用于冷凝控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于冷凝控制的方法和系統(tǒng)。提供了用于在低溫環(huán)境狀況期間減少增壓空氣冷卻器(CAC)處的冷凝液積聚的方法和系統(tǒng)。可以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間保持廢氣門關(guān)閉同時(shí)保持壓縮機(jī)再循環(huán)閥打開，以便利用壓縮機(jī)加熱和增加的壓縮機(jī)再循環(huán)來(lái)加快CAC加熱。延遲EGR輸送直至CAC充分變暖，以減少冷凝的傾向。
【專利說(shuō)明】用于冷凝控制的方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及利用進(jìn)氣空氣的壓縮加熱來(lái)加速增壓空氣冷卻器的升溫的方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以被配置為具有升壓裝置(諸如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器)，用于提供升壓的空氣充氣并改善峰值功率輸出。壓縮機(jī)的使用允許較小排量的發(fā)動(dòng)機(jī)提供與較大排量的發(fā)動(dòng)機(jī)一樣多的功率，但具有額外的燃料經(jīng)濟(jì)性益處。增壓空氣冷卻器(CAC)可以被提供在壓縮機(jī)的下游，用于冷卻升壓的空氣充氣，由此在空氣充氣被輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置之前增加充氣密度。因此，增壓空氣冷卻器可以被耦接至冷卻液環(huán)路，該冷卻液環(huán)路不同于并且沒(méi)有被連接至用來(lái)加熱/冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液環(huán)路。由于這樣的分開，增壓空氣冷卻器可以以冷卻器溫度(例如，環(huán)境溫度)運(yùn)行延長(zhǎng)的持續(xù)時(shí)間。當(dāng)在增壓空氣冷卻器的上游引入排氣再循環(huán)(EGR)時(shí)，會(huì)發(fā)生冷凝。當(dāng)被吸入時(shí)，冷凝液會(huì)引起失火和NVH問(wèn)題。
[0003]Vigild等人在US 2012/0297765中教導(dǎo)了一種間歇地升溫CAC的方法。其中，增壓空氣冷卻器經(jīng)由多個(gè)閥裝置流體地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路和CAC冷卻回路中的每一個(gè)。通過(guò)在第一組狀況期間打開第一閥，CAC冷卻回路暴露于來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路的較熱的冷卻液，從而能使CAC冷卻回路的溫度能周期性升高。與之相比，通過(guò)在第二組狀況期間打開第二閥，CAC冷卻回路暴露于來(lái)自CAC冷卻回路的較冷的冷卻液，從而能使CAC冷卻回路的較低溫度被維持。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]然而，發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到這種方法的潛在問(wèn)題。作為一個(gè)示例，在冷啟動(dòng)狀況期間，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路中的冷卻液溫度可能沒(méi)有足夠高以將足夠的熱傳遞到CAC冷卻回路。在此類狀況期間，任何EGR的引入能夠?qū)е翪AC處的冷凝液積聚。雖然能夠利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱來(lái)使CAC升溫，但它需要先前的發(fā)動(dòng)機(jī)升溫，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間發(fā)動(dòng)機(jī)升溫是慢的。此外，‘765的方法需要額外部件(諸如閥和流體通道)的使用，這可能增加系統(tǒng)的成本和復(fù)雜性。此外，關(guān)閉冷卻回路泵限制到環(huán)境的熱傳遞。
[0005]因此，在一個(gè)示例中，可以通過(guò)一種用于升壓發(fā)動(dòng)機(jī)的方法至少部分地解決上述問(wèn)題，該方法包含:響應(yīng)于低溫狀況，關(guān)閉廢氣門(WG)和EGR閥，同時(shí)打開壓縮機(jī)再循環(huán)閥，以加熱耦接在壓縮機(jī)下游的增壓空氣冷卻器。以此方式，渦輪能量到進(jìn)氣空氣的傳遞可以被用來(lái)使進(jìn)氣空氣充氣升溫，并且加熱的空氣充氣的增加的壓縮機(jī)再循環(huán)氣流能夠被用來(lái)使增壓空氣冷卻器升溫。
[0006]例如，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包括進(jìn)氣壓縮機(jī)以及將下游增壓空氣冷卻器(CAC)的出口耦接至壓縮機(jī)入口的壓縮機(jī)旁路。通過(guò)調(diào)整壓縮機(jī)旁路中的壓縮機(jī)再循環(huán)閥(CRV)的位置，可以使某一量的(冷卻的)壓縮空氣從CAC的下游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。CAC可以被耦接至冷卻回路。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還可以包括用于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)的排氣渦輪以及耦接在渦輪兩端的旁路中的廢氣門。在低溫狀況期間(諸如當(dāng)CAC已經(jīng)低于閾值溫度達(dá)延長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí))、在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間或當(dāng)環(huán)境狀況氣溫低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以自主關(guān)閉廢氣門，以增加排氣壓力并使渦輪旋轉(zhuǎn)。通過(guò)經(jīng)由渦輪回收排氣能量并將能量傳遞給進(jìn)氣空氣，增加CAC和進(jìn)入的進(jìn)氣空氣的溫度。通過(guò)同時(shí)打開CRV，能夠使加熱的空氣充氣圍繞壓縮機(jī)和CAC再循環(huán)，由此加快CAC升溫。此外，通過(guò)增加加熱的空氣在CAC兩端的再循環(huán)(經(jīng)由CRV)，到CAC(和CAC冷卻回路)的熱傳遞增加，而不會(huì)引起節(jié)氣門入口壓力的實(shí)質(zhì)增加。
[0007]EGR閥可以維持關(guān)閉，同時(shí)廢氣門關(guān)閉而CRV打開，以便延遲EGR的輸送直至CAC充分變暖。一旦CAC溫度超過(guò)閾值溫度，EGR閥可以打開。通過(guò)只在CAC充分變暖之后引入EGR,降低冷凝以及相關(guān)問(wèn)題的傾向。CAC升溫之后的低壓EGR的增加的輸送能夠被用來(lái)加快發(fā)動(dòng)機(jī)加熱。具體地，當(dāng)EGR被引入時(shí)，熱可以由EGR冷卻器排放(rejected)到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻回路，由此使發(fā)動(dòng)機(jī)升溫。
[0008]以此方式，排氣熱可以經(jīng)由廢氣門進(jìn)行回收，并在低溫狀況期間添加到CAC，以便在低溫發(fā)動(dòng)機(jī)狀況期間加快CAC的升溫。通過(guò)加快CAC的升溫，能夠在低溫環(huán)境狀況期間實(shí)現(xiàn)EGR益處。通過(guò)增加不具有冷凝的EGR運(yùn)轉(zhuǎn)的窗口，能夠改善總的燃料經(jīng)濟(jì)性。通過(guò)延遲EGR到壓縮機(jī)入口的引入直至CAC已經(jīng)被升溫，減少EGR冷凝。因此，這減少了失火以及其他與冷凝液吸入有關(guān)的NVH問(wèn)題的發(fā)生。
[0009]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1不出了升壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的不例實(shí)施例。
[0011]圖2示出了耦接至圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的冷卻回路的示例實(shí)施例。
[0012]圖3示出了圖示說(shuō)明可以實(shí)施的用于利用壓縮加熱來(lái)加快CAC升溫和冷卻的EGR輸送的程序的高級(jí)別流程圖。
[0013]圖4示出了根據(jù)本公開的用于CAC溫度控制的示例調(diào)整。

