CN102121436A - 向车辆中发动机提供进气的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制带有排气再循环的发动机的方法。该方法包含引导来自排气后处理催化剂下游排气的EGR与进气压缩机上游和节气门上游的新鲜空气混合，以及响应于节气门节流增加而将混合的EGR和新鲜空气从进气压缩机下游排至排气后处理催化剂下游的排气。本发明可迅速消除来自节气门后方的大量的加压稀释EGR气流，从而减少至少一些与冷却低压EGR相关联的瞬间控制困难。此外，所公开的方法避免未处理的排气释放入环境中，并进一步避免了由于烟粒存在于再循环排气中而对压缩机组件的损坏。

Description

向车辆中发动机提供进气的系统和方法
【技术领域】
本发明涉及向车辆中发动机提供进气的系统和方法，更为具体地，涉及在增压发动机系统中执行排气再循环。
【背景技术】
相对于输出功率相同的自然吸气发动机，增压发动机可提供更高的燃烧和排气温度。这种升高的温度可导致氮氧化物(NOx)排放增加并会加速发动机系统中的材料老化，包括排气后处理催化剂老化。排气再循环(Exhaust-gasrecirculation，EGR)为消除这些效应的流行策略。EGR通过将氧含量较低的排气传输至进气而运转，其会导致燃烧和排气温度较低。具体地，需要传输冷却EGR的EGR变体，因为其可向进气供应相对较大的排气流量。然而，冷却的EGR容易导致对增压发动机系统的瞬间控制困难，特别是与火花点火相结合时。例如，系统中配置用于冷却EGR的节气门挡板可在节气门上游捕集相当大量压缩的EGR较稀的气流。这种捕集可能在例如从高发动机负载转换为低发动机负载时发生。然而，在低负载、节气门关闭的情况下，发动机可能需要新鲜空气以维持燃烧。此时打开压缩机旁通阀为该问题提供了部分但不完全的补救，因为EGR较稀的气流保持在节气门上游，虽然其绝对压力较低。
进气过压可被排至压缩机入口之外的发动机系统的其它位置。因此，美国专利5,724,813提供了一种压缩机旁通阀，其将节气门上游的加压进气排至紧靠涡轮增压器涡轮上游或下游的排气管道。然而，该系统不适用于改善装配有冷却低压EGR的现代发动机系统中的瞬间控制，因为其缺乏EGR系统和排气后处理系统。
【发明内容】
本发明的发明人认识到对装配有低压EGR的发动机系统的改进的瞬间控制可通过相对于EGR和排气后处理组件巧妙地配置压缩空气释放得以实现。因此，在一个实施例中，提供了一种控制带有排气再循环的发动机的方法。该方法包含引导来自排气后处理催化剂下游的排气的EGR以与进气压缩机上游和节气门上游的新鲜空气混合，并响应于节气门节流增加而将混合的EGR和新鲜空气从进气压缩机下游排至排气后处理催化剂下游的排气。
根据本发明，提供了一种向车辆中发动机提供进气的方法，发动机通过节气门接收所述进气，该方法包含：形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，从排气后处理催化剂下游的发动机排气流吸取处理后的排气；在节气门上游压缩所述混合物；以及以与节气门完全闭合或部分闭合相关联的方式在排气后处理催化剂下游将压缩混合物排入所述排气流。
根据本发明，还提供了一种向车辆中发动机提供进气的方法，发动机通过节气门接收进气，该方法包含：形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，从排气后处理催化剂下游的发动机排气流吸取处理后的排气；在节气门上游压缩混合物；以及关闭节气门结合打开释放阀，其中释放阀将节气门上游侧可变地连接至排气后处理催化剂下游侧；关闭EGR阀，处理后的排气在途中穿过EGR阀以形成混合物。
根据本发明的一个实施例，该方法还包含基于发动机的工况调节释放阀的打开程度和打开持续时间。
根据本发明的一个实施例，上述工况包含节气门上游的EGR比例。
根据本发明的一个实施例，上述工况包含节气门上游侧的压力。
根据本发明的一个实施例，该方法还包含当节气门上游侧的压力和排气后处理催化剂下游侧的压力相差小于预定量时关闭释放阀。
根据本发明，还提供了一种向车辆中发动机提供进气的系统，发动机通过节气门接收进气，该系统包含：配置用于在节气门上游压缩新鲜空气和处理后的排气的混合物并传输压缩的混合物的压缩机，通过EGR管道从排气后处理催化剂下游的发动机排气流吸取处理后的排气；在压缩机上游和排气后处理催化剂下游连接在EGR管道中并配置用于调节将多少处理后的排气混合入新鲜空气的EGR阀；将节气门上游侧可变地连接至排气后处理催化剂下游侧的释放阀。
