其扭矩输出维持在要求的水平。该减少的空气质量导致汽缸中更多的残留气体，这可能会因自燃而导致燃烧不稳定。为避免此问题，被动SCR系统会在节气门关闭时减少正气门重叠量，以减少通过排气门吸入排气。此外，被动SCR系统会调整火花和燃料喷射正时，以在浓A/F比和稀A/F比之间的转换期间实现火花辅助燃烧。
现在参考图1，发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩。发动机102产生的驱动扭矩的量是基于来自扭矩请求模块104的驾驶员扭矩请求（即，驾驶员要求的扭矩）。扭矩请求模块104可基于加速器踏板的位置和/或巡航控制系统（未示出）的速度设置来产生驾驶员扭矩请求。
空气通过进气系统108被吸入到发动机102中。该进气系统108包括进气歧管110和节气门112。该节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，其调节节气门112的开度以控制吸入到进气歧管110中的空气量。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的汽缸中。虽然发动机102可包括多个汽缸，但是出于说明的目的，仅示出了单个代表性汽缸118。仅作为示例，发动机102可包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个汽缸。ECM 114可停用这些汽缸中的一些，这在某些发动机操作状况下可提高燃料经济性。
发动机102可使用四冲程发动机循环来操作。下面描述的这四个冲程被命名为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴（未示出）的每次旋转期间，在汽缸118内发生这四个冲程中的两个。因此，对汽缸118而言，要经历所有四个冲程，需要两次曲轴旋转。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入到汽缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，其调节通过燃料喷射器125执行的燃料喷射，以实现所期望的空气/燃料比。燃料可在中心位置处或在多个位置处被喷射到进气歧管110中，例如，在接近每个汽缸的进气门122的位置处。在各种实施方式中，燃料可被直接喷射到汽缸中或者喷射到与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可停止向被停用的汽缸的燃料喷射。
喷射的燃料在汽缸118中与空气混合并且产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩该空气/燃料混合物。发动机102是低温燃烧发动机，其按照以下燃烧模式中的一种或多种燃烧空气/燃料混合物：火花点火（SI）、均质充量压缩点火（HCCI）、预混充量压缩点火（PCCI）和反应性控制压缩点火（RCCI）。当发动机102以SI模式操作时，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号为火花塞128供能，以在汽缸118中产生火花，该火花点燃空气/燃料混合物。该火花的正时（timing）可相对于活塞处于称为上死点（TDC）的其最顶部位置处的时间来指定。当发动机102以任何压缩点火模式操作时，汽缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。发动机102可结合任何压缩点火模式以火花辅助模式操作。当发动机102以火花辅助模式操作时，在通过汽缸118中的压缩启动燃烧之后，火花致动器模块126为火花塞128供能，以在汽缸118中产生火花来确保全部空气/燃料混合物燃烧。
火花致动器模块126可通过指定在TDC之前或之后多远产生火花的火花正时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可与曲轴角同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可停止向停用的汽缸提供火花。
产生火花可被称为点火事件（firing event）。火花致动器模块126可具有改变每个点火事件的火花正时的能力。当该火花正时信号在上一个点火事件和下一个点火事件之间改变时，火花致动器模块126甚至可有能力改变该下一个点火事件的火花正时。在各种实施方式中，发动机102可包括多个汽缸，并且火花致动器模块126可针对发动机102中的所有汽缸将火花正时相对于TDC改变相同的量。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧将活塞向下驱动，从而驱动曲轴。燃烧冲程可被限定为活塞到达TDC和活塞返回到下死点（BDC）的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动，并通过排气门130排出燃烧的副产物。这些燃烧的副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气门122使用进气门致动器136致动，而排气门130使用排气门致动器138致动。气门致动器模块139可基于来自ECM 114的信号来控制进气门致动器136和排气门致动器138。在各种实施方式中，进气门致动器136可致动汽缸118的多个进气门（包括进气门122）。类似地，排气门致动器138可致动汽缸118的多个排气门（包括排气门130）。此外，单个气门致动器可致动汽缸118的一个或多个排气门和汽缸118的一个或多个进气门。此外，进气门致动器136可致动多个汽缸的多个进气门，并且排气门致动器138可致动多个汽缸的多个排气门。
在各种实施方式中，进气门致动器136可由进气凸轮轴140驱动，而排气门致动器138可由排气凸轮轴142驱动。例如，进气门致动器136可包括摇臂和连接到该摇臂的凸轮从动件。当该凸轮从动件接合进气凸轮轴140上的突出部时，该摇臂可使进气门122从其气门座升起。类似地，排气门致动器138可包括摇臂和耦接到该摇臂的凸轮从动件。当该凸轮从动件接合排气凸轮轴142上的突出部时，该摇臂可使排气门130从其气门座升起。
在其他实施方式中，进气门致动器136和排气门致动器138可独立于凸轮轴致动进气门122和排气门130。例如，进气门122和排气门130可以是电磁或电动液压气门致动器。在这些实施方式中，进气门致动器136和排气门致动器138可被称为无凸轮气门致动器。
进气门致动器136和排气门致动器138可改变进气门122和排气门130从它们相应的气门座升起的量。例如，进气门致动器136和排气门致动器138可在第一升程状态和第二升程状态之间转换。当在第一升程状态下操作时，进气门致动器136和排气门致动器138可使进气门122和排气门130从它们相应的气门座升高第一量。当在第二升程状态下操作时，进气门致动器136和排气门致动器138可使进气门122和排气门130从它们相应的气门座升高第二量。该第一量和第二量可以是预定的非零值。此外，第二量可大于第一量。在这方面，第一升程状态可被称为低升程状态，而第二升程状态可被称为高升程状态。
当进气门致动器136和排气门致动器138被凸轮驱动时，进气门致动器136和排气门致动器138中的每一个可包括凸轮从动件，该凸轮从动件具有可调整的高度以改变进气门122和排气门130的升程。可替代地，进气门致动器136和排气门致动器138中的每一个可包括螺线管，该螺线管使凸轮轴段沿凸轮轴140和142中的一个的长度平移，以使得凸轮从动件接合凸轮轴段上的不同突出部。这些突出部可具有不同的高度，使得转换凸轮从动件接合突出部中的哪一个会改变进气门122和排气门130的升程。诸如这些的气门致动器可被称为滑动凸轮致动器。
当进气门致动器136和排气门致动器138是无凸轮气门致动器时，气门致动器136和138还可相应地调整进气门122和排气门130的正时。当进气门致动器136和排气门致动器138被凸轮驱动时，进气门122和排气门130的正时可相应地通过进气和排气凸轮相位器148、150调整。气门致动器模块139可基于从ECM 114接收到的信号来调整进气和排气凸轮相位器148、150的位置。
