用于排气再循环控制的方法和系统的制作方法

用于排气再循环控制的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于排气再循环控制的方法和系统，提供了利用经由文氏管的压缩机再循环流增强低压EGR流的方法和系统。压缩机再循环阀的开口可以基于排气再循环流需求而调节，从而通过文氏管再循环冷却的压缩空气，同时产生用于吸入EGR的真空。该方法允许同时的EGR控制和喘振控制。
【专利说明】用于排气再循环控制的方法和系统

【技术领域】
[0001]本申请涉及通过包括文氏管的压缩机再循环路径而吸入排气再循环中的方法和系统。

【背景技术】
[0002]发动机系统可配置有增压设备，例如涡轮增压器，以提供增压的空气充气和改善峰值功率输出。其中，涡轮利用来自排气流的能量旋转，然后涡轮驱动将增压空气充气传送到发动机进气道的压缩机。为了改善排气排放，发动机系统也可配置有排气再循环(EGR)系统，其中至少一部分排气被再循环到发动机进气道。例如，EGR系统可以是低压EGR系统(LP-EGR)，该系统将排气从排气涡轮的下游再循环到进气道压缩机的上游。EGR的益处包括增加发动机稀释、减少排气排放和提高燃料经济性，特别是在发动机增压的更高水平上。
[0003]压缩机上游的(低压)EGR的引入需要降低压缩机入口压力，以使EGR可以从涡轮下游的发动机排气系统被引入。压缩机入口处的低压产生横穿EGR通道的压差，该压差能够吸入期望的EGR流。通过被称为进气系统(AIS)节气门的另外的节气门来节流压缩机入口，可实现低压缩机入口压力。Ulrey等人在US 8161746中示出了使用多个节气门的这种系统的一个示例。然而，本发明人在此已经认识到了这种方法所存在的潜在问题。作为一个示例，压缩机入口处的低压增加了压缩机喘振的可能。另外，如果来自涡轮增压器轴封的油被进入涡轮增压器，则可能会出现耐用性问题。更进一步，对另外的节气门的需求增加了组件成本以及在协调另外的节气门和主进气道节气门的控制的复杂性。


【发明内容】

[0004]在一个示例中，上述问题中的一些可通过用于发动机的方法解决，该方法包括:经由文氏管将一定量的压缩空气从增压空气冷却器的下游再循环到压缩机入口，并且利用在文氏管处产生的真空将EGR吸入压缩机入口中。用这种方式，有利地，通过文氏管的再循环流可用于产生真空，以便在压缩机之前的位置处吸入排气再循环中，同时也解决了喘振。
[0005]例如，发动机系统可配置有压缩机再循环通道，其经由连续可变压缩机再循环阀(CRV)将冷却的压缩空气从增压空气冷却器的下游再循环到压缩机入口。文氏管可定位在CRV下游的压缩机再循环通道中，以便在压缩空气流经文氏管后被再循环至压缩机入口，该流在文氏管处产生真空。EGR通道可连接到文氏管处的压缩机再循环通道，该EGR通道包括连续可变的EGR阀，其用于将来自发动机排气的排气残留物再循环到压缩机入口。可调节CRV的开口以便提供喘振裕度(margin)。通过喘振减轻压缩机再循环流产生的真空可被有利地用于增强EGR通道中的压差。然后可基于CRV的开口(或文氏管真空水平)来调节EGR阀的开口，以满足EGR流需求。例如，随着可从压缩机再循环流获得的文氏管真空的增加，可需要较小的EGR阀开口来满足EGR流需求。
[0006]以这种方式，可利用压缩机再循环流所引起的真空来增强EGR流。通过利用文氏管真空的协助将EGR吸入压缩机入口，减少了对压缩机之前的节流的需求，包括减少对专用节气门的需求。通过在不降低压缩机入口处的压力的情况下实现EGR的吸入，也提高了喘振裕度。通过利用压缩机再循环流协助EGR的吸入，同时实现了喘振控制和EGR控制。可通过更大的发动机操作窗口提供全部的EGR益处，同时也改善了增压的发动机性能。
[0007]应当理解的是，上述
【发明内容】
被提供以简化的形式介绍所选择的概念，这些概念将在下面的详细说明中被进一步描述。本
【发明内容】
并非旨在确认所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述提到的或本公开中的任何部分提到的任何缺点的实施方式。

【专利附图】

【附图说明】
[0008]图1-2示出了增压的发动机系统的示例性实施例。
[0009]图3示出了连接到图1-2的压缩机再循环系统的文氏管的示例性实施例。
[0010]图4示出了可在图1的实施例中实施的示例性程序的高水平流程图，以便经由文氏管来调节冷却的压缩机再循环流，从而吸入所需的EGR流。
[0011]图5示出了可在图2的实施例中实施的示例性程序的高水平流程图，以便经由文氏管来调节冷却的压缩机再循环流，从而吸入所需的EGR流。
[0012]图6示出了根据本公开的示例性压缩机再循环流调节，其可用于提供图1的实施例中的EGR。
[0013]图7示出了根据本公开的示例性压缩机再循环流调节，其可用于提供图2的实施例中的EGR。

【具体实施方式】
[0014]以下说明涉及利用压缩机再循环流将低压EGR吸入发动机系统的系统和方法，例如图1-2的系统。控制器可被配置成执行控制程序，例如图4-5的程序，从而调节冷却的压缩机再循环流量，该压缩机再循环流基于所需的EGR速率，经由文氏管(图3)从增压空气冷却器的下游引导至压缩机入口。通过使压缩机再循环流流经文氏管，可在文氏管颈部产生真空。然后，所产生的真空可用于增强EGR流，该流从连接到文氏管处的压缩机再循环路径的EGR通道被吸入。参考图6-7示出了可用于吸入排气再循环的示例性压缩机再循环流调节。以这种方式，可在提供排气再循环的增碳流的同时改善喘振裕度。
[0015]图1-2描绘了发动机系统的示例性实施例，该发动机系统配置为具有压缩机再循环流系统和排气再循环系统中的每个。应当理解的是，图1中引入的组件可在图2中类似地进行编号，而非重新引入。首先转向图1，其示意性示出了包括发动机10的示例性发动机系统100的方面。在所描绘的实施例中，发动机10是连接到涡轮增压器13的增压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机114。具体地，新鲜空气经由空气滤清器112沿进气通道42引入到发动机10，并流动至压缩机114。压缩机可以是任何合适的进气压缩机，例如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是经由轴19机械地连接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，该涡轮116通过扩大发动机排气来驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可在双涡旋涡轮增压器内连接。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何依据发动机转速主动变化。
[0016]如图1中所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC) 18 (本文中也称为中间冷却器)连接到节气门20。节气门20连接到发动机进气歧管22。压缩的空气充气从压缩机流经增压空气冷却器18和节气门到达进气歧管。例如，增压空气冷却器可为空气-空气或空气-水热交换器。在图1所示的实施例中，由歧管空气压力(MAP)传感器124感测进气歧管内的空气充气的压力。由于通过压缩机的流可以加热压缩空气，所以提供了下游CAC 18，使得增压进气空气充气可在传送到发动机进气道前被冷却。
[0017]一个或多个传感器可连接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可连接到入口，用于估算压缩机入口温度，且压力传感器56可连接到入口，用于估算压缩机入口压力。作为另一个示例，湿度传感器57可连接到入口，以估算进入压缩机的空气充气的湿度。其他传感器还可包括，例如，空燃比传感器等。在其他示例中，一个或多个压缩机入口条件(例如湿度、温度、压力等)可基于发动机工况来推断。另外，当启用EGR时，传感器可估算包括新鲜空气、再循环的压缩空气、和在压缩机入口处接收的排气残余物的空气充气混合物的温度、压力、湿度、以及空燃比。
