用于低压排气再循环的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于低压排气再循环的方法和系统。一种用于控制流过压缩机再循环通道的空气流的方法包括：在第一条件期间：基于裕度减少流过压缩机再循环通道的空气流，该裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率、流过压缩机再循环通道的空气流的速率和EGR流的速率。以此方式，CRV再循环流可以被控制为小于可能潜在地回流到放置在进气通道中的空气过滤器的量，从而防止包含在CRV再循环流中的EGR以烟灰、油和水污染空气过滤器。
【专利说明】用于低压排气再循环的方法和系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年9月11日提交的题为“METHODS AND SYSTEMS FORLOW-PRESSURE EXHAUST GAS RECIRCULAT1N” 的美国临时专利申请 61/876，595 的优先权，其全部内容出于所有目的通过引用并入此处。
【背景技术】
[0003]内燃机可以利用从发动机排气系统到发动机进气系统的排气再循环(称为排气再循环(EGR)的过程)以减少受调整的排放。在包括涡轮和压缩机的涡轮增压发动机中，排气可以通过高压(HP)EGR系统和/或低压(LP)EGR系统再循环。在HP EGR系统中，排气从涡轮的上游抽取并与压缩机下游的进气混合。在LP EGR系统中，排气从涡轮的下游抽取并与压缩机上游的进气混合。
[0004]EGR系统可以配备有容纳在CRV通道内的压缩机再循环阀(CRV)。当打开时，CRV可以用于在某些状况期间通过将压缩机下游的进气混合物再循环回到压缩机上游的进气通道来减少压缩机喘振。
[0005]然而，在配备有LP-EGR系统、CRV的发动机中，压缩机旁通流将包含EGR，并因此包含碳烟灰、油和水。通过CRV通道的大量回流会使包含空气的EGR到达进气过滤器，从而污染空气过滤器并导致其过早失效，对于在空气过滤器和压缩机之间容量较小的系统而言尤其如此。由于配备有LP-EGR系统的发动机可能接近压缩机喘振条件操作，在加速或紧跟着突然减速的高负载的状况期间要求大量回流，因此这是特别关注的。
【发明内容】
[0006]发明人在此已经认识到以上问题，并且已经设计了至少部分解决它们的许多途径。在一个示例中，用于控制流过压缩机再循环通道的空气流的方法包括:在第一条件期间:基于裕度(margin)减少流过压缩机再循环通道的空气流，该裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率、流过压缩机再循环通道的空气流的速率和EGR流的速率。以此方式，CRV再循环流可以被控制为小于可能潜在地回流到放置在进气通道中的空气过滤器中的量，从而防止包含在CRV再循环流中的EGR以烟灰、油和水污染空气过滤器。
[0007]在另一个示例中，用于发动机的系统包括:涡轮增压器，其包括布置在进气通道中的压缩机和布置在排气通道中的涡轮；低压排气再循环(EGR)系统，其包括将排气通道与压缩机上游的进气通道耦接的EGR通道；压缩机再循环通道，其将压缩机下游的进气通道与压缩机上游的进气通道耦接；控制器，其保存基于裕度减少流过压缩机再循环通道的空气流，该裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率减去流过压缩机再循环通道的空气流的速率，并进一步减去流过EGR通道的EGR流的速率。以此方式，尽管发动机隔舱限制限制了进气体积，但系统将减少包含可能进入进气通道的CRV再循环流的EGR量。减少该量可以允许使用EGR系统，同时限制可能污染放置在进气通道中的空气过滤器的污染物浓度。
[0008]在又一个示例中，用于发动机的方法包括:在压缩机再循环阀打开的第一条件期间:测量在压缩机入口处的空气流的速率；测量流过压缩机再循环通道的空气流的速率；测量流过低压EGR通道的EGR流的速率；基于在压缩机入口处的空气流的速率、流过压缩机再循环通道的空气流的速率和流过低压EGR通道的EGR流的速率的当前值，确定裕度值；当裕度值低于阈值时关闭压缩机再循环阀。以此方式，可以基于发动机工况连续监测并调节发动机的进气和EGR系统中的空气压力和空气/气体流速，以防止可能导致包含污染放置在进气系统中的部件(例如，空气过滤器)的气体的EGR的大体积回流事件。
[0009]在单独或结合附图阅读以下【具体实施方式】之后，本描述的上述优点和其他优点以及特征将显而易见。
[0010]应当理解，提供上述
【发明内容】
是为了以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一批概念。其并不旨在识别出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所要求保护的主题的保护范围通过跟随【具体实施方式】的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决在以上或在本发明的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1示出包括LP EGR系统的双润轮增压发动机系统的示意性示图。