根据本发明的一个实施例，该系统还包含配置用于响应于节气门闭合而打开释放阀的电子控制系统。
根据本发明的一个实施例，电子控制系统还配置用于响应于节气门的闭合关闭EGR阀。
根据本发明的一个实施例，该系统还包含配置用于冷却流动穿过EGR管道的处理后的排气的EGR冷却器。
根据本发明的一个实施例，排气后处理催化剂包含NOx还原催化剂。
根据本发明的一个实施例，该系统还包含与释放阀串联并配置用于防止处理后的排气穿过释放阀双向流动的止回阀。
根据本发明，提供了一种控制带有排气再循环的发动机的方法，包含：引导来自排气后处理催化剂下游排气的EGR与进气压缩机上游和节气门上游的新鲜空气混合；以及响应于节气门节流增加而将混合的EGR和新鲜空气从进气压缩机下游排至排气后处理催化剂下游的排气。
这样，可迅速消除来自节气门后方的大量的加压稀释EGR气流，从而减少至少一些与冷却低压EGR相关联的瞬间控制困难。此外，所公开的方法避免未处理的排气释放入环境中，并进一步避免了由于烟粒存在于再循环排气中而对压缩机组件的损坏。
【附图说明】
图1-4显示了根据本发明不同实施例配置用于向车辆中发动机提供进气的系统的情况。
图5-9说明了根据本发明不同实施例用于向车辆中发动机提供进气的方法。
【具体实施方式】
现在通过示例并参考某些说明的实施例描述本发明的主题。在两个或更多实施例中可能基本相同的组件标记为相同并极少重复描述。然而应注意，在本发明不同实施例中标记相同的组件可能至少部分不同。还应注意，本说明书中的附图为示意性的。所说明的实施例的视图总体上未按比例绘制，可能故意变化了纵横比、部件尺寸、和部件数目以使选定的部件或关系易于可见。
图1显示了配置用于向车辆中发动机12提供进气的第一示例系统10的情况。发动机包括多个燃烧室14，其均连接至进气歧管16和排气歧管18。在任何变形中，在燃烧室中可通过火花点火和/或压缩点火开始燃烧。此外，发动机可配置用于消耗多种燃料中的任意几种：汽油、乙醇、柴油、生物柴油、压缩天然气等。可通过直接喷射、进气道喷射、或任意其组合将燃料供应给燃烧室。
系统10配置用于在某些工况期间将压缩进气供应至发动机12。因此，新鲜空气通过空气滤清器20进入系统并流至压缩机22。压缩机可为任意合适的进气压缩机，例如驱动轴驱动或马达驱动的机械增压器。在图1中所示的实施例中，压缩机为机械连接至涡轮24的涡轮增压压缩机，涡轮通过来自排气歧管18的发动机排气膨胀而驱动。来自压缩机22的压缩进气流动穿过中间冷却器26流至节气门28。中间冷却器可为任意合适的配置用于冷却进气用于所需燃烧特性的热交换器。
如上所述，来自排气歧管18的排气流至涡轮24以驱动涡轮。当需要降低的涡流扭矩时，可替代地引导一些排气穿过废气门30旁通过涡轮。来自涡轮和废气门的组合气流随后流动穿过排气后处理装置32、34、36。在本发明不同实施例中排气后处理装置的种类、数目和设置可有所改变。总体上，排气后处理装置可包括至少一个排气后处理催化剂配置用于催化处理后的排气流，并从而降低排气流中一个或多个物质的浓度。例如，一种排气后处理催化剂可配置用于在排气较稀时从排气流中捕集氮氧化物(NOx)，并在排气较富时减少捕集的NOx。在其它示例中，排气后处理催化剂可配置用于使NOx比例变化，或者在还原剂的帮助下选择性地还原NOx。在其它示例中，排气后处理催化剂可配置用于氧化排气流中残余的碳氢化合物和/或一氧化碳。具备任何这种功能的不同排气后处理催化剂可分别或共同设置在中间层或者排气后处理装置中。在一些实施例中，排气后处理装置可包括可再生烟粒过滤器配置用于捕集并氧化排气流中的微粒。
继续参考图1，来自排气后处理装置32、34、36的处理后的排气流的一部分被释放入环境中。然而，剩余的处理后的排气被吸入EGR管道38并流动穿过EGR冷却器40。EGR冷却器可为任意合适的热交换器，配置用于将流动穿过EGR管道的处理后的排气冷却至合适用于混合入进气中的温度。系统10进一步包括连接在空气滤清器20和压缩机22之间的可变文氏管42。可变文氏管从EGR管道吸取处理后的排气，并将处理后的排气混合入从空气滤清器流入的新鲜空气中。在一个示例中，可变文氏管可配置用于引导新鲜空气轴向穿过膨胀腔，在该膨胀腔中膨胀气流导致的部分真空会通过偏心入口吸入处理后的排气。同时，通过EGR阀44调节可用于混合入新鲜空气中的处理后的排气的量。这样，可将新鲜空气和处理后的排气的混合物作为进气提供给压缩机入口。