当发动机102以正气门重叠（PVO）模式操作时，气门致动器136和138调整进气门122和排气门130的正时，以产生正气门重叠。当进气门122和排气门130的打开时段彼此重叠时，发生正气门重叠。当发动机102以负气门重叠（NVO）模式操作时，气门致动器136和138调整进气门122和排气门130的正时，以产生负气门重叠。当进气门122和排气门130的打开时段不重叠时，发生负气门重叠。
ECM 114可通过指示气门致动器模块139禁用进气门122和排气门130的打开来停用汽缸118。当进气门致动器136被凸轮驱动时，进气门致动器136可通过使进气门122与进气凸轮轴140分离来禁用进气门122的打开。类似地，当排气门致动器138被凸轮驱动时，排气门致动器138可通过使排气门130与排气凸轮轴142分离来禁用排气门130的打开。
在各种实施方式中，气门致动器模块139可通过将进气门致动器136和排气门致动器138转换到第三升程状态来禁用进气门122和排气门130的打开。当以第三升程状态操作时，进气门致动器136和排气门致动器138可不使进气门122和排气门130从它们相应的气门座升起（即，升程量可为零）。因此，该第三升程状态可被称为零升程状态。
排气系统134包括三元催化器166和选择性催化还原（SCR）催化器168。当发动机102的空气/燃料比为浓或化学计量时，三元催化器166还原碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物并产生氨，并且SCR催化器168储存该氨。当空气/燃料比为稀时，三元催化器166还原碳氢化合物和一氧化碳，并且储存在SCR催化器168中的氨被用于还原氮氧化物。
曲轴的位置可使用曲轴位置（CKP）传感器172来测量。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度（ECT）传感器174来测量。ECT传感器174可位于发动机102内或位于冷却剂循环的其他位置处，例如散热器（未示出）处。
进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力（MAP）传感器176来测量。在各种实施方式中，可测量发动机真空，其是环境空气压力和进气歧管110内的压力之间的差异。流入到进气歧管110中的空气的质量流率可使用质量空气流量（MAF）传感器178来测量。在各种实施方式中，MAF传感器178可位于还包括节气门112的壳体中。
节气门致动器模块116可使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）180来测量节气门112的位置。被吸入到发动机102中的环境空气的温度可使用进气温度（IAT）传感器182来测量。来自发动机102的排气的空气/燃料比可使用空气/燃料比（AFR）传感器184来测量。来自发动机102的排气中的氮氧化物和氨水平（或浓度）可使用氮氧化物（NOX）传感器186来测量。AFR传感器184和NOX传感器186可定位在三元催化器166的出口处或附近。来自发动机102的排气的温度可使用排气温度（EGT）传感器188来测量。EGT传感器188可被设置在SCR催化器168的入口处或附近。
ECM 114使用来自这些传感器的信号来为发动机系统100做出控制决定。在一个示例中，当发动机102的燃烧模式从NVO模式和SI模式中的任一者转换到PVO模式时，ECM 114将发动机102的期望A/F比调整为浓A/F比。ECM 114然后通过在每个发动机循环期间调整节气门112的位置和/或燃料喷射器125喷射的燃料量，来将由AFR传感器184测量的实际A/F比调整为期望A/F比。
在发动机102已经以PVO模式操作一定时段之后，ECM 114将发动机102的期望A/F比调整为稀A/F比。在发动机102的燃烧模式转换到PVO模式的时段内将发动机102的A/F比调整为浓A/F比减少了离开排气系统134的排气中的氮氧化物的量。限制该时段的持续时间减少了离开排气系统134的排气中的碳氢化合物的量，并且增加了发动机102的燃料效率。
现在参考图2，ECM 114的示例性实施方式包括发动机速度模块202、期望MAP模块204、氨储存水平模块206、燃烧模式模块208和A/F比控制模块210。发动机速度模块202基于来自CKP传感器172的曲轴位置来确定发动机102的速度。例如，发动机速度模块202可基于随着曲轴完成一次或多次旋转所经过的时段来计算发动机速度。发动机速度模块202输出发动机速度。
期望MAP模块204确定发动机102的期望MAP。期望MAP模块204可将发动机102的期望MAP设置为预定值。附加地或替代地，期望MAP模块204可基于发动机102的一种或多种操作状况、例如发动机102的速度和/或发动机102上的负载来确定发动机102的期望MAP。该发动机负载等于驾驶员扭矩请求。期望MAP模块204输出发动机102的期望MAP。
氨储存水平模块206估计SCR催化器168中的氨的储存水平。氨储存水平模块206可基于进入SCR催化器168的氨的质量流率、进入SCR催化器168的氮氧化物的质量流率和进入SCR催化器168的排气的温度来估计氨储存水平。例如，氨储存水平模块206可使用数学模型或查找表基于氨流率、氮氧化物流率和排气温度来估计氨储存水平。氨储存水平模块206从EGT传感器188接收排气温度。氨储存水平模块206输出氨储存水平。
氨储存水平模块206可基于进入SCR催化器168的氨水平和进入SCR催化器168的排气的质量流率来确定氨流率。例如，氨储存水平模块206可确定氨水平和排气流率的乘积，以获得氨流率。氨储存水平模块206可基于进入SCR催化器168的氮氧化物水平和进入SCR催化器168的排气的质量流率来确定氮氧化物流率。例如，氨储存水平模块206可确定氮氧化物水平和排气流率的乘积，以获得氮氧化物流率。
当发动机102的空气/燃料比为稀时，氨储存水平模块206可将氨水平设置为零，并基于来自NOX传感器186的输入来确定氮氧化物水平。当发动机102的空气/燃料比为浓或化学计量时，氨储存水平模块206可将氮氧化物水平设置为零，并基于来自NOX传感器186的输入来确定氨水平。氨储存水平模块206从AFR传感器184接收发动机102的空气/燃料比。氨储存水平模块206可使用来自MAF传感器178的进气质量流率作为排气流率的近似值。
燃烧模式模块208使发动机102的燃烧模式在SI模式、PVO模式和NVO模式之间转换。在一个示例中，燃烧模式模块208根据发动机速度和/或发动机负载使发动机102的燃烧模式在SI模式、PVO模式和NVO模式之间转换。燃烧模式模块208还可将发动机102的燃烧模式调整为HCCI模式、PCCI模式和RCCI模式。燃烧模式模块208可将发动机102调整为不止燃烧模式。例如，燃烧模式模块208可将发动机102调整到PVO模式或NVO模式以及调整到HCCI模式、PCCI模式或RCCI模式。进而，发动机102可在PVO模式或NVO模式下操作，同时也在HCCI模式、PCCI模式或RCCI模式下操作。燃烧模式模块208输出发动机102的燃烧模式。
A/F比控制模块210通过输出发动机102的期望A/F比来控制发动机102的A/F比（即，发动机102燃烧的空气/燃料混合物的A/F比）。A/F比控制模块210可使期望A/F比在浓A/F比（例如，介于9:1和13:1之间的A/F比）、稀A/F比（例如，介于18:1和25:1之间的A/F比）和化学计量A/F比（例如，14.7:1的A/F比）之间转换。当发动机102以PVO模式操作时，A/F比控制模块210可将发动机102的期望A/F比调整为浓A/F比或稀A/F比。当发动机102以NVO模式操作时，A/F比控制模块210可将发动机102的期望A/F比调整为稀A/F比。当发动机102以SI模式操作时，A/F比控制模块210可将发动机102的期望A/F比调整为化学计量A/F比。