[0012]图2示出图1的双涡轮增压发动机系统的进气系统的一部分的示意性示图。
[0013]图3示出用于控制通过CRV通道的气流的高层次方法的流程图。
[0014]图4示出使用图3所示方法操作涡轮增压发动机系统的正时曲线图。
【具体实施方式】
[0015]以下描述涉及在涡轮增压内燃机的操作期间控制通过压缩机再循环阀通道的流。如图1的示例实施例所示，发动机系统可以包括两个支路，每个支路配备有涡轮增压器和EGR系统。如图2更详细地所示，每个支路可以分为各个节段和区间，其中在每个区间中放置传感器，用于测量局部的空气和气体流速和/或局部的空气和气体压力。通过监测局部的空气和气体流速及压力，可以通过控制流过压缩机再循环阀通道的流来减轻发动机内的空气过滤器的污染，如图3中的示例方法所示。图4示出使用图3所示的方法以控制图1和图2的涡轮增压发动机的示例正时曲线图。
[0016]图1示出示例涡轮增压发动机系统100的示意性描述，该系统包括多缸内燃机10与双涡轮增压器120和130 (它们可以是相同的)。作为一个非限制性示例，发动机系统100可以被包括作为乘客交通工具推进系统的一部分。尽管本文没有示出，但是可以使用诸如具有单个涡轮增压器的发动机的其他发动机配置，而不脱离本公开的范围。
[0017]发动机系统100可以至少部分地通过控制器12并且通过经输入设备192来自交通工具操作员190的输入来控制。在该示例中，输入设备192包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器194。控制器12可以是微型计算机，其包括以下部分:微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(例如，只读存储器芯片)、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。存储介质只读存储器可以用表示非临时性指令的计算机可读数据进行编程，这些非临时性指令可由微处理器执行，以便执行以下所描述的例程和所期望但未具体列出的其他变体。控制器12可以被配置为接收来自多个传感器165的信息，并且发送控制信号到多个致动器175 (本文描述了致动器的各种示例)。诸如多种附加的阀和节气门的其他致动器可以耦合到发动机系统100中的不同位置。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据，处理该输入数据，并且基于在其中所编程的、对应于一个或多个例程的指令或代码，响应于所处理的输入数据而触发致动器。以下关于图3描述了示例控制例程。
[0018]发动机系统100可以经由进气通道140接收进气。如图1所示，进气通道140可以包括空气过滤器156和进气系统(AIS)节气门115。AIS节气门115可以被配置为调节并控制LP EGR流量。AIS节气门115的位置可以通过控制系统经由通信地耦合到控制器12的节气门致动器117来调节。
[0019]进气的至少一部分可以经由如在142所指示的进气通道140的第一支路被引导至涡轮增压器120的压缩机122，并且进气的至少一部分可以经由如在144所指示的进气通道140的第二支路被引导至涡轮增压器130的压缩机132。因此，发动机系统100包括压缩机122和132上游的低压AIS系统191，以及压缩机122和132下游的高压AIS系统193。
[0020]可以经由压缩机122压缩总进气的第一部分，其中其可以经由进气通道146提供到进气歧管160。因此，进气通道142和146形成发动机的进气系统的第一支路。类似地，可以经由压缩机132压缩总进气的第二部分，其中其可以经由进气通道148提供到进气歧管160。因此，进气通道144和148形成发动机的进气系统的第二支路。如图1所示，来自进气通道146和148的进气在到达进气歧管160之前，可以经由共同的进气通道149重新组合，在进气歧管160处进气可以提供到发动机。在一些示例中，进气歧管160可以包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器183，其各自与控制器12通信。在所示的示例中，进气通道149还包括空气冷却器154和节气门158。节气门158的位置可以通过控制系统经由通信地耦合到控制器12的节气门致动器157来调节。如所示出，节气门158可以被布置在空气冷却器154下游的进气通道149中，并且可以被配置为调节进入发动机10的进气流的流动。
[0021]如图1所示，压缩机再循环阀(CRV) 152可以被布置在CRV通道150中，并且CRV 155可以被布置在CRV通道151中。在一个示例中，CRV 152和155可以是电子气动CRV(EPCRV)。可以控制CRV152和155，使得当对发动机增压时能够释放进气系统中的压力。CRV通道150的第一末端可以与压缩机132上游的进气通道144耦接，并且CRV通道150的第二末端可以与压缩机132下游的进气通道148耦接。类似地，CRV通道151的第一末端可以与压缩机122上游的进气通道142耦接，并且CRV通道151的第二末端可以与压缩机122下游的进气通道146耦接。根据每个CRV的位置，可以将通过对应的压缩机压缩的空气再循环到压缩机上游的进气通道(例如，压缩机132的进气通道144和压缩机122的进气通道142)中。例如，CRV 152可以打开以再循环压缩机132上游的压缩空气，和/或CRV 155可以打开以再循环压缩机122上游的压缩空气，以便在选定的条件期间释放进气系统中的压力，从而降低压缩机喘振负载的影响。CRV 155和152可以通过控制系统被动控制或主动控制。
