CN102121437A - 向车辆中发动机提供进气的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种向车辆的发动机提供进气的方法，该方法包含：形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，并且在连接至发动机的进气歧管的第一节气门上游压缩混合物。该方法还包括在高发动机负荷状况期间，允许混合物经由第一节气门进入进气歧管；及在低发动机负荷状况期间，允许新鲜空气经由第二节气门进入进气歧管。本发明的优点在于能够减轻至少一些与冷却的EGR相关的瞬时控制困难。

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，尤其涉及在增压发动机系统内执行排气再循环的发动机系统。
【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。
已经提出其它的方案来解决具有冷却EGR的发动机系统中的瞬时控制问题。例如，美国专利US 6,470,682提供了主进气歧管(空气和冷却的低压EGR通过其提供至柴油发动机)和额外的进气歧管(其仅供应新鲜空气至发动机)。额外的进气歧管由快速作用-电驱动空气压缩机供应。当扭矩需求快速增加时，打开快速作用压缩机，转移主进气歧管内的现有空气和EGR的混合物并且提供增加的氧质量至发动机用于增加的扭矩。然而，该系统特定用于柴油发动机(其可为非节气的)，并且甚至在怠速时可能忍受大量的EGR。因此，在参考文件中解决的特定瞬时控制问题不同于那些在火花点火发动机内所经历的问题。
【发明内容】
本发明人已经认识到能够通过穿过独立的节气门输送增压的EGR较稀的空气和新鲜空气来实现装配有EGR的发动机系统中的改进的瞬时控制。
根据本发明，提供一种用于向车辆的发动机提供进气的方法，该方法包括形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，并且在连接至发动机的进气歧管的第一节气门上游压缩混合物。该方法还包括在高发动机负荷状况期间，允许混合物经由第一节气门进入进气歧管；及在低发动机负荷状况期间，允许新鲜空气经由第二节气门进入进气歧管。这样，加压的EGR较释的空气保持捕集在第一节气门之后，从而减轻至少一些与冷却的EGR相关的瞬时控制困难。
根据本发明，提供一种用于在高发动机负荷状况期间和在低发动机负荷状况期间向车辆的发动机提供进气的系统，该系统包含：连接至第一节气门和第二节气门的进气歧管，第一节气门配置用于在高发动机负荷状况期间打开，并且第二节气门配置用于在低发动机负荷状况期间打开以允许新鲜空气至进气歧管；配置用于压缩新鲜空气和处理后的排气的混合物并且输送混合物至第一节气门的上游的压缩机，处理后的排气经由EGR管道从排气后处理催化剂的下游发动机排气流抽取；及连接进压缩机上游以及排气后处理催化剂下游的EGR管道内，并且配置用于调节混合多少处理后的排气进入新鲜空气内的EGR阀门。
根据本发明的一个实施例，EGR阀门配置用于在高发动机负荷状况期间和在低发动机负荷状况期间提供基本相同比例的新鲜空气和处理后的排气。
根据本发明的一个实施例，还包含连接在压缩机上游的空气滤清器，其中第二节气门连接在所述空气滤清器的下游以及压缩机上游。
根据本发明的一个实施例，还包含连接在压缩机下游和第一节气门上游的充气冷却器。
根据本发明的一个实施例，其中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，还包含烟粒过滤器，其中处理后的排气从烟粒过滤器更下游处的发动机排气流抽取。
根据本发明，还提供一种用于向车辆的发动机提供进气的方法，该方法包括经由连接至发动机的进气歧管的第一节气门和第二节气门输送压缩的新鲜空气和EGR至发动机。在高发动机负荷状况期间，在热交换器内冷却EGR排气流，并且允许冷却的EGR排气进入进气歧管。在低发动机负荷状况期间，在热交换器内加热新鲜空气，并且允许加热的新鲜空气进入进气歧管。这样，热交换器作用为双重功用，在高发动机负荷期间减轻爆震，并且在低发动机负荷下提供其它的优点。具体地，在发动机运转图的低负荷区域内，进气能够被加热至较高温度而不会引起爆震，这种加热减小了进气歧管内的气体密度，而很少或不会减小入口空气压力。除了减小泵损失，增加的进气温度还可改善燃烧稳定性并且增加EGR承受度。
根据本发明，提供一种用于控制带有排气再循环(EGR)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的新鲜空气混合；允许混合的EGR和新鲜空气经由第一节气门至进气歧管；及基于由进气压缩机提供的增压水平，调节允许经由第二节气门至进气歧管的未压缩新鲜空气的量。
