用于催化劑溫度控制的方法和系統的制作方法

用于催化劑溫度控制的方法和系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于催化劑溫度控制的方法和系統。提供了控制和協調后催化劑排氣節氣門和EGR閥的控制以加快催化劑加熱的方法和系統。通過在發動機冷啟動期間關閉所述兩個閥，升高的排氣背壓和在EGR冷卻器處的增加排熱可以協同用于加熱發動機和排氣催化劑。所述閥也可以被控制以改變流過排氣文丘里管的排氣量，以便滿足發動機真空需要，同時提供期望的發動機EGR量。
【專利說明】用于催化劑溫度控制的方法和系統
【技術領域】
[0001]本說明書涉及加快排氣催化劑加熱的系統和方法，特別是在發動機冷啟動期間加快排氣催化劑加熱的系統和方法。
【背景技術】
[0002]在排氣催化劑已經充分預熱之前釋放的發動機冷啟動排放物可降低車輛排氣質量。因此，發動機控制系統可以使用各種方法加快達到排氣催化劑處的活化溫度(例如，點火溫度)。
[0003]US2010/0005784中描述的一個示例方法包括增加排氣溫度。其中，排氣背壓閥(或排氣節氣門)被關閉，以增加排氣溫度并且啟動排氣催化劑的脫硫作用。然而，本發明的發明人已經認識到關于此類方法的潛在問題。通過關閉排氣背壓閥增加排氣背壓可能增加燃燒氣體對汽缸充氣的稀釋，從而導致在一些狀況下的不穩定燃燒。此外，稀釋的汽缸充氣可以限制可施加的火花延遲量，從而限制排氣的溫度增加。
[0004]Joergl等人在US7, 617，678中示出另一示例方法。其中，發動機的進氣系統包括具有閥和殼體的閥組件，該閥組件具有與EGR (排氣再循環)冷卻器流體連通的入口、與增壓空氣冷卻器流體連通的入口和與該發動機流體連通的出口。相對于入口和出口調節該閥在該殼體中的位置，以便可以在發動機冷啟動期間調節排氣再循環量，從而升高排氣溫度。同時，減少對不同EGR閥和排氣背壓閥的需要。

【發明內容】

[0005]然而，本發明的發明人已經認識到通過獨立控制每個排氣背壓閥(或節氣門)和EGR (排氣再循環)閥，可以實現可以加快排氣催化劑活化的協同好處。進一步地，該協同好處可以超過組件減少好處。更進一步地，在排氣門打開(EVO)處的壓力下降產生相應的溫度下降之前，可更有效傳遞來自排氣的熱。在一個示例中，這可通過加快連接到發動機的排氣催化劑的活化的方法實現，該方法包括:在發動機冷啟動期間，關閉后催化劑排氣節氣門，而使被節流的排氣的至少一部分轉移通過連接在該節氣門上游的EGR冷卻器。以這種方式，可以協同增加的排氣節流和來自EGR冷卻器的增加排熱，以迅速活化排氣催化劑，同時也加熱發動機。
[0006]作為示例，在發動機冷啟動期間，當發動機溫度低于閾值溫度時，連接在排氣催化劑下游的排氣節氣門可以被關閉(或被移動到關閉更多的位置)。通過節流該排氣，可以改進到發動機和排氣催化劑的熱傳遞。這可以歸因于兩種效應。首先，較高密度的(較慢移動的)排氣由于較高壓力而提高了該排氣流的(每千克)熱傳遞。此外，后催化劑膨脹到大氣使該溫度下降到低于環境溫度。換句話說，實現了熱泵效應。該效應能夠使幾乎所有的排氣熱被回收，而不需要添加熱交換器。通過使用后催化劑節氣門，大大增加給定質量的排氣與發動機部件接觸的時間和溫度，從而加快催化劑活化。因此，響應于升高的排氣背壓，可以間歇地打開該排氣節氣門，以提供壓力釋放。此外，可以連同該排氣節氣門控制進氣氣流，以限制發動機輸出轉矩。也可以在冷啟動期間將設置在EGR通道中的EGR閥保持關閉，該EGR通道連接到排氣背壓閥上游(和排氣催化劑下游)的發動機排氣道。這能夠使被節流的排氣被引導通過該EGR通道的EGR冷卻器，從而增加EGR出口溫度。由于該EGR冷卻器的熱交換器與發動機冷卻劑連通，通過升高該EGR冷卻器出口溫度，增加該EGR冷卻器排出的熱量，并且可以迅速升高發動機溫度。也就是，該EGR冷卻器可以用于在高壓下回收熱。因此，這提供了一種從該排氣中的水回收潛熱的更有效方式。在更進一步的實施例中，可以調節進氣和/或排氣門正時，以減少內部排氣再循環且增加燃燒穩定性。
[0007]以這種方式，增加的排氣背壓和來自EGR冷卻器的增加排熱可以有利地用于更快預熱發動機和排氣催化劑。該組合協同作用，加快排氣催化劑活化和發動機預熱/暖機而不損害燃燒穩定性，從而避免潛在的不點火情況。通過迅速加熱該排氣催化劑，可以減少冷啟動排氣排放。此外，通過保持相對低的稀釋，甚至該排氣背壓閥關閉，火花正時調節(例如，火花延遲)可以用于進一步增加排氣溫度。
[0008]在另一示例中，用于發動機的方法包括:在發動機冷啟動期間，重新啟動發動機，其中后催化劑排氣節氣門和EGR閥每個都關閉；隨著該閥關閉，經由EGR冷卻器和噴射器圍繞該排氣節氣門轉移被節流的排氣的至少一部分；和保持該節氣門和該閥每個都關閉，直到EGR冷卻器出口溫度高于閾值。
[0009]在另一示例中，該方法進一步包括，當經由該噴射器轉移被節流的排氣的一部分時，在該噴射器的頸口處抽真空，且將抽出的真空提供到一個或多個真空消耗裝置。
[0010]在另一示例中，EGR閥和EGR冷卻器每個都定位在低壓EGR通道中，該EGR通道將來自排氣節氣門上游和催化劑下游的發動機排氣道流體連接到在進氣壓縮機上游的發動機進氣道。
[0011]在另一示例中，該方法進一步包括，隨著該EGR冷卻器出口溫度增加到高于閾值，將該排氣節氣門移動到打開更多的位置。
[0012]在另一示例中，在重新啟動期間，當該EGR冷卻器出口溫度低于閾值時且當該排氣節氣門關閉時，從MBT延遲火花點火正時，并且隨著該EGR冷卻器出口溫度增加到高于閾值，朝向MBT提前火花點火正時。
[0013]在另一示例中，該方法進一步包括，當該EGR冷卻器出口溫度低于閾值時，響應于該節氣門上游的排氣背壓高于閾值壓力，間歇地打開該排氣節氣門。
[0014]在另一示例中提供了發動機系統。該發動機系統包括:發動機，其包括進氣系統和排氣系統；渦輪增壓器，其包括進氣壓縮機和排氣渦輪；排氣催化劑；后催化劑排氣節氣門；EGR系統，其包括EGR通道、EGR冷卻器和EGR閥，該系統將該催化劑下游和該節氣門上游的發動機排氣道流體連接到該壓縮機上游的發動機進氣道；分支通道，其包括噴射器，該分支通道將該EGR冷卻器的出口流體連接到該節氣門下游的發動機排氣道；和控制器，其具有的計算機可讀指令用于:以第一模式操作該系統，其中該節氣門和EGR閥每個都關閉且同時使來自催化劑的排氣流過該EGR冷卻器，然后流過該噴射器；以第二模式操作該系統，其中該節氣門和EGR閥每個都打開且同時使來自催化劑的排氣流過該EGR冷卻器，然后流過該噴射器；和在第一模式和第二模式下，在該噴射器處抽真空。
