维持催化剂的温度的系统和方法与流程
引言
本部分提供的信息是为了大体呈现本公开的上下文。就本部分所描述的内容而言，当前命名的发明人的工作，以及在提交时不能另外限定为现有技术的描述的方面，既没有明确地也没有暗示地承认为针对本公开的现有技术。
本发明涉及内燃机，更具体地涉及排气和致动器控制系统及方法。
空气通过进气歧管被吸入发动机。节流阀控制进入发动机的气流。空气与来自一个或多个燃料喷射器的燃料混合以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在发动机的一个或多个汽缸内燃烧。空气/燃料混合物燃烧，产生驱动扭矩和排气。
排气从汽缸排出到排气系统。排气包括碳氢化合物(hc)、一氧化碳(co)和氮氧化合物(nox)。排气系统包括一个或多个部件，例如催化剂(例如三效催化剂或四效催化剂)，其在排放到大气之前减少排气中hc、co和nox的量。
技术实现要素：
在特征中，一种车辆的催化剂的温度控制系统包括燃料控制模块，该燃料控制模块配置成基于相对于化学计量空燃比贫燃料的目标空燃比和目标燃料喷射开始正时来控制发动机的燃料喷射。火花控制模块配置成基于目标火花正时控制发动机的火花正时。排气再循环(egr)控制模块，其配置成基于目标egr开度来控制egr阀的开度，所述egr阀使来自发动机的排气系统的排气再循环回到发动机的进气系统。节气门控制模块配置成基于目标节气门开度控制节流阀的开度。调节模块配置成，基于发动机速度和预定发动机速度的比较，当发动机的排气系统中的催化剂的温度小于催化剂的预定熄灭温度和预定温度的总和并且目标空燃比相对于化学计量空燃比贫燃料时，选择性地调节以下各项中的至少一项：目标节气门开度；目标点火正时；目标燃料喷射开始正时；目标空燃比；以及目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成当该发动机速度大于该预定发动机速度时，执行以下各项中的至少一项：提前目标点火正时；提前目标燃料喷射开始正时；降低目标空燃比；以及增大目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成，当发动机速度大于预定发动机速度时，执行以下所有各项：提前目标点火正时；提前目标燃料喷射开始正时；降低目标空燃比；以及增大目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块被配置成当该发动机速度小于该预定发动机速度时执行以下各项中至少一项：延迟目标点火正时；延迟目标燃料喷射开始正时；增加目标空燃比；并且减小目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成当该发动机速度小于该预定发动机速度时，执行以下所有各项：延迟目标点火正时；延迟目标燃料喷射开始正时；增加目标空燃比；并且减小目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成：当发动机速度大于预定发动机速度时：提前目标点火正时；提前目标燃料喷射开始正时；降低目标空燃比；以及增大目标egr开度；以及当发动机速度小于预定发动机速度时：延迟目标点火正时；延迟目标燃料喷射开始正时；增加目标空燃比；并且减小目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成：随着催化剂的温度升高，朝向全开节气门位置调节目标节气门开度；以及随着催化剂的温度降低，调节目标节气门开度远离全开节气门位置。
在进一步的特征中，该调节模块进一步配置成，当催化剂的温度小于催化剂的预定熄灭温度与预定温度之和并且目标空燃比相对于化学计量空燃比贫燃料时：随着催化剂的温度降低，增加进入排气系统的燃料量；以及随着催化剂的温度升高，减少进入排气系统的燃料量。
在进一步的特征中，预定温度大于零。
在特征中，一种车辆的催化剂的温度控制系统包括燃料控制模块，所述燃料控制模块配置成基于相对于化学计量空燃比贫燃料的目标空燃比和目标燃料喷射开始正时来控制发动机的燃料喷射。火花控制模块配置成基于目标火花正时控制发动机的火花正时。相位器控制模块，其配置成基于目标进气凸轮相位器角度来控制进气凸轮相位器角度并且基于目标排气凸轮相位器角度来控制排气凸轮相位器角度；排气再循环(egr)控制模块，其配置成基于目标egr开度来控制egr阀的开度，所述egr阀使来自发动机的排气系统的排气再循环回到发动机的进气系统。节气门控制模块配置成基于目标节气门开度控制节流阀的开度。