专利名称：减少低压egr系统中冷凝的冷却器旁路的制作方法
技术领域：
本申请一般涉及联接到机动车辆中的发动机的低压排气再循环系统。
背景技术：
可能期望在发动机和催化剂预热阶段中运行至少一定程度的低压排气再循环 (LP-EGR)，以增加到后处理装置的热流并减少涌流(surge)，而在预热过程中运行足够的 EGR以控制N0X。然而，EGR冷却器可能冷凝出水，特别是在发动机冷却剂温度加热到其操作 温度之前(例如当发动机冷却剂低于其预热运行温度时)。这在任何EGR系统中都是有问 题的，但在低压EGR回路中形成的水滴尤其会使高速运行的铝制压缩器飞轮退化。一种解 决方案是仅在选择的冷却剂温度范围内使用低压EGR;然而，由于进气歧管温度和涌流限 制，这会限制可用的EGR的量。美国专利7，469，691公开了一种减少冷凝的方法。在该参考文献中，EGR流经绕 过EGR冷却器的旁路到达发动机的进气通道。然后EGR与进气通道中的进气混合，之后与 已冷却EGR混合。然而，通过恰在混合物进入涡轮增压器的压缩机前增加已冷却EGR，在进 入压缩机的气体中仍然可能形成冷凝。
发明内容
本发明人已经认识到上述问题并设计了至少部分解决这些问题的方法。在一个示 例中，公开了一种用于排气再循环(EGR)系统的方法，该EGR系统包括联接到车辆中的涡轮 增压发动机的EGR冷却器。该方法包括，在选择的运行条件下，在进气通道进口上游的混合 位置处，通过使至少一部分排气流经绕过EGR冷却器的旁路来控制已冷却和未冷却EGR的 混合物温度。例如，在冷却剂温度低于阈值温度的冷起动条件下，可能期望LP-EGR。可调整EGR 冷却器旁通阀以便至少一部分EGR绕过EGR冷却器并因此保持未冷却。同样地，已冷却和 未冷却EGR的混合物温度可被控制在阈值温度以上，并且因此进入进气通道的温度可被控 制在阈值温度以上。以这种方式，可减少冷凝的形成，因此降低由于在发动机冷起动过程中 LP-EGR系统中形成冷凝而使压缩机退化的可能性。根据一个方面，提供一种用于低压排气再循环(LP-EGR)系统的方法，该LP-EGR系 统包括联接到车辆中的涡轮增压发动机的LP-EGR冷却器，该方法包括在选择的运行条件 下使第一数量的EGR流经所述冷却器；使第二数量的EGR流经绕过所述冷却器的旁路到 达在所述冷却器下游且在进气通道上游的位置，以便与所述第一数量的EGR混合并产生已 冷却EGR和未冷却EGR的第一混合物；输送所述第一混合物到所述进气通道，在这里其与新 鲜空气混合以产生第二混合物；基于所述第一混合物的温度调节第一阀；以及基于所述第 二混合物的温度调节第二阀。在本发明的一个优选实施例中，所述第一阀是LP-EGR冷却器旁通阀，并且调节所 述旁通阀调整所述第一混合物中的旁通EGR的数量。
在本发明的另一个优选实施例中，所述第二阀是联接到所述进气通道的节流阀， 并且调节所述节流阀调整所述第二混合物中的新鲜空气的数量。在本发明的另一个优选实施例中，所述第二阀是LP-EGR阀，并且调节所述LP-EGR 阀调整LP-EGR的总流速和所述第二混合物中的所述第一混合物的数量。在本发明的另一个优选实施例中，选择的运行条件包括发动机冷起动。在本发明的另一个优选实施例中，选择的运行条件包括LP-EGR冷却剂温度和基 于所述LP-EGR冷却剂温度的所述第一混合物的期望温度。在本发明的另一个优选实施例中，前述方法进一步包括基于穿过所述旁路的排气 量和穿过所述LP-EGR冷却器的排气量以及进入所述LP-EGR冷却器的排气的温度和排出所 述LP-EGR冷却器的排气的温度来估计所述第一混合物温度。在本发明的另一个优选实施例中，前述方法进一步包括基于进气的数量和温度以 及所述第一混合物的数量和温度来估计所述第二混合物温度。根据另一个方面，提供一种用于车辆中的发动机的系统。该系统包括涡轮增压 器；包含LP-EGR冷却器和LP-EGR冷却器旁路的低压排气再循环(LP-EGR)系统；LP-EGR冷 却器旁通阀；包含计算机可读存储介质的控制系统，该介质包含指令以便在选择的运行条 件下使第一数量的EGR流过冷却器；使第二数量的EGR流过旁路到达在冷却器下游且在 进气通道进口上游的位置以产生已冷却EGR和未冷却EGR的第一混合物；输送第一混合物 到进气通道，在这里其与新鲜空气混合以产生第二混合物；基于第一混合物的温度调整第 一阀；以及基于第二混合物的温度调整第二阀。