本說明書整體涉及用于控制車輛發動機以改進燃料經濟性,并且避免燃燒不穩定性問題,同時在低發動機負載下并且在發動機起動事件期間維持低水平的不期望排放的方法和系統。
背景技術:
發動機可被配置具有排氣再循環(egr)系統,以將至少一些排氣從發動機排氣歧管轉移到發動機進氣歧管。通過提供期望的發動機稀釋,此類系統減少了發動機爆震、節流損失、缸內熱損失以及氮氧化物(nox)排放。因此,改進了在部分節氣門負載和較高負載水平下(諸如在發動機增壓期間)的燃料經濟性。作為示例,通過將發動機的排氣的一部分再循環回到發動機汽缸,在進入的空氣流中的氧被稀釋,并且對燃燒呈惰性的氣體充當燃燒熱的吸收劑,以降低峰值缸內溫度。因為nox主要在氮和氧的混合物經受高溫時形成,所以由egr引起的較低燃燒室溫度減少了由燃燒產生的nox的量。發動機也已經被配置具有專用于向其他發動機汽缸提供外部egr的唯一(sole)汽缸(或汽缸組)。其中,來自專用汽缸組的所有排氣被再循環到進氣歧管。由此,這允許在大多數工況下將實質上固定量的egr提供到發動機汽缸。通過調節專用的egr(degr,即,專用的egr)汽缸組的燃料供給(例如,用以富運行),能夠改變egr成分以包括諸如氫和co的種類,這提高了發動機的egr容限(tolerance),從而導致燃料經濟性益處。
當一個或多個汽缸專用于提供egr時,在標準燃料供給和控制下,充氣流中的egr分數僅僅是egr汽缸數量與汽缸總數量的比。作為示例,如果所有汽缸類似地操作,則在總共四個汽缸中包括一個degr汽缸的發動機將在25%egr下操作。雖然此布置在控制、硬件裝置等方面簡化了發動機操作,但是簡化的操作導致對系統的控制的普遍缺乏。例如,關鍵的缺點是不能降低輕負載下的egr率,其中燃燒穩定性是一約束。缺少控制可不利的另一個示例是在瞬態條件期間,其中進氣歧管中的充氣流的壓力能夠比(一個或多個)專用的egr汽缸的排氣歧管中的排氣的壓力更快地改變,諸如當駕駛員松開(tipout)踏板使節氣門快速關閉時。在此示例中,所提供的egr分數可在預期或期望的egr分數上顯著增加。與預期或期望的egr分數的偏差可導致不期望的工況,諸如汽缸失火和燃燒不穩定性。由此,期望在輕負載和瞬態條件期間實現對專用的egr的控制,而實質上不增加成本。
在另一個示例中,使用一個或多個degr汽缸操作發動機的缺點是不能在發動機起動條件期間調整egr的量。例如,在發動機冷起動的早期階段期間,發動機的進氣通道和燃燒室的溫度可抑制燃料的適當的汽化。因此,未燃燒的燃料蒸氣可被遞送到排放控制裝置的排氣催化劑。在此類冷起動條件期間,排放控制裝置中的催化劑材料不可能處于以便充分處理不期望的、未燃燒的燃燒副產物的足夠溫度(例如,起燃溫度)下,并且因此可導致不期望的尾管排放的增加。在配置有一個或多個degr汽缸的發動機中,如果在冷起動事件期間向一個或多個degr汽缸提供燃料噴射,則可加劇此類問題。例如,燃燒穩定性可進一步受損,從而導致延遲的發動機起動、發動機熄火或遲滯,以及過多的不期望排放的可能性。
減少冷起動期間的排放的一種解決方案是使用電加熱催化劑(ehc)。由此,加熱的催化劑能夠更好地處理不期望的燃燒副產物。然而,ehc的使用增加了額外的成本、復雜性,并且重要的是,在發動機起動之前需要延遲,以允許ehc預熱催化劑。因此,期望用于發動機冷起動操作的改進的系統和方法,特別是在包括一個或多個degr汽缸的發動機中。
美國專利申請us8996281教導了一種使用專用的egr來減少催化排氣后處理裝置所需的起燃時間的方法。如果確定發動機處于冷起動條件,則激活閥以將專用的egr引導到旁通管線,旁通管線被配置為將egr氣體導引到在后處理裝置的直接上游且排氣渦輪的直接下游的點。在此類示例中,degr針對溫度升高而被優化,這包括以富的空氣燃料比操作(一個或多個)degr汽缸,使得egr具有高濃度的h2(氫)和co(一氧化碳)。此外,在冷起動條件期間命副氣閥(secondaryairvalve)打開,以向旁通管線提供o2。因此,degr中的h2利用排氣中的o2氧化,并且富含h2的degr是熱的且不與排氣渦輪的大的吸熱設備接觸。由此,與沒有degr加熱的冷起動事件相比,催化劑起燃時間可得以改善。然而,本文的發明人已經認識到使用此類方法的潛在問題。例如,由于用以控制(一個或多個)旁通管線中的o2的附加的(一個或多個)旁通管線、(一個或多個)旁通閥和(一個或多個)氣閥,發動機系統的成本和復雜性會增加。
美國專利申請us20160025021類似地教導了使來自degr汽缸的排氣經由旁通通道流到排氣催化劑中的每個以及經由egr通道流到發動機進氣裝置,并且經由旁通閥調節通過通道的相對流量,所述調節響應于催化劑溫度。由此,旁通閥可包括連續可變的旁通閥,其允許計量經由旁通通道到排氣催化劑的一部分排氣,而排氣的剩余部分可經由egr通道繼續再循環到發動機進氣裝置。在一個示例中,us20160025021教導了在催化劑溫度低于閾值的條件期間,諸如在冷起動條件期間或者在輕負載下的持久的操作之后,可調節旁通閥以增加通過旁通通道的排氣流,同時相應地減少通過egr通道的排氣流。此外,degr汽缸可被富集,以在排氣催化劑處提供富h2、富co和富烴的排氣流,其中富集程度可基于使排氣催化劑達到或高于閾值溫度所需的熱通量進行調節。然而,本文的發明人已另外認識到使用此類方法的潛在問題,即除旁通通道之外,還使用連續可變氣門可增加發動機系統的成本和復雜性。
技術實現要素:
因此,本文本發明人已經開發了至少部分地解決上述問題的系統和方法。在一個示例中,提供一種方法,其包括:將來自多缸燃燒發動機的一個或多個汽缸(degr汽缸)的排氣耦接到發動機的進氣歧管,并且在包括發動機的冷起動和預熱的第一條件下,切斷到degr汽缸的燃料和火花,同時維持degr汽缸(例如,剩余汽缸)上的進氣門和排氣門激活,以及恢復燃料供給和火花,并且在第二條件下維持degr汽缸上的進氣門和排氣門激活。
作為一個示例,第一條件包括耦接到來自非專用的egr汽缸的排氣的一種或多種催化劑的溫度低于催化活性所需的預定閾值溫度,且第二條件包括耦接到來自非專用的egr汽缸的排氣的一個或多個催化劑的溫度已經達到預定閾值溫度的指示。此外,一個示例包括在第一組工況下,在發動機起動期間延遲發動機的點火。以這種方式,通過切斷到degr汽缸的燃料和火花,同時維持degr汽缸上的進氣門和排氣門激活,可將空氣而不是排氣導引到非專用的egr汽缸的進氣管,從而導致稀化學計量比的排氣。除稀化來自非專用的egr汽缸的排氣之外,通過延遲對非專用的egr汽缸的點火,可減少將一種或多種排氣催化劑的溫度升高到催化活性所需的預定閾值溫度所需的時間。由此,通過停止到degr汽缸的燃料供給和火花,可避免發動機冷起動期間的燃燒穩定性問題,并且通過使用degr汽缸作為“空氣泵”來快速加熱催化劑,可避免不期望的排放。
當單獨或結合附圖考慮時,本說明書的上述優點和其他優點以及特征將根據以下具體實施方式變得顯而易見。
應當理解,提供上面的發明內容是為以簡化的形式介紹在具體實施方式中進一步描述的所選概念。并非旨在確立所要求保護的主題的關鍵或必要特征,所要求保護的主題的范圍由隨附權利要求唯一限定。此外,所要求保護的主題不限于解決上面或在本公開的任何部分提到的任何缺點的實施方式。
附圖說明
圖1示出包括提供給(donating)汽缸組的degr的發動機系統的示意圖。
圖2示出圖1的發動機系統的燃燒室的示意圖。
圖3示出混合動力電動車輛系統的示意圖。
圖4示出用于操作混合動力車輛發動機的高級示例方法的流程圖,其中發動機包括一個或多個degr汽缸。
圖5示出用于在發動機重新起動事件期間調節混合動力車輛發動機操作的高級示例方法的流程圖,其中發動機包括一個或多個degr汽缸。
圖6示出用于響應于松開加速器踏板(tip-out)事件操作混合動力車輛發動機的高級示例方法的流程圖,其中發動機包括一個或多個degr汽缸。
圖7示出用于在需要發動機操作的條件下響應于低于閾值的發動機負載或松開加速器踏板事件而操作包括一個或多個degr汽缸的混合動力車輛發動機的高級示例方法的流程圖。
圖8示出用于根據圖4至圖7中所描繪的方法操作包括一個或多個degr汽缸的混合動力車輛發動機的示例時間線。
具體實施方式
該詳細描述涉及用于操作混合動力車輛發動機的系統和方法,其中發動機包括一個或多個degr汽缸。具體地,本說明書涉及在使用degr進行的發動機操作可導致燃燒穩定性問題和/或噪聲、振動和不舒適性(nvh)水平增加的條件下控制發動機操作。該系統和方法可應用于包括一個或多個非degr汽缸和一個或多個degr汽缸的車輛發動機,諸如圖1中所描繪的發動機系統。圖2中描繪了對應于圖1中所描繪的車輛發動機的汽缸中的一個的示例圖示。包括一個或多個degr汽缸的發動機可被配置在混合動力推進系統內,諸如圖3中所示的混合動力推進系統。響應于其中使用degr進行的發動機操作可導致燃燒穩定性問題的條件,如果電池荷電高于閾值并且不需要發動機操作,則可禁用對發動機的燃料供給,并且車輛可在電池模式下操作,在所述池模式下,馬達扭矩用于根據圖4中所示的方法推進車輛。另選地,圖4中所示的方法可用于將發動機負載增加到閾值以上,使得在電池荷電低于閾值荷電水平的條件下,degr的連續操作不會導致燃燒穩定性問題,其中過量扭矩用于對車輛系統電池充電。如果停止車輛發動機,則可根據圖5中所描繪的方法重新起動車輛發動機,并且可包括根據是否指示重新起動事件包括熱起動或冷起動事件,差別地操作車輛發動機和混合動力馬達。響應于突然的松開加速器踏板事件,如圖6的方法所示,假如不需要發動機操作,則發動機可快速關閉,并且可利用電池功率來推進車輛。在由于使用degr的發動機的連續操作可導致燃燒穩定性問題,但仍需要發動機操作的示例條件中,根據圖7中所示的方法,可停用對degr汽缸的燃料供給,并且電動馬達可用于高頻消除由于不均勻的點火間隔引起的扭矩脈動。在圖8中示出用于根據圖4至圖7中所描繪的方法控制混合動力車輛中的發動機操作的時間線,其中發動機包括一個或多個degr汽缸。
圖1示意性地示出包括具有四個汽缸(1-4)的發動機10的示例發動機系統100的各方面。如本文詳細描述的,四個汽缸被布置為由非專用的egr汽缸1-3組成的第一汽缸組17,汽缸不將排氣再循環(導引)到進氣歧管但僅到排氣通道;以及由專用的egr汽缸4組成的第二汽缸組18,其將排氣從第二汽缸組直接導引到進氣歧管。參考圖2,提供了對發動機的每個燃燒室的詳細描述。發動機系統100可耦接在車輛中,諸如被配置用于道路行駛的載客車輛。
在所描繪的實施例中,發動機10是耦接到渦輪增壓器13的增壓發動機,渦輪增壓器13包括由渦輪76驅動的壓縮機74。具體地,新鮮空氣經由空氣凈化器49沿進氣通道42被引入發動機10中,并且流到壓縮機74。通過進氣道42進入進氣系統的環境空氣的流速能夠至少部分地通過調節進氣節氣門20來控制。壓縮機74可以是任何合適的進氣壓縮機,諸如馬達驅動或驅動軸驅動的機械增壓器壓縮機。然而,在發動機系統10中,壓縮機是經由軸19機械地耦接到渦輪76的渦輪增壓器壓縮機,渦輪76由膨脹的發動機排氣驅動。在一個實施例中,壓縮機和渦輪可耦接在雙渦流式渦輪增壓器內。在另一個實施例中,渦輪增壓器可以是可變幾何渦輪增壓器(vgt),其中渦輪幾何形狀根據發動機速度而主動變化。
如圖1中所示,壓縮機74通過增壓空氣冷卻器78耦接到進氣節氣門20。進氣節氣門20耦接到發動機進氣歧管25。壓縮的空氣充氣從壓縮機流過增壓空氣冷卻器和節氣門到達進氣歧管。增壓空氣冷卻器可以是例如空氣-空氣或空氣-水熱交換器。在圖1中所示的實施例中,進氣歧管內的空氣充氣的壓力由歧管空氣壓力(map)傳感器27感測。壓縮機旁通閥(未示出)可串聯耦接在壓縮機74的進口和出口之間。壓縮機旁通閥可以是正常關閉的閥,其被配置為在選擇的工況下打開以釋放過量的增壓壓力。例如,在減小的發動機速度條件期間可打開壓縮機旁通閥,以避免壓縮機喘振。
進氣歧管25通過一系列進氣門耦接到一系列燃燒室30(參見圖2)。燃燒室經由一系列排氣門進一步耦接到排氣歧管48(參見圖2)。在所描繪的實施例中,排氣歧管48包括多個排氣歧管區段,以使得來自不同燃燒室的流出物(effluent)能夠被引導到發動機系統中的不同位置。具體地,來自第一汽缸組17(汽缸1-3)的流出物在被排放控制裝置170的排氣催化劑處理之前被引導通過排氣歧管48的渦輪76。相比之下,來自第二汽缸組18(汽缸4)的排氣經由通道50和排氣催化劑70導引回到進氣歧管25。另選地,來自第二汽缸組的排氣的至少一部分經由閥65和通道56被引導到排氣歧管48的渦輪76。通過調節閥65,可改變相對于進氣歧管從汽缸4引導到排氣歧管的排氣的比例。在一些示例中,可省略閥65和通道56。在一個示例中,閥65可以是三通閥。在一個示例中,閥65可被調節成允許來自汽缸4的所有排氣到排氣歧管48。在另一個示例中,閥65可被調節成允許來自汽缸4的所有排氣到進氣歧管25,同時阻止任何egr流到排氣歧管的。
排氣催化劑70被配置為水煤氣變換(wgs)催化劑。wgs催化劑70被配置為從來自汽缸4的接收在通道50中的富排氣產生氫氣。
通過捕集來自相應汽缸中的燃燒事件的排氣,并且允許排氣在隨后的燃燒事件期間保持在相應的汽缸中,汽缸1-4中的每個可包括內部egr。通過調節進氣門和/或排氣門打開和/或關閉時間可改變內部egr的量。例如,通過增加進氣門和排氣門重疊,可在隨后的燃燒事件期間將附加的egr保持在汽缸中。僅經由來自第二汽缸組18(在本文為汽缸4)和egr通道50的排氣流將外部egr提供到汽缸1-4。在另一個示例中,外部egr可僅被提供到汽缸1-3,而不提供到汽缸4。外部egr并非由來自汽缸1-3的排氣流提供。供。因此,在該示例中,汽缸4是發動機10的唯一外部egr源,并且因此在本文中也被稱為專用的egr汽缸(或專用汽缸組)。汽缸1-3在本文中也被稱為非專用的egr汽缸組或非專用的egr汽缸。雖然當前示例將專用的egr汽缸組示出為具有單個汽缸,但是應當理解,在另選的發動機配置中,專用的egr汽缸組可具有更多的發動機汽缸。
egr通道50可包括用于冷卻被遞送到發動機進氣裝置的egr的egr冷卻器45。另外,egr通道50可包括用于估計從第二汽缸組再循環到剩余發動機汽缸的排氣的空燃比的第一排氣傳感器59。第二排氣傳感器61可定位在第一汽缸組的排氣歧管區段的下游,用于估計第一汽缸組中的排氣的空燃比。在圖1的發動機系統中可包括另外的排氣傳感器。
通過富化(enrich)在汽缸4中燃燒的空氣-燃料混合物,可增加來自汽缸4的外部egr中的氫濃度。具體地,通過增加來自汽缸4的在通道50中接收的排氣的富集(richness)程度,可增加在wgs催化劑70處產生的氫氣的量。另外,可調節催化劑溫度,以便增加wgs催化劑70的效率。因此,為向發動機汽缸1-4提供氫富化的排氣,可調節第二汽缸組18的燃料供給,使得汽缸4被富化。在一個示例中,在發動機燃燒穩定性小于期望時的條件期間,可增加來自汽缸4的外部egr的氫濃度。該作用增加了外部egr中的氫濃度,并且其可改進發動機燃燒穩定性,特別是在較低的發動機速度和負載(例如,空轉)下。另外,在遇到任何燃燒穩定性問題之前,與常規(較低氫濃度)egr相比,氫富化的egr允許在發動機中容許更高水平的egr。通過增加egr使用的范圍和量,可改進發動機排放和發動機燃料經濟性。
燃燒室30可被供應一種或多種燃料,諸如汽油、醇燃料共混物、柴油、生物柴油、壓縮天然氣等。燃料可經由噴射器66被供應到燃燒室。燃料噴射器66可從燃料箱26抽吸燃料。在所描繪的示例中,燃料噴射器66被配置為用于直接噴射,但是在其他實施例中,燃料噴射器66可被配置為用于進氣道噴射或節氣門體噴射。進一步地,每個燃燒室可包括不同配置的一個或多個燃料噴射器,以使得每個汽缸能夠經由直接噴射、進氣道噴射、節氣門體噴射或其組合接收燃料。在燃燒室中,可經由火花點火和/或壓縮點火來啟動燃燒。
來自排氣歧管48的排氣被引導到渦輪76以驅動渦輪。當期望減小的渦輪扭矩時,可替代地引導一些排氣繞過渦輪而通過廢氣門(未示出)。然后,來自渦輪和排氣門的組合流流過排放控制裝置170。一般來講,一個或多個排放控制裝置170可包括被配置為催化地處理排氣流的一個或多個排氣后處理催化劑,并且從而減少排氣流中一種或多種物質的量。例如,一種排氣后處理催化劑可被配置為在排氣流為稀時從排氣流捕集nox,并且在排氣流為富時減少捕集的nox。在其他實施例中,排氣后處理催化劑可被配置為歧化nox,或者在還原劑的幫助下選擇性地還原nox。在其他實施例中,排氣后處理催化劑可被配置為氧化排氣流中的殘余烴和/或一氧化碳。具有任何此功能的不同排氣后處理催化劑可在排氣后處理級(stage)中單獨或一起布置在涂層中或其他地方。在一些實施例中,排氣后處理級可包括被配置為捕集和氧化排氣流中的碳煙微粒的可再生碳煙過濾器。來自排放控制裝置170的經處理的排氣的全部或一部分可經由排氣導管35被釋放到大氣中。
發動機系統100進一步包括控制系統14。控制系統14包括控制器12,控制器12可以是發動機系統或其中安裝有發動機系統的車輛的任何電子控制系統。控制器12可被配置為至少部分地基于來自發動機系統內的一個或多個傳感器16的輸入來做出控制決策,并且可基于控制決策來控制致動器81。例如,控制器12可將計算機可讀指令存儲在存儲器中,并且可經由指令的執行來控制致動器81。示例傳感器包括map傳感器27、maf傳感器47、排氣溫度128和壓力傳感器129,以及氧傳感器24和61。示例致動器包括節氣門20、燃料噴射器66、專用汽缸組閥65等。可包括附加的傳感器和致動器,如圖2中所示。控制器12中的存儲介質只讀存儲器能夠用表示可由處理器執行的指令的計算機可讀數據進行編程,以用于執行下面描述的方法以及預期但未具體列出的其他變型。本文參考圖4至圖7描述示例方法和程序。
參考圖2,包括多個汽缸的內燃發動機10由電子發動機控制器12控制,其中多個汽缸中的一個汽缸在圖1中示出。發動機10包括燃燒室30和汽缸壁32,其中活塞36定位在汽缸壁32中并且連接到曲軸40。飛輪97和環形齒輪99耦接到曲軸40。起動機96包括小齒輪軸98和小齒輪95。小齒輪軸98可選擇性地推進小齒輪95,從而接合環形齒輪99。起動機96可直接地安裝到發動機的前部或發動機的后部。在一些示例中,起動機96可經由皮帶或鏈條選擇性地將扭矩供應到曲軸40。燃燒室30被示出為經由各自的進氣門52和排氣門54與進氣歧管44和排氣歧管48連通。每個進氣門和排氣門可由進氣凸輪51和排氣凸輪53操作。進氣凸輪51的位置可由進氣凸輪傳感器55確定。排氣凸輪53的位置可由排氣凸輪傳感器57確定。
所示燃料噴射器66被定位成將燃料直接噴射到燃燒室30中,這是本領域技術人員已知的直接噴射。另選地,燃料可被噴射到進氣道,這是本領域技術人員已知的進氣道噴射。燃料噴射器66與來自控制器12的信號fpw的脈沖寬度成比例地遞送液體燃料。通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌(未示出)的燃料系統(未示出)將燃料遞送到燃料噴射器66。從響應于控制器12的驅動器68向燃料噴射器66供應操作電流。另外,所示進氣歧管44與任選的電子節氣門62連通,電子節氣門62調節節流板64的位置以控制從空氣進氣口42到進氣歧管44的空氣流。在一個示例中,可使用低壓直接噴射系統,其中燃料壓力能夠升高到大約20巴至30巴。另選地,高壓、雙級的燃料系統可用于產生更高的燃料壓力。在一些示例中,節氣門62和節流板64可定位在進氣門52和進氣歧管44之間,使得節氣門62為端口節氣門。
響應于控制器12,無分電器點火系統88經由火花塞92將點火火花提供到燃燒室30。所示通用排氣氧(uego)傳感器126耦接到排放控制裝置170上游的排氣歧管48。另選地,雙態排氣氧傳感器可代替ufeg傳感器126。排放控制裝置170可如上面關于圖1所述的那樣進行配置。
控制器12在圖2中被示為常規微型計算機,其包括:微處理器單元(cpu)102、輸入/輸出端口(i/o)104、只讀存儲器(rom)106、隨機存取存儲器(ram)108、保活存儲器(kam)110和常規數據總線。所示控制器12接收來自耦接到發動機10的傳感器的各種信號,除前面討論的那些信號之外,還包括:來自耦接到冷卻套管115的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ect);耦接到加速器踏板130的位置傳感器134,用于感測由腳132施加的力;來自耦接到進氣歧管44的壓力傳感器122的發動機歧管壓力(map)的測量值;來自感測曲軸40位置的霍爾效應傳感器119的發動機位置傳感器;來自傳感器121的進入發動機的空氣質量的測量值;以及來自傳感器58的節氣門位置的測量值。大氣壓力也可被感測(未示出的傳感器),以由控制器12進行處理。在本說明書的優選方面中,對于曲軸的每轉,發動機位置傳感器119產生預定數量的等間隔脈沖,根據其能夠確定發動機速度(rpm)。
在一些示例中,發動機可耦接到如圖3中所示的混合動力車輛中的電動馬達/電池系統,或者配備有高壓起動機系統(未示出)的停止/起動車輛。
在操作期間,發動機10內的每個汽缸通常經歷四沖程循環:該循環包括進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。一般來講,在進氣沖程期間,排氣門54關閉,并且進氣門52打開。空氣經由進氣歧管44被引入燃燒室30中,并且活塞36移動到汽缸的底部,以便增加燃燒室30內的容積。活塞36在汽缸的底部附近并且在其沖程結束時的位置(例如,當燃燒室30處于其最大容積時)通常被本領域技術人員稱為下止點(bdc)。在壓縮沖程期間,進氣門52和排氣門54被關閉。活塞36朝汽缸蓋移動,以便壓縮燃燒室30內的空氣。活塞36在其沖程結束時并且最靠近汽缸蓋的點(例如,當燃燒室30處于其最小容積時)通常被本領域技術人員稱為上止點(tdc)。在下文被稱為噴射的過程中,燃料被引入燃燒室中。在下文被稱為點火的過程中,噴射的燃料被點火裝置,諸如火花塞92點燃,從而導致燃燒。在膨脹沖程期間,膨脹氣體推動活塞36回到bdc。曲軸40將活塞移動轉化成旋轉軸的旋轉扭矩。最終,在排氣沖程期間,排氣門54打開以將燃燒的空氣燃料混合物釋放到排氣歧管48,并且活塞回到tdc。需注意,上述描述僅僅是示例,并且進氣門和排氣門打開和/或關閉正時可變化,諸如以提供正的或負的氣門重疊、遲進氣門關閉或各種其他示例。
圖3描繪用于車輛的混合動力推進系統300。在所描繪的實施例中,車輛是混合動力電動車輛(hev)。為簡單和清楚起見,本文的描述將集中于在hev中用一個或多個degr汽缸控制發動機操作,然而應當理解,對于該描述,hev的使用并非意味著以任何方式進行限制。例如,在不偏離本公開的范圍的情況下,本文所描繪的方法可應用于在飛輪混合動力或液壓混合動力中使用一個或多個degr汽缸控制發動機操作,在飛輪混合動力中,使用機械飛輪存儲裝置代替電池,在液壓混合動力中,能量存儲在壓力蓄積器中而不是電池中。
推進系統300包括具有多個汽缸30的內燃發動機10。燃料可以從包括一個或多個燃料箱、一個或多個燃料泵和噴射器66的燃料系統(未示出)提供到發動機10的每個汽缸。
發動機10經由扭矩輸入軸318將動力遞送到變速器344。在所描繪的示例中,變速器344是包括行星齒輪組322和一個或多個旋轉齒輪元件的動力分配(power-plit)變速器(或驅動橋)。變速器344進一步包括發電機324和電動馬達326。發電機324和電動馬達326也可被稱為電機,因為它們中的每個可作為馬達或發電機操作。扭矩從變速器344輸出,用于經由動力分配裝置傳動裝置(powertransfergearing)334、扭矩輸出軸319和差速器-輪軸(axle)組件336來推進車輛牽引車輪352。
發電機324可驅動地連接到電動馬達326,使得使用來自在本文中被描繪為電池354的電能存儲裝置的電能,可以操作發電機324和電動馬達326中的每個。在一些實施例中,能量轉換裝置諸如逆變器可耦接在電池和馬達之間,以將電池的dc輸出轉換為ac輸出,以供馬達使用。然而,在另選的實施例中,逆變器可被配置在電動馬達中。
電動馬達326可以以再生模式,即作為發電機操作,以從車輛運動和/或發動機吸收能量,并且將吸收的動能轉換為適于存儲在電池354中的能量形式。此外,電動馬達326可根據需要作為馬達或發電機操作,以增大或吸收由發動機提供的扭矩。
行星齒輪組322包括環形齒輪342、太陽齒輪343和行星齒輪托架組件346。環形齒輪和太陽齒輪可經由托架耦接到彼此。行星齒輪組322的第一輸入側耦接到發動機10,而行星齒輪組322的第二輸入側耦接到發電機324。行星齒輪組的輸出側經由包括一個或多個嚙合的齒輪元件360-368的動力分配裝置傳動裝置334耦接到車輛牽引車輪352。在一個示例中,嚙合的齒輪元件360-368可以是步進變速(stepratio)齒輪,其中托架組件346可將扭矩分配到步進變速齒輪。齒輪元件362、364和366安裝在中間軸(countershaft)317上,其中齒輪元件364接合電動馬達驅動的齒輪元件370。電動馬達326驅動齒輪元件370,齒輪元件370用作用于中間軸傳動裝置的扭矩輸入。以這種方式,行星齒輪托架346(并且因此發動機和發電機)可經由一個或多個齒輪元件耦接到車輛車輪和馬達。混合動力推進系統300可在包括全混合動力系統的各種實施例中操作,其中車輛僅由發動機和發電機協作地驅動,僅由電動馬達驅動或其組合驅動。另選地,也可采用輔助或輕度混合動力實施例,其中發動機是扭矩的主要來源,并且電動馬達在特定條件期間,諸如在踩加速器踏板事件期間,選擇性地添加扭矩。
例如,車輛可以在發動機模式中被驅動,其中發動機10結合發電機(其向行星齒輪組提供反作用扭矩并允許凈行星輸出扭矩用于推進)操作,并且用作用于為車輪352提供動力的主要扭矩源,(如果在馬達驅動(motoring)模式下,發電機也可向車輪提供扭矩)。在所述發動機模式期間,燃料可經由燃料噴射器66從燃料箱被供應到發動機10,使得發動機能夠供以燃料地旋轉,以提供用于推進車輛的扭矩。具體地,發動機動力被遞送到行星齒輪組的環形齒輪。同時,發電機向太陽齒輪343提供扭矩,從而產生到發動機的反作用扭矩。因此,扭矩通過行星齒輪托架輸出到中間軸317上的齒輪362、364、366,中間軸317繼而將動力遞送到車輪352。另外,發動機能夠被操作以輸出比用于推進所需的更多的扭矩,在這種情況下,附加動力被發電機吸收(在發電模式中),以對電池354充電,或者為其他車輛負載供應電功率。
在另一個示例中,車輛可以在輔助模式中被驅動,其中發動機10被操作并且用作用于為車輪352提供動力的主要的扭矩源,并且電動馬達用作附加的扭矩源以與發動機10協作并補充發動機10提供的扭矩。在輔助模式期間,如在發動機模式中一樣,燃料被供應到發動機10以便使發動機供以燃料地旋轉并且向車輛車輪提供扭矩。
在另一個示例中,車輛可以在發動機關閉或電動模式中被驅動,其中電池供電的電動馬達326被操作,并且用作用于驅動車輪352的唯一的扭矩源。由此,在電動模式期間,不管發動機是否旋轉,都沒有燃料被噴射到發動機10中。例如在制動、低速、低負載期間,在交通燈處停止時等可使用電動模式。具體地,馬達動力被遞送到齒輪元件370,齒輪元件370繼而驅動中間軸317上的齒輪元件,并且在其上驅動車輪352。
推進系統300可進一步包括控制系統,控制系統包括控制器12,控制器12被配置為從多個傳感器16(本文描述了其各種示例)接收信息,并且將控制信號發送到多個致動器81(本文描述了其各種示例)。作為一個示例,傳感器16可包括各種壓力和溫度傳感器、燃料水平傳感器、各種排氣傳感器等。各種致動器可包括,例如齒輪組、汽缸燃料噴射器(未示出)、耦接到發動機進氣歧管(未示出)的進氣節氣門等。圖1至圖2中詳細闡述了附加的傳感器和致動器。控制器12可接收來自各種傳感器的輸入數據,處理該輸入數據,并且響應于處理的輸入數據、基于對應于一個或多個程序的在其中編程的指令或代碼而觸發致動器。本文關于圖4至圖7描述了示例控制程序。
現在轉到圖4,示出了用于操作混合動力車輛發動機的高級示例方法400的流程圖,其中發動機包括一個或多個專用的egr(degr)汽缸。更具體地,方法400可用于指示是否指示了松開加速器踏板事件,或者車輛是否在低負載下操作,其中由于燃燒穩定性問題,不期望使用degr進行連續的發動機操作。響應于未指示松開加速器踏板事件的低負載條件,如果電池荷電狀態大于閾值,并且如果不需要發動機操作,則可在中斷(discontinue)發動機操作的同時經由電池功率推進車輛。另選地,如果電池荷電狀態低于閾值,則可繼續發動機操作,可增加發動機負載(或者在部分松開加速器踏板期間,不一直減少到降低車輪功率所需的負載和速度),并且過量扭矩用于對電池充電。以這種方式,在不期望被配置有一個或多個degr汽缸的發動機的未減輕的連續操作的情況下,可采取動作,使得可避免燃燒穩定性問題。通過將專用的egr發動機與混合動力傳動系統組合,可因此改進燃料經濟性,同時避免在低負載下與專用的egr相關聯的問題。將參考本文描述的并且在圖1至圖3中示出的系統來描述方法400,但是應當理解,在不偏離本公開的范圍的情況下,可將類似的方法應用到其他系統。方法400可通過控制器諸如圖1中的控制器12實施,并且可作為非暫時性存儲器中的可執行指令存儲在控制器處。基于存儲在控制器的存儲器上的指令,并且結合從發動機系統的傳感器(諸如上面參考圖1至圖3所述的傳感器)接收的信號,可通過控制器執行用于實施方法400和包括在本文中的其余方法的指令。根據下面的方法,控制器可采用燃料系統致動器,諸如燃料噴射器(例如,66),火花塞(例如,92),進氣節氣門(例如,20)等。
方法400在402處開始,并且包括估計和/或測量發動機工況和車輛操作參數。例如,可估計和/或測量制動踏板位置、加速器踏板位置、操作者扭矩需求、電池荷電狀態(soc)、發動機溫度(teng)、環境溫度和濕度、大氣壓力(bp)等。在一個示例中,混合動力車輛系統是動力分配混合動力的。然而,如上面關于圖3所述,在其他示例中,在不偏離本公開的范圍的情況下,混合動力車輛系統可包括飛輪混合動力或液壓混合動力。
前進到404,基于估計的工況可確定車輛操作模式。例如,至少基于估計的駕駛員扭矩需求和電池soc,可確定車輛是否將以純發動機模式(其中發動機驅動車輛車輪)、輔助模式(其中電池輔助發動機驅動車輛)或純電動模式(其中僅電池驅動車輛)進行操作。在一個示例中,如果需求的扭矩能夠僅由電池提供,如下面更詳細討論的,則車輛可以以純電動模式操作。在另一個示例中,如果需求的扭矩不能僅由電池提供,則車輛可在發動機模式下或在輔助模式下操作。因此,車輛可以以確定的操作模式操作。
繼續到406,可確認車輛是否處于發動機運行(engine-on)模式。例如,可確認車輛以純發動機模式操作,其中車輛僅用發動機扭矩推進。另選地,可確認車輛在輔助模式下操作,并且車輛至少部分地用發動機扭矩推進。如果未確認發動機運行模式,則方法400可前進到408。在408處,方法400可包括指示是否滿足發動機重新起動條件。例如,響應于電池soc低于閾值荷電水平、接收到乘客的加熱或空氣調節的請求、操作者扭矩需求大于閾值量等中的一個或多個,可滿足發動機重新起動條件。如果在408處未滿足發動機重新起動條件,則方法400可前進到409。在409處,方法400可包括維持當前車輛操作狀態。例如,發動機可維持關閉,并且車輛可經由電池功率繼續操作。在另一個示例中,如果車輛未處于操作中,例如車輛處于熄火狀態,則發動機可類似地維持關閉,直到滿足重新起動條件。另選地,如果在408處指示滿足重新起動條件,則方法400可前進到圖5中所描繪的方法500,其中可確定發動機重新起動事件是否包括熱起動或冷起動事件,其中在重新起動期間的發動機操作可如下面進一步詳細描述的那樣進行調節。
返回到406,如果指示車輛處于發動機運行模式,則方法400可前進到410。在410處,方法400可包括指示是否指示松開加速器踏板事件。松開加速器踏板事件指示駕駛員需求較少的功率或車輛減速,并且可通過制動車輛、提離加速踏板或制動和/或提離加速踏板的組合來指示。如果指示松開加速器踏板事件,則方法400可前進到圖6中所描繪的方法600,其中可進行發動機關閉,以避免進氣歧管中的egr的百分比快速增加。
在410處,如果未指示松開加速器踏板事件,則方法400可前進到412。在412處,方法400可包括指示發動機扭矩需求是否小于閾值扭矩需求(預選負載)。例如,閾值扭矩需求可包括其中專用的egr量可導致燃燒穩定性問題的發動機負載。閾值扭矩需求可包括大于松開加速器踏板事件的扭矩水平預定量的扭矩水平。由此,車輛操作者可請求低于閾值扭矩需求但是大于松開加速器踏板事件的扭矩水平。此外,轉變到低于閾值扭矩需求的扭矩需求水平可比響應于松開加速器踏板事件而發生的扭矩需求的轉變更平緩。
在412處,如果發動機扭矩需求不小于閾值扭矩需求,并且在410出未指示松開加速器踏板事件,則方法400可以前進到414。在414處,方法400可包括維持發動機操作參數。例如,如果車輛以純發動機模式操作,其中僅用發動機扭矩推進車輛,則車輛可維持在此操作狀態中。另選地,如果車輛以輔助模式操作,其中車輛至少部分地通過發動機扭矩操作,則車輛可維持在此操作狀態。此外,當車輛以發動機運行模式操作時,可連續地監測車輛是否指示松開加速器踏板事件,或者發動機扭矩需求是否已經下降到閾值扭矩需求以下。
在412處,如果指示發動機扭矩需求低于閾值扭矩需求,則方法400可前進到416。如上面簡要描述的,如果發動機扭矩需求下降到閾值扭矩需求以下,則使用專用的egr的發動機的連續操作可導致燃燒穩定性問題。由此,在混合動力車輛中,當發動機扭矩需求低于閾值扭矩需求時,可采取緩解動作以防止與使用專用的egr進行的連續發動機操作相關聯的問題。因此,在416處,方法400可包括估計和/或測量電池soc(能量存儲容量),以及將估計和/或測量的soc與閾值荷電水平(預定量)進行比較。如果混合動力車輛包括飛輪混合動力或液壓混合動力,則在416處,方法400可包括估計和/或測量存儲在飛輪中的能量水平或壓力蓄積的量,并且將相應的能量/壓力水平與它們的相應的閾值荷電水平進行比較。在本文所述的包括hev的示例中,閾值荷電可被定義為其中電池不能夠接受進一步的充電的電池荷電狀態。在416處,如果指示電池soc大于閾值荷電水平,則方法400可前進到418。
在418處,可指示是否需要發動機操作。在一些示例中,如果車輛操作者已經請求車輛艙室加熱或車輛艙室空氣調節,則可需要發動機操作。如果需要發動機操作,則方法400可前進到圖7中所描繪的方法700,并且可包括關閉用于degr汽缸的燃料噴射器,如在其中進一步詳細描述的。另選地,如果在418處未指示需要發動機操作,則方法400可前進到420。
在420處,方法400可包括禁用發動機的燃料供給。在420處禁用發動機燃料供給可包括停止到發動機汽缸的燃料噴射,以及中斷火花。此外,在420處,可操作混合動力車輛系統的馬達/發電機。因此,可使用馬達扭矩而不是發動機扭矩,全部通過來自能量存儲裝置(例如,電池)的能量來推進車輛。通過使用馬達扭矩推進車輛,可在低于閾值扭矩需求的扭矩需求下避免燃燒不穩定性問題。如上所述,在飛輪混合動力或液壓混合動力的情況下,可分別經由存儲在飛輪中的能量或者經由存儲在壓力蓄積器中的能量,而不是經由存儲在電池中的能量來提供扭矩。為簡單起見,將避免進一步參考飛輪和/或液壓混合動力技術,而是參考混合動力電動車輛。然而,應當理解,在不偏離本公開的范圍的情況下,下面描繪的任何示例可包括飛輪混合動力或液壓混合動力技術。前進到422,為加快清除進氣歧管中剩余的egr,方法400包括經由馬達/發電機未供以燃料地旋轉發動機。例如,發動機可經由馬達/發電機未供以燃料地旋轉達額外的1秒至3秒。另外,在通過進氣節氣門調整供應到進氣歧管的空氣的情況下,可完全打開進氣通道中的進氣節氣門。通過在旋轉期間完全打開進氣節氣門,專用的egr系統和進氣系統可以被清除排氣殘余物并且被補充新鮮的進氣空氣。通過從進氣系統和egr系統清除排氣殘余物,可避免與隨后的發動機重新起動相關聯的燃燒穩定性問題。
經由馬達旋轉未供以燃料的發動機包括使用來自系統電池的電能來操作發電機,以使發動機以所選的發動機速度旋轉。在關閉燃料噴射器之前,發動機可以以基于發動機速度的所選的發動機速度未供以燃料地旋轉。例如,控制器可操作發電機以在禁用燃料噴射器前一刻維持發動機正在旋轉的發動機速度。作為另一個示例,發電機可使未供以燃料的發動機以一定的發動機速度旋轉,該發動機速度是在禁用燃料噴射器前一刻發動機正在旋轉的發動機速度的函數(例如,分數(fraction))。另選地,所選的發動機速度可以是對于發動機和變速器兩者都有效的速度。由此,完全清除egr所需的清除時間將是發動機速度和節氣門位置的函數。
在另選的示例中,發動機可以以基于車輛速度的速度未供以燃料地旋轉。例如,發動機速度可被設置為以查找表存儲在控制器的存儲器中的可校準速度,所述查找表作為車輛速度的函數被訪問。在另一個示例中,發動機可以以基于車輛速度和行星齒輪變速器的旋轉部件的旋轉速度(或旋轉速度極限)的速度旋轉。可調節馬達/發電機設置以使發動機能夠經由馬達扭矩以所選的發動機速度旋轉。在一些實施例中,可操作發電機和馬達中的每個以使發動機以所選的發動機速度旋轉。在其他實施例中,可僅需要操作發電機。
在另一個示例中,發動機可以以對應于至少發動機的起動轉動(cranking)速度的發動機速度未供以燃料地旋轉。除加快egr清除之外,這還允許發動機在駕駛員改變想法操作的情況下(諸如,在操作者在發動機扭矩需求下降到低于閾值之后不久增加需求的發動機扭矩的情況下)快速地重新起動。例如,響應于操作者改變想法的指示,控制器可開始為發動機供以燃料并且從起動轉動速度開始向上旋轉發動機,以便滿足操作者扭矩需求。
在其他示例中,發動機可以以允許盡可能快地清除egr的發動機速度未供以燃料地旋轉。在本文,可基于每次減小的發動機扭矩需求(例如,每次操作者松開加速器踏板)的進氣egr水平選擇發動機速度。例如,發動機速度可瞬時地升高到最大允許發動機速度,該最大允許發動機速度不影響扭矩輸出,但是允許盡可能快地清除egr。在另一個示例中,發動機可以以允許以較慢的速率清除egr的發動機速度未供以燃料地旋轉。
在進一步的示例中,代替使發動機持續旋轉直到egr被清除,發動機可經由發電機而間歇地未供以燃料地旋轉。例如,在下坡行駛期間,發動機可經由發電機未供以燃料地脈動以清除egr。
在424處,方法400包括指示egr是否已經從發動機進氣歧管充分地清除。例如,可確定進氣中的egr(流量、量、濃度、水平等)是否低于閾值。在一個示例中,進氣氧傳感器(諸如圖1的傳感器24)可用于估計進氣中的egr的濃度。其中,進氣氧濃度的下降可用于推斷egr稀釋遞送的增加。在一個示例中,閾值可基于在低發動機負載條件下的發動機的egr容限。
如果egr不低于閾值,則控制器可繼續經由馬達/發電機未供以燃料地旋轉發動機,直到egr被充分地清除。如果egr低于閾值,則在426處,程序包括使發動機旋轉至靜止。例如,發動機可經由馬達/電機旋轉至靜止,并且此后可維持發動機關閉,直到滿足發動機重新起動條件。同時,車輛可使用馬達扭矩繼續被推進。由此,這允許重新設置egr率(例如,設置為零),使得當重新起動發動機時,燃燒穩定性問題可不會由于發動機進氣中的殘余egr而加劇。
繼續到428,如上面關于方法400的步驟408所述,響應于電池soc低于閾值荷電水平、加熱或空氣調節請求、扭矩需求大于閾值量等,可滿足重新起動條件。在一個示例中,在經由馬達扭矩推進車輛期間,響應于電池的荷電狀態超過閾值荷電水平(例如,預定值或第二閾值soc)的指示,重新起動條件可包括中止來自電池(或其他能量存儲裝置)的車輛推進,并且恢復對將排氣再循環到剩余汽缸的一個或多個汽缸的燃料供給(和火花),同時通過根據圖4中所描繪的且在圖8中進一步描述的方法對系統電池充電,可將發動機負載快速地增加到閾值扭矩需求之上。
如果不滿足發動機重新起動條件,則方法400可包括維持車輛操作狀態,車輛操作狀態可包括經由馬達扭矩繼續推進車輛,或者如果在某一時刻檢測到車輛關閉事件,則在車輛關閉條件期間維持發動機關閉,直到滿足發動機重新起動條件。
如果在428處滿足重新起動條件,則方法400可前進到圖5中所描繪的方法500,其中可確定發動機重新起動事件是否包括熱起動或冷起動事件,其中在重新起動期間的發動機操作可如下面進一步詳細描述的那樣進行調節。
返回到416,如果電池soc被指示為低于閾值荷電水平,則可確定電池能夠接受進一步的充電。因此,在430處,方法400可包括在發動機輸出扭矩大于需求扭矩的情況下繼續未供以燃料的發動機操作。由此,系統電池可通過大于需求扭矩的發動機輸出扭矩來充電。對電池充電可包括使用過量的發動機輸出扭矩來操作發電機,該發電機耦接到電池。例如,發動機可在其中專用的egr不導致燃燒不穩定性問題的扭矩和負載的水平下操作。在一些示例中,扭矩水平可以是扭矩的預定閾值水平。
前進到432,當發動機在過量扭矩用于對電池充電的情況下以高于需求扭矩的扭矩水平操作時,可監測電池soc。如果在432處指示電池soc達到閾值電池soc,所述閾值soc包括其中電池不能夠接受進一步充電的充電水平,則方法400可前進到418,并且可包括指示是否需要發動機操作。如上所述,如果車輛操作者已經請求例如加熱或空氣調節,則可需要發動機操作。如果需要發動機操作,則方法400可前進到方法700,其中可停止degr汽缸的燃料供給,如在其中進一步詳述的。如果在418處未指示需要發動機操作,則方法400可前進到420,并且可包括禁用發動機的燃料供給(和火花),并且使用馬達扭矩而不是發動機扭矩推進車輛。在420處禁用對發動機的燃料供給之后,方法400可如上所述前進。為避免冗余,將不在這里完全詳細重復該方法的每個步驟,但是應當理解,從420繼續的每個步驟可包括上面詳細描述的方法400的所有方面。簡而言之,當電池荷電已經增加到其中進一步充電是不可能的水平時,使用馬達扭矩推進車輛可避免在低于閾值扭矩水平的扭矩需求下的燃燒不穩定性問題。為快速清除進氣歧管中的剩余egr,發動機可在進氣節氣門完全打開的情況下未供以燃料地旋轉,以用新鮮的進氣空氣補充專用的egr系統和進氣系統。響應于已經從發動機進氣歧管充分清除egr的指示,發動機可經由馬達旋轉至靜止,并且此后維持關閉,直到滿足發動機重新起動條件。如果滿足發動機重新起動條件,則方法400可前進到圖5中所描繪的方法500,其中可確定發動機重新起動事件是否包括熱起動或冷起動事件,其中在重新起動期間的發動機操作可如下面進一步詳細描述的那樣進行調節。
返回到432,如果在對電池充電的同時以高于扭矩需求的扭矩水平操作發動機期間指示電池soc還未達到電池不能夠接受進一步的充電的閾值soc,則方法400可前進到434。在434處,方法400可包括指示發動機扭矩需求是否保持小于閾值。例如,閾值水平可包括關于方法400的步驟412所描述的閾值水平。換句話說,閾值扭矩需求可包括其中專用的egr可導致燃燒穩定性問題的扭矩水平。如果發動機扭矩需求保持低于閾值,則在對電池充電時,發動機可繼續以高于扭矩需求的扭矩水平未供以燃料地旋轉。然而,如果發動機扭矩需求保持低于閾值,并且在435處指示松開加速器踏板事件,則方法400可前進到方法600,如上所述。另選地,如果在434處指示發動機扭矩需求已上升到閾值量以上,則方法400可前進到436。在436處,方法400可包括恢復默認發動機工況。例如,響應于發動機扭矩增加到閾值以上,發動機可在扭矩水平需求下操作,同時不提供過量扭矩對電池充電。然后,方法400可結束。
現在轉到圖5,示出了用于在發動機重新起動事件期間調節發動機操作的高級示例方法500的流程圖。更具體地,方法500可從方法400、方法600或方法700繼續,并且包括確定發動機重新起動事件是否包括熱起動事件或冷起動事件,以及根據發動機重新起動事件的類型,差別地調整車輛工況。例如,響應于熱起動事件,可最初激活非專用的egr汽缸,隨后響應于穩定的發動機速度和負載高于限定閾值的指示來激活一個或多個degr汽缸。另選地,響應于冷起動事件,可最初激活非專用的egr汽缸,隨后響應于穩定的發動機速度高于閾值的指示,激活一個或多個degr汽缸,其中通過在發動機預熱期間使用過量扭矩對電池充電,發動機負載維持在專用的egr操作的閾值負載極限以上。將參考本文描述的并且在圖1至圖3中示出的系統來描述方法500,但是應當理解,在不偏離本公開的范圍的情況下,可將類似的方法應用到其他系統。方法500可通過控制器(諸如圖1中的控制器12)實施,并且可作為非暫時性存儲器中的可執行指令存儲在控制器處。基于存儲在控制器的存儲器上的指令,并且結合從發動機系統的傳感器(諸如上面參考圖1至圖3所描述的傳感器)接收的信號,可通過控制器執行用于實施方法500和包括在本文中的其余方法的指令。根據下面的方法,控制器可采用燃料系統致動器,諸如燃料噴射器(例如,66)、火花塞(例如,92)等。
方法500在505處開始,并且包括估計和/或測量車輛工況。車輛工況可包括但不限于發動機速度、加速器位置、節氣門位置、制動踏板位置、車輛速度、發動機溫度和負載。在510處,方法500包括指示發動機重新起動事件是否包括熱起動或冷起動事件。例如,在510處,指示發動機冷起動可包括發動機溫度(或發動機冷卻劑溫度)低于閾值溫度(諸如,催化劑起燃溫度)。如果未確認冷起動條件,則可確定發動機處于熱起動條件,并且方法500可前進到515。更具體地,熱起動條件可包括確定:耦接到來自非degr汽缸的排氣的一種或多種催化劑的溫度處于或高于預選溫度,自上次發動機起動以來的時間少于預選時間,排氣溫度高于預定值、或者耦接到發動機的冷卻劑的溫度高于閾值的指示。
在515處,方法500可包括基于估計的工況操作非degr汽缸,而不操作degr汽缸。通過致動非degr汽缸的氣門,且向非degr汽缸供應燃料和火花以進行燃燒,可操作非degr汽缸。在一些示例中,在發動機的停止-起動操作期間,當發動機重新起動時,可以操作非degr汽缸,使得發動機空氣-燃料比比化學計量比更富,以便再生或激活排氣排放控制裝置,諸如在圖1處的排放控制裝置170。
前進到520,方法500可包括在加速期段(例如,從在發動機速度為零的時間直到發動機達到穩定速度的時間)期間監測發動機速度。進一步地,在發動機起動期間發動機速度達到穩定速度之后,可監測發動機速度達預定量的時間。監測發動機速度可包括將實際的發動機速度與存儲在控制器存儲器中的期望發動機速度軌跡進行比較。在監測發動機速度之后,方法500前進到525。在525處,方法500指示發動機速度是否大于閾值速度,以及發動機速度的變化速率是否小于閾值變化。換句話說,方法500指示自發動機起動以來發動機速度是否已經達到穩定速度。在一些示例中,除發動機速度之外,還可利用冷卻劑溫度、環境溫度和催化劑溫度來確定穩定的發動機工況。如果在525處,確定發動機速度小于閾值速度,并且變化速率大于閾值變化,則方法500可前進到530。在530處,該方法可在操作非degr汽缸而不操作degr汽缸的情況下繼續發動機操作,直到發動機速度達到閾值速度并且速度變化速率小于閾值速率。如果在525處確定發動機速度大于閾值速度,并且發動機速度的變化速率小于閾值變化速率,則方法500可前進到535。在535處,方法500可以包括指示發動機扭矩需求是否小于閾值扭矩需求。例如,如上所述,閾值扭矩需求可包括其中專用的egr量可導致燃燒穩定性問題的發動機負載。如果發動機扭矩需求小于閾值扭矩需求,則方法500可前進到530,并且可包括在操作非degr汽缸而不操作degr汽缸的情況下繼續發動機操作,如上所述。然而,如果在535處指示發動機扭矩需求大于閾值扭矩需求,則方法535可前進到536,并且可包括激活(一個或多個)degr汽缸。由此,通過致動進氣門/排氣門,且將燃料和火花供應到汽缸用于燃燒,可激活degr汽缸。可調節到degr汽缸和非degr汽缸的燃料,使得發動機空氣-燃料比是化學計量的。在一些示例中,在激活degr汽缸之前,方法500可包括使用電動馬達用于高頻消除由燃燒的非degr汽缸產生的扭矩與來自非燃燒的degr汽缸的扭矩之間的失衡所導致的扭矩脈動。例如,可控制馬達以向車輛的傳動系供應扭矩,從而提供與先前的和/或隨后的點火汽缸實質上類似的扭矩水平。由此,在發動機起動事件期間可減輕噪聲、振動和不舒適性。
在此描述的并且在圖8中進一步詳細描繪的另一個示例中,響應于熱起動事件,代替響應于穩定的發動機速度和負載高于限定的閾值的指示而操作非degr汽缸,隨后激活(一個或多個)degr汽缸,可采用另選的方法。在一個示例中,響應于熱起動事件,可同時激活非degr汽缸和degr汽缸兩者,同時通過對系統電池充電,發動機負載可快速增加到閾值扭矩需求以上,其中閾值扭矩需求可包括其中專用的egr量可導致如上所述的燃燒穩定性問題的發動機負載。在這樣做時,可避免燃燒穩定性問題,并且在熱起動事件期間減少nox排放。在此類示例中,通過對能量存儲裝置充電,可將發動機負載維持在閾值扭矩需求以上,直到指示駕駛員需求扭矩高于閾值扭矩需求,在此時,發動機可以以扭矩水平需求操作,而沒有提供過量的扭矩以對電池充電,如上面關于圖4所描述的。此外,在此類示例中,在同時激活非degr汽缸和degr汽缸之前,可指示電池soc是否低于閾值,使得電池能夠接受進一步的充電。如果指示電池不能夠接受進一步的充電,則該方法可如圖5中所描述的那樣通過操作非degr汽缸,然后激活degr汽缸來進行,如上所述。
返回到510,如果確認冷起動條件,則方法500可前進到540。在540處,方法500可包括基于估計的工況操作(一個或多個)非degr汽缸,而不操作degr汽缸。如上所述,通過致動非degr汽缸的氣門,并且向非degr汽缸供應燃料和火花以進行燃燒,可操作非degr汽缸,并且在一些示例中(例如,起動-停止操作),可操作非degr汽缸,使得發動機空氣-燃料比比化學計量比更富,以便再生或激活排氣排放控制裝置。
前進到545,方法500可包括如上所述在加速期段期間監測發動機速度,并且可包括將實際發動機速度與存儲在控制器存儲器中期望的發動機速度軌跡進行比較。在550處,方法500可包括指示發動機速度是否大于閾值速度,以及發動機速度的變化速率是否小于閾值變化。換句話說,如上所述,可確定發動機速度是否已經達到穩定速度。可另外利用冷卻劑溫度、環境溫度和催化劑溫度來確定穩定的發動機工況。如果未達到穩定速度,則方法500可在非degr汽缸操作而degr汽缸不操作的情況下繼續發動機操作,直到發動機速度達到閾值速度,并且速度變化速率小于閾值速率。
如果確定發動機速度已經達到穩定速度,則方法500可前進到555。在555處,方法500包括指示電池荷電狀態(soc)是否大于閾值荷電水平。作為一個示例,閾值荷電水平可被定義為其中電池不能夠接受進一步的充電的電池soc,如上面關于圖4所描述的。如果在555處指示電池soc不大于閾值荷電水平,則方法500可前進到560。在560處,方法500可包括在發動機輸出扭矩高于閾值的情況下經由非degr氣缸操作未供以燃料的發動機,其中發動機輸出扭矩閾值可以是發動機輸出扭矩的預定閾值水平。在一個示例中,發動機輸出扭矩的水平可包括其中專用的egr不導致燃燒穩定性問題的扭矩水平。因此,系統電池可通過大于需求扭矩的發動機輸出扭矩來充電,并且可包括操作發電機,該發電機耦接到電池。如上所述,在操作非degr汽缸期間,為降低噪聲、振動和不舒適性,電動馬達可用于高頻消除由燃燒的非degr汽缸以及非燃燒的degr汽缸產生的扭矩之間的失衡所導致的扭矩脈動。由此,可控制馬達以向車輛的傳動系供應扭矩,從而提供與先前的和/或隨后的點火汽缸實質上類似的扭矩水平。
響應于將發動機輸出扭矩增加到閾值水平,方法500可前進到565,在565處,方法500包括激活degr汽缸。通過致動進氣門/排氣門并且向汽缸供應燃料和火花以進行燃燒,可激活degr汽缸,并且可調節到(一個或多個)degr汽缸和非degr汽缸的燃料,使得發動機空氣-燃料比為化學計量的。通過在發動機輸出扭矩處于或高于閾值水平時激活degr汽缸,可避免在冷起動事件期間的燃燒穩定性問題。
方法500可以以高于閾值水平的輸出扭矩繼續操作發動機,同時對系統電池充電,直到駕駛員需求的發動機扭矩達到或超過發動機輸出扭矩閾值水平。因此,在570處,方法500可包括指示駕駛員需求的發動機扭矩是否等于或大于閾值水平。如果在570處指示駕駛員需求的發動機扭矩不等于或不大于閾值水平,則方法500可前進到575,在575處,方法500包括維持以高于閾值的發動機輸出扭矩操作發動機,其中過量扭矩用于對系統電池充電,如上所述。在570處,如果發動機扭矩需求等于或大于閾值水平,則方法500可前進到580。在580處,方法500可包括恢復默認發動機工況。例如,如上所述,響應于發動機扭矩需求增加到閾值水平以上,發動機可在扭矩水平需求下操作,其中非degr汽缸和degr汽缸兩者均被激活,同時沒有提供任何過量扭矩來對電池充電。
雖然在方法500中沒有明確指出,但是應當理解,在將發動機扭矩增加到閾值以上并且用過量扭矩對電池充電后,接著激活degr汽缸之后,如果電池soc增加到其中電池不能接受進一步充電的閾值以上,則過量扭矩發動機輸出扭矩可中斷并且degr閥停用。在此情況下,發動機可在沒有degr的情況下繼續操作,直到駕駛員需求的發動機扭矩增加到其中degr并不負面地影響燃燒穩定性的閾值以上。
因此,返回到555,如果繼指示發動機速度已經達到穩定速度之后指示電池soc高于閾值水平,則方法500可前進到585,并且可包括維持degr汽缸停用,并且使用非efrg汽缸操作供以燃料的發動機,直到駕駛員需求扭矩增加到其中degr不負面地影響燃燒穩定性的閾值以上,因此方法500可前進到590,并且可包括激活degr汽缸并恢復默認發動機工況。
在此描述的并且在圖8中進一步詳細描繪的另一個示例中,響應于冷起動事件,通過開始燃料供給、提供火花以及激活進氣門和排氣門,可激活非degr汽缸。然而,到degr汽缸的燃料供給和火花(例如,點火正時)可被切斷,同時degr汽缸上的進氣門和排氣門可被激活。在此類示例冷起動條件下,排放控制裝置中的催化劑材料會不處于以便充分處理排氣排放物的足夠的溫度(例如,起燃溫度)下。由此,可期望快速升高催化劑材料的溫度,因此減少耦接到非degr汽缸的一種或多種催化劑的起燃時間。通過激活非degr汽缸,并且激活degr汽缸上的進氣門和排氣門,同時禁用到degr汽缸的燃料供給和火花,可將空氣而不是排氣導引到非degr汽缸的進氣管,從而導致稀(lean)化學計量比的排氣。在此類示例中,可考慮(toaccountfor)空氣而不是排氣調節到非degr氣缸(例如,剩余氣缸)的火花正時和燃料噴射。在稀化學計量比的排氣的情況下,排氣中的過量氧可全部用于點燃催化劑。此外,在此類示例冷起動事件期間,對非degr汽缸的點火可延遲,這可導致行進到催化劑材料的排氣的溫度的增加。由此,通過經由操作degr汽缸作為空氣泵以將空氣導引到非degr汽缸的進氣管并延遲對非degr汽缸的點火來操作稀化學計量比的發動機,可減少催化劑起燃時間,這可因此減少冷起動事件期間的不期望的排放。
在此類示例冷起動事件期間,可例如經由一種或多種催化劑的直接溫度測量、經由耦接到發動機的冷卻劑的溫度,自發動機的上次運行以來的時間,基于發動機運行條件諸如負載、速度、空氣/燃料比、火花正時等的排氣溫度的確定。在一個示例中,響應于一種或多種催化劑的溫度高于催化活性所需的預定閾值溫度的指示,并且進一步響應于發動機速度大于閾值速度并且已經達到穩定速度的指示,可啟動到degr汽缸的燃料供給和火花。在此類示例中,如果在指示催化劑高于預定閾值時駕駛員需求的發動機扭矩低于發動機輸出扭矩閾值水平,則可確定電池荷電狀態(soc)是否大于閾值水平,其中閾值荷電水平可包括電池不能夠接受進一步充電的條件,如上所述。如果電池soc不大于閾值荷電水平,則可通過向發動機施加負扭矩并且對系統電池充電,將發動機輸出扭矩增加到發動機輸出扭矩閾值以上。通過對系統電池充電,發動機可以以發動機輸出扭矩閾值水平操作,直到指示駕駛員需求的發動機扭矩等于或大于發動機輸出扭矩閾值。響應于駕駛員需求的發動機扭矩等于或超過發動機輸出扭矩閾值,可恢復默認發動機工況。例如,如上所述,發動機可在扭矩水平需求下操作,其中非degr汽缸和degr汽缸均被激活,同時沒有提供任何過量的扭矩來對電池充電。
然而,在其中電池soc大于閾值荷電水平的條件下,其中一種或多種催化劑的溫度高于催化活性所需的預定閾值溫度,而駕駛員需求的發動機扭矩低于發動機輸出扭矩閾值,到degr的燃料供給和火花可維持關閉,并且可停用degr汽缸上的進氣門和排氣門。例如,進氣門和排氣門的停用可包括將degr汽缸上的進氣門和排氣門兩者均配置為閉合構造。在此類示例條件下,關閉進氣門和排氣門可防止空氣被導引到非degr汽缸的進氣管,并且可因此防止催化劑的過熱。由此,響應于駕駛員需求的發動機扭矩等于或超過發動機輸出扭矩閾值的指示,可恢復默認發動機工況。例如,如上所述,發動機可在扭矩水平需求下操作,其中非degr汽缸和degr汽缸兩者均被激活。現在轉到圖6,示出用于響應于松開加速器踏板事件操作混合動力車輛發動機的高級示例方法600的流程圖,其中發動機包括一個或多個專用的egr汽缸。更具體地,方法600從方法400繼續,并且可用于在不需要發動機操作且不管能量存儲裝置的荷電狀態是否大于或小于預定量的情況下,響應于松開加速器踏板事件快速關閉發動機。以這種方式,可避免在松開加速器踏板事件期間發生并且可導致燃燒不穩定性的快速上升的egr百分比。將參考本文描述的并且在圖1至圖3中示出的系統來描述方法600,但是應當理解,在不偏離本公開的范圍的情況下,可將類似的方法應用到其他系統。方法600可通過控制器(諸如圖1中的控制器12)實施,并且可作為非暫時性存儲器中的可執行指令存儲在控制器處。基于存儲在控制器的存儲器上的指令,并且結合從發動機系統的傳感器(諸如上面參考圖1至圖3所描述的傳感器)接收的信號,可通過控制器執行用于實施方法600和包括在本文中的其余方法的指令。根據下面的方法,控制器可采用燃料系統致動器,諸如燃料噴射器(例如,66)、火花塞(例如92)等。
方法600在602處開始,并且包括指示是否需要發動機操作。如上所述,如果車輛操作者已經請求乘客的加熱或空氣調節,則可需要發動機操作。如果需要發動機操作,則方法600可前進到圖7中所描繪的方法700,并且可包括關閉用于(一個或多個)degr汽缸的燃料噴射器,如在其中進一步詳細描述的。另選地,如果在602沒有指示需要發動機操作,則方法600可前進到604。
方法600的其余部分可以與上面關于方法400的步驟420-428所描述的類似的方式進行。為避免冗余,在此將簡要地重復所述步驟。但是,應當理解,從方法600中的604開始的每個步驟可包括方法400的關于步驟420-428的所有方面。進一步地,可強調的是,響應于松開加速器踏板事件,如下面進一步詳細描述的,方法600可直接前進到禁用到發動機的燃料,而不使發動機扭矩增加到扭矩需求以上且不對電池充電,即使電池soc低于閾值,如關于圖4中的方法400所描述的。通過直接前進到關閉發動機,可避免在松開加速器踏板事件期間可發生的由于egr的快速百分比增加而引起的燃燒穩定性問題。
因此,在604處,方法600包括禁用發動機燃料供給,其可包括停止到發動機汽缸的燃料噴射,以及中斷火花。此外,可操作混合動力車輛系統的馬達/發電機,使得可使用馬達扭矩推進車輛。前進到606,通過在進氣通道中的進氣節氣門完全打開的情況下經由馬達發電機未供以燃料地旋轉發動機,可加快進氣歧管中的剩余egr的清除。未供以燃料地旋轉發動機可包括使用來自系統電池的電能來操作馬達/發電機。在一個示例中,發動機可以以基于關閉燃料噴射器之前的發動機速度的發動機速度未供以燃料地旋轉。另一個示例可包括,發電機以禁用燃料噴射器前一刻正在旋轉的發動機的發動機速度的分數未供以燃料地旋轉發動機。另選地,所選的速度可以是對于發動機和變速器兩者都有效的速度。其他示例可包括以基于車輛速度的速度,或者基于車輛速度和行星齒輪變速器的旋轉部件的旋轉速度的組合的速度未供以燃料地旋轉發動機。其他示例可包括以對應于發動機的最小起動轉動速度的發動機速度未供以燃料地旋轉發動機,以允許發動機在駕駛員改變想法操作的情況下快速重新起動(例如,松開加速器踏板,隨后緊接著是踩加速器踏板)。例如,如上所述,響應于操作者改變想法的指示,控制器可開始為發動機供以燃料并且從起動轉動速度加快旋轉發動機,以便滿足操作者扭矩需求。在其他示例中,發動機可以以允許盡可能快地清除egr并且可基于松開加速器踏板事件時的進氣egr水平的發動機速度未供以燃料地旋轉。最后,代替連續旋轉,發動機可間歇地未供以燃料地旋轉。在上述示例的每個中,可調節馬達/發電機設置以使發動機能夠以所選的發動機速度旋轉。在一些實施例中,可操作馬達和電動機中的每個,從而以所選的速度旋轉發動機,而在其他實施例中,可僅需要操作發電機。
在608處,方法600包括指示egr是否已經從發動機進氣歧管充分地清除。如上所述,egr是否已經充分清除可包括指示進氣中的egr是否低于閾值,并且可基于進氣氧傳感器(例如,24)。