图2中所示的ECM 114的示例性实施方式还包括节气门控制模块212、燃料控制模块214、火花控制模块216和气门控制模块218。节气门控制模块212控制节气门112的位置。节气门控制模块212输出节气门112的期望位置，并且节气门致动器模块116致动节气门112，以减小节气门112的实际位置与该期望位置之间的差异。节气门控制模块212可基于期望MAP来调整节气门112的位置。例如，节气门控制模块212可调整节气门112的位置，以减小实际MAP与期望MAP之间的差异。节气门控制模块212可从MAP传感器176接收实际MAP。节气门控制模块212可从期望MAP模块204或A/F比控制模块210接收期望MAP。
燃料控制模块214控制在每个发动机循环期间由发动机102的燃料喷射器（包括燃料喷射器125）喷射的燃料量。在一个示例中，燃料控制模块214控制每个发动机循环期间每个汽缸的所有燃料喷射的总质量，以及每个汽缸的燃料分流比。该燃料分流比是发动机循环期间汽缸的前导燃料喷射的质量与发动机循环期间汽缸的所有燃料喷射的总质量之间的比率。燃料控制模块214还控制燃料喷射的正时。燃料喷射的正时可相对于活塞处于称为上死点（TDC）的其最顶部位置处的时间来指定。
燃料控制模块214可控制每个发动机循环期间每个汽缸的所有燃料喷射的总质量，以实现期望A/F比（即，减小由AFR传感器184测量的实际A/F比与期望A/F比之间的差异）。燃料控制模块214可从AFR传感器184或A/F比控制模块210接收实际A/F比。燃料控制模块214输出指示每个发动机循环期间每个汽缸的燃料喷射的总质量、每个汽缸的分流比和燃料喷射正时的信号。作为响应，燃料致动器模块124致动发动机102的燃料喷射器，以实现上述燃料喷射的总质量、分流比和燃料喷射正时。
火花控制模块216控制发动机102的火花塞（包括火花塞128），以在发动机102的汽缸中产生火花。火花控制模块216输出指示发动机102的每个汽缸的火花正时的信号，并且火花致动器模块126致动发动机102的火花塞以实现该火花正时。当发动机102以SI模式操作时，火花控制模块216调整火花正时，使得发动机102的汽缸中的燃烧由火花启动。当发动机102以火花辅助模式操作时，火花控制模块216调整火花正时，使得在通过汽缸内的压缩启动（或预期启动）燃烧之后在汽缸中产生火花。
气门控制模块218控制发动机102的进气门和排气门（包括进气门122和排气门130）的升程（打开量）、打开持续时间和打开正时。气门控制模块218输出指示发动机102的进气门和排气门中的每一个的期望升程、期望打开持续时间和期望正时的信号。作为响应，气门致动器模块139控制进气门和排气门，以实现上述期望气门升程、期望气门打开持续时间和期望气门正时。当发动机102以PVO模式操作时，气门控制模块218调整发动机102的进气门和排气门的正时，以产生正气门重叠。当发动机102以NVO模式操作时，气门控制模块218调整发动机102的进气门和排气门的正时，以产生负气门重叠。
现在参考图3，用于当发动机102以PVO模式操作时优化发动机102的A/F比的方法在发动机102启动时的302处开始。该方法的以下描述表明该方法的每个步骤由图2的模块中的一个执行。然而，执行该方法的步骤的特定模块可能与在该方法的以下描述中提到的模块不同。附加地或替代地，该方法的一个或多个步骤可与图2的模块分开来实施。在304处，氨储存水平模块206确定SCR催化器168中的氨的储存水平。
在306处，燃烧模式模块208基于发动机102的速度和发动机102上的负载来确定发动机102的燃烧模式。燃烧模式模块208可使用这些模式与发动机速度和负载之间的预定关系而使发动机102的燃烧模式在SI模式、PVO模式和NVO模式之间转换。这样的预定关系的示例在图4中体现。
在308处，A/F比控制模块210确定当前燃烧模式是否为PVO模式。如果当前燃烧模式是PVO模式，则该方法在310处继续。否则，该方法返回到304。在310处，A/F比控制模块210例如使用函数或查找表基于氨储存水平来确定增浓持续时间和增浓频率。该增浓持续时间是发动机102的期望A/F比被调整为浓A/F比的时段的持续时间。增浓持续时间的示例在图5中图示。增浓频率指示在发动机102以PVO模式操作的同时发动机的期望A/F比被调整为浓A/F比的频率。
在312处，A/F比控制模块210确定先前的燃烧模式是否为PVO模式。如果先前的燃烧模式是PVO模式中的一种，则该方法直接继续到314。否则，该方法在继续到314之前继续到316。在316处，A/F比控制模块210重置计时器t（即，将计时器t设置为零）。
在314处，A/F比控制模块210确定计时器t是否小于增浓持续时间。如果计时器t小于增浓持续时间，则该方法在318处继续。否则，该方法在320处继续。在318处，A/F比控制模块210以浓PVO模式操作发动机102。换句话说，在发动机102以PVO模式操作时，A/F比控制模块210将发动机102的期望A/F比调整为浓A/F比。在322处，A/F比控制模块210递增计时器T（即，将计时器t的当前值设置为等于计时器t的先前值加上时间增量Δt）。
在320处，A/F比控制模块210以稀PVO模式操作发动机102。换句话说，在发动机102以PVO模式操作时，A/F比控制模块210将发动机102的期望A/F比调整为稀A/F比。在324处，A/F比控制模块210确定计时器t是否大于增浓频率的倒数。如果计时器t大于增浓频率的倒数，则该方法在326处继续。否则，该方法返回到304。在326处，A/F比控制模块210重置计时器t。图3的方法可在发动机102运行的同时重复执行。
现在参考图4，示图400图示了对应于NVO模式、PVO模式和SI模式的发动机102的操作状况的示例。在示图400中，相对于x轴408和y轴410绘制了NVO模式操作范围402、PVO模式操作范围404和SI模式操作范围406。x轴408表示以每分钟转数（rpm）为单位的发动机速度。y轴410表示以牛顿-米（Nm）为单位的发动机负载（或驾驶员要求扭矩）。响应于加速器踏板急踩（tip-in）412，发动机102从NVO模式操作范围402转换到PVO模式操作范围404。响应于加速器踏板急松（tip-out）414，发动机102从SI模式操作范围406转换到PVO模式操作范围404。
现在参考图5，示图500图示了当发动机102从以NVO模式操作转换到以PVO模式操作时发动机102的A/F比的示例。在示图500中，相对于代表时间的x轴506和代表A/F比的y轴508绘制了第一A/F信号502和第二A/F信号504。第一和第二A/F信号502和504中的每一个指示了当发动机102从在NVO模式下以第一稀A/F比510操作转换到在PVO模式下以第二稀A/F比512操作时的发动机102的A/F比。在该转换期间，发动机102的A/F比在具有持续时间514和深度516的增浓时段内被调整到浓A/F比。当发动机102的A/F比最初从第一稀A/F比510减小时，该增浓时段开始，并且当发动机102的A/F比最初达到第二稀A/F比512时，增浓时段结束。增浓时段的深度516是增浓时段期间第一稀A/F比510和发动机102的最小A/F比之间的差。
现在参考图6和图7，示图600、700说明了选择在PVO浓模式下的发动机操作的持续时间和频率涉及最小化氮氧化物排放和最小化一氧化碳排放之间的折衷。图6的示图600图示了当发动机102以PVO模式操作并且增浓持续时间改变而增浓频率保持恒定时从排气系统34排出氮氧化物的速率。在示图600中，相对于y轴610绘制了第一氮氧化物排出速率602、第二氮氧化物排出速率604、第三氮氧化物排出速率606和第四氮氧化物排出速率608。y轴610表示以毫克每英里（mg/mi）为单位的排放物排出速率。
第一氮氧化物排出速率602是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比1秒并且调整为稀A/F比9秒时从排气系统34排出氮氧化物的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第一氮氧化物排出速率602对应于1秒的增浓持续时间和1/10秒或0.1赫兹（Hz）的增浓频率。
第二氮氧化物排出速率604是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比2秒并且调整为稀A/F比8秒时从排气系统34排出氮氧化物的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第二氮氧化物排出速率604对应于2秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