[0022]如所示出，LP AIS压力传感器186被布置在进气通道140、142和144的接合处，并且HP AIS压力传感器169被布置在进气通道149中。然而，在其他预期的实施例中，传感器186和169可以分别被布置在LP AIS和HP AIS内的其他位置。除了其他功能之外，来自LP AIS压力传感器186和HP AIS压力传感器169的测量值可以用于确定压缩机压力t匕，其可以是压缩机喘振风险估计的因素。
[0023]发动机10可以包括多个汽缸14。在所示的示例中，发动机10包括六个以V型配置布置的汽缸。具体地，六个汽缸被布置在两个汽缸排13和15上，其中每个汽缸排包括三个汽缸。在替换示例中，发动机10可以包括两个或更多汽缸，例如4、5、8、10或更多汽缸。这些各个汽缸可以相同地划分并以替换配置布置，例如V型、直线型、水平对置型等。每个汽缸14可以配置有燃料喷射器166。在所示的示例中，燃料喷射器166是直接汽缸内式喷射器166。然而,在其他不例中，燃料喷射器166可以被配置为进气道式燃料喷射器。在一些示例中，进气道式和直接汽缸内式喷射器都可以耦接到同一发动机汽缸。
[0024]经由共同的进气通道149提供到每个汽缸14 (本文也称为燃烧室14)的进气可以用于燃料燃烧，并且燃烧产物可以接着经由汽缸排专用排气通道排出。在所示的示例中，发动机10的汽缸的第一汽缸排13可以经由共同的排气通道17排出燃烧产物，并且汽缸的第二汽缸排15可以经由共同的排气通道19排出燃烧产物。
[0025]每个汽缸14的进气门和排气门的位置可以经由耦接到阀推杆的液压致动挺杆，或经由在其中使用凸轮凸角的凸轮轮廓变换机构来调整。在该示例中，每个汽缸14的至少进气门可以使用凸轮致动系统通过凸轮致动来控制。具体地，进气门凸轮致动系统25可以包括一个或多个凸轮，并且可以利用进气门和/或排气门的可变凸轮正时或升程。在替换实施例中，进气门可以通过电动阀致动来控制。类似地，排气门可以通过凸轮致动系统或电动阀致动来控制。
[0026]通过发动机10经由排气通道17排出的燃烧产物可以被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮124，这继而可以经由轴126提供机械功到压缩机122，以便提供对进气的压缩。替换地，流经排气通道17的排气中的一些或全部可以经由通过废气门128控制的涡轮旁通通道123绕过涡轮124。废气门128的位置可以通过由控制器12引导的致动器(未示出)来控制。作为一个非限制性示例，控制器12可以经由电磁阀调节废气门128的位置。在该特定示例中，电磁阀可以接收布置在压缩机122上游的进气通道142和布置在压缩机122下游的进气通道149之间的空气压差，以便有助于致动器根据该压差对废气门128进行致动。在其他示例中，可以使用除了电磁阀以外其他合适的途径来致动废气门128。
[0027]类似地，通过发动机10经由排气通道19排出的燃烧产物可以被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮134，这继而可以经由轴136提供机械功给压缩机132，以便提供对流过发动机进气系统的第二支路的进气进行压缩。替换地，流过排气通道19的排气中的一些或全部可以经由通过废气门138控制的涡轮旁通通道133绕过涡轮134。废气门138的位置可以通过由控制器12引导的致动器(未示出)来控制。作为一个非限制性示例，控制器12可以经由电磁阀调节废气门138的位置。在该特定示例中，电磁阀可以在布置在压缩机132上游的进气通道144和布置在压缩机132下游的进气通道149的空气压力之间进行调制，以便有助于经由致动器对废气门138进行致动。在其他示例中，可以使用除了电磁阀以外其他合适的途径来致动废气门138。
[0028]通过汽缸经由排气通道19排出的燃烧产物可以经由涡轮134下游的排气通道170被引导至大气，而经由排气通道19排出的燃烧产物可以经由涡轮124下游的排气通道180被引导至大气。排气通道170和180可以包括一个或多个诸如催化器的排气后处理装置和一个或多个排气传感器。例如，如图1所示，排气通道170可以包括布置在涡轮124下游的排放控制装置129，并且排气通道180可以包括布置在涡轮134下游的排放控制装置127。排放控制装置127和129可以是选择性催化还原(SCR)装置、三元催化器(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。进一步地，在一些实施例中，例如，在发动机10的操作期间，可以通过在特定空燃比内操作发动机的至少一个汽缸来周期性重置排放控制装置127 和 129。