图1显示了连接至节气门28上游侧的压力传感器46。压力传感器可为连接在全部发动机系统中的多个传感器(压力传感器、温度传感器等)中的一个。压力传感器可配置用于提供对应于节气门上游侧空气压力(即节气门入口压力，TIP)的输出。在一些工况下，可能需要突然降低TIP。这些工况可能包括例如节气门完全或部分闭合。因此，图1显示了将节气门上游侧通过释放管道50连接至排气后处理装置36下游侧的释放阀48。如图1中所示，释放阀可通过可选止回阀52连接至排气后处理装置36下游侧。在一个实施例中，释放阀可为具有打开位置和关闭位置的双态阀。然而，在其它实施例中，释放阀可以具有角度可变(例如可连续调节的)的开口。
在一些实施例中，可包括止回阀52以防止在低TIP状况下排气穿过释放阀48流至节气门28。然而，在其它实施例中，在合适的工况下可能需要这种排气流。因此，在某些实施例中可省略止回阀52，而释放阀48可用于调节流至节气门28上游侧的排气流(即EGR)。因此，第二EGR冷却器(附图中未显示)可设置在释放阀和节气门之间并配置用于冷却流动穿过释放管道50的处理后的排气。在其它实施例中，释放管道可连接至中间冷却器26的上游侧而非下游侧，允许通过中间冷却器而非第二EGR冷却器冷却EGR。
在一些实施例中，节气门28、废气门30、EGR阀44、和/或释放阀48可为配置用于在电子控制系统的指令下关闭和打开的电控阀。此外，这些阀门中的一个或多个可为连续可调的。因此，图1显示了电子控制系统54，其可为安装有系统10的车辆的任意电子控制系统。电子控制系统可运转地连接至各个电控阀门并配置用于根据需要指令其打开、闭合、和/或调节以实施任何本说明书中所述的控制功能。在一个实施例中，如下文进一步所述，电子控制系统可配置用于响应于节气门的关闭而打开释放阀，并在TIP下落低于阈值时关闭释放阀。最后，电子控制系统可运转地连接至遍布所说明的系统设置的多个传感器(温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器等，包括压力传感器46)。
相较于现有压缩机控制配置可更好地理解本说明书中所描述的方法的多个优点，其在节气门闭合时通过将加压进气从节气门上游经由压缩机旁通阀通风至压缩机入口来降低TIP。这种通风应当在发动机已经以较大EGR比例运转时发生，通风之前存在于节气门上游的排气将在通风后维持与相同的EGR比例，尽管其绝对压力较低。然而，在节气门闭合状况下维持的燃烧通常将需要较少EGR或没有EGR的新鲜进气。因此，现有配置在此常见情况下易于燃烧不稳定。
图1中所示的实施例通过允许将加压进气排入排气流而非压缩机入口来克服了上述缺点。这样，节气门28上游的进气有效地清空了进气，并被来自空气滤清器20的新鲜空气所代替。在低发动机负载(例如节气门闭合)工况下这种新鲜空气可靠地支持燃烧。
然而，本发明的发明人已经认识到即使被EGR稀释很多，将进气释放入排气流中会对设置在排气流中的排气后处理催化剂有不良影响。因此，图1中所示的实施例提供了新鲜空气和处理后的排气的压缩混合物可被释放至排气后处理装置32、34、36的下游。为了避免在释放期间未经处理的排气被排至环境中，该实施例还提供了从排气后处理装置下游的排气流吸取EGR。在排气后处理装置包括烟粒过滤器的实施例中，进一步提供了EGR不会包含过多量的烟粒，其会潜在地损坏压缩机22和EGR冷却器40。还应注意，图1中所示的实施例使用与现有配置中数目相同的电控阀克服了现有配置的缺点，仅释放阀48替代了压缩机旁通阀。
图1说明了本发明预见到的多个实施例中的一个，完全符合本发明的相关实施例可具有不同配置。例如，除了说明的低压EGR路径外，一些实施例可包括高压排气再循环(HP EGR)路径。还有其它一些实施例可能缺少可变文氏管42，并可提供替代组件用于将EGR混合入进气流中。
图2显示了配置用于向车辆中发动机12提供进气的第二示例系统56。系统56与系统10的不同之处在于此处过多的EGR被释放至排气后处理装置36(其可为可再生烟粒过滤器)的上游。该配置的优点通常在于在一些工况下，释放过多的EGR可与烟粒过滤器的氧化性再生相协调。具体地，过多的压缩空气可被传输至烟粒过滤器以支持这种再生，同时更上游的排气后处理催化剂(例如32和34)继续在化学计量状况下运转。
图3显示了配置用于向车辆中发动机12提供进气的第三示例系统58。在图3中所示的实施例中，空气经由第一节气门28(如上文实施例中所描述)及经由第二节气门60供应给进气歧管16。第一节气门和第二节气门可直接连接至进气歧管(如图中所示)或通过任意合适的组件间接连接。取决于工况，第一节气门可调节增压空气和/或含有EGR的空气的流量。同时，第二节气门调节从空调滤清器20流至进气歧管16的未压缩新鲜空气的流量。