在本发明的一个优选实施例中，所述第一阀是所述冷却器旁通阀并且调节所述冷 却器旁通阀调整所述第一混合物中的旁通EGR的数量。在本发明的另一个优选实施例中，选择的运行条件包括冷起动和低于阈值温度的 冷却剂温度。在本发明的另一个优选实施例中，前述系统进一步包括用于当所述旁通阀处于最 大位置并且所述第二混合物温度低于期望温度时调节总LP-EGR流速的指令，当所述旁通 阀处于最大位置时所述旁路接收最大量的排气，其中所述第二阀是LP-EGR阀。在本发明的另一个优选实施例中，前述系统进一步包括用于当第二混合物温度低 于期望温度时调节所述第二阀的指令，其中所述第二阀是位于所述LP-EGR系统上游的所 述进气通道中的节流阀。应该理解的是，提供上述概要以便以简化的形式介绍在详细说明书中进一步描述 的概念的选择。它不是意味着指出要求保护的主题的关键或重要特征，要求保护的主题的 范围仅由随附于详细说明书的权利要求限定。此外，要求保护的主题不限于解决以上提到 的或者在本公开的任何部分中指出的任何缺点。
图1是具有涡轮增压器和排气再循环系统的发动机的示意图。图2是发动机的方框图，该发动机包括具有排气再循环冷却器和冷却器旁路的低 压排气再循环系统。图3示出低压排气再循环系统的控制程序的流程图。
图4示出低压排气再循环系统的另一控制程序的流程图。
具体实施例方式下面的说明涉及用于排气再循环(EGR)系统的方法，该EGR系统联接到机动车辆 中的涡轮增压发动机。在一个示例中，成比例EGR冷却器旁路被联接在低压EGR系统中以调 制已冷却和未冷却EGR的量。可以调整绕过冷却器的旁路的数量(例如未冷却EGR的量)， 从而经由例如反馈控制来控制在冷却器之后已冷却和未冷却EGR进行混合之处的混合物 温度到期望温度。在一个示例中，调整旁路的水平(level)以提供足够高的混合物温度，从 而在混合位置之后减少水冷凝的形成。这可使得能够实现低压EGR而无需减小(例如同时 保持)处于期望的总EGR率的总EGR率，即使在发动机和催化剂预热操作过程中。此外，在 某些实施例中，可以控制低压EGR的混合物温度和进气以进一步减小压缩机上游的进气通 道中的冷凝形成。例如，可调整进气通道中的节流阀以控制进气和EGR的混合物温度，或者 可调整低压EGR阀。上述方法因此可使得能够利用具有低冷却剂温度的低压EGR(例如，在 预热的同时冷却剂温度小于阈值的过程中)，而不会引起压缩机的耐用性问题。现在参考图1，其为多气缸发动机10的一个气缸的示意图，该多气缸发动机可包 括在汽车的推进系统中。发动机10可至少部分由包括控制器12的控制系统和经由输入设 备130来自车辆驾驶员132的输入被控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板以 及用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即气 缸)30可以包括燃烧室壁32，该燃烧室壁中放置活塞36。在某些实施例中，气缸30中的活 塞36的表面可具有凹腔(bowl)。活塞36可以联接到曲轴40上，从而该活塞的往复运动被 转化为该曲轴的旋转运动。曲轴40可经中间传动系统联接到车辆的至少一个驱动轮。此 外，一个起动电机可以经由飞轮联接到曲轴40上，以能够起动发动机10的运转。燃烧室30可通过进气通道42接收来自进气歧管44的进气并且可通过排气通道 48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可以选择性地分别通过进气阀52和排气阀 54与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气阀和/或两个 或更多个排气阀。进气阀52可由控制器12通过电动阀致动器(EVA) 51控制。类似地，排气阀54可 由控制器12通过EVA 53控制。