[0018]在选择的条件期间，例如在松加速器踏板期间，当从增压的发动机操作进行到不增压的发动机操作时，可出现压缩机喘振。这是由于节气门在松加速器踏板时闭合而在压缩机两端产生的增加的压差所致。增加的压差减少了通过压缩机的前向流动，从而导致喘振以及涡轮增压器性能的衰退。另外，喘振可导致NVH问题，例如来自发动机进气系统的不期望的噪声。为了减轻增压压力和减少压缩机喘振，可将由压缩机114压缩的至少一部分空气充气再循环至压缩机进气道。这允许多余的增压压力被充分立刻减轻。压缩机再循环系统可包括压缩机再循环通道70，用于将冷却的压缩空气从增压空气冷却器18下游的压缩机出口再循环至压缩机入口。
[0019]在一些实施例中，可提供另外的压缩机再循环通道(未示出)，用于将未冷却的(或温的)压缩空气从增压空气冷却器18上游的压缩机出口再循环至压缩机入口。更进一步地，如下面参考图2所讨论的，除了(第一)压缩机再循环通道70外，可提供第二压缩机再循环通道，同样用于将冷却的压缩空气从CAC 18的下游再循环至压缩机入口。当提供两个冷压缩空气再循环路径时，一个可用于排气再循环控制，而另一个用于增压或喘振控制，如下面所详细阐述的。
[0020]压缩机再循环阀(CRV) 72可连接到压缩机再循环通道70，以控制再循环至压缩机入口的冷却的压缩机流量。在所描绘的示例中，CRV72可被配置为连续可变阀，其中该阀的位置可连续变化到从完全关闭位置到完全打开位置以及它们之间的任何位置。CRV 72可定位于通道70中、CAC 18的下游和文氏管74入口的上游(例如，在通道70和CAC 18出口的接合处)。可在增压发动机操作期间调节CRV 72的位置，从而提高峰值性能和提供喘振裕度。在一个示例中，CRV可在增压发动机操作期间保持关闭，以提高增压响应和峰值性能。在另一示例中，在增压发动机操作期间，CRV可保持部分打开，以提供一些喘振裕度，特别地，提供提高的软喘振裕度。在任一种情况下，阀的开口可响应于喘振(例如，硬喘振)的指示而增大。CRV开口的程度可基于喘振的指示(例如，压缩机比、压缩机流率、穿过压缩机的压差等)。作为一个示例，CRV的开口可响应于喘振的指示而增大(例如，阀可从完全关闭位置或部分打开位置移至完全打开位置)。
[0021]文氏管74可连接到压缩机再循环通道70、增压空气冷却器出口的下游和压缩机再循环阀72的下游。因此，压缩机再循环流可经引导通过文氏管。通过调节CRV 72的开口，可变量的压缩机再循环流可经由文氏管74从增压空气冷却器被引导至压缩机入口。在可替代的实施例中，可使用抽吸器或排出器。图3提供了文氏管74的详细实施例。因此，由于文氏管的特定锥形，在文氏管的颈部处提供了流动限制，其造成“文丘里效应”(或“伯努利效应”)。因此，经过文氏管的压缩机再循环流可在文氏管的颈部处产生低压区(或真空)。这种真空可被有利地用于将排气再循环吸入压缩机入口，然后进入发动机，从而增强排气再循环流，如下文所讨论的。
[0022]也可以通过降低涡轮116处的排气压力来减轻喘振。例如，废气门致动器92可经致动打开，从而经由废气门90从涡轮的上游倾泄至少一些排气压力到涡轮下游的位置。通过减少涡轮上游的排气压力，可降低涡轮速度，这反过来又有助于减小压缩机喘振。然而，由于废气门的增压动力，对减小喘振的压缩机再循环阀调节的效果可比废气门调节的效果要快。
[0023]进气歧管22通过一系列进气门(未示出)连接到一系列燃烧室30。燃烧室进一步经由一系列排气门(未示出)连接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其它实施例中，排气岐管可包括多个排气歧管区段。具有多个排气歧管区段的配置可使来自不同的燃烧室的流出物被引导至发动机系统内的不同位置。
[0024]在一个实施例中，可电子致动或控制每个排气门和进气门。在另一个实施例中，可凸轮致动或控制每个排气门和进气门。无论是电子致动或凸轮致动，排气门和进气门打开和关闭的正时可根据期望的燃烧和排放控制性能的需要来调节。
[0025]燃烧室30可经由喷射器66提供一种或多种燃料，例如汽油、乙醇燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩的天然气等。燃料可经由直接喷射、进气道喷射、节气门体喷射或它们的任意组合被供给到燃料室。在燃烧室中，可经由火花点火和/或压缩点火开始燃烧。
[0026]如图1所示，来自一个或多个排气歧管区段的排气被引导至涡轮116以驱动该涡轮。当期望降低的涡轮扭矩时，一些排气可以被引导并不通过废气门90，而是绕过涡轮。然后，来自涡轮和废气门的混合流流经排放控制设备170。通常，一个或多个排放控制设备170可包括一个或多个排气后处理催化剂，该催化剂被配置用于催化处理排气流，从而减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，一种排气后处理催化剂可被配置用于在排气流为稀时，捕集来自排气流的N0X，以及在排气流为富时，减少所捕集的N0X。在其它的示例中，排气后处理催化剂可经配置歧化NOx或者在还原剂的帮助下选择性地还原N0X。此外在其它示例中，排气后处理催化剂可经配置氧化排气流中残留的碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能的不同的排气后处理催化剂可被单独或一起设置在中间层(wash coat)或在排气后处理阶段中的其他位置。在一些实施例中，排气后处理阶段可包括经配置用于捕集和氧化排气流中的碳烟颗粒的可再生碳烟过滤器。
[0027]来自排放控制设备170的所有或部分处理过的排气可经由排气管道35被释放到大气中。然而，根据工况，部分排气残留物可通过排气再循环冷却器51和排气再循环阀52转向到压缩机114的入口，而非转向到排气再循环通道50。可打开排气再循环阀52以允许受控量的冷却排气进入压缩机入口，以获得期望的燃烧和排放控制性能。以这种方式，发动机系统10适于通过捕集来自涡轮116下游的排气来提供外部的低压(LP)EGR。在图1的实施例中，可将排气再循环阀52配置为连续可变阀。在可替代的示例中，例如在图2中的排气再循环阀52的实施例中，该阀可被配置为开/关阀。除了发动机系统10中的相对长的LP-EGR流动路径之外，压缩机的旋转将极好的排气均质化提供到进气空气充气中。进一步地，排气再循环关闭(take-off)和混合点的布置为增加的可用EGR质量提供了非常有效的冷却和改善的性能。在进一步实施例中，发动机系统可还包括闻压EGR流动路径，其中排气从涡轮116的上游吸入并再循环到压缩机114的下游的发动机进气歧管。
[0028]EGR冷却器51可连接到EGR通道50，以冷却传送到压缩机的EGR。另外，一个或多个传感器可连接到EGR通道50，以提供关于EGR的组分和条件的详细信息。例如，可提供温度传感器用于确定EGR的温度，可提供压力传感器用于确定EGR的温度，可提供湿度传感器用于确定湿度或EGR的水含量，以及可提供空燃比传感器54用于估算EGR的空燃比。可选地，可通过连接到压缩机入口的一个多个温度传感器、压力传感器、湿度传感器和空气-燃料比传感器55-57来推断EGR条件。可以基于发动机工况和EGR条件来调节EGR阀的开口，以便提供期望量的发动机的稀释。在一个示例中，还可将EGR阀52配置为连续可变阀。可选地，如图所描绘的，EGR阀52可以是开/关阀。
[0029]在所描绘的实施例中，EGR通道50连接到(或合并)在文氏管74上游位置处的压缩机再循环通道70。具体地，EGR通道50的出口直接连接到文氏管74入口的上游。在一个示例中，EGR阀52可安装在文氏管74上。这提供了多个优点。首先，通过文氏管74的压缩机再循环流可用于吸入文氏管74的颈部处的真空，并且所吸入的真空可用于增强从EGR通道向压缩机入口的EGR的吸入。通过使用文氏管处(经由压缩机再循环流)产生的真空吸入EGR，减少了对主动减少压缩机入口压力(例如，经由压缩机入口节流)的需求。这不仅减少了对另外组件的需求，例如另外的压缩机之前的节气门，而且还协同地降低了压缩机喘振(这可由压缩机入口压力的突然下降导致)的发生。
[0030]此外，通过调节压缩机再循环流量，可改变文氏管处产生的真空，从而改变吸入到压缩机再循环通道以及传送到压缩机入口的EGR的量。通过协调EGR阀的开口与CRV的开口，可提供期望的EGR速率。换言之，可实现EGR速率的计量控制。
[0031]因此，文氏管的颈部处的压力变化可按关系⑴确定:
[0032]ΔΡ = V2/2，其中V为通过文氏管颈部的压缩机再循环流的流动速度。
[0033]抽吸的流体(本文为低压EGR)的流阻(F)涉及如关系式(2)所述的压力变化:
