專利名稱：排氣再循環(huán)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及在機動車輛內(nèi)連接至發(fā)動機的排氣再循環(huán)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
可能希望發(fā)動機包括渦輪增壓器和排氣再循環(huán)(EGR)以減少NOx、CO和其它氣體的排放并且改善燃料經(jīng)濟性。然而，低壓排氣再循環(huán)(LP-EGR)能夠?qū)е略贚P-EGR氣體的路徑內(nèi)的部件上的較高溫度。例如，渦輪增壓器壓縮機進口會由于熱LP-EGR氣體而被加熱至不希望的溫度。EGR冷卻器可降低氣體溫度，但是冷卻器也能夠冷凝出水。這在任何EGR系統(tǒng)內(nèi)都會出現(xiàn)問題，但是在低壓EGR回路內(nèi)形成的水滴尤其能夠劣化以高速運轉(zhuǎn)的渦輪增壓器的鋁質(zhì)壓縮機葉輪。類似地，高壓排氣再循環(huán)(HP-EGR)路徑內(nèi)的部件能夠被加熱至不希望的溫度或暴露于可劣化部件的冷凝物。
—個解決方案在于維持“基準(zhǔn)”(base)EGR表格,并且根據(jù)需要全局修改該表格以維持溫度和冷凝物水平低于閾值水平。然而，全局方案可能會過度保守而導(dǎo)致EGR率會比所希望的低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到上述問題并且已經(jīng)設(shè)計出方法以至少部分解決它們。例如，一些發(fā)動機部件的溫度和冷凝物約束可總體上獨立并且僅在EGR工作范圍的有限的和獨特區(qū)域內(nèi)受影響。在一個示例中，公開了一種用于在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間控制車輛中的發(fā)動機的方法。該發(fā)動機具有進氣道和排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。該方法包含根據(jù)相應(yīng)于第一位置處的溫度的第一 EGR量和相應(yīng)于第二位置處的冷凝物形成的第二 EGR量中的最小者控制EGR量。這些位置可例如均處于LP-EGR系統(tǒng)內(nèi)，或者一個可在LP-EGR系統(tǒng)中而另一個在HP-EGR系統(tǒng)內(nèi)。此外，第一位置可相應(yīng)于具有最嚴(yán)格的溫度限制的特定位置(例如EGR閥)，而第二位置可相應(yīng)于最有可能形成冷凝物的位置(例如在充氣冷卻器處或壓縮機進口處)。例如，在第一工作點，例如在低轉(zhuǎn)速和高負荷下，在壓縮機上游的LP-EGR系統(tǒng)的輸出處的冷凝物約束會限制EGR。在第二工作點，例如在中等轉(zhuǎn)速和負荷下，在HP-EGR系統(tǒng)內(nèi)的閥門處的溫度約束會限制EGR。通過這種方法，可將EGR率維持在所需水平同時發(fā)動機部件仍然運轉(zhuǎn)在閾值溫度之下以及減少冷凝物形成。應(yīng)理解提供上面的概述用于以簡化的形式引入將在詳細描述中進一步描述的選擇的概念。不意味著確認(rèn)所保護的本發(fā)明主題的關(guān)鍵的或基本的特征，本發(fā)明的范圍將由本申請的權(quán)利要求唯一地界定。此外，所保護的主題不限于克服上文或本公開的任何部分中所述的任何缺點的實施方式。


圖I顯示了帶有渦輪增壓器和排氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機的示意圖，其中排氣再循環(huán)系統(tǒng)包括低壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)和高壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)。圖2顯示了示例排氣再循環(huán)系統(tǒng)控制方法的流程圖。圖3顯示了說明用于包括低壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)和高壓排氣再循環(huán)系統(tǒng)的排氣再循環(huán)系統(tǒng)的控制程序的流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于機動車輛中連接至渦輪增壓發(fā)動機的排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的方法。在一個非限制性示例中，發(fā)動機可配置為圖I中所說明的系統(tǒng)的部分。圖I中的系統(tǒng)可通過例如圖2中說明的示例的方法來運轉(zhuǎn)。例如，通過根據(jù)相應(yīng)于在第一位置處的溫度的第一 EGR量和相應(yīng)于第二位置處的冷凝物產(chǎn)生的第二 EGR量中的最小者控制EGR的量可將EGR率維持在所需總的EGR率。對于包括HP-EGR系統(tǒng)和LP-EGR系統(tǒng)的系統(tǒng)，圖3中說明的示例方法可用于維持所需總EGR率。例如，可根據(jù)發(fā)動機的第一部件的溫度和發(fā)動機的第二部件的冷凝物形成來控制HP-EGR量?？筛鶕?jù)發(fā)動機的第三部件的溫度和發(fā)動機的 第四部件的冷凝物形成來控制LP-EGR量?？筛鶕?jù)發(fā)動機的第五部件的溫度和發(fā)動機的第六部件的冷凝物形成來控制EGR總量。