[0015]在另一示例中，在當排氣催化劑低于閾值溫度時的狀況期間，該控制器以第一模式操作該系統，并且其中在當排氣催化劑高于閾值溫度且發動機真空要求高于閾值時的狀況期間，該控制器以第二模式操作該系統。
[0016]在另一示例中，當以第一模式操作時，火花點火正時被延遲一個較高量，且當以第二模式操作時，火花點火正時被延遲一個較少量。
[0017]應當理解，提供上述
【發明內容】
，以便以簡化形式介紹下列【具體實施方式】中進一步描述的一系列概念。不旨在識別所要求保護主題的關鍵或必要特征，要求保護的主題的范圍由權利要求書限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上面或本公開任何部分中指出的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1示出發動機系統的示意圖。
[0019]圖2示出高水平流程圖，其示出可實現為在發動機冷啟動期間調節排氣背壓閥和EGR閥以便加快發動機預熱和催化劑活化的程序。
[0020]圖3示出根據本公開的用于加快發動機預熱的示例排氣背壓閥和EGR閥調節。
[0021]圖4示出高水平流程圖，其示出可實現為根據排氣催化劑溫度、發動機EGR需要和發動機真空需要以各種操作模式操作圖1的發動機系統的程序。
[0022]圖5不出根據本公開的用于滿足發動機真空和EGR需要的不例排氣背壓閥和EGR閥調節。
【具體實施方式】
[0023]提供了用于加快車輛發動機(諸如圖1的發動機系統)中發動機預熱/暖機和催化劑活化的方法和系統。在發動機冷啟動期間，增加排氣背壓和在EGR冷卻器處增加排熱的協同好處可以有利地用于迅速升高發動機溫度。控制器可以被配置為執行控制程序，如圖2的示例程序，以使位于排氣催化劑下游的排氣門節流來升高排氣背壓，同時也關閉EGR閥，以使被節流的排氣的至少一部分流過EGR冷卻器。增加的背壓能夠通過捕集發動機汽缸中的熱排氣迅速增加發動機溫度，而被節流的排氣通過EGR冷卻器的流動能夠經由該EGR冷卻器處的排熱進一步增加發動機溫度。該協同組合能夠更快活化排氣催化劑，同時也能解決發動機冷啟動NVH (噪聲、振動和不舒適性)問題。該控制器也可以被配置為執行控制程序，如圖4的示例程序，以根據發動機加熱需要、EGR需要和真空需要在各種操作模式之間操作和轉換發動機系統。通過調節EGR閥和排氣節氣門中的一個或多個，可以提供EGR，同時加熱排氣催化劑且在排氣噴射器處抽真空。圖3和圖5中描述了示例閥和節氣門調節。
[0024]圖1示出車輛系統106的示意圖。車輛系統106包括發動機系統108，該發動機系統包括連接到排放控制系統122的發動機100。發動機100包括多個汽缸130。發動機100也包括進氣系統123和排氣系統125。進氣系統123可以通過進氣道142從大氣接收新鮮空氣。進入進氣道142的空氣可以由空氣濾清器190過濾。進氣道142可以包括進氣節氣門182，其位于進氣壓縮機152和進氣增壓空氣冷卻器184的下游。進氣節氣門182可以被配置為調節進入發動機進氣歧管144的進氣氣流(例如，增壓的進氣空氣)。排氣系統125包括排氣歧管148，該排氣歧管通向經由尾管135將排氣傳送到大氣的排氣道145。
[0025]發動機100可以是增壓發動機，其包括如渦輪增壓器150的增壓裝置。渦輪增壓器150可以包括沿進氣道142布置的進氣壓縮機152，和沿排氣道145布置的排氣渦輪154。壓縮機152可以至少部分地由渦輪154經由軸156驅動。該渦輪增壓器提供的增壓量可以由發動機控制器改變。在一些實施例中，經由廢氣門(未示出)控制的旁通通道可以被跨接在該排氣渦輪兩端，使得流過排氣道145的一些或全部排氣可以繞過/旁通渦輪154。通過調節該廢氣門的位置，可以改變通過該渦輪輸送的排氣量，從而改變輸送到該發動機進氣系統的增壓量。
[0026]在進一步的實施例中，經由旁通閥(未示出)控制的類似旁通通道可以被跨接在該進氣壓縮機兩端，使得壓縮機152壓縮的一些或全部進氣空氣可以被再循環到壓縮機152上游的進氣道142中。通過調節該壓縮機旁通閥的位置，該進氣系統中的壓力可以在選擇狀況下被釋放，以減少壓縮機喘振載荷的影響。
[0027]可選的增壓空氣冷卻器184可以被包括在該進氣道中壓縮機152的下游，以減小渦輪增壓器壓縮的進氣空氣的溫度。具體地，后冷卻器184可以被包括在進氣節氣門182的上游或被集成到進氣歧管144中。
[0028]連接到排氣道145的排放控制系統122包括催化劑170。在一個示例中，催化劑170可以包括多個催化劑磚。在另一個示例中，可以使用多個排放控制裝置，其中每個排放控制裝置都具有多個磚。在一個示例中，催化劑170可以是三元型催化劑。在其他示例中，催化劑170可以是氧化催化劑、稀NOx捕集器、選擇性催化還原(SCR)裝置、微粒過濾器或其他排放處理裝置。雖然在本文所述實施例中催化劑170被布置在渦輪154的下游，但是在其他實施例中催化劑170可以被布置在渦輪增壓器渦輪的上游或在發動機排氣道中的另一位置，而不背離本公開的范圍。
[0029]排氣節氣門或背壓閥164可以定位在排氣催化劑170下游的排氣道中。在本文所述的實施例中，控制器120可以根據各種發動機工況和參數值(例如，發動機冷啟動、存儲的真空水平、關閉等)控制排氣節氣門164的位置。在其他實施例中，排氣節氣門、排氣道和其他部件可以被設計成使得該排氣節氣門在各種發動機工況期間根據需要被機械控制，而無控制系統介入。如參照圖2詳細闡述，排氣節氣門164可以在發動機冷啟動狀況期間由控制器120選擇性關閉，以迅速升高排氣壓力和溫度。通過使該排氣門節流，較大量的熱排氣可以被捕集在發動機汽缸中，進一步升高排氣溫度且加快下游排氣催化劑的活化。
[0030]因此，在經由排氣系統的節流改進到發動機和排氣催化劑的熱傳遞可以歸因于至少兩種效應。首先，較高密度(較慢移動的)的排氣由于該排氣的較高壓力因此改進排氣流的每千克熱傳遞。此外，后催化劑(例如，在排氣三元催化劑后)膨脹到大氣使該溫度下降到低于環境溫度，從而產生熱泵效應。因此，可以回收基本所有排氣熱，而不需要添加熱交換器。特別是，通過使用后催化劑節氣門，大大增加給定質量的排氣與發動機部件接觸的時間和溫度。這加快了催化劑活化。將會理解，雖然所述實施例經由排氣節氣門實現該排氣的后催化劑膨脹，但是在替代實施例中，可以經由發動機排氣道145中的后催化劑孔實現該排氣的后催化劑膨脹。