[0034]ΔΡ = Ic1F2
[0035]基于关系式(I)和关系式(2)，因此得出V2/2 = ^F20换言之，随着被引导通过文氏管的压缩机再循环流的增加，EGR的抽吸率增加。因此，通过调节通过文氏管的压缩机再循环流，以及调节EGR阀的位置，可改变传送至发动机进气道的EGR量。另外，通过在压缩机入口上游的压缩机再循环通道内混合EGR和压缩机再循环流，可确保混合物充分的均质化。另外，如果需要的话，也可提供充分的EGR稀释。
[0036]控制器可在发动机运转期间基于发动机工况来调节CRV 72的位置，以提供期望的压缩机再循环流量，该压缩机再循环流提供了期望的节气门入口压力，并且也限制了喘振。如果EGR是期望的，则控制器可基于发动机工况来确定期望的EGR流(例如，EGR的量和/或速率)。因此，可通过改变排气压力(其将EGR推入EGR通道)提供期望的EGR流。EGR通道两端的压差(本文也称为差值(delta) P)，即在靠近EGR通道入口的排气压力和靠近EGR通道出口的进气压力之间的压差可确定可以提供多少EGR，其中EGR流随差值P的增加而增加(对于给定的EGR阀开口)。本发明人在此已经认识到，通过使现有压缩机再循环流流经文氏管，可产生额外的真空，从而增大差值P，并因此有助于EGR的吸入。具体地，通过利用来自现有发动机流的排气压力和由压缩机再循环流产生的真空，并通过同时调节EGR阀52的开口以及CRV 72，EGR可以期望的EGR速率流入发动机中。吸入的EGR可在被传送至压缩机入口前与压缩机再循环流混合。以这种方式，利用由压缩机再循环流产生的有利的真空协助，LP-EGR可以被吸入到发动机进气道中。
[0037]在图1的实施例中，CRV 72的开口响应于喘振的指示而增大(例如，移动到完全打开位置)，以迅速地倾泄压缩机上游的过量的增压压力，从而大体上立刻提高通过压缩机的前向流动。另外，可相应地减小EGR阀52的开口，从而能够保持EGR流。
[0038]在一些发动机工况期间，EGR需求和压缩机再循环流需求可以基本上不同。例如，可能需要比EGR流要多的压缩机再循环流(例如，以解决喘振)。如果压缩机再循环流以所需的速率被吸入通过文氏管来解决喘振，则可将比所需更多的EGR传送至发动机进气道，从而降低了发动机的燃烧稳定性。另一方面，如果压缩机再循环流以所需的速率被吸入通过文氏管以提供EGR，则可减小喘振裕度，从而降低了增压性能。
[0039]为了解决这些矛盾要求，可使用发动机系统的可替代的实施例200，如图2所示。其中，提供两个不同的压缩机再循环通道70和80。第一和第二通道可各自连接CAC出口到压缩机入口，并且进一步地，该通道可被定位成彼此平行。第一压缩机再循环通道70可包括文氏管74，并且可以连接到EGR通道50，如先前图1中所描述的，以便提供EGR控制。相比之下，第二压缩机再循环通道80可以不包括文氏管，并且可以不连接到EGR通道50，以便提供独立的喘振控制。在图2的实施例中，EGR阀52可配置为开/关阀。可调节第一通道70内的第一压缩机再循环阀72的开口，以使冷却的压缩空气以产生足够真空的速度流经文氏管，其中所述真空用于在EGR被传送至发动机的过程中以期望的EGR速率吸入EGR和协助排气压力。相比之下，可基于发动机的增压需求以及压缩机的喘振极限来调节第二通道80中的第二阀82的开口。这允许在压缩机喘振发生的情况下独立地控制EGR和压缩机。
[0040]控制器可基于发动机工况来确定EGR的期望量和/或速率。如果EGR是期望的，则EGR阀52可移动到开启位置(S卩，完全打开位置)。基于可用的排气压力，可确定提供期望的EGR流所需的差值P。然后，可以基于期望的压差调节CRV 72的开口，以使文氏管处产生足够的真空。然后，该真空用于吸入EGR，该EGR然后在被传送到压缩机入口之前与压缩机再循环流混合。同时，可以基于增压需求和喘振裕度调节CRV 82的开口，以便可提供期望的增压响应。例如，可增加CRV 82的开口，以提高压缩机喘振的裕度，同时保持CRV 72的开口，以提供确定的EGR流。以这种方式，可利用通过两个平行的压缩机再循环通道的压缩机再循环流同时提供EGR控制和增压控制。
[0041]应当理解的是，在一些实施例中，可基于LP-EGR的水含量或湿度进一步调节引导通过文氏管的压缩机再循环流量。这是因为EGR具有相对大的水含量以及相对高的露点，从而使提供给压缩机之前位置处的发动机进气道的LP-EGR易于冷凝。特别地，基于EGR条件、发动机工况以及接收EGR时的压缩机入口温度，冷凝可发生于压缩机入口以及增压空气冷却器出口处。例如，在冷环境条件下，当湿润的EGR与冷环境进气混合时，可形成水滴。影响正以高速旋转(例如，200000rpm或以上)的压缩机叶片的水滴可引起对叶片的损坏。另外，由于吸收的水降低了燃烧速率，将水引入至发动机中可增加熄火事件的可能性。在这样的条件下，控制器可基于冷凝风险而调节(例如，增加或减小)期望的EGR速率。例如，可增加压缩机再循环流和/或增大EGR阀开口，以满足减少的EGR需求。本文中，由于EGR流比环境空气流暖(由于CAC处的无效率)，所以通过再循环增强EGR流可提高在CAC处接收的空气与EGR混合物的压缩机入口温度，从而降低冷凝。在另一个示例中，可减少压缩机再循环流和/或可减小EGR阀开口。这是因为提高EGR速率可增加水蒸汽浓度以及温度，并且在EGR速率的一些范围内(通常汽油发动机为15-30% )，甚至可导致更多冷凝。因此，可响应于冷凝风险水平对EGR速率进行调节。
[0042]发动机系统的实施例100和200可进一步包括控制系统14。示出的控制系统14接收来自多个传感器16 (本文描述了其各种示例)的信息并且将控制信号发送到多个致动器81 (本文描述了其各种不例)。作为一个不例，传感器16可包括位于排放控制设备上游的排气传感器126、MAP传感器126、排气温度传感器128、排气压力传感器129、压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力传感器56、压缩机入口湿度传感器57和EGR传感器54。其他的传感器，例如另外的压力传感器、温度传感器、空燃比传感器和组分传感器可连接到发动机系统100中的不同位置。致动器81可包括例如节气门20、EGR阀52、压缩机再循环阀72，82、废气门致动器92以及燃料喷射器66。控制系统14可包括控制器12。控制器可从不同的传感器接收输入数据，处理输入数据，并基于其中的指令或编码响应于处理过的输入数据来触发各种致动器，其中对应于一个或多个程序对该指令或编码进行编程。图4-5是关于本文所描述的示例性控制程序。
[0043]现转向图3，其中示出了图1-2的文氏管74的示例性实施例300。因此，所描绘的实施例是典型的文氏管/排出器，其通常用于加速流体(减小压力)、混合两种流体流(运动的再循环流和作为EGR的辅助流)以及对流体减速以便恢复动态压力。应当理解的是，比例和角度可随主要和辅助流的压力和流率而改变。
[0044]文氏管300包括具有收敛入口 302的水平通道301，该收敛入口 302连接到进气通道，并配置为接收来自增压空气冷却器下游的冷却的压缩机再循环流。水平通道301可连接到压缩机再循环通道，例如图1-2的通道70。水平通道301还包括发散出口 305，其连接到进气通道，并经配置将冷却的压缩机再循环流和EGR的混合物引导至压缩机入口。出口305可以是逐渐发散的圆锥截面。在一个示例中，出口 305可以在5°到15°范围内的角度发散。流通过入口 302接收并经由文氏管的颈部区304内的流动限制303被引导至出口305。出口 305的直径可等于(如图所示)或略大于进口 302的直径。应当理解的是，文氏管的比例和角度可随主流和辅助流的压力和流率而改变。
[0045]当经过流动限制时，压缩机再循环流的流速发生变化，导致压力的相应变化。具体地，压缩机再循环流的流速可以在经过颈部区时增加(相比于经过颈部区之前或之后的流速)，导致压力的相应下降，其用作产生文氏管真空。因此，限制的大小和限制上游的流速决定所产生的真空的量。真空然后沿吸气入口 306被吸入。在具体应用中，吸入的真空用于将低压EGR拉入压缩机再循环通道并且继续至压缩机入口。然后，EGR流被传送至压缩机入口，其可至少部分基于吸入的真空的量。以这种方式，通过文氏管的压缩机再循环流的流速可确定EGR的抽吸流。通过使用通过文氏管的压缩机再循环流来增强或驱动EGR流至压缩机入口，实现了 EGR控制。另外，可调节真空，从而能够传送增碳的EGR。