【具體實(shí)施方式】
[0014]提供了用于自發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(諸如圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng))回收排氣熱以使流過(guò)增壓空氣冷卻器(CAC)的充氣升溫的方法和系統(tǒng)。這樣做，能夠使流過(guò)增壓空氣冷卻器的冷卻回路(諸如圖2的回路)的進(jìn)氣空氣充氣和冷卻液升溫。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以被配置為執(zhí)行控制程序(諸如圖3的程序)，以便在低溫狀況期間通過(guò)關(guān)閉廢氣門來(lái)回收排氣熱，以增加渦輪上游的排氣壓力和溫度。通過(guò)升高背壓，從排氣排放能量提取功。因此，渦輪動(dòng)力經(jīng)由壓縮機(jī)傳遞給進(jìn)氣空氣。通過(guò)同時(shí)打開壓縮機(jī)再循環(huán)閥，能夠使加熱的充氣在CAC兩端再循環(huán)，由此升溫CAC冷卻回路。一旦CAC已經(jīng)被充分升溫，則可以開始EGR輸送。參照?qǐng)D4示出了示例調(diào)整。
[0015]圖1示意地示出了包括發(fā)動(dòng)機(jī)10的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的各個(gè)方面。在所描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10是升壓發(fā)動(dòng)機(jī)，其被耦接至渦輪增壓器13，渦輪增壓器13包括由渦輪116驅(qū)動(dòng)的壓縮機(jī)114。具體地，新鮮空氣沿進(jìn)氣通道42經(jīng)由空氣凈化器112被引入發(fā)動(dòng)機(jī)10，并流向壓縮機(jī)114。壓縮機(jī)可以是任何合適的進(jìn)氣空氣壓縮機(jī)，諸如馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的或傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)的機(jī)械增壓器壓縮機(jī)。然而，在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中，壓縮機(jī)是經(jīng)由軸19機(jī)械地耦接至渦輪116的渦輪增壓器壓縮機(jī)，渦輪116由膨脹的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)和渦輪可以被耦接在雙渦管渦輪增壓器內(nèi)。在另一實(shí)施例中，渦輪增壓器可以是可變幾何形狀的渦輪增壓器(VGT)，其中渦輪的幾何形狀作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的函數(shù)而自主改變。
[0016]如在圖1中示出的，壓縮機(jī)114通過(guò)增壓空氣冷卻器(CAC) 18 (在本文中也被稱為中間冷卻器)耦接至節(jié)流閥20。節(jié)流閥20被耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管22。來(lái)自壓縮機(jī)的、被壓縮的空氣充氣流過(guò)增壓空氣冷卻器18和節(jié)流閥到進(jìn)氣歧管。例如，增壓空氣冷卻器可以是空氣到水的熱交換器。在下文中參照?qǐng)D2提供了被耦接至CAC的冷卻回路的詳細(xì)描述。在圖1所不的實(shí)施例中，進(jìn)氣歧管內(nèi)空氣充氣的壓力由歧管空氣壓力(MAP)傳感器124感測(cè)。由于通過(guò)壓縮機(jī)的氣流能夠加熱壓縮空氣，因此提供下游CAC 18，以便能夠在輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置之前冷卻升壓的進(jìn)氣空氣充氣。
[0017]一個(gè)或更多個(gè)傳感器可以被耦接至壓縮機(jī)114的入口。例如，溫度傳感器55可以被耦接至該入口，用于測(cè)量壓縮機(jī)入口溫度，并且壓力傳感器56可以被耦接至該入口，用于測(cè)量壓縮機(jī)入口壓力。作為另一示例，濕度傳感器57可以被耦接至該入口，用于估計(jì)進(jìn)入壓縮機(jī)的空氣充氣的濕度。其他傳感器可以包括，例如，空燃比傳感器等。在其他示例中，可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況推測(cè)壓縮機(jī)入口狀況(諸如濕度，溫度，壓力等)中的一個(gè)或更多個(gè)。此外，當(dāng)EGR被啟用時(shí)，傳感器可以估計(jì)空氣充氣混合氣的溫度、壓力、濕度和空燃比，其中該空氣充氣混合氣包括在壓縮機(jī)入口處接收的新鮮空氣、再循環(huán)的壓縮空氣和剩余排氣。
[0018]在所選狀況期間，諸如在松開加速器踏板期間，當(dāng)從具有升壓的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)變?yōu)椴痪哂猩龎旱陌l(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，壓縮機(jī)喘振可能發(fā)生。這是由于當(dāng)節(jié)氣門在松開加速器踏板關(guān)閉時(shí)壓縮機(jī)兩端產(chǎn)生增加的壓力差。增加的壓力差減少了通過(guò)壓縮機(jī)的前向氣流，從而引起喘振和退化的渦輪增壓器性能。此外，喘振可能導(dǎo)致NVH問(wèn)題，諸如來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)的不期望的噪聲。為了減輕升壓壓力并減少壓縮機(jī)喘振，由壓縮機(jī)114壓縮的至少一部分空氣充氣可以被再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。這允許過(guò)多的升壓壓力基本上立即被減輕。壓縮機(jī)再循環(huán)系統(tǒng)可以包括壓縮機(jī)再循環(huán)通道70，用于在增壓空氣冷卻器18的下游將來(lái)自壓縮機(jī)出口的冷卻的壓縮空氣再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。在一些實(shí)施例中，可以提供另外的壓縮機(jī)再循環(huán)通道(未示出)，用于在增壓空氣冷卻器18的上游將來(lái)自壓縮機(jī)出口的未冷卻的(或暖的)壓縮空氣再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。
[0019]壓縮機(jī)再循環(huán)閥(CRV) 72可以被耦接至壓縮機(jī)再循環(huán)通道70(也被稱為壓縮機(jī)旁路)，以控制被再循環(huán)至壓縮機(jī)入口的冷卻的壓縮機(jī)氣流量。在所示出的示例中，CRV 72可以被配置為連續(xù)可變閥，其中該閥的位置從完全關(guān)閉位置到完全打開位置以及在兩者之間的任何位置連續(xù)可變。CRV 72可以被設(shè)置在CAC 18下游且壓縮機(jī)114入口上游的通道70中。在升壓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間可以調(diào)整CRV 72的位置，以改善峰值性能并提供喘振裕度(margin)。在一個(gè)示例中，在升壓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間可以維持CRV關(guān)閉，以改善升壓響應(yīng)和峰值性能。在另一示例中，可以在升壓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間維持CRV部分打開，以便為軟喘振提供一些喘振裕度(特別是改善的裕度)。在任一種情況下，響應(yīng)于喘振(例如，硬喘振)的指示，可以增加閥的打開。CRV的打開程度可以基于喘振的指示(例如，壓縮機(jī)比、壓縮機(jī)流率、壓縮機(jī)兩端的壓力差等)。作為一個(gè)示例，響應(yīng)于喘振的指示，可以增加CRV的打開(例如，閥可以從完全關(guān)閉位置或部分打開位置轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆蜷_位置)。
[0020]還可以通過(guò)降低渦輪116處的排氣壓力來(lái)減輕喘振。例如，廢氣門致動(dòng)器92可以被致動(dòng)為打開，以便經(jīng)由廢氣門90將渦輪上游的至少一些排氣壓力卸至渦輪下游的位置。通過(guò)降低渦輪上游的排氣壓力，能夠降低渦輪轉(zhuǎn)速，這進(jìn)而有助于減少壓縮機(jī)喘振。然而，由于廢氣門的升壓動(dòng)力學(xué)，調(diào)整壓縮機(jī)再循環(huán)閥對(duì)減少喘振的作用會(huì)比調(diào)整廢氣門對(duì)減少喘振的作用更快。
