[发明专利]用于车辆动力总成的控制系统和运行车辆动力总成的方法

说明书

一种用于车辆动力总成的控制系统和运行车辆动力总成的方法，利用排气O₂传感器和配置为以扫气模式运行涡轮增压发动机的控制器，并在以扫气模式运行发动机时：命令目标缸内空气/燃料比(FA)，以达到目标排气空气/燃料比，基于扫气比和目标缸内空气/燃料比调节排气氧O₂传感器的测量值，以获得修正的O₂浓度，调节通过热学模型被建模的排气系统温度，以获得修正的排气系统温度，并基于修正的O₂浓度和修正的排气系统温度调节目标缸内空气/燃料比。

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2017年11月7日递交的序列号15/805,314的美国申请的权益。上述申请的公开内容通过引用全部并入本文中。

技术领域

本发明通常涉及内燃发动机，并且更具体地，涉及用于车辆动力总成的控制系统和运行车辆动力总成的方法。

背景技术

内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料的混合物，以在曲轴处产生驱动扭矩。扫气是指一种发动机的运行模式，在该运行模式下，命令气缸进气门和排气门打开的特定重叠，使得新鲜空气迫使残留的排气从气缸中排出。利用发动机的扫气模式可能在某些运行条件下提高发动机性能，诸如低发动机速度。但是，当发动机以扫气模式运行时，缸内空燃比(空气/燃料比，FA)不再等于排气FA。如果不加考虑，排气FA中的这种差异可能导致排放增加。由于空气和排气的压力差较大，因此，对于涡轮增压发动机尤其如此。因此，尽管这样的发动机系统对于其预期目的很好地工作，但是仍然需要对相关技术进行改进。

发明内容

根据本发明的一个示例方面，提出了一种用于车辆动力总成的控制系统，该车辆动力总成具有发动机和至少一个涡轮增压器。在一个示例性实施方式中，系统包括：排气O₂传感器，其配置为测量由发动机产生并从发动机排出到排气系统中的排气的O₂浓度；以及控制器，其配置为以扫气模式运行发动机，其中，发动机的气缸的相应进气门和排气门的打开重叠，并且在以扫气模式运行发动机时：命令目标缸内空气/燃料比以达到目标排气空气/燃料比；基于扫气比和目标缸内空气/燃料比调节排气O₂传感器的测量值，以获得修正的O₂浓度，扫气比指示(i)流经发动机的气缸的总空气充量与(ii)气缸内被捕集的气体质量之比；调节通过热学模型被建模的排气系统温度，以获得修正的排气系统温度，对被建模的排气系统温度的调节基于扫气比以及目标缸内空气/燃料比和目标排气空气/燃料比中的至少一个；以及基于修正的O₂浓度和修正的排气系统温度，调节目标缸内空气/燃料比。

在一些实施方式中，调节目标缸内空气/燃料比包括使目标缸内空气/燃料比加浓，并且其中，目标排气空气/燃料比是理论配比的。在一些实施方式中，控制器还配置为基于发动机速度和总空气充量初始地确定目标缸内空气/燃料比。在一些实施方式中，在发动机以扫气模式运行，并同时调节目标缸内空气/燃料比时，控制器继续执行其他缸内空气/燃料比的加浓。在一些实施方式中，由控制器执行的其他缸内空气/燃料比的加浓包括基于可变气门控制(VVC)系统的加浓和基于发动机爆震的加浓中的至少一个。

在一些实施方式中，热学模型是对排气的温度建模的排气温度模型，并且其中，对被建模的排气温度的调节基于扫气比和目标缸内空气/燃料比。在一些实施方式中，热学模型是对排气系统中的催化器的温度建模的催化器温度模型，并且其中，被建模的催化器温度的调节基于扫气比和目标排气空气/燃料比。在一些实施方式中，催化器是三元催化转化器。在一些实施方式中，热学模型包括基于目标缸内空气/燃料比和目标排气空气/燃料比中的至少一个校正排气系统温度模型的特征，并且其中，热学模型的该特征在以扫气模式运行发动机时被禁用。