[0046]现转向图4，示出了示例性程序400，该程序用于调节压缩机再循环阀的位置，从而经由文氏管从增压空气冷却器的下游将冷却的压缩机再循环流传送至压缩机入口，以及利用文氏管处产生的真空，将EGR吸入压缩机入口。在这种情况下，可使用文氏管真空增强EGR流动控制。因此，图4的程序可用于图1的实施例中描绘的发动机系统。
[0047]在402处，程序包括估算和/或测量发动机工况。评估的工况可包括，例如，发动机转速、扭矩需求、增压水平、MAP、MAF、发动机温度、排气催化剂温度、环境条件(MAT、BP、环境湿度等)等。在404处，基于估算的发动机工况确定所要求的压缩机再循环流。例如，可以确定被要求用于控制节气门入口压力和限制压缩机喘振的压缩机再循环流。因此，被要求用于限制压缩机喘振的压缩的空气再循环量可以基于喘振裕度，其中所述量随着喘振裕度的减少而增加。在406处，可根据期望的压缩机再循环流调节压缩机再循环阀(例如图1的CRV 72)的开口。例如，CRV 72的开口可随着限制喘振所期望的压缩机再循环流的增加而增加。如图1所详述的，CRV可定位在将增压空气冷却器的出口连接至压缩机入口的压缩机再循环通道内。因此，通过改变CRV 72的开口，可改变再循环至压缩机入口的冷却的压缩机再循环流量。进一步地，由于CRV位于文氏管入口上游的压缩机再循环通道中，所以CRV开口的改变、以及经过文氏管的压缩机再循环流中的随之改变可影响产生的文氏管真空的量。
[0048]在408处，可确定是否存在EGR条件。即，可确定条件是否有助于实现EGR。在一个示例中，EGR可在特定的发动机转速负荷条件下实现，例如，在高发动机转速负荷条件以及在高增压水平运转时实现。
[0049]如果不满足EGR实现条件，那么在409处，该程序包括保持EGR阀(例如图1中的EGR阀52)关闭。另外，如果发动机系统包括压缩机上游的AIS节气门，则可保持该节气门打开，使得不限制气流到达发动机。
[0050]如果满足EGR实现条件，那么在410处，该程序包括基于发动机工况确定期望的EGR流。这包括确定期望的EGR量，以及EGR流(S卩，EGR被传送到发动机进气道的速率，该EGR流被确定为由总EGR量除以总空气流量)。EGR流可基于发动机工况，如排气排放、发动机温度等。因此，EGR可包括低压EGR，该低压EGR从排气涡轮的下游吸入，通过包含EGR阀的EGR通道进入进气压缩机(例如，压缩机入口处)上游的发动机进气道。如图1所示，EGR通道可连接到文氏管处的压缩机再循环通道，其中每个EGR阀和CRV定位(在其各自的通道内)于文氏管入口的上游。如下面所讨论的，通过调节EGR阀的开口，并基于EGR通道两端的压差，可改变可传送到发动机进气道的EGR的量。另外，通过使用至少一些文氏管真空，可提高吸入的EGR流。例如，对于给定的EGR阀开口，可使用文氏管真空的协助将较高的EGR流传送至发动机进气道。可替换地，可通过使用文氏管真空的协助，在EGR阀的较小开口处传送给定量的EGR。
[0051 ] 在412处，程序包括估算来自发动机流的排气压力。另外，可根据压缩机再循环流估算文氏管真空水平。具体地，基于发动机气流条件，可确定EGR通道入口上游的排气压力，同时基于经过文氏管的压缩机再循环流，确定在文氏管处吸入的真空。因此，部分通过排气压力确定的EGR通道两端的压差(差值P)影响了可用的EGR流，其中可用的EGR流随压力差的增加而增加(当排气压力增加时)。可使用文氏管真空进一步增强EGR流。SP，在出现较小的差值P时，可使用来自文氏管真空的协助而非其它的可能来实现较高的EGR流。由于文氏管真空与经过文氏管的压缩机再循环流量直接成比例，所以控制器可基于在404-406处确定的压缩机再循环流来估算可用的文氏管真空(以及相应增强EGR流可用性)。
[0052]在414处，控制器可确定用于在当前条件下控制EGR流所要求的EGR阀开口。具体地，可基于排气压力和可用的文氏管真空来确定用于在期望的EGR流下提供EGR的EGR阀开口。因此，对于给定的期望的EGR流，如果排气压力和/或可用的文氏管真空较低，则可能需要较大的EGR阀开口，而如果排气压力和/或可用的文氏管真空较高，则可能需要较小的EGR阀开口。因此，基于排气压力和可用的文氏管真空，控制器可确定以期望的EGR流率将EGR传送至发动机所要求的EGR阀开口。在本示例中，EGR阀也可以是连续可变阀，其位置可变化到从完全打开位置到完全关闭位置以及它们之间的任何位置。
[0053]在416处，可以确定所需的EGR阀的位置是否在阀位置极限内。即，可以确定以可用的差值P和文氏管真空是否可达到期望的EGR流。例如，如果用于提供期望EGR流动水平所要求的EGR阀开口为90% (即，在EGR阀的最大开口极限(100%)内)，则可确定以当前的排气压力和当前的文氏管真空可达到期望的EGR流动水平。相反地，如果用于提供期望的EGR流动水平所要求的EGR阀开口为110% (即，在EGR阀的最大开口极限之外)，则可确定以当前的排气压力和当前的文氏管真空不可达到期望的EGR流动水平，并且需要另外的协助从而以期望的流率提供EGR。
[0054]如果被要求用于提供期望的EGR流率的EGR阀位置在阀位置极限之内，那么在418处，程序包括将EGR阀设置到确定的位置。这可包括，例如，调节EGR阀的占空比，从而将EGR阀设置成期望设置。如果要求的EGR阀位置在阀位置极限之外，那么在420处，该程序包括，如果进气系统(AIS)节气门在压缩机的上游可用，则关闭AIS节气门(或减小AIS节气门的开口)。通过关闭AIS节气门，在EGR阀两端提供另外的差值P，以满足期望的EGR流率。一旦关闭了 AIS节气门，程序便可选地返回到412，以重新评估可用的排气压力和文氏管真空(和差值P)，并且重新计算用于控制EGR流到达期望的EGR速率所要求的EGR阀位置。因此，鉴于因关闭AIS节气门而提高差值P，修正后的EGR阀位置可在EGR阀位置极限之内。
[0055]如果确定的EGR阀位置在位置极限之外，并且AIS节气门在系统中不可用，则在420处，控制器可将EGR阀设置成最大流位置。例如，可以完全打开EGR阀。尽管这能够实现提供在当前条件下可能的最高EGR流，但所提供的EGR流可能小于期望的EGR流。
[0056]一旦将EGR阀设置到418或420处的确定位置，该程序便进入到422，其中该程序包括经由定位在压缩机再循环通道中的文氏管，将一定量的(冷却的)压缩空气从CAC的下游再循环至压缩机入口。因此，CRV可连接到CAC的下游和文氏管入口的上游，基本上接近压缩机再循环通道和CAC出口的接合处。通过经由文氏管流动压缩机再循环流，通过文氏管的流速变化可有利地用作在文氏管颈部产生真空。传送通过文氏管的压缩机再循环流量可基于CRV的开口，并且可以对应于控制节气门入口压力以及限制压缩机喘振所要求的压缩机再循环流量，如先前在404-406处所确定的。程序还包括，在422，利用在文氏管颈部处产生的真空，将EGR从EGR通道吸入压缩机再循环通道，并从那里进入压缩机入口。因此，EGR通道可在文氏管处或者恰好在文氏管上游位置处(例如，在文氏管的入口处)连接到压缩机再循环通道。
[0057]在424处，该程序包括在文氏管处和压缩机入口的上游处混合吸入的EGR和压缩机再循环流。然后，该混合物可经由压缩机入口被传送至发动机进气道。在本示例中，EGR可随压缩机再循环流经过文氏管而被吸入文氏管中，随着EGR和压缩机再循环流移动接近压缩机入口，允许EGR和压缩机再循环流的充分的混合和均质化。
[0058]在426处，可确定是否存在喘振的指示。因此，如果没有喘振的指示，则可结束程序。在一个示例中，在由于响应于发动机气流骤降需求而突然关闭主(后置压缩机)进气节气门而使操作员松加速器踏板期间，可发生喘振。这导致在压缩机两端的小的压差。控制器可使用压缩机压力比映射图来确定压缩机流率是否在压缩机的喘振极限(例如，硬喘振极限或软喘振极限)内或超出该喘振极限。响应于喘振的指示，可调节每个CRV和EGR阀的开口。在本示例中，参考具有单个CRV的发动机系统实施例(例如,见图1),这可包括增加CRV的开口，以立即降低压缩机出口下游的增压压力。在一个示例中，可将CRV移动到完全打开位置，以实现通过通道的最大压缩机再循环流。通过在完全打开CRV的情况下，将增压压力从压缩机出口立即倾泄到压缩机进口，可增加压缩机两端的压差，从而提高通过压缩机的前向流动。另外，当完全打开CRV时，EGR阀的开口可相应地减小(鉴于可用的另外的文氏管真空)以保持EGR流率。可替换地，当增加CRV的开口时，可关闭EGR阀，从而暂时停止提供EGR，直到喘振条件结束。