在上述实施例中，电子控制系统54可运转地连接至多个发动机系统传感器，包括歧管空气压力传感器或其它配置用于响应于发动机负载改变而确定发动机扭矩或任何量的传感器。这样，通过适当地运转连接至控制器54，第一节气门可配置用于在高发动机负载工况期间打开以允许增压空气和/或含EGR空气进入进气歧管16。类似地，第二节气门可配置用于在低发动机负载工况期间打开以允许新鲜空气流至进气歧管。这样，图3中所示的配置提供了另一种在增压发动机系统中发动机负载突然降低期间维持燃烧稳定性的方法。具体地，发动机负载的突然降低可能触发第一节气门28闭合，从而将过多的EGR捕集在第一节气门之后。这种发动机负载降低可通过例如MAP的对应降低显示出来。在该工况期间，未稀释的新鲜空气可通过第二节气门60被传输至发动机以可靠地支持燃烧。
在一个实施例中，第一节气门28和第二节气门60可基本上相同。其可为符合当前技术发展水平的电动驱动节气门。在一个实施例中，第一节气门和第二节气门可至少部分不同。例如，第二节气门可为配置用于承受高于正常的空气流量和/或背压的怠速空气旁通阀(idle air by-pass valve，IABV)。这样，第二节气门可配置用于相对精细的气流控制，其可能在怠速状况及其附近期间是需要的。通过在需要相对精细的气流控制的工况期间经由第二节气门控制气流，可容忍第一节气门的较低控制精度。这样，在一个实施例中，第一节气门可包括横截面相对较大的孔，其有利于在高负载工况期间控制气流，可将相对较大的增压空气流和EGR流引导入发动机中。
在一个实施例中，第二节气门60可在增压工况期间保持关闭以防止进气歧管压力下降及空气穿过空气滤清器20回流。如图3中所示，在其它实施例中，可选止回阀62可与第二节气门串联以被动地防止这种压力下降。
在另一实施例中，可通过保持第二节气门和文氏管42之间的管道长度相对较短来减少穿过第二节气门60的回流，这样所有回流(包括含有EGR的回流)将被带入文氏管中。因此，当需要穿过节气门60的顺流时，其可基本上不含有EGR。
另外，图3中所示的实施例提供的另一优点在于，上文所述的在第一节气门之后捕集的EGR无需在TIP超出范围时立刻消散，而是可维持可用(例如存储起来)以在后续TIP处于预定范围的期间使用。
继续参考图3，系统58显示了配置用于将第一节气门28上游的过多压缩进气排回压缩机22入口的压缩机旁通阀64。例如，在发动机负载减少期间，电子控制系统54可指令旁通阀打开。然而，应理解，完全符合本说明书的其它实施例可包括如前文实施例中所示连接的释放阀(例如图1，释放阀48)。
应理解，图3中没有任何方面意味着限定。例如，可如图3中所示从排气后处理装置36的下游吸取EGR，或者可从发动机系统58的任意排气后处理装置的上游吸取EGR。
图4显示了配置用于向车辆发动机12提供进气的第四示例系统。系统66包括热交换器68，其可为任何合适用于调节穿过其流动的气体的温度的被动装置。附图显示了直接连接至第一节气门28和第二节气门60的进气歧管16。在其它实施例中，第一节气门和第二节气门可经由任何合适的组件间接连接至进气歧管。如图4中所示，热交换器的出口经由第二节气门60连接至进气歧管。因此，热交换器可配置用于调节气体温度以使得能够在发动机12中得到所需的燃烧性能。如下文进一步所述，在不同工况期间，加热及冷却气体均可实现，且可在同一系统中进行。
在发动机负载相对较高的工况期间，热交换器68内部的气体可包含EGR指定用于传输至发动机进气；这样，热交换器可适用于降低EGR的温度，从而作用于EGR冷却器。在发动机负载相对较低的工况期间，热交换器内部的气体可包含新鲜空气，其也指定用于传输至发动机进气；这样，热交换器可适用于升高新鲜空气的温度，从而作用于新鲜空气加热器。在低负载工况期间，进气加热可通过例如降低泵气损失来改善发动机的总体效率。
在一个实施例中，热交换器68可引导空气和EGR穿过气体管道，且还可引导液体穿过液体管道。气体管道和液体管道可彼此热连接但流体隔离。在一个实施例中，可引导发动机冷却剂穿过液体管道。这样，热交换器可配置用于在高发动机负载工况期间将热量从EGR流传导至发动机冷却剂，并在低发动机负载工况期间将热量从发动机冷却剂传导至新鲜空气流。