以這樣的方法，EGR率可維持在所需水平同時發(fā)動機部件仍然運轉(zhuǎn)在閾值溫度和冷凝物水平之下?，F(xiàn)參考圖1，其顯示多缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖，其可包括在車輛的驅(qū)動系統(tǒng)中。可至少部分由包括控制器12的控制系統(tǒng)和由車輛操作者132經(jīng)過輸入裝置130的輸入控制發(fā)動機10。在這個例子中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于成比例地產(chǎn)生踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的燃燒室(即汽缸)30可包括帶有定位于其內(nèi)的活塞36的燃燒室壁32。在一些實施例中，汽缸30內(nèi)的活塞36的表面可具有凹腔(bowl)?；钊?6可連接至曲軸40以便使活塞的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸40可經(jīng)由中間傳動系統(tǒng)連接至車輛的至少一個驅(qū)動輪。此外，起動馬達可經(jīng)由飛輪連接至曲軸40以開始發(fā)動機10的起動運轉(zhuǎn)。燃燒室30可經(jīng)由進氣道42從進氣歧管44接收進氣并且可經(jīng)由排氣道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣道48可經(jīng)由各自的進氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或更多的進氣門和/或兩個或更多的排氣門?？山?jīng)由電動氣門驅(qū)動器(EVA) 51通過控制器12控制進氣門52。類似地，可經(jīng)由EVA 53通過控制器12控制排氣門54?？商娲兀勺儦忾T驅(qū)動器可為電動液壓或能夠使得氣門驅(qū)動的任何其它可想到的機構(gòu)。在一些狀況期間，控制器12可改變提供至驅(qū)動器51和53的信號以控制各自進氣門和排氣門的開啟和閉合。進氣門52和排氣門54的位置可分別由位置傳感器55和57確定。在可替代實施例中，可由一個或多個凸輪驅(qū)動一個或多個進氣門和排氣門，并且可利用凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個改變氣門運轉(zhuǎn)。例如，汽缸30可替代地包括經(jīng)由電動閥門驅(qū)動控制的進氣門和由包括CPS和/或VCT系統(tǒng)的凸輪驅(qū)動控制的排氣門。燃料噴射器66顯示為直接地連接至燃燒室30用于將燃料與經(jīng)由電子驅(qū)動器68從控制器12接收的FPW信號的脈沖寬度成比例地噴射進燃燒室內(nèi)。這樣，燃料噴射器66將燃料以稱為燃料直接噴射的方式提供至燃燒室30內(nèi)。燃料噴射器可安裝在例如燃燒室內(nèi)的側(cè)面或者在燃燒室頂部?？赏ㄟ^包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(tǒng)(未顯示)將燃料輸送至燃料噴射器66。在選定運轉(zhuǎn)模式下，點火系統(tǒng)88可響應(yīng)來自控制器12的火花提前信號SA經(jīng)由火花塞92將點火火花提供至燃燒室30。盡管顯示了火花點火部件，在一些實施例中，無論有無點火火花，燃燒室30或發(fā)動機10的一個或多個其他燃燒室可以壓縮點火模式運轉(zhuǎn)。進氣道42可包括分別具有節(jié)流板64和65的節(jié)氣門62和63。在這個具體例子中，控制器12經(jīng)由提供至包括有節(jié)氣門62和63的電動馬達或電動驅(qū)動器的信號改變節(jié)流板64和65的位置(一種通常稱之為電子節(jié)氣門控制(ETC)的配置)。以這種方法，可運轉(zhuǎn)節(jié)氣門62和63以改變提供至除了其它發(fā)動機汽缸外的燃燒室30內(nèi)的進氣。通過節(jié)氣門位置信號TP可將節(jié)流板64和65的位置提供至控制器12。進氣道42可包括質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122用于提供各自的MAF和MAP信號至控制器12。此外，在公開的實施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可經(jīng)由高壓EGR (HP-EGR)通道 140和/或低壓EGR(LP-EGR)通道150將所需部分的排氣從排氣道48傳送至進氣道44內(nèi)?？赏ㄟ^控制器12經(jīng)由HP-EGR閥門142或LP-EGR閥門152改變提供至進氣道44的EGR量。在一些實施例中，節(jié)氣門可包括在排氣內(nèi)以輔助驅(qū)動EGR。此外，EGR傳感器144可設(shè)置在EGR通道內(nèi)并且可提供壓力、溫度和排氣濃度中一個或多個指示?？商娲兀赏ㄟ^基于來自質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器(上游)、歧管絕對壓力(MAP)(進氣歧管)、(歧管進氣溫度)MAT和曲軸速度傳感器的計算值控制EGR。此外，可基于排氣氧傳感器和/或進氣氧傳感器(進氣歧管)控制EGR。在一些情況下，EGR系統(tǒng)可用于調(diào)節(jié)燃燒室內(nèi)的空氣和燃料混合物的溫度。