[0059]应当理解的是，在图4的程序中执行的CRV和EGR阀调节期间，可基于CRV和EGR阀调节来调节进气节气门位置(位于压缩机的下游)，以保持期望的发动机气流。例如，可设置主发动机节气门，以达到期望的发动机流。节气门入口压力和温度的变化可导致节气门角度的相应调节，从而实现期望的流。
[0060]以这种方式，控制器可通过基于EGR通道两端的压差来调节EGR阀开口而提供所需的EGR流，该压差基于由发动机流产生的排气压力以及由通过文氏管的压缩机再循环流产生的文氏管真空中的每个。EGR通道和压缩机再循环通道可在文氏管处连接，其中每个EGR阀和压缩机再循环阀均连接在文氏管入口的上游。调节可包括，随着通过文氏管的压缩机再循环流产生的文氏管真空的增加而减小EGR阀开口，从而提供需要的EGR流，或者随着由发动机流产生的排气压力的增加而减小EGR阀开口，从而提供所需的EGR流。
[0061]调节可还基于EGR阀的开口极限。因此，控制器可估算EGR阀开口，该开口被要求用于基于由发动机流产生的排气压力和由通过文氏管的压缩机再循环流产生的文氏管真空中的每个来提供所需的EGR流，其中发动机流基于包括扭矩需求的发动机工况，并且其中通过文氏管的压缩机再循环流基于包括喘振裕度的发动机工况。在第一条件期间，其中所需的估算的EGR阀开口在EGR阀开口极限内，可将EGR阀打开至估算的位置，并且可使用排气压力和文氏管真空来将低压EGR吸入压缩机入口。相比之下，在第二条件期间，其中所需的估算的EGR阀开口在EGR阀开口极限之外，可将EGR阀打开至并且保持在EGR阀开口极限，并且可使用可用的排气压力和文氏管真空将低压EGR吸入压缩机入口中。另外，如果可行，可关闭定位于压缩机入口上游处的进气节气门，以增加EGR通道两端的压差。
[0062]在另一个示例中，发动机系统包括包含进气道和排气道的发动机、包含通过进气压缩机驱动的排气涡轮的涡轮增压器、连接到压缩机下游的增压空气冷却器，以及包括第一阀和文氏管的压缩机再循环通道，该通道将增压空气冷却器的出口连接至压缩机的入口，文氏管定位于通道中的第一阀的下游。系统还可包括含有第二阀的EGR通道，该第二阀用于将排气残留物再循环至文氏管下游的压缩机再循环通道。控制器可配置有计算机可读指令，用于基于压缩机的喘振极限调节第一阀的开口，并且基于第一阀的开口来调节第二阀的开口，以提供期望的EGR流。本文中，第一阀和第二阀中的每个均可以是连续可变阀，并且第二阀的开口可还基于EGR通道入口上游的排气压力。调节可包括随压缩机移动更靠近喘振极限而增加第一阀的开口，其中增加第一阀的开口产生了文氏管处的增加的真空，并且基于文氏管真空的量来增加第二阀的开口，从而从朝向压缩机入口的EGR通道吸入EGR, EGR与压缩机再循环流在压缩机入口上游混合。
[0063]以这种方式，可调节压缩机再循环流以限制喘振，同时将压缩机再循环流传送通过文氏管可被有利地用作产生真空，以便吸入EGR。通过基于由可用的真空引起的压缩机再循环流量来调节EGR阀的开口，在对压缩机入口压力无需附加调节的情况下，可提供期望的EGR流。例如，当更多压缩机再循环流可用时，可通过较小的EGR阀开口提供期望的EGR流量。同样，通过基于EGR流需求和可用的文氏管真空来调节进气节气门，可进一步提高EGR流。通过利用压缩机再循环流限制喘振和增强EGR流，可以协同加强增压控制和EGR控制。参考图6详细阐述了用于实现增压控制和EGR控制的示例性CRV和EGR阀调节。
[0064]现转向图6，图600中示出了用于增强LP-EGR的流的压缩机再循环流的示例性使用。具体地，图600描述了在图示602处的CRV的开口、在图示604处的EGR阀的开口、在图示606处的EGR流、在图示608处的喘振裕度以及在图示610处由于压缩机再循环流而吸入的文氏管真空。
[0065]在tl之前，在CRV部分打开(图示602)的情况下，可增压运转发动机。可基于发动机工况来调节CRV的开口(例如，调节到部分打开位置)，以提供期望的节气门入口压力和喘振裕度(图示608)。可经由文氏管将压缩机再循环流从增压空气冷却器的下游传送至压缩机入口。因此，可在文氏管处产生对应于压缩机再循环流的真空量。因此，在tl之前，可能无法满足EGR条件，并且可能不需要EGR流(图示606)。因此，可保持EGR阀闭合(图示604)。在图6的示例中，每个CRV和EGR阀可以是连续可变阀，其位置可变化到在完全打开位置到完全关闭位置之间的任何位置。
[0066]在tl，可满足EGR条件。进一步，可基于发动机工况确定期望的EGR流(由虚线605描绘)。基于可用的排气压力(如根据发动机流量状况确定)以及可用的文氏管真空(图示610)，可确定提供期望的EGR流率所要求的EGR阀开口。特别地，可用的EGR流可受到EGR通道两端的压差的影响，其中EGR流随着在EGR通道的入口处排气压力的增加以及EGR通道的出口处进气压力的减小而增加。另外，引起文氏管真空的压缩机再循环流的存在可增强EGR流容量。因此，对于给定的排气压力，随可用的文氏管真空的增加，可要求较小的EGR阀开口来传送相同的EGR流。在所描绘的示例中，要求的EGR阀开口在EGR阀开口极限603内。因此，在tl，EGR阀可被打开至确定的阀开口(图示604)，从而提供期望的EGR流(图示606)。
[0067]在tl和t2之间，压缩机喘振裕度可降低，并且压缩机可移动靠近软喘振极限。因此，为了提高喘振裕度，可增加CRV的开口。因此，这导致可用于吸入EGR的文氏管真空量的相应增加，而排气压力保持基本上相同。因此，为了提供相同的期望的EGR流水平，可基于压缩机再循环流和文氏管真空的增加来减小EGR阀的开口，以保持EGR流水平。
[0068]在t3，由于发动机工况的变化，期望的EGR流可增加。由于较高的可用文氏管真空，可在t3时增加EGR阀的开口(例如，轻微地)以满足修正的EGR流水平。然后，发动机可继续以压缩机再循环流运转，其中调节CRV开口以用于喘振控制，并且基于压缩机再循环流调节EGR阀开口以用于EGR控制。
[0069]在t4，可接收喘振的指示。在一个示例中，t4处的喘振的指示可响应于操作员松加速器踏板事件。喘振的指示可包括喘振裕度的下降以及压缩机压力比到硬喘振区域(由硬喘振极限以下的区域限定，被描绘为虚线和点线)的暂时过渡。响应于喘振的指示，可进一步增加CRV开口。例如，CRV可暂时过渡到完全打开位置。然后，CRV可被保持在完全打开位置，至少直到喘振的指示消退(例如，在t5)。例如，可保持阀打开，直到压缩机压力比至少已经移出硬喘振区域并且进入软喘振区域(由硬喘振极限和软喘振极限之间的区域限定，后者被描绘为虚线)。
[0070]在t4和t5之间，由于CRV开口和压缩机再循环流的随之增加，所产生的文氏管真空量可增加。因此，为了将EGR流水平保持在期望水平，可相应地减小EGR阀开口。这允许同时的喘振和EGR控制。在t5，可结束EGR条件并且可关闭EGR阀。另外，随着喘振裕度的提高，可降低压缩机再循环流(通过减小CRV的开口)。
[0071]应当理解的是，在一些实施例中，由于在喘振条件期间无需进一步的EGR，因此响应于喘振的指示可关闭EGR阀。
[0072]以这种方式，提供用于通过以下方式实现喘振控制和EGR控制的方法，即通过基于喘振极限调节第一阀(CRV)的开口，从而经由文氏管将来自增压空气冷却器下游的压缩机再循环流吸入至压缩机入口 ；以及基于文氏管处吸入的真空来调节第二阀(EGR阀)的开口，从而将EGR吸入压缩机入口。本文中，第一阀和第二阀均为连续可变阀，第一阀连接在压缩机再循环通道中的文氏管的入口上游，第二阀连接在EGR通道中的文氏管的入口上游，该EGR通道连接至文氏管处的压缩机再循环通道。该方法还经由压缩机再循环流在文氏管处吸入真空，其中在文氏管处吸入的真空量基于第一阀的开口。调节第二阀的开口包括基于真空需求调节第二阀的开口，从而以基于发动机工况确定的流率将EGR吸入压缩机入口。还基于排气压力调节第二阀的开口。例如，调节第一阀的开口包括随喘振极限裕度的减小而增加第一阀的开口，而调节第二阀的开口包括随文氏管处吸入的真空量的增加而减小EGR阀的开口，从而以确定的流率将EGR吸入压缩机入口。通过在将混合物传送至压缩机入口之前，在文氏管处混合压缩机再循环流和吸入的EGR，文氏管真空被有利地用来增强EGR流。