[0029]发动机系统100进一步包括低压(LP)EGR系统106和108。LP EGR系统106从排气通道180将期望部分的排气运送至进气通道144，而LP EGR系统108从排气通道170将期望部分的排气运送至进气通道142。在所示的实施例中，EGR在EGR通道195中从涡轮134的下游运送至进气通道144，在压缩机132上游的混合点处。类似地，EGR在EGR通道197中从涡轮124的下游运送至进气通道142，在压缩机122上游的混合点处。提供到进气通道144和142的EGR量可以通过控制器12经由EGR阀119和121改变，该EGR阀119和121分别在LP EGR系统106和108中耦接。在图1所示的示例实施例中，LP EGR系统106包括位于EGR阀119上游的EGR冷却器111，并且LP EGR系统108包括位于EGR阀121上游的EGR冷却器113。例如，EGR冷却器111和113可以将来自再循环的排气的热排出至发动机冷却剂。
[0030]在给定时间处的进气充气的EGR稀释百分比(例如，燃烧气体对发动机进气通道中的空气的比例)可以根据进气氧传感器168的输出来推断。在所示的实施例中，进气氧传感器位于进气通道146、148和149的接合处，在空气冷却器154上游。然而，在其他实施例中，传感器168可以被布置在空气冷却器154下游，或者布置在沿着进气通道149的另一个位置处。进气氧传感器168可以是用于提供进气充气的氧浓度指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器、进气UEGO(通用或宽范围排气氧)传感器、双态传感器等。控制器12可以基于来自进气氧传感器168的反馈来估计EGR流的百分比稀释。在一些示例中，控制器可以接着调节EGR阀119,EGR阀121、AIS节气门115、CRV152、CRV 155、废气门138和废气门128中的一个或多个，以实现进气充气的期望的EGR稀释百分比。
[0031]应当理解，在替换实施例中，发动机10可以包括一个或多个高压(HP) EGR系统和LP EGR系统，以便将来自涡轮上游的发动机排气通道的至少一些排气转移至压缩机下游的发动机进气口。
[0032]除了上述这些传感器，发动机系统100还可以包括不同的传感器165。如图1所示，共同的进气通道149可以包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器172和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器173，其中每个传感器与控制器12通信。低压AIS系统191可以包括温度传感器187和/或湿度传感器188。EGR通道195可以包括温度传感器198。类似地，EGR通道197可以包括温度传感器199。进一步地，尽管本文没有示出，进气通道142和144中的每个可以包括空气质量流量传感器。
[0033]图2示意性示出图1的双涡轮增压发动机系统的进气系统的一部分。尽管仅详细示出了进气系统的一个支路，但是应当理解，本文的描述可以适用于两个支路。
[0034]如图1和图2所示，CRV通道150的出口可以位于与沿着低压AIS系统191的进气通道144的EGR通道195的出口邻近。在该配置中，当LP-EGR系统有效时，CRV流可以包含再循环的排气。在某些条件下，CRV流可以回流到进气通道144中。如果回流的量足够大，则CRV流可以到达空气过滤器156。包含回流的EGR包括碳烟灰、油和水，因此这会污染空气过滤器并可能导致过早失效。例如，高负载或交通工具加速随后突然减速的条件可能导致高CRV流速，同时通过压缩机的流速减小。发明人在此已经认识到，通过监测CRV152上游和下游的流速及压力，可以识别回流事件污染空气过滤器156的条件，并采取行动以减轻回流事件。在本文中关于图3描述了用于监测并控制流过CRV的流的示例方法。
[0035]如图2所示，低压AIS的进气通道144可以划分为上游节段201和下游节段202。上游节段201包括进气通道144在空气过滤器156和CRV通道150的入口之间的部分。下游节段202包括进气通道144在CRV通道150的入口和到压缩机132的入口之间的部分。上游节段201可以进一步划分为第一上游区间203和第二上游区间204。第一上游区间203包括进气通道144在空气过滤器156和AIS节气门115之间的部分。第二上游区间204包括进气通道144在AIS节气门115和CRV通道150的入口之间的部分。
[0036]下游节段202的体积可以被认为是恒定的，并且本文中称为Vd_。第一上游区间203和第二上游区间204的体积也可以被认为是恒定的，并且本文中分别称为VupAF_AIS和VupAIS_?v。上游节段201的体积可以根据VupAF_AIlPVupAIS_ew计算，并且本文中称为Vup。然而，两个上游区间的压力和气体密度可以是不同的，因此可以在确定Vup之前计算两个上游区丨司的等效体积。
[0037]进气系统中可以包括其他传感器，使得可以在CRV上游和下游的不同点确定空气和气体压力以及流速。传感器可以耦合到控制器12，如关于图1针对传感器所描述的。进气通道148可以包括空气流量传感器205，其可以用于测量压缩机132下游的空气流。CRV通道150可以包括空气流量传感器206，其可以用于测量流过CRV通道的流。进气通道144可以包括压力传感器207和208。压力传感器207可以耦接到下游节段202内的进气通道144，并且可以用于测量CRV下游的空气压力。压力传感器208可以耦接到第一上游区间203内的进气通道144，并且可以用于测量AIS节气门115上游的空气压力。