[0021]如在本文中所詳述的，在所選狀況期間，可以使廢氣門保持關(guān)閉，以增加排氣熱回收。具體地，在低溫狀況期間(諸如當(dāng)CAC已經(jīng)低于閾值溫度達(dá)延長(zhǎng)的一段時(shí)間時(shí))、在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間或當(dāng)環(huán)境狀況氣溫低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以自主關(guān)閉廢氣門，以增加排氣壓力并使渦輪旋轉(zhuǎn)。渦輪動(dòng)力經(jīng)由壓縮機(jī)傳遞給進(jìn)氣空氣充氣。通過(guò)同時(shí)打開CRV 72，能夠使加熱的空氣充氣圍繞壓縮機(jī)和CAC再循環(huán)，由此使CAC升溫。增加空氣充氣溫度和增加加熱的空氣充氣圍繞壓縮機(jī)的再循環(huán)導(dǎo)致CAC處的熱排放增加。因此，這加快CAC和發(fā)動(dòng)機(jī)升溫，并改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0022]進(jìn)氣歧管22通過(guò)一系列進(jìn)氣門(未示出)耦接至一系列燃燒室30。燃燒室還經(jīng)由一系列排氣門(未示出)耦接至排氣歧管36。在所示出的實(shí)施例中，示出了單個(gè)排氣歧管36。然而，在其他實(shí)施例中，排氣歧管可以包括多個(gè)排氣歧管段。具有多個(gè)排氣歧管段的構(gòu)造可以使來(lái)自不同燃燒室的廢氣能被引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的不同位置。
[0023]在一個(gè)實(shí)施例中，排氣門和進(jìn)氣門中的每一個(gè)均可以是電致動(dòng)或電控制的。在另一實(shí)施例中，排氣門和進(jìn)氣門中的每一個(gè)均可以是凸輪致動(dòng)或控制的。不論是電致動(dòng)還是凸輪致動(dòng)，都可以根據(jù)對(duì)期望的燃燒與排放控制性能的需要調(diào)整排氣門和進(jìn)氣門的打開與關(guān)閉正時(shí)。
[0024]可以經(jīng)由噴射器66向燃燒室30供應(yīng)一種或更多種燃料，諸如汽油、醇混合燃料、柴油、生物柴油、壓縮天然氣等。可以經(jīng)由直接噴射、進(jìn)氣道噴射、節(jié)流閥體噴射或其任意組合向燃燒室供應(yīng)燃料。在燃燒室中，可以經(jīng)由火花點(diǎn)火和/或壓縮點(diǎn)火開始燃燒。
[0025]如圖1所示，來(lái)自一個(gè)或更多個(gè)排氣歧管段的排氣被引導(dǎo)至渦輪116，以驅(qū)動(dòng)渦輪。當(dāng)降低的渦輪扭矩被期望時(shí)，一些排氣反而可以被引導(dǎo)通過(guò)廢氣門90，從而繞過(guò)渦輪。然后，來(lái)自渦輪和廢氣門的混合流流過(guò)排放控制裝置170。一般而言，一個(gè)或更多個(gè)排放控制裝置170可以包括一個(gè)或更多個(gè)排氣后處理催化劑，其被配置為催化地處理排氣流，并且由此減少排氣流中的一種或更多種物質(zhì)的量。例如，一種排氣后處理催化劑可以被配置為，當(dāng)排氣流稀時(shí)從排氣流捕集NOx，而當(dāng)排氣流濃時(shí)減少被捕集的N0X。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以被配置為在還原劑的幫助下使NOx比例失調(diào)或選擇性地減少N0X。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以被配置為氧化排氣流中的殘余的碳?xì)浠衔锖?或一氧化碳。具有任何這類功能的不同排氣后處理催化劑可以被分開地或一起布置在排氣后處理階段中的耐洗的涂層或其他地方中。在一些實(shí)施例中，排氣后處理階段可以包括可再生碳煙過(guò)濾器，其被配置為捕集并氧化排氣流中的碳煙顆粒。
[0026]來(lái)自排放控制裝置170的被處理的排氣的全部或一部分可以經(jīng)由排氣管道35釋放到大氣。然而，取決于工況，剩余排氣的一部分反而可以被轉(zhuǎn)向至EGR通道50，通過(guò)EGR冷卻器51和EGR閥52，到達(dá)壓縮機(jī)114的入口。因此，EGR通道50將渦輪116下游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管與壓縮機(jī)114上游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管耦接。在所示出的示例中，EGR通道50被示為與壓縮機(jī)入口上游的壓縮機(jī)再循環(huán)通道70合并。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在替代示例中，通道可以不合并，并且EGR通道可以獨(dú)立于壓縮機(jī)再循環(huán)通道被耦接至壓縮機(jī)入口。
[0027]EGR閥52可以打開，從而準(zhǔn)許受控量的被冷卻的排氣到達(dá)壓縮機(jī)入口，用于期望的燃燒以及排放控制性能。以此方式，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100適合于通過(guò)從渦輪116的下游引出排氣來(lái)提供外部的、低壓(LP)EGR。EGR閥52還可以被配置為連續(xù)可變閥。然而，在替代示例中，EGR閥52可以被配置為開啟/關(guān)閉閥。除了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中相對(duì)長(zhǎng)的LP-EGR流動(dòng)路徑外，壓縮機(jī)的旋轉(zhuǎn)提供了排氣到進(jìn)氣空氣充氣內(nèi)的優(yōu)秀的均質(zhì)化。另外，EGR離開點(diǎn)和混合點(diǎn)的布置為增加的可用EGR質(zhì)量和改善的性能提供了非常有效的排氣冷卻。在另外的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還可以包括高壓EGR流動(dòng)路徑，其中排氣從渦輪116的上游吸入，并被再循環(huán)至壓縮機(jī)114下游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管。
[0028]EGR冷卻器51可以被耦接至EGR通道50，用于冷卻輸送至壓縮機(jī)的EGR。此外，一個(gè)或更多個(gè)傳感器可以被耦接至EGR通道50，用于提供關(guān)于EGR的成分與狀況的詳細(xì)信息。例如，可以提供溫度傳感器，用于確定EGR的溫度，可以提供壓力傳感器，用于確定EGR的壓力，可以提供濕度傳感器，用于確定EGR的濕度或含水量，并且可以提供空燃比傳感器54，用于估計(jì)EGR的空燃比?？商娲?，可以通過(guò)耦接至壓縮機(jī)入口的溫度、壓力、濕度和空燃比傳感器55-57中的一個(gè)或更多個(gè)來(lái)推測(cè)EGR狀況?？梢曰诎l(fā)動(dòng)機(jī)工況和EGR狀況調(diào)整EGR閥的打開，以提供期望的發(fā)動(dòng)機(jī)稀釋量。
[0029]在低溫CAC狀況期間，諸如在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間或當(dāng)環(huán)境狀況氣溫低時(shí)，由于EGR的相對(duì)高的含水量，在前壓縮機(jī)位置處接收的EGR會(huì)發(fā)生冷凝。當(dāng)被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)，冷凝可以導(dǎo)致失火事件和NVH問(wèn)題。如參照?qǐng)D3所詳述的，在此類狀況期間，可以延遲低壓EGR的輸送，直至CAC已經(jīng)被充分升溫。此外，可以通過(guò)關(guān)閉廢氣門并回收排氣熱來(lái)加快CAC的升溫。這樣做，即使在低溫環(huán)境狀況期間能夠提供EGR，從而擴(kuò)大能夠獲得EGR益處的工作范圍。
[0030]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100還可以包括控制系統(tǒng)14。控制系統(tǒng)14被示為接收來(lái)自多個(gè)傳感器16 (在本文中描述的傳感器的各種示例)的信息，并將控制信號(hào)發(fā)送至多個(gè)致動(dòng)器81 (在本文中描述的致動(dòng)器的各種示例)。作為一個(gè)示例，傳感器16可以包括位于排放控制裝置上游的排氣傳感器126、MAP傳感器124、排氣溫度傳感器128、排氣壓力傳感器129、壓縮機(jī)入口溫度傳感器55、壓縮機(jī)入口壓力傳感器56、壓縮機(jī)入口濕度傳感器57和EGR傳感器54。其他傳感器(諸如另外的壓力、溫度、空燃比和成分傳感器等)可以被耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中的各種位置。例如，致動(dòng)器81可以包括節(jié)氣門20、EGR閥52、壓縮機(jī)再循環(huán)閥72、廢氣門92和燃料嗔射器66?？刂葡到y(tǒng)14可以包括控制器12?？刂破骺梢越邮諄?lái)自各種傳感器的輸入數(shù)據(jù)，處理輸入數(shù)據(jù)，以及基于對(duì)應(yīng)于一個(gè)或更多個(gè)程序被編程在其中的指令或代碼，響應(yīng)于已處理的輸入數(shù)據(jù)而觸發(fā)各種致動(dòng)器。在本文中關(guān)于圖3描述示例控制程序。