[0073]现转向图5，示出了示例程序500，用于调节第一压缩机再循环阀的位置，以改变经由文氏管被传送至压缩机入口的压缩机再循环流量。在这种情况下，可实现EGR控制。然后，可调节第二压缩机再循环阀的位置以实现压缩机的喘振控制。因此，图5的程序可用于图2的实施例中所描绘的发动机系统。该方法能够基于EGR需求来调节压缩机再循环流量，该压缩机再循环流经由文氏管从增压空气冷却器的下游被传送至压缩机入口。
[0074]在502处，如同在402处，该程序包括估算和/或测量发动机工况。估算的发动机工况可包括，例如，发动机转速、扭矩需求、增压水平、MAP、MAF、发动机温度、排气催化剂温度、环境条件(MAT，BP，环境湿度等)等等。
[0075]在504处，如同在408处，基于发动机工况，可确定是否存在EGR条件。如果不满足EGR实现条件，那么在506处，该程序包括关闭EGR阀。在所描绘的实施例中，EGR阀可以是开/关阀并且关闭该阀可包括将阀移动到关闭位置。一旦关闭EGR阀后，在508处，程序包括基于所估算的发动机工况来确定所需的压缩机再循环流量。例如，可确定用于控制节气门入口压力以及限制压缩机喘振所要求的压缩机再循环流。在一个示例中，随喘振裕度的减小，可增加喘振控制所需的压缩机再循环流量。
[0076]在510处，可基于期望的压缩机再循环流调节连接在第一压缩机再循环通道(例如图2的通道70中的CRV 72)中的第一压缩机再循环阀的开口。例如，随着期望的压缩机再循环流的增加，可增加CRV72的开口。在其它示例中，可调节第一压缩机再循环阀72和第二压缩机再循环阀中的每个的开口以提供期望的压缩机再循环流，其中第二压缩机再循环阀连接在与第一压缩机再循环通道平行的第二压缩机再循环通道(例如图2的通道80中的CRV 82)中。例如，可稍微打开CRV 72和82中的每个，以提供期望的压缩机再循环流(在当EGR流需求低于喘振流需求的条件期间)。本文中，CRV 72主要用于管理EGR流，而CRV 82针对用于管理喘振所需的任何附加流。第一和第二压缩机再循环阀均可以是连续可变阀，其位置可变化到从完全打开位置到完全闭合位置以及它们之间的任何位置。
[0077]在512处，可确定是否存在喘振的指示。因此，即使压缩机再循环流被调节以限制喘振，也可发生实际的压缩机喘振，例如，由于在操作员松加速器踏板期间突然降低气流需求。在514处，可响应于喘振的指示来增加第一和/或第二 CRV的开口。例如，可将一个或多个CRV 72和CRV 82移动到完全打开位置。因此，如果没有喘振的指示，可结束该程序，其中EGR阀保持关闭，并且第一和第二 CRV保持在适当位置以实现期望的压缩机再循环流量。
[0078]返回到504，如果满足EGR条件，那么在516处，程序包括基于发动机工况确定期望的EGR流。这包括确定期望的EGR量，以及EGR流量(即，EGR被传送到发动机进气道的速率，EGR流量被确定为由总EGR量除以总空气流量)。EGR流量可以基于发动机工况，例如排气排放，发动机温度等。同样地，EGR可包括低压EGR，该低压EGR从排气涡轮的下游通过包含EGR阀的EGR通道被吸入至进气道压缩机上游(例如，压缩机入口处)的发动机进气道中。如图2所示，EGR通道可连接到文氏管处的第一压缩机再循环通道，该EGR通道不连接到不包含文氏管的第二压缩机再循环通道。
[0079]在518处，该程序包括估算来自发动机流的排气压力。在520处，该程序包括确定EGR阀两端所需的压差(或差值P)，从而将期望的EGR流提供到发动机。因此，部分由排气压力确定的EGR通道两端的压差(差值P)影响了可用的EGR流，其中可用的EGR流随压差的增加而增加。
[0080]在522处，该程序包括确定用于达到期望的压差或差值P所需的压缩机再循环流。本发明人已经认识到，通过文氏管的压缩机再循环流可用于产生文氏管真空，该真空可用于增强EGR通道两端可获得的差值P，以驱动EGR流。因此，在存在较小的排气压力的情况下，可通过增加通过文氏管的压缩机再循环流实现较高的差值P。在这种情况下，可以使用文氏管真空来提高差值P并且因此增强EGR流。由于文氏管真空恰好和经过文氏管的压缩机再循环流量成比例，所以除排气压力外，控制器可估算所要求的文氏管真空，以实现期望的差值P，然后计算用于产生文氏管真空所需的压缩机再循环流量。因此，控制器可调节通过第一再循环通道中的文氏管被传送的压缩机再循环流量，从而提供足够的文氏管真空以便吸入期望的EGR流。
[0081]在524处，该程序包括打开EGR阀，以使EGR从EGR通道抽出。在所描绘的实施例中，EGR阀可以是开/关阀，并且打开阀可包括将阀移动到打开位置。通过打开EGR阀，可实现EGR，然后通过改变第一 CRV开口来调节EGR流。同样地，在524处，该程序包括调节第一压缩机再循环通道(在通道70中的CRV 70)中的第一 CRV的开口，以提供所确定的压缩机再循环流。换句话说，调节第一 CRV的开口(基于可用的排气压力和期望的差值P)，以提供压缩机再循环流，其产生足够的文氏管真空，从而能够实现期望的EGR流。例如，在给定的排气压力下，随着期望的EGR流的增大，当EGR阀保持打开时，可增加第一 CRV的开口，以便增加可用于吸入EGR的文氏管真空的量。
[0082]在526处，程序包括经由定位于第一压缩机再循环通道中的文氏管，将确定的(冷却的)压缩空气量从CAC的下游再循环至压缩机入口。因此，第一 CRV可连接CAC的下游和文氏管入口的上游，基本上接近压缩机再循环通道和第一压缩机再循环通道内的CAC出口的接合处。通过经由文氏管流动确定量的压缩机再循环流，通过文氏管的流速的变化可被有利地用作在文氏管颈部处产生真空。基于可用的排气压力，可调节CRV的开口以及通过文氏管传送的压缩机再循环流量，从而提供期望的EGR流。程序还包括，在526处，利用在文氏管颈部处产生的真空，将EGR从EGR通道吸入到压缩机再循环通道，然后从那里进入压缩机入口。因此，EGR通道可连接到文氏管处的第一压缩机再循环通道，或恰好位于文氏管上游(例如，文氏管的入口处)的位置。具体地，EGR阀可定位于EGR通道和第一压缩机再循环通道的接合处。
[0083]在528处，程序包括在第一压缩机再循环通道内的文氏管处和压缩机入口上游混合所吸入的EGR和压缩机再循环流。然后，混合物可经由压缩机入口被传送至发动机进气道。在本示例中，低压EGR可以随压缩机再循环流经过文氏管而被吸入到文氏管中，从而在EGR和压缩机再循环流移向压缩机入口时，允许它们充分混合和均质化。
[0084]在530处，可确定是否需要任何附加的压缩机再循环流来限制喘振。例如，基于当前的条件，可将压缩机喘振的裕度绘制成图，并且可确定是否要求附加的压缩机再循环流以移动进一步远离喘振极限。如果是，那么在534处，可增加第二压缩机再循环通道中的第二压缩机再循环阀的开口(同时保持第一压缩机再循环通道中的第一压缩机再循环阀的开口，以提供实现期望的EGR流所要求的压缩机再循环流)。例如，在保持第一 CRV(如图2的CRV 72)的开口以用于EGR流量控制时，增加第二 CRV(如图2的CRV 82)的开口，以用于喘振控制。在一个示例中，喘振可以通过完全打开第二 CRV而被限制。因此，如果不要求附加的压缩机再循环流来解决喘振问题，那么在532处，保持第二 CRV关闭。在本文中，当EGR阀开启时，调制CRV 72以控制EGR。如果这样未产生通过压缩机的足够的流来限制喘振，那么CRV 82提供该差值。换句话说，阀控制可被认为是CRV的顺序控制。因此，利用第一 CRV来提供EGR控制(通过调节通过文氏管的压缩机再循环流量)，而利用第二 CRV来增压和进行喘振控制(通过调节从CAC的下游倾泄至压缩机入口的增压压力的量)。一旦喘振的指示下降，便可恢复第二 CRV的标称的阀位置。
[0085]应当理解的是，在图5的程序中执行的CRV和EGR阀调节期间，可基于CRV和EGR阀调节来调节进气节气门位置，从而保持期望的发动机气流。例如，主发动机节气门可经设置达到期望的发动机流量。节气门入口压力和温度的改变可导致对节气门角度的相应调节，从而实现期望流量。