继续参考图4，系统66显示了控制阀70，其可运转地连接至电子控制系统54。如相关于前述实施例所示，电子控制系统可响应于改变发动机负载运转地连接至多个发动机系统传感器。因此，在需要EGR和增压的高发动机负载工况下，控制阀70可保持关闭而EGR阀44克保持打开。在所说明的配置中，关闭控制阀及打开EGR阀导致EGR从EGR管道72流动穿过热交换器38并同时阻止新鲜空气流至热交换器。在这些工况下，压缩机22接收并压缩新鲜空气流，并将压缩的新鲜空气流传输至第一节气门28。此外，EGR阀调节并将EGR流传输至第二节气门60。这样，通过第二节气门将冷却的EGR提供给进气歧管16，同时将压缩并冷却的来自空气滤清器20的新鲜空气通过第一节气门提供给进气歧管。这样，第一节气门用于计量压缩的新鲜空气，而第二节气门用于计量EGR。
在EGR和增压均不需要的工况下，控制阀70可保持打开而EGR阀44可保持关闭。打开控制阀及关闭EGR阀允许新鲜空气流动穿过热交换器68，同时阻止EGR进入发动机进气。这样，通过第二节气门60将加热的新鲜空气提供给进气歧管16，同时第一节气门28保持关闭。这样，第二节气门可用于计量流入发动机12的空气。
图4中说明的实施例还提供了其它优点。在TIP超出范围的工况下，当较大量的不希望的压缩进气被捕集在第一节气门28上游时，打开第一节气门28、第二节气门60和控制阀70为压缩机22提供了释放机构。这样，当EGR阀44关闭时过高的增压可被引导回压缩机入口。
图4中没有任何方面意味着限定，因为已预见到了多个相关的实施例。例如，尽管可使用单个热交换器68冷却EGR并加热进气时，在其它实施例中这些功能可通过分离的、连接的、或不相连的多个热交换器实现。此外，任一或所有热交换器均可使用空气代替发动机冷却剂或作为其补充作为传输来自EGR的热量的介质。
与图1-3中提供冷却低压EGR的发动机系统不同，图4中所示的配置还提供了冷却高压EGR。然而，应理解，该实施例总体上可与同一发动机系统中适当的低压EGR方法相结合。这种集成低压、高压EGR系统可包括图1-3中所示实施例及上文所描述的多个方面。在支持低压和高压EGR路径的系统中，可包括两个EGR阀，每个阀门均配置用于在预定高发动机负载工况期间打开。此外，触发第一EGR阀打开的特定工况可与触发第二EGR阀打开的特定工况有所不同。
上述配置实现了多种用于将进气提供给车辆中发动机的方法。因此，现在继续参考上述配置通过示例描述了一些这种方法。然而应理解，所描述的方法以及完全处于本发明范围内的其它方法可通过其它配置得以实现。
图5说明了用于向车辆中发动机提供进气的第一示例方法76。如上文所述，可通过连接至一个或多个传感器和电控阀的电子控制系统(例如电子控制系统54)执行该方法。例如，可通过图1中所示的配置实现方法76。
方法76开始于78，在该处形成新鲜空气和处理后的排气的混合物。可从排气后处理催化剂和烟粒过滤器(在一些实施例中)下游的发动机排气流吸取处理后的排气。如上文所述，可通过使新鲜空气流动穿过可变文氏管并使处理后的排气从EGR管道进入可变文氏管的偏心入口来形成混合物。
方法76前进至80，在该处在78处形成的混合物被压缩并且输送至连接进发动机进气的节气门的上游。在一个实施例中，可通过涡轮增压器压缩机压缩混合物。该方法随后前进至82，在该处感应节气门位置(例如闭合角度)。方法随后前进至84，在该处部分基于82处感应的位置确定节期门是否关闭——完全关闭还是部分关闭。如果确定节气门未关闭，则在82重新执行方法。然而，如果确定节气门关闭或部分关闭，则方法前进至86，在该处打开释放阀并保持打开。如上文所述，释放阀可为可切换地连接节气门上右侧和排气后处理催化剂下游侧的任意阀门。这样，响应于节气门闭合(即节流)增加，在节气门上游积累的压缩的新鲜空气和处理后的排气的混合物可被排入发动机排气流。在其它实施例中，将压缩混合物排入发动机排气流可与节气门完全闭合或部分闭合相关联，而本身无需响应于闭合而执行。此外，在排气流中释放进气的特定位置可为排气后处理催化剂下游。在一些实施例中，可在每个位于排气流中的排气后处理催化剂下游释放进气。在其它实施例中，如下文进一步所述，可在一些排气后处理催化剂下游但在烟粒过滤器上游释放进气。
方法76随后前进至88，在该处调节进入发动机进气的处理后的排气的EGR阀关闭。这样，响应于节气门闭合限制了处理后的排气与新鲜空气混合。方法76随后前进至90，在该处感应节气门入口压力(TIP)。在一个实施例中，可通过连接至节气门上游侧的专用压力传感器感应TIP。方法随后前进至92，在该处确定TIP是否处于排气后处理催化剂下游侧的排气流压力的预定范围内。预定范围可为以绝对值(5mmHg，10mmHg等)定义或相对于相对压力(+2％，+5％等)中至少一个定义的任何适当值。在作出确定时，电子控制系统可感应或仅预测排气流压力——例如可基于穿过发动机的已知质量空气流量预测这种压力。