圖I顯示了高壓EGR系統(tǒng)(其中EGR從渦輪增壓器的渦輪164的上游傳送至渦輪增壓器的壓縮機162的下游)和低壓EGR系統(tǒng)(其中EGR從渦輪增壓器的渦輪164的下游傳送至渦輪增壓器的壓縮機162的上游)。此外，如圖I中所示，HP-EGR系統(tǒng)可例如包括HP-EGR冷卻器146并且LP-EGR系統(tǒng)可包括LP-EGR冷卻器158以將熱量從EGR氣體排出至發(fā)動機冷卻劑。在可替代實施例中，發(fā)動機10可包括僅HP-EGR或僅LP-EGR系統(tǒng)。同樣，發(fā)動機10可進一步包括壓縮裝置例如包括沿進氣歧管44設(shè)置的壓縮機162的渦輪增壓器或機械增壓器。對于渦輪增壓器，壓縮機162可至少部分由沿著排氣道48設(shè)置的渦輪164 (例如經(jīng)由軸)驅(qū)動。對于機械增壓器，壓縮機162可至少部分由發(fā)動機和/或電機驅(qū)動，并且可不包括渦輪。因此，可通過控制器12改變經(jīng)由渦輪增壓器或機械增壓器提供至發(fā)動機的一個或多個汽缸的壓縮量。在一個可替代實施例中，充氣冷卻器可包括在壓縮機162的下游以及進氣門52的上游。排氣傳感器126顯示為連接至排放控制系統(tǒng)70上游以及渦輪164下游的排氣道48。傳感器126可為用于提供排氣空燃比指示的任何適合的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、兩態(tài)氧傳感器或EG0(排氣氧傳感器)、HEG0(加熱型EG0)、氮氧化物、碳氫化合物或一氧化碳傳感器。排放控制裝置71和72顯示為沿排氣傳感器126下游的排氣道48設(shè)置。裝置71和72可為選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、多種其他排放控制裝置或其組合。例如，裝置71可為TWC并且裝置72可為微粒過濾器(PF)。在一些實施例中，PF 72可設(shè)置在TWC 71的下游(如圖I所示)，而在其它實施例中，PF 72可位于TWC 71的上游(未在圖I中顯示)。此外，在一些實施例中，在發(fā)動機10運轉(zhuǎn)期間，可通過在特定的空燃比內(nèi)操作發(fā)動機的至少一個汽缸周期性地重置排放控制裝置71和72。圖I中控制器12顯示為微型計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出端口104、用于可執(zhí)行的程序和校準(zhǔn)值的電子存儲介質(zhì)(在本具體例子中顯示為只讀存儲器芯片106)、隨機存取存儲器108、不失效(ke印alive)存儲器110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可從連接至發(fā)動機10的傳感器接收多種信號，除了之前論述的那些信號，還包括來自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入質(zhì)量空氣流量(MAF)測量值、來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)、來自連接至曲軸40霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其他類型)的脈沖點火感測信號(PIP)、來自節(jié)氣門位置傳感器120的節(jié)氣門位置TP和來自傳感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發(fā)動機轉(zhuǎn)速信號RPM可由控制器12從脈沖點火感測PIP信號生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供進氣歧管內(nèi)的真空或壓力指示。注意的是可使用上述傳感器的多種組合，例如不具有MAP傳感器的MAF傳感器，反之亦然。在化學(xué)計量運轉(zhuǎn)期間，MAP傳感器可給出發(fā)動機扭矩的指示。此外，該傳感器與檢測到的發(fā)動機轉(zhuǎn)速一起可提供進入汽缸內(nèi)的充氣(包括空氣)的估算。在一個例子中，也可用 作為發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可在曲軸每轉(zhuǎn)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的等距脈沖。存儲介質(zhì)只讀存儲器106能夠被編程有計算機可讀數(shù)據(jù)表示的指令，可由處理器102執(zhí)行該指令用于執(zhí)行上述方法以及可以預(yù)期的但沒有具體列出的其它變形。如上如述，圖I僅顯示了多個汽缸發(fā)動機的一個汽缸，并且每個汽缸可類似地包括其自有組進氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。參考圖2，方法200可通過發(fā)動機控制器(例如12)執(zhí)行，用于控制發(fā)動機10的EGR率。在一個不例中，通過控制根據(jù)相應(yīng)于第一位置處的溫度的第一 EGR量和相應(yīng)于第二位置處的冷凝物形成的第二 EGR量中最小者控制EGR量可將EGR率維持在所需總EGR率。繼續(xù)參考圖2，在210處，該方法包括確定相應(yīng)于基準(zhǔn)EGR量或基準(zhǔn)EGR率的實現(xiàn)所需燃料經(jīng)濟性或排放目標(biāo)的EGR計劃。例如，可選擇EGR計劃用于標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的最佳燃料經(jīng)濟性和穩(wěn)定燃燒。