第三氮氧化物排出速率606是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比3秒并且调整为稀A/F比7秒时从排气系统34排出氮氧化物的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第三氮氧化物排出速率606对应于3秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
第四氮氧化物排出速率608是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比5秒并且调整为稀A/F比5秒时从排气系统34排出氮氧化物的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第四氮氧化物排出速率608对应于5秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
图7的示图700图示了当发动机102以PVO模式操作并且增浓持续时间改变而增浓频率保持恒定时从排气系统34排出一氧化碳的速率。在示图700中，相对于y轴710绘制了第一一氧化碳排出速率702、第二一氧化碳排出速率704、第三一氧化碳排出速率706和第四一氧化碳排出速率708。y轴710表示以克每英里（g/mi）为单位的排放物排出速率。
第一一氧化碳排出速率702是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比1秒并且调整为稀A/F比9秒时从排气系统34排出一氧化碳的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第一一氧化碳排出速率702对应于1秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
第二一氧化碳排出速率704是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比2秒并且调整为稀A/F比8秒时从排气系统34排出一氧化碳的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第二一氧化碳排出速率704对应于2秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
第三一氧化碳排出速率706是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比3秒并且调整为稀A/F比7秒时从排气系统34排出一氧化碳的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第三一氧化碳排出速率706对应于3秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
第四一氧化碳排出速率708是当发动机102的A/F比被调整为12:1的浓A/F比5秒并且调整为稀A/F比5秒时从排气系统34排出一氧化碳的速率。只要发动机102以PVO模式操作，就重复该顺序。因此，第四一氧化碳排出速率708对应于5秒的增浓持续时间和0.1 Hz的增浓频率。
在图6的示图600中，氮氧化物从排气系统34排出的速率随着增浓持续时间的增加而降低。在图7的示图700中，一氧化碳从排气系统34排出的速率随着增浓持续时间的增加而增加。在图3的方法中，可最小化增浓持续时间以最小化一氧化碳排放，同时将氮氧化物排放保持在可接受的水平。
现在参考图8，示图800图示了当发动机102以PVO模式操作并且发动机102的A/F比使用不同方法控制时从排气系统34排出排放物的速率。第一排放物排出速率802由第一A/F比控制方法产生，第二排放物排出速率804由第二A/F比控制方法产生，并且第三排放物排出速率806由第三A/F比控制方法产生。第一、第二和第三排放物排出速率802、804和806相对于x轴808和y轴810绘制。x轴808代表氮氧化物和碳氢化合物从排气系统34排出的速率之和，单位为mg/mi。y轴810代表一氧化碳从排气系统34排出的速率，单位为g/mi。还相对于x轴808和y轴810绘制了氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳排出速率的目标范围812。
第一A/F比控制方法涉及当发动机102以PVO模式操作时将发动机102的A/F比维持在稀空气/燃料比。第二A/F比控制方法涉及当发动机102以PVO模式操作时将发动机102的A/F比维持在浓空气/燃料比。第三A/F比控制方法涉及当发动机102以PVO模式操作时优化发动机102的A/F比，例如通过最小化增浓持续时间。虽然第一和第二排放物排出速率802和804落在目标范围812之外，但第三排放物排出速率806处于目标范围812之内。
现在参考图9，在发动机102以PVO模式操作时调整发动机102的致动器以使发动机102的A/F比在稀A/F比和浓A/F比之间转换的方法开始于当发动机102启动时的902处。图9的方法可结合图3的方法执行。图9的方法的以下描述表明该方法的每个步骤由图2的模块或传感器中的一个执行。然而，执行该方法的步骤的特定模块或传感器可能不同于该方法的以下描述中提到的模块和传感器。附加地或替代地，该方法的一个或多个步骤可与图2的模块和传感器分开实施。
在904处，A/F比控制模块210确定当前燃烧模式是否为浓PVO模式。如果当前燃烧模式是浓PVO模式，则该方法在906处继续。否则，该方法在908处继续。在906处，期望MAP模块204例如使用函数或查找表基于发动机负载和发动机速度来确定发动机102的第一期望MAP，该函数或查找表产生预定以维持稳健燃烧的值。
在910处，MAP传感器176测量发动机102的实际MAP。在912处，节气门控制模块212确定发动机102的实际MAP是否大于发动机102的第一期望MAP。如果实际MAP大于第一期望MAP，则该方法在914处继续。否则，该方法返回到904。
在914处，节气门控制模块212逐渐关闭节气门112，以将实际MAP减小到第一期望MAP。在916处，气门控制模块218例如使用函数或查找表基于发动机102的实际MAP来确定发动机102的每个汽缸中的已燃气体的第一期望质量。在918处，气门控制模块218调整发动机102的进气门和排气门的正时，以减少正气门重叠的量，以便实现已燃气体的第一期望质量。
在920处，燃料控制模块214基于实际MAP来调整发动机102的每个汽缸的喷射正时和燃料分流比，并且火花控制模块216基于实际MAP来调整发动机102的每个汽缸的火花正时。燃料控制模块214可使用函数或查找表基于实际MAP来调整喷射正时和燃料分流比，并且火花控制模块216可使用函数或查找表基于实际MAP来调整火花正时。在发动机102以浓PVO模式操作时，当发动机102的实际MAP降低，调整喷射正时、燃料分流比和火花正时，以在发动机102的汽缸中实现稳健燃烧。
在908处，MAP传感器176测量发动机102的实际MAP。在922处，节气门控制模块212确定发动机102的实际MAP是否大于发动机102的第二期望MAP。如果实际MAP大于该第二期望MAP，则该方法在924处继续。否则，该方法返回到904。第二期望MAP可大于第一期望MAP，并且可以是接近环境压力的预定压力，例如处于从98千帕（kPa）至99 kPa的范围内的压力。
在924处，节气门控制模块212逐渐打开节气门112，以将实际MAP增加到第二期望MAP。在926处，气门控制模块218例如使用函数或查找表基于发动机102的实际MAP来确定发动机102的每个汽缸中的已燃气体的第二期望质量。在928处，气门控制模块218调整发动机102的进气门和排气门的正时，以增加正气门重叠的量，以便实现已燃气体的第二期望质量。