如果确定TIP尚未处于排气后处理催化剂下游侧排气流压力的预定范围内，则在90处重新执行该方法。然而，如果确定TIP处于预定范围内，则方法前进至94，在该处关闭释放阀。这样，释放阀可保持打开直至节气门上游侧压力和排气后处理催化剂下游的压力相差小于预定量，并在此之后保持关闭。在94之后，方法76返回。随后可继续发动机运转而释放阀和EGR阀均关闭，直至电子控制系统确定可能再次允许EGR的时候。
上述方法说明了完全或部分节气门闭合可用于触发释放阀打开，且释放阀的后续闭合可相应于TIP降低。然而，在其它实施例中，发动机的其它工况可用于确定释放阀打开程度和打开持续时间中的一个或多个。例如，减少加速踏板踩压可用于替代节气门闭合来触发释放阀打开。此外，加速踏板位置可用于确定释放阀的打开程度。另外，释放阀打开的程度或持续时间可基于测量的或预测的节气门上游的EGR比例。例如，当EGR比例较高时释放阀可打开更多或保持打开更长时间，而当EGR比例降低时关闭。在其它实施例中，释放阀打开的程度或持续时间可至少部分基于发动机转速——当发动机转速下降至较低RPM时释放阀打开较多或保持打开更长时间。
图6说明了用于向车辆中发动机提供进气的第二示例方法。如上文所述，可通过连接至一个或多个传感器和电控阀的电子控制系统(例如电子控制系统54)执行该方法。例如，可通过图2中所示配置结合本说明书中所描述的其它配置实现方法96。
方法96开始于82，在该处感应节气门位置。该方法随后前进至步骤84，在该处确定节气门是否关闭。如果确定节气门未关闭，则在82处重新执行该方法。然而，如果确定节气门关闭或部分关闭，则方法前进至98，在该处确定连接在排气系统中的烟粒过滤器是否准备好再生。
在一个实施例中，可基于测量的或预测的车辆排气系统中的温度作出98处的确定。例如，如果温度高于阈值(例如烟粒过滤器的催化剂中间层的起燃温度)且仅在此时，确定烟粒过滤器准备好再生。在另一实施例中，可基于测量的或预测的烟粒过滤器入口和出口之间压力差来作出该确定。例如，如果压力差高于阈值则确定烟粒过滤器准备好再生。在其它实施例中，可基于这些既其它工况作出98处的确定。
继续参考图6，如果烟粒过滤器准备好再生，则方法前进至100，在该处执行方法76的处理步骤86至94(上文所述，图5中所示)。然而，如果确定烟粒过滤器未准备好再生，则方法前进至102，在该处执行用于灾节气门关闭工况期间将新鲜空气传输至进气歧管的替代方法。如下文所述，在一个非限定实施例中，替代方法可包含将新鲜空气通过第二节气门传输至进气歧管。
图7说明了向车辆中发动机提供进气的第三示例方法104。如上所述，可通过连接至一个或多个传感器和电控阀的电子控制系统(例如电子控制系统54)执行该方法。例如，可通过图3中所示配置实现方法104。
方法104开始于78，在该处形成新鲜空气和处理后的排气的混合物。可从空气滤清器吸取新鲜空气，同时可从排气后处理催化剂下游和烟粒过滤器下游的发动机排气流吸取处理后的排气。该方法随后前进至106，在该处压缩新鲜空气和处理后的排气的混合物。在一个实施例中，可通过涡轮增压器压缩机压缩混合物。方法随后前进至108，在该处感应MAP。例如，可通过连接至进气歧管的空气压力传感器感应MAP。在110处，确定MAP是否高于下阈值。如果MAP高于下阈值，则方法前进至112，在该处允许混合物通过第一节气门进入进气歧管。无论MAP是否高于下阈值，方法前进至114，在该处确定MAP是否高于上阈值。如果MAP小于上阈值，则方法前进至116，在该处允许新鲜空气通过第二节气门进入进气歧管。随后方法104返回78。
在本说明书中所述发动机系统中，MAP可为发动机负载的替代或预测值。更为具体地，MAP可在发动机负载增加时增加并在发动机负载减小时降低。因此，上述上阈值和下阈值可形成三个发动机负载工况：允许混合物通过第一节气门进入进气歧管的高发动机负载工况，允许新鲜空气通过第二节气门进入进气歧管的低发动机负载工况，以及允许混合物通过第一节气门进入进气歧管并允许新鲜空气通过第二节气门进入进气歧管的中间发动机负载工况。从这个角度而言，应理解，怠速为低发动机负载工况的特定限定情况。在怠速期间，可通过第二节气门吸取基本上所有提供给发动机的进气，即第二节气门可作用为怠速控制器。