调节模块，其配置成基于(i)扭矩请求与预定扭矩的第一比较和(ii)发动机速度与预定发动机速度的第二比较，将排气系统中的催化剂的温度维持在催化剂的预定熄灭温度以上，选择性地调节以下各项中的至少一项：目标节气门开度；目标空燃比；目标燃料喷射开始正时；目标点火正时；目标进气凸轮相位器角度；目标排气凸轮相位器角度；以及目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成基于(i)扭矩请求与预定扭矩的第一比较和(ii)发动机速度与预定发动机速度的第二比较，将催化剂的温度维持在预定熄灭温度以上，通过选择性地调节以下各项中的至少两项：目标节气门开度；目标空燃比；目标燃料喷射开始正时；目标点火正时；目标进气凸轮相位器角度；目标排气凸轮相位器角度；以及目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成基于(i)扭矩请求与预定扭矩的第一比较和(ii)发动机速度与预定发动机速度的第二比较，将催化剂的温度维持在预定熄灭温度以上，通过选择性地调节所有以下各项：目标节气门开度；目标空燃比；目标燃料喷射开始正时；目标点火正时；目标进气凸轮相位器角度；目标排气凸轮相位器角度；以及目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块被配置成通过以下步骤将催化剂的温度维持在预定熄灭温度以上：随着催化剂的温度升高，朝向全开节气门位置调节目标节气门开度；以及随着催化剂的温度降低，调节目标节气门远离全开节气门位置。
在进一步的特征中，该调节模块进一步配置成通过以下步骤将该催化剂的温度维持在该预定熄灭温度以上，当催化剂的温度小于催化剂的预定熄灭温度和预定温度之和并且目标空燃比相对于化学计量空燃比是贫燃料时：随着催化剂的温度降低，增加进入排气系统的燃料量；以及随着催化剂的温度升高，减少进入排气系统的燃料量。
在进一步的特征中，该调节模块配置成通过以下步骤将催化剂的温度维持在预定熄灭温度以上，当扭矩请求小于预定扭矩时：增大目标空燃比；延迟目标燃料喷射开始正时；延迟目标点火正时；延迟目标进气凸轮相位器角度；延迟目标排气凸轮相位器角度；以及减小目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成通过以下步骤将该催化剂的温度维持在该预定熄灭温度以上，当发动机速度小于预定发动机速度时：增大目标空燃比；延迟目标燃料喷射开始正时；延迟目标点火正时；延迟目标进气凸轮相位器角度；延迟目标排气凸轮相位器角度；以及减小目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块配置成通过以下步骤将该催化剂的温度维持在该预定熄灭温度以上，当扭矩请求小于预定扭矩并且发动机速度小于预定发动机速度时：增大目标空燃比；延迟目标燃料喷射开始正时；延迟目标点火正时；延迟目标进气凸轮相位器角度；延迟目标排气凸轮相位器角度；以及减小目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块进一步配置成当扭矩请求大于预定扭矩时：减小所述目标空燃比；提前目标燃料喷射开始正时；提前目标点火正时；提前目标进气凸轮相位器角度；提前目标排气凸轮相位器角度；以及增大目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块进一步配置成当发动机速度大于预定发动机速度时：减小目标空燃比；提前目标燃料喷射开始正时；提前目标点火正时；提前目标进气凸轮相位器角度；提前目标排气凸轮相位器角度；以及增大目标egr开度。
在进一步的特征中，该调节模块进一步配置成当发动机速度大于预定发动机速度并且扭矩请求大于预定扭矩时：减小目标空燃比；提前目标燃料喷射开始正时；提前目标点火正时；提前目标进气凸轮相位器角度；提前目标排气凸轮相位器角度；以及增大目标egr开度。
根据详细描述、权利要求书和附图，本公开的其它应用领域将变得显而易见。详细说明和具体实施例仅用于说明的目的，而不用于限制本公开的范围。
附图说明
通过详细描述和附图，将更全面地理解本公开，其中：
图1是车辆的示例性发动机系统的功能框图；
图2是示例性发动机控制模块的功能框图；
图3和图4是描绘用于将催化剂的温度维持在催化剂的熄灭温度以上的调节发动机运行参数的实例性方法的流程图；以及
图5示出了作为催化剂的温度512的函数的目标节气门开度504(以关闭百分比计)和空燃比508的实例曲线图。
在附图中，可以重复使用附图标记来标识相似和/或相同的元件。
具体实施方式
发动机燃烧汽缸内的空气和燃料产生驱动扭矩。发动机控制模块(ecm)基于目标空燃比控制到发动机的空气和燃料。对于稀燃发动机，目标空燃比相对于化学计量的空燃比贫燃料。例如，空气和汽油的化学计量大约为14.7∶1，而稀燃汽油发动机在所有汽缸中可以具有16∶1的空气与汽油的目标空燃比或更大量的空气，例如20∶1、30∶1、50∶1等。不同类型的燃料具有不同的化学计量空燃比。
空气和燃料的燃烧也产生热量和排气。由发动机产生的排气在被排放到大气中之前流经排气系统。排气可以包括一种或多种成分，例如碳氢化合物(hc)、一氧化碳(co)和氮氧化合物(nox)。该排气系统包括一个或多个部件，这些部件在排气被排放到大气中之前减少排气成分的量。
例如，排气系统可以包括接收来自发动机的排气输出的催化剂，例如三效催化剂(twc)或四效催化剂。经由排气和排气系统加热催化剂。
催化剂的转化效率表示催化剂与排气成分反应的能力。催化剂的转化效率与催化剂的温度有关。例如，催化剂的转化效率随着催化剂的温度的升高而提高，反之亦然。催化剂可以具有起燃温度，起燃温度是指排气将催化剂的温度升高到足够高的预定温度，使得催化剂的转化效率大于预定转化效率。例如，起燃温度可以是300摄氏度，并且预定转换效率可以大于50％。