[0031]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其示出了耦接至圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例冷卻系統(tǒng)200。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)可以被耦接至客運(yùn)車輛或其他道路車輛。冷卻系統(tǒng)能使從壓縮加熱回收的排氣熱傳遞給CAC，以便加快發(fā)動(dòng)機(jī)加熱。具體地，通過(guò)關(guān)閉冷卻液泵，通過(guò)升溫的壓縮機(jī)的進(jìn)氣空氣充氣的氣流加熱被留在系統(tǒng)中的進(jìn)氣空氣。
[0032]冷卻系統(tǒng)200包括第一冷卻回路202和第二冷卻回路204，每一個(gè)均被耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件的不同組。第一冷卻回路202包括低溫散熱器206、冷卻液泵208和水到空氣的增壓空氣冷卻器(CAC) 210，并構(gòu)成低溫回路。第二冷卻回路204包括高溫散熱器216、冷卻液泵228、238、EGR冷卻器251、機(jī)油冷卻器234、渦輪增壓器236、加熱器芯218，并構(gòu)成高溫回路。
[0033]返回到第一冷卻回路202，冷卻液泵208被配置為，將自CAC 210接收的熱冷卻液泵送到散熱器206內(nèi)，以便能夠?qū)崤欧诺江h(huán)境中。具體地，環(huán)境空氣(通過(guò)進(jìn)入散熱器206的小箭頭所示出的)可以流過(guò)散熱器206，從而獲得在散熱器處排放的熱。CAC 210可以被配置為，在空氣充氣被輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置之前冷卻自壓縮機(jī)接收的壓縮進(jìn)氣空氣充氣。在升壓發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，流過(guò)通過(guò)CAC(諸如圖1的CAC 18)的通道，在壓縮機(jī)處壓縮的進(jìn)氣空氣被輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。來(lái)自空氣的熱被排放到流過(guò)CAC的冷卻液。
[0034]如在本文中所詳述的，在低溫CAC狀況期間，冷卻液泵208可以不運(yùn)轉(zhuǎn)，并且冷卻液可以停滯在第一冷卻回路202中。在此類狀況期間，廢氣門關(guān)閉可以被用來(lái)增加進(jìn)氣空氣充氣的壓縮加熱，而CRV打開可以被用來(lái)增加加熱的空氣充氣在壓縮機(jī)兩端的再循環(huán)。組合方法增加了在CAC 210處排放的熱量，從而導(dǎo)致CAC溫度的上升。因此，當(dāng)CAC溫度超過(guò)第一更低閾值時(shí)，可以在CAC冷凝的風(fēng)險(xiǎn)降低的情況下，將EGR輸送至前壓縮機(jī)位置。然而，當(dāng)CAC溫度超過(guò)第二更高閾值時(shí)，冷卻液泵208可以被運(yùn)轉(zhuǎn)為使熱冷卻液循環(huán)通過(guò)散熱器206，從而實(shí)現(xiàn)CAC的溫度控制。在一個(gè)示例中，由于回路的較低熱排放能力，第一冷卻回路202可以構(gòu)成低溫冷卻回路。
[0035]第二冷卻回路204是傳統(tǒng)的冷卻液環(huán)路，并使冷卻液循環(huán)通過(guò)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)220，以吸收發(fā)動(dòng)機(jī)廢熱，并將加熱的冷卻液分配給散熱器216和/或加熱器芯218。散熱器216可以包括散熱器風(fēng)扇230，以改善冷卻效率。第二冷卻回路還使冷卻液循環(huán)通過(guò)耦接至(圖1的)EGR系統(tǒng)的EGR冷卻器251。具體地，在EGR輸送期間，在EGR冷卻器251處排放排氣熱。第二冷卻回路還使冷卻液循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油冷卻器234和渦輪增壓器230，并接收自發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油冷卻器234和渦輪增壓器230排放的熱。
[0036]發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵228使冷卻液循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)220中的通道，具體地，通過(guò)進(jìn)氣和排氣歧管222，通過(guò)汽缸蓋224，并且然后通過(guò)汽缸體226，以吸收發(fā)動(dòng)機(jī)熱。流過(guò)EGR冷卻器251和散熱器216，冷卻液從發(fā)動(dòng)機(jī)流回到發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)由散熱器216和風(fēng)扇230將熱傳遞到環(huán)境空氣。因此，在EGR被輸送的狀況期間，能夠使在EGR冷卻器251處排放的熱循環(huán)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)220，并且被有利地用來(lái)使發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如在低溫環(huán)境狀況期間)升溫。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵228可以經(jīng)由前端附件驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(FEAD，未示出)耦連至發(fā)動(dòng)機(jī)，并且經(jīng)由帶、鏈等與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成比例地旋轉(zhuǎn)。在一個(gè)示例中，其中泵228是離心泵，產(chǎn)生的壓力(以及導(dǎo)致的流動(dòng))可以與曲軸轉(zhuǎn)速成比例，在圖2的示例中，其與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速成正比。輔助電動(dòng)泵238也可以被包括在第二冷卻回路204中，以輔助冷卻液流過(guò)EGR系統(tǒng)和渦輪增壓器。冷卻液的溫度可以由恒溫器閥240調(diào)節(jié)，恒溫器閥240可以保持關(guān)閉直至冷卻液到達(dá)閾值溫度。
[0037]風(fēng)扇230可以被耦接至散熱器216，以便當(dāng)車輛緩慢移動(dòng)或停止而發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)維持通過(guò)散熱器216的氣流。在一些示例中，風(fēng)扇速度可以由控制器控制?？商娲?，風(fēng)扇230可以被耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的水泵228。
[0038]熱冷卻液也可以經(jīng)由輔助泵238流向加熱器芯218。輔助泵238可以被用來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)220關(guān)閉(例如，僅電動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn))時(shí)的情況期間使冷卻液循環(huán)通過(guò)加熱器芯218，和/或被用來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)正運(yùn)行時(shí)輔助發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵228。類似發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的泵228，輔助泵可以是離心泵；然而，通過(guò)輔助泵產(chǎn)生的壓力(以及導(dǎo)致的流動(dòng))與通過(guò)系統(tǒng)能量存儲(chǔ)裝置(未示出)向泵供應(yīng)的功率量成比例。