在930处，燃料控制模块214基于实际MAP来调整发动机102的每个汽缸的喷射正时和燃料分流比，并且火花控制模块216基于实际MAP来调整发动机102的每个汽缸的火花正时。燃料控制模块214可使用函数或查找表基于实际MAP来调整喷射正时和燃料分流比，并且火花控制模块216可使用函数或查找表基于实际MAP来调整火花正时。在发动机102以浓PVO模式操作时，当发动机102的实际MAP增加，调整喷射正时、燃料分流比和火花正时，以在发动机102的汽缸中实现稳健燃烧。
现在参考图10和图11，示图1000和1100现在图示了在发动机102以PVO模式操作的同时发动机102的A/F比被调整至浓A/F比时，发动机102的致动器可被调整以维持稳健燃烧。更具体而言，图10的示图1000图示了当发动机102以PVO模式操作时当进气门和排气门的正时保持恒定而发动机102的A/F比被调整为浓A/F比时发动机102的操作状况。图11的示图1100图示了当发动机102以PVO模式操作时当进气门和排气门的正时与节气门112协调而发动机102的A/F比被调整为浓A/F比时发动机102的操作状况。
图10的示图1000所示的发动机操作状况包括发动机102的指示平均有效制动压力（IMEP）1002、发动机102的实际A/F比1004、发动机102的进气门（包括进气门122）的正时1006、发动机102的排气门（包括排气门130）的正时1008、输送到发动机102的每个汽缸（包括汽缸118）的空气质量1010以及发动机102的实际MAP 1012。每个操作状况都相对于以秒为单位表示时间的x轴1014绘制。此外，IMEP 1002相对于以巴为单位表示压力的y轴1016绘制，实际A/F比1004相对于表示A/F比的y轴1018绘制，进气门和排气门正时1006和1008相对于以曲柄角度表示气门正时的y轴1020绘制，每个汽缸的空气质量1010相对于以mg为单位表示质量的y轴1022绘制，并且实际MAP 1012相对于以kPa为单位表示压力的y轴1024绘制。
在图10的示图1000中，在正好在2秒之前的时间处，发动机102的实际A/F比1004从大约18:1的稀A/F比调整到大约12:1的浓A/F比，并且被保持在该浓A/F比大约3秒。在该增浓时段期间，节气门112关闭，但进气门正时和排气门正时1006和1008保持恒定，以产生恒定量的正气门重叠。结果，发动机102的汽缸内的燃烧由于过量的残余气体而变得不稳定，如IMEP 1002在大约2秒的时间和大约5秒的时间之间的波动所示。
在图11的示图1100中，在大约1.5秒的时间处，发动机102的实际A/F比1104从大约23:1的稀A/F比调整到大约12:1的浓A/F比，并且被保持在该浓A/F比大约2秒。在该增浓时段期间，节气门112逐渐关闭，并且进气门和排气门正时1106和1108被调整以减少正气门重叠的量。结果，发动机102的汽缸内的燃烧保持相对稳健，如IMEP 1102在大约1.5秒的时间和大约3.5秒的时间之间的最小波动所示。
前述描述本质上仅仅是说明性的，并且决不意在限制本公开、其应用或用途。能够以多种形式实施本公开的宽泛教导。因此，虽然本公开包括特定示例，但本公开的实际范围不应仅限于此，这是由于依据对附图、说明书和以下权利要求的研究，其他修改将变得显而易见。应当理解的是，方法内的一个或多个步骤可以按照不同的顺序（或同时地）执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管实施例中的每一个在上文中被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个都可在任何其他实施例中实施和/或与任何其他实施例中的特征组合，即使该组合未明确地描述。换句话说，所描述的实施例不是互斥的，并且一个或多个实施例彼此的置换仍处于本公开的范围内。
元件之间（例如，模块、电路元件、半导体层等之间）的空间和功能关系使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“耦接”、“相邻”、“旁边”、“处于顶部上”、“上方”、“下方”和“设置”。除非明确地描述为“直接”，否则在上面的公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是该第一和第二元件之间不存在其他中介元件的直接关系，但也可以是该第一和第二元件之间（空间上或功能上）存在一个或多个中介元件的间接关系。如本文所用的，措辞“A、B和C中的至少一个”应当被解释为意指使用非排他性逻辑OR的逻辑（A OR B ORC），并且不应被解释为意指“A中的至少一个、B中的至少一个以及C中的至少一个”。
在附图中，如箭头尖头所指示的箭头的方向通常展示该图示所关注的信息流（例如，数据或指令）。例如，当元件A和元件B交换各种信息但从元件A传输到元件B的信息与图示有关时，箭头可从元件A指向元件B。该单向箭头并不意味着没有其他信息从元件B传输到元件A。此外，对于从元件A发送到元件B的信息，元件B可将对信息的请求或接收确认发送到元件A。
在包括以下限定的本申请中，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”代替。术语“模块”可指下列各项、下列各项的一部分或者包括下列各项，即：专用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合的模/数离散电路；数字、模拟或混合的模/数集成电路；组合式逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器电路（共享的、专用的或组）；存储通过处理器电路执行的代码的存储器电路（共享的、专用的或组）；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或者例如片上系统中的上述各项中的某些或全部的组合。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些示例中，所述接口电路可包括连接到局域网（LAN）、互联网、广域网（WAN）或其组合的有线或无线的接口。本公开的任何给定模块的功能可分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在另一示例中，服务器（也称为远程或云）模块可代表客户端模块完成一些功能。
如上文中所用的术语“代码”可包括软件、固件和/或微码，并且可指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”涵盖执行来自多个模块的某些或全部代码的单处理器电路。术语“组处理器电路”涵盖与附加的处理器电路相结合执行来自一个或多个模块的某些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖离散管芯上的多个处理器电路、单管芯上的多个处理器电路、单处理器电路的多个核心、单处理器电路的多个线程或者上述各项的组合。术语“共享存储器电路”涵盖存储来自多个模块的某些或全部代码的单存储器电路。术语“组存储器电路”涵盖与附加的存储器相结合存储来自一个或多个模块的某些或全部代码的存储器电路。
术语“存储器电路”是术语“计算机可读介质”的子集。如本文中所用的术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质（例如，在载波上）传播的暂时性电信号或电磁信号；因此，术语“计算机可读介质”可被认为是有形的或非暂时性的。非暂时性、有形的计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器电路（例如，闪速存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩模只读存储器电路）、易失性存储器电路（例如，静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路）、磁性存储介质（例如，模拟或数字的磁带或者硬盘驱动器）以及光存储介质（例如，CD、DVD或蓝光光盘）。
本申请中描述的设备和方法可通过专用计算机来部分或全部地实施，所述专用计算机通过将通用计算机配置成执行体现在计算机程序中的一个或多个特定功能来创建。上述的功能框、流程图部件和其他元件作为软件规范，该软件规范可通过技术人员或程序员的日常工作来转换成计算机程序。