在其它实施例中，第二节气门的打开和/或闭合可响应于增压程度。此外，允许新鲜空气进入进气歧管可包括基于进气压缩机提供的增压程度调节未压缩新鲜空气通过第二节气门进入进气歧管的量。这种调节可包括例如在增压程度增加时减少第二节气门的打开，并在增压程度降低时增加第二节气门的打开。类似地，总体控制方法可包括在增压程度增加时减少第一节气门的打开，并在增压程度降低时增加第一节气门的打开。在一个实施例中，调节未压缩新鲜空气量可包括在TIP超出范围的发动机工况期间增加第二节气门的打开。此外，可在TIP超出范围时减少第一节气门的打开。
在一个实施例中，在高发动机负载期间允许混合物进入进气歧管可包含保持第二节气门关闭。相反，在低发动机负载期间允许新鲜空气进入进气歧管可包含保持第一节气门关闭。在中间发动机负载工况期间，可通过第一节气门和第二节气门打开的相对程度确定处理后的排气相对于供应给发动机的新鲜空气的比例。此外，在一个控制实施例中，在高、低和中间发动机负载期间可向压缩机提供基本上相等的处理后的排气相对于新鲜空气的比例。
图8说明了用于向车辆中发动机提供进气的第四示例方法118。如上所述，可通过连接至一个或多个传感器和电控阀的电子控制系统(例如电子控制系统54)执行该方法。例如，可通过图3中所示配置实现方法118。
方法118开始于120，在该处电子控制系统感应发动机系统的气流要求。在一个实施例中，可从车辆中踏板位置传感器发布气流要求。该方法随后前进至122，在该处确定气流要求是否小于阈值。该阈值可对应于可容忍EGR而无须牺牲燃烧性能的最小空气流量。如果确定气流要求小于阈值，则方法前进至124，在该处关闭在当前工况下传输EGR的EGR阀。该方法随后前进至126，在该处关闭第一节气门(例如图3中的节气门28)。在一些工况下，该行为有效地在第一节气门上游捕集增压空气/EGR混合物。该方法随后前进至128，在该处打开发动机系统中的压缩机旁通阀或压缩空气释放阀。此时，配置发动机系统使得发动机的持续运转将泵低使进气歧管中的压力。
因此，方法118前进至130，在该处感应进气歧管空气压力。可通过连接至进气歧管的压力传感器感应、或通过质量空气流量传感器间接感应、或以任意合适的方式感应进气歧管空气压力。该方法随后前进至132，在该处确定进气歧管空气压力是否小于阈值。如果进气歧管空气压力尚未低于阈值，则该方法在130处重新执行。否则，该方法前进至134，在该处通过调节发动机系统中的第二节气门(例如图3中的节气门60)维持要求的空气流量。
然而，如果在122处确定气流要求等于或超过指定阈值，则在136处压缩机旁通阀或释放阀关闭或维持关闭。在138处，第二节气门关闭或维持关闭，且在140处通过调节第一节气门维持要求的空气流量。
应理解，方法118没有任何方面意味着限定，因为已经预见到了该方法的多种变形。例如，尽管图示方法在122处显示了基于所需气流要求进行确定(齐会导致采取某些措施)，也可替代地基于要求的增压程度或其它发动机系统运转参数来进行这种确定。此外，在一些止回阀(例如图3中的止回阀62)与第二节气门串联的的实施例中，138处第二节气门的闭合可能是不需要的。
图9说明了向车辆中发动机提供进气的第五示例方法142。如上所述，可通过连接至一个或多个传感器和电控阀的电子控制系统(例如电子控制系统54)执行该方法。例如，可通过图4中所示配置实现方法142。
方法142开始于144，在该处压缩第一新鲜空气流并传输至连接至发动机进气歧管的第一节气门。随后该方法前进至108，在该处感应MAP。随后该方法前进至110，在该处确定MAP是否高于阈值。如果MAP高于阈值，则该方法前进至146，在该处允许第一新鲜空气流通过第一节气门进入进气歧管。方法前进至148，在该处在热交换器中冷却EGR流。方法前进至150，在该处允许冷却EGR流通过第二节气门进入进气歧管。150之后，该方法在144处重新执行。
继续参考图9，如果在110处确定MAP不高于阈值，则该方法前进至152，在该处在热交换器中加热第二新鲜空气流。空气前进至154，在该处允许第二新鲜空气流通过第二节气门进入进气歧管。154之后，该方法在144处重新执行。
如上所述，MAP可在发动机负载增加时增加，并在发动机负载减少时降低。因此，上述阈值可形成高发动机负载工况和低发动机负载工况。在高发动机负载工况期间，将压缩新鲜空气通过第一节气门传输至进气歧管同时将冷却EGR通过第二节气门传输至进气歧管。在低发动机负载工况期间，将加热新鲜空气通过第二节气门传输至进气歧管。