[0039]在加熱器芯處，熱可以被傳遞到車輛乘客艙。冷卻液然后流回到發(fā)動(dòng)機(jī)。加熱器芯218因此可以用作冷卻液與乘客艙之間的熱交換器。散熱片可以被附接至加熱器芯，以增加用于熱傳遞的表面面積。例如通過(guò)使風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)，可以迫使空氣經(jīng)過(guò)散熱片，以加快乘客艙的加熱。除氣瓶232被布置在冷卻回路204中的高點(diǎn)處，并且被配置為從冷卻液中凈化空氣。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在圖2的實(shí)施例中，通過(guò)較細(xì)的線所示出的冷卻回路的較小軟管，而較大軟管由較粗的線指示。
[0040]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖3，其示出了用于在低溫狀況期間利用壓縮加熱來(lái)加熱發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣空氣充氣并且由此加熱增壓空氣冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)的示例方法300。通過(guò)回收排氣熱并利用它來(lái)加快CAC的升溫，即使在低溫環(huán)境狀況期間也能實(shí)現(xiàn)EGR益處。
[0041]在302處，程序包括估計(jì)和/或測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)工況，諸如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度(ECT)、大氣壓力出?)、環(huán)境溫度與濕度、獻(xiàn)?、獻(xiàn)?、嫩1\扭矩需求(Tq)等。在304處，基于估計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)工況確定所需的EGR量。例如，基于當(dāng)前狀況，可以確定所需發(fā)動(dòng)機(jī)稀釋量，并且可以計(jì)算對(duì)應(yīng)于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)稀釋的EGR的量。
[0042]EGR具有較大的含水量。因此，低壓EGR(LP-EGR)在前壓縮機(jī)位置處到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣裝置的增添增加了在壓縮機(jī)入口以及增壓空氣冷卻器出口處的冷凝風(fēng)險(xiǎn)。具體地，在低溫環(huán)境狀況下，當(dāng)潮濕的EGR與低溫環(huán)境空氣混合時(shí)，會(huì)形成水滴。沖擊以高速(例如，200，OOOrpm或以上)旋轉(zhuǎn)的壓縮機(jī)葉片的水滴會(huì)對(duì)葉片造成損壞。此外，由于吸入的水減慢了燃燒速率，因此水到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的引入會(huì)增加失火事件的可能性。此外，NVH問(wèn)題是可能的。如下所詳述，可以在低溫狀況(例如，低溫環(huán)境狀況、低溫發(fā)動(dòng)機(jī)狀況或低溫CAC狀況)期間延遲EGR的輸送，直至CAC已經(jīng)被充分升溫，以降低冷凝的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，借助再循環(huán)通過(guò)壓縮機(jī)旁路的壓縮加熱可以被有利地用來(lái)加快CAC、渦輪增壓器殼體和發(fā)動(dòng)機(jī)的升溫。這允許EGR被更早地輸送，并且即使在低溫狀況期間再循環(huán)也能夠被用來(lái)將渦輪增壓器入口溫度升高至環(huán)境溫度之上。
[0043]在確定期望的EGR量之后，程序進(jìn)入到306-310，以確定是否存在低溫狀況。如在本文中所詳述的，低溫狀況包括低溫環(huán)境狀況(例如，其中環(huán)境溫度低于閾值)、低溫發(fā)動(dòng)機(jī)狀況(例如，其中發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于閾值)和低溫CAC狀況(例如，其中CAC溫度低于閾值)中的一個(gè)或更多個(gè)。
[0044]具體地，在306處，可以確定是否存在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)狀況。如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于閾值，或如果排氣催化劑溫度低于起燃溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)可以被確認(rèn)。如果發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)沒(méi)有被確認(rèn)，那么在308處，可以確定是否存在低溫環(huán)境狀況。如果低溫環(huán)境狀況不存在，那么在310處，可以確定是否存在低溫CAC狀況。因此，在低溫環(huán)境狀況和低溫CAC狀況期間，可以確定溫度(環(huán)境或CAC)是否低于閾值和/或溫度是否已經(jīng)低于閾值達(dá)某一持續(xù)時(shí)間。
[0045]如果在306-310處低溫狀況(S卩，低溫環(huán)境狀況、低溫CAC狀況或冷啟動(dòng)狀況)沒(méi)有被確認(rèn)，那么在312處，程序包括啟用EGR輸送。具體地，可以調(diào)整低壓EGR通道中的EGR閥的打開，以提供期望的EGR量(如之前在304處確定的)。在一個(gè)示例中，其中EGR閥是連續(xù)可變閥，這可以包括隨著期望的EGR量增加而增加EGR閥的打開。在替代示例中，其中EGR閥是開啟/關(guān)閉閥，可以使EGR閥轉(zhuǎn)變?yōu)榇蜷_或開啟位置，以啟用EGR輸送。同樣在312處，可以基于輸送的EGR調(diào)整排氣廢氣門和進(jìn)氣CRV中的一個(gè)或更多個(gè)的打開，以滿足扭矩和升壓需求以及期望的喘振裕度。例如，當(dāng)輸送的EGR增加時(shí)，可以調(diào)節(jié)(例如，增加)廢氣門的打開，并且可以減小CRV的打開，以實(shí)現(xiàn)峰值發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0046]如果低溫狀況中的任一種被確認(rèn)，程序進(jìn)入到316，以關(guān)閉EGR閥(或保持EGR閥關(guān)閉)，并延遲EGR輸送直至充分的CAC升溫已經(jīng)發(fā)生。因此，關(guān)閉EGR閥包括不提供排氣再循環(huán)。
[0047]在318處，程序包括關(guān)閉廢氣門同時(shí)保持EGR閥關(guān)閉。因此，通過(guò)關(guān)閉廢氣門，能實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣空氣充氣的壓縮加熱。具體地，增加渦輪上游的充氣壓力(并且由此增加充氣溫度)，這進(jìn)而增加CAC下游的充氣的溫度。這導(dǎo)致進(jìn)氣空氣充氣的壓縮加熱。在320處，當(dāng)關(guān)閉廢氣門和EGR閥時(shí)，程序包括打開CRV以加熱耦接至進(jìn)氣壓縮機(jī)下游的CAC。打開CRV包括經(jīng)由CRV使壓縮空氣從CAC的下游和進(jìn)氣節(jié)氣門的上游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。通過(guò)同時(shí)打開CRV而關(guān)閉廢氣門，能夠使加熱的空氣充氣圍繞壓縮機(jī)和CAC再循環(huán)，由此使CAC升溫。此外，通過(guò)增加加熱的空氣在CAC兩端(經(jīng)由CRV)的再循環(huán)，到CAC和CAC冷卻回路的熱傳遞增加，而不會(huì)弓I起節(jié)氣門入口壓力的實(shí)質(zhì)增加。
[0048]實(shí)質(zhì)上，排氣熱在渦輪處被回收，并被排放到CAC冷卻回路(諸如圖2的冷卻回路202)內(nèi)，以加快CAC的升溫。因此，當(dāng)排氣熱被排放到冷卻回路內(nèi)時(shí)，回路的冷卻液泵可以不運(yùn)轉(zhuǎn)，并且熱可以被排放到停滯的冷卻液。然后，一旦CAC已經(jīng)充分升溫，冷卻液泵可以被運(yùn)轉(zhuǎn)為使冷卻液通過(guò)散熱器循環(huán)或流過(guò)散熱器，以實(shí)現(xiàn)CAC的溫度控制。例如，泵可以運(yùn)轉(zhuǎn)，并且冷卻液可以流過(guò)散熱器，從而散失CAC熱，以便將CAC維持在閾值溫度處或附近(例如，在25-30°C處或附近)。
[0049]返回到圖3，進(jìn)氣空氣充氣的壓縮加熱可以繼續(xù)，直至CAC已經(jīng)被充分升溫。具體地，廢氣門和EGR閥可以保持關(guān)閉，并且CRV可以被控制(例如，被保持打開達(dá)某一持續(xù)時(shí)間)直至壓縮機(jī)溫度超過(guò)閾值溫度。在替代示例中，當(dāng)需要升壓時(shí)，可以關(guān)閉CRV，以增加升壓壓力。壓縮機(jī)溫度可以包括壓縮機(jī)入口溫度、壓縮機(jī)出口溫度、和/或(位于壓縮機(jī)下游的CAC的)增壓空氣冷卻器溫度。在一個(gè)示例中，溫度傳感器可以被耦接至CAC上游的冷卻回路，以估計(jì)壓縮機(jī)溫度。可替代地，溫度傳感器可以被耦接至CAC入口或出口，以估計(jì)壓縮機(jī)溫度。