[0038]在图2所示的示例中，存在三个流入进气通道144的潜在的空气/气体源。空气可以经由进气通道140流入，EGR可以经由EGR通道195流入，并且CRV流可以经由CRV通道150流入。空气/气体可以经由进气通道142或经由空气通道148并经由压缩机132流出第二支路。通过连续监测流入和流出第二支路的空气/气体流以及进气通道144的不同节段和区间中的空气/气体压力和密度，可以采取预防性行动以确保CRV回流事件不包含强迫EGR进入空气过滤器156的足够体积。
[0039]图3示出用于控制发动机系统(例如，图1和图2所示的发动机系统100)的示例高层次方法300的流程图。方法300可以被配置为由控制系统存储并由控制器(例如，图1所示的控制器12)实施的计算机指令。将参考图1和图2中详细示出的示例发动机的部件和特征对图3进行描述，但应当认识到，可以针对多个发动机配置执行方法300或其他等效方法，而不脱离本公开的范围。应当理解，在具有双涡轮增压器的发动机系统中，例如图1的发动机系统100，方法300可以在进气系统的两个支路或仅在一个支路处执行。
[0040]方法300可以在310处开始于测量或估计发动机工况。作为非限制性示例，工况可以包括环境温度和压力、增压、EGR阀位置、LP AIS系统中的进气氧浓度、踏板位置(PP)、发动机速度、发动机负载、发动机温度等。
[0041]继续在320处，方法300可以包括确定CRV 152是否为打开。在一些示例中，方法300可以开始于打开CRV，以便提供对条件的连续监测。在一些示例中，方法300还可以确定是否满足释放加速器踏板条件，并且仅当CRV是打开的且满足释放加速器踏板条件时，方法300可以继续进行。在图3所示的示例中，如果CRV是关闭的，则方法300可以进入325。在325处，方法300可以包括维持LP-EGR系统或多个系统的当前状况。
[0042]如果CRV是打开的，则方法300可以进入330。在330处，方法300可以包括计算变量Vam、Vrav、Vf和AirFiIterjnargin(空气过滤器裕量)的值。这些值可以使用来自关于如图2所描述的空气流量传感器和空气压力传感器的测量值来计算。这些值可以被重复计算并进行更新，以当CRV保持打开时反映最新的发动机工况。
[0043]Vam是表示进入压缩机132内的空气流的体积的变量，并且可以通过将进入压缩机132内的空气流对时间积分来计算。Vrav是表示流过CRV通道150的空气流的体积的变量，并且可以通过将流过压缩机上游的CRV 152的气体流对时间积分来计算。V-是表示流过EGR通道195的EGR流的体积的变量，并且可以通过将流过EGR通道195的EGR流对时间积分来计算。
[0044]AirFilter_margin是表示基于当前工况,进气系统在不污染空气过滤器的情况下接受CRV回流的容量的变量。AirFilter_margin可以用以下等式计算:
[0045]AirFilter_margin = Vup — Vcev — Veg^Vam
[0046]换句话说,AirFilter_margin表示CRV 152上游的进气通道144的体积和进入压缩机132内的空气流的体积之和减去进入进气通道144的CRV流和EGR流的体积。
[0047]继续在340处,方法300可以包括确定在330处计算的AirFilter_margin是否小于或等于阈值。该阈值可以是预定的，或者可以基于当前工况来计算。如果AirFilter_margin被确定为大于阈值，则方法300可以进入325。在325处，方法300可以包括维持一个或多个LP-EGR系统的当前状况。
[0048]如果AirFilter_margin被确定为小于或等于阈值,贝U方法300可以进入350。在350处，方法300可以包括采取行动以减少流过CRV的流。这可以包括部分或完全关闭CRV。在压缩机有效时减少CRV流可能引起压缩机喘振条件。因此，可以计算压缩机喘振的可能性，并且如果采用连续可变CRV，则方法300可以进一步包括计算CRV流的减少，使得避免压缩机喘振。
[0049]在一些实施例中，方法300可以包括用于提高进气系统容量的其他机构。在一些情形中，例如，可以通过部分或完全关闭EGR阀119以减少流入进气通道144的EGR量。
[0050]在一些实施例中，方法300可以包括用于基于发动机工况来限制增压的机构。增压增加会导致CRV流增加，这继而会导致在CRV回流期间空气过滤器污染。可以以反馈机制或前馈机制限制增压。例如，可以在收回(back-out)或挤出(crowd-out)状况下限制增压，以试图限制CRV流。例如，如果图3所示的方法300没有成功防止空气过滤器污染事件，或者如果单独限制CRV流不足以防止空气过滤器污染事件，则也可以在CRV回流事件之前或在CRV回流事件之后的某些条件下限制增压。
[0051]在一些实施例中，方法300可以包括用于通过控制CRV流平衡与压缩机喘振关联的噪声、振动和不舒适性(NVH)的机构。在一些示例中，NVH可以优选于导致空气过滤器污染事件的CRV回流。NVH事件和空气过滤器污染事件都可以被认为是累积失效。可以对此类失效的历史、未来失效的成本和关于部件失效的发展进行评估，并且方法300的实施可以进一步基于过去、当前或未来失效事件。在一些实施例中，NVH事件和空气过滤器事件的相对加权可以基于图1和图2中未示出的发动机部件的存在或不存在，例如，减轻NVH事件的谐振器和/或声学调谐维数，和/或降低NVH水平的压缩机涡轮叶片设计或扩散器设计。在基于空气/EGR通道设计或部件来防止或减弱NVH事件的实施例中，方法300可以支持(favor)原本产生不需要的NVH事件或者原本导致空气过滤器污染事件的空气/EGR流条件，作为对NVH事件的优选选项。
