专利名称：用于排气再循环的方法和系统的制作方法
技术领域：
本申请涉及用于涡轮增压发动机系统中的排气再循环的控制系统。
背景技术：
发动机系统可以利用一个或更多个涡轮增压器，来压缩进入发动机的环境进气从而提供增大的功率输出。涡轮增压发动机系统也可以构造成具有将至少一部分排气再循环到发动机进气的一个或更多个高压和/或低压排气再循环(EGR)系统。在利用两个并联运行的涡轮增压器的发动机系统中，每个涡轮增压器可以关联于单独的EGR系统。利用单独/不同的EGR系统使得占地面积(footprint)和安装空间必须足够大，以容纳用于两个EGR系统的部件。就涡轮增压发动机中的典型低压EGR系统而言，当存在诸如低的环境空气温度和·/或高湿度情况的某些环境情况时可能产生潜在问题。在这些情况下，当诸如充气空气和EGR空气冷却器的发动机部件的内表面比排气和/或排气/充气空气混合物的饱和温度(露点)更冷时，水蒸汽冷凝物会形成在这些表面上。在诸如猛烈加速的特定工况下，冷凝物可能例如从EGR空气冷却器移出并且可以行进到涡轮增压器压缩机中，从而潜在地损坏压缩机部件。冷凝物也可以继续到发动机的燃烧室内，从而导致诸如转矩或发动机转速损失、发动机不点火及燃料不完全燃烧的性能问题。低压EGR系统也升高压缩机所经受的进气空气温度。如果不适当地控制，则压缩机出口温度可以升高到能够使压缩机部件退化的水平。低压EGR系统也可能成为压缩机的喘振(surge)情况的原因之一，在喘振情况下不稳定的且效率低的空气流情况能够降低压缩机性能并且潜在地损坏压缩机部件。
发明内容
本文的发明人已经认识到上述问题以及解决它们的各种方案。在一个例子中，上面的问题通过一种运行发动机的方法至少可以部分地解决，该发动机包括具有第一压缩机的第一涡轮增压器和具有第二压缩机的第二涡轮增压器。在一个实施例中，该方法包括在冷凝情况下增大该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差，并且在喘振情况下减小该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。例如，当存在冷凝情况时，例如当空气进气温度低于进气温度阈值时，可以通过减少到第二压缩机的排气流并且对应地增加到第一压缩机的排气流来增加第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。以这种方式，与进气空气结合的经加热排气的量被增加，因而升高了在压缩机进口的进气温度并且降低冷凝物聚集的可能性。当存在喘振情况时，例如当估计的歧管压力超过压力阈值并且第一压缩机下游的估计的空气流低于空气流阈值时，可以通过增加到第二压缩机的排气流且对应地减少到第一压缩机的排气流来减少第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。以这种方式，与进气空气结合的排气的量被减少，因而减少到第一压缩机进口的空气流并且降低由于喘振情况引起的压缩机损坏的可能性。在另一个例子中，当估计的压缩机出口温度超过与潜在损坏压缩机部件相关联的出口温度阈值时，可以通过增加到第二压缩机的排气流且对应地减少到第一压缩机的排气流来减少第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。以这种方式，与进气空气结合的经加热排气的量被减少，因而降低在第一压缩机进口处的空气进气温度并且对应地降低压缩机出口温度，并且降低由于高温引起的压缩机退化的可能性。在另一个实施例中,提供一种运行包括流体地联接于交换阀(cross-over valve)的EGR交换回路(cross-over loop)的发动机的方法,包括如果歧管压力超过压力阈值并且空气流低于空气流阈值则打开该交换阀；并且如果歧管压力低于压力阈值并且空气流超过空气流阈值则关闭该交换阀。该方法还包括估计压缩机出口温度；并且如果该压缩机出口温度超过出口温度阈值，则通过打开该交换阀来增加通过该交换回路的排气流。该方法还包括仅当歧管压力超过压力阈值并且空气流低于空气流阈值时或压缩机出口温度超过出口温度阈值时，打开该交换阀。