所述计算机程序包括存储在至少一个非暂时性、有形的计算机可读介质上的处理器可执行指令。所述计算机程序还可包括或依靠所存储的数据。所述计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统（BIOS）、与专用计算机的特定装置相互作用的装置驱动、一个或多个操作系统、用户应用程序、后台服务、后台应用程序等。
所述计算机程序可包括：（i）待解析的描述性文本，例如HTML（超文本标记语言）、XML（可扩展标记语言）或JSON（JavaScript对象符号）；（ii）汇编代码；（iii）通过编译器由源代码生成的目标代码；（iv）供解释器执行的源代码；（v）供即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为示例，源代码可使用来自以下语言的语法来编写，所述语言包括：C、C++、C#、Objective-C、Swift、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、Java®、Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、Javascript®、HTML5（超文本标记语言第5版）、Ada、ASP（动态服务器网页）、PHP（PHP：超文本预处理器）、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、Flash®、Visual Basic®、Lua、MATLAB、SIMULINK以及Python®。

Claims (20)

1.一种用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，包括：
燃烧模式模块，其配置成使低温燃烧LTC发动机的燃烧模式在火花点火SI模式、正气门重叠PVO模式和负气门重叠NVO模式之间转换；
火花控制模块，其配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，控制火花塞在所述LTC发动机的汽缸中产生火花；
气门控制模块，其配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，控制所述汽缸的进气门和排气门以产生正气门重叠；以及
当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以产生负气门重叠；以及
空气/燃料A/F比控制模块，其配置成当所述LTC发动机的所述燃烧模式从所述SI模式和所述NVO模式中的任一种转换到所述PVO模式时，将所述LTC发动机的期望A/F比调整为浓A/F比。
2.根据权利要求1所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比已被调整为所述浓A/F比第一时段时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述浓A/F比调整为稀A/F比。
3.根据权利要求2所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成基于所述LTC发动机的排气系统中的选择性催化还原SCR催化器中的氨的储存水平来确定所述第一时段。
4.根据权利要求2所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且自从所述LTC发动机的所述期望A/F比上次转换到所述浓A/F比以来所经过的时段大于第一频率的倒数时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述稀A/F比调整为所述浓A/F比。
5.根据权利要求4所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成基于所述LTC发动机的排气系统中的SCR催化器中的氨的储存水平来确定所述第一频率。
6.根据权利要求1所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述燃烧模式模块被配置成基于所述LTC发动机的速度和所述LTC发动机上的负载，而使所述LTC发动机的所述燃烧模式在所述SI模式、所述PVO模式和所述NVO模式之间转换。
7.根据权利要求1所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为化学计量A/F比。
8.根据权利要求1所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，当所述LTC发动机以所述PVO模式或所述NVO模式操作时，所述LTC发动机被配置成使用均质充量压缩点火、预混充量压缩点火和反应性控制压缩点火中的至少一种来燃烧所述汽缸内的A/F混合物。
9.根据权利要求1所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，还包括：
期望歧管绝对压力MAP模块，其配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，确定第一期望MAP；以及
节气门控制模块，其配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比，并且所述LTC发动机的实际MAP大于所述第一期望MAP时，减小所述LTC发动机的节气门的开口面积。
10.根据权利要求9所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述实际MAP小于或等于所述第一期望MAP时，停止减小所述节气门的所述开口面积。
11.根据权利要求9所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述期望MAP模块被配置成基于所述LTC发动机的速度和所述LTC发动机上的负载来确定所述第一期望MAP。
12.根据权利要求9所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述气门控制模块被配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述实际MAP来确定所述汽缸中的已燃气体的期望质量；以及
控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以减少所述正气门重叠的量，以便将所述汽缸中的已燃气体的实际质量减少到所述汽缸中的已燃气体的所述期望质量。
13.根据权利要求9所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，还包括燃料控制模块，所述燃料控制模块配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述LTC发动机的所述实际MAP来调整所述汽缸的燃料喷射正时和所述汽缸的燃料分流比，其中，所述燃料分流比是在发动机循环期间前导燃料喷射的质量与所述发动机循环期间所有燃料喷射的总质量之间的比率。
14.根据权利要求9所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述火花控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述浓A/F比时，基于所述LTC发动机的所述实际MAP来调整所述汽缸的火花正时。
15.根据权利要求9所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为稀A/F比，并且所述LTC发动机的所述实际MAP小于第二期望MAP时，增加所述节气门的所述开口面积。
16.根据权利要求15所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述节气门控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述实际MAP大于或等于所述第二期望MAP时，停止增加所述节气门的所述开口面积。
