[发明专利]用于增压控制的系统和方法

说明书

本申请公开用于减小发动机系统中的涡轮迟滞的方法和系统，该发动机系统配置有专用于排气再循环的汽缸和耦接到专用EGR汽缸和剩余发动机汽缸的不同涡轮。响应于踩加速器踏板事件，通过基于加速旋转被耦接到专用汽缸的涡轮以及提供所请求的增压压力所需的热量提供直吹空气和额外的燃料来调整专用汽缸中燃烧的空燃比。该方法能够使涡轮迟滞被减小同时在高增压工况下提供高EGR。

技术领域

本说明书涉及用于提高发动机系统的增压控制的系统和方法，该发动机系统配置有用于将外部EGR提供给其他发动机汽缸的唯一汽缸。

背景技术

发动机可以被配置有排气再循环(EGR)系统以便将来自发动机排气歧管的至少一些排气转移到发动机进气歧管。通过提供期望的发动机稀释，这种系统减少发动机爆震、节流损失以及NO_x排放。此外，可提高燃料经济性，尤其是在更高水平的发动机增压下。

发动机也已经被配置有唯一汽缸(或汽缸组)，其专用于向其他发动机汽缸提供外部EGR。此外，内燃发动机通常包含涡轮增压器组装件。涡轮增压器组装件使用排气流以使涡轮旋转，其进而驱动压缩被供应给进气歧管的燃烧空气的压缩机。当来自内燃发动机的预定数量的汽缸的排气出于EGR目的被专用于进气歧管由此绕过涡轮增压器组装件时，可用于涡轮增压器的涡轮的排气的流速减小，这减小了内燃发动机的最大功率输出。此外，发动机可能经受到涡轮迟滞。

该增压问题在其中被解决的专用EGR汽缸系统的一个示例由Hayman等人在美国专利8,539,768中示出。在其中，涡轮增压器组装件包含旁通阀选择性地将专用EGR汽缸组耦接到排气涡轮的旁通阀。在要求更高增压的情况期间，旁通阀可以被打开从而来自专用EGR汽缸的排气可以与来自剩余发动机汽缸的排气联合使用以使排气涡轮旋转。对比之下，在增压需求较低的情况期间，旁通阀可以被关闭从而来自专用EGR汽缸的排气仅被用于EGR目的并且只有来自剩余发动机汽缸的排气被用于使排气涡轮旋转。在又一些其他的发动机系统中，涡轮迟滞可以通过使用吹过一个或更多汽缸的空气来解决，该一个或更多汽缸通过气门重叠进行运转。通过同时调整(比如，充盈)通过气门重叠运转的汽缸的供油，被输送到涡轮的增压空气的量和温度可以被提高，由此促进涡轮加快旋转。

发明内容

但是，本发明人在此已经认识到此类方法的潜在问题。作为示例，在以直吹模式运转的发动机系统内，排气催化剂上方的直吹空气的最终流会导致催化剂效率下降和排气排放问题。作为另一示例，在以将专用EGR汽缸组选择性地耦接到排气涡轮的旁通阀来运转的发动机系统内，EGR的使用被局限于增压需求低的情况。换句话说，由于来自专用汽缸组的排气可以出于EGR 的目的被按照制定路线输送或者出于涡轮旋转加速的目的被按照制定路线输送，所以高EGR可用性和高增压可用性可能是相互排斥的。因此，在更高的发动机增压水平下可能期望EGR来提高燃料经济性并且减少NO_X排放。

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于发动机的方法而被至少部分解决，该方法包括：以富汽缸燃烧和比剩余发动机汽缸更多的直吹空气来运转专用EGR汽缸组，专用EGR汽缸组通过第一涡轮将排气再循环到发动机进气，第一涡轮区别于从剩余发动机汽缸接收排气的第二涡轮。用这种方式，可以在专用EGR汽缸组下游的涡轮处产生放热，并且可以加快增压形成。

作为示例，在来自多汽缸发动机的专用EGR(DEGR)汽缸组的排气被再循环到所有发动机汽缸之前，该排气可以穿过水煤气变换(WGS)催化剂并且之后通过第一较小的排气涡轮。相比之下，来自剩余发动机汽缸的排气在通过排气管被释放之前穿过第二较大涡轮。可以使DEGR汽缸组的供油在发动机燃烧稳定性受限的工况期间被变富，从而WGS催化剂可以产生富氢排气以便再循环到发动机。第一涡轮可以驱动第一较小的压缩机，该第一较小的压缩机被定位在第二较大压缩机的上游，第二压缩机由第二涡轮驱动。