在另一个实施例中，关闭该交换阀包括部分地关闭该交换阀以调节传输给EGR交换回路的排气的量。在另一个实施例中，该EGR交换回路被流体地联接于EGR回路，该EGR回路在第一压缩机上游流体地联接于第一进气道，并且打开该交换阀包括通过该EGR交换回路将排气在第二压缩机上游传输给第二进气道。在另一个实施例中，提供一种发动机系统。所述发动机系统包括包括由涡轮机驱动的第一压缩机的第一进气道；包括该涡轮机的排气道；将该排气道在第一压缩机上游流体地联接于第一进气道的EGR回路，该EGR回路包括EGR阀和EGR冷却器；将该EGR回路流体地联接于EGR交换回路的交换阀；以及EGR交换回路，该EGR交换回路将该EGR回路在第二压缩机上游流体地联接于第二进气道以用于将排气传输给第二进气道。在另一个实施例中，该系统还包括控制器，其构造成在冷凝情况下增加该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。在另一个实施例中，该控制器还构造成通过关闭该交换阀来增加该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。在另一个实施例中，该控制器还构造成在喘振情况下减小该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。在另一个实施例中，该控制器还构造成通过打开该交换阀来减小该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。在另一个实施例中，该排气道是第一排气道，该涡轮机是第一涡轮机，还包括包括第二涡轮机的第二排气道以及将EGR回路在第二涡轮机下游流体地联接于第二排气道的背压平衡通道。应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在详细描述中进一步描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面指出的任何缺点的装置或本发明的任何部分。
图I示出示例性发动机系统和相关EGR系统的示意图。图2示出用于根据冷凝物、空气进气温度和/或喘振情况来调节发动机EGR流的高级流程图。图3是图2的高级流程图的继续。
具体实施例方式下面的描述涉及用于运行发动机的系统和方法，该发动机包括具有第一压缩机的第一涡轮增压器和具有第二压缩机的第二涡轮增压器(图I)。根据发动机工况，可以确定理想的EGR百分比和EGR差(图2)。而且，根据是否存在适度喘振裕度的判定或空气进气温度 是否低于进气温度阈值的判定以及压缩机出口温度是否超过出口温度阈值的判定，可以调节EGR差(图2-3)。图I示出示例性润轮增压发动机系统100的示意图，该发动机系统100包括多缸内燃发动机10和双涡轮增压器120和130。作为非限制性的例子，发动机系统100被包括以可以作为客运交通工具的推进系统的一部分。发动机系统100可以经由进气道140接收进气空气。该进气道140可以包括空气过滤器156和EGR节流阀230。发动机系统100可以是分离式发动机系统，其中进气道140在EGR节流阀的下游分支成第一和第二并联进气道，每个进气道均包括涡轮增压器压缩机。具体说，至少一部分进气空气经由进气道140的第一并联进气道142被引向涡轮增压器120的压缩机122，并且至少另一部分进气空气经由进气道140的第二并联进气道144被引向涡轮增压器130的压缩机132。被压缩机122压缩的总进气空气的第一部分可以经由第一并联分支进气道146供给到进气歧管160。以这种方式，进气道142和146形成发动机的空气进气系统的第一并联分支。在一些示例中，第一并联分支进气道146还可以包括用于估计压缩机122下游的空气流的质量空气流传感器(MAF) 152和/或用于估计压缩机出口温度的压缩机出口温度传感器162，其中每个传感器均与形成控制系统19的一部分的控制器12通信。同样，总进气空气的第二部分可以经由压缩机132压缩，其中该第二部分能够经由第二并联分支进气道148供给到进气歧管160。