[0031]在大部分發動機工況期間，排氣節氣門164可以保持在完全打開位置(或全開的節氣門)，但是在某些狀況下，排氣節氣門164可以被配置為關閉以增加排氣背壓，如下面詳述。在一個實施例中，排氣節氣門164可以具有完全打開或完全關閉兩個限制水平。然而，在替代實施例中，排氣節氣門164的位置可以由控制器120可變地調節到多個限制水平。
[0032]如本文詳述，排氣節氣門位置的調節可以影響流過該發動機的空氣流量。例如，完全關閉的節氣門可以被概念化為“尾管中的馬鈴薯”，其限制排氣流，從而引起在關閉的節氣門上游的排氣背壓的增加。此排氣背壓的增加導致排氣溫度直接增加，該排氣溫度可在選擇狀況下(例如，在發動機冷啟動期間)有利地被使用以加快排氣催化劑170的預熱。在一些實施例中，當關閉該排氣節氣門時，可以延遲火花正時，以進一步升高排氣溫度，從而進一步加快催化劑活化。
[0033]為了補償排氣節氣門調節對發動機空氣流量的影響，可以調節一個或多個其他發動機部件。作為示例，隨著該節氣門關閉，質量空氣流量可以開始減小，且因此進氣節氣門(如進氣節氣門182)可以被打開以允許更多空氣進入該發動機，從而保持發動機轉速且減小扭矩波動。以這種方式，當該節氣門用于管理背壓時，氣流可以被控制以限制發動機輸出扭矩。作為另一個示例，當該節氣門關閉時，可調節(例如提前)火花正時以提高燃燒穩定性。在一些實施例中，也可以結合節氣門位置調節使用氣門正時調節(例如，對氣門重疊量的調節)，以提高燃燒穩定性。例如，可以調節進氣門和/或排氣門正時，以調節內部排氣再循環且增加燃燒穩定性。
[0034]車輛系統106進一步包括低壓EGR (LP-EGR)系統161。LP-EGR系統161包括EGR通道163，該EGR通道連接排氣催化劑170下游和排氣節氣門164上游的排氣道145與壓縮機152上游的進氣道142。布置在EGR通道163中的EGR冷卻器162冷卻流過其中的排氣，如下面詳述。可以由控制器120調節EGR閥159的位置，以改變經由該LP-EGR系統從該排氣道再循環到該進氣道的排氣量和/或排氣速率，其中該EGR閥159位于EGR冷卻器162的進氣道側上的EGR通道163中。在一些實施例中，一個或多個傳感器可以被定位在LP-EGR通道163內，以提供通過該LP-EGR通道再循環的排氣壓力、排氣溫度和排氣空燃比中的一個或多個的指示。例如，溫度傳感器118可以被連接到EGR冷卻器162的出口(在進氣道側上)，并且可以被配置為提供EGR冷卻器出口溫度的估計。如下面詳細闡述，在發動機冷啟動期間，可以根據該EGR冷卻器出口溫度調節排氣節氣門164的打開，以加快發動機溫度的加熱。通過LP-EGR通道163再循環的排氣可以用混合點處的新鮮進氣空氣稀釋，該混合點位于LP-EGR通道163和進氣道242的接合點處。具體地，通過調節EGR閥159的位置，可以調節EGR流的稀釋。
[0035]因此，當EGR閥159關閉時，排氣的至少一部分可以被引導通過EGR冷卻器162。如參照圖2詳細闡述的，通過選擇性地增加引導穿過EGR冷卻器162的(熱)排氣量，可以增加在該EGR冷卻器處的排熱。由于該EGR冷卻器是一種配置為與流體連接到發動機冷卻劑系統的冷卻劑交換的熱交換器，該EGR冷卻器處排出的額外熱可以用于加熱發動機冷卻齊U，從而加熱該發動機。通過使用該排熱以在選擇工況期間(諸如在發動機冷啟動期間)增加發動機溫度，可以加快排氣催化劑活化，同時也減少在冷啟動期間經歷的發動機NVH問題。因此，這提供了一種從該排氣中的水回收潛熱的更有效方式。
[0036]旁通通道165可以被包括在車輛系統106中，以流體連接EGR通道163與排氣道145。特別是，旁通通道165可以連接EGR冷卻器162進氣道側上的EGR通道163與排氣節氣門164下游(基本在尾管135中)的排氣道145。旁通通道163能夠使排氣的至少一部分在穿過EGR冷卻器162后被釋放到大氣。特別是，在當EGR閥159關閉時的狀況期間，排氣(如在節氣門164關閉時產生的被節流的排氣)可以被引導到EGR通道163中，然后到EGR冷卻器162中，然后再經由旁通通道165到尾管135。當EGR閥159關閉時，通過經由旁通通道165排出一些排氣，EGR通道163中的排氣壓力(在EGR冷卻器162上游和EGR冷卻器162處)可以被保持在限制內。因此，這減少對該LP-EGR系統的部件的損害。相比之下，在當EGR閥159打開時的狀況期間，根據EGR閥159和排氣節氣門164的打開程度，且進一步根據所要求的EGR量以及進氣歧管壓力與排氣歧管壓力之比，排氣可以經由EGR冷卻器162從節氣門164的上游流到EGR閥159的下游，繞過旁通通道165，或者經由旁通通道165從節氣門164的下游流到EGR冷卻器162的進氣道側。
[0037]在一些實施例中(如圖所示)，噴射器168可以被布置在旁通通道165中。排氣通過噴射器168的移動流可以被用于在噴射器168的吸入口處產生真空。噴射器168的吸入口可以與真空儲蓄器177連接，且存儲在真空儲蓄器177中。然后，所存儲的真空可以被供給到一個或多個車輛系統真空消耗裝置，如制動助力器、前端附件驅動器(FEAD)、正壓曲軸箱通風系統、真空致動閥等。真空傳感器192可以被連接到真空儲蓄器177，以提供可用真空的估計。在一些示例中，排氣可以從噴射器168的入口(在該噴射器的進氣道側上)流到噴射器168的出口(在該噴射器的排氣道側上)。在其他示例中，穿過噴射器168的雙向流是可能的。除了來自噴射器168的真空之外，真空儲蓄器177還可以與一個或多個額外真空源連接，諸如布置在車輛系統106內的其他噴射器、電驅動真空泵、發動機驅動真空泵等。
