[发明专利]用于排气催化剂温度控制的系统和方法

说明书

提供了用于通过计量调节来自专用EGR汽缸的排气旁通流控制排气催化剂温度的方法和系统。可调节连续可变旁通气门以相对于通过EGR通道再循环至发动机进气口的排气而言改变通过旁通通道从专用EGR汽缸被引导至排气催化剂的排气的量。在较低催化剂温度下，通过旁通通道计量调节更多排气，以使得催化剂温度能够维持在活化水平以上。

技术领域

本发明涉及用于改进发动机系统中的排气催化剂温度控制的系统和方法，所述发动机系统配置有用于对其他发动机汽缸提供外部EGR的单独汽缸。

背景技术

发动机可配置成带有排气再循环(EGR)系统，以将至少一些排气从发动机排气歧管转移至发动机进气歧管。通过提供期望的发动机稀释，这样的系统减少了发动机爆震、节流损失、汽缸内热损失以及氮氧化物(NO_x)的排放。因此，改进了燃料经济性，尤其是在更高水平的发动机增压的情况下。发动机已配置成带有专门用于对其他发动机汽缸提供外部EGR的单独汽缸(或汽缸组)。其中，来自专用汽缸组的全部排气再循环至进气歧管。像这样的，这允许在大多数操作条件下对发动机汽缸提供大致固定量的EGR。通过调节专用EGR汽缸组的燃料供给(例如，以较浓水平运行)，EGR的成分可改变为包括诸如氢之类的多种种类，这提高了发动机的EGR容限以及产生了燃料经济效益。

带有专用EGR汽缸组的发动机系统可配置成带有分流气门，该分流气门允许来自专用EGR汽缸组的所有排气要么被引导返回至进气歧管要么被转移至排气催化剂。在Hayman等人的专利号为8,539,768的美国专利中示出了带有分流气门的这样的系统的实例。通过使来自专用EGR汽缸的排气转移至排气催化剂，可增加朝向催化剂的热流，诸如在发动机冷启动以及催化剂加热情况过程中。此外，在高负载下可降低EGR速率。

发明内容

然而，本文的发明人已确定这种方法的潜在问题。例如，分流气门可提供的选择是有限的。尤其地，控制器可被限制于将所有的排气引导至进气歧管(这会提高燃料经济性但会降低排气催化剂温度)或者将所有的排气引导至催化剂(这会提高催化剂温度但会降低燃料经济性)之间。因此，在用于催化剂升温的排气再定向过程中，EGR被暂时停用，即使可能需要发动机稀释。像这样，这导致发动机性能和燃料经济性的下降。再例如，可能存在除了发动机冷启动过程之外需要催化剂温度控制的情况。例如，排气催化剂能够在延长的轻负载操作过程中冷却至低于其最优转化温度，因为在较轻负载下，预催化剂排气温度通常较低。可通过向燃烧室添加高水平的EGR而使得排气温度进一步冷却。像这样，如果排气催化剂温度在发动机操作过程中下降至低于阈值温度以下，则排放转换率降级，从而对发动机排气排放造成不利影响。

发明人已认识到这些问题并且已开发出至少部分地克服一些问题的用于排气催化剂温度控制的方法。一个实例方法包括使来自专用EGR汽缸的排气流动至排气催化剂通道(经由旁通通道)以及发动机进气口(经由EGR通道)中的每一者；以及通过旁通气门来调节穿过所述通道的相对流量，该调节响应于催化剂温度。通过这种方式，排气可从专用EGR汽缸同时地流动至发动机进气口和排气催化剂中的每一者，调节它们的相对比以提供期望的排气催化剂温度。