因此，进气道144和148形成发动机空气进气系统的第二并联分支。如图I所示，来自进气道146和148的进气空气在达到进气歧管160之前可以经由公共进气道149被再次结合，在进气歧管160处进气空气可以提供给发动机。第一 EGR节流阀230可以设置在第一和第二并联进气道142和144上游的发动机进气口中，而第二空气进气节流阀158可以设置在第一和第二并联进气道142和144下游且在第一和第二并联分支进气道146和148下游的发动机进气口中，例如在公共进气道149中。在一些例子中，进气歧管160可以包括用于估计歧管压力(MAP)且与控制器12通信的进气歧管压力传感器182。来自歧管压力传感器182的MAP信号可以用来提供对于进气歧管中的真空或压力的指示。在另一些例子中，可以根据其他的运行参数，例如诸如被引入的质量空气流(MAF)和发动机转速(RPM)，来估计MAP。进气歧管160还可以包括用来估计歧管空气温度(MAT)并且与控制器12通信的进气歧管温度传感器183。进气道149可以包括空气冷却器154和/或节气门(例如第二节流阀158)。节流阀158的位置可以由控制系统19经由通信地联接于控制器12的节气门致动器81来调节。发动机10可以包括多个汽缸14。在所示的例子中，发动机10包括以V形构造排列的6个汽缸。具体说，这六个汽缸设置成两组13和15，其中每组包括三个汽缸。在可替代例子中，发动机10可以包括两个或更多个汽缸，例如，4个、5个、8个、10个或更多的汽缸。这些各个汽缸可以被等同地划分或排列成替代式构造，例如，V形、直列、箱形等。每个汽缸14可以构造成具有燃料喷射器166。在所示的例子中，燃料喷射器166可以是直接喷射式喷射器。但是，在另一些例子中，燃料喷射器166可以构造成进气道式燃料喷射器。经由公共进气道149供给到每个汽缸14 (在下文中也叫做燃烧室14)的进气空气可以用于燃料燃烧，并且燃烧的产物然后可以经由汽缸组专用(bank-specific)并联排气道被排放。在所示的例子中，发动机10的第一组汽缸13可以经由第一排并联排气道17排放燃烧产物，而第二组汽缸15可以经由第二并联排气道18排放燃烧产物。第一和第二并 联排气道17和18中的每个均可以以排气形式将燃烧产物传输给涡轮增压器涡轮机。具体说，经由排气道17排放的排气可以被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮机124，该排气又依次提供机械功以经由轴126驱动压缩机122，以便对进气空气提供压缩。可替代地，流过排气道17的一些或全部排气可以通过被废气门128控制的涡轮机旁通通道123绕过涡轮机124。同样，经由排气道18排放的排气可以被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮机134，该排气依次能够提供机械功以经由轴136驱动压缩机132，以便对流过发动机进气系统的第二分支的进气空气提供压缩。可替代地，流过排气道18的一些或全部排气可以通过被废气门128控制的涡轮机旁通通道133绕过涡轮机134。可以由设置在排气道17和/或18中的一个或更多个温度传感器(未示出)估计排气温度。可替代地，可以根据诸如转速、负荷、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等的一个或更多个发动机工况推知排气温度。应当明白，也可以由这里列出的温度估计方法的任何组合来估计排气温度。在一些例子中，排气涡轮机124和134可以构造成可变几何形状的涡轮机，其中控制器12可以调节涡轮机泵轮叶片(或扇叶)的位置，以改变从排气流获得并施加于其相应压缩机的能量的量。可替代地，排气涡轮机124和134可以构造成可变喷嘴涡轮机，其中控制器12可以调节涡轮机喷嘴的位置，以改变从排气流获得并施加于其相应压缩机的能量的量。例如，控制系统18可以构造成通过相应致动器81独立地改变排气涡轮机124和134的扇叶或喷嘴位置。