催化剂还可以具有熄灭温度。熄灭温度是指预定的最低温度，在该最低温度下排气足够低，使得催化剂以最小的转化效率运行。例如，熄灭温度可以是250摄氏度并且最小转换效率可以小于50％。
在发动机低负荷的条件下，例如当车辆减速时(例如，制动)，催化剂的温度可以下降到催化剂的熄灭温度以下(例如，小于250摄氏度)。因此，在发动机低负荷的条件下，催化剂的转化效率可能下降到低于最小转化效率。
根据本公开，即使在发动机低负荷的条件下，控制模块(例如ecm)也可以控制和调节一个或多个发动机运行参数，将催化剂的温度维持在熄灭温度以上(例如大于250摄氏度)。例如，当发动机负荷和/或发动机速度小于预定量时，控制模块可以延迟燃烧正时。相反地，当发动机负荷和/或发动机速度大于预定量时，控制模块可以提前燃烧正时。另外地或替代地，控制模块可以基于催化剂的温度来控制节流阀的开度，将催化剂的温度维持在熄灭温度以上。附加地或替代地，控制模块可以控制一个或多个燃料喷射器，将预定量的燃料喷射到排气中，将催化剂的温度维持在熄灭温度以上。
现在参见图1，示出了车辆的示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，发动机102燃烧空气/燃料混合物，基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入，例如加速器踏板位置和/或制动器踏板位置，产生用于车辆的驱动扭矩。虽然发动机102被示出并将被作为汽油型稀燃发动机讨论，但是发动机102可以是另一种类型的稀燃发动机。一个或多个电动机(或电动发电机)可以额外地或替代地产生用于车辆的驱动扭矩。
空气通过节流阀112被吸入进气歧管110。例如，节流阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀或另一合适类型的节流阀。发动机控制模块(ecm)114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116调节节流阀112的开度，控制吸入进气歧管110中的空气量。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的汽缸中。尽管发动机102可包括多个汽缸，但为了说明的目的，示出了单个代表性汽缸118。例如，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。在一些情况下，ecm114可以指示汽缸致动器模块120选择性地停用一个或多个汽缸的进气阀和排气阀的打开，这可以在某些发动机运行条件下改善燃料的经济性。
发动机102可以使用四冲程循环来运行。下文描述的四冲程可以称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每次旋转期间，四个冲程中的两个在汽缸118内发生。因此，汽缸118经历所有四个冲程需要两次曲轴旋转。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入汽缸118。ecm114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124调节燃料喷射以实现目标空燃比。燃料可以在中心位置或在多个位置喷射到进气歧管110中，例如在每个汽缸的进气阀122附近。在各种实施方式(未示出)中，燃料可以直接喷射到汽缸中或喷射到与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可以停止向停用的汽缸喷射燃料。
喷射的燃料与空气混合并在汽缸118中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。火花致动器模块126基于来自ecm114的信号为汽缸118中的火花塞128通电，点燃空气/燃料混合物。火花正时可以相对于活塞处于其最高位置，称为上止点(tdc)，的时间来指定。
火花致动器模块126可由指定tdc之前或之后多远的定时信号来控制以产生火花。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可以与曲轴的角度同步。产生火花可称为点火事件。火花致动器模块126可以具有针对每个点火事件改变火花正时的能力。当火花正时在上一次点火事件与下一次点火事件之间改变时，火花致动器模块126可以改变下一次点火事件的火花正时。火花致动器模块126可以停止向停用的汽缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧从tdc向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可定义为活塞到达tdc和活塞到达下止点(bdc)之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从bdc向上移动并通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧的副产物经由排气系统134从车辆排出。