[0050]經(jīng)由壓縮加熱的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液的間接加熱以及進(jìn)氣空氣充氣的直接加熱還能夠改善系統(tǒng)加熱器以及冷啟動(dòng)排氣排放裝置的性能。具體地，相對(duì)于較冷的環(huán)境空氣，通過(guò)較暖的進(jìn)氣空氣可以減少碳?xì)浠衔锘蛱紵熍欧拧?br> [0051]在所示出的示例中，在322處，可以確定增壓空氣冷卻器溫度(T_CAC)是否高于閾值溫度(Thrl)。如果否，可以維持廢氣門和EGR閥關(guān)閉。閾值溫度可以基于環(huán)境濕度和環(huán)境溫度中的一個(gè)或更多個(gè)。例如，當(dāng)環(huán)境濕度增加時(shí)，可以增加閾值溫度。閾值溫度可以進(jìn)一步基于耦接至CAC的第一冷卻回路的冷卻液溫度。在一個(gè)示例中，閾值溫度是25°C。
[0052]一旦CAC已經(jīng)被充分升溫(例如，在某一持續(xù)時(shí)間之后)，在324處，程序包括打開EGR閥以啟用LP-EGR，并經(jīng)由EGR通道和設(shè)置在EGR閥上游的EGR冷卻器使排氣從排氣渦輪的下游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口?？梢曰谄谕腅GR量或流率調(diào)整EGR閥的打開。因此，一旦EGR被啟用，熱從EGR冷卻器排放到第二不同冷卻回路。第二冷卻回路可以被耦接至EGR冷卻器，并且被進(jìn)一步耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)，但沒(méi)有被耦接至CAC (諸如圖2的冷卻回路204)。這種熱排放允許在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。
[0053]在326處，程序包括基于扭矩和升壓需求以及期望的喘振裕度調(diào)整廢氣門和CRV的打開。例如，當(dāng)打開EGR閥時(shí)，可以打開廢氣門，其中基于操作者扭矩需求，調(diào)整廢氣門的打開并使壓縮機(jī)再循環(huán)流量與廢氣門的打開相協(xié)調(diào)，以提供升壓壓力。以此方式，基于增壓空氣冷卻器狀況，具體地，基于相對(duì)于閾值的增壓空氣冷卻器溫度，可以延遲低壓EGR的輸送。
[0054]因此，當(dāng)CAC正升溫時(shí)，但在CAC變熱之前，冷卻液可以停滯在第一冷卻回路中。然后，一旦CAC變熱，可以通過(guò)使第一冷卻回路的泵運(yùn)轉(zhuǎn)而使冷卻液循環(huán)通過(guò)第一冷卻回路。具體地，在328處，可以確定CAC溫度(T_CAC)是否超過(guò)比第一閾值溫度(Thrl)更高的第二閾值溫度(Thr2)。如果是，那么在330處，冷卻液泵可以運(yùn)轉(zhuǎn)，并且可以使冷卻液流過(guò)第一 CAC冷卻回路。然后可以使冷卻液循環(huán)通過(guò)CAC，并且在流過(guò)散熱器之后，過(guò)多熱可以被排放到大氣。這允許CAC的溫度被維持。
[0055]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，盡管為加熱CAC關(guān)閉廢氣門能夠通過(guò)更早啟用EGR(與不關(guān)閉廢氣門并且沒(méi)有利用壓縮加熱使CAC升溫的發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)相比)來(lái)增加發(fā)動(dòng)機(jī)泵氣損失，但改善了總的發(fā)動(dòng)機(jī)燃料經(jīng)濟(jì)性。更高的進(jìn)氣MAP (來(lái)自對(duì)于給定空氣質(zhì)量需要更少節(jié)流的加熱的進(jìn)氣空氣充氣)還可以降低進(jìn)氣泵氣功，并為排氣泵氣損失提供額外的補(bǔ)償。
[0056]以此方式，經(jīng)由利用渦輪從排氣回收的能量將熱添加到CAC冷卻回路和壓縮機(jī)入口。在廢氣門關(guān)閉的情況下，從排氣回收能量，并經(jīng)由壓縮機(jī)傳遞給入口空氣。通過(guò)將熱添加到停滯在第一冷卻回路中的冷卻液，能夠迅速地升高CAC處的溫度，從而允許更早地安排EGR(與廢氣門打開的發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)相比)。因此，這在更寬的發(fā)動(dòng)機(jī)工況范圍內(nèi)擴(kuò)大EGR益處。在本文中參照?qǐng)D4描述了用于使CAC升溫的壓縮加熱的示例使用。
[0057]在一個(gè)示例中，一種用于升壓發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其包含，延遲從渦輪下游到壓縮機(jī)入口的排氣再循環(huán)，直至增壓空氣冷卻器溫度高于第一閾值。延遲包括，在低溫環(huán)境狀況期間，維持EGR閥關(guān)閉，直至增壓空氣冷卻器溫度高于第一閾值。該方法還包含，當(dāng)維持EGR閥關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉耦接在排氣渦輪兩端的廢氣門并打開耦接在壓縮機(jī)兩端的壓縮機(jī)再循環(huán)閥，以便通過(guò)增加加熱的進(jìn)氣空氣充氣在增壓空氣冷卻器兩端的再循環(huán)來(lái)加熱增壓空氣冷卻器，壓縮機(jī)再循環(huán)閥被設(shè)置在將增壓空氣冷卻器出口耦接至壓縮機(jī)入口的通道中。在本文中，增加加熱的進(jìn)氣空氣充氣在增壓空氣冷卻器兩端的再循環(huán)包括，使冷卻液泵不運(yùn)轉(zhuǎn)，并將排氣熱排放到在耦接至增壓空氣冷卻器的冷卻回路中停滯的冷卻液。響應(yīng)于增壓空氣冷卻器溫度超過(guò)第一閾值，該方法包括打開EGR閥以啟用排氣的再循環(huán)，同時(shí)增加廢氣門的打開并減小壓縮機(jī)再循環(huán)閥的打開。響應(yīng)于增壓空氣冷卻器溫度超過(guò)比第一閾值更高的第二閾值，使冷卻液泵運(yùn)轉(zhuǎn)，并使冷卻液循環(huán)通過(guò)散熱器，直至增壓空氣冷卻器溫度低于第二閾值。
[0058]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖4，映射圖400描述了用于使CAC升溫的壓縮機(jī)加熱的示例使用。映射圖400在曲線402處描述了 CAC溫度，在曲線404處描述了 EGR閥位置，在曲線406處描述了廢氣門位置，在曲線408處描述了 CRV位置，在曲線410處描述了冷卻液泵運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在曲線412處描述了發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0059]在tl之前，發(fā)動(dòng)機(jī)可以關(guān)閉。在tl處，發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)可以被確認(rèn)(曲線412)。在冷啟動(dòng)期間，CAC溫度(曲線402)可以低于下限閾值(下限閾值，Thr_lower)，并且在這些狀況期間的任何EGR的引入都可以導(dǎo)致冷凝以及相關(guān)的問(wèn)題。因此，在tl處，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間，可以通過(guò)在EGR閥關(guān)閉(曲線404)的情況下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)停用EGR。此外，可以通過(guò)在廢氣門(曲線406)關(guān)閉的情況下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)加快CAC加熱。通過(guò)關(guān)閉EGR閥，延遲EGR輸送，直至CAC狀況充分變暖。通過(guò)關(guān)閉廢氣門，排氣熱能夠被回收，并被用來(lái)加熱進(jìn)氣空氣充氣。具體地，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)氣空氣充氣的壓縮加熱。
[0060]同樣在tl處，CRV可以打開。例如，CRV可以完全或至少部分打開。通過(guò)打開CRV，能夠使加熱的進(jìn)氣空氣充氣在CAC兩端再循環(huán)，從而引起額外的CAC升溫。因此，在低溫CAC的壓縮加熱期間，冷卻液泵不運(yùn)轉(zhuǎn)(曲線410)，并且自排氣回收的熱被排放到在耦接至CAC的第一冷卻回路中停滯的冷卻液。這允許在CAC處升高循環(huán)的冷卻液的溫度。此外，在冷啟動(dòng)期間，加熱的進(jìn)氣空氣充氣加快了發(fā)動(dòng)機(jī)的升溫。