第一并联排气道17中的排气可以通过分支并联排气道170被引导到环境，而第二并联排气道18中的排气可以经由分支并联排气道180被引导到环境。排气道170和180也可以包括诸如催化器的一个或更多个排气后处理装置以及一个或更多个排气传感器(未示出)。发动机10还可以包括一个或更多个排气再循环(EGR)通道或回路，以用于将至少一部分排气从一个或更多个排气道再循环到一个或更多个进气道。这些EGR回路可以包括用于提供高压EGR (HP-EGR)的高压EGR回路和用于提供低压EGR (LP-EGR)的低压EGR回路。在一个例子中，可以在没有由涡轮增压器120、130提供增压的情形下提供即461 。在其他例子中且正如在下面更详细地描述的，可以在存在涡轮增压器增压的情形下提供LP-EGR。在又一些其他例子中，HP-EGR和LP-EGR两者可以被同时提供。
在所示的例子中，发动机10可以包括第一高压EGR回路208以用于将至少一些排气从涡轮机124上游的第一并联排气道17再循环到压缩机122下游的第一分支并联进气道146。通过HP-EGR回路208的EGR流可以经由HP-EGR阀210被控制。同样，发动机10还可以包括第二高压EGR回路218以用于将至少一些排气从涡轮机134上游的第二并联排气道18再循环到压缩机132下游的第二分支并联进气道148。通过HP-EGR回路218的EGR流可以经由HP-EGR阀220被控制。在所示例子中，发动机10还包括与第一涡轮增压器120相关联的且将涡轮机124下游的第一分支排气道170流体地联接于压缩机122上游的第一并联进气道142的单个LP-EGR回路202。以这种方式，LP-EGR回路202将至少一些排气从第一分支并联排气道170再循环到压缩机122。LP-EGR回路202可以包括用于控制通过该回路的EGR流(S卩，再循环的排气量)的LP-EGR阀204，和用于在再循环到发动机进气道142之前降低流过EGR回路202的排气流的温度的EGR冷却器206。应当明白，在所示的例子中，发动机10只包括一个与第一涡轮增压器120相关联的EGR回路202，并且不包括与第二涡轮增压器130相关联的第二 EGR回路。以这种方式，可以避免第二 EGR回路的附加安装空间、重量和部件成本。 在所示例子中，发动机10还包括EGR交换回路212，该EGR交换回路212将EGR冷却器206下游的LP-EGR回路202流体地联接于第二涡轮增压器130的压缩机132的上游的第二并联进气道144。交换阀214将EGR交换回路212流体地联接于LP-EGR回路202，并且可以由控制器12控制。正如下面更详细地说明的，交换阀214和通过该EGR交换回路212的相关EGR排气流可以被控制成改变被传输到压缩机122和132的EGR排气的量和/或百分比。换句话说，交换阀214和通过该EGR交换回路212的相关EGR排气流可以被控制成，与被传输到压缩机132的EGR排气的量和/或百分比相比，增加或减少被传输到压缩机122的EGR排气的量和/或百分比，且这种比较的量和/或百分比在下文中被叫做EGR差。在所示例子中，发动机10还包括将EGR回路202流体地联接于分支并联排气道180的背压平衡通道172。该背压平衡通道172可以包括将该通道流体地联接于EGR回路202的第一背压阀174，和将该通道联接于分支并联排气道180的第二背压阀176，其中阀174和176两者都由控制器12控制。背压平衡通道172可以用于平衡分支并联排气道和相关涡轮机134与EGR回路202和相关涡轮机124之间的背压的差。湿度传感器232、压力传感器234和温度传感器235可以被包括在EGR节流阀230下游的一个或两个并联进气道中(在本文中，其在并联进气道142中被示出，而没有在第二并联进气道144中被示出)。湿度传感器232可以构造成通过检测进入进气道140中的空气的水蒸汽冷凝物来估计进气空气的相对湿度。压力传感器234可以构造成估计压缩机122上游的进气空气的压力。温度传感器235可以构造成估计进入进气道142的空气的温度。发动机系统100可以至少部分由包括控制器12的控制系统19和经由输入装置(未示出)的来自车辆操作者的输入而被控制。