可替代地，可变阀致动器可以是能使阀致动的电动液压或任 何其他可想到的机构。在某些条件下，控制器12可改变提供给致动器51和53的信号从而 控制各进气阀和排气阀的打开和闭合。进气阀52和排气阀54的位置可分别由阀门位置传 感器55和57确定。在可替代实施例中，一个或多于一个进气阀和排气阀可由一个或多于 一个凸轮致动，并可利用凸轮轮廓变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变阀正时(VVT)和/ 或可变阀升程(VVL)系统中的一个或多于一个来改变阀操作。例如，气缸30可以替代性地 包括经由电动阀致动控制的进气阀和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气阀。所示的燃料喷射器66直接联接到燃烧室30以便与经由电子驱动器68从控制器 12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地直接喷射燃料到燃烧室中。以该方式，燃料喷射器66 提供所谓的直接喷射燃料到燃烧室30中。燃料喷射器可安装在例如燃烧室的侧面或在燃 烧室顶部。燃料可通过燃料系统(未示出)被输送给燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料 箱、燃料泵和燃料管路。
在选择的操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88可通 过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火组件，但在一些实施例中，发 动机10的燃烧室30或一个或多于一个其他燃烧室可以在具有或不具有点火火花的情况下 以压缩点火模式进行操作。进气通道42可包括分别具有节流阀片64和65的节流阀62和63。在该特定的 示例中，可通过提供给节流阀62和63中所包括的电动机或致动器的信号由控制器12改变 节流阀片64和65的位置，这种配置通常被称为电子节流控制(ETC)。以这种方式，节流阀 62和63可以被操作以改变提供给燃烧室30以及其他发动机气缸的进气。节流阀片64和 65的位置可通过节流位置信号TP提供给控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传 感器120和歧管空气压力传感器122以便分别提供信号MAF和MAP给控制器12。此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可经高压EGR(HP-EGR)通道 140和/或低压EGR(LP-EGR)通道150使期望部分的排气从排气通道48流到进气通道44。 提供给进气通道44的EGR的量可由控制器12通过HP-EGR阀142或LP-EGR阀152改变。 在一些实施例中，节流阀可包括在排气中以帮助驱动EGR。此外，EGR传感器144可布置在 EGR通道内并可提供压力、温度和排气浓度中的一个或多于一个的指示。可替代地，可基于 来自MAF传感器(上游)、MAP (进气歧管)、MAT (歧管气体温度)以及曲柄速度传感器的 信号通过计算值来控制EGR。此外，可基于排气氧气传感器和/或进气氧气传感器(进气 歧管)来控制EGR。在某些条件下，EGR系统可用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温 度。图1示出了高压EGR系统和低压EGR系统，在高压EGR系统中EGR是从涡轮增压器的 涡轮上游流到涡轮增压器的压缩机下游，而在低压EGR系统中EGR是从涡轮增压器的涡轮 下游流到涡轮增压器的压缩机上游。此外，如图1所示，HP-EGR系统可包括HP-EGR冷却器 146，且LP-EGR系统可包括LP-EGR冷却器158以便例如阻止热量从EGR气体传到发动机冷 却剂。在可替代实施例中，发动机10可仅包括HP-EGR系统或仅包括LP-EGR系统。同样地，发动机10可进一步包括压缩设备，例如包括沿进气歧管44布置的至少一 个压缩机162的涡轮增压器或增压器(supercharger)。