此外，在一个实施例中，可切换地允许第二新鲜空气流通过控制阀进入热交换器；控制阀可在高发动机负载工况期间关闭并在低发动机负载工况期间打开。因此，从高发动机负载工况向低发动机负载工况的突然转换可包含通过止回阀释放存储在第一节气门上游的压缩空气。这样，响应于控制阀打开释放存储的压缩空气。
在一个实施例中，第一节气门可在低发动机负载工况期间保持关闭。这样，第二节气门可用于在低发动机负载工况期间控制流至发动机的进气，并在高发动机负载工况期间控制发动机的EGR比例。
发明人也预见到了方法142的多种拓展。例如，在一个实施例中，基于图4中所示的配置，打开第一节气门28、第二节气门60和控制阀70可用于释放过多增压。
应理解，本说明书中公开的控制和估算方法可用于多种系统配置。这些方法可代表一个或多个不同处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)。这样，所公开的处理步骤(运转、功能、和/或动作)可代表编程入电子控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。应理解，在一些实施例中可省略所描述及/或描述的处理步骤中的一些而不脱离本发明的范围。同样，所说明的处理步骤的顺序并非实现所意图的结果所必需，而是提供用于说明和描述的方便。取决于所使用的特定策略，可反复执行所说明的动作、功能、或运转中的一个或多个。
最后，应理解，本说明书中所描述的部件、系统和方法在本质上是示例性的，且这些具体实施例或示例不应当被理解为限定，因为已预见到了多种变形。因此，本发明包括本说明书中公开的多种系统与方法以及其它任意及所有等价的所有新颖和非显而易见的组合与子组合。

Claims (10)

1.一种向车辆中发动机提供进气的方法，所述发动机通过节气门接收所述进气，所述方法包含：
形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，从排气后处理催化剂下游的发动机排气流吸取所述处理后的排气；
在所述节气门上游压缩所述混合物；以及
以与所述节气门完全闭合或部分闭合相关联的方式在所述排气后处理催化剂下游将所述压缩混合物排入所述排气流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述压缩混合物在烟粒过滤器上游排入所述排气流。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，响应于所述节气门完全或部分闭合将所述压缩混合物排入所述排气流。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含响应于所述节气门完全或部分闭合限制所述混合物的形成。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，限制所述混合物的形成包含关闭EGR阀，其中所述处理后的排气在途中穿过所述EGR阀以形成所述混合物。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述排入所述混合物包含打开将所述节气门上游侧可变地连接至所述排气后处理催化剂下游的释放阀。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含在所述释放阀关闭且所述EGR关闭时运转所述发动机。
8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包含保持所述释放阀打开直至所述节气门上游侧的压力和所述排气后处理催化剂下游侧的压力相差小于预定量，并在其后关闭所述释放阀。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，还包含感应所述节气门上游侧的压力。
10.一种向车辆中发动机提供进气的方法，所述发动机通过节气门接收所述进气，所述方法包含：
形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，从排气后处理催化剂下游的发动机排气流吸取所述处理后的排气；
在所述节气门上游压缩所述混合物；以及
关闭所述节气门结合打开释放阀，其中所述释放阀将所述节气门上游侧可变地连接至所述排气后处理催化剂下游侧；
关闭EGR阀，所述处理后的排气在途中穿过所述EGR阀以形成所述混合物。
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