控制系统19被示为接收来自在此描述的各种例子中的多个传感器16的信息，并且发送控制信号给多个致动器81。作为一个例子，传感器16可以包括湿度传感器232、进气空气压力传感器234、进气空气温度传感器235、MAF传感器152、压缩机出口温度传感器162、MAP传感器182和MAT传感器183。在一些例子中，公共进气道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。在一些例子中，一个或更多个EGR回路可以包括用于确定EGR流动特征的压力、温度和/或空气-燃料比传感器。作为另一个例子，致动器81可以包括燃料喷射器166、HP-EGR阀210和220、LP_EGR阀204、节流阀158和230、背压平衡阀174和176以及废气门128和138。其他致动器，例如各种附加的阀和节气门，可以被联接于发动机系统100中的各种位置。控制器12可以包括处理器、随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)(未示出)。在一个例子中，ROM可以用计算机可读数据编程，该数据表示由处理器可执行的用于执行上面所述的方法的指令。基于对应于一个或更多个例程被编程在其中的指令或代码，控制器12可以接收来自一个或更多个传感器16的输入数据，处理该输入数据，并且响应经处理的输入数据，触发一个或更多个致动器81。除了前面讨论的那些信号之外，控制器12还可以接收来自联接于发动机10的其他传感器的各种信号，例如包括，发动机冷却剂温度的测量值、表面点火感测信号(PIP)和来自接节气门位置传感器的节气门位置(TP)。例如，发动机转速信号RPM也可以从PIP信号由控制器12产生。而且，曲轴位置以及曲轴加速和曲轴振 动也可以根据PIP信号被识别。图2示出用于增加和/或减少与第一涡轮增压器关联的第一压缩机和与第二涡轮增压器关联的第二压缩机之间的EGR差的示范性方法300。在302，该方法包括估计和/或测量发动机工况，包括例如，转矩要求、点火火花正时、空气-燃料比、发动机转速、催化剂温度、燃料类型等。在304，可以基于经估计和/或测量的发动机工况来确定理想EGR百分比和理想EGR差。这可以包括确定将被再循环到发动机进口(例如，在分离式发动机系统中从一个或更多个并联排气道到相应的并联进气道)的排气的量、流动和/或温度。这还可以包括确定经由交换回路从与第一涡轮增压器关联的EGR回路被传输到与第二涡轮增压器关联而与单独的EGR回路无关的压缩机的排气的量。此外，这还可以包括确定是否将理想EGR量作为HP-EGR流、LP-EGR流或其组合被提供。在306，该方法包括基于例如经估计的发动机工况、EGR百分比和/或EGR差，判断是否存在适度的喘振裕度。在一个例子中，该方法可以包括检查与第一涡轮增压器和ERG回路关联的压缩机下游的发动机歧管压力和空气流。如果歧管压力超过与喘振情况关联的压力阈值，并且空气流低于与喘振情况关联的空气流阈值，则方法可以确定不存在适度的喘振裕度(即，存在或可能存在喘振情况)。在这种情形下，在308，方法包括确定减少的EGR差，以实现适度的喘振裕度并且保持理想EGR百分比。在310，通过打开交换阀以增加到第二压缩机的EGR排气流从而得到减小的EGR差，因而实现适度的喘振裕度且同时保持理想EGR百分比。应当明白，调节EGR差以增加到第二压缩机的EGR排气流，并且因而实现适度的喘振裕度且同时保持理想EGR百分比，也可以包括调节一个或更多个其他EGR阀(例如，LP-EGR阀、HP-EGR阀和/或EGR节流阀)的位置以实现理想EGR排气流的量。在火花点火分尚式内燃发动机系统的一个例子中，该发动机包括具有第一压缩机和相关LP-EGR回路的第一涡轮增压器和具有第二压缩机的第二涡轮增压器，该第二涡轮增压器没有关联于单独的LP-EGR回路。交换回路将与第一涡轮增压器关联的LP-EGR回路联接于与第二涡轮增压器关联的第二压缩机上游的并联进气道。在一个例子中，发动机以1500RPM的发动机转速运行，且具有13巴(I. 3M帕)的平均有效压力/压强(BMEP)以及15%的EGR百分比。