对于涡轮增压器，压缩机162可至 少部分由沿排气通道48布置的涡轮机164(如经由轴)驱动。对于增压器，压缩机162可 至少部分由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经涡轮增压器或增压器提 供给发动机的一个或多于一个气缸的压缩量可由控制器12改变。所示的排气传感器126联接到在排放控制系统70上游和涡轮164下游的排气通 道48。传感器126可以是提供排气空燃比的指示的任何适当传感器，例如线性氧传感器或 UEGO (通用或宽范围的排气氧传感器)、双态氧传感器或EG0、HEG0(加热的EGO)、N0x、HC或 CO传感器。所示的排放控制设备71和72沿排放通道48布置在排气传感器126的下游。设 备71和72可以是选择性催化还原(SCR)系统、三效催化器(TWC)、Ν0χ捕集器、各种其他排 放控制设备或其组合。例如，设备71可以是TWC，而设备72可以是微粒过滤器(PF)。在某 些实施例中，PF 72可以位于TWC 71的下游(如图1所示)，而在其他实施例中，PF 72可 以位于TWC 72的上游(图1中未示出)。此外，在某些实施例中，在发动机10的运行过程 中，排放控制设备71和72可通过在特定空燃比内运行发动机的至少一个气缸而周期性地 复位。
控制器12在图1中被显示为微处理器，其包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输 出端口 104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特别示例中被显示为只读存 储芯片(ROM) 106)、随机存取存储器(RAM) 108、磨损修正系数存储器(ke印alive memory) (KAM) 110和数据总线。控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了以前 讨论的那些信号外，这些信号还包括来自质量空气流量传感器122的感应质量空气流量 (MAF)；来自联接到冷却套管114上的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联 接到曲轴40上的霍尔效应传感器118(或其他类型传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来 自节流阀位置传感器的节流阀位置(TP)；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP) 的测量值。发动机速度信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感 器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管中真空或者压力的指示。注意到可以使用 以上传感器的不同组合，例如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦可。在理想配比 运行期间，MAP传感器可给出发动机转矩的指示。此外，该传感器与所检测的发动机速度一 起提供进入气缸的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也可用作发动机速度传感器 的传感器118可在曲轴的每次回转中产生预定次数的相等间隔脉冲。存储媒介只读存储器106可以用计算机可读数据进行编程，该计算机可读数据代 表可由处理器102执行以实施下述方法和预测到但未具体列出的其他变体的指令。如上所述，图1仅示出了多气缸发动机的一个气缸，并且每个气缸可相似地包括 它自身的一组进气阀/排气阀、燃料喷射器、火花塞等。参考图2，该图示意地显示具有低压排气再循环系统的发动机的另一示例性实施 例。具体地，图2所示的构型示出包括低压EGR系统的车辆系统6，该低压EGR系统具有带 有旁路154的冷却器158。