[0086]以这种方式，控制器可以基于EGR流需求经由文氏管来调节通过第一压缩机再循环通道的压缩机再循环流，同时基于喘振调节通过第二压缩机再循环通道的压缩机再循环流。然后，控制器可打开EGR阀，并且利用文氏管处产生的真空将EGR从EGR通道吸入压缩机入口中。本文中，EGR阀可以是安装在文氏管上的开/关阀，并且打开EGR阀可包括将EGR阀移动到打开位置。EGR通道可连接到文氏管处的第一通道，该EGR通道不连接到第二通道，并且通过第二通道的压缩机再循环流不经由文氏管。为了调节通过第一通道的压缩机再循环流，控制器可基于EGR流需求调节第一连续可变压缩机再循环阀的开口，同时基于喘振调节第二连续可变压缩机再循环阀的开口，从而调节通过第二通道的压缩机再循环流。例如，随喘振指示的增加，可增大第二阀的开口，以及随EGR流需求的增加，可增大第一阀的开口。然后，控制器可混合吸入的EGR和第一通道内压缩机入口上游的压缩机再循环流。
[0087]例如，控制器可以通过打开EGR通道中的EGR阀，以及调节第一压缩机再循环通道中的第一压缩机再循环阀的开口而提供所需的EGR流，其中第一压缩机再循环通道连接至EGR通道，以便提供EGR通道两端的期望的压差。具体地，可基于EGR通道两端的可用压差(其根据排气压力或发动机流量来估算)和提供所需EGR流所期望的压差之间的差值，来调节第一 CRV的开口。通过基于期望的压差(或期望的EGR流)来调节CRV开口，可经由文氏管传送压缩机再循环流，并且可利用通过文氏管的压缩机再循环流产生用于提高可用压差以及满足EGR流需求所需的文氏管真空量。因此，对于给定的排气压力，随着EGR流需求的增加，通过增加通过文氏管的压缩机再循环流，并因此产生更多的文氏管真空，可满足对EGR通道两端的更高压差的需求。
[0088]因此，在第一 EGR条件期间，当排气压力较低时(并且因此在EGR通道两端的压差较低时)，通过将通过文氏管的压缩机再循环流增加到较高水平，以及通过将第一压缩机再循环通道内的第一 CRV移动到相对较大程度的开口，可满足EGR流需求。对比之下，在第二EGR条件期间，当排气压力较高时(并且因此在EGR通道两端的压差较高时)，通过将经过文氏管的压缩机再循环流量增加到较低水平，以及通过将第一压缩机再循环通道内的第一CRV移动到相对较小程度的开口，可满足给定的EGR流需求。
[0089]同样地，在第一条件期间，当喘振裕度较高时，可以基于EGR流需求，调节在包括文氏管的第一压缩机再循环通道中的第一 CRV的开口，同时不包含文氏管的第二压缩机再循环通道中的第二 CRV保持关闭。然后，在第二条件期间，当喘振裕度较小时，可以基于EGR流需求而保持第一压缩机再循环通道中的第一 CRV的开口，同时打开第二压缩机再循环通道中的第二 CRV，第二 CRV的开口随喘振极限的裕度的减小而增加。
[0090]以这种方式，基于EGR需求，可调节通过第一压缩机再循环通道的压缩机再循环流，以便实现EGR控制，该第一压缩机再循环通道包括文氏管并且连接到EGR通道。具体地，基于EGR流需求以及还基于可用的排气压力，可调节通过连接到EGR通道的压缩机再循环通道中的文氏管的压缩机再循环流，从而提供EGR通道两端的期望的压差。通过压缩机再循环流流经文氏管，可提高用于吸入EGR的压差。因此，这允许了在较低的排气压力处实现较高的EGR流率。此外，可基于喘振极限调节通过第二不同的压缩机再循环通道(该通道不包括文氏管并且不连接到EGR通道)的压缩机再循环流，从而实现喘振控制。
[0091]现转向图7，图700处示出了利用压缩机再循环流来提高LP-EGR的流的可替代的实施例。具体地，图7描绘了利用通过第一压缩机再循环通道的压缩机再循环流，以便EGR控制，同时利用通过第二压缩机再循环通道的压缩机再循环流，以便增压和喘振控制。图700描绘了图示701处的第一压缩机再循环通道中的第一 CRV(CRVl)的开口，图示702处的第二压缩机再循环通道中的第二 CRV (CRV2)的开口，图示704处的EGR阀的开口，和图示706处的EGR流，图示708处的喘振裕度，以及图示710处的因压缩机再循环流而被吸入的文氏管真空。
[0092]在tl之前，通过使第一压缩机再循环通道中的第一 CRV(CRVl)部分打开(图示701)，而使第二压缩机再循环通道内的第二 CRV (CRV2)保持关闭(图示702)，发动机可进行增压操作。因此，第一和第二压缩机再循环通道可被定位为彼此平行，并且两者都可配置为将冷却的压缩空气从CAC的下游传送至压缩机入口，其中通过第一通道的压缩机再循环流行进经过文氏管，而通过第二通道的压缩机再循环流不行进经过文氏管。
[0093]在tl之前，可以基于发动机工况调节(例如，调节到部分打开位置)CRVl的开口，从而提供期望的节气门入口压力和喘振裕度(图示708)。因此，因为压缩机再循环流经由文氏管沿第一压缩机再循环通道传送，所以在文氏管处可产生对应于压缩机再循环流的真空量(图示710)。在tl之前，可能不满足EGR条件，并且可能无需EGR流(图示705，虚线)。因此，可保持EGR阀关闭(图示704)。在图7的示例中，第一和第二 CRV均可以是连续可变阀，其位置可变化到在完全打开位置到完全闭合位置间的任何位置。相比之下，EGR阀可以是开/关阀。因此，在tl之前，EGR阀可以处于关闭位置。
[0094]在tl处，可满足EGR条件。进一步，可以基于发动机工况确定期望的EGR流(由虚线705描绘)。为了能够传送EGR，可以通过将阀移动到打开位置而打开EGR阀(本文中为开/关阀)。可确定用于提供期望的EGR流(图示705)所需的EGR通道两端的压差。然后，基于可用的排气压力的量，可确定用于提供期望的EGR流所要求的文氏管真空的量。然后，CRVl的开口被调节成提供足够的文氏管真空，从而提供期望的EGR流。在所描绘的示例中，响应于tl处EGR需求的增加而增加CRVl的开口。在同一时间，CRV2保持关闭。通过第一压缩机再循环通道的压缩机再循环流的随之增加导致文氏管真空的增加，然后，所述文氏管真空以期望的EGR流率吸入EGR。
[0095]在t2处，由于发动机工况的变化，可增加期望的EGR流。为了满足较高的EGR流，可能需要较高的文氏管真空水平。因此，为了满足较高的EGR流需求，在t2处，增加CRVl的开口，以增加通过第一通道内的文氏管的压缩机再循环流，其中随后用于吸入EGR流的文氏管真空相应上升。然后，可继续运转发动机，其中调节压缩机再循环流和第一压缩机再循环通道中的CRV开口，以用于EGR控制。
[0096]在t3处，可接收喘振的指示。在一个示例中，t3处的喘振的指示可响应于操作员松加速器踏板事件。喘振指示可包括喘振裕度的下降以及压缩机压力比到硬喘振区域的暂时过渡(由硬喘振极限以下的区域限定，被描绘为虚线和点线)。响应于喘振指示，可增加CRV2的开口。例如，CRV2可过渡到完全打开位置。然后，CRV2可保持在完全打开位置，至少直到喘振指示下降(恰好在t4之前)。例如，可保持阀打开，直到压缩机压力比至少离开硬喘振区域并且移动进入软喘振区域(如通过硬喘振极限和软喘振极限间的区域所限定的，后者被描绘为虚线)。
[0097]在t3和t4之间，当增加CRV2的开口以实现喘振控制时，可保持CRVl的开口，从而能够继续EGR控制。这允许同时的喘振和EGR控制。在t4处，可结束EGR条件，并且可关闭EGR阀。另外，鉴于文氏管真空所引起的压缩机再循环流需求的减小，可减小CRVl的开口。
[0098]应当理解的是，在一些示例中，在通过打开CRV2解决了喘振的同时，在t3处，响应于在喘振条件期间进一步被要求的EGR，可关闭EGR阀和CRVl。
[0099]以这种方式，通过文氏管的压缩机再循环流可有利地用于产生足够的真空，从而在压缩机之前的位置将LP-EGR吸入发动机进气道。通过利用真空协助吸入EGR，降低了对增加的压缩机之前的节流(用于充分减小压缩机入口压力，以便吸入LP-EGR)的需求。另夕卜，该方法使协同的EGR和喘振控制成为可能。
[0100]在一个示例中，发动机系统包括包含进气道和排气道的发动机、包含由进气道压缩机驱动的排气涡轮的涡轮增压器、连接到压缩机下游的增压空气冷却器、包含第一阀和文氏管的第一压缩机再循环通道、将增压空气冷却器的出口连接至压缩机的入口的第一通道、定位于通道内的第一阀下游的文氏管以及包含第二阀的第二压缩机再循环通道，其中第二通道将增压空气冷却器的出口连接至压缩机的入口，并且第二通道被定位成与第一通道平行。该发动机系统还包括EGR通道，该EGR通道包括用于经由第一压缩机再循环通道将排气残余物再循环至发动机进气道的EGR阀，EGR通道在文氏管处连接至第一通道。控制器可配置有计算机可读指令，其用于响应于EGR需求而打开EGR阀、基于EGR需求增加第一阀的开口，以便通过文氏管再循环压缩空气和在文氏管处产生真空；以及利用文氏管处产生的真空将EGR吸入发动机。控制器可包括进一步的指令，该进一步的指令用于响应于喘振的指示而增加第二阀的开口，同时保持第一阀的开口。本文中，第一阀的开口可进一步基于在EGR通道的入口上游估算的排气压力，第一阀的开口随排气压力的增加而减小。第一阀和第二阀均是连续可变阀，而EGR阀是开/关阀。