在这种工况下的第一例子中，实现1596EGR百分比所需的EGR排气的总量仅仅从LP-EGR回路被提供给第一压缩机和第一涡轮增压器。换句话说，在这个例子中，没有EGR排气流过交换回路到第二涡轮增压器压缩机，并且所有所需EGR排气均通过第一压缩机被提供给发动机进气歧管。在这个第一例子中，由于在压缩机附近存在产生喘振情况的与质量空气流率联接的第一压缩机两端的压缩比所呈现，第一压缩机可能经受周期性的喘振情况和相关的不稳定运行。在上述工况下的第二例子中，通过使至少一些EGR排气从EGR回路通过交换回路转向到第二压缩机，通过第一和第二压缩机两者提供实现1596EGR百分比所需的EGR排气的量。例如，在发动机工况的一个集合下，针对总共1596EGR排气被提供给进气歧管的情形，第一和第二压缩机两者均可以达到7. 596EGR排气百分比。换句话说，与上面的第一例子相比，在第二例子中EGR差被减小。因此，因为由第一压缩机接收的EGR的量与15%相比是7.5%，所以第一压缩机避免了喘振情况并且以稳定情况运行，如邻近该压缩机存在使压缩机能够稳定运行的与质量空气流率联接的第一压缩机两端的压缩比所呈现的。如上所述，其他的发动机运行参数，例如，发动机歧管压力(MAP)，可以用来判断是否存在或可能存在喘振情 况。应当明白，当调节EGR差时，在发动机进气歧管中可能发生压力波动和/或瞬变。因此，可以调节诸如火花正时、燃料喷射正时、空气-燃料比(AFR)等的其他发动机运行参数，以便校正发动机进气歧管中的任意压力波动和/或瞬变。现在参考图3，在312，该方法则包括调节发动机运行参数，以补偿EGR差的变化。例如，调节通过交换管的流动可以动态地改变传输到进气歧管且传输到汽缸的EGR的瞬时量，直到压缩机速度和流率稳定在它们的稳态值。这种瞬变的EGR流会导致汽缸中的EGR流率临时增加和/或减少。因此，可以在调节通过该交换管的EGR流率期间，与该瞬时EGR流率相协调地调节诸如火花正时的发动机参数。在一个例子中，在打开交换阀214期间可以临时延迟火花延迟，并且反之亦可。回到图2，如果在306确定压缩机喘振裕度是适度的，则在314该方法包括判断空气进气温度是否小于进气温度阈值。正如上面所指出的，当发动机在低环境温度情况运行时，当诸如EGR空气冷却器的发动机部件的内表面比排气的饱和温度(露点)更冷时，水蒸气冷凝物可以形成这些表面上。在一个例子中，可以通过测试各种工况下的发动机且针对每种工况识别为与一个或更多个发动机部件表面上的冷凝物聚集对应的进气温度阈值，来根据经验确定进气温度阈值。如果在314方法确定环境空气温度低于进气温度阈值时，并且现在参考图3，在316方法包括确定增加的EGR差，以实现超过进气温度阈值的增加的空气进气温度并且保持理想EGR百分比。在318，通过部分地或完全关闭交换阀来得到所述增加的EGR差，从而减少或消除到第二压缩机的EGR排气流，并且因此实现增加的空气进气温度且同时保持理想EGR百分比。应当明白，除了分析空气进气温度之外或代替分析空气进气温度，该方法还可以利用其他发动机工况和/或环境因素，例如环境空气或空气/排气混合物的相对湿度，来估计是否存在或可能存在冷凝情况。应当明白，正如上面所指出的，调节EGR差以减少到第二压缩机的EGR排气流，并且因而增加EGR差并且增加空气进气温度且同时保持理想EGR百分比，也可以包括调节一个或更多个其他EGR阀(例如，LP-EGR阀、HP-EGR阀和/或EGR节流阀)的位置以实现EGR排气流的理想量。而且，应当明白，上面还指出，当调节EGR差时，在发动机进气歧管中可能发生压力波动和/或瞬变。因此，可以调节诸如火花正时、燃料喷射正时、空气-燃料比(AFR)等的其他的发动机运行参数，以便校正发动机进气歧管中的任意压力波动和/或瞬变。在这种情形下，在312，该方法可以包括调节发动机运行参数，以补偿EGR差的增加。返回到图2，在314如果确定空气进气温度高于或等于进气温度阈值，则在320方法包括确定压缩机出口温度是否超过出口温度阈值。正如上面所指出的，当压缩机以超过压缩机温度阈值的温度运行时可能损坏压缩机的部件。