[0052]方法300可以包括基于实施方法300的相应系统的细节来计算AirFilter_margin的值。随着相应系统的AirFilter_margin增大或减小,策略可以被修改以允许更大或更小量的CRV回流体积。例如，发动机和/或发动机舱可以倾向更小体积、更有限的布局或部件间具有更短距离。CRV、EGR和/或PCV端口位置可以根据图1和图2所示的配置改变，从而导致更多或更少的EGR进入CRV流。随着新的空气过滤器部件被开发，空气过滤器使用时间可以被延长，从而实现更长使用时间和更多导致空气过滤器失效的空气过滤器污染事件。
[0053]在一些实施例中，方法300可以适于被应用到高压EGR系统、在压缩机上游或在CRV流内引入EGR的其他系统。在一些实施例中，方法300可以适于被应用于限制来自延迟进气阀关闭的回流。例如，方法300可以包括基于延迟进气阀关闭而限制CRV流的机构。在一些实施例中，可以基于延迟进气阀关闭的正时而限制CRV流。例如，随进气阀关闭延迟，可以更多地限制CRV流。
[0054]图3所示的方法可以实现一个或多个方法。在一个示例中，用于控制流过压缩机再循环通道的空气流的方法包括:在第一条件期间:基于裕度减少流过压缩机再循环通道的空气流，该裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率、流过压缩机再循环通道的空气流的速率和EGR流的速率。在一些实施例中，减少流过压缩机再循环通道的空气流包括关闭耦接到压缩机再循环通道的压缩机再循环阀。第一条件可以包括压缩机再循环阀打开条件和/或释放加速器踏板条件。裕度可以进一步基于压缩机再循环通道上游的进气通道的体积。裕度可以进一步基于进气通道的第一区间中的压力和进气通道的第二区间中的压力，第一和第二区间通过进气节气门分开。基于裕度减少流过压缩机再循环通道的空气流可以包括当裕度小于阈值时，减少流过压缩机再循环通道的空气流，并且可以进一步包括减少流过压缩机再循环通道的空气流，直至裕度增大到阈值以上。
[0055]实施该方法的技术结果是，防止包含在CRV再循环流中的EGR以烟灰、油和水污染放置在进气通道内的空气过滤器。该方法允许CRV再循环流被控制为低于可能潜在回流到空气过滤器中的量。
[0056]图4示出发动机操作和压缩机再循环阀操作的时间线400的图形表示。时间线400可以表示涡轮增压发动机系统的操作，例如图1和图2中所示的使用如图3所示的方法300的系统100。在此将关于图1-3的部件和元件描述时间线400，但应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，其他配置是可能的。时间线400包括线410所示的当前发动机负载的图形表示。时间线400进一步包括进入压缩机的积分空气流(Vam)的图形表示，如线420所示的。时间线400进一步包括流过压缩机再循环阀通道的积分流(Vaiv)的图形表示，如线430所示。时间线400进一步包括流过排气再循环通道的积分流(V@)的图形表示，如线440所示。时间线400进一步包括所计算的变量AirFilter_margin的图形表示,如关于图3所描述并如线450所示。时间线进一步示出AirFilter_margin阈值455。例如，阈值455可以是上述关于图3中所示的340所讨论的阈值。时间线400进一步包括释放加速器踏板条件的图形表示，如线460所示。出于简化目的，如关于图2和AirFilter_margin的分量所描述的Vup被认为在整个时间线400中是恒定的，并且因此没有示出。
[0057]在时间h处，CRV 152是关闭的，并且因此Vaiv为0，如线430所示。如关于图3中所示的320所描述的，LP-EGR系统的状态由此被维持，并且没有计算AirFilterjnargin的值。从时间h到时间h，发动机负载逐步增加，如线410所示。随着发动机负载的增加，进入压缩机和流过EGR通道的流增加，如线420和440分别所示。从时间h到时间t2，发动机负载继续增加，但进入压缩机的空气流保持相对恒定。因此，在时间&处，打开CRV 152以防止压缩机喘振。控制器12可以接着基于和Vup计算AirFilter_margin的值。如线450所示，从t2到t3，AirFilterjnargin大于阈值455，并且因此没有采取进一步行动。
[0058]从时间t3到时间t4，发动机负载减少，如线410所示。作为响应，压缩机速度减小并且Vani相应减小，如线420所示。然而，Vegr和Vaiv保持相对恒定，如线440和430分别所示。因此，AirFilterjnargin的值在时间t4处减小到低于阈值455，如线450所示。响应于AirFilterjnargin的值减小到低于阈值455，CRV在时间t4处部分关闭，从而减小Vaiv并使AirFilter_margin的值返回到阈值455以上。在时间t5处,压缩机入口流减少到不再需要打开CRV的点。CRV因此关闭，从而允许压缩机喘振发生，并且不再需要计算AirFilter_margin 的值。