车辆系统6进一步包括联接到变速器14的内燃发动机10，上面 参考图1描述了内燃发动机10。变速器14可以是手动变速器、自动变速器或其组合。此 外，也可包括各种附加组件，如转矩变换器和/或其他齿轮如最终驱动单元等。所示的变速 器14联接到驱动轮16，驱动轮进而与路面13接触。此外，车辆系统6可包括最终引导到尾管(图2中未示出)的排气通道48，其最终 将排气排放到大气中。如上所述，车辆系统6的排气通道48可包括一个或多于一个排放控 制设备，如三元催化器71和微粒过滤器72。如上所述，车辆系统6可进一步包括具有压缩 机162的涡轮增压器，该压缩机至少部分由沿排气通道48布置的涡轮164驱动。车辆系统6可包括控制系统41。所示的控制系统41具有控制器12，该控制器接 收来自多个传感器61的信息(其各种示例在下面说明)，并发送控制信号到多个致动器 81 (其各种示例在下面说明)。作为一个示例，传感器61可包括位于低压EGR系统中的温 度传感器159以便确定已冷却和未冷却EGR的混合物的温度。作为另外一个示例，致动器 81可包括控制阀，如低压EGR阀152和进气歧管44中的节流阀63。此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可使期望部分的排气从涡轮 164上游的排气通道48经由EGR通道140流入进气通道44，排气进入压缩机162下游的进 气通道44。同样地，EGR系统可以是高压EGR(HP-EGR)系统。可由控制器12通过HP-EGR阀 142根据发动机运行条件如发动机速度、发动机负载等来改变提供给进气歧管44的HP-EGR 的量。HP-EGR通道140可包括联接到车辆的冷却系统(图2中未示出)的EGR冷却器146， 其可降低流经高压EGR通道的排气温度。
此外，另一个排气再循环系统可使期望部分的排气从涡轮机164下游的排气通道 48经由EGR通道150流到压缩机162上游的进气通道44 ；因此，该EGR系统可以是低压 EGR(LP-EGR)系统。可由控制器12通过LP-EGR阀152根据发动机运行条件来改变提供给 进气通道42的LP-EGR的总量。LP-EGR通道150可包括联接到车辆的冷却系统(图2中未 示出)的冷却器158，以便阻止从EGR气体到发动机冷却剂的传热。此外，低压EGR系统可包括旁路154以便使排气绕过EGR冷却器158流到LP-EGR 通道150中的一个位置，该位置在EGR冷却器158下游和与进气通道42连接的结合点上游。 LP-EGR系统可进一步包括旁通阀156，该旁通阀可由控制器12控制以便调节流经旁路154 的排气量(例如，旁通阀156可打开以允许总LP-EGR的60%流入旁路154，且总LP-EGR的 40%流入冷却器158)。以这种方式，一定量的LP-EGR可保持不冷却，且因此处于比流经冷 却器158的LP-EGR更高的温度。低压EGR系统也可包括一个或多于一个传感器以便测量 排气的温度。虽然图2中仅示出用于确定已冷却EGR和未冷却EGR的混合物的温度(Tmix, ！)的温度传感器159，但作为替代，LP-EGR系统可包括例如用于确定进入EGR冷却器158之 前的排气温度(Tin)、离开冷却器158之后的排气温度(T。ut)等的传感器，通过这些温度可估 计 Tmix, 1 O图3和图4示出联接到发动机的低压排气循环系统(如联接到参考图1和图2说 明的发动机10的LP-EGR系统)的示例性控制程序。图3示出控制已冷却和未冷却低压 EGR的第一混合物的温度的程序。图4示出控制发动机的进气歧管中新鲜空气和低压EGR 的第二混合物的程序。首先参考图3，其示出控制低压排气再循环(LP-EGR)系统中的第一混合物温度的 程序300。特别地，程序300根据已冷却和未冷却EGR的期望混合物温度控制穿过LP-EGR 冷却器的EGR流量。在程序300的310处，确定发动机是否处于冷起动条件下或者环境温度(如车辆 外面的温度)是否低于阈值温度。如此处提到的，“冷起动”意味着发动机是在这样的条件下 起动的，即发动机已经冷却到可能相对较热或较冷的环境条件。此外，在冷起动条件期间， 发动机冷却剂温度可能低于一阈值(如温度调节器打开的温度)。