[0101]以这种方式，EGR流可被增强，同时也提高了压缩机的喘振裕度。这允许EGR控制和喘振控制能够同时和协同执行。通过使压缩机再循环流流经文氏管或排出器，压缩机再循环流中的压力/流能量可以有利地用于形成真空，所述真空在文氏管处经伯努利效应吸AEGR0因此，这减少了压缩机入口处用于吸入EGR的低压需求。例如，需要较少的进气道节流来吸入EGR。减少的低压需求也减少了涡轮增压器轴油被吸入发动机而产生的耐用性问题。通过协调EGR阀的开口和CRV的开口，可以期望的EGR速率提供EGR。以这种方式，提供了碳化的EGR流，同时也提高了压缩机的喘振裕度。
[0102]应注意的是，本文所包括的示例性控制和估算程序可用于不同的发动机和/或交通工具系统配置。本文所描述的具体程序可代表任何数量的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可以所示的顺序、并行执行、或在某些情况下被省略。同样地，未必需要按所述处理顺序实现在此描述的示例性实施例的特征和优势，所述处理顺序被提供以便于说明和描述。一个或多个所示的动作、操作和/或功能可根据所使用的特定策略被重复执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形方式表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非永久性存储器中的代码。
[0103]应当理解的是，因为许多变体是可行的，所以本文公开的配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括不同系统和配置的所有新颖和非显而易见的组合和子组合、以及本文公开的其他特征、功能和/或特性。
[0104]以下的权利要求特别地指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等价物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这些元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可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而加以保护。这样的权利要求，无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或不同，同样被视为包括于本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于发动机的方法，其包括: 将一定量的压缩空气从增压空气冷却器的下游经由文氏管再循环至压缩机入口 ；以及 利用所述文氏管处产生的真空将排气再循环即EGR吸入所述压缩机入口。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述EGR是通过包含EGR阀的EGR通道从排气涡轮的下游被吸入所述压缩机入口中的低压EGR。
3.根据权利要求2所述的方法，其中再循环一定量的压缩空气包括调节连接于所述文氏管的上游的压缩机再循环通道中的压缩机再循环阀的开口，以便再循环一定量的冷却的压缩空气。
4.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括，在所述文氏管处混合吸入的EGR和压缩机再循环流，所述EGR通道连接到所述文氏管处的所述压缩机再循环通道，所述EGR阀定位于所述文氏管的入口上游的EGR通道中。
5.根据权利要求4所述的方法，其中压缩空气再循环的所述量基于包括喘振裕度的发动机工况，所述量随着所述喘振裕度的减小而增加。
6.根据权利要求5所述的方法，其中基于再循环的压缩空气的所述量以及进一步基于EGR流需求而调节所述EGR阀的开口，对于给定的EGR流需求，所述EGR阀的开口随着再循环的压缩空气的所述量的增加而减小。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述压缩机再循环阀和所述EGR阀中的每个均为连接在所述文氏管的入口的上游的连续可变阀。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述EGR流需求基于包括排气排放的发动机工况，并且其中所述EGR阀的开口进一步基于排气压力而调节。
9.根据权利要求8所述的方法，进一步包括，响应于喘振的指示，完全打开所述压缩机再循环阀，同时减小所述EGR阀的开口。
10.一种用于发动机的方法，其包括: 基于喘振极限调节第一阀的开口，从而经由文氏管将压缩机再循环流从增压空气冷却器的下游再循环至压缩机入口 ；以及 基于在所述文氏管处吸入的真空调节第二阀的开口，从而将EGR吸入所述压缩机入□。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一阀和第二阀中的每个均为连续可变阀，所述第一阀连接在压缩机再循环通道中的所述文氏管的入口上游，所述第二阀连接在EGR通道中的所述文氏管的入口上游，所述EGR通道连接至所述文氏管处的所述压缩机再循环通道。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括，经由所述压缩机再循环流在所述文氏管处吸入真空，并且其中在所述文氏管处吸入的真空的量基于所述第一阀的开口。
13.根据权利要求12所述的方法，其中调节所述第二阀的开口包括基于所述真空需求调节所述第二阀的开口，从而以基于发动机工况确定的流率将EGR吸入所述压缩机入口。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第二阀的开口还基于排气压力进行调节。
15.根据权利要求14所述的方法，其中调节所述第一阀的开口包括随着所述喘振极限的裕度的减小而增加所述第一阀的开口。
16.根据权利要求15所述的方法，其中调节所述第二阀的开口包括，随着所述文氏管处吸入的真空量的增加而减小所述EGR阀的开口，从而以确定的流率将EGR吸入所述压缩机入口。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括，在将混合物传送至所述压缩机入口之前，在所述文氏管处混合所述压缩机再循环流和吸入的EGR。
18.—种发动机系统,其包括: 包含进气道和排气道的发动机； 包含由进气道压缩机驱动的排气涡轮的涡轮增压器； 连接在所述压缩机下游的增压空气冷却器； 包含第一阀和文氏管的压缩机再循环通道，所述通道将所述增压空气冷却器的出口连接至所述压缩机的入口，所述文氏管定位于所述通道中的所述第一阀的下游； 包含第二阀的EGR通道，所述第二阀将排气残余物再循环至所述文氏管下游的所述压缩机再循环通道；以及 具有计算机可读指令的控制器，该指令用于 基于所述压缩机的喘振极限调节所述第一阀的开口 ；以及 基于所述第一阀的开口调节所述第二阀的开口，以便提供期望的EGR流。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一阀和第二阀中的每个均为连续可变阀，并且其中所述第二阀的开口还基于所述EGR通道的入口上游的排气压力。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述调节包括随着所述压缩机移动更靠近所述喘振极限而增加所述第一阀的开口，所述第一阀的开口的增大在所述文氏管处产生增加的真空，并且基于所述文氏管真空的量而增加所述第二阀的开口，以便从朝向所述压缩机入口的所述EGR通道吸入EGR，所述EGR和所述压缩机再循环流在所述压缩机入口上游混合。
【文档编号】F02D21/08GK104373253SQ201410394807
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2013年8月13日
【发明者】J·N·尤瑞, G·P·麦康威尔, D·J·斯泰尔斯, R·D·普斯福尔, M·H·谢尔比 申请人:福特环球技术公司