排气系统134包括催化剂136，例如三效催化剂(twc)或四效催化剂，其接收来自发动机102的排气输出。催化剂136经由排气和排气系统134被加热。催化剂136与流过催化剂136的排气组分如碳氢化合物(hc)、一氧化碳(co)和氮氧化合物(nox)等反应，从而减少hc、co和nox的输出。
从催化剂136输出的排气流向选择性催化还原(scr)催化剂138。当发动机102的燃料供给相对于化学计量是富燃料时，催化剂136可以产生氨并将氨供应到scr催化剂138。scr催化剂138存储氨并与流过scr催化剂138的nox反应，从而减少nox输出。scr催化剂138的输出被排放到大气中。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可以由凸轮轴以外的装置来控制，例如无凸轮阀致动器。汽缸致动器模块120可以通过禁用进气阀122和/或排气阀130的打开来停用汽缸118。
进气凸轮相位器148选择性地调节进气凸轮轴140相对于曲轴旋转的旋转。调节进气凸轮轴140的旋转调节了进气阀122的打开和关闭正时。排气凸轮相位器150选择性地调节排气凸轮轴142相对于曲轴旋转的旋转。调节排气凸轮轴142的旋转调节了排气阀130的打开和关闭正时。
相位器致动器模块158基于来自ecm114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，可变气门升程(未示出)也可以由相位器致动器模块158控制。相位器致动器模块158还可以基于来自ecm114的信号控制第二进气和排气凸轮相位器。
发动机系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，涡轮增压器包括由流经排气系统134的排气提供动力的涡轮机160-1。涡轮增压器还包括由涡轮机160-1驱动的压缩机160-2，其压缩通入节流阀112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可以压缩来自节流阀112的空气并将压缩空气输送到进气歧管110。
排气阀162可以允许排气绕过涡轮机1601，由此减小由涡轮增压器提供的增压(进气压缩量)。ecm114可以经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可以通过控制排气阀162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，可以实现两个或多个涡轮增压器并且可以由增压致动器模块164控制两个或多个涡轮增压器。涡轮增压器可以具有可变的几何形状，其可以由增压致动器模块164控制。
空气冷却器(未示出)可以将热量从压缩空气增压传递到冷却介质，例如发动机冷却剂或空气。使用发动机冷却剂冷却压缩空气增压的空气冷却器可以被称为中间冷却器。使用空气冷却压缩空气增压的空气冷却器可以被称为增压空气冷却器。压缩空气增压可以例如经由压缩和/或从排气系统134的部件接收热量。尽管出于说明的目的分开示出，但是涡轮机160-1和压缩机160-2可以彼此附接，从而将进气置于非常接近热排气的位置。
发动机系统100可以包括排气再循环(egr)阀170，其选择性地将排气重定向回进气歧管110。egr阀170可以位于涡轮增压器的涡轮机160-1的上游。egr阀170可以由egr致动器模块172基于来自ecm114的信号来控制。
催化剂的温度传感器176测量催化剂136的温度。例如，催化剂的温度传感器176可以位于催化剂136内。或者，催化剂的温度传感器176，例如，可位于催化剂136的入口或排气系统134中的其它合适位置。
曲轴的位置可以使用曲轴位置传感器180来测量。发动机冷却剂的温度可以使用发动机冷却剂温度(ect)传感器182来测量。ect传感器182可位于发动机102内或冷却剂循环的其它合适位置，例如散热器(未示出)。
进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力(map)传感器184来测量。在各种实施方式中，可以测量发动机真空，该发动机真空是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差。流入进气歧管110的空气的质量流率可以使用质量空气流量(maf)传感器186来测量。在各种实施方式中，maf传感器186可以位于还包括节流阀112的壳体中。
节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器(tps)190来监测节流阀112的位置。吸入发动机102的空气的环境温度可以使用进气温度(iat)传感器192测量。发动机系统100还可以包括一个或多个其他传感器193。其他传感器193可以包括，例如，位于催化剂136上游的排气温度传感器、位于催化剂136上游的氧传感器、位于催化剂136下游的氧传感器、egr位置传感器和/或一个或多个其他合适的传感器。位于催化剂136上游的排气温度传感器测量排气的温度。位于催化剂136上游的氧传感器测量流入催化剂136的氧量(例如浓度)。位于催化剂136下游的氧传感器测量流出催化剂136的氧量(例如浓度)。其他传感器193还可以包括加速器踏板位置(app)传感器。app传感器测量加速器踏板在车辆的乘客舱内的位置。ecm114可以使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制决定。