[0061]在tl與t2之間，進(jìn)氣空氣充氣和CAC的壓縮加熱可以繼續(xù)某一持續(xù)時(shí)間，直至CAC溫度超過(guò)Thr_lower。在一個(gè)不例中，Thr_lower可以基于環(huán)境狀況,諸如環(huán)境溫度和濕度。在另一示例中，Thr_lower可以是預(yù)定值,諸如25_30°C。
[0062]在t2處，響應(yīng)于CAC溫度處在或超過(guò)Thr_lower，可以通過(guò)增加EGR閥的打開來(lái)啟用EGR輸送(曲線404)。因此，EGR閥打開以及提供的EGR流率可以基于發(fā)動(dòng)機(jī)工況，以提供所需的發(fā)動(dòng)機(jī)稀釋量。當(dāng)開始EGR輸送時(shí)，熱可以從EGR冷卻器排放到耦接至EGR冷卻器和發(fā)動(dòng)機(jī)但沒(méi)有被耦接至CAC的第二冷卻回路內(nèi)。這允許在冷啟動(dòng)期間升高發(fā)動(dòng)機(jī)溫度，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能和燃料經(jīng)濟(jì)性。同樣在t2處，廢氣門可以打開，而CRV的打開可以減小。在本文中，廢氣門和CRV調(diào)整可以基于扭矩和升壓需求以及喘振裕度，并且可以進(jìn)一步基于EGR量，以便允許有待提供的峰值升壓發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0063]在t3處,CAC溫度可以暫時(shí)升高至上限閾值溫度(上限閾值，Thr_upper)之上,并且可以開始CAC的溫度控制。上限閾值溫度可以高于下限閾值溫度。具體地，響應(yīng)于升高的CAC溫度，冷卻液泵可以運(yùn)轉(zhuǎn)(曲線404)，并且熱冷卻液可以被循環(huán)通過(guò)耦接至第一冷卻回路的散熱器。冷卻液泵可以自t3以后運(yùn)轉(zhuǎn)某一持續(xù)時(shí)間，直至CAC溫度返回到Thr_Upper以下(以及Thr_lower以上)。
[0064]在t4處，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)可以關(guān)閉。在關(guān)閉狀況期間，EGR閥可以保持關(guān)閉，而廢氣門可以保持打開。CRV位置也可以被保持。
[0065]在t5處，響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)重啟動(dòng)狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)可以重啟動(dòng)。然而，由于自之前的關(guān)閉以后逝去的短持續(xù)時(shí)間，t5處的發(fā)動(dòng)機(jī)重啟動(dòng)可以構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)，其中CAC已經(jīng)充分變暖(即，CAC溫度超過(guò)Thr_lower)。響應(yīng)于熱啟動(dòng)狀況，在t5處，發(fā)動(dòng)機(jī)可以在廢氣門打開并且CRV關(guān)閉(或僅部分打開)的情況下啟動(dòng)。此外，在熱啟動(dòng)期間，通過(guò)打開EGR閥，可以無(wú)延遲地開始EGR輸送。
[0066]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，盡管圖4的示例描述了延遲EGR輸送直至CAC變暖，但相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)在廢氣門打開的情況下啟動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，能在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中更早地啟用總的EGR安排。具體地，壓縮加熱允許在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中通過(guò)加快CAC加熱而更早地安排EGR。
[0067]在一個(gè)示例中，一種車輛系統(tǒng)包含:發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括進(jìn)氣節(jié)氣門；渦輪增壓器，其包括進(jìn)氣壓縮機(jī)和排氣渦輪；增壓空氣冷卻器，其被耦接在壓縮機(jī)的下游與節(jié)氣門的上游；壓縮機(jī)再循環(huán)閥，其在將增壓空氣冷卻器出口耦接至壓縮機(jī)入口的旁路中；廢氣門，其被耦接在渦輪的兩端；以及EGR系統(tǒng)，其包括被設(shè)置在EGR通道中的上游EGR冷卻器和下游EGR閥，所述EGR通道將渦輪的出口耦接至壓縮機(jī)入口。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)還可以包括控制器，其具有計(jì)算機(jī)可讀指令，用于:在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間，在廢氣門和EGR閥均關(guān)閉并且壓縮機(jī)再循環(huán)閥打開的情況下通過(guò)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)壓縮加熱增壓空氣冷卻器；以及在增壓空氣冷卻器的溫度超過(guò)閾值之后，打開EGR閥。與之相比，在發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)期間，控制器可以在廢氣門和EGR閥均打開并且壓縮機(jī)再循環(huán)閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0068]以此方式，在低溫狀況期間，可以通過(guò)迫使廢氣門關(guān)閉并利用壓縮加熱使流過(guò)CAC的進(jìn)氣空氣充氣升溫來(lái)加快CAC加熱。通過(guò)同時(shí)打開CRV，加熱的空氣充氣在壓縮機(jī)兩端的增加的再循環(huán)能夠被用來(lái)進(jìn)一步加快CAC加熱。通過(guò)加快CAC的升溫并基于CAC升溫協(xié)調(diào)EGR輸送，能夠在后CAC的冷凝傾向減少的情況下引入EGR。因此，這允許即使在低溫環(huán)境狀況期間也能獲得EGR益處，并在更寬的發(fā)動(dòng)機(jī)工況范圍內(nèi)擴(kuò)大EGR益處。通過(guò)降低冷凝的風(fēng)險(xiǎn)，能夠減少失火以及相關(guān)的NVH問(wèn)題?？傊?，改善了低溫狀況期間的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
[0069]注意，本文中包括的示例控制和估計(jì)程序能夠與各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起使用。在本文中所描述的具體程序可以代表任意數(shù)量的處理策略中的一個(gè)或更多個(gè)，諸如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線程等。因此，所描述的各種動(dòng)作、操作和/或功能可以以所示順序執(zhí)行、并行執(zhí)行，或者在一些情況下被省略。同樣，實(shí)現(xiàn)在本文中所描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說(shuō)明而提供了所述處理順序。取決于所使用的特定策略，所示出的動(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或更多個(gè)可以被重復(fù)執(zhí)行。另外，所描述的動(dòng)作、操作和/或功能可以圖形地表示被編入發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非臨時(shí)性存儲(chǔ)器的代碼。
[0070]應(yīng)認(rèn)識(shí)到，在本文中所公開的配置和程序本質(zhì)上是示范性的，并且這些具體的實(shí)施例不被認(rèn)為是限制性的，因?yàn)樵S多變體是可能的。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4缸和其它發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統(tǒng)和配置和其它的特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f的和非顯而易見的組合和子組合。