根据本发明的一个实施例，其中调节未压缩的新鲜空气量包含随着增压增加而减小述第二节气门的开口，并且随着增压水平减小而增大第二节气门的开口。
根据本发明的一个实施例，还包含随着增压减小而减小第一节气门的开口，并且随着增压水平增加而增大第一节气门的开口。
根据本发明的一个实施例，还包含独立于增压水平为进气压缩器提供基本上固定比例的EGR与新鲜空气。
根据本发明的一个实施例，其中调节未压缩的新鲜空气量包含在发动机的TIP超出范围状况期间增加第二节气门的开口。
根据本发明的一个实施例，还包含在发动机的TIP超出范围状况期间减小第一节气门的开口。
【附图说明】
图1-4显示了根据本发明的不同实施例配置用于提供进气至车辆发动机的系统的方面。
图5-9说明了根据发明的不同实施例提供进气至车辆发动机的方法。
【具体实施方式】
现通过示例并且参考某些说明的实施例描述本发明的主题。在两个或多个实施例中实质上相同的部件等同识别并且以最小重复描述。然而，应该注意的是在本发明的不同实施例中等同识别的部件可至少部分不同。应进一步地注意说明中包括的附图为示意性地。说明的实施例的视图总体上不按比例绘制，宽高比、特征尺寸和多个特征可故意地变形以使得所选择的特征或关系易于观察。
图1显示了配置用于提供进气至车辆内的发动机12第一示例系统10的方面。发动机包括多个燃烧室14，每一个连接至进气歧管16和排气歧管18。在燃烧室内，通过火花点火和/或压缩点火任一种方式开始燃烧。此外，发动机可配置用于消耗汽油、酒精、柴油、生物燃料、压缩天然气等多种燃料中任一种。可通过直接喷射、进气道喷射或它们的组合将燃料供应至燃烧室。
系统10配置用于在特定工况期间向发动机12供应压缩进气。因此，新鲜空气通过空气滤清器20进入该系统并且至压缩机22。压缩机可为任何合适的进气压缩机，例如驱动轴驱动或马达驱动的机械压缩机。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，涡轮由来自排气歧管的膨胀的发动机排气驱动。从压缩机22，压缩进气流穿过中间冷却器26至节气门28。中间冷却器可为任何合适的热交换器配置用于冷却进气以便用于所需燃烧特性。
如上所述，来自排气歧管18的排气至涡轮24以驱动涡轮。当需要减小的涡轮扭矩时，一些排气可替代地引导穿过废气门30旁通过涡轮。来自涡轮和废气门的组合气流随后流穿过排气后处理装置32、34和36。在本发明的不同实施例中排气后处理装置的特性、数目和配置可变化。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排气流，并且从而减少排气流中的一种或多种物质的浓度。例如，排气后处理催化剂可配置用于在排气流稀化时从排气流中捕集氮氧化物(NOx)，并且当排气为富化时减少捕集的NOx。在其它示例中，排气后处理催化剂可配置用于使NOx不成比例，或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留的碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能的不同排气后处理催化剂可设置在排气后处理装置内的洗涂层或其它地方，或单独或一起。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和氧化排气流中的微粒。
继续参考图1，流自排气后处理装置32、34和36的部分处理后的排气被释放至周围环境中。然而，剩余的处理排气被吸入至EGR管道38内并且流穿过EGR冷却器40。EGR冷却器可为任何合适的热交换器配置用于将流穿过EGR管道的处理后的排气冷却至适合混合进进气的温度。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。可变文氏管从EGR管道抽取处理后的排气并且将处理后的排气混合进从空气滤清器流进的新鲜空气中。在一个实施例中，可变文氏管可配置用于引导新鲜空气轴向穿过膨胀室，其中由膨胀气流导致的部分真空通过偏心进气口抽取处理后的排气。与此同时，通过EGR阀44调节可用于混合进新鲜空气内的处理后的排气量。因此，随后进气至压缩机的进口时，可提供新鲜空气和处理后的排气的混合物。
图1显示了连接至节气门28上游侧的压力传感器46。压力传感器可为遍布发动机系统连接的多个传感器(压力传感器、温度传感器等)中一个。压力传感器可配置用于响应节气门上游侧的空气压力(即节气门进口压力(TIP))提供输出。在一些工况下，需要突然地减小TIP。这种状况可包括例如节气门全闭或部分关闭。因此，图1显示了通过释放管道50将节气门的上游侧连接至排气后处理装置36的下游侧的释放阀48。如图1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的下游侧。在一个实施例中，释放阀可为具有打开位置和关闭位置的两态阀门。在其它实施例中，释放阀可允许可变(例如连续可调节的)打开程度。
