[发明专利]用于瞬态控制的系统和方法

说明书

本申请涉及用于瞬态控制的系统和方法。该方法和系统被提供以用于减小在专用EGR汽缸转换为或转换脱离专用EGR模式时所经历的扭矩瞬变。在转换期间，进气节气门和废气门中的每个在相反方向上被调整。节气门和废气门调整与火花正时和进气凸轮正时的调整协同，从而提供充足的扭矩储备以用于转换。

技术领域

本发明涉及用于改善发动机系统中扭矩瞬变的方法和系统，该发动机系统配置有用于向其它发动机汽缸提供外部EGR的专用汽缸组。

背景技术

发动机可以配置有排气再循环(EGR)系统以使至少一些排气从发动机排气歧管转移至发动机进气歧管。通过提供期望的发动机稀释，这种系统减小发动机爆震、节流损失、汽缸内热损失以及NOx排放。因此，改善了燃料经济性，尤其是在较高水平的发动机升压下。另外，发动机已经配置有被指定用于提供外部EGR的单个汽缸(或汽缸组)。其中，来自专用汽缸组的所有排气被再循环至进气歧管。因此，这允许基本固定量的EGR在大多数工况下被提供至发动机汽缸。通过调整专用EGR汽缸组的燃料加注(例如，以富运行)，EGR成分能够被改变以包括若干种类，诸如改善发动机的EGR容限并导致燃料经济性益处的氢气。

虽然EGR在较大操作范围内的可用性提供了燃料经济性益处，但是固定的EGR比率还是减小了发动机的峰值扭矩能力。此外，催化剂加热可以被劣化，尤其是在发动机冷启动之后。

在需要EGR减小的状况期间，可以使用各种方法以减小这种专用EGR系统中的EGR比率。由Gingrich等人在US 20120204844中示出的一种示例方法使用导流阀以使排气从专用EGR汽缸转移至排气位置。通过将排气重新引导至涡轮位置，可以改善峰值扭矩输出。然而，使用导流阀可能是成本高昂的。此外，它们可能具有耐用性问题。由Boyer等人在US20140196703中示出的另一种示例方法使用排气可变气门正时以：在需要EGR时，将排气从专用EGR汽缸引导至进气，且在不需要EGR时，引导排气远离进气并朝向涡轮引导排气。在更进一步的示例中，可以通过停用到汽缸的燃料和火花而停用专用EGR汽缸。

发明内容

然而，本发明人在此已经认识到上述方法具有的潜在问题。作为一个示例，在排气流从专用EGR汽缸被引导至进气或重新引导至排气时的转换期间，诸如在专用EGR汽缸被重新启用或停用时，可以经历扭矩扰动。因此，减小扭矩扰动同时维持其它发动机操作参数(诸如空燃比、火花正时和凸轮正时)的精确控制可能是困难的。本发明人在此已经认识到，与常规发动机汽缸(诸如能够通过选择的燃料或气门停用而被停用的汽缸)的停用和重新启用相比，在专用EGR汽缸的停用和重新启用期间经历的瞬变可以与发动机扭矩输出具有明显更复杂的关系。这是因为除了排气从专用EGR汽缸被重新引导至涡轮前的位置之外，EGR同样被抽取自进气歧管。这导致冲突的扭矩变化，因为正被重新引导至涡轮前的位置的排气可以增加峰值扭矩，同时来自进气歧管的EGR的抽取延迟导致来自专用EGR汽缸的扭矩损失。作为一个示例，即使在来自专用EGR汽缸的排气已经被重新引导远离进气歧管且进气气流已经增加之后，由于歧管填充的延迟，仍可能存在自发动机进气道抽取EGR的相应延迟。因此，直到EGR已经被充分地抽取，否则扭矩可以低于期望扭矩。同时，涡轮增压器性能可以提高，因为排气被重新引导至涡轮前的位置。因此，可以需要节气门调整以补偿由于EGR而产生的扭矩损失和由于增加的流通过涡轮而产生的扭矩增益之间的平衡。作为另一个示例，当期望EGR且重新启用专用EGR操作时，歧管填充的相同延迟可以导致比期望的发动机稀释更低的发动机稀释，并导致扭矩偏移。因此，直到EGR已经增加至期望比率，否则可以存在扭矩不均。

在一个示例中，可以通过用于发动机的方法至少部分解决上述问题，该方法包含：转换为并转换脱离专用EGR汽缸操作，同时在相反方向上调整进气节气门和排气废气门中的每个。以此方式，在来自专用EGR汽缸的EGR增加或减小时并且在专用EGR汽缸被启用和停用时引起的扭矩瞬变能够被减小。