17.根据权利要求15所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述气门控制模块被配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作并且所述LTC发动机的所述期望A/F比被调整为所述稀A/F比时，基于所述实际MAP来确定所述汽缸中的已燃气体的期望质量；以及
控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以增加所述正气门重叠的量，以便将所述汽缸中的已燃气体的实际质量增加到所述汽缸中的已燃气体的所述期望质量。
18.一种用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，包括：
燃烧模式模块，其配置成使低温燃烧LTC发动机的燃烧模式在火花点火SI模式、正气门重叠PVO模式和负气门重叠NVO模式之间转换；
火花控制模块，其配置成当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，控制火花塞在所述LTC发动机的汽缸中产生火花；
气门控制模块，其配置成：
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，控制所述汽缸的进气门和排气门以产生正气门重叠；以及
当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，控制所述汽缸的所述进气门和所述排气门以产生负气门重叠；以及
空气/燃料A/F比控制模块，其配置成：
当所述LTC发动机以所述SI模式操作时，将所述LTC发动机的期望A/F比调整为化学计量A/F比；
当所述LTC发动机以所述NVO模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为稀A/F比；以及
当所述LTC发动机以所述PVO模式操作时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比调整为浓A/F比。
19.根据权利要求18所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成当所述LTC发动机的所述燃烧模式从所述SI模式和所述NVO模式中的任一种转换到所述PVO模式时，将所述期望A/F比调整为所述浓A/F比。
20.根据权利要求19所述的用于低温燃烧发动机的被动选择性催化还原系统，其中，所述A/F比控制模块被配置成：当所述LTC发动机以所述PVO模式操作，并且所述LTC发动机的所述期望A/F比已被调整为所述浓A/F比阈值时段时，将所述LTC发动机的所述期望A/F比从所述浓A/F比调整为所述稀A/F比。
CN202111516790.5A 2021-02-16 2021-12-13 用于低温燃烧（ltc）发动机的被动选择性催化还原（scr）系统和方法 Active CN114941581B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/176277 2021-02-16
US17/176,277 US11459967B2 (en) 2021-02-16 2021-02-16 Passive selective catalytic reduction (SCR) system and method for low-temperature combustion (LTC) engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114941581A CN114941581A (zh) 2022-08-26
CN114941581B true CN114941581B (zh) 2024-03-08

Family

ID=82611026

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111516790.5A Active CN114941581B (zh) 2021-02-16 2021-12-13 用于低温燃烧（ltc）发动机的被动选择性催化还原（scr）系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11459967B2 (zh)
CN (1) CN114941581B (zh)
DE (1) DE102021131161A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11698034B2 (en) * 2021-04-13 2023-07-11 GM Global Technology Operations LLC Method of transient control for robust enrichment operation in low temperature combustion engine

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042085A (zh) * 2006-03-20 2007-09-26 福特全球科技有限公司 增压直接喷射式发动机系统和方法
CN101532459A (zh) * 2008-03-11 2009-09-16 通用汽车环球科技运作公司 火花点火燃烧和均质压缩点火转换间的点火正时和控制
CN101929374A (zh) * 2008-11-24 2010-12-29 通用汽车环球科技运作公司 用于在内燃机中控制NOx的被动氨选择性催化还原
CN108779727A (zh) * 2016-11-22 2018-11-09 马自达汽车株式会社 压缩自点火式发动机的控制装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2354749C (en) * 2000-08-10 2006-09-12 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Control system and method and engine control unit for internal combustion engine
US8195375B2 (en) * 2007-08-17 2012-06-05 GM Global Technology Operations LLC Method for controlling combustion mode transitions in an internal combustion engine
US8302379B2 (en) * 2008-05-02 2012-11-06 GM Global Technology Operations LLC Passive ammonia-selective catalytic reduction for NOx control in internal combustion engines
US8091342B2 (en) * 2009-01-28 2012-01-10 GM Global Technology Operations LLC Technique for production of ammonia on demand in a three way catalyst for a passive selective catalytic reduction system
US8931257B2 (en) * 2009-02-23 2015-01-13 GM Global Technology Operations LLC Technique for production of ammonia on demand in a three way catalyst for a passive selective catalytic reduction system
