[发明专利]在全局化学计量操作下增大发动机功率输出的系统和方法

说明书

本公开提供了“在全局化学计量操作下增大发动机功率输出的系统和方法”。提供了用于增大发动机功率同时减少车辆排放和发动机系统劣化的方法和系统。在一个示例中，一种方法可包括：响应于发动机负荷达到阈值负荷，通过增大增压量而不提供排气再循环(EGR)来增大发动机扭矩；以及响应于所述发动机扭矩达到第一阈值扭矩，通过在多个发动机循环内增大EGR速率同时进一步增大所述增压量来增大所述发动机扭矩。以此方式，来自所述EGR的冷却效应使得能够增大发动机气流以及因此发动机功率，同时减少发动机振动和热相关排气部件劣化。

技术领域

本说明书总体涉及用于控制车辆发动机以经由排气再循环和空燃比调整增大功率输出的方法和系统。

背景技术

车辆的典型的火花点火发动机在大多数工况期间以化学计量操作，其中对所述发动机供应正好足够的燃料以与由发动机消耗的一定量的空气发生反应。以化学计量操作提高了定位在发动机的排气系统中的三元催化器的效率，从而减少车辆排放。一般而言，较高的气缸空气充气增大了发动机功率，并且因此一些发动机配备有涡轮增压器以利用来自排气的热量来向发动机供应更多空气以增大发动机功率。然而，增大发动机气流增大了排气系统部件温度，包括涡轮增压器的涡轮的温度和三元催化剂的温度。例如，此类温度增大可能会使涡轮和三元催化剂劣化。

因此，典型的火花点火发动机可采用全局富化策略来增大发动机功率，其中供应了比与由发动机消耗的所述一定量的空气完全反应的情况更多的燃料。特别地，附加的未反应燃料冷却排气系统部件，包括涡轮和三元催化剂。与以化学计量操作相比，这实现了更多气流以增大功率，同时减少了下游部件的热相关劣化。然而，偏离化学计量会降低三元催化剂的效率，从而造成增加的车辆排放。

本文的发明人已认识到，需要一种维持或接近可通过全局富化获得的功率增益，同时减少车辆排放的解决方案。例如，越来越严格的车辆排放标准可能不支持执行此类全局富化策略。在没有通过富化实现的未反应燃料的冷却效应的情况下，可减少发动机气流，以便保护排气系统部件免于热相关劣化，从而减小最大可实现的发动机功率。

发明内容

在一个示例中，可通过一种方法来解决上述问题，所述方法包括：响应于发动机负荷达到阈值负荷，通过增大增压量而不提供排气再循环(EGR)来增大发动机扭矩，直到达到第一阈值扭矩为止；以及响应于所述发动机扭矩达到所述第一阈值扭矩，通过在多个发动机循环内增大EGR速率同时进一步增大所述增压量来增大所述发动机扭矩。以此方式，所述EGR可向排气系统部件提供温度释放，以在不增加车辆排放的情况下增大发动机气流。

作为一个示例，所述EGR可在大于受温度限制的增压量的增压量下向所述排气系统部件提供温度释放，在高于所述受温度限制的增压量的情况下，如果未提供冷却干预(例如，所述EGR)，则所述排气系统部件可能会经历热相关劣化。作为另一个示例，所述方法还可包括响应于所述发动机扭矩达到大于所述第一阈值扭矩的第二阈值扭矩，在多个发动机循环内将所述EGR速率减小到非零速率，同时在所述多个发动机循环内增大在第一组一个或多个发动机气缸与第二组一个或多个发动机气缸之间的空燃比差值。例如，第二阈值扭矩可与某一扭矩值相对应，在高于所述扭矩值的情况下，诸如由于EGR速率达到阈值速率，仅EGR不能提供足够的排气系统部件冷却。逐渐地增大在所述一个或多个发动机气缸中的所述第一组气缸与所述一个或多个发动机气缸中的所述第二组气缸之间的空燃比差值可包括逐渐地使所述第一组气缸富化并逐渐地使所述第二组气缸稀化对应的量，使得总的排气空燃比维持为化学计量。另外，可从所述一个或多个发动机气缸中的所述第一组气缸选择性地抽取所述EGR，使得所述EGR被富化。