在一個實施例中，EGR計劃可基于根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的“基準(zhǔn)”EGR表格。可從傳感器118測量出發(fā)動機轉(zhuǎn)速并且可從來自多種傳感器的組合(例如MAF傳感器或MAP傳感器)得到的發(fā)動機參數(shù)計算出發(fā)動機負荷。在212處,可計算用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量(modifier)。在一個實施例中，用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量可以為發(fā)動機冷卻劑溫度(ECT )和充氣溫度(ACT )的函數(shù)。ECT可從溫度傳感器112測量出。ACT可從進氣歧管44內(nèi)的傳感器測量出或者根據(jù)一組發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)計算出。在一個實施例中，用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量可為I和O之間的實數(shù)。在214處，可計算用于進入燃燒室30的充氣濕度的EGR計劃修改量。在一個實施例中，可通過進氣歧管44內(nèi)的傳感器直接測量濕度。在可替代實施例中，可根據(jù)環(huán)境濕度和一組發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)計算出充氣濕度。EGR量可隨著濕度增加而減小以維持等同的有效稀釋。類似地，EGR量可隨著濕度減小而增加以維持等同的有效稀釋。在一個實施例中，用于濕度的EGR計劃修改量可為I和O之間的實數(shù)。在220處，可計算穩(wěn)定燃燒的最大EGR率222。例如，基準(zhǔn)EGR量可乘以用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量和用于充氣濕度的EGR計劃修改量。通過這樣的方法，可按比例得出燃燒穩(wěn)定性和濕度特性的基準(zhǔn)EGR量。
在230處，可確定相應(yīng)于第一部件的溫度的EGR量。在可替代實施例中，可確定相應(yīng)于第一位置處的溫度的EGR量。例如，可對可能會被超過閾值溫度的溫度損壞的部件或位置設(shè)置溫度約束。通過改變EGR量，可控制位置或部件處的溫度。例如，減小EGR量可減小該位置或該部件的溫度。類似地，增加EGR量可增加該位置或該部件的溫度。在一個實施例中，可通過溫度傳感器測量壓縮機162的輸出處的溫度?？缮蓪GR量關(guān)聯(lián)于壓縮機162的輸出處的溫度的表格。通過這樣的方式，可確定相應(yīng)于壓縮機162的輸出處的溫度的EGR量。可監(jiān)視多個部件或多個位置處的溫度并且可確定相應(yīng)于每個部件或位置處的溫度的EGR量。例如，在232處，可確定相應(yīng)于第二部件的溫度的EGR量。在一個實施例中，可通過溫度傳感器測量溫度。在可替代實施例中，可根據(jù)一組發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)來計算溫度。在240處，可比較相應(yīng)于一組部件或位置的溫度的EGR量。在一個實施例中，可通過取相應(yīng)于該組部件或位置的溫度的EGR量中的最小者來計算相應(yīng)于部件溫度的最大EGR量242。如果，EGR量維持低于相應(yīng)于部件溫度的最大EGR量242，每個部件可保持低于其閾值溫度，潛在地減少對部件的損壞。 在250處，可確定相應(yīng)于第一部件的冷凝物約束的EGR量。在可替代實施例中，可確定相應(yīng)于第一位置處的冷凝物約束的EGR量。例如，可對可能潛在地被冷凝物損壞的部件或位置設(shè)置冷凝物約束。排氣可比清潔進氣包含更多的濕氣并且因此減小EGR量可減小到達多種部件的濕氣。如果濕氣含量超過給定壓力和溫度的露點，隨后可形成冷凝液滴。這些液滴可損壞快速旋轉(zhuǎn)的壓縮機葉輪或?qū)е吕鋮s器(例如HP-EGR冷卻器146、LP-EGR冷卻器158或充氣冷卻器)腐蝕。冷凝還可導(dǎo)致不精確的傳感器數(shù)據(jù)，例如來自渦輪164下游的排氣傳感器126的數(shù)據(jù)。通過改變EGR量，可控制位置或部件處的冷凝物。例如，減小EGR量可減小位置或部件處的冷凝物。類似地，增加EGR量可增加該位置或該部件處的冷凝物。在一個實施例中，通過測量發(fā)動機10的位置處的溫度、壓力和濕度可監(jiān)視冷凝的狀況。在一個替代實施例中，通過根據(jù)多個發(fā)動機參數(shù)計算發(fā)動機10的位置處的溫度、壓力和濕度，可監(jiān)視冷凝的狀況。可監(jiān)視多個部件或在多個位置處的冷凝約束并且可確定相應(yīng)于每個部件或位置處的冷凝約束的EGR量。例如，在252處，可確定相應(yīng)于第二部件的冷凝約束的EGR量。在260處，可比較相應(yīng)于一組部件或位置處的冷凝約束的EGR量。在一個實施例中，EGR量中最小者確定相應(yīng)于冷凝約束的最大EGR量262。如果EGR量維持低于相應(yīng)于冷凝約束的最大EGR量262，則每個部件可保持低于其閾值冷凝約束，潛在地減小對部件的損壞。在270處，比較用于穩(wěn)定燃燒的最大EGR率222、相應(yīng)于部件溫度的最大EGR量242和相應(yīng)于冷凝約束的最大EGR量262以計算發(fā)動機10的EGR限制。