US8191519B2 (en) * 2009-04-24 2012-06-05 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for operating an internal combustion engine
US8616182B2 (en) * 2010-05-24 2013-12-31 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling an internal combustion engine coupled to a passive selective catalytic reduction aftertreatment system
US9127637B2 (en) * 2010-05-24 2015-09-08 GM Global Technology Operations LLC Method for managing transitions in internal combustion engines with combustion phasing
US9008944B2 (en) * 2010-05-24 2015-04-14 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling operation of an internal combustion engine operating in HCCI combustion mode
US8955492B2 (en) * 2010-05-24 2015-02-17 GM Global Technology Operations LLC Control strategy for transitions between homogeneous-charge compression-ignition and spark-ignition combustion modes
US9074551B2 (en) * 2011-07-13 2015-07-07 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for engine operation in homogeneous charge compression ignition and spark ignition
JP7131169B2 (ja) * 2018-07-26 2022-09-06 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101042085A (zh) * 2006-03-20 2007-09-26 福特全球科技有限公司 增压直接喷射式发动机系统和方法
CN101532459A (zh) * 2008-03-11 2009-09-16 通用汽车环球科技运作公司 火花点火燃烧和均质压缩点火转换间的点火正时和控制
CN101929374A (zh) * 2008-11-24 2010-12-29 通用汽车环球科技运作公司 用于在内燃机中控制NOx的被动氨选择性催化还原
CN108779727A (zh) * 2016-11-22 2018-11-09 马自达汽车株式会社 压缩自点火式发动机的控制装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20220260030A1 (en) 2022-08-18
DE102021131161A1 (de) 2022-08-18
US11459967B2 (en) 2022-10-04
CN114941581A (zh) 2022-08-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9957911B2 (en) Dedicated exhaust gas recirculation control systems and methods
US20140069378A1 (en) Effective cylinder count control systems and methods
US9797358B2 (en) System and method for controlling an engine to remove soot deposits from the fuel injectors of the engine
CN110552806B (zh) 维持催化剂的温度的系统和方法
US9719389B2 (en) System and method for reducing cold start emissions using an active exhaust throttle valve and an exhaust gas recirculation loop
US8276551B2 (en) HCCI combustion moding state control for fuel economy and seamless transitions
US9599047B2 (en) Combination cylinder state and transmission gear control systems and methods
US10077727B2 (en) Engine control systems and methods for nitrogen oxide reduction
US6278933B1 (en) Rapid transient torque management in DISI engines
US8776762B2 (en) HCCI mode switching control system and method
CN114941581B (zh) 用于低温燃烧（ltc）发动机的被动选择性催化还原（scr）系统和方法
US9605567B2 (en) Oil pump control systems and methods
US9869287B2 (en) System and method for controlling fuel injection timing based on spark ignition timing while heating a catalyst to the light-off temperature
US11181062B2 (en) Exhaust gas recirculation control systems and methods
CN107654302B (zh) 燃料控制系统及延时补偿方法
US11118491B1 (en) Gasoline particulate filter regeneration systems and methods
US9605612B2 (en) System and method for determining the speed of an engine when one or more cylinders of the engine are deactivated
US20210215111A1 (en) Dedicated Exhaust Gas Recirculation Control Systems and Methods
US11156179B1 (en) System and method for controlling airflow through cylinders of an engine during a deceleration fuel cutoff event
US11098666B1 (en) System and method for controlling amount of sulfur on three-way catalyst by limiting deceleration cylinder cut off
CN115405430B (zh) 用于低温燃烧发动机中稳健富集运行的瞬态控制方法
CN114060156B (zh) 辅助节流阀控制系统和方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant