用于排气催化剂温度控制的系统和方法
阅读：688发布：2022-01-18
专利汇可以提供用于排气催化剂温度控制的系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且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。，下面是用于排气催化剂温度控制的系统和方法专利的具体信息内容。
1.一种用于发动机的方法，包括：
使来自专用EGR汽缸的排气分别通过旁通通道流动到排气催化剂和通过EGR通道流动到发动机进气口的每个；以及
通过旁通气门调节穿过所述旁通通道和所述EGR通道的相对流量，所述调节响应于催化剂温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述旁通气门为连续可变旁通气门。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述调节包括当所述催化剂温度降低至低于阈值时增加穿过所述旁通通道的相对流量而同时相应地减少穿过所述EGR通道的流量，所述阈值包括催化剂起燃温度。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述调节进一步包括当所述催化剂温度超过所述阈值时减少穿过所述旁通通道的相对流量而同时相应地增加穿过所述EGR通道的流量。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括基于所述催化剂温度和穿过所述旁通通道的流量中的每一者而加浓所述专用EGR汽缸。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，当所述催化剂温度与所述阈值之间的差异增大时，增大所述加浓的浓化程度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述加浓包括在将穿过所述旁通通道的排气的流率增大至阈值流率之后维持所述旁通气门，而同时当所述催化剂温度与所述阈值之间的差异增大时增大所述加浓的浓化程度。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括使其余发动机汽缸变稀，所述变稀是基于所述专用EGR汽缸的所述加浓以及穿过所述旁通通道的流量而进行的，以维持所述排气催化剂处的理想配比的空气-燃料比。
9.一种用于发动机的方法，包括：
使专用EGR汽缸加浓，以产生加浓的排气；
使所述加浓的排气的第一部分转移至排气催化剂而同时绕过发动机汽缸；以及使所述排气的第二其余部分再循环至发动机进气口，响应于催化剂温度调节所述第一部分相对于所述第二部分的比。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，响应于催化剂温度调节的所述比包括调节所述比使得所述催化剂温度维持在阈值温度或阈值温度以上。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，调节所述比包括：当所述催化剂温度降低至所述阈值以下时，增加所述第一部分而同时减少所述第二部分；以及当所述催化剂温度上升至所述阈值以上时，增加所述第二部分而同时减少所述第一部分。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，基于所述催化剂温度来调节所述加浓的浓化程度，当所述催化剂温度下降至所述阈值以下时增大所述浓化程度。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述浓化程度进一步基于所述排气的所述第一部分，当所述第一部分超过阈值流量时增大所述浓化程度。
14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括基于所述专用EGR汽缸的所述加浓以及旁通流部分而使其余发动机汽缸变稀，以维持所述排气催化剂处的理想配比的空气-燃料比，当所述旁通流部分增加时增大所述变稀的稀化程度。
15.根据权利要求14所述的方法，进一步包括在所述排气催化剂处将来自所述专用EGR汽缸的排气的所述第一部分与从变稀的其余发动机汽缸接收的排气结合，以产生放热反应。
16.一种发动机系统，包括：
具有第一汽缸组和第二汽缸组的发动机；
EGR通道，选择性地将来自所述第一汽缸组的排气引导至所述发动机的进气歧管，所述EGR通道包括水气变换催化剂；
旁通通道，将位于所述水气变换催化剂下游的所述EGR通道连接至位于排气催化剂上游的所述发动机的排气歧管；
位于所述EGR通道与所述旁通通道的交汇处的连续可变旁通气门，用于相对于所述EGR通道改变来自所述第一汽缸组的通过所述旁通通道引导的排气的一部分；
连接至所述排气催化剂的温度传感器；以及
带有用于以下操作的计算机可读指令的控制器：
使所述第一汽缸组加浓而同时使所述第二汽缸组变稀；以及
连续地调节所述旁通气门的开口，以相对于再循环至所述发动机进气歧管的排气而言改变通过所述旁通通道从所述第一汽缸组引导至所述排气催化剂的排气的比例，以将排气催化剂温度维持在阈值温度。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一汽缸组的所述加浓是基于所估计的排气催化剂温度与所述阈值温度之间的差异而进行的，当所述差异增大时增大浓化程度。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述第二汽缸组的所述变稀是基于所述第一汽缸组的所述加浓以及通过所述旁通通道引导的排气的比例而进行的，当所述浓化程度增大或者通过所述旁通引导的排气的比例增加时增大稀化程度，以维持所述排气催化剂处的理想配比的空气-燃料比。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器还包括用于以下操作的指令：响应于高于所述阈值的估计的排气催化剂温度，减小所述第一汽缸组的浓化程度而同时调节所述旁通气门的开口以减少通过所述旁通通道引导至所述排气催化剂的排气。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制器还包括用于以下操作的指令：在所述排气催化剂处将通过所述旁通通道接收的来自加浓的所述第一汽缸组的加浓排气与来自变稀的所述第二汽缸组的稀排气结合。
用于排气催化剂温度控制的系统和方法
技术领域
背景技术
[0002] 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(NOx)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。
[0003] 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
[0004] 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。
[0005] 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。
[0006] 例如，将专用EGR汽缸连接至发动机进气口的EGR通道可包括连续地可变的旁通气门，其允许排气的一部分被调节以通过旁通通道到达排气歧管中的排气催化剂。这样，排气的其余部分可继续通过EGR通道再循环至发动机进气口。基于排气催化剂的温度，可调节旁通气门以改变穿过旁通通道的排气流与穿过EGR通道的排气流的比。例如，在催化剂温度低于阈值的情况期间，诸如在冷启动情况期间或者在轻负载的延长的操作之后，可调节旁通气门以增加穿过旁通通道的排气流而同时相应地减少通过EGR通道的排气流。此外，可使专用EGR汽缸加浓以在排气催化剂处提供氢、CO2和富含碳氢化合物的排气流。可基于使得排气催化剂达到或高于阈值温度所需的热通量来调节加浓程度。例如，对于给定的穿过旁通通道的流率，当排气催化剂与阈值温度之间的差异增大时，专用EGR汽缸的燃料供应可变得更浓。同时，其余发动机汽缸的燃料供应可变稀，基于专用EGR汽缸的加浓程度来调节稀化程度，以将总体排气管排气空燃比维持在理想配比或附近。来自专用EGR汽缸的浓排气可然后与来自其余汽缸的稀排气结合，以在催化剂处产生显著的放热反应，从而进一步促进催化剂加热。当催化剂温度超过阈值时，可调节旁通气门以减少通过旁通的排气流而同时增加再循环至发动机进气口的排气流。
[0007] 这样，可致动与专用EGR系统连接的旁通气门，以维持排气催化剂温度。通过持续将至少一些排气转移至排气催化剂而同时将排气的其余部分再循环至发动机进气口，使催化剂温度控制启用而无需停用EGR。通过基于通过旁通气门的流量来加浓专用EGR汽缸组，可促进催化剂加热。通过在排气催化剂处将来自专用EGR汽缸组的浓排气(其为富含碳氢化合物的)与来自其余发动机汽缸的稀排气(其为富氧的)结合，可产生显著的放热反应以使排气催化剂维持在活化温度以上。此外，通过使得放热反应能够直接在排气催化剂处发生，提高了热传递，并且降低了至其他发动机部件(诸如汽缸盖、涡轮机、排气管道装置等)的热损失。通过允许在不停用EGR输送的情况下控制催化剂温度，可提高排气排放而不会导致燃料经济性损失。
[0008] 应当理解的是，提供以上内容以便以简化的形式引入一部分概念，这些概念将在详细的说明书中进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围唯一地由跟随详细的说明书的权利要求限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决在上文或本公开任意部分记载的任何缺点的实施方式。附图说明
[0009] 图1为包括供应专用EGR的汽缸组的发动机系统的示意图。
[0010] 图2为发动机燃烧室的示意图。
[0011] 图3示出了用于调节旁通气门以基于排气催化剂温度来改变从专用EGR汽缸到排气催化剂和发动机进气口中每一者的相对排气流量的实例方法。
[0012] 图4示出了以响应于排气催化剂温度的方式进行的排气流从专用EGR汽缸通过旁通通道到排气催化剂以及通过EGR通道到发动机进气口的调节实例。
具体实施方式
[0013] 本说明书涉及对利用高度稀释的汽缸混合物进行操作的发动机的排气催化剂温度控制，诸如图1至图2的发动机系统，其中来自专用汽缸组的排气被用于对发动机提供外部EGR。控制器可配置成执行控制程序，诸如图3的程序，以基于催化剂温度连续地改变从专用汽缸组转移到排气催化剂且同时绕过其余的发动机汽缸的排气相对于再循环至发动机进气口的排气的比例。这样，排气催化剂可被保持在操作温度以上而同时EGR被输送。参照图4示出了发动机操作过程中(包括发动机冷启动过程和之后)用于排气催化剂温度控制的调节实例。
[0014] 图1示意性地示出了发动机系统100的实例的各方面，所述发动机系统100包括带有四个汽缸(1至4)的发动机10。如在本文中详细描述的，这四个汽缸布置成由专用EGR汽缸4组成的第一汽缸组18以及由非专用EGR汽缸1至3组成的第二汽缸组17。参照图2给出了发动机10的每个燃烧室的详细描述。发动机系统100可被连接在车辆中，所述车辆诸如为配置成用于道路行驶的载客车辆。
[0015] 在所示实施例中，发动机10为连接至涡轮增压器13的增压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮机76驱动的压缩机74。具体地，新鲜空气通过空气清洁器33沿着进气通道
42被引入到发动机10中并且流动至压缩机74。可通过调节进气节气门20至少部分地控制通过进气通道42进入进气系统的环境空气的流率。压缩机74可为任何合适的进气压缩机，诸如电机驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机为通过轴19机械连接至涡轮机76的涡轮增压器压缩机，通过使发动机排气膨胀来驱动涡轮机76。在一个实施例中，压缩机和涡轮机可被连接在双涡流涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可为可变截面涡轮增压器(VGT)，其中涡轮机截面作为发动机转速的函数主动地变化。在其他实施例中，发动机10可为不带有增压装置的自然吸气式发动机。
42被引入到发动机10中并且流动至压缩机74。可通过调节进气节气门20至少部分地控制通过进气通道42进入进气系统的环境空气的流率。压缩机74可为任何合适的进气压缩机，诸如电机驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机为通过轴19机械连接至涡轮机76的涡轮增压器压缩机，通过使发动机排气膨胀来驱动涡轮机76。在一个实施例中，压缩机和涡轮机可被连接在双涡流涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可为可变截面涡轮增压器(VGT)，其中涡轮机截面作为发动机转速的函数主动地变化。在其他实施例中，发动机10可为不带有增压装置的自然吸气式发动机。
[0016] 如在图1中所示，压缩机74通过增压空气冷却器78连接至进气节气门20。进气节气门20连接至发动机进气歧管25。从压缩机开始，压缩空气流动穿过增压空气冷却器和节气门到达进气歧管。增压空气冷却器可为例如空气-空气换热器或空气-水换热器。在图1所示实施例中，进气歧管内的充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器24检测。压缩机旁通气门(未示出)可被串联连接在压缩机74的入口与出口之间。压缩机旁通气门可为常闭气门，其配置成在选定的操作条件下打开，以释放过量的增压压力。例如，压缩机旁通气门可在降低发动机转速的情况期间打开以避免压缩机喘振。
[0017] 进气歧管25通过一系列进气气门(参见图2)连接至一系列燃烧室30。燃烧室进一步通过一系列排气气门(参见图2)连接至排气歧管36。在所示实施例中，排气歧管36包括多个排气歧管区段，以使得来自不同燃烧室的废气能够被引导至发动机系统中的不同位置。特别地，来自第二、非专用EGR汽缸组17(汽缸1至3)的排气在被排放控制装置170的排气催化剂处理之前被引导穿过排气歧管36的涡轮机76。
[0018] 燃烧室30可被供应一种或多种燃料，诸如汽油、酒精燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料可通过喷射器66供应至燃烧室。燃料喷射器66可从燃料箱(未示出)抽取燃料。在所示实例中，燃料喷射器66配置成用于直接喷射，而在其他实施例中，燃料喷射器66可配置成进气道喷射或节气门气门体喷射。此外，每个燃烧室可包括具有不同配置的一个或多个燃料喷射器，以使每个汽缸能够通过直接喷射、进气道喷射、节气门气门体喷射或其组合来接收燃料。在燃烧室中，可通过火花点火和/或压缩点火来开始燃烧。
[0019] 来自排气歧管36的排气被引导至涡轮机76以驱动该涡轮机。当期望涡轮机转矩降低时，一些排气可替代地被引导穿过废气门(未示出)，从而绕过涡轮机。来自涡轮机和废气门的组合流然后流动穿过排放控制装置170。通常，一个或多个排放控制装置170可包括配置成催化处理排气流的一个或多个排气后处理催化剂，诸如排气催化剂72。处理排气流可包括降低排气流中的一种或多种物质的量。例如，一个排气后处理催化剂可配置成当排气流稀时捕集来自排气流的NOx，并且当排气流浓时还原所捕集的NOx。在其他实例中，排气后处理催化剂可配置成使得NOx歧化，或者通过还原剂的帮助而选择性使NOx还原。在另外其他实施例中，排气后处理催化剂可配置成使得排气流中的残留碳氢化合物和/或一氧化碳氧化。另外，排气催化剂的至少一个功能可包括使浓燃烧的产物(例如HC、CO、H2)氧化。这能够提高催化剂升温，如在本文所使用方法中详细阐述的。具有任何这种功能的不同排气后处理催化剂可单独地或一起布置在胶固底漆中或排气后处理阶段中的其他位置。在一些实施例中，排气后处理阶段可包括可再生烟灰过滤器，其配置成捕集和氧化排气流中的烟灰颗粒。来自排放控制装置170的经处理的排气的全部或一部分可通过排气管道35释放至大气。
[0020] 在一些实例中，排气温度传感器128可连接至催化剂砖。例如，温度传感器可连接在该砖的上游或者连接在该砖中(如所示出的)。如本文中参照图3详细阐述的，连接至砖的温度传感器的输出可用于评估图3的催化剂温度管理程序。在可替换实例中，可基于发动机操作条件对催化剂温度建模。
[0021] EGR通道50配置成选择性地将来自第一、专用EGR汽缸组18的排气在进气节气门20下游一位置处引导至进气歧管25。在可替代的实例中，排气可在压缩机74上游一位置处再循环至进气歧管25。从专用EGR汽缸组18(汽缸4)通过EGR通道50引导至进气歧管25的排气部分被输送通过EGR冷却器54。EGR通道50可包括排气水气变换催化剂(water-gas shift catalyst，WGS catalyst)70。因此，排气可在再循环至进气口之前由WGS催化剂70处理。排气WGS催化剂70配置成从由汽缸4接收的通道50中的浓排气产生氢气。
[0022] 旁通通道56将位于排气水气变换催化剂70下游一位置处的EGR通道50连接至位于排气催化剂72上游一位置处的排气歧管36。在所示实例中，旁通通道连接至涡轮机76下游的排气歧管。然而在可替代的实例中，旁通通道56可连接在涡轮机76上游。在可替代的实例中，WGS催化剂70可定位在EGR通道50中，位于旁通气门65之后。
[0023] 旁通气门65连接在EGR通道50与旁通通道56的交汇处。旁通气门65可为计量调节气门，其配置成相对于通过EGR通道再循环至进气口的排气而言，计量调节或改变从专用汽缸组18通过旁通通道引导至排气催化剂72的排气部分。在一个实例中，旁通气门65为连续可变气门。在可替代的实例中，旁通气门65可为任何其他计量调节气门。即，气门65并非仅仅为双位致动器。通过调节连续可变旁通气门65的位置，排气的第一部分从专用EGR汽缸组被引导至排气催化剂而同时绕过其余发动机汽缸，而排气的第二、其余部分再循环至发动机进气口。换言之，排气从第一汽缸组18同时分别被引导至排气催化剂72(通过旁通通道56)以及再循环至发动机进气口25(通过EGR通道50)。如本文中参照图3详细阐述的，在发动机启动过程中以及在发动机操作过程中响应于催化剂温度调节第一部分相对于第二部分的比。例如，在发动机冷启动过程中或者在催化剂升温情况期间，响应于低于最佳温度的排气催化剂温度，可增加转移至排气催化剂的排气部分，而相应地减少再循环至进气口的排气部分。这样，来自专用EGR汽缸的排气可引导至排气催化剂以促进催化加热，而无需关闭EGR也不会使发动机燃料经济性降级。
[0024] 汽缸1至4中的每一个可通过在相应汽缸中捕集来自燃烧事件的排气并且允许排气在随后的燃烧事件过程中保持在相应汽缸中而包括内部EGR。内部EGR的量可通过调节进气和/或排气气门的打开和/或关闭时间而变化。例如，通过增加进气和排气气门重叠，可在随后的燃烧事件过程中在汽缸中保留额外的EGR。单独地通过来自第一汽缸组18(本文中为汽缸4)和EGR通道50的排气对汽缸1至4提供外部EGR。在另一实例中，可仅仅对汽缸1至3而不对汽缸4提供外部EGR。外部EGR并非通过来自汽缸1至3的排气流来提供。因此，在该实例中，汽缸4是发动机10的外部EGR的唯一来源并且因此在本文中被称为专用EGR汽缸(或专用汽缸组)。通过将来自四缸发动机中的一个汽缸的排气再循环至发动机进气歧管，可提供近似恒定的EGR率(例如大约25％)。汽缸1至3在本文中也被称为非专用EGR汽缸组。尽管当前实例示出专用EGR汽缸组具有单个汽缸，然而应当理解的是，在可替代的发动机配置中，专用EGR汽缸组可具有更多个发动机汽缸。
[0025] EGR通道50可包括用于冷却转移至发动机进气口的EGR的EGR冷却器54。此外，EGR通道50可包括第一排气传感器51，用于估计从第一汽缸组再循环至其余发动机汽缸的排气的空气-燃料比。第二排气传感器52可定位在第二汽缸组的排气歧管区段的下游，用于估计第二汽缸组中排气的空气-燃料比。其他排气传感器可包括在图1的发动机系统中。
[0026] 可通过加浓在汽缸4中燃烧的空气-燃料混合物可以增大来自汽缸4的外部EGR中的氢浓度。特别地，可通过增加来自汽缸4的通道50中接收的排气的浓化程度来增加在WGS催化剂70处产生的氢气的量。因此，为了对发动机汽缸1至4提供富含氢的排气，可调节第一汽缸组18的燃料供应使得汽缸4是加浓的。在一个实例中，当发动机燃烧稳定性低于期望的情况期间，可增大来自汽缸4的外部EGR的氢浓度。这个操作会增大外部EGR中的氢浓度，并且其可改进发动机燃烧稳定性，尤其是在较低发动机转速和负载(例如空转)的情况下。此外，与常规(较低氢浓度)EGR相比，在遭遇任何燃烧稳定性问题之前，富含氢的EGR允许在发动机中容许更高水平的EGR。通过增大EGR使用的范围和量，改进了发动机燃料经济性。当以浓的方式操作第一汽缸组时，可以以稀的方式操作第二汽缸组，以在排气管处提供大致理想配比的排气。
[0027] 如参照图3详细阐述的，也可基于排气催化剂72的温度来调节第一汽缸组的浓化程度，从而促进催化剂加热。例如，当催化剂温度降低至低于阈值温度时，可增加浓化程度。通过将来自第一汽缸组的加浓排气与在排气催化剂72处接收的来自其余发动机汽缸的稀排气混合，可在排气催化剂处直接地提供放热反应，从而提高催化剂加热。
[0028] 在一些实施例中，第二汽缸组17的汽缸可配置成选择性停用，其中汽缸中的一个或多个基于发动机负载而选择性停用。例如，在较低发动机负载下，汽缸1至3中的一个或多个可关闭，而发动机负载和转矩要求通过其余燃烧汽缸来满足。可通过使用可选择性停用的燃料喷射器和/或气门来选择性停用汽缸。通过在停用汽缸1至3中的一个或多个的情况下操作发动机，可改变发动机的整体EGR率。例如，对于具有成直线配置的4个汽缸以及一个专用EGR(DEGR)汽缸的I4发动机，标定的25％EGR率被输送给发动机进气口。然而，如果三个非DEGR汽缸中的一个停用，则有效EGR率可增大至33％。该较高EGR率可适用于发动机转速-负载图表的中度负载区域，在该区域中，较高EGR率是有益的并且无需全部四个汽缸的转矩。
[0029] 在另一实例中，对于六缸发动机，一个汽缸可配置成提供16.7％的标定EGR率的专用EGR(DEGR)汽缸。这里，如果一个非DEGR汽缸停用，则EGR率变为标定20％，如果两个非DEGR汽缸停用，则EGR率变为25％，如果三个非DEGR汽缸停用，则EGR率将会变为33％。发动机可在不同模式下操作，每种模式中具有不同数量的非DEGR汽缸停用。操作模式可选择为对应于渐进地更高EGR率。此外，渐进地更高EGR率可与渐进地更低发动机转矩要求相匹配，诸如对于发动机转速-负载图表，其中需要较少汽缸并且较高EGR率是有利的。
[0030] 此外，通过基于发动机稀释要求(或EGR要求)选择性停用非专用EGR汽缸组中的一个或多个汽缸，可使得对涡轮增压器涡轮机的脉动变得均匀，因为与专用EGR汽缸相对180度曲柄角燃烧的汽缸可被停用。这允许以180度到达涡轮空间的均匀压力脉动。
[0031] 发动机系统100进一步包括控制系统14。控制系统14包括控制器12，该控制器12可为发动机系统的电子控制系统，或者可为安装了该发动机系统的车辆的电子控制系统。控制器12可配置成至少部分地基于来自发动机系统内的一个或多个传感器16的输入做出控制决定，并且可基于控制决定来控制致动器81。例如，控制器12可在存储器中存储计算机可读指令，并且可通过执行所述指令来控制致动器81。示例性传感器包括MAP传感器24，MAF传感器53，排气温度传感器128和压力传感器129，以及排气氧传感器51、52。示例性致动器包括节气门20、燃料喷射器66、专用汽缸组旁通气门65等。可包括其他传感器和致动器，如在图2中所示。控制器12中的存储媒介只读存储器可通过计算机可读数据编程，所述可读数据表示由处理器执行的用于执行下述方法以及预期但未详细列出的其他变型的指令。本文中参照图3描述示例性方法和程序。
[0032] 参照图2，内燃发动机10包括如在图1中所示的多个汽缸，现在描述其中的一个汽缸。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁132，活塞136定位于其中并且连接至曲轴40。飞轮97和环形齿轮99连接至曲轴40。启动器96包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可选择性地使得小齿轮95前进以与环形齿轮99啮合。启动器96可直接地安装至发动机的前部或发动机的后部。在一些实例中，启动器96可通过带或链选择性地对曲轴40供应转矩。在一个实例中，启动器96在未接合至发动机曲轴时处于基本态。
[0033] 燃烧室30示出为通过相应的进气气门152和排气气门154与进气歧管144和排气歧管148连通。可通过进气凸轮151和排气凸轮153独立地操作每个进气气门和排气气门。进气气门调节器85相对于曲轴40的位置使进气气门152的相位提前或滞后。此外，进气气门调节器85可增大或减小进气气门升程量。排气气门调节器83相对于曲轴40的位置使排气气门154的相位提前或滞后。此外，排气气门调节器83可增大或减小排气气门升程量。进气凸轮151的位置可由进气凸轮传感器155确定。排气凸轮153的位置可由排气凸轮传感器157确定。在燃烧室30为专用EGR汽缸的一部分的情况下，气门152和154的正时和/或升程量可以独立于其他发动机汽缸被调节，从而可相对于其他发动机汽缸增大或减小专用EGR汽缸的汽缸充气。这样，供应至发动机汽缸的外部EGR可超过汽缸充气质量的百分之二十五。外部EGR为从汽缸的排气气门泵出且通过汽缸进气气门返回至汽缸的排气。此外，除了EGR汽缸以外的其他汽缸的内部EGR的量可通过调节那些相应汽缸的气门正时而独立于专用EGR汽缸被调节。内部EGR为在燃烧事件之后保留在汽缸中的排气并且为汽缸中用于随后燃烧事件的混合物的一部分。
[0034] 燃料喷射器66示出为定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这对于本领域技术人员而言已知为直接喷射。可替代地，燃料可注射到进气道，这对于本领域技术人员而言已知为进气道喷射。在一些示例性发动机配置中，一个或多个发动机汽缸可从直接燃料喷射器和进气道燃料喷射器两者接收燃料。
[0035] 在一些实施例中，可通过关闭空气而不是燃料或者除了关闭燃料外还关闭空气来选择性地停用专用EGR汽缸。例如，可停用专用EGR汽缸的进气气门或排气气门。通过停用进气气门或排气气门，可增加汽缸的泵唧功，这在催化剂升温过程中是所期望的。使专用EGR汽缸的泵唧功最大化也可包括调节凸轮的相位、气门升程、进气道节气门的位置，或充气运动控制装置等。可替代地，当例如在催化剂升温之后的低发动机负载下期望减少EGR而不增加泵唧功时，可停用专用EGR汽缸的所有气门。
[0036] 进气歧管144示出为与可选电子节气门162连通，所述电子节气门162调节节流板164的位置，以控制从进气口42到进气歧管144的空气流。在一些实施例中，节气门162和节流板164可定位在进气气门152与进气歧管144之间，使得节气门162为进气道节气门。可从如由油门踏板传感器184所检测到的油门踏板180的位置来确定驾驶员需求转矩。当驾驶员的脚182操作油门踏板180时，从油门踏板传感器184输出指示驾驶员需求转矩的电压或电流。
[0037] 无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92对燃烧室30提供点火火花。宽域排气氧(UEGO)传感器126示出为连接至位于催化转化器170上游的排气歧管148。可替代地，两态排气氧传感器可替代UEGO传感器126。
[0038] 在一个实例中，转化器170可包括多个催化剂砖。在另一实例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均带有多个砖。在一个实例中，转化器170可为三元型催化剂。
[0039] 控制器12在图2中示出为传统微计算机，包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读(非暂时性)存储器106、随机存取存储器108、保持活跃存储器110以及传统数据总线。控制器12示出为除了接收上述信号以外还接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号，包括：来自连接至冷却套管113的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自连接至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自检测曲轴
40位置的霍尔效应传感器115的发动机位置传感器；来自传感器119的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器158的节气门位置的测量。还可感测气压(传感器未示出)，用于由控制器12处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器115对曲轴的每次旋转产生预定数量的等距间隔的脉冲，由此可确定发动机转速(RPM)。
40位置的霍尔效应传感器115的发动机位置传感器；来自传感器119的进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器158的节气门位置的测量。还可感测气压(传感器未示出)，用于由控制器12处理。在本说明的优选方面，发动机位置传感器115对曲轴的每次旋转产生预定数量的等距间隔的脉冲，由此可确定发动机转速(RPM)。
[0040] 在操作过程中，发动机10内的每个汽缸通常经历四个冲程循环：该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。通常，在进气冲程过程中，排气气门154关闭而进气气门152打开。通过进气歧管144将空气引入燃烧室30，并且活塞136移动至汽缸的底部从而增加燃烧室30内的体积。活塞136靠近汽缸底部且在其冲程结束时(例如当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程过程中，进气气门152和排气气门154关闭。活塞136朝向汽缸盖移动，从而压缩燃烧室30内的空气。活塞136在其冲程结束时且位于最靠近汽缸盖的点通常被本领域技术人员成为上止点(TDC)。
[0041] 在下文中被称为喷射的过程中，燃料被引入到燃烧室中。在下文中被称为点火的过程中，通过已知的点火装置(诸如火花塞92)对喷射的燃料进行点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程过程中，膨胀的气体推动活塞136返回BDC。曲轴40将活塞运动转化成旋转轴的旋转转矩。最后，在排气冲程过程中，排气气门154打开以将燃烧后的空气-燃料混合物释放至排气歧管148，并且活塞返回至TDC。应当注意，以上仅仅作为实例示出，并且进气气门和排气气门的打开和/或关闭正时可变化，诸如以提供正或负气门重叠、延迟进气气门关闭或各种其他实例。
[0042] 因此，图1至图2的部件提供一种发动机系统，其配置成调节连续可变旁通气门的位置，以将来自加浓的专用EGR汽缸的排气的第一部分引导至排气催化剂，而同时将富含氢的排气的其余部分引导至进气歧管，响应于排气催化剂温度调节第一部分相对于第二部分的比。
[0043] 现在参照图3，示出了用于调节旁通气门的示例性方法300，该旁通气门计量调节从专用EGR汽缸组到达排气催化剂的排气部分，而同时使得排气的其余部分再循环至发动机进气口。这样，该方法允许催化剂温度控制而同时还提供发动机稀释。
[0044] 在302处，该程序包括估计和/或测量发动机操作情况，诸如发动机转速、负载、增压压力、MAP、进气空气流、环境条件(诸如环境压力、温度、湿度)、催化剂温度等。
[0045] 在304处，该程序包括基于发动机操作情况确定所需的发动机稀释。例如，相比于较高发动机负载，较低发动机负载下发动机稀释要求可能更大。在306处，可基于发动机燃烧稳定性限制来调节专用EGR汽缸组的浓化程度，以提供期望的发动机稀释。例如，在发动机稀释输送可导致燃烧不稳定的低发动机负载下，可增大专用EGR汽缸组的浓化程度，以产生富含氢的排气(通过EGR通道中的WGS催化剂)，这提高了发动机燃烧稳定性限制。可增大浓化程度以提高对于给定发动机稀释量而言的燃烧稳定性限制。
[0046] 在308处，该程序包括估计和/或测量排气催化剂温度。具体地，可估计排放控制装置排气催化剂(诸如图1的排气催化剂72)的温度。排气催化剂的温度可基于催化剂模型、通过催化剂温度传感器(诸如连接在排气催化剂砖中的温度传感器128)进行的直接测量、发动机事件数量以及发动机操作持续时间中的一者或多者。在一个实例中，可通过连接至排放控制装置的温度传感器(诸如图1的传感器128)来估计催化剂温度。在另一实例中，可基于所测得或估计的排气温度、给定发动机情况下的时间以及催化剂内的热释放对催化剂温度建模。
[0047] 例如，控制器可主要基于发动机转速和/或负载来估计或绘制离开歧管的稳定状态排气温度。然后基于所施加的火花延迟和空气-燃料比来修改该温度估计。可基于冷却剂温度进一步调节该估计。然后该温度延迟至下游位置，并且施加时间常数以补偿系统中的热惯性。最后，通过内部加热模型进一步修改催化剂温度，该内部加热模型考虑到排气质量流率和空气-燃料比。
[0048] 在310处，可确定所估计的排气催化剂温度是否低于阈值温度(Tthr)。在一个实例中，阈值温度可为催化剂起燃温度，催化剂在低于该温度时不会活化。因此，可能期望的是使得排气催化剂温度维持在阈值温度或以上，以确保最优的催化剂操作以及排气部件的催化转化。在一个实例中，在发动机冷启动情况期间，催化剂温度可低于阈值温度。在另一实例中，在催化剂升温情况期间，催化剂温度可低于阈值温度。此外，在发动机操作过程中，如果发动机以低发动机负载操作了延长的持续时间，则催化剂温度可由于低发动机负载下发动机排气的较低温度而降低至低于最优温度。如本文中详细阐述的，控制器可配置成使得排气从专用EGR汽缸连续地通过旁通通道流动至排气催化剂以及通过EGR通道流动至发动机进气口，而同时通过旁通气门(诸如图1的连续可变旁通气门)调节通过所述通道的相对流量，该调节响应于催化剂温度。这样，在发动机启动以及发动机操作过程中，催化剂温度可以总是维持在阈值温度或以上，而无需暂时停用EGR。如果排气催化剂温度在阈值温度以上，则可确定排气催化剂足够热并且可终止该程序。这样，当无需排气催化剂温度控制时，可仅仅基于发动机稀释和燃烧稳定性要求来调节EGR汽缸组的燃料供应。
[0049] 在312处，如果排气催化剂温度低于阈值温度，则该程序包括确定排气催化器处用以达到阈值温度所需的热通量。在一个实例中，这可基于当前排气催化剂温度与阈值之间的差异。该差异可进一步基于环境情况，诸如环境温度。例如，当排气催化剂温度与阈值温度之间的差异增大时，所需热通量也会增大。在进一步实例中，还可确定用以在期望时间框架内(例如在时间T内)加热催化剂所需的热通量。例如，在发动冷启动过程中，可确定用以在15秒或更短时间内加热催化剂所需的热通量。
[0050] 在314处，可确定用以在当前EGR排气空气-燃料比和当前发动机质量流率下提供确定的热通量所需的EGR旁通流率。本文中，控制器可响应于催化剂温度通过旁通气门来调节通过所述通道的相对流量，以提供期望的热通量。特别地，当催化剂温度降低至阈值以下时，控制器可增加通过旁通通道的相对流量而同时相应地减少穿通过EGR通道的流量，以对排气催化剂提供更多的热通量。然后，当排气通过旁通通道从专用EGR汽缸流动至每个排气催化剂使催化剂温度超过阈值时，控制器可减少通过旁通通道的流量而同时相应地增加穿过EGR通道的流量。
[0051] 在316处，可确定所需旁通流率是否高于阈值流率。阈值流率可基于旁通气门的最大流量容量。例如，计算得到的所需旁通流率可超过气门处于全旁通位置的最大可获得流量。阈值流率还可基于对发动机而言用以提供燃料经济性改进所需的EGR率。例如，在60％旁通流下，四缸发动机的每个发动机汽缸将接收10％EGR。这可以是用以提供燃料经济性的显著提高的最小量。
[0052] 在322处，如果所需旁通流率并未高于阈值速率，该程序包括调节旁通气门，以提供通过旁通通道的期望流率。如果所需旁通流率高于阈值流率，则使用来自专用EGR汽缸组的浓排气来促进催化剂加热。具体地，在318处，可确定专用EGR汽缸组的燃烧空气-燃料比是否比阈值更浓。阈值可基于专用EGR汽缸组中的燃烧稳定性或颗粒物排放限制。如果否，则在320处，该程序包括使专用EGR汽缸组加浓以提供期望的热通量来加热排气催化剂。该加浓可基于催化剂温度和通过旁通通道的流量中的每一者。例如，当对于给定旁通流率而言，催化剂温度与阈值之间的差异增大时，可增加加浓的浓化程度。再例如，该加浓包括在将通过旁通通道的排气的流率增大至阈值流率之后，维持旁通气门，而同时当催化剂温度与阈值之间的差异增大时增大加浓的浓化程度。这样，可调节专用EGR汽缸组的加浓以提供催化剂温度控制。应当理解的是，该加浓可进一步基于发动机稀释要求被调整。例如，可调节该加浓以匹配两种要求的最大值。
[0053] 在调节加浓之后，该程序转到314，以确定是否需要进一步旁通气门流率调节。这样，连续可变旁通气门的位置调节为将来自加浓的专用EGR汽缸的排气的第一部分引导至排气催化剂，而同时将富含氢的排气的其余部分引导至进气歧管，响应于排气催化剂温度调节第一部分相对于第二部分的比，以将催化剂维持在活化温度或以上。
[0054] 在322处调节旁通气门的位置以提供期望的旁通流率之后，该程序转到324，以使其余发动机汽缸(即，非专用EGR汽缸组的汽缸)变稀，该变稀基于维持排气催化剂处的理想配比的空气-燃料比时专用EGR汽缸的加浓以及旁通分数。例如，当专用EGR汽缸的燃料供应的浓化程度增大时，可增大其余发动机汽缸的燃料供应的稀化程度。同样，当旁通流量分数增大时，可增大其余发动机汽缸的燃料供应的稀化程度。应当理解的是，如果旁通分数为零，也即，来自专用EGR汽缸组的所有(浓)流量均再循环至进气歧管，则无需其余汽缸的变稀。通过基于从专用EGR汽缸接收的旁通流的量以及从专用EGR汽缸接收的流量的浓化程度来调节稀，排气催化剂处的总体空气-燃料比可维持在理想配比或附近。
[0055] 另外，在排气催化剂处，来自加浓的第一汽缸组的碳氢化合物、CO和H2浓排气(通过旁通通道在排气催化剂处接收的)可与来自变稀的第二汽缸组的富含氧的稀排气组合。该混合在催化剂处提供显著的放热反应，同时停用EGR。这促进催化剂加热而同时降低与在催化剂温度控制过程中停用EGR相关的燃料和操作效率损失。此外，通过最少燃料能量使用维持催化剂温度。
[0056] 这样，在冷启动以及发动机操作过程中，可计量调节旁通流以快速地提高催化剂温度。一旦催化剂的前面活化，则可使用旁通排气流的计量调节以使催化剂砖的大部分快速点火(在首次车辆开动之前)。这提高了燃料经济性，因为放热反应发生在排气催化剂中并且避免了所有的转移至汽缸盖、涡轮机、排气管道等的热传递。总体而言，将需要更少的CSER。
[0057] 应当理解的是，虽然图3的程序表明基于所模拟的或所测量的穿过旁通气门的排气流来调节专用EGR汽缸组的燃料供应以维持催化剂温度，在其他实例中，也可调节火花正时。例如，至少专用EGR汽缸组的火花正时可从MBT延迟，火花延迟随着用于提高催化剂温度所需的热通量的增加而增大。如另一个实施例，在需要额外热通量的情况下，可使所有汽缸的火花正时延迟。
[0058] 应当进一步理解的是，在发动机操作过程中，无论是否需要催化剂温度控制，发动机均可以一个或多个非DEGR汽缸停用的方式操作，停用汽缸的数量基于发动机稀释要求和发动机负载。例如，在需要较少汽缸以满足发动机转矩要求以及较高EGR率提供额外发动机性能益处的中低发动机负载下，发动机可在渐进的更高数量的汽缸被停用以提供渐进的更高效的EGR率的多个模式中的一个模式下操作。例如，在较低EGR要求下可停用较少数量(例如零或一)的非DEGR汽缸，而在较高EGR要求下可停用较大数量(例如两或三)的非DEGR汽缸。
[0059] 这样，专用EGR汽缸被加浓以产生加浓排气。当旁通流并非通过WGS催化剂被输送时，加浓排气可包括来自专用EGR汽缸的燃料加浓排气。此外，当旁通流通过WGS催化剂输送时，加浓排气可包括燃料和氢加浓的排气。这样，旁通流可无需经过WGS催化剂。WGS催化剂将H2O和CO转化成H2和CO2。H2或CO可在催化剂中放热地发生反应并且加热催化剂。
[0060] 此外，加浓排气的第一部分转移至排气催化剂而同时绕过发动机汽缸。同时，排气的第二、其余部分再循环至发动机进气口并且可选地穿过WGS催化剂以提高氢含量，响应于催化剂温度调节第一部分相对于第二部分的比。响应于催化剂温度调节该比，以使催化剂温度维持在阈值温度或以上。该调节可包括当催化剂温度降低至阈值以下时，增加第一部分而同时减少第二部分，以及当催化剂温度升高到阈值以上时，增加第二部分而同时减少第一部分。基于催化剂温度来调节加浓的浓化程度，在催化剂温度降低至阈值以下时增大浓化程度。基于排气的第一部分来进一步地调节浓化程度，当第一部分超过阈值流时增大浓化程度。此外，该方法包括基于专用EGR汽缸的加浓和旁通流率使剩余发动机汽缸变稀，以维持排气催化剂处的理想配比的空气-燃料比。此外，该方法包括在排气催化剂处将来自专用EGR汽缸的排气的第一部分与从变稀的其余发动机汽缸接收的排气组合以产生放热反应。
[0061] 现在转到图4，示出了用于排气催化剂温度控制的示例性旁通流调节。图表400在曲线402示出了排气催化剂温度(Tcat)，并且在曲线404示出了旁通流分数(即，通过旁通通道输送的来自专用EGR汽缸组的排气流部分)。在曲线406示出了专用EGR汽缸组的空气-燃料比，而在曲线408示出了非专用EGR汽缸组的空气-燃料比。所有的曲线均随时间(沿X轴)示出。
[0062] 在t0处，可确定发动机冷启动情况。在发动机冷启动过程中，在t0与t1之间，响应于低于阈值403的排气催化剂温度，可调节旁通气门位置以增加来自DEGR汽缸的通过旁通通道被引导至排气催化剂的排气流部分。具体地，可调节旁通气门位置，以将旁通流分数增加至100％。可对应地减少通过EGR通道从DEGR汽缸再循环至发动机进气口的排气流部分，从而在冷启动过程中不提供EGR。另外，在冷启动过程中，DEGR汽缸和其余发动机汽缸两者都可以以比理想配比更稀的方式操作。
[0063] 催化剂温度可在t1达到阈值403，并且然后可继续增大超过阈值403和/或稳定在阈值403以上的一个值。因此，可能不再存在冷启动情况。相应地，在t1与t2之间，随着用以使催化剂升温的进一步热通量的需求减少，可调节旁通气门以将旁通流分数减少至0％。同样在t1与t2之间，在维持低旁通流率的同时，略微增加DEGR汽缸操作的浓化程度，以对WGS催化剂提供富含燃料的排气。WGS催化剂将富含燃料的排气转化成提高燃烧稳定性的富含氢的再循环流。其余汽缸可维持在理想配比操作。
[0064] 在t2与t3之间，响应于轻发动机负载情况，排气催化剂可经历一些冷却，而同时保持在阈值403以上。因为催化剂温度在t2与t3之间保持在阈值403以上，所以旁通气门位置可维持在0％位置，以使燃料经济性最大化。另外，由于发动机操作情况的变化，DEGR发动机被进一步加浓，从而增加再循环流中的氢含量，并且因此提高轻发动机负载情况下的燃烧稳定性。
[0065] 在t3不久之后，催化剂温度可由于在轻发动机负载情况期间经历的排气冷却而在此降低至阈值403以下。本文中，催化剂温度可为旁通流的触发事件。为了使得温度能够再次升高，调节旁通气门位置以增加旁通流，而同时减少从DEGR汽缸的再循环流。同时，维持DEGR汽缸的加浓以促进催化剂温度控制。具体地，旁通流分数可朝向100％逐渐增加，以增加通过排气催化剂的热通量。同样在t3与t4之间，维持DEGR汽缸的浓化程度，而同时基于旁通流分数的改变来调节其余发动机汽缸的稀化程度。具体地，当旁通流分数增加时，其余发动机汽缸的稀化程度增大。
[0066] 在一个实例中，在t2与t4之间的固定发动机转速与负载下，旁通气门在一段时间内(t2与t3之间)以具有更多再循环流的再循环模式操作，之后转变至具有更多旁通流的排气旁通模式(t3与t4之间)。
[0067] 在t4与t5之间，催化剂温度可维持低于阈值403。在图4所示实例中，旁通流分数在t4已达到阈值。这可能是由于达到标定限制而导致的，在标定限制下，相比于使流完全旁通，较高旁通分数并不提供显著的燃料经济性益处。在另一实例中，旁通分数可达到100％，并且旁通分数不可能进一步增加。因此，在t4，DEGR汽缸进一步加浓，以提高排气中的过量燃料。同样，基于旁通流分数以及DEGR汽缸的浓化程度来对应地调节其余发动机汽缸的稀化程度，以维持排气中的理想配比。因此，其余发动机汽缸的稀化程度在t4之后比在t4之前更为稀。来自旁通流的加浓排气中的过量燃料可使用来自其余发动机汽缸的稀排气中的过量空气发生反应，以在催化剂处产生放热反应，该放热反应促进催化剂在阈值温度403以上起燃。
[0068] 在t5，响应于足够热的排气催化剂温度，可恢复较高的再循环流和较低的旁通流，并且可基于发动机稀释需求和燃烧稳定性限制再次调节DEGR汽缸的燃料供应。本文中，在催化剂温度稳定至较高值时，旁通流分数减少(例如减少至0％)，而DEGR汽缸恢复略微加浓的操作并且其余发动机汽缸恢复理想配比操作。
[0069] 这样，通过利用连接在专用EGR汽缸组上游的连续可变旁通气门计量调节流量以实现排气催化剂温度控制，而无需停用EGR。因此，旁通气门位置的调节可与催化剂温度的变化相关而非仅仅基于发动机转速和负载。然而，应当理解的是，在可替代的实例中，旁通流可增加至大致未提供再循环流的上限，并且反之亦然。
[0070] 在一个实例中，发动机系统包括：具有第一汽缸组和第二汽缸组的发动机；将排气从第一汽缸组选择性地引导至发动机进气歧管的EGR通道，该EGR通道包括水气变换催化剂；将位于水气变换催化剂下游或上游的EGR通道连接至位于排气催化剂上游的发动机排气歧管的旁通通道；处于EGR通道与旁通通道交汇处的连续可变旁通气门，用于改变相对于EGR通道而言通过旁通通道引导的来自第一汽缸组的排气的部分；以及连接至排气催化剂的温度传感器。发动机系统进一步包括控制器，该控制器带有计算机可读指令用于：使第一汽缸组加浓而同时使第二汽缸组变稀；以及连续地调节旁通气门的开口以相对于再循环至发动机进气歧管的排气而言改变通过旁通通道从第一汽缸组引导至排气催化剂的排气的比例，以将排气催化剂温度维持在阈值温度。第一汽缸组的加浓基于估计的排气催化剂温度与阈值温度之间的差异，浓化程度随着该差异增大而增大。第二汽缸组的变稀基于第一汽缸组的加浓以及旁通流分数，稀化程度随着浓化程度增大而增大，以维持排气催化剂处的理想配比的空气-燃料比。稀化程度还可随着旁通流分数增加而增大。控制器包括进一步的指令用于：响应于高于阈值的估计的排气催化剂温度，减小第一汽缸组的浓化程度而同时调节旁通气门的开度以减少通过旁通通道引导至排气催化剂的排气。控制器包括进一步指令用于：在排气催化剂处将通过旁通通道接收的来自加浓的第一汽缸组的浓排气与来自变稀的第二汽缸组的稀排气结合。
[0071] 在另一实例中，用于发动机的方法包括：调节连续可变旁通气门的位置以将来自加浓专用EGR汽缸的排气的第一部分引导至排气催化剂，而同时将富含氢的排气的其余部分引导至进气歧管，响应于排气催化剂温度调节第一部分相对于第二部分的比。该调节包括相对于第二部分而言增加第一部分直到催化剂温度处于阈值温度或以上为止，并且之后相对于第二部分而言减少第一部分。该方法进一步包括同时将来自其余发动机汽缸组的排气引导至排气催化剂，基于专用EGR汽缸的加浓来使其余发动机汽缸变稀。基于催化剂温度与阈值温度的偏差来调节加浓专用EGR汽缸的浓化程度，而基于该浓化程度来调节变稀的其余发动机汽缸的稀化程度，以将排气催化剂处的排气空气-燃料比维持在理想配比或附近。此外，可基于第一部分相对于第二部分的比来调节专用EGR汽缸的火花正时，火花正时随着第一部分增加而从MBT延迟。排气催化剂的温度可基于催化剂模型、通过催化剂温度传感器进行的直接测量、发动机事件数量以及发动机操作持续时间中的一者或多者。本文中，使第一部分转移而同时使第二部分再循环包括调节连接在专用EGR汽缸下游的连续可变旁通气门的位置，旁通气门的第一开口将专用EGR汽缸连接至排气催化剂，并且旁通气门的第二开口将专用EGR汽缸连接至发动机进气口。该调节在发动机冷启动过程中执行并且在发动机操作过程中持续，使得排气催化剂温度在发动机操作的整个过程中维持足够热。
[0072] 这样，可基于催化剂热要求来计量调节从专用EGR汽缸组向排气催化剂而同时绕过发动机汽缸的旁通流，以将排气催化剂温度维持在操作温度以上。通过允许基于催化剂温度来计量调节旁通流同时排气的其余部分再循环至发动机进气口，可维持催化剂温度而无需影响EGR输送。特别地，可在发动机冷启动过程中或发动机操作过程中加热催化剂而无需停用EGR。通过同时基于催化剂温度来调节汽缸的燃料和火花，可使得来自专用EGR汽缸的计量调节到催化剂的排气的空气燃料比加浓，同时使得来自非专用EGR汽缸的计量调节到催化剂的排气的空气燃料比变稀，从而可在催化剂处产生放热反应同时维持理想配比的排气管排气。总体而言，通过精准的催化剂温度控制可改进排气排放，而不会造成发动机燃料经济性降级。
[0073] 应当注意，包含在本文中的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文描述的具体程序可代表任意数量的处理策略(诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。这样，可以并行的方式或在一些情况下以省略的方式通过所示顺序来执行所示的各种动作、操作或功能。类似地，处理的顺序并非必要地用以实现本文中描述的示例性实施例的特征和优点，而是出于易于示出和说明的目的提供的。基于所使用的特定策略，可重复执行所示动作或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作可生动地表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储器媒介中的代码。
[0074] 应当理解的是，本文公开的配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为多种变型是可能的。例如，以上技术可适用于V-6发动机、I-4发动机、I-6发动机、V-12发动机、对置式4发动机以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文中描述的各种系统和配置与其他特征、功能和/或性能的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
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