如果确定发动机处于冷 起动条件下或环境温度低于阈值温度，则程序300进行到312处，在这里确定第一混合物的 温度(TmixJ是否小于期望温度。例如，期望温度可能基于瞬时发动机冷却剂温度或环境温 度以及LP-EGR流量相对总流量(包括新鲜空气)的百分比来确定。在其他示例中，可以基 于瞬时LP-EGR冷却剂温度来调整该期望温度。在某些实施例中，第一混合物温度可通过位 于LP-EGR系统内的温度传感器测量。在其他实施例中，进入冷却器的排气的温度和排出冷 却器的EGR的温度以及流经旁路和冷却器的EGR的量可被用来确定已冷却和未冷却EGR的 混合物的温度。如果确定发动机不处于冷起动条件下，或环境温度不低于阈值温度，或如果 Tfflixa超过期望温度，则程序300进行到324处，在这里发动机在当前运行参数下继续运行。另一方面，如果确定Tmixil低于期望温度，则程序300进行到314处，在这里确定 LP-EGR冷却器旁通阀是否打开(例如，排气是否经旁路流动)。如果旁通阀没有打开，则程 序300进行到316处，在这里打开旁通阀。如果确定旁通阀打开，则程序300进行到320处， 在这里确定旁通阀是否打开到最大量。如此处提到的，“旁通阀打开到最大量”意味着冷却 器旁通阀处于这样的位置，即使得最大量的排气流经旁路，且基本没有排气流经EGR冷却器。在某些实施例中，根据冷却器旁路设计，打开旁通阀到最大量实质上并不切断经过冷却器的流量，而是打开可能是最小阻力路径的旁路；因此，经过旁路管线的流量被最大化。一旦在316处旁通阀打开，或者如果在320处确定旁通阀没有打开到最大量，则图 3的程序300进行到318，在这里根据已冷却和未冷却EGR的混合物温度(Tmixi，l)调整旁通 阀。例如，可增加旁通阀的开口以允许更多排气流经旁路(且更少排气流经EGR冷却器)， 因而增加TmixY，l在某些示例中，如果确定旁通阀打开到最大量，则程序300进行到322处，在这里 调节LP-EGR阀以控制进入LP-EGR系统的排气的总量，从而解决水冷凝的形成问题。作为 一个示例，如果旁通阀打开到最大量，且Tmixil仍然小于期望温度，则可调节LP-EGR阀以减 小LP-EGR的总量。以这种方式，LP-EGR的总量减小，因为混合物温度不能达到期望值，且 有更大的可能性形成冷凝。如上所述，可调节旁路以提供期望的混合物温度，其中期望的混合物温度可根据 冷却剂温度或环境温度确定，同时保持期望的总LP-EGR流速。同样地，可减少在LP-EGR通 道中形成的冷凝，该冷凝在进入涡轮增压器之前蒸发可能是困难的。在某些实施例中，如果 未达到期望温度且旁通阀门打开最大量，则可调节总LP-EGR流速。另外，如下所述，可调节 LP-EGR阀或进气通道中的节流阀以控制包括第一混合物和新鲜空气的第二混合物的温度。图4示出控制LP-EGR和新鲜空气的第二混合物的温度的流程图。特别地，程序400 基于第二混合物的瞬时温度和第二混合物的期望温度来控制LP-EGR阀以及进气通道中的 节流阀。在程序400的410处，确定发动机是否处于冷起动条件下或者环境温度(如车辆 外面的温度)是否低于阈值温度。如此处提到的，“冷起动”意味着发动机是在这样的条件 下起动的，即发动机已经冷却到可能相对较热或较冷的环境条件。如果确定发动机处于冷 起动条件下，或者如果环境温度低于阈值温度，则程序400进行到412处，在这里确定第二 混合物的温度(Tmix,2)是否低于期望温度。第二混合物包括第一混合物(如已冷却和未冷 却的低压EGR的混合物)和来自车辆外部的新鲜空气。在某些实施例中，可以通过进气通 道中的温度传感器测量第二混合物的温度。在其他实施例中，可基于混合物中的新鲜空气 和EGR的量以及它们各自的温度确定第二混合物的温度。另外，第二混合物的期望温度可 具有这样的值，即使得在进气(如新鲜空气)与已冷却和未冷却LP-EGR的混合物混合时， 在压缩机上游的进气通道中不形成冷凝。同样地，可基于进气通道中空气的露点温度确定 期望温度。如果确定发动机不处于冷起动条件下或环境温度超过阈值温度，或如果Tmix,2大 于期望温度，则程序400进行到428处，在这里发动机以当前运行参数继续运行。