如果egr不低于閾值,則控制器可繼續經由馬達/發電機未供以燃料地旋轉發動機,直到egr被充分地清除。如果egr低于閾值,則在610處,程序包括使發動機旋轉至靜止。例如,發動機可經由馬達旋轉至靜止,并且此后發動機可維持關閉,直到滿足發動機重新起動條件。同時,可使用馬達扭矩繼續推進車輛。由此,這允許重新設置egr率(例如,設置為零),使得當重新起動發動機時,燃燒穩定性問題可不會由于發動機進氣中的殘余egr而加劇。
繼續到612,如上所述,響應于電池soc低于閾值荷電水平、加熱或空氣調節的請求、扭矩需求大于閾值量等,可滿足重新起動條件。如上所述,如果在經由馬達扭矩推進車輛期間,響應于電池的荷電狀態超過閾值荷電水平(例如,預定值或第二閾值soc)的指示,則重新起動條件可包括中止來自電池(或其他能量存儲裝置)的車輛推進,并且恢復對將排氣再循環到剩余汽缸的一個或多個汽缸的燃料供給,同時通過根據圖4中所描繪的且在圖5和圖8中進一步描述的方法對系統電池充電,可將發動機負載快速地增加到閾值扭矩需求之上。
如果不滿足發動機重新起動條件,則方法600可包括維持車輛操作狀態,其可包括經由馬達扭矩繼續推進車輛,或者如果在某一時刻檢測到車輛關閉事件,則在車輛關閉條件期間維持發動機關閉,直到滿足發動機重新起動條件。
如果在612處滿足重新起動條件,則方法600可前進到圖5中所描繪的方法500,其中可確定發動機重新起動事件是否包括熱起動或冷起動事件,其中在重新起動期間的發動機操作可如上所述的那樣進行調節。
現在轉到圖7,示出響應于松開加速器踏板事件,或者發動機扭矩需求低于閾值而操作混合動力車輛的高級示例方法70的流程圖,其中發動機包括一個或多個degr汽缸。更具體地,方法700可從方法400或方法600繼續,并且可包括在需要發動機操作的情況下,響應于松開加速器踏板事件(圖6),或者發動機扭矩需求低于閾值且電池soc大于閾值(圖4),關閉到一個或多個degr汽缸的燃料噴射器。以這種方式,如果需要發動機操作,例如由于對車輛空氣調節或加熱的車輛操作者請求,可維持發動機操作,同時可禁用到一個或多個degr汽缸的燃料供應,從而減輕與一個或多個degr汽缸的連續操作相關聯的潛在的燃燒不穩定性問題。將參考本文描述的并且在圖1至圖3中示出的系統來描述方法700,但是應當理解,在不偏離本公開的范圍的情況下,可將類似的方法應用到其他系統。方法700可通過控制器(諸如圖1中的控制器12)實施,并且可作為非暫時性存儲器中的可執行指令存儲在控制器處。基于存儲在控制器的存儲器上的指令,并且結合從發動機系統的傳感器(諸如上面參考圖1至圖3所描述的傳感器)接收的信號,可通過控制器執行用于實施方法700和包括在本文中的其余方法的指令。根據下面的方法,控制器可采用燃料系統致動器,諸如燃料噴射器(例如,66)、火花塞(例如,92)等。
方法700在705處開始,并且包括停止到(一個或多個)degr汽缸的燃料供應。例如,控制器可以發信號通知燃料噴射器致動器移動到期望的位置,以便停止到degr汽缸的燃料供應。因此,燃料噴射器致動器可移動到期望位置,并且可停止到degr汽缸的燃料供應。此外,可禁用到degr汽缸的火花。在degr汽缸停用的情況下,進行燃燒的汽缸中產生的扭矩與停用的汽缸的扭矩之間的失衡可導致發動機振動和不舒適性增加。車輛操作者可經歷此類振動和不舒適性,并且從而降低車輛駕駛感覺。為降低噪聲、振動和不舒適性(nvh),可在719處經由馬達/發電機增加發動機速度,并且在715處,可以在沒有燃料的情況下操作degr汽缸。在720處,方法700可包括使用電動馬達用于高頻消除由燃燒的非degr汽缸產生的扭矩和來自非燃燒的degr汽缸的扭矩之間的失衡所導致的扭矩脈動。例如,可控制馬達以向車輛的傳動系供應扭矩,從而提供與先前的和/或隨后的點火汽缸實質上類似的扭矩水平。通過在停止到degr汽缸的燃料之后操作degr汽缸,通過進氣節氣門供應到進氣裝置的新鮮空氣可被泵送通過degr汽缸。egr系統中的新鮮空氣可置換(displace)進氣歧管中的egr。由此,可將egr從進氣系統清除,從而導致進氣系統中的egr率的降低和進氣氧濃度的增加。以這種方式,剩余的汽缸可在沒有egr的情況下以化學計量比運行。
前進到725,方法700可包括指示發動機扭矩需求是否小于閾值扭矩需求。例如,如上面關于圖4所述,閾值扭矩需求可包括其中專用的egr量可導致燃燒穩定性問題的發動機負載。在725處,如果發動機扭矩需求不低于閾值扭矩需求,則方法700可前進到730。在730處,方法700可包括指示egr是否已經從發動機進氣歧管充分地清除。例如,如上所述,可確定進氣中的egr(流量、量、濃度、水平等)是否低于閾值,其中閾值可基于在低發動機負載條件下的發動機的egr容限。在一個示例中,進氣氧傳感器(例如,24)可用于估計進氣中的egr。如果egr不低于閾值,則方法700可繼續在degr汽缸停用的情況下繼續操作供以燃料的發動機,以進一步從進氣清除egr。如果egr不低于閾值但發動機扭矩需求大于閾值,則除使用發動機用于高頻消除由于degr汽缸的未激活引起的扭矩脈動之外,在車輛操作的輔助模式下,可經由電動馬達提供額外的扭矩以推進車輛,如上面關于圖4所描述的。另選地,如果egr低于閾值,則方法700可前進到735,并且可包括響應于發動機扭矩需求增加到閾值以上,恢復默認發動機工況。例如,恢復默認發動機工況可包括激活到停用的degr汽缸的燃料供給,并且恢復向degr汽缸提供火花。由于扭矩需求大于閾值,并且在供以燃料地操作發動機期間,通過在735處激活degr汽缸以恢復默認發動機工況,從進氣歧管充分地清除egr,所以可避免燃燒不穩定性問題。
返回到725,如果指示發動機扭矩需求保持小于閾值,則方法700可前進到740。在740處,方法700可包括指示是否仍然需要發動機操作。在一個示例中,響應于車輛操作者中斷對發動機加熱或空氣調節的請求,可仍然不需要發動機操作。由此,在740處,如果仍然需要發動機操作并且發動機扭矩需求保持在閾值以下,則發動機可繼續供以燃料地操作,其中degr汽缸停用并且電動馬達提供在degr汽缸停用情況下的發動機操作引起的扭矩脈動的高頻消除。另選地,如果在740處未指示仍然請求發動機操作,則方法700可前進到745。在745處,方法700可包括指示egr是否已經從發動機進氣歧管充分地清除。如上所述,在一個示例中,進氣氧傳感器可用于估計進氣中的egr,并且可指示進氣中的egr是否低于閾值。如果進氣中的egr不低于閾值,則發動機可在degr汽缸停用的情況下繼續供以燃料地操作,以充分地從進氣清除egr。另選地,在745處,如果指示進氣中的egr低于閾值,則方法700可前進到750,并且可包括停止到非degr發動機汽缸的燃料噴射,以及中斷到非degr汽缸的火花。此外,在750處,方法700可包括操作混合動力車輛系統的馬達/發電機,使得可使用馬達扭矩而不是發動機扭矩來推進車輛。通過使用馬達扭矩推進車輛,可避免低于閾值扭矩需求的扭矩需求下的燃燒不穩定性問題。前進到755,方法700可包括使發動機旋轉至靜止。例如,發動機可經由馬達旋轉至靜止,并且此后發動機可維持關閉,直到滿足發動機重新起動條件。同時,車輛可使用馬達扭矩被繼續推進。
前進到760,如上面關于方法400的步驟408所述,響應于電池soc低于閾值荷電水平、加熱或空氣調節請求、扭矩需求大于閾值量等,可滿足重新起動條件。如上所述,如果在經由馬達扭矩推進車輛期間,響應于電池的荷電狀態超過閾值荷電水平(例如,預定值或第二閾值soc)的指示,則重新起動條件可包括中止來自電池(或其他能量存儲裝置)的車輛推進,并且恢復對將排氣再循環到剩余汽缸的一個或多個汽缸的燃料供給,同時通過根據圖4中所描繪的且在圖5和圖8中進一步描述的方法對系統電池充電,可將發動機負載快速地增加到閾值扭矩需求之上。
如果不滿足發動機重新起動條件,則方法700可包括維持車輛操作狀態,其可包括經由馬達扭矩繼續推進車輛,或者如果在某一時刻檢測到車輛關閉事件,則在車輛關閉條件期間維持發動機關閉,直到滿足發動機重新起動條件。
如果在760處滿足重新起動條件,則方法700可前進到圖5中描繪的方法500,其中可確定發動機重新起動事件是否包括熱起動或冷起動事件,其中在重新起動期間的發動機操作可如上所述的那樣進行調節。
圖8描繪用于使用本文所述的并且參考圖4至圖7的方法控制混合動力車輛操作的示例時間線800,其中汽缸中的一個或多個包括專用的egr(degr)汽缸。時間線800包括指示車輛發動機速度隨時間變化的曲線805。線806表示閾值發動機速度,高于該閾值發動機速度,可在熱起動事件期間激活一個或多個degr汽缸,或者其中通過向發動機提供負扭矩可經由電動馬達/發電機增加發動機負載,使得一個或多個degr汽缸可在發動機冷起動事件期間被激活。時間線800進一步包括指示發動機扭矩隨時間變化的曲線810。線811表示發動機輸出閾值扭矩水平,低于該發動機輸出閾值扭矩水平,使用degr的發動機操作可導致燃燒穩定性問題。進一步地,與指示實際發動機扭矩的曲線810相比,線812和813指示車輛操作者需求扭矩。在沒有具體指示需求發動機扭矩的情況下,應當理解,需求扭矩和實際扭矩相等。線814表示在熱起動事件期間的另選的示例發動機扭矩,如下面進一步詳細描述的。時間線800進一步包括指示節氣門位置隨時間變化的曲線815。時間線800進一步包括指示車輛發動機的進氣歧管中的百分比egr隨時間變化的曲線820。線821表示閾值百分比egr,低于該閾值百分比egr,可指示egr從進氣歧管充分清除,使得可在發動機進氣中沒有殘余egr的情況下啟動未來的發動機重新起動。線821表示在熱起動事件期間的另選的示例百分比egr,如下面進一步詳細描述的。時間線800進一步包括指示馬達/發電機扭矩隨時間變化的曲線825。為簡單起見,負的馬達/發電機扭矩指示車輛系統電池的充電,其中正的馬達/發電機扭矩指示可用于經由車輛動力傳動系統推進車輛的扭矩。線826表示在熱起動事件期間的另選的示例馬達/發電機扭矩,如下面進一步詳細描述的。時間線800進一步包括指示車輛電池荷電狀態(soc)隨時間變化的曲線830。線831表示閾值soc,并且可包括電池不能夠接受進一步充電的荷電水平。線832表示第二閾值soc,其中在響應于發動機扭矩需求低于發動機輸出閾值扭矩水平而經由馬達扭矩推進車輛期間,如果soc達到第二閾值,則可激活發動機,并且可通過根據圖4中所描繪的方法對系統電池充電將發動機負載快速地增加到閾值扭矩需求以上。線833表示在熱起動事件期間的另選的示例電池soc,如下面進一步詳細描述的。時間線800進一步包括指示車輛中的非degr汽缸隨時間變化的工作或關閉狀態的曲線835,其中工作狀態包括非degr汽缸被供應有來自一個或多個燃料噴射器的燃料,并且提供火花以啟動燃燒的狀態。時間線800進一步包括指示隨時間變化燃料噴射(和火花)是否被提供到一個或多個專用的egr汽缸的曲線840。線841表示其中在熱起動事件期間將燃料噴射(和火花)提供到一個或多個專用的egr汽缸的另選的示例,如下面進一步詳細描述的。時間線800進一步包括指示車輛發動機的進氣歧管中的氧水平隨時間變化的曲線845。線846表示可指示egr從進氣歧管被充分地清除的氧水平,其中。線847表示在熱起動事件期間的氧水平的另選的示例,如下面進一步詳細描述的。時間線800進一步包括指示隨時間變化是否請求對車輛艙室加熱或空氣調節的請求的曲線850。時間線800進一步包括指示隨時間變化是否激活在一個或多個專用的egr汽缸上的進氣門和排氣門的曲線855。例如,如果閥激活是“關閉”,則應當理解,進氣門和排氣門被配置為閉合構造。線856表示其中進氣門和排氣門可在冷起動事件期間被激活的另選的示例。線857表示其中響應于熱起動事件可激活進氣門和排氣門的另選的示例。
應當理解,在時間t0時,車輛未處于在操作中。換句話說,時間t0可表示鑰匙關閉(key-off)事件。發動機速度為零(例如,mph),如由曲線805所指示,并且車輛不通過電池功率推進,如由曲線825所指示。因此,不經由發動機提供扭矩,如由曲線810所指示。當發動機未處于操作中時,由曲線820指示的egr的百分比低于由線821表示的閾值,從而指示egr從發動機進氣清除。因此,如由進氣氧傳感器(例如,24)監測的進氣氧處于由線846表示的閾值水平,其中閾值指示低于限定的百分比的egr水平。分別由曲線835和840表示的非degr和degr汽缸兩者均關閉。由曲線830指示的電池soc低于由線831表示的閾值,從而指示電池可接受進一步的充電。節氣門位置接近關閉位置,指示在車輛關閉事件時的節氣門位置,節氣門位置由曲線815指示。此外,不請求加熱和/或空氣調節,如由曲線850所指示。