在一个例子中，可以估计或测量压缩机出口温度以确定它是否超过与压缩机部件损坏相关联的出口温度阈值。现在参考图3，如果确定压缩机出口温度超过出口温度阈值，则在322该方法包括确定减少的EGR差，以实现压缩机出口温度低于出口温度阈值并且保持理想EGR排气百分t匕。在324，通过打开交换阀以增加到第二压缩机的EGR排气流并且相应地减少到第一压缩机的经加热ERG排气流的量来得到该减少的ERG差。以这种方式，被传输到第一压缩机入口的环境进气/EGR混合物的温度将被降低，这因而降低了第一压缩机出口处的经压缩的环境进气/EGR混合物的温度，且因而实现较低的压缩机出口温度且同时保持理想EGR百分比。 在火花点火分尚式内燃发动机系统的一个例子中，该发动机包括具有第一压缩机和相关LP-EGR回路的第一涡轮增压器和具有第二压缩机的第二涡轮增压器，该第二涡轮增压器不与单独的LP-EGR回路相关联。交换回路将与第一涡轮增压器关联的LP-EGR回路联接于与第二涡轮增压器关联的第二压缩机上游的并联进气道。在一个例子中，发动机以3000RPM的发动机转速运行，且具有13巴(I. 3M帕)的平均有效压力(BMEP)和15%的EGR百分比。第一压缩机具有150°C的运行温度极限，高于该温度限制会损害压缩机部件。在这些工况下的第一例子中，实现1596EGR百分比所需的EGR排气的总量仅仅从LP-EGR回路被提供给第一压缩机和第一涡轮增压器。换句话说，在这个例子中没有EGR排气流过交换回路到第二涡轮增压器压缩机，并且所有所需EGR排气均通过第一压缩机被传输到发动机进气歧管。在这个第一例子中，第一压缩机经受184°C的压缩机出口温度，超过了其150°C运行温度极限。在上述工况下的第二例子中，经由使至少一些EGR排气从EGR回路通过交换回路转向到第二压缩机，通过第一和第二压缩机两者提供实现1596EGR百分比所需的EGR排气的量。在这个例子中第一压缩机经受130°C的压缩机出口温度，低于其150°C的运行温度极限。应当明白，正如上面所指出的，调节EGR差以增加到第二压缩机的EGR排气流并且因减少EGR差并且减少压缩机出口温度且同时保持理想EGR百分比，也可以包括调节一个或更多个其他EGR阀(例如，LP-EGR阀、HP-EGR阀和/或EGR节流阀)的位置以实现EGR排气流的理想量。而且，应当明白，上面还指出，当调节EGR差时，在发动机进气歧管中可能发生压力波动和/或瞬变。因此，可以调节诸如火花正时、燃料喷射正时、空气-燃料比(AFR)等的其他的发动机运行参数，以便校正发动机进气歧管中的任意压力波动和/或瞬变。在这种情形下，在312，该方法可以包括调节发动机运行参数，以补偿EGR差的增加。还应当明白，在没有喘振情况或压缩机出口温度不超过出口温度阈值的情况下，所有的EGR排气均可以被传输到第一压缩机，以便保持较高的总环境空气/EGR排气混合物温度并且因而最小化在发动机内发生冷凝的可能性。换句话说，可以仅当歧管压力超过压力阈值且空气流低于空气流阈值时或者第一压缩机出口温度超过出口温度阈值时，减小该EGR 差。应当指出，这里包括的示范性的控制和估计例程可以用于各种发动机和/或交通工具系统构造用。这里描述的具体的方法和例程可以表示任何数目的处理策略中的一个或更多个，所述策略例如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以以所示的顺序进行、同时进行或在一些情况下可以省略。同样，处理次序不是实现这里所述的示例性实施例的特征和优点所必需要求的，而是为了容易示出和描述而提供。一个或更多个所示的动作或功能根据所用的特定策略可以重复地进行。而且，所述的动作可以图示地表示被编程到发动机控制系统中的计算机可读储存介质中的代码。应当明白，这里所公开的构造和方法在性质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸、和其他发动机类型。