在一個實施例中，發(fā)動機10的EGR限制為用于穩(wěn)定燃燒的最大EGR率222、相應(yīng)于部件溫度的最大EGR量242和相應(yīng)于冷凝約束的最大EGR量262中的最小者。通過這樣的方法，EGR率可保持所需燃燒穩(wěn)定性、部件溫度和冷凝約束。在替代實施例中，在270處，可根據(jù)用于穩(wěn)定燃燒的最大EGR率222和相應(yīng)于部件溫度的最大EGR量242中的最小者確定發(fā)動機10的EGR限制。在又一替代實施例中，可根據(jù)用于穩(wěn)定燃燒的最大EGR率222和相應(yīng)于冷凝約束的最大EGR量262中的最小者確定發(fā)動機10的EGR限制。相應(yīng)于特定位置的溫度約束的EGR量可隨著發(fā)動機工作范圍而改變。類似地，相應(yīng)于特定位置的冷凝物約束的EGR量可隨著發(fā)動機工作范圍而改變。隨著發(fā)動機10的轉(zhuǎn)速和負荷在其工作范圍改變，不同位置處的約束可潛在地限制EGR率。例如，在第一工作點，例如在低轉(zhuǎn)速和高負荷下，在從LP-EGR通道150至進氣道42的進口處的冷凝物約束會限制EGR?？商娲?，例如在充氣冷卻器的輸出處或EGR傳感器144處冷凝物約束會限制EGR0在第二工作點，例如在中等轉(zhuǎn)速和負荷下，在HP-EGR閥142處的溫度約束會限制EGR。在第三工作點，例如高轉(zhuǎn)速和高負荷下，LP-EGR閥152處的溫度約束會限制EGR。通過比較用于穩(wěn)定燃燒的最大EGR率222與當(dāng)前發(fā)動機工作點的每個位置的EGR限制，在特定工作點下可能僅一個EGR限制會抑制EGR率。例如，通過在240、260和270處的每個EGR限制中取最小者，在特定工作點下可能僅一個EGR限制將限制EGR率?，F(xiàn)在參考圖3，方法300可通過發(fā)動機控制器(例如12)來執(zhí)行用于控制包括進氣歧管44、HP-EGR系統(tǒng)和LP-EGR系統(tǒng)的發(fā)動機的EGR率。在一個示例中，通過根據(jù)發(fā)動機的 第一部件的溫度和發(fā)動機的第二部件的冷凝物形成控制進氣歧管44上游位置處的HP-EGR量可將EGR率維持在所需總EGR率?？筛鶕?jù)發(fā)動機的第三部件的溫度和發(fā)動機的第四部件的冷凝物形成控制進氣歧管44上游位置處的LP-EGR量。根據(jù)發(fā)動機的第五部件的溫度和發(fā)動機的第六部件的冷凝物形成控制總EGR率。HP-EGR流中的發(fā)動機部件會比LP-EGR流中的發(fā)動機部件受到不同溫度和冷凝物狀況影響。另外，一些發(fā)動機部件可位于總EGR流(包括HP-EGR和LP-EGR流)的路徑中。因此，可能希望測量并且控制在發(fā)動機的多種位置處的溫度和冷凝形成狀況。例如，如果HP-EGR流中的部件運轉(zhuǎn)接近溫度約束，則可能希望減小HP-EGR量并且增加LP-EGR量。類似地，如果LP-EGR流中的部件運轉(zhuǎn)接近溫度約束，則可能希望減小LP-EGR量并且增加HP-EGR量。在另一示例中，當(dāng)HP-EGR流中的部件接近溫度約束時，通過經(jīng)由VCT、VVT、CPS或VVL系統(tǒng)改變一個或多個進氣門和排氣門可增加總EGR量。繼續(xù)參考圖3，在310處，方法300可包括確定相應(yīng)于發(fā)動機的部件的溫度約束的進氣歧管44的上游位置處的HP-EGR量。在替代實施例中，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的位置處的溫度約束的HP-EGR量?？赏ㄟ^溫度傳感器測量部件的溫度或者可根據(jù)一組發(fā)動機工況計算該溫度。在312處，可確定相應(yīng)于發(fā)動機位置的冷凝約束的HP-EGR量。在替代實施例中，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的部件的冷凝物約束的HP-EGR量。通過測量該位置處的壓力、溫度和濕度可確定冷凝物狀況。可替代地，可根據(jù)一組發(fā)動機工況計算冷凝物狀況。在314處，可根據(jù)第一位置處的溫度和第二位置處的冷凝物形成確定最大HP-EGR量316。例如，通過比較310處計算的HP-EGR量和312處計算的HP-EGR量可計算最大HP-EGR量316。在一個實施例中，可根據(jù)310處計算的HP-EGR量和312處計算的HP-EGR量中的最小者計算出最大HP-EGR量316。例如，位于HP-EGR流中的HP-EGR冷卻器146和HP-EGR閥142可均具有相應(yīng)于溫度約束和冷凝物約束的HP-EGR量。最大的HP-EGR量316可為維持HP-EGR冷卻器146和HP-EGR閥142處于低于它們各自溫度和冷凝物約束的最大HP-EGR 量。