[0038]根據排氣節氣門164和EGR閥159的位置，流出催化劑170的一些或全部排氣可以旁通該排氣背壓閥，進入該EGR通道且流過旁通通道165，從而提供通過噴射器168的移動流。例如，當節氣門164打開且EGR閥159關閉時，該節氣門不限制通過排氣道145的排氣流，且(根據排氣流的數量和通道145和165的相對直徑)在催化劑170下游的排氣道145中流動的排氣很少或都不經由通道165旁通該節氣門。當該節氣門部分打開且該EGR閥關閉時，根據排氣流的數量和通道145和165的相對直徑，一些排氣可以圍繞該節氣門流動，而該排氣的剩余部分經由通道165轉移通過噴射器168，從而旁通該節氣門。當該節氣門完全關閉且該EGR閥關閉時，所有排氣流被引導到通道165中。當該EGR閥打開時，根據該EGR閥的打開，流出催化劑170的排氣的至少一部分可以旁通該排氣背壓閥，進入該EGR通道且被再循環到進氣道142中。如參照圖4詳細闡述，根據發動機加熱需要、真空需要和EGR需要，可以調節排氣節氣門和EGR閥的位置，以便以多個操作模式之一操作該發動機系統。這樣做可以滿足EGR和發動機加熱要求，同時也有利地在排氣噴射器168處產生真空。
[0039]在一些實施例中(如圖所示)，車輛系統106進一步包括高壓EGR (HP-EGR)系統171。HP-EGR系統171包括EGR通道173，其連接渦輪154上游的排氣道145與壓縮機152下游以及增壓空氣冷卻器184和進氣節氣門182上游的進氣道142。布置在EGR通道173中的EGR冷卻器172冷卻流過其中的排氣。可以由控制器120調節EGR閥179的位置，以改變經由該HP-EGR系統從該排氣道再循環到該進氣道的排氣量和/或排氣速率，其中該EGR閥179位于EGR冷卻器172進氣道側上的EGR通道173中。在一些實施例中，一個或多個傳感器可以被設置在HP-EGR通道173內，以提供通過該HP-EGR通道再循環的排氣的壓力、溫度和空燃比中的一個或多個的指示。
[0040]發動機100可以至少部分由包括控制器120的控制系統140和由經由輸入裝置(未不出)來自車輛操作員的輸入控制。控制系統140被配置為從多個傳感器160 (其各種示例在此描述)接收信息，且發送控制信號到多個執行器180。作為一個示例，傳感器160可以包括連接到排氣歧管148的排氣氧傳感器126、連接到進氣歧管144的MAP傳感器121、排氣催化劑溫度傳感器117、位于尾管135中催化劑170上游的排氣壓力傳感器119、位于尾管135中催化劑170下游的排氣溫度傳感器128和排氣壓力傳感器129以及布置在真空儲蓄器177中的真空傳感器192。催化劑170下游的排氣道145中也可以包括各種排氣傳感器，諸如顆粒物質(PM)傳感器、NOx傳感器、氧傳感器、氨傳感器、碳氫化合物傳感器等。諸如附加壓力、溫度、空燃比和成分傳感器的其他傳感器可以被連接到該車輛系統106中的各種位置。作為另一個示例，執行器180可以包括燃料噴射器166、排氣節氣門164、EGR閥159和進氣節氣門182。諸如各種附加閥和節氣門的其他執行器可以被連接到車輛系統106中的各種位置。控制器120可以根據對應一個或多個程序的在其中編程的指令或代碼從各種傳感器接收輸入數據，處理該輸入數據，且響應所處理的輸入數據觸發該執行器。示例控制程序關于圖2和圖4在本文中描述。
[0041]現在轉向圖2，程序200示出一種方法，該方法用于在發動機冷啟動期間調節EGR閥(諸如低壓EGR系統中的EGR閥)和排氣背壓閥的位置，以加快催化劑加熱和活化，同時也解決發動機冷啟動NVH問題。
[0042]在202處，該程序包括確認發動機冷啟動。例如，可以確定發動機溫度(例如，從發動機冷卻劑溫度推斷)是否低于閾值。在另一個示例中，可以確定排氣催化劑處的溫度是否低于閾值溫度，諸如低于活化或點火溫度。如果為否，該程序可以結束。
[0043]在確認發動機冷啟動后，在203處，該程序包括關閉后催化劑排氣背壓閥(或排氣節氣門)。在一個示例中，關閉該后催化劑排氣節氣門包括完全關閉該節氣門。在另一個示例中，關閉該后催化劑排氣節氣門包括將該排氣節氣門從當前位置移動到關閉更多的位置。通過關閉該排氣節氣門，可以增加排氣背壓，從而增加排氣溫度，這輔助加快排氣催化劑加熱。另外，當該排氣催化劑的溫度低于閾值溫度時，且當該排氣節氣門關閉時，該程序包括延遲火花點火正時。通過延遲火花正時，可以進一步增加該排氣溫度，進一步輔助加快排氣催化劑加熱。根據該排氣催化劑的溫度，可以調節所施加的火花延遲量。例如，隨著該排氣催化劑溫度和該閾值溫度之間的差增加，(只要燃燒穩定性不被降低)可以施加更多火花延遲。
[0044]在204處，該程序包括關閉EGR閥。在一個示例中，關閉該EGR閥包括完全關閉該EGR閥。在另一個示例中，關閉該EGR閥包括將該EGR閥從當前位置移動到關閉更多的位置。在這里，該EGR閥可以被連接在LP-EGR系統(如圖1的LP-EGR系統161)中。通過關閉該EGR閥，同時也關閉該排氣節氣門，被節流的排氣的至少一部分被轉移通過該LP-EGR系統的EGR冷卻器。特別是，被節流的排氣的一部分被轉移通過位于EGR通道里面的EGR冷卻器，同時保持該EGR通道中的EGR閥在關閉更多的位置處，其中該EGR通道將來自該排氣節氣門上游和該排氣催化劑下游的發動機排氣道流體連接到在進氣壓縮機上游的發動機進氣道。在這里，該EGR通道是低壓EGR通道。換句話說，經催化劑處理的排氣的較大部分從該節氣門的上游移開(take-off)，且被轉移通過EGR冷卻器。由于被節流的排氣具有較高溫度，熱排氣通過該EGR冷卻器引起在該EGR冷卻器處的排熱上升。由于該EGR冷卻器被連接到該發動機冷卻劑系統，所排出的熱有利地用于在冷啟動期間加熱該發動機和該排氣催化劑。因此，排氣節流和該EGR冷卻器處增加排熱的協同組合可以用于加快排氣催化劑活化，比單獨用任一方法可以實現的排氣催化劑活化更快。此外，通過同時使用節氣門和EGR閥調節，可以增加該排氣溫度，同時使用較少量的火花延遲，從而在發動機冷啟動期間提供燃料經濟效益。
[0045]所述轉移進一步包括經由旁通通道將被節流的排氣的一部分從該EGR冷卻器的出口傳送到該排氣節氣門下游的發動機排氣道。然后，可以將排氣排到大氣。在一些實施例中，該旁通通道可以包括噴射器。在那些實施例中，傳送通過該旁通通道的部分被節流的排氣可以流過該噴射器，使真空在該噴射器處被抽出。以這種方式，通過該EGR冷卻器的被節流的排氣流可以用于加快催化劑加熱，同時額外地產生真空。然后，所產生的真空可以用于連接到該噴射器的一個或多個發動機真空執行器(例如，制動助力器)的致動。
