[发明专利]发动机控制的方法和系统

说明书

【技术领域】

本发明大体涉及运转内燃发动机的方法和系统。

【背景技术】

在排气系统催化转化器起燃之前产生的发动机排出的冷起动排放可能在总废气排放中占较大比例。为了加快达到催化剂的起燃温度，发动机系统可喷射空气至排气歧管以燃烧排气中残留的未燃烧燃料。额外地或可选择地，可为喷射的空气补充额外的燃料以大幅增加排气温度，并从而减少起燃时间。

美国专利2010/0263639提供了这种发动机系统的一个示例。其中，发动机冷起动期间，以气门正重叠运转发动机，同时至少部分地通过马达驱动涡轮增压器压缩机。这样，产生了穿过发动机汽缸进入发动机排气歧管的直吹(blow-through)空气流。随直吹空气喷射燃料。直吹空气和燃料在排气中发生放热反应，并加热排气催化剂。

然而，发明人在此已经认识到这类系统的潜在问题。如一个示例，该方法依赖于单次燃料喷射加热发动机催化剂并获取期望的排气空燃比。由于随后随着直吹空气流而调节引导至催化剂的热量，因而该系统被限热。如另外一个示例，该方法利用富化的汽缸燃料喷射和直吹空气流结合以达到排气混合物中的期望空燃比。然而，在某些发动机冷起动期间，可能期望稀化的汽缸燃料喷射(例如，为了减少排气NOx排放)。这样，该方法不能够以稀化喷射加热催化剂并提供化学计量排气空燃比。

【发明内容】

因此，在一个示例中，可通过一种运转增压发动机的方法至少部分地解决一些上述问题。一个示例实施例包括，在发动机冷起动期间，以进气门和排气门正重叠运转发动机以驱动增压的直吹空气流通过发动机汽缸进入发动机排气。该方法进一步包括，在气门重叠期间喷射第一量的燃料，在气门重叠以外喷射第二量的燃料，以及使增压的空气流和燃料在排气中发生放热反应。

在一个示例中，车辆发动机可包括连接在发动机进气和发动机排气之间的涡轮增压器。在发动机冷起动期间(例如达到催化剂起燃温度之前)，可以进气门和排气门的正重叠运转发动机，同时运转涡轮增压器以驱动增压的直吹空气流通过发动机汽缸进入排气歧管。在气门重叠期间，可将第一量的燃料和直吹空气流一同喷射至汽缸。气门重叠之外的期间可在相同汽缸内喷射并燃烧第二量的燃料。例如，可在气门重叠之后但是仍然在相同燃烧循环的进气冲程喷射第二量的燃料。可替代地，可在气门重叠之外(例如之前)但是仍然在即将发生的燃烧循环的进气冲程喷射第二量的燃料。在其它示例中，可将第一量和第二量喷射至不同的汽缸，基于汽缸的点火顺序选择汽缸。例如，汽缸的选择可允许在不同的汽缸中基本上同时产生直吹混合物和汽缸燃烧混合物并随后在发动机排气中混合。

这样，可调节燃料喷射的总量(即，第一喷射量和第二喷射量之和)以提供最终期望的排气混合物空燃比(例如化学计量附近)。可基于发动机工况(包括排气催化剂温度)调节燃料总量中第一喷射量相对于第二喷射量的分流比(split ratio)，以提供期望的氧化热。例如，当排气催化剂处于较低温度时，可增加第一喷射量同时相应地减少第二喷射量。由此产生的富化直吹空气-燃料混合物能够和稀化汽缸燃烧混合物相混合以产生化学计量比的排气混合物，其中的富化直吹空气-燃料混合物增加传递至排气催化剂的热量而稀化汽缸燃烧减少冷起动排气中的NOx排放。在一个替代的示例中，当排气催化剂处于较高温度时(但是仍然低于起燃温度)，可减少第一喷射量，同时相应地增加第二喷射量。由此产生的稀化直吹空气-燃料混合物能够和富化的汽缸燃烧混合物混合以同样产生化学计量比的排气混合物，其中的稀化直吹空气-燃料混合物减少传递至排气催化剂的温度而富化的汽缸燃烧用于维持发动机扭矩和排气空燃比。

这样，通过喷射一些燃料同时引导增压空气穿过汽缸，燃料可在到达催化剂前与直吹空气更彻底地混合。通过在随后的进气冲程期间燃烧发动机汽缸内的一些燃料，并混合汽缸燃烧的排气和排气歧管中直吹空气-燃料混合物，由此产生的排气混合物可用于加速达到催化剂起燃状况。具体地，可促进直吹空气-燃料混合物和汽缸燃烧产物(包括残留的未燃烧的燃料，以及燃烧的燃料产物，例如短链碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO))的放热反应以提升排气催化剂处的温度。通过改变两次喷射中的燃料相对量，能改变引导至催化剂的氧化热量同时维持排气混合物处于化学计量。通过迅速增加催化剂的温度，可减少催化剂的起燃时间并改善排放质量。

根据本发明的一个实施例，第一发动机冷起动工况包括排气催化剂温度低于阈值，以及第二发动机冷起动工况包括排气催化剂温度高于阈值。