在320處，方法300可包括相應(yīng)于發(fā)動機的部件的溫度約束的進氣歧管44上游位置處的LP-EGR量。在替代實施例中，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的位置處的溫度約束的LP-EGR量?？赏ㄟ^溫度傳感器測量部件的溫度或者可根據(jù)一組發(fā)動機工況計算該溫度。在322處，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的位置處的冷凝物約束的LP-EGR量。在替代實施例中，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的部件的冷凝物約束的LP-EGR量。通過測量該位置處的壓力、溫度和濕度可確定冷凝物狀況?？商娲?，可根據(jù)一組發(fā)動機工況計算冷凝物狀況。在324處，可根據(jù)第一位置處的溫度和第二位置處的冷凝物形成確定最大LP-EGR量316。例如，通過比較320處計算的LP-EGR量和322 處計算的LP-EGR量可計算最大LP-EGR量326。在一個實施例中，可根據(jù)320處計算的LP-EGR量和322處計算的LP-EGR量中的最小者計算出最大LP-EGR量326。例如，位于LP-EGR流中的LP-EGR冷卻器158和LP-EGR閥152可均具有相應(yīng)于溫度約束和冷凝物約束的LP-EGR量。最大的LP-EGR量326可為維持LP-EGR冷卻器158和LP-EGR閥152處于低于它們各自溫度和冷凝物約束的最大LP-EGR 量。在330處，方法300可包括相應(yīng)于發(fā)動機的部件的溫度約束的總EGR量。在替代實施例中，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的位置處的溫度約束的總EGR量?？赏ㄟ^溫度傳感器測量部件的溫度或者可根據(jù)一組發(fā)動機工況計算該溫度。在332處，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的位置處的冷凝物約束的總EGR量。在替代實施例中，可確定相應(yīng)于發(fā)動機的部件的冷凝物約束的總EGR量?？赏ㄟ^測量該位置處的壓力、溫度和濕度確定冷凝物狀況?？商娲?，可根據(jù)一組發(fā)動機工況計算冷凝物狀況。在334處，可根據(jù)第一位置處的溫度和第二位置處的冷凝物形成確定最大EGR量336。例如，通過比較330處計算的EGR量和332處計算的EGR量可計算最大EGR量336。在一個實施例中，可根據(jù)330處計算的EGR量和332處計算的EGR量中的最小者計算出最大EGR量336。例如，充氣冷卻器和渦輪164可均具有相應(yīng)于溫度約束和冷凝物約束的EGR量。最大的EGR量336可為維持充氣冷卻器和渦輪164處于低于它們各自溫度和冷凝物約束的最大EGR量。在340處，方法300包括確定相應(yīng)于基準(zhǔn)EGR量或基準(zhǔn)EGR率的實現(xiàn)所需燃料經(jīng)濟性或排放目標(biāo)的EGR計劃。例如，可選擇EGR計劃用于標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下的最佳燃料經(jīng)濟性和穩(wěn)定燃燒。在一個實施例中，EGR計劃可基于根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷的“基準(zhǔn)”EGR表格。EGR計劃可包括HP-EGR分量342、LP-EGR分量344和VCT-EGR分量346。HP-EGR分量342可不大于最大的HP-EGR量316。LP-EGR分量344可不大于最大LP-EGR量326。通過將總EGR量分為HP、LP和VCT分量，如果HP-EGR路徑或LP-EGR路徑中的部件處于其溫度或冷凝約束，總EGR量可維持在更希望的水平。例如，如果LP-EGR量處于最大，則可增加HP-EGR量以維持總EGR量。如另一示例，如果HP-EGR量處于最大，則可調(diào)節(jié)VCT運轉(zhuǎn)以增加VCT-EGR量以便維持總EGR量。在350處，通過求和HP-EGR分量342、LP-EGR分量344和VCT-EGR分量346可計算總EGR量352。在354處，可比較總EGR量352和最大EGR量336?？侲GR量352和最大EGR量336中的最小者生成被允許的EGR量356。在358處，被允許的EGR量356可除以總EGR量352以生成總EGR比例因子359。在360處，可計算用于進入燃燒室30內(nèi)的充氣的濕度的EGR計劃修改量。在一個實施例中，可通過進氣歧管44內(nèi)的傳感器直接測量濕度。在替代實施例中，可根據(jù)環(huán)境濕度和一組發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)計算充氣的濕度?？呻S著濕度增加而減小EGR量以維持等同的有效稀釋。類似地，可隨著濕度減小而增加EGR量以維持等同的有效稀釋。在一個實施例中，用于濕度的EGR計劃修改量362可為I和O之間的實數(shù)。在364處，可計算用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量。在一個實施例中，用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量366可為ECT和ACT的函數(shù)。ECT可從溫度傳感器112測量出。ACT可從進氣歧管44內(nèi)的傳感器測量出或者根據(jù)一組發(fā)動機運轉(zhuǎn)參數(shù)計算出。在一個實施例中，用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量366可為I和O之間的實數(shù)。在370處，可按比例改變HP-EGR分量342、LP-EGR分量344和VCT-EGR分量346中每一個以解決溫度約束、冷凝物約束、充氣濕度和燃燒穩(wěn)定性中的一個或多個。在一個實施例中，比例因子可為總EGR比例因子359、用于濕度的EGR計劃修改量362和用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量366中的最小者。