本发明的主题包括多种系统与配置以及其它特征、功能和/或此处公开的性质的所有新颖和非显而易见的组合与子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和次组合。这些权利要求可引用“一个”元素或“第一”元素或其等同物。这些权利要求应该理解为包括一个或更多个这种元素的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元素。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和次组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求得到主张。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，也被认为包括在本发明主题内。
权利要求
1.一种运行发动机的方法，该发动机包括具有第一压缩机的第一涡轮增压器和具有第二压缩机的第二涡轮增压器，该方法包括 在冷凝情况下增加该第一压缩机和该第二压缩机之间的EGR差，并且 在喘振情况下减小该第一压缩机和该第二压缩机之间的EGR差。
2.根据权利要求I所述的方法，其中增加所述EGR差还包括减少到所述第二压缩机的排气流，其中减少所述EGR差还包括增加到所述第二压缩机的排气流。
3.根据权利要求I所述的方法，还包括 估计歧管压力； 估计所述第一压缩机下游的空气流；以及 如果所述歧管压力超过压力阈值并且所述空气流低于空气流阈值，则减少所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述EGR差。
4.根据权利要求3所述的方法，如果所述歧管压力低于所述压力阈值或所述空气流超过所述空气流阈值时，则增加所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述EGR差。
5.根据权利要求I所述的方法，还包括 估计第一压缩机出口温度；并且 如果所述第一压缩机出口温度超过出口温度阈值，则减少所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述EGR差。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括仅当存在所述喘振情况或所述第一压缩机出口温度超过所述出口温度阈值时，减少所述第一压缩机和所述第二压缩机之间的所述EGR差。
7.一种运行发动机的方法，该发动机包括流体地联接于交换阀的EGR交换回路，该方法包括 如果歧管压力超过压力阈值并且空气流低于空气流阈值，则打开该交换阀；并且如果所述歧管压力低于所述压力阈值或者所述空气流超过所述空气流阈值，则关闭该交换阀。
8.根据权利要求7所述的方法，其中打开该交换阀包括增加通过该交换回路的排气流。
9.根据权利要求7所述的方法，其中关闭该交换阀包括减少通过该交换回路的排气流。
10.一种发动机系统,包括 包括由涡轮机驱动的第一压缩机的第一进气道； 包括该涡轮机的排气道； 将该排气道在该第一压缩机的上游流体地联接于该第一进气道的EGR回路，该EGR回路包括EGR阀和EGR冷却器； 将该EGR回路流体地联接于EGR交换回路的交换阀；以及 该EGR交换回路将该ERG回路在第二压缩机的上游流体地联接于第二进气道以用于将排气传输给该第二进气道。
全文摘要
本发明公开一种用于发动机的方法和系统，该发动机包括具有第一压缩机的第一涡轮增压器和具有第二压缩机的第二涡轮增压器。在冷凝情况下可以增加该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差，并且在喘振情况下可以减小该第一压缩机和第二压缩机之间的EGR差。当压缩机出口温度超过出口温度阈值时也可以减小该EGR差。
文档编号F02M25/07GK102889154SQ20121022229
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年7月22日
发明者D·J·斯泰尔斯, B·A·波伊尔, S·麦卡帕迪 申请人:福特环球技术公司