[0046]在206處，當以排氣節氣門和EGR閥關閉操作時，可以確定排氣背壓是否高于閾值壓力。在一個示例中，可以在該節氣門上游和該催化劑下游的位置處(例如，由專用壓力傳感器)估計排氣背壓。在其他示例中，可以至少根據排氣的溫度和該排氣節氣門的位置(或關閉程度)推斷該排氣背壓。因此，該排氣節氣門的關閉可以導致用于加熱催化劑的排氣背壓(和溫度)增加。然而，如果該排氣背壓上升過頭，可能出現發動機部件損害(例如，對該排氣催化劑的損害)。因此，在208處，當該排氣催化劑的溫度低于閾值溫度時，該程序包括響應于在該節氣門上游(和該催化劑下游)估計的排氣背壓高于閾值壓力，間歇地(或瞬態地)打開該排氣節氣門。在減輕該排氣背壓后，該程序從208前進到210。否則，如果沒有出現排氣背壓積聚，該程序從206直接前進到210。
[0047]因此，該閥和節氣門的關閉及排氣通過該EGR冷卻器的轉移被執行達一定持續時間，直到該排氣催化劑的溫度高于閾值溫度。例如，可以繼續，直到該排氣催化劑已經被充分活化。因此，在210處，確定該排氣溫度(或排氣催化劑溫度(Tcat))是否處于或高于閾值溫度，諸如催化劑點火溫度(T_lightoff)。如果為否，則在212處，該排氣節氣門和該EGR閥可以被保持在關閉更多的位置，直到該催化劑溫度足夠高。
[0048]因而，即使在該催化劑已經被充分加熱之后，該發動機可能未被充分加熱，引起在發動機冷啟動的NVH問題。因此，即使在該催化劑被活化之后，可以保持該節氣門和該EGR閥關閉，以繼續在該EGR冷卻器處排熱，從而(經由發動機冷卻劑的加熱)加熱該發動機。因此，在該排氣催化劑的溫度高于閾值溫度之后，在214處，該程序包括保持該排氣節氣門關閉，且保持該EGR閥關閉，同時提前火花點火正時(或減少火花延遲量)。在這里，火花正時可以經由火花正時調節提前，以減少排氣加熱。提前火花正時可以包括使火花點火正時從在203處設定的延遲正時提前到在203之前設定的原來正時。可替換地，可以將火花正時提前(或可以減少火花延遲)到基于普遍發生的發動機工況的正時。
[0049]接下來，在216處，可以估計EGR冷卻器出口溫度并且可以確定該EGR出口溫度是否高于閾值溫度。例如，通過連接在EGR冷卻器下游的EGR通道中的溫度傳感器(諸如圖1的傳感器118)，可以估計該EGR冷卻器出口溫度。在一個示例中，閾值溫度可以對應一定溫度，在該溫度處或高于該溫度可以充分預熱發動機并且可以減少NVH問題。因此，該節氣門和EGR閥可以保持關閉，直到該EGR冷卻器出口溫度被充分預熱。
[0050]在218處，在該EGR出口溫度上升到高于閾值溫度之后，該排氣節氣門可以被打開(或被移動到打開更多的位置)。在替代示例中，在該排氣催化劑的溫度高于閾值溫度之后，可以根據該EGR冷卻器出口溫度調節該排氣節氣門，其中隨著該EGR冷卻器出口溫度增加，該排氣節氣門被從關閉更多的位置轉變到打開更多的位置。
[0051]在220處，在該EGR出口溫度已經上升到高于閾值溫度之后，如果要求EGR，則該EGR閥也可以被打開(或被移動到打開更多的位置)。特別是，可以根據該發動機的EGR (和發動機稀釋)要求調節該EGR閥的打開。
[0052]以這種方式，在發動機冷啟動期間，可以重新啟動發動機，同時后催化劑排氣節氣門和EGR閥每個都關閉。隨著該閥關閉，被節流的排氣的至少一部分可以經由EGR冷卻器和噴射器圍繞該排氣節氣門轉移。然后，可以保持該節氣門和該閥每個都關閉，直到排氣溫度和EGR冷卻器出口溫度每個都高于閾值。此不僅加快排氣催化劑活化，而且減少發動機冷啟動下的NVH問題。因此，通過使用排氣背壓的增加和在該EGR冷卻器處排熱的增加，實現協同好處，因為發動機溫度和排氣催化劑溫度每個都被升高到活化水平，比使用排氣背壓的增加或該EGR冷卻器處排熱的增加任一個更快。另外，該排氣流可以被不失時機地用于真空產生，該真空隨后用于致動各種發動機真空執行器。通過在發動機冷啟動期間不失時機地產生額外真空，同時加快發動機加熱和催化劑活化，減少對于操作各種真空執行器的專用真空泵的需要。
[0053]參照圖3的示例，現在示出排氣背壓閥和EGR閥調節的協調，以加快催化劑活化，同時升高發動機溫度。具體地，圖300示出在曲線301處的EGR冷卻器出口溫度、在曲線302處的排氣催化劑溫度(Teat)、在曲線304處的排氣背壓、在曲線306處的排氣節氣門調節、在曲線308處的EGR閥調節和在曲線310處的火花正時調節。所有曲線都是相對于時間(沿X軸)繪制。
[0054]在tl處，可以啟動發動機。特別是，響應該發動機催化劑溫度(302)低于閾值(T_light-off)，可以在tl處開始發動機冷啟動。在發動機冷啟動期間，重新啟動該發動機，同時后催化劑排氣節氣門(306)和EGR閥(308)每個都關閉。在所示示例中，節氣門和EGR閥完全關閉。然而，將會理解在替代實施例中，節氣門和EGR閥可以被移動到關閉更多的位置。關閉該排氣節氣門引起在該節氣門上游(緊接在其上游)估計的排氣背壓增加(304)，以及該催化劑溫度增加(302 )。
[0055]隨著該排氣節氣門關閉，被節流的排氣的至少一部分被轉移到EGR通道中(或EGR移開)，該EGR通道包括EGR閥和設置在該EGR閥上游的EGR冷卻器。在所示示例中，EGR閥和EGR冷卻器每個都被設置在低壓EGR通道中，該EGR通道將來自排氣節氣門上游和催化劑下游的發動機排氣道流體連接到進氣壓縮機上游的發動機進氣道。通過該EGR冷卻器的加熱排氣的增加流量引起在該EGR冷卻器處的溫度上升(如通過EGR冷卻器出口溫度的增加所示，301)。這又引起在該EGR冷卻器處的排熱增加，該熱被排到發動機冷卻劑。然后，加熱的冷卻劑引起發動機溫度的增加，所述發動機溫度的增加幫助減少在冷啟動下的發動機NVH問題，同時也輔助加熱該排氣催化劑。隨著該EGR閥也關閉，轉移通過該EGR冷卻器的加熱排氣然后從該EGR冷卻器出口流動到旁通通道中，該旁通通道連接回到該節氣門下游的發動機排氣道。排氣從排氣道被排到大氣。因此，關閉排氣節氣門和EGR閥(以增加在該EGR冷卻器處的排氣背壓、溫度和排熱)的組合加快催化劑加熱。特別是，如圖所示，該方法能夠使催化劑溫度在比不關閉兩個閥的情況下更小的時間量中達到閾值(T_lightoff)(在tl處開始的所要求保護方法能夠使該催化劑溫度在t2處達到閾值，而在沒有所要求保護方法的情況下，催化劑溫度將在t4處達到閾值，如由虛線曲線303所示)。
[0056]在一些實施例中，其中該旁通通道包括噴射器，排氣經由該EGR冷卻器和噴射器圍繞該排氣節氣門轉移。當包括噴射器時，可以利用通過該噴射器的排氣流，使得在該噴射器的頸口處抽出真空，然后抽出的真空被提供到該發動機的一個或多個真空消耗裝置(諸如用于操作制動助力器、用于吹掃濾罐、用于曲軸箱通風等)。