在替代實施例中，比例因子可為總EGR比例因子359、用于濕度的EGR計劃修改量362和用于燃燒穩(wěn)定性的EGR計劃修改量366的乘積。 HP-EGR分量342和比例因子的乘積可生成HP-EGR量。LP-EGR分量344和比例因子的乘積可生成LP-EGR量。VCT-EGR分量346和比例因子的乘積可生成VCT-EGR量。通過這種方法，方法300可用于傳送第一 EGR量穿過HP-EGR系統(tǒng)以及第二 EGR量穿過LP-EGR系統(tǒng)。在一個實施例中，還可通過經(jīng)由VCT系統(tǒng)改變進氣門和排氣門中的一個或多個的運轉(zhuǎn)來調(diào)節(jié)總EGR量。因此，總EGR量可包括第一 EGR量、第二 EGR量和由VCT系統(tǒng)增加的EGR量?？侲GR量被輸送至燃燒室30?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)HP-EGR系統(tǒng)的閥(例如HP-EGR閥142)來控制穿過HP-EGR系統(tǒng)傳送的第一 EGR量。可基于第一位置處的溫度和第二位置處的冷凝物形成來調(diào)節(jié)HP-EGR閥142。例如，可基于相應(yīng)于第一位置處的溫度的EGR量和相應(yīng)于第二位置處的冷凝物形成的EGR量中的最小者來調(diào)節(jié)HP-EGR閥142?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)LP-EGR系統(tǒng)的閥(例如LP-EGR閥152)來控制傳送穿過LP-EGR系統(tǒng)的第二 EGR量。可基于第三位置處的溫度和第四位置處的冷凝物形成來調(diào)節(jié)LP-EGR閥152。例如，可基于相應(yīng)于第三位置處的溫度的EGR量和相應(yīng)于第四位置處的冷凝物形成的EGR量中的最小者來調(diào)節(jié)LP-EGR閥142。通過這種方法，可將總EGR量維持在所需水平同時保持發(fā)動機部件處于或低于溫度約束和冷凝物約束。注意的是本發(fā)明包括的示例控制和估值程序可與多種發(fā)動機和/或車輛系統(tǒng)配置一同使用。本發(fā)明描述的具體例程可代表任意數(shù)量處理策略(例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、多線程等)中的一個或多個。同樣，可以以所說明的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行所說明的各種行為或功能，或在一些情況下有所省略。同樣地，處理的順序也并非實現(xiàn)此處所描述的實施例的特征和優(yōu)點所必需的，而只是為了說明和描述的方便。可根據(jù)使用的具體策略，可重復(fù)執(zhí)行一個或多個說明的步驟或功能。此外，所述的步驟用圖形表示了編程入發(fā)動機控制系統(tǒng)中的計算機可讀存儲介質(zhì)的代碼。應(yīng)了解，此處公開的配置與例程實際上為示例性，且這些具體實施例不應(yīng)認(rèn)定為是限制性，因為可能存在多種變形。例如，上述技術(shù)可應(yīng)用于V-6、I-4、I-6、V-12、對置4缸、和其他發(fā)動機類型。本發(fā)明的主題包括多種系統(tǒng)與配置以及其它特征、功能和/或此處公開的性質(zhì)的所有新穎和非顯而易見的組合與子組合。本申請的權(quán)利要求具體地指出某些被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的組合和次組合。這些權(quán)利要求可引用“一個”元素或“第一”元素或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該理解為包括一個或多個這種元素的結(jié)合，既不要求也不排除兩個或多個這種元素。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現(xiàn)有權(quán)利要求或通過在這個或關(guān)聯(lián)申請中提出新的權(quán)利要求得到主張。這些權(quán)利要求，無論與原始權(quán)利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，也被認(rèn)為包括在本發(fā)明主 題內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間控制車輛中的發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機具有進氣道和排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，所述方法包含 根據(jù)相應(yīng)于第一位置處的溫度的第一 EGR量和相應(yīng)于第二位置處的冷凝物形成的第ニ EGR量中的最小者控制EGR量。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，在所述進氣道的上游位置控制所述EGR量。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，還包含根據(jù)充氣的濕度按比例改變所述EGR量。
4.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機包括包含壓縮機的渦輪增壓器，并且所述第一位置為所述壓縮機的輸出。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動機包括包含壓縮機的渦輪增壓器，并且所述第二位置為所述壓縮機的進ロ。