改变发动机参数的发动机102的每个系统可以被称为发动机致动器。例如，节气门致动器模块116可以控制节流阀112，实现目标节气门开放区。火花致动器模块126控制火花塞以实现相对于活塞tdc的目标火花正时。燃料致动器模块124控制燃料喷射器以实现目标燃料供应参数。相位器致动器模块158可以控制进气和排气凸轮相位器148和150以分别实现目标进气和排气凸轮相位器角度。egr致动器模块172可以控制egr阀170以实现目标egr开放区。增压致动器模块164控制排气阀162以实现目标排气阀开放区。汽缸致动器模块120控制汽缸启用/停用以实现目标数量的启用或停用汽缸。ecm114产生发动机致动器的目标值，以使发动机102产生请求发动机输出扭矩。
现在参考图2，示出了ecm114的实施实例的功能框图。发动机速度模块274可以基于曲轴的位置确定发动机速度276，例如以每分钟转数(rpm)为单位。曲轴的位置可以使用曲轴位置传感器180来测量或者基于一个或多个其他测量参数来确定。
扭矩请求模块204可以基于一个或多个驾驶员输入212确定扭矩请求208。驾驶员输入212可以包括，例如，加速器踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其他合适的驾驶员输入。扭矩请求模块204可以额外地或替代地基于一个或多个扭矩请求，例如由ecm114产生的扭矩请求和/或从车辆的其他模块接收的扭矩请求，来确定扭矩请求208，其中车辆的其他模块例如变速器控制模块、混合动力控制模块、底盘控制模块等。扭矩请求模块204可以，例如使用使驾驶员输入与扭矩请求相关的一个或多个查找表和/或等式，来确定扭矩请求208。虽然提供了扭矩请求208的实例，但是可以使用指示发动机负荷的另一个参数。
可以基于扭矩请求208和/或一个或多个其他车辆运行参数来控制一个或多个发动机致动器。例如，节气门控制模块216可以基于扭矩请求208确定目标节气门开度220。节气门致动器模块116可以基于目标节气门开度220控制节流阀112的开度。火花控制模块224基于扭矩请求208确定目标火花正时228。火花致动器模块126基于目标火花正时228产生火花。
燃料控制模块232基于扭矩请求208确定一个或多个目标燃料供应参数236。例如，目标燃料供应参数236可包括燃料喷射量、用于喷射所述量的燃料喷射次数以及每次喷射的正时。更具体地，燃料控制模块232可以确定要喷射的燃料质量，以实现具有截留在汽缸内的空气质量的目标空燃比。燃料控制模块232，例如基于发动机速度276和扭矩请求208，确定目标空燃比。燃料控制模块232可以，例如使用使发动机速度和扭矩请求与目标空燃比相关的一个或多个查找表和/或等式，来确定目标空燃比。燃料致动器模块124基于目标燃料供应参数236喷射燃料。
相位器控制模块240基于扭矩请求208确定目标进气和排气凸轮相位器角度244和248。相位器致动器模块158可以分别基于目标进气和排气凸轮相位器角度244和248来调节进气和排气凸轮相位器148和150。增压控制模块252可以基于扭矩请求208确定目标增压256。增压致动器模块164基于目标增压256控制涡轮增压器的增压。例如，增压致动器模块164可以基于目标增压256来控制排气阀162的开度。
egr控制模块260基于扭矩请求208确定目标egr开度264。egr致动器模块172基于目标egr开度264控制egr阀170。汽缸控制模块268可以基于扭矩请求208确定要启用和/或停用272的目标数量的汽缸。汽缸致动器模块120基于目标数量272启用和停用发动机102的汽缸的进气阀和排气阀的开度。燃料控制模块232禁用向停用的汽缸供应燃料。
调节模块280可以基于发动机速度276和扭矩请求208确定调节284。例如，调节模块280可以使用使发动机速度和扭矩请求与调节相关的一个或多个查找表和/或等式来确定调节284。调节284包括对一个或多个目标的一个或多个调节，以维持催化剂136的温度不低于熄灭温度。例如，调整284可以包括：用于目标点火正时228的调节、用于目标燃料供应参数236的调节、用于目标进气和排气凸轮相位器角度244和248的调节、以及用于目标egr开度264的调节。
当(i)发动机的速度276小于预定发动机速度和(ii)扭矩请求208小于预定扭矩中的至少一个发生时，调节模块280经由调节284可以延迟燃烧(例如，燃烧的开始，这也延迟了其余燃烧)。例如，火花控制模块224可以基于调节284将目标火花正时228设定为预定的延迟火花正时。预定的发动机速度，例如，可以是大约3000rpm或另一合适的发动机速度。预定的扭矩，例如，可以是600千帕(kpa)制动平均有效压力(bmep)或另一合适的扭矩。
当燃烧延迟时，调节284可以调节一个或多个其它目标值。例如，响应于调节284，egr控制模块260可以将目标egr开度264设定为第一预定egr开度，其中第一预定egr开度可以小于目标egr开放区。响应于调节284，相位器控制模块240可以将目标进气和排气凸轮相位器角度244和248分别设定为预定的延迟进气和排气凸轮相位器角度。