[0057]在重新啟動期間，當該EGR冷卻器出口溫度和該催化劑溫度低于其相應閾值時，且當該排氣節氣門和EGR閥(在tl和t2之間)關閉時，也可以延遲(例如，從MBT延遲)火花點火正時(310)。通過使用至少一些火花延遲，可以進一步增加排氣溫度，并且可以進一步加快催化劑活化。
[0058]在t2處,該催化劑溫度可以高于T_lightoff,但是該EGR冷卻器出口溫度可以仍然低于期望的閾值(T_egrCOt)。因此，在t2之后，可以保持該節氣門和該閥每個都關閉，直到該EGR冷卻器出口溫度高于閾值。另外，當該EGR冷卻器溫度正朝向該閾值增加時，火花點火正時被朝向MBT提前(或朝向MBT返回)。也就是，火花正時可以被返回到原始設置。
[0059]在t3處，該EGR冷卻器出口溫度達到閾值T_egrcot。在t3之后，隨著該EGR冷卻器出口溫度增加到高于閾值，該排氣節氣門被移動到打開更多的位置。這允許排氣背壓和溫度減少。另外，經催化劑處理的排氣的較大部分通過該排氣節氣門被排到大氣，而僅較小剩余部分在流過該EGR冷卻器和旁通通道后圍繞該節氣門排到大氣。因此，在t3之后不久，該EGR出口溫度繼續增加片刻，但然后隨著該節氣門被打開且該排氣溫度下降，該EGR出口溫度也開始下降且穩定在較小值。將會理解，雖然所示示例示出該排氣節氣門在t3之后被逐漸移動到打開更多的位置，但是在替代實施例中，該節氣門可以在t3處被完全打開。
[0060]當該EGR冷卻器出口溫度低于閾值時，響應于該節氣門上游的排氣背壓高于閾值壓力，可以間歇地打開該排氣節氣門。例如，如在305處所示，響應于排氣背壓(304)上升到高于閾值T_ebp，可以瞬態地打開該排氣門以減輕該背壓。
[0061]在該排氣節氣門已經被打開之后，可以打開該EGR閥，以提供期望的排氣再循環量。因此，根據發動機工況和發動機稀釋要求，可以確定所要求的EGR量。例如，如果要求更多發動機稀釋，可以將該EGR閥移動到打開更多的位置。在所示示例中，響應于在t4處接收的EGR請求，打開該EGR閥。然而，將會理解在替代實施例中，可以同時或在該節氣門被打開之后不久打開該EGR閥，以提供EGR和發動機稀釋。
[0062]在一些實施例中，可以執行各種節氣門和EGR閥調節，以各種模式操作發動機系統。在一個示例中，發動機系統可以包括發動機、渦輪增壓器、排氣催化劑和后催化劑排氣節氣門，該發動機包括進氣系統和排氣系統，該渦輪增壓器包括進氣壓縮機和排氣渦輪。該系統可以進一步包括EGR系統，該EGR系統包括EGR通道、EGR冷卻器和EGR閥，該系統將該催化劑下游和該節氣門上游的發動機排氣道流體連接到該壓縮機上游的發動機進氣道。包括噴射器的分支或旁通通道可以將該EGR冷卻器出口流體連接到該節氣門下游的發動機排氣道。該發動機系統可以進一步包括控制器，其具有用于以各種模式操作該系統的計算機可讀指令。例如，該發動機系統可以第一模式操作，其中該節氣門和EGR閥每個都關閉且同時來自該催化劑的排氣流動通過該EGR冷卻器，然后通過該噴射器。作為另一個示例，該系統可以第二模式操作，其中該節氣門和EGR閥每個都打開且同時來自該催化劑的排氣流動通過該EGR冷卻器，然后通過該噴射器。在第一模式和第二模式期間，可以在該噴射器處抽真空。該控制器可以在當該排氣催化劑低于閾值溫度時的狀況期間以第一模式操作該系統，而在當該排氣催化劑高于閾值溫度且發動機真空要求高于閾值時的狀況期間以第二模式操作該系統。在一些實施例中，當以第一模式操作時，火花點火正時可以被延遲一個較高量。相比之下，當以第二模式操作時，火花點火正時被延遲一個較少量。
[0063]現在轉向圖4，示例程序400被示出用于協調地調節EGR閥和排氣節氣門，以便為發動機保持EGR流的量，同時滿足各種發動機真空消耗裝置的真空需要。
[0064]在402處，該方法包括估計發動機工況。這可以包括測量和/或推斷狀況，諸如發動機溫度、排氣溫度和壓力、大氣壓力、發動機轉速、增壓水平、歧管壓力、歧管空氣流量等。在404處，根據估計的工況，可以確定該發動機的EGR要求。例如，可以確定提高發動機性能和燃燒穩定性所要求的發動機稀釋或殘余的量。根據所確定的EGR要求，可以確定EGR閥位置。特別是，根據該EGR要求可以確定該EGR閥的打開，其中隨著該EGR要求增加，該EGR閥打開增加(也就是，該EGR閥被轉變到打開更多的位置)。
[0065]在406處，可以確定排氣催化劑溫度是否高于閾值溫度，諸如高于點火溫度。換句話說，可以確定是否要求任何EGR閥和節氣門調節，以加快催化劑加熱。如果該催化劑足夠熱且被活化，則在410處，該程序包括確定發動機真空要求是否高于閾值。例如，可以確定是否由于一個或多個發動機系統真空消耗裝置/執行器的致動而存在真空要求的瞬態增力口。在替代示例中，可以確定是否需要補充歧管真空，以啟動各種發動機系統真空消耗裝置的致動。
[0066]在412處，如果沒有(額外)真空要求，該程序包括以第一 EGR模式(Mode_EGRl)操作該發動機系統，其中該節氣門被打開更多以將排氣的一部分再循環到該發動機進氣道，同時引導第一較少量的排氣通過該EGR冷卻器，然后通過該噴射器。在此處，當將期望的排氣量再循環到該發動機進氣道時，較少量的經催化劑處理的和被節流的排氣在經過該EGR冷卻器(其中一些熱被排出)，然后通過該噴射器，然后再到在該節氣門下游的排氣道時被排到大氣。當以此第一模式操作時，至少一些真空在該噴射器處被抽出，該真空由于通過其中的排氣流而在該噴射器的頸口處產生。當以第一 EGR模式操作，其中該節氣門打開更多時，該EGR閥也可以被打開更多，其中該EGR閥的打開基于再循環到該發動機進氣道的排氣的一部分。也就是，該EGR閥可以被轉變到打開更多的位置，其中打開更多的位置被選擇以滿足該發動機的EGR要求。