[0059]在时间t6处，CRV 152是关闭的，并且因此Vaiv为0，如线430所示。如关于图3中所示的320所描述的，LP-EGR系统的状态由此被维持，并且没有计算AirFilterjnargin的值。从时间t6到时间t7，发动机负载逐步增加，如线410所示。随着发动机负载增加，进入压缩机和流过EGR通道的流增加，如线420和440分别所示。从时间t7到时间t8，发动机负载继续增加，但进入压缩机的空气流保持相对恒定。因此，在时间&处，打开CRV 152以防止压缩机喘振。控制器12可以接着基于V311^ Vcev> Vegr和Vup计算AirFilter_margin的值。如线450所示，从丨8到t9，AirFilterjnargin大于阈值455，并且因此没有采取进一步行动。
[0060]在时间t9处，满足释放加速器踏板条件，如线460所示，并且发动机负载显著减少，如线410所示。进入压缩机的流然后减少,如线420所示。因此,AirFilter_margin在时间t1(l处减小到低于阈值455。响应于AirFilterjnargin的值减小到低于阈值455，CRV完全关闭，并且不再需要计算AirFilter_margin的值。
[0061]图1和图2所示的系统以及图3所示的方法可以实现一个或多个系统。在一个示例中，用于发动机的系统包括:涡轮增压器，其包括布置在进气通道中的压缩机和布置在排气通道中的涡轮；低压排气再循环(EGR)系统，其包括将排气通道与压缩机上游的进气通道耦接的EGR通道；压缩机再循环通道，其将压缩机下游的进气通道与压缩机上游的进气通道耦接；控制器，其保存(hold)基于裕度减少流过压缩机再循环通道的空气流的指令，该裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率与流过压缩机再循环通道的空气流的速率加上流过EGR通道的EGR流的速率的和之间的差。系统可以进一步包括布置在压缩机再循环通道中的压缩机再循环阀(CRV)，并且减少流过压缩机再循环通道的空气流可以包括关闭压缩机再循环阀。基于裕度减少流过压缩机再循环通道的空气流可以包括当裕度小于阈值时，减少流过压缩机再循环通道的空气流。控制器可以进一步保存减少流过压缩机再循环通道的空气流，直至裕度增大到阈值以上的指令。裕度可以进一步基于压缩机再循环通道上游的进气通道的体积。进气通道可以进一步包括进气节气门。裕度可以进一步基于进气通道的第一区间中的压力和进气通道的第二区间中的压力，第一和第二区间通过进气节气门分开。在一些实施例中，发动机可以包括相同的双涡轮增压器，其中涡轮增压器的压缩机经由压缩机下游的共同的进气通道连通。
[0062]实施该系统的技术结果是，减少包含可能进入进气通道的CRV再循环流的EGR量。发动机隔舱限制可能不允许吸收更大的CRV再循环回流量的更大进气通道。因此可以延长放置在进气通道中的空气过滤器的使用寿命，空气过滤器原本可能遭受由于包含在CRV再循环流中的EGR中发现的污染物而导致的过早失效。
[0063]图1和图2所示的系统以及图3所示的方法也可以实现一个或多个方法。在一个示例中，用于发动机的方法包括:在压缩机再循环阀打开的第一条件期间:测量在压缩机入口处的空气流的速率；测量流过压缩机再循环通道的空气流的速率；测量流过低压EGR通道的EGR流的速率；基于在压缩机入口处的空气流的速率、流过压缩机再循环通道的空气流的速率和流过低压EGR通道的EGR流的速率的当前值来确定裕度的值；当喘振的值小于阈值时关闭压缩机再循环阀。在一些示例中，第一条件可以包括释放加速器踏板条件。裕度可以进一步基于压缩机再循环通道上游的进气通道的体积。
[0064]实施该方法的技术结果是，防止可能引起包含损坏放置在进气口中的部件的气体的EGR的大体积回流事件，这通过连续监测并调节在发动机的进气口和EGR系统中的空气压力和空气/气体流速来完成。这允许LP-EGR系统在发动机舱限制CRV通道和空气过滤器之间距离的交通工具中实施。
[0065]注意到，本文所包括的示例控制和估计例程可以与各种发动机和/或交通工具系统配置一起使用。本文所描述的具体例程可以表示任何数目的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种行动、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行，或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为便于示出和描述而提供。取决于所使用的具体策略，可以重复执行所示行动、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述行动、操作和/或功能可以图形地表示编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。
[0066]应当理解，因为多种变体是可能的，所以本文所公开的配置和例程本质上是示例性的，且这些具体实施例不应被视为限制意义。例如，上述技术可以应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。