在延迟燃烧期间，燃料控制模块232可，例如，将目标燃料供应参数236设定为第一预定燃料供应参数。第一预定燃料供应参数包括第一预定空燃比。第一预定空燃比是相对于目标空燃比和化学计量的空燃比的贫燃料。不同类型的燃料具有不同的化学计量空燃比。例如实例，汽油的第一预定空燃比为约40∶1。目标空燃比可为约30∶1，化学计量空燃比约为14.7∶1，空气比汽油。
空燃比从目标空燃比贫到第一预定空燃比，同时将egr阀170调节到第一预定egr开度，允许进气歧管110维持大致恒定的map。第一预定燃料供应参数还可包括将燃料喷射正时设定为预定延迟燃料喷射正时。该预定延迟燃料喷射正时相对于当前运行条件的目标燃料喷射正时延迟。
当(i)发动机速度276大于预定发动机速度(例如，大约3000rpm)和(ii)扭矩请求208大于预定扭矩(例如，600kpabmep)中的至少一个发生时，调节模块280经由调节284可以提前燃烧(例如，燃烧的开始，这也提前了其余燃烧)。例如，火花控制模块224可将目标火花正时228设定为预定提前火花正时。预定提前点火正时(在曲轴位置)相对于当前运行条件的目标点火正时有所提前。
当燃烧提前时，调节284可以调节一个或多个其它目标值。例如，响应于调节284，egr控制模块260可以将目标egr开度264设定为第二预定egr开度，其中第二预定egr开度可以大于目标egr开放区。响应于调节284，相位器控制模块240还可以将目标进气和排气凸轮相位器角度244和248分别设定为预定的提前进气和排气凸轮相位器角度。预定的提前进气和排气凸轮相位器角度相对于预定的延迟进气和排气凸轮相位器角度而提前。
在提前燃烧期间，燃料控制模块232可以，例如，将目标燃料供应参数236设定为第二预定燃料供应参数。第二预定燃料供应参数包括第二预定空燃比。第二预定空燃比相对于目标空燃比是富燃料，但是相对于化学计量的空燃比是贫燃料。例如实例，汽油的第二预定空燃比可以是大约20∶1。目标空燃比可为约30∶1，化学计量空燃比约为14.7∶1，空气比汽油。
空燃比从目标空燃比增加到第二预定空燃比，同时将egr阀170调节到第二预定egr开度允许进气歧管110维持大致恒定的map。第二预定燃料供应参数还可包括将燃料喷射正时设定为预定的提前燃料喷射正时。预定的提前燃料喷射正时相对于当前运行条件的目标燃料喷射正时有所提前。
延迟和/或提前燃烧允许向催化剂136提供更多的燃烧热量。向催化剂136提供更多的热量可以帮助将催化剂136的温度维持在熄灭温度以上(例如，大于250摄氏度)。
另外地或替代地，调节模块280可以基于催化剂的温度288来确定经调节的节气门开度。例如，调节模块280可以使用使催化剂的温度与调节后的节气门开度相关联的一个或多个查找表和/或等式来确定调节后的节气门开度。
节气门控制模块216可以将目标节气门开度220设定为调节后的节气门开度。节流阀112的开度改变催化剂的温度288。例如，催化剂的温度288可以随着节流阀112的开度增加(例如，指示更多空气被吸入进气歧管110)而降低，反之亦然。随着节流阀112的开度增大，空燃比变得比化学计量空燃比更贫燃料。催化剂的温度288对应于催化剂136的温度。催化剂的温度288可使用催化剂的温度传感器176测量或基于一个或多个其它测量的参数得以确定。
附加地或替代地，调节模块280可以基于催化剂的温度288确定排气燃料喷射量。例如，调节模块280可以使用使催化剂的温度与排气燃料喷射量相关的一个或多个查找表和/或等式来确定排气燃料喷射量。排气燃料喷射量可以对应于用于喷射到排气系统134中的燃料量。燃料控制模块232可设定目标燃料供应参数236以包括排气燃料喷射量。例如，当催化剂的温度288降低时，调节模块280可以增加排气燃料喷射量，反之亦然。
喷射到排气系统134中的燃料量改变催化剂的温度288。例如，当喷射到排气系统134中的燃料量增加时，催化剂的温度288可升高更多(且更快)。要提供给排气系统134的燃料量可以被喷射到，例如，汽缸内(例如，在排气冲程期间)和/或直接喷射到催化剂136上游的排气系统134中。排气系统134中的燃料燃烧并产生额外的热量以加热催化剂136。
图3是描绘调节发动机的参数以维持催化剂的温度288高于熄灭温度的实例性方法的流程图。控制从304开始，其中调节模块280确定发动机102是否在稀燃模式下运行。例如，调节模块280可以确定汽油的目标空燃比是否小于或等于20∶1和/或扭矩请求208是否小于预定扭矩。在各种实施方式中，调节模块280可以在304处确定发动机负荷是否小于预定负荷。当发动机负荷小于预定负荷时，发动机102可以在稀燃模式下运行。如果304为真，则控制可以继续进行到308。如果304为假，则调节模块280可以不调节目标值，并且控制可以继续进行到312处正常发动机运行。正常的发动机操作可包括相应的模块基于扭矩请求208确定目标致动器值并基于相应的目标致动器值来控制发动机的致动器。