[0067]相比之下，在414處，如果有真空要求，則該程序包括以第二 EGR模式(Mode_EGR2)操作該發動機系統，其中該節氣門被關閉更多以將排氣的一部分再循環到該發動機進氣道，同時引導第二較大量的排氣經過該EGR冷卻器，然后通過該噴射器。在此處，通過關閉該節氣門，較大量的排氣可以被轉移到該EGR通道中。由于該節氣門的關閉而引起的EGR流量增加，在該節氣門上游產生的較高背壓可能造成EGR干擾。因此，當以第二 EGR模式操作時，該EGR閥可以被關閉更多，其中該EGR閥的關閉基于該節氣門的關閉，以保持排氣的一部分到該發動機進氣道的再循環。例如，隨著該節氣門被移動到關閉更多的位置，該EGR閥也可以被移動到關閉更多的位置，以保持EGR的一部分提供到該發動機進氣道。在此處，當將期望的排氣量再循環到該發動機進氣道時，較大量的經催化劑處理的和被節流的排氣在經過該EGR冷卻器(其中更多熱被排出)，然后通過該噴射器，然后再到在該節氣門下游的排氣道時被排到大氣。與在第一模式一樣，當以第二模式操作時至少一些真空在該噴射器處被抽出，該真空由于通過其中的排氣流而在該噴射器的頸口處產生。然而，與第一 EGR模式相比，當以第二 EGR模式操作時，由于在第二模式通過該噴射器的較大排氣流，較大量的真空在該噴射器處被抽出。在第一 EGR模式和第二 EGR模式下，在該噴射器處抽出的真空可以由連接到該噴射器的一個或更多發動機真空執行器使用。
[0068]在一些實施例中，該控制器可以在第一模式或第二模式期間監測排氣溫度。該控制器也可以在操作模式期間監測該排氣節氣門上游估計的排氣背壓。特別是，當在第二模式期間減少該節氣門的打開時，可以增加排氣背壓和排氣溫度。其中，響應于該排氣溫度上升到高于閾值溫度，該控制器可以增加該排氣節氣門和EGR閥每個的打開，使排氣溫度處于期望范圍內。同樣地，響應于該排氣背壓上升到高于閾值壓力，可以增加該排氣節氣門和EGR閥每個的打開，以減少背壓。在一個示例中，基于排氣溫度和/或背壓的增加的在第一模式或第二模式期間執行的調節可以為瞬態變化。其中，一旦壓力和溫度在期望的范圍內，則可以恢復該節氣門和EGR閥的原始設置。
[0069]將會理解，雖然描述的程序示出發動機控制器根據真空要求選擇該發動機系統的操作模式，但是在替代實施例中，該控制器可以被配置為響應于由一個或多個發動機真空執行器的真空要求的增加，將該發動機系統從以第一模式操作轉換到以第二模式操作。例如，第一模式可以為默認EGR操作模式，且該控制器可以將該發動機系統轉換為第二 EGR操作模式，以保持EGR，同時也使用排氣流產生用于滿足該發動機真空需要的真空。
[0070]返回到406，如果諸如在發動機冷啟動期間，該催化劑不足夠熱或未被活化，則在408處，該程序包括以第三非EGR模式(Mode_3)操作該發動機系統，其中該節氣門和EGR閥每個都完全關閉，以引導第三量的排氣通過該EGR冷卻器，然后通過該噴射器。在此處，通過關閉該節氣門，較大量的排氣可以被轉移到該EGR通道中，而在該節氣門上游產生的較高背壓可以用于加熱該排氣且加快催化劑活化。同時，通過關閉該EGR閥，轉移到該EGR通道中的加熱排氣在排到大氣之前可以被強迫流過該EGR冷卻器，然后流過該噴射器。通過使加熱的排氣流過該EGR冷卻器，更多熱可以由該EGR冷卻器與該發動機冷卻劑系統交換，允許發動機溫度增加。這將協同地允許加熱該發動機排氣，且進一步加快催化劑活化。因此，雖然第三量不可以被再循環到該發動機進氣道，但是在第三模式下經過該EGR冷卻器的第三量排氣可以高于第一量和第二量中的每個。
[0071]雖然所示程序示出響應于發動機溫度低于閾值溫度，發動機控制器以第三模式操作該發動機系統，但是在進一步實施例中，響應于排氣溫度和/或發動機溫度高于(相應)閾值溫度，該控制器可以將該發動機系統從第三模式轉換到第一模式。當從第三模式轉換到第一模式時，該節氣門的打開可以隨EGR冷卻器出口溫度增加而增加，而該EGR閥的打開可以隨發動機EGR要求增加而增加。在更進一步的實施例中，響應于排氣溫度和/或發動機溫度高于(相應)閾值溫度以及發動機真空要求的增加，該控制器可以將該發動機系統從第三模式轉換到第二模式。
[0072]以這種方式，發動機可以排氣再循環操作，并且響應于真空要求，排氣節氣門和EGR閥中的每個可以被協調地調節，以滿足真空要求，同時保持排氣再循環。如本文所用，以排氣再循環操作發動機包括經由EGR通道將催化劑處理的排氣量從排氣節氣門上游再循環到發動機進氣道，該EGR通道包括在該EGR閥上游的EGR冷卻器。通過減少后催化劑排氣節氣門和EGR閥每個的打開以增加通過EGR冷卻器然后通過排氣噴射器的排氣流，真空可以是在該噴射器處抽出的真空，以滿足真空需要。通過根據真空要求減少排氣節氣門的打開，同時根據該排氣節氣門的打開的減小而減少該EGR閥的打開，可以保持排氣再循環的量。通過保持期望的發動機稀釋，不降低發動機性能和燃燒穩定性，同時也滿足真空需要。
[0073]參照圖5的示例，現在示出排氣背壓閥和EGR閥調節的協調，以提供EGR，同時也滿足真空需要。具體地，圖500示出在曲線502處的EGR量、在曲線504處的噴射器真空、在曲線506處的EGR閥調節和在曲線508處的排氣節氣門調節。所有曲線都是相對于時間(沿X軸)繪制。
[0074]在tl之前，該發動機正在不要求EGR的情況下操作。因此，可以在該EGR閥關閉的情況下操作該發動機(506)。該排氣節氣門可以保持打開，以允許排氣通過該節氣門排到大氣。在tl處，發動機EGR要求可以增加(虛線501)。特別是，可以要求EGR的量，以便提供發動機稀釋。為了提供期望的發動機稀釋，該EGR閥可以(逐漸)被轉變到打開更多的位置(506)，其中打開更多的位置是基于發動機工況的。通過打開該EGR閥，期望的排氣量可以被再循環到該發動機進氣道(實線502)。如參照圖1詳細闡述的，該EGR閥可以被包括在EGR通道中，或EGR移開，該EGR通道將該節氣門上游的發動機排氣道連接到該發動機進氣道。此外，該EGR通道可以包括EGR冷卻器，其連接在該EGR通道和該發動機排氣道接合處下游并且在該EGR閥的上游。因此，當再循環時，可以將經催化劑處理的排氣的期望量從該排氣節氣門上游轉移到該EGR通道中，在該EGR通道中，在排氣被再循環到在進氣壓縮機上游的發動機進氣道中之前，所述排氣可以流過該EGR冷卻器，然后流過(打開的)EGR閥。
[0075]在t2，可以增加發動機真空要求(虛線503)。在一個示例中，發動機真空要求的增加是由于一個或多個真空消耗裝置的致動，如車輛制動器。響應于真空要求的增加，在t2處，后催化劑排氣節氣門可以被關閉(或被移動到關閉更多的位置)，以便增加在排氣噴射器處的真空產生(實線504)。如參照圖1詳細闡述，該排氣噴射器可以位于旁通通道中，該旁通通道將該EGR冷卻器下游的EGR通道連接到該節氣門下游的發動機排氣道。因此，通過關閉該后催化劑節氣門，一部分的排氣量可以流過該EGR冷卻器，然后流過該排氣噴射器。也就是，可以將經催化劑處理的排氣從該排氣節氣門上游轉移到該EGR通道中，其中該排氣的一部分可以在返回到在該節氣門下游的發動機排氣道之前，流過該EGR冷卻器，然后流過該噴射器，而剩余部分流過該EGR閥到該發動機進氣道中。由于該噴射器連接到真空執行器，響應于該真空執行器的致動，可以執行該節氣門的關閉。然后，由流過該噴射器的排氣產生真空(504)，并且所產生的真空可以從該噴射器的頸口抽出且被各種發動機真空執行器消耗。