在時間t1時,啟動冷起動事件。冷起動事件可包括發動機溫度(或發動機冷卻劑溫度)低于閾值溫度(例如,催化劑起燃溫度)的指示。因此,通過致動非degr汽缸的氣門,且通過向非degr汽缸供應燃料和火花以進行燃燒,可操作非degr汽缸。由此,發動機速度和扭矩增加。進一步地,在時間t1時,到(一個或多個)degr汽缸的燃料供給和火花維持關閉。然而,在由線856指示的一些示例中,(一個或多個)degr汽缸上的進氣門和排氣門可以被激活,以便將空氣導引到非degr汽缸,使得來自非degr汽缸的排氣為稀化學計量比。在此類示例中,非degr汽缸的點火正時可額外地被延遲,以增加排氣熱。除延遲點火之外,通過在不對degr汽缸供給燃料的情況下激活degr進氣門和排氣門,可更快地加熱排氣催化劑,如上面關于圖5所描述的。如上所述,在一些示例中,在激活degr汽缸之前,電動馬達可用于高頻消除由燃燒的非degr汽缸產生的扭矩和來自非燃燒的degr汽缸的扭矩之間的失衡所導致的扭矩脈動。例如,可控制馬達以向車輛的傳動系供應扭矩,從而提供與先前的和/或隨后的點火汽缸實質上類似的扭矩水平。因此,可減輕發動機啟動事件期間的噪聲、振動和不舒適性。
在時間t1和t2之間,發動機速度升高到閾值水平以上,并且發動機扭矩相應地增加。到時間t2,指示發動機速度穩定在閾值之上。然而,發動機扭矩保持在響應于使用(一個或多個)degr汽缸的發動機操作可導致燃燒穩定性問題的水平。為快速地使發動機在degr汽缸工作的情況下操作,在時間t2時,可向發動機施加負的扭矩,如由曲線825所指示,并且可啟動到(一個或多個)degr汽缸的燃料噴射(和火花)。在一些示例中,啟動到(一個或多個)degr汽缸的燃料噴射(和火花)可包括,響應于可啟動到degr汽缸的燃料噴射的指示,在汽缸點火順序中最后啟動到degr汽缸的燃料噴射。換句話說,響應于向發動機施加負扭矩以增加實際發動機扭矩,到degr汽缸的燃料噴射可安排(schedule)為使得degr汽缸在汽缸點火順序中最后被激活。通過向發動機施加負扭矩,發動機可以在發動機輸出扭矩處于或高于由線811表示的發動機輸出扭矩閾值的情況下進行操作,其中閾值可表示其中專用的egr不會導致燃燒穩定性問題的發動機輸出扭矩的水平。因此,在時間t2和t3之間,由曲線810表示的實際發動機輸出扭矩處于發動機輸出閾值,而在沒有經由馬達/發電機向發動機施加負扭矩的情況下,發動機輸出扭矩將保持在由線812所指示的發動機輸出閾值以下。應當理解,包括時間t2至t3的持續時間可包括“預熱”持續時間。為顯示預熱持續時間的足夠細節,如圖8中所示,示出了時間t2和t3之間的時間段,但是應當理解,該持續時間可不按比例繪制,并且預熱持續時間可包括更短或更長的時間段。當degr汽缸被激活時,百分比egr上升到限定的水平,其中限定的水平可包括基于非degr汽缸與degr汽缸的比率的百分比egr。例如,在四缸發動機中,如果汽缸中的一個包括degr汽缸,則在所有汽缸均等地操作的情況下,進氣歧管中的egr將為百分之二十五。另外,在向發動機施加負扭矩的情況下,當大于需求扭矩的發動機輸出扭矩用于對系統電池充電時,系統電池soc增加。在一些示例中,對系統電池充電可包括操作車輛發電機,該發電機耦接到系統電池。此外,由于degr在時間t2時被激活,所以在時間t2和t3之間,當氧氣被排氣置換時,指示發動機進氣中的氧水平下降,如由曲線845所指示。
在時間t3時,車輛開始加速。由此,當加速踏板被壓下時,指示節氣門位置打開。因此,指示需求的發動機扭矩增加,如由曲線812所指示。然而,在時間t3和t4之間,當需求的扭矩保持在發動機輸出閾值扭矩水平以下時,維持向發動機施加負扭矩,使得實際發動機輸出扭矩保持在閾值處,并且過量扭矩繼續用來對系統電池充電。
在時間t4時,需求的發動機輸出扭矩達到發動機輸出扭矩閾值水平。因此,停止到發動機的負扭矩,并且類似地停止電池充電操作。在時間t4和t5之間,當加速踏板被壓下到限定的量時,節氣門被進一步打開。由此,指示發動機扭矩和發動機速度兩者均上升且平穩。非degr汽缸和(一個或多個)degr汽缸兩者均保持激活,并且發動機進氣中的百分比egr和氧水平均保持穩定。
在時間t5時,指示節氣門位置開始關閉,這是加速踏板被略微從其壓下狀態釋放的結果。因此,在時間t5和t6之間,隨著節氣門關閉,發動機速度和發動機扭矩需求的水平下降。在時間t6時,發動機輸出扭矩需求的水平穿過閾值,并且由此,(一個或多個)degr汽缸的連續操作可導致燃燒穩定性問題。因此,在時間t6時,經由馬達向發動機施加負扭矩,以將實際的發動機輸出扭矩維持在發動機輸出扭矩閾值水平以上,盡管由線813表示的通過駕駛員踏板推斷的需求扭矩繼續下降到閾值以下。在一些示例中,施加到發動機的負扭矩的量可剛好足以將發動機輸出扭矩的水平升高到閾值水平,如本文所描繪的。在其他示例中,施加到發動機的負扭矩的量可包括更大的量,并且在一些情況下可基于電池荷電水平。例如,響應于電池荷電低于閾值,可增加負扭矩,使得可進行電池的附加充電。由此,在時間t6和t7之間,盡管需求扭矩低于發動機輸出扭矩閾值,但是通過向發動機施加負扭矩,實際發動機輸出扭矩可維持在閾值水平處,使得(一個或多個)degr汽缸可維持激活,而沒有燃燒穩定性問題。因此,繼續使用過量扭矩來對系統電池充電。
在時間t7時,電池soc達到由線831表示的電池不可以接受進一步充電的水平。然而,發動機扭矩需求保持在發動機輸出扭矩閾值以下。當電池soc已經達到閾值時,通過系統電池的繼續充電,發動機扭矩不可以維持在發動機輸出閾值水平處或其上。由此,可確定是否需要發動機操作。由于如由曲線850表示的未指示對加熱或空氣調節的請求,所以未指示需要發動機操作。如果需要發動機操作,則可停止到degr汽缸的燃料,并且車輛在燃燒的非degr汽缸的情況下進行操作,其中可控制馬達用于高頻消除由燃燒的非degr產生的扭矩和來自非燃燒的degr汽缸的扭矩之間的失衡所導致的扭矩脈動,如關于方法700詳細描述的。由于未指示需要發動機操作,所以在時間t7時,發動機關閉,其包括停用到非degr汽缸和(一個或多個)degr汽缸兩者的燃料噴射和火花。此外,可激活馬達以通過經由車輛動力傳動系統向車輪提供正扭矩來經由電池功率推進車輛。
在時間t7和t8之間,在馬達可用于推進車輛的同時,馬達/發電機可另外地用于旋轉未供以燃料且沒有火花(degr汽缸和非degr汽缸兩者)的發動機,其中進氣門和排氣門維持激活。由此,egr可變成空氣,從而使得能夠將egr快速地從發動機進氣清除。另外,可命令進氣節氣門打開,如曲線815所指示。通過在旋轉期間完全打開進氣節氣門,專用的egr系統和進氣系統可清除排氣殘余物并且補充以新鮮的進氣空氣。由此,在時間t7和t8之間,指示百分比egr下降,同時指示進氣氧上升。當馬達推進車輛,并且發動機經由電池功率未供以燃料地旋轉時,在時間t7和t8之間,電池soc減小。
在時間t8時,指示發動機進氣中的氧水平達到由線846表示的閾值水平,并且由此,可指示發動機進氣中的百分比egr類似地達到由線821表示的閾值水平。由此,可在時間t8時指示從發動機進氣充分清除了egr。通過從空氣進氣和egr系統清除排氣殘余物,可減少或避免與發動機的隨后重新起動相關聯的燃燒穩定性問題。在從進氣和egr系統清除排氣殘余物的情況下,可中斷未供以燃料地旋轉發動機。因此,在時間t8和t9之間,發動機可旋轉至靜止,并且可命令節氣門到默認位置。可經由電池功率由馬達繼續推進車輛。由此,電池soc可繼續減小。然而,由于未指示電池soc達到由線832表示的第二閾值soc,所以車輛繼續經由馬達扭矩來推進,而不是激活發動機并且通過對系統電池充電將發動機負載快速地增加到閾值扭矩需求以上,以減輕燃燒不穩定性。
在時間t9時,指示車輛停止,如由馬達扭矩停止推進車輛所指示。在一些示例中,停止可指示再供以燃料事件。在其他示例中,車輛可在交通燈、停車標志等處停止。在該示例中,可另外地理解,車輛可包括起動-停止系統,其中響應于加速的請求,車輛發動機可重新起動。例如,加速的請求可包括車輛操作者釋放制動踏板或者通過啟動加速踏板的下壓。響應于加速請求而啟動發動機重新起動的其他示例可包括本領域中公知的任何示例。由此,在時間t10時,可啟動熱起動事件,由于發動機最近關閉并且因此應當理解,發動機溫度和/或發動機冷卻劑溫度可保持在閾值水平以上。
在時間t10和t13之間,響應于熱起動事件來控制車輛操作的兩個示例。一個示例由實線表示,且另選的第二示例由虛線表示,如下面進一步詳細描述的。在僅有實線的情況下,實線表示兩個示例。為簡化描述,將首先全面詳細描述第一示例,并且隨后將描述第二示例。
在第一示例中,在時間t10時,激活非degr汽缸,如由曲線835所指示,并且(一個或多個)degr汽缸保持關閉。在時間t10和t11之間,發動機速度升高到閾值水平以上,并且發動機扭矩相應地增加。到時間t11,指示發動機速度穩定在閾值之上。當發動機起動事件包括熱起動事件時,不啟動預熱階段。在時間t11時,指示節氣門位置打開,其為加速踏板被壓下的結果。當車輛由發動機向前推進時,發動機速度和扭矩增加。在非degr汽缸正在燃燒且degr汽缸不燃燒的時間段期間,馬達/發電機可用于高頻消除由非degr汽缸和(一個或多個)degr汽缸產生的扭矩之間的失衡所造成的扭矩脈動,如上所述。在時間t12時,發動機扭矩上升到其中專用的egr不是燃燒穩定性的問題的閾值水平,并且在發動機速度高于閾值水平的情況下,啟動到(一個或多個)degr汽缸的燃料噴射。因此,在時間t12和t13之間,發動機進氣中的百分比egr上升并穩定,同時發動機進氣中的進氣氧下降并且類似地穩定。當車輛經由發動機來推進時,電池soc不改變,并且不通過馬達提供扭矩。發動機速度和發動機扭矩基于駕駛員需求根據節氣門位置而波動。
返回到時間t10,在另選的第二示例中,非degr汽缸可被激活,并且(一個或多個)degr汽缸可同時被激活,如由虛線841所指示。在時間t10時開始對(一個或多個)degr汽缸供以燃料(和火花)的情況下,可另外地激活degr汽缸上的進氣門和排氣門,如由虛線857所指示。在此類另選的示例中,可施加負扭矩到發動機,如由虛線826所指示,以快速地將實際發動機扭矩增加到由虛線814所指示的發動機輸出閾值扭矩。百分比egr在時間t10時開始上升,如由虛線821所指示,過量的發動機扭矩被施加到電池,如由虛線833所指示,并且進氣歧管中的氧開始下降,如由虛線847所指示。
在時間t10和t12之間,百分比egr上升并穩定,進氣歧管中的氧水平下降并穩定,并且電池soc增加。在時間t12時,發動機扭矩需求達到其中專用的egr不是燃燒穩定性的問題的閾值水平,并且因此發動機可在扭矩水平需求下操作,同時沒有提供過量扭矩對電池充電。因此,在時刻t12和t13之間,車輛經由發動機被推進,電池soc不改變,并且不通過馬達提供扭矩。發動機速度和發動機扭矩基于駕駛員需求根據節氣門位置而波動。
以這種方式,響應于其中使用專用的egr的關鍵缺點包括燃燒穩定性問題的輕發動機負載,所述燃燒穩定性問題可通過本文描述的系統和方法減輕,從而能夠在輕的發動機負載下繼續使用egr。此外,在冷起動條件期間使用專用的egr汽缸作為“空氣泵”,結合到非專用的egr汽缸的延遲點火,可用于將排氣催化劑的溫度快速增加到足以處理排氣排放物的溫度。由此,可減少冷起動條件下的不期望的排放,并且在輕負載下的發動機操作期間繼續使用egr的能力可減少nox排放。例如,增加車輛發動機功率輸出,且使用過量扭矩對車載能量存儲裝置充電使得能夠維持來自一個或多個專用的egr汽缸的egr,同時避免燃燒穩定性問題并且保持nox水平為低。