[0067]以下的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用“一个”元素或“第一”元素或其等价体。此类权利要求应理解为包括对一个或多个此类元素的结合，而不是要求或排除两个或更多此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合及子组合可以通过本权利要求的修改，或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来主张。此类权利要求，无论是在保护范围上比原权利要求更宽、更窄、相等或不同，都应视为包括在本公开的主题之内。
【权利要求】
1.一种用于控制流过压缩机再循环通道的空气流的方法，其包括: 在第一条件期间: 基于裕度减少流过所述压缩机再循环通道的空气流，所述裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率、流过所述压缩机再循环通道的空气流的速率和EGR流的速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中减少流过所述压缩机再循环通道的空气流包括关闭耦接到所述压缩机再循环通道的压缩机再循环阀。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述第一条件包括压缩机再循环阀打开条件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一条件进一步包括释放加速器踏板条件。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述裕度进一步基于所述压缩机再循环通道上游的进气通道的体积。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述裕度进一步基于所述进气通道的第一区间中的压力和所述进气通道的第二区间中的压力，所述第一和第二区间通过进气节气门分开。
7.根据权利要求1所述的方法，其中基于裕度减少流过所述压缩机再循环通道的空气流包括当所述裕度小于阈值时，减少流过所述压缩机再循环通道的空气流。
8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括: 减少流过所述压缩机再循环通道的空气流，直至所述裕度增大到所述阈值以上。
9.一种用于发动机的系统，其包括: 涡轮增压器，其包括布置在进气通道中的压缩机和布置在排气通道中的涡轮； 低压排气再循环(EGR)系统，其包括将所述排气通道与所述压缩机上游的所述进气通道耦接的EGR通道； 压缩机再循环通道，其将所述压缩机下游的所述进气通道与所述压缩机上游的所述进气通道耦接； 控制器，其具有基于裕度减少流过所述压缩机再循环通道的空气流的指令，所述裕度基于在压缩机入口处的空气流的速率与流过所述压缩机再循环通道的空气流的速率加上流过所述EGR通道的EGR流的速率的和之间的差。
10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括布置在所述压缩机再循环通道中的压缩机再循环阀(CRV)。
11.根据权利要求10所述的系统，其中减少流过所述压缩机再循环通道的空气流包括关闭所述压缩机再循环阀。
12.根据权利要求9所述的系统，其中基于裕度减少流过所述压缩机再循环通道的空气流包括当所述裕度小于阈值时，减少流过所述压缩机再循环通道的空气流。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述控制器进一步具有减少流过所述压缩机再循环通道的空气流，直至所述裕度增大到所述阈值以上的指令。
14.根据权利要求9所述的系统，其中所述裕度进一步基于所述压缩机再循环通道上游的所述进气通道的体积。
15.根据权利要求9所述的系统，其中所述进气通道进一步包括进气节气门。
16.根据权利要求14所述的系统，其中所述裕度进一步基于所述进气通道的第一区间中的压力和所述进气通道的第二区间中的压力，所述第一和第二区间通过进气节气门分开。
17.根据权利要求9所述的系统，其中所述发动机包括相同的双涡轮增压器，并且其中所述涡轮增压器的压缩机经由所述压缩机下游的共同的进气通道连通。
18.—种用于发动机的方法,其包括: 在压缩机再循环阀打开的第一条件期间: 测量在压缩机入口处的空气流的速率； 测量流过压缩机再循环通道的空气流的速率； 测量流过低压EGR通道的EGR流的速率； 基于在所述压缩机入口处的空气流的速率的当前值、流过所述压缩机再循环通道的空气流的速率的当前值和流过所述低压EGR通道的EGR流的速率的当前值，确定裕度的值；当所述裕度的值小于阈值时，关闭所述压缩机再循环阀。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一条件包括释放加速器踏板条件。
20.根据权利要求18所述的方法，其中所述裕度进一步基于所述压缩机再循环通道上游的进气通道的体积。
【文档编号】F02B37/12GK104420980SQ201410453637
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2013年9月11日
【发明者】D·K·拜德尼, J·H·巴克兰 申请人:福特环球技术公司