[发明专利]用于改善的稀释耐受度的方法和系统

说明书

本发明涉及用于改善的稀释耐受度的系统和方法。提供了用于改善燃烧稳定性的方法和系统，特别是在例如松加速器踏板到较低负荷条件的瞬态操作期间，当EGR被吹扫时。直到实现期望的LP‑EGR速率，燃料可以作为至少带有进气冲程喷射和压缩冲程喷射的多次喷射被输送。随后，可以恢复单一燃料喷射。

技术领域

本申请涉及在轻负荷操作期间用于改善发动机排气再循环稀释耐受度的方法和系统。

背景技术

排气再循环(EGR)系统将发动机排气的一部分排气再循环到发动机进气系统，以通过降低节流损耗和燃烧温度来改善燃料经济性和车辆排放。在涡轮增压直喷发动机中，可以实施低压EGR(LP-EGR)回路。LP-EGR回路将在涡轮下游的排气通道的排气再循环到在涡轮增压器压缩机上游的进气通道。为了在宽范围工况上提供EGR，LP-EGR系统可以利用平坦EGR方案，其中可以保持新鲜气流的固定EGR百分比。

用于提供期望的EGR稀释的一个示例方法由Ma等人在美国专利6014959中示出。其中，在EGR节气门与主空气进气节气门之间提供刚性连接，EGR节气门的链接运动作为主节气门运动的函数，使得EGR稀释总是在对进气空气流的固定比例。

然而，发明人在此已经意识到这种方法的潜在问题。由于过量的EGR稀释，输送EGR会在瞬态操作期间引起燃烧不稳定和发动机失火事件(如Ma等人公开)。特别地，在涡轮增压系统中，通过LP-EGR回路提供EGR会产生长传输延迟，这是由于排气在到达燃烧室之前，必须行进通过涡轮增压器压缩机、高压空气感应管路、增压空气冷却器和进气歧管。在选定的瞬态操作期间，例如在松加速器踏板操作期间，发动机从高负荷和高EGR速率条件进入低负荷和低EGR速率条件，EGR会需要快速降低。然而，EGR可能无法如所需要的从进气歧管快速地吹扫。因此，在低负荷条件期间，存在上升的进气空气EGR稀释，直到EGR从空气进气系统被吹扫。在低负荷的增加进气空气稀释的存在会增加燃烧稳定性问题和发动机失火的倾向。

发明内容

在一个示例中，一些上述问题可以至少部分由用于发动机的方法解决，该方法包括：在操作带有EGR的发动机时，响应于减少负荷来减少EGR，以及在每个周期通过多次燃料喷射(split fuel injection)给发动机加燃料，直到EGR少于阈值。通过这种方式，在低负荷下的发动机的EGR耐受度得以改善。

作为示例，发动机系统可以配置有低压EGR(LP-EGR)系统，以经由EGR阀将在排气涡轮下游的排气歧管的排气的一部分再循环到进气压缩机上游的进气歧管。排气在输送到进气口之前可以穿过EGR冷却器被冷却。基于发动机工况，例如发动机速度-负荷条件，可以调整EGR输送。

在从较高负荷操作发动机到非常低负荷的变换期间，例如在松加速器踏板操作期间，节气门可以被关闭以减少气流，并且EGR阀也可以相应关闭(或开口减小)，以提供在较低负荷下的较低EGR。因此，在低负荷条件下，可能不需要发动机稀释。然而，由于LP-EGR系统的传输延迟，EGR的吹扫会比期望的更慢发生。比所需要的稀释更多的稀释的存在会使燃烧稳定性降低并引起失火。在EGR从进气系统被吹扫时，为了改善低负荷发动机燃烧稳定性和EGR耐受度，发动机可以以多次燃料喷射瞬态操作。具体地，直到EGR达到期望的速率(例如，零EGR条件)，可以作为第一稀均质进气冲程喷射和第二局部富分层压缩冲程喷射输送燃料，同时保持在化学计量比下的总燃烧空燃比。接着，当EGR已被吹扫并且期望的EGR速率达到时，可以恢复单一燃料喷射。

通过这种方式，在存在比所需要的稀释更多的EGR稀释时，通过在低负荷操作发动机时暂时执行多次燃料喷射，发动机的EGR耐受度可以得到改善。通过在进气冲程期间输送较大部分的燃料和压缩冲程期间大约火花事件时输送剩余的燃料，可以在火花塞附近产生富的空气-燃料混合物，这会加快混合物的燃烧时间。此外，多次喷射使得在后的火花正时得以利用，这进一步改善燃烧稳定性。