[发明专利]分流λ燃料供应操作系统和方法

说明书

本公开提供了“分流λ燃料供应操作系统和方法”。提供了用于发动机操作的方法和系统。在至少一种示例性方法中，所述方法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。

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。