另一方面，如果确定Tmix,2小于期望温度，则程序400进行到414处，在这里确定旁 通阀是否打开到最大量。如上所述，如果旁通阀打开到最大量，则最大量的排气流经旁路， 且基本没有排气流经EGR冷却器。如果旁路没有打开到最大量，则程序400进行到430处， 在这里增加旁路开口(如更多排气流经旁路)。以这种方式，第一混合物含更多量的未冷却 EGR,且可增加第二混合物的温度。如果在图4中的程序400的414处确定旁通阀打开到最大量，则程序400进行 到416处，在这里确定LP-EGR阀门是否打开到最大量(例如最大量的LP-EGR流经LP-EGR 系统)。如果确定LP-EGR阀门没有打开到最大量，则程序400进行到418处，在这里增加LP-EGR的量。以这种方式，可控制在期望温度的更大量的第一混合物可加入第二混合物，因 而增加第二混合物的温度。相反，如果LP-EGR阀门打开到最大量，则图4中的程序400进行到420处，在这里 确定节流阀是否打开到最大量。当节流阀打开到最大量时，最大量的新鲜空气从车辆外部 流入进气通道。同样地，可不调节节流阀以增加第二混合物中新鲜空气的量。因此，如果确 定节流阀打开到最大量，则程序400进行到424处，在这里减少低压EGR的总量。在某些示 例中，根据减小的LP-EGR的量，可增加HP-EGR率，以便保持总EGR率。以这种方式，进入进 气通道的LP-EGR的量减小，且压缩机上游形成冷凝的可能性减小。另一方面，如果节流阀打开到最大量，则程序400进行到422处，在这里确定环境 温度是否大于第二阈值温度。如果环境温度不大于第二阈值温度，则增加第二混合物中新 鲜空气的量可减小第二混合物的温度，而非增加该温度从而帮助达到期望温度。因此，如上 所述，如果环境温度小于第二阈值量，则程序400进行到424处，在这里减小LP-EGR的量。如果确定环境温度大于第二阈值温度，则图4中的程序400进行到426处，在这里 增加节流阀开口。节流阀开口增加的量可取决于例如新鲜空气的湿度和/或第二混合物的 期望温度。以这种方式，可增加第二混合物的温度(Tmix,2)以减小在压缩机上游形成冷凝的 可能性。因此，可减少涡轮增压器压缩机中的冷凝形成和质量退化，同时在发动机冷起动 期间或环境温度低于阈值温度期间仍然使用低压排气再循环。如上所述，LP-EGR系统可包 括旁路，该旁路具有可控阀以便使至少部分排气绕过LP-EGR系统中的EGR冷却器流动。以 这种方式，已冷却和未冷却EGR的混合物温度可控制在期望值。此外，可调节LP-EGR阀和/ 或节流阀以控制进气通道中的LP-EGR/新鲜空气混合物的温度，进一步减少在发动机进气 通道中压缩机上游形成冷凝的可能性。在可替代实施例中，为了保持混合物的温度高于期望的混合物温度，第一步可以 是减小LP-EGR的量(可选相应地增加HP-EGR以保持总的期望EGR率，或保持期望的进气 氧气浓度在目标值)。然后，作为第二步，如果减小LP-EGR引起已冷却和未冷却EGR的混合 物温度(TmixJ降到阈值以下，则进气节流阀可被用来减少进气流。应注意在此包括的示例性控制和估计程序可以用于不同的发动机和/或车辆系 统配置。在此描述的具体程序可以代表一个或多于一个任意数量的处理策略，例如事件驱 动、中断驱动、多任务、多线程等等。就此而言，各种步骤、操作或功能可以以所示的顺序实 施、并行实施或者在一些情况下被省略。类似地，该处理的顺序并不是实现在此所述的示例 性实施例的特征和优点所必需的，只不过被提供以便于展示和说明。根据所使用的特别策 略可以重复实施一个或多于一个所示的步骤或者功能。此外，所述步骤可以图表性地代表 有待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒介内的代码。更进一步应该理解的是，在此公开的这些配置和程序本质上是示例性的，并且这 些具体的实施例不应从限定的角度进行解释，因为可能存在多种变体。例如，上述技术可以 应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4 (opposed 4)以及其他发动机类型。