[0071]下面的權(quán)利要求特別指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可以涉及“一個(gè)”要素或“第一”要素或其等同物。應(yīng)當(dāng)理解，這樣的權(quán)利要求包括納入一個(gè)或更多個(gè)這樣的要素，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這樣的要素。所公開的特征、功能、要素和/或?qū)傩缘钠渌M合和子組合可以通過(guò)本申請(qǐng)權(quán)利要求的修改或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中新的權(quán)利要求的提交來(lái)要求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求，無(wú)論是比原權(quán)利要求范圍更寬、更窄、相同或不同，均被認(rèn)為包含在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于升壓發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其包含: 響應(yīng)于低溫狀況，關(guān)閉廢氣門和EGR閥，同時(shí)打開壓縮機(jī)再循環(huán)閥，以加熱耦接在壓縮機(jī)下游的增壓空氣冷卻器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述低溫狀況包括環(huán)境溫度低于閾值的低溫環(huán)境狀況、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度低于閾值的低溫發(fā)動(dòng)機(jī)狀況和冷卻器溫度低于閾值的低溫增壓空氣冷卻器狀況中的一個(gè)或多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述廢氣門和EGR閥保持關(guān)閉，并且所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥保持打開一段持續(xù)時(shí)間，直至壓縮機(jī)溫度超過(guò)閾值溫度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述壓縮機(jī)溫度包括增壓空氣冷卻器入口溫度、增壓空氣冷卻器出口溫度和壓縮機(jī)入口溫度中的一個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述閾值溫度基于環(huán)境濕度和環(huán)境溫度中的一個(gè)或多個(gè)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述閾值溫度進(jìn)一步基于耦接至所述增壓空氣冷卻器的第一冷卻回路的冷卻液溫度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中打開所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥包括，經(jīng)由所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥使壓縮空氣從所述增壓空氣冷卻器的下游和進(jìn)氣節(jié)氣門的上游再循環(huán)至壓縮機(jī)入口。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中關(guān)閉所述EGR閥包括不提供排氣再循環(huán)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其還包含，在所述持續(xù)時(shí)間之后，打開所述EGR閥，以便經(jīng)由EGR通道和耦接在所述EGR閥上游的EGR冷卻器使排氣從渦輪的下游再循環(huán)至所述壓縮機(jī)入口。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中經(jīng)由所述EGR冷卻器再循環(huán)排氣包括將熱排放到第二不同的冷卻回路，所述第二冷卻回路被耦接至所述EGR冷卻器并且進(jìn)一步被耦接至所述發(fā)動(dòng)機(jī)，所述第二冷卻回路沒(méi)有被耦接至所述增壓空氣冷卻器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其還包含，當(dāng)打開所述EGR閥時(shí)，打開所述廢氣門，基于操作者扭矩需求調(diào)整所述廢氣門的打開以提供升壓壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述增壓空氣冷卻器是水冷的增壓空氣冷卻器。
13.一種用于升壓發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其包含: 延遲從渦輪下游到壓縮機(jī)入口的排氣的再循環(huán)，直至增壓空氣冷卻器溫度高于第一閾值。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述延遲包括，在低溫環(huán)境狀況期間，維持EGR閥關(guān)閉，直至所述增壓空氣冷卻器溫度高于所述第一閾值。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其還包含，響應(yīng)于所述增壓空氣冷卻器溫度低于所述第一閾值，當(dāng)維持所述EGR閥關(guān)閉時(shí)，關(guān)閉耦接在排氣渦輪兩端的廢氣門以加熱進(jìn)氣空氣充氣，并打開耦接在壓縮機(jī)兩端的壓縮機(jī)再循環(huán)閥以增加所述加熱的進(jìn)氣空氣充氣在所述增壓空氣冷卻器兩端的再循環(huán)，所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥被設(shè)置在將所述增壓空氣冷卻器的出口耦接至所述壓縮機(jī)入口的通道中。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其還包含，當(dāng)關(guān)閉所述廢氣門并打開所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥時(shí)，不運(yùn)轉(zhuǎn)冷卻液泵，并將排氣熱排放到耦接至所述增壓空氣冷卻器的冷卻回路中停滯的冷卻液。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其還包含，響應(yīng)于增壓空氣冷卻器溫度超過(guò)所述第一閾值，打開所述EGR閥以啟用排氣的再循環(huán)，同時(shí)增加所述廢氣門的打開并減小所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥的打開。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其還包含，響應(yīng)于增壓空氣冷卻器溫度超過(guò)比所述第一閾值更高的第二閾值，運(yùn)轉(zhuǎn)所述冷卻液泵運(yùn)轉(zhuǎn)，并使熱冷卻液循環(huán)通過(guò)散熱器，直至所述增壓空氣冷卻器溫度低于所述第二閾值。
19.一種車輛系統(tǒng),其包含: 發(fā)動(dòng)機(jī)，其包括進(jìn)氣節(jié)氣門； 渦輪增壓器，其包括進(jìn)氣壓縮機(jī)和排氣渦輪； 增壓空氣冷卻器，其被耦接在所述壓縮機(jī)的下游與所述節(jié)氣門的上游； 壓縮機(jī)再循環(huán)閥，其在將增壓空氣冷卻器出口耦接至壓縮機(jī)入口的旁路中； 廢氣門，其被耦接在所述渦輪的兩端； EGR系統(tǒng)，其包括被設(shè)置在EGR通道中的上游EGR冷卻器和下游EGR閥，所述EGR通道將所述渦輪的出口耦接至所述壓縮機(jī)入口； 控制器，其具有計(jì)算機(jī)可讀指令，其用于: 在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)期間， 通過(guò)在所述廢氣門和EGR閥均關(guān)閉并且所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥打開的情況下啟動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)壓縮加熱所述增壓空氣冷卻器；以及 在所述增壓空氣冷卻器的溫度超過(guò)閾值之后，打開所述EGR閥。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還包括指令，其用于， 在發(fā)動(dòng)機(jī)熱啟動(dòng)期間， 在所述廢氣門和EGR閥均打開并且所述壓縮機(jī)再循環(huán)閥關(guān)閉的情況下啟動(dòng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
【文檔編號(hào)】F02M25/07GK104373198SQ201410397677
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月13日
【發(fā)明者】J·N·阿勒瑞, J·H·巴克蘭 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司