技術效果是將發動機操作維持在其中專用的egr不會導致燃燒穩定性問題的水平,甚至在輕發動機負載下的連續操作期間。通過將(一個或多個)專用的egr汽缸的使用與能夠存儲和使用車載能量存儲裝置中的能量的車輛組合來實現此效果。此類車輛不限于混合動力電動車輛,而是可包括能夠捕獲和利用車載存儲裝置中的能量的任何車輛。除電池之外的能量存儲裝置的一些示例可包括機械飛輪存儲裝置或液壓壓力蓄積器。通過將專用的egr的使用與能夠存儲和使用車載存儲裝置中的能量的車輛組合,可使用低成本硬件實現使用專用的egr的燃料經濟性優點,同時減少nox排放。
進一步的技術效果是在冷起動條件期間使用專用的egr汽缸作為空氣泵。通過激活專用的egr汽缸的進氣門和排氣門,同時維持切斷燃料供給和火花,空氣可因此被導引到非degr汽缸的進氣管,從而導致稀化學計量比的排氣。通過在此類冷起動條件下附加地延遲非degr汽缸上的點火,耦接到非專用的egr汽缸的一種或多種排氣催化劑的溫度可被快速加熱,從而潛在地減少冷起動條件期間的不期望的排放,而沒有與附加的旁通管線、旁通閥、外部氧源等相關聯的附加成本和復雜性。
本文所描述的且參考圖1至圖3的系統,連同本文所描述的且參考圖4至圖7的方法可實現一個或多個系統和一種或多種方法。在一個示例中,方法包括將來自多缸燃燒發動機的一個或多個汽缸的排氣耦接到發動機的進氣歧管;以及在第一組工況下,在發動機的起動和預熱期間,切斷到所述一個或多個汽缸的燃料,同時保持所述一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門激活。在方法的第一示例中,方法進一步包括,其中第一組工況與一種或多種排氣催化劑的溫度低于催化活性所需溫度相關。方法的第二示例任選地包括第一示例,并且進一步包括其中所述溫度根據下列各項中的一個或多個確定:一種或多種催化劑的直接溫度測量;耦接到發動機的冷卻劑的溫度;自發動機上次運行以來的時間;基于發動機運行條件諸如負載、速度、空氣/燃料比和/或火花正時的排氣溫度的確定。方法的第三示例任選地包括第一示例和第二示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,其中通過切斷到一個或多個汽缸的燃料,同時維持一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門激活,在所述第一組工況下起動和預熱發動機減少一種或多種催化劑的起燃時間,其中起燃包括一種或多種催化劑高于催化活性所需的溫度。方法的第四示例任選地包括第一示例至第三示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,在第一組工況下,在發動機的起動和預熱期間延遲發動機的點火。方法的第五示例任選地包括第一示例至第四示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,其中在切斷燃料的同時在進氣門和排氣門激活的情況下操作一個或多個汽缸將空氣而不是排氣導引到發動機的進氣歧管,并且考慮所述空氣而不是排氣調節到剩余汽缸的火花正時和燃料噴射。方法的第六示例任選地包括第一示例至第五示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,在第二組工況下,在發動機的起動和預熱期間將燃料和火花供應到一個或多個汽缸和剩余汽缸;其中剩余的汽缸不將排氣耦接到發動機的進氣歧管。方法的第七示例任選地包括第一示例至第六示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,其中第二組工況包括下列各項中的一個或多個:一種或多種排氣催化劑的溫度處于或高于預定溫度的確定;自發動機上次起動以來的時間小于預選的時間;排氣溫度高于預定值的指示;或者,耦接到發動機的冷卻劑的溫度高于閾值。方法的第八示例任選地包括第一示例至第七示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,其中在第二組工況下起動發動機進一步包括:將發動機扭矩增加到至少發動機輸出扭矩閾值,所述發動機輸出扭矩閾值包括其中將來自一個或多個汽缸的排氣耦接到發動機的進氣歧管不導致燃燒不穩定性的條件,并且當指示車載能量存儲裝置的能量存儲容量小于預定量時,對車載能量存儲裝置充電;并且其中車載能量存儲裝置包括電池、機械飛輪存儲裝置或液壓壓力蓄積器中的一個或多個。方法的第九示例任選地包括第一示例至第八示例中的一個或多個或者每個,并且進一步包括,響應于在第二組工況下起動發動機,并且其中指示能量存儲裝置的能量存儲容量大于預定量;通過開始到剩余汽缸的燃料噴射來激活發動機,切斷到一個或多個汽缸的燃料,并且不激活一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門;監測發動機速度;以及響應于發動機速度達到閾值發動機速度,其中進一步指示發動機速度的變化速率小于閾值變化速率:維持到剩余發動機汽缸的燃料噴射,且開始到一個或多個汽缸的燃料噴射;其中開始到將排氣耦接到發動機的進氣歧管的一個或多個汽缸的燃料噴射進一步包括發動機扭矩需求大于發動機輸出扭矩閾值的指示。
方法的另一個示例包括將來自多缸燃燒發動機的一個或多個汽缸的排氣耦接到發動機的進氣歧管;在包括發動機的冷起動和預熱的第一條件下,當一種或多種排氣催化劑的溫度低于催化活性所需的預定閾值溫度時,切斷到一個或多個汽缸的燃料,同時維持一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門激活;以及在第二條件下恢復燃料供給,并且維持一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門激活。在方法的第一示例中,方法進一步包括,其中第二條件包括一種或多種排氣催化劑的溫度已經達到預定閾值溫度的指示。方法的第二示例任選地包括第一示例,并且進一步包括,其中第二條件與發動機起動和預熱的指示相關。方法的第三示例任選地包括第一示例和第二示例中的任何一個或多個或者每個,并且進一步包括,其中發動機起動的指示包括發動機速度大于閾值速度且發動機速度的變化速率小于閾值變化速率。方法的第四示例任選地包括第一示例至第三示例中的任何一個或多個或者每個,并且進一步包括,在第二條件下,響應于發動機扭矩低于發動機輸出扭矩閾值,所述發動機輸出扭矩閾值包括其中將來自一個或多個汽缸的排氣耦接到發動機的進氣歧管不會導致燃燒不穩定性的條件:將發動機扭矩增加到至少發動機輸出扭矩閾值,并且對車載能量存儲裝置充電;其中指示能量存儲裝置的能量存儲容量小于預定量;其中車載能量存儲裝置包括電池、機械飛輪存儲裝置或液壓壓力蓄積器中的一個或多個;并且其中響應于期望的發動機扭矩等于或大于發動機輸出扭矩閾值的指示:維持剩余發動機汽缸和一個或多個汽缸激活,并且在不對車載存儲裝置充電的情況下以期望的發動機扭矩操作發動機;其中剩余汽缸不將排氣耦接到發動機的進氣歧管。方法的第五示例任選地包括第一示例至第四示例中的任何一個或多個或者每個,并且進一步包括,在第二條件下,響應于發動機扭矩低于發動機輸出扭矩閾值,并且能量存儲裝置的能量存儲容量大于預定量:維持切斷到一個或多個汽缸的燃料,并且停用一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門,其中停用進氣門和排氣門包括將進氣門和排氣門兩者均配置成關閉的;以及響應于期望的發動機扭矩等于或大于發動機輸出扭矩閾值的指示:維持剩余的發動機汽缸激活,以及恢復燃料供給并且激活一個或多個汽缸上的進氣門和排氣門。
一種混合動力車輛系統的示例包括:發動機,其包括進氣通道和排氣通道;能量存儲裝置;車輛車輪,使用來自發動機和來自能量存儲裝置的能量中的一個或多個的扭矩來推進所述車輛車輪;第一組一個或多個汽缸,其將發動機排氣導引到排氣通道,所述第一組汽缸包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門;第二組一個或多個汽缸,其將排氣從第二組(一個或多個)汽缸直接導引到發動機的進氣歧管,所述第二組汽缸包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門;一個或多個排放控制裝置,其被定位在排氣通道中;以及控制器,其將指令存儲在非暫時性存儲器中,所述指令在被執行時使控制器:在第一條件下,切斷或維持切斷到第二組汽缸的燃料供給,激活第二組汽缸上的進氣門和排氣門,并且激活第一組汽缸上的進氣門和排氣門,且激活燃料供給;在第二條件下,維持第二組汽缸上的進氣門和排氣門激活,并且激活到第二組汽缸的燃料供給;以及將發動機的功率輸出控制到期望的功率,從而以期望的速度推進由發動機驅動的車輛,并且當發動機負載小于預選負載時且當能量存儲裝置的荷電狀態小于預定量時,將功率增加到超過期望的功率,并且對能量存儲裝置充電以將功率減小到期望的功率。在第一示例中,系統進一步包括,其中控制器進一步將指令存儲在非暫時性存儲器中,所述指令在被執行時使控制器:指示當發動機負載小于預選負載時,以及當能量存儲裝置的荷電狀態大于預定量時;停止到將排氣導引到發動機的進氣歧管的至少第二組汽缸的燃料供給;以及至少部分地通過來自能量存儲裝置的能量推進車輛;其中車載能量存儲裝置包括電池、機械飛輪存儲裝置或液壓壓力蓄積器中的一個或多個。系統的第二示例任選地包括第一示例,并且進一步包括,其中控制器進一步將指令存儲在非暫時性存儲器中,所述指令在被執行時使控制器:指示一個或多個排放控制裝置的溫度;其中第一條件包括一個或多個排放控制裝置的溫度低于催化活性所需的溫度;其中第二條件包括一個或多個排放控制裝置的溫度高于催化活性所需的溫度;并且其中一個或多個排放控制裝置的溫度基于下列各項中的至少一個:一個或多個排放控制裝置的直接溫度測量,耦接到發動機的冷卻劑的溫度,自發動機上次運行以來的時間,或者基于發動機負載、速度、空氣/燃料比和/或火花正時的排氣溫度的確定。系統的第三示例任選地包括第一示例和第二示例中的任何一個或多個或者每個,并且進一步包括,其中控制器進一步將指令存儲在非暫時性存儲器中,所述指令在被執行時使控制器:響應于能量存儲裝置的荷電狀態小于預定量,中止來自能量存儲裝置的車輛推進,并且恢復到第二組汽缸的燃料供給。
需注意,包括在本文中的示例控制和估計程序可與各種發動機和/或車輛系統配置一起使用。本文公開的控制方法和程序可作為可執行指令存儲在非暫時性存儲器中,并且可由包括控制器的控制系統與各種傳感器、致動器以及其他發動機硬件組合實施。本文描述的特定程序可表示任何數量的處理策略中的一種或多種,諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。由此,所示的各種動作、操作和/或功能可以按所示的順序執行、并行執行或在一些情況下省略。同樣地,處理的次序并非是實現本文所描述的示例實施例的特征和優點所必需的,而是為易于說明和描述提供。根據所使用的具體策略,可重復執行所示的動作、操作和/或功能中的一個或多個。進一步地,所描述的動作、操作和/或功能可圖形化地表示待編程到發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的非暫時性存儲器中的代碼,其中可以通過執行包括與電子控制器結合的各種發動機硬件部件的系統中的指令來實施所描述的動作。
應該理解,本文公開的配置和程序在本質上是示例性的,并且這些具體實施例不應被視為具有限制性意義,因為可能有許多變體。例如,以上技術能夠應用于v-6、i-4、i-6、v-12、對置4缸以及其他的發動機類型。本公開的主題包括本文所公開的各種系統和配置,以及其他特征、功能和/或特性的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
隨附權利要求特別指出被視為新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可指“一個”元件或“第一”元件或其等同物。此類權利要求應當被理解為包括一個或多個此類元件的結合,既不要求也不排除兩個或更多個此類元件。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和子組合可通過本權利要求的修正或通過在本申請或相關申請中呈現的新權利要求加以要求保護。此類權利要求,無論是更寬于、更窄于、等于或不同于原始的權利要求范圍,仍被視為包括在本公開的主題內。