本公开的主题包括 多种系统和配置以及在此公开的其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合。随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该 被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元 件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其他组合以及子组合可能通过当前权利要 求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。
不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、相等或者不同，这种权利要求均被视 为包括在本公开的主题内。
权利要求
一种用于排气再循环即EGR系统的方法，该EGR系统包括联接到车辆中的涡轮增压发动机的EGR冷却器，该方法包括在选择的运行条件下，在进气通道进口上游的混合位置处，通过使至少一部分排气流经绕过所述EGR冷却器的旁路来控制已冷却和未冷却EGR的混合物温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述已冷却和未冷却EGR在进入所述发动机的进 气通道之前被混合，且其中所述混合物温度被保持在阈值混合物温度以上以减小所述混合 物中的冷凝。
3.根据权利要求1所述的方法，其中选择的运行条件包括发动机冷起动。
4.根据权利要求1所述的方法，其中选择的运行条件包括EGR冷却剂温度，且期望的混 合物温度以所述EGR冷却剂温度为基准。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述EGR系统包括调节经过所述旁路的EGR流量 的EGR冷却器旁通阀。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述EGR系统是低压EGR系统。
7.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括基于进入所述EGR冷却器的排气的温度、 排出所述EGR冷却器的排气的温度以及穿过所述旁路的排气量和穿过所述EGR冷却器的排 气量来估计所述混合物温度。
8.根据权利要求1所述的方法，其中传感器产生所述混合物温度的指示。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括输送所述已冷却和未冷却EGR的混合物 到所述涡轮增压器的压缩机上游的所述进气通道，在这里所述混合物与进气混合。
10.一种用于低压排气再循环即LP-EGR系统的方法，该LP-EGR系统包括联接到车辆中 的涡轮增压发动机的LP-EGR冷却器，该方法包括在选择的运行条件下使第一数量的EGR流经所述冷却器；使第二数量的EGR流经绕过所述冷却器的旁路到达在所述冷却器下游且在进气通道 上游的位置，以便与所述第一数量的EGR混合并产生已冷却EGR和未冷却EGR的第一混合 物；输送所述第一混合物到所述进气通道，在这里其与新鲜空气混合以产生第二混合物；基于所述第一混合物的温度调节第一阀；以及基于所述第二混合物的温度调节第二阀。
全文摘要
本发明描述了用于排气再循环(EGR)系统的各种系统和方法，该EGR系统包括联接到车辆中的涡轮增压发动机的EGR冷却器。一种示例性方法包括，在选择的运行条件下，在进气通道进口上游的混合位置处，通过使至少一部分排气流经绕过EGR冷却器的旁路来控制已冷却和未冷却EGR的混合物温度。
文档编号F02B29/04GK101988446SQ201010238988
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月27日 优先权日2009年7月30日
发明者E·M·库尔茨 申请人:福特环球技术公司