在308处，调节模块280确定催化剂的温度288是否小于催化剂的熄灭温度与预定的滞后温度之和(例如，熄灭温度+预定的滞后温度)。预定的滞后温度是正值并且可以是，例如，5摄氏度、10摄氏度或另一合适的温度。如果308为假，则调节模块280可以不调节目标值，并且控制可以继续进行到312处正常的发动机运行，如上所述。如果308为真，则控制继续进行到316。
在316处，调节模块280确定发动机速度276是否小于预定的发动机速度(例如，大约3000rpm)。如果316为假，则控制继续进行到324。如果316为真，则控制继续进行到320。在320处，调节模块280设置调节284以延迟燃烧。基于调节284，火花控制模块224中的至少一个、至少两个或全部，可以将目标火花正时228设定为预定延迟火花正时，egr控制模块260可以将目标egr开度264设定为第一预定egr开度，燃料控制模块232可以将目标燃料供应参数236设定为第一预定燃料供应参数，并且相位器控制模块240可以将目标进气和排气凸轮相位器角度244和248分别设定为预定的延迟进气和排气凸轮相位器角度。在324处，调节模块280设定调节284以提前燃烧。基于调节284，火花控制模块224中的至少一个、至少两个或全部，可以将目标火花正时228设定为预定提前火花正时，egr控制模块260可以将目标egr开度264设定为第二预定egr开度，燃料控制模块232可以将目标燃料供应参数236设定为第二预定燃料供应参数，并且相位器控制模块240可以将目标进气和排气凸轮相位器角度244和248分别设定为预定的提前进气和排气凸轮相位器角度。虽然控制被示出并讨论为结束，但是图3的实例可以是一个控制环路的示例，并且控制可以返回到304。
作为上述内容的补充或替代，调节模块280可以基于320或324处的催化剂的温度来调节目标节气门开度220。例如，当催化剂的温度降低时，调节模块280可以调节目标节气门开度220远离预定的全开节气门位置(例如，减小目标节气门开度220)。当催化剂的温度升高时，调节模块280可以朝向预定全开节气门位置调节目标节气门开度220(例如，增大目标节气门开度220)。图5示出了作为催化剂的温度512的函数的目标节气门开度504(以关闭百分比计)和空燃比508的实例曲线图。
图4是描绘用于将催化剂的温度288维持在熄灭温度以上的调节发动机参数的实例性方法的流程图，同时发动机102以稀燃模式运行，其中节流阀112处于完全打开位置。控制从404开始，其中发动机速度模块274基于曲轴的位置确定发动机速度276。另外，在404处，扭矩请求模块204基于驾驶员输入212确定扭矩请求208。
在408处，调节模块280确定发动机速度276是否小于预定发动机速度(例如，大约3000rpm)。如果408为真，则控制继续进行到412。如果408为假，则控制转移到420，这将在下文中进一步讨论。
在412处，调整模块280确定扭矩请求208是否小于预定扭矩(例如，600kpabmep)。如果412为真，则调节模块280可在416处经由调节284延迟燃烧。在416处，基于调节284，火花控制模块224可以将目标火花正时228设定为预定延迟火花正时，egr控制模块260可以将目标egr开度264设定为第一预定egr开度，燃料控制模块232可以将目标燃料供应参数236设定为包括增加空燃比的第一预定燃料供应参数，并且相位器控制模块240可以将目标进气和排气凸轮相位器角度244和248分别设定为预定的延迟进气和排气凸轮相位器角度。
如果412为假，则调整模块280可在420处经由调整284来提前燃烧。在420处，基于调节284，火花控制模块224可以将目标火花正时228设定为预定提前火花正时，egr控制模块260可以将目标egr开度264设定为第二预定egr开度，燃料控制模块232可以将目标燃料供应参数236设定为包括降低空燃比的第二预定燃料供应参数，并且相位器控制模块240可以将目标进气和排气凸轮相位器角度244和248分别设定为预定的提前进气和排气凸轮相位器角度。虽然控制被示出并讨论为结束，但是图4的实例可以是一个控制环路的示例，并且控制可以返回到404。
前面的描述本质上仅是说明性的，而绝不旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以以多种形式实施。因此，尽管本公开包括特定的实例，但是本公开的真实范围不应限于此，因为通过研究附图、说明书和所附权利要求书，其它修改将变得显而易见。应当理解，方法内的一个或多个步骤可以以不同的顺序(或同时)执行，而不改变本公开的原理。此外，尽管以上将每个实施例描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例描述的那些特征中的任何一个或多个可以在任何其他实施例的特征中实现和/或与任何其他实施例的特征组合实现，即使没有明确地描述该组合。换言之，所描述的实施例不是相互排斥的，并且一个或多个实施例彼此之间的置换仍然在本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“联接”、“邻近”、“在......旁边”、“在......顶部”、“在......之上”、“在......之下”和“布置”。除非明确地描述为“直接”，否则当在上述公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是第一和第二元件之间不存在其它插入元件的直接关系，但也可以是第一和第二元件之间存在(空间上或功能上)一个或多个插入元件的间接关系。如这里所使用的，短语a、b和c中的至少一个应当被解释为表示使用非排他逻辑“或”的逻辑(a或b或c)，并且不应当被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个和c中的至少一个”。