[0076]然而，該排氣節氣門的關閉引起緊接在該節氣門上游的排氣背壓的增加。由于這是EGR從其移開的位置，在沒有任何EGR閥調節的情況下，排氣背壓的增加可以引起再循環到該發動機進氣道的EGR增加。因此，這些EGR波動可以降低發動機燃燒穩定性和性能。因此，同樣在t2處，為了保持排氣再循環量(在期望的水平)，該EGR閥也可以被關閉(或被移動到關閉更多的位置)。換句話說，根據發動機真空需要調節該后催化劑節氣門的關閉，而根據該節氣門的關閉調節該EGR閥的關閉。如本文所用，關閉該EGR閥包括將該EGR閥從(在t2處)打開更多的位置轉變到關閉更多的位置，其中關閉更多的位置是基于該節氣門關閉的。雖然所示示例示出響應于真空要求而移動該節氣門到關閉更多的位置，且響應于該節氣門關閉(以保持EGR)而移動該EGR閥到關閉更多的位置，但是在替代示例中，關閉該節氣門可以包括完全關閉該節氣門，而關閉該EGR閥包括完全關閉該EGR閥。
[0077]在t2和t3之間，可以保持該節氣門和該EGR閥在關閉更多的位置，以繼續產生真空(504)來滿足真空要求(503)，同時也提供EGR (502)來滿足EGR要求(501)。在t3處，響應于真空要求的下降，該排氣節氣門可以被轉變回到打開更多的位置。通過相應地和同時打開該EGR閥補償排氣背壓的下降，從而補償EGR流，使得在節氣門在t3時打開之后保持 EGR。
[0078]在t4處，根據普遍發生的發動機工況，EGR要求可以降低。響應于EGR要求的下降，在t4，可以調節該EGR閥到關閉更多的位置，以便減少從該節氣門上游轉移到該發動機進氣道的排氣量。然后，根據期望的發動機稀釋和其他發動機工況，可以將該EGR閥保持在打開。
[0079]以這種方式，可以在各種發動機工況下協調排氣節氣門和EGR閥調節，以根據需要提供EGR，加快加熱，且提供真空。在發動機冷啟動期間，可以重新啟動發動機，并且后催化劑排氣節氣門和EGR閥每個都關閉。通過轉移節流的排氣通過EGR冷卻器，排氣背壓的增加可以用于升高排氣溫度，而在該EGR冷卻器處增加的熱傳遞協同用于進一步加快催化劑活化以及減少發動機冷啟動NVH問題。還通過將轉移的節流排氣引導通過排氣噴射器，該排氣流可以不失時機地用于真空產生。在非冷啟動狀況期間，排氣節流可以有利地用于增強真空產生，同時提供EGR。通過關閉該節氣門和轉移更多排氣通過該噴射器，可以滿足真空需要。在同時關閉EGR閥時，可以保持期望的發動機稀釋。總體而言，可以提供真空產生，而不引起EGR波動，且因此不降低發動機性能。
[0080]應當注意，本文包括的示例控制和估計程序可以與各種發動機和/或車輛系統構型使用。本文所述具體程序可以表示諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等任意數量的處理策略中的一個或多個。因此，所示的各種動作、操作或功能可以所示順序、并聯地或在一些省略的情況下執行。同樣地，所述處理順序不是實現本文所述示例實施例的特征和優點必須需要的，而是為了便于說明和描述，提供該處理順序。根據正在使用的特定策略，可以重復執行所示動作或功能中的一個或多個。此外，所述動作可以圖表方式表示編程到該發動機控制系統中計算機可讀存儲介質中的代碼。
【權利要求】
1.一種加快連接到發動機的排氣催化劑的活化的方法，其包括: 在發動機冷啟動期間， 關閉后催化劑排氣節氣門，同時將被節流的排氣的至少一部分轉移通過連接在所述節氣門上游的EGR冷卻器。
2.根據權利要求1所述的方法，其中執行所述關閉和轉移一段持續時間，直到所述排氣催化劑的溫度高于閾值溫度。
3.根據權利要求2所述的方法，其進一步包括，當所述排氣催化劑的溫度低于所述閾值溫度時，響應于在所述節氣門上游估計的排氣背壓高于閾值壓力，間歇地打開所述排氣節氣門。
4.根據權利要求3所述的方法，其中將所述被節流的排氣的一部分轉移通過EGR冷卻器包括將所述被節流的排氣的一部分轉移通過位于EGR通道內的EGR冷卻器，同時保持所述EGR通道中的EGR閥在關閉更多的位置處，所述EGR通道將來自所述排氣節氣門上游和所述排氣催化劑下游的發動機排氣道流體連接到進氣壓縮機上游的發動機進氣道。
5.根據權利要求4所述的方法，其中所述EGR通道是低壓EGR通道。
6.根據權利要求4所述的方法，其中所述轉移進一步包括經由旁通通道將被節流的排氣的一部分從所述EGR冷卻器出口傳送到所述排氣節氣門下游的發動機排氣道，其中所述旁通通道包括噴射器，并且其中經由所述旁通通道傳送被節流的排氣的一部分包括使被節流的排氣的一部分流過所述噴射器，所述方法進一步包括在所述噴射器處抽真空。
7.根據權利要求2所述的方法，其進一步包括，當所述排氣催化劑的溫度低于所述閾值溫度時且當所述排氣節氣門關閉時，延遲火花點火正時，火花延遲的量是根據所述排氣催化劑的溫度調節的。
8.根據權利要求7所述的方法，其進一步包括，在所述排氣催化劑的溫度高于所述閾值溫度之后，保持所述排氣節氣門關閉，同時提前火花點火正時。
9.根據權利要求8所述的方法，其進一步包括，在所述排氣催化劑的溫度高于所述閾值溫度之后，根據EGR冷卻器出口溫度調節所述排氣節氣門，其中所述調節包括隨著所述EGR冷卻器的出口溫度增加，將所述排氣節氣門從關閉更多位置轉變到打開更多的位置。
10.一種用于發動機的方法，其包括: 在發動機冷啟動期間， 重新啟動發動機，并且后催化劑排氣節氣門和EGR閥每個都關閉； 隨著所述閥關閉，經由EGR冷卻器和噴射器圍繞所述排氣節氣門轉移被節流的排氣的至少一部分；和 保持所述節氣門和所述閥每個都關閉，直到EGR冷卻器出口溫度高于閾值。
【文檔編號】F01N3/20GK103925050SQ201410018295
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2013年1月16日
【發明者】J·N·阿勒瑞, W·C·婼娜, T·G·里昂, G·蘇尼拉 申請人:福特環球技術公司