6.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述第二位置為EGR傳感器。
7.一種用于在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間控制車輛中的發(fā)動機的方法，所述發(fā)動機具有進氣道、高壓排氣再循環(huán)(HP-EGR)系統(tǒng)和低壓排氣再循環(huán)(LP-EGR)系統(tǒng)，所述方法包含 根據(jù)第一位置處的溫度和第二位置處的冷凝物形成控制HP-EGR量； 根據(jù)第三位置處的溫度和第四位置處的冷凝物形成控制LP-EGR量 '及 根據(jù)第五位置處的溫度和第六位置處的冷凝物形成控制總EGR量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在干，基于相應(yīng)于在所述第一位置處的所述溫度的EGR量和相應(yīng)于在所述第二位置處的所述冷凝物形成的EGR量中最小者控制所述HP-EGR量。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在干，基于相應(yīng)于在所述第三位置處的所述溫度的EGR量和相應(yīng)于在所述第四位置處的所述冷凝物形成的EGR量中最小者控制所述LP-EGR量。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在干，基于相應(yīng)于在所述第五位置處的所述溫度的EGR量和相應(yīng)于在所述第六置處的所述冷凝物形成的EGR量中最小者控制所述總EGR量。
11.權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包含根據(jù)充氣的濕度按比例改變所述總EGR 量。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包含根據(jù)燃燒穩(wěn)定性按比例得出所述總EGR 量。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包含根據(jù)充氣的濕度按比例改變所述HP-EGR 量。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，還包含根據(jù)充氣的濕度按比例改變所述LP-EGR 量。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一位置為HP-EGR閥的進ロ。
16.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二位置為HP-EGR冷卻器的進ロ。
17.—種用于車輛中的發(fā)動機的系統(tǒng),包含 渦輪增壓器； 低壓排氣再循環(huán)(LP-EGR)系統(tǒng)；高壓排氣再循環(huán)(HP-EGR)系統(tǒng)； 包含計算機可讀存儲介質(zhì)的控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)配置用干 傳送第一 EGR量穿過所述HP-EGR系統(tǒng)； 傳送第二 EGR量穿過所述LP-EGR系統(tǒng)；輸送總EGR量至燃燒室； 基于第一位置處的溫度和第二位置處的冷凝物形成調(diào)節(jié)HP-EGR系統(tǒng)的閥門 '及 基于第三位置處的溫度和第四位置處的冷凝物形成調(diào)節(jié)LP-EGR系統(tǒng)的閥門。
18.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包含經(jīng)由VCT系統(tǒng)調(diào)節(jié)一個或多個進氣門和排氣門。
19.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在于，基于相應(yīng)于在所述第一位置處的所述溫度的EGR量和相應(yīng)于在所述第二位置處的所述冷凝物形成的EGR量中最小者調(diào)節(jié)所述HP-EGR系統(tǒng)的閥門。
20.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，其特征在干，基于相應(yīng)于在所述第三位置處的所述溫度的EGR量和相應(yīng)于在所述第四位置處的所述冷凝物形成的EGR量中最小者調(diào)節(jié)所述LP-EGR系統(tǒng)的閥門。
全文摘要
本發(fā)明描述了用于連接至車輛中的發(fā)動機的排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的多種系統(tǒng)和方法。一個示例方法包含根據(jù)相應(yīng)于第一位置處的溫度的第一EGR量和相應(yīng)于第二位置處的冷凝物的第二EGR量中的最小者控制EGR量。
文檔編號F02M25/07GK102817723SQ20121014172
公開日2012年12月12日 申請日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者T·A·瑞帕森, G·蘇尼拉 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司