在附图中，如箭头所示的箭头的方向，总体上展示了与该图示相关的信息流(例如数据或指令)。例如，当元件a和元件b交换各种信息但从元件a发送到元件b的信息与图示相关时，箭头可从元件a指向元件b。该单向箭头并不意味着没有其它信息从元件b发送到元件a。此外，对于从元件a发送到元件b的信息，元件b可向元件a发送对信息的请求或对信息的接收确认。
在本申请中，包括以下的定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”代替。术语“模块”可以指，是以下各项的一部分或包括以下各项：专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路(共享、专用或成组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或成组)；提供所述功能的其他合适的硬件部件；或者上述的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些实例中，接口电路可以包括连接到局域网(lan)、因特网、广域网(wan)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块之间。例如，多个模块可以允许负载平衡。在进一步的实例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户模块实现某些功能。
如上文所用，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、等级、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路包括执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语组处理器电路包含处理器电路，其与额外处理器电路组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码。参照多个处理器电路包括分立管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯、单个处理器电路的多个线程、或以上的组合。术语共享存储器电路包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语群组存储器电路包括与额外存储器组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。这里使用的术语计算机可读介质不包括通过介质(例如在载波上)传播的瞬时电或电磁信号；因此，术语计算机可读介质可以被认为是有形的和非瞬时的。非瞬时性、有形的计算机可读介质的非限制性实例是非易失性存储器电路(例如闪存电路、可擦除可编程只读存储器电路或屏蔽只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)和光存储介质(例如cd、dvd或蓝光盘)。
在本申请中描述的设备和方法可以部分地或全部地由专用计算机实施，该专用计算机是通过配置通用计算机来执行体现在计算机程序中的一个或多个特定功能而创建的。上述功能块、流程图部件和其它元件用作软件规范，其可以通过技术人员或程序员的常规工作转换成计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非暂时性有形的计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括或依赖于存储的数据。计算机程序可以包括与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的特定装置交互的装置驱动、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务、后台应用等。
计算机程序可以包括：(i)要被解析的描述性文本，诸如html(超文本标记语言)、xml(可扩展标记语言)或json(javascript对象符号)(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的对象代码，(iv)由解译器执行的源代码，(v)由即时编译器编译和执行的源代码等。仅作为实例，可以使用来自包括以下各项的语言的语法来编写源代码：c、c++、c#、objectivec、swift、haskell、go、sql、r、lisp、
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