在一些实施例中，可包括止回阀52以防止排气在低TIP状况下流穿过释放阀48至节气门28。然而，在其它实施例中，在合适的工况下会需要这种排气流。因此，可在某些实施例中省略止回阀52，并且释放阀48可用于调节排气至节气门28上游侧。因此，第二EGR冷却器(图片中未显示)可设置于释放阀和节气门之间并且配置用于冷却流穿过释放阀50的处理后的排气。在另外的其它实施例中，释放歧管可连接至中间冷却器26上游侧而非下游侧，经由中间冷却器而非第二EGR冷却器允许EGR冷却。
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门。此外，这些阀门中的一个或多个可连接地调节。因此，图1显示了电子控制系统54，其可为安装有系统10的车辆的任何电控制系统。电控制系统可运转地连接至每个电控阀门并且配置用于在需要执行这里描述的任一控制功能时命令它们打开、关闭和/或调节。在一个实施例中，电子控制系统可配置用于响应节气门的关闭打开释放阀，并且当TIP下降至阈值之下时关闭释放阀，如下面详细描述。在这一点上，电子控制系统可运转地连接至遍布说明的系统设置的多种传感器——温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器(包括压力传感器46)等。
相较于现有压缩机控制配置(其在节气门关闭时通过压缩机旁通阀排出从节气门返回至压缩机进口的加压进气来减小TIP)，可更好地理解这里描述的方法的多种优点。假设在发动机已经运转在非常大的EGR比时发生这种排出，出现在节气门上游的排气在排出之前将与排出之后保持在相同的比例，虽然处于较低的绝对压力。然而，在关闭节气门状况下维持燃烧将通常需要具有很少或不具有EGR的新鲜空气。因此，现有配置在这种情况下容易燃烧不稳定。
图1中所示的实施例通过允许加压进气排放进排气流中而非压缩机进口克服了上述缺点。这样，节气门28被有效地抽取排气，并且由来自空气滤清器20的新鲜空气取代。这种新鲜空气在低发动机负荷(例如关闭的节气门)状况下可靠地支持燃烧。
然而，本发明人已经认识到释放进气至排气流中(即使在由EGR显著地稀释下)会不利地影响设置在排气流中的排气后处理催化剂。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释放在排气后处理装置32、34和36的下游。为了避免在释放期间排放未处理的排气至环境中，该实施例也提供了从排气后处理装置的下游排气流中抽取EGR。在这种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将不会携带过量的碳烟，其会潜在地危害压缩机22和EGR冷却器40。应进一步注意图1中的实施例使用如现有配置中发现的相同数目的电控阀门(释放阀48仅取代压缩机旁通阀)克服了现有配置的缺点。
图1说明了这里预想的多个实施例中一个，与本发明完全一致的相关实施例可不同地配置。例如，除了所说明的LP EGR路径，一些实施例可包括高压排气再循环(HP EGR)路径。其它实施例中可缺少可变文氏管42，并且可提供可替代结构用于将EGR混合至进气流中。
图2显示了配置用于提供进气至车辆发动机12的第二示例系统56的各方面。系统56与系统10的不同之处在于多余的EGR在这里被释放在排气后处理装置36(其可为可再生烟粒过滤器)的上游。这种配置提供的优点在于在一些状况下释放过多的EGR可与烟粒过滤器的氧化再生协调。特别地，过量的压缩空气可输送至烟粒过滤器以支持这种再生，同时更多的上游排气后处理催化剂(例如32和34)持续在化学计量状况下运转。
图3显示了配置用于提供进气至车辆发动机12的第二示例系统56的各方面。在图3所示的实施例中，如前面的实施例所述，空气经由第一节气门28并且经由第二节气门60供应至进气歧管16。如图所示，第一节气门和第二节气门可直接地连接至进气歧管，或经由任何合适的部件间接连接。取决于工况，第一节气门可调节增压空气和/或含有EGR的空气的气流。同时，第二节气门调节来自空气滤清器20的未压缩、新鲜空气至进气歧管16。
如前面的实施例，电子控制系统54可运转地连接至多种发动机系统传感器，包括歧管空气压力传感器或配置用于响应改变的发动机负荷确定发动机扭矩大小和任意数量的其它传感器。因此，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荷状况期间打开以允许增压的和/或含有EGR的空气至进气歧管16。同样，第二节气门可配置用于在低发动机负荷状况期间关闭以允许新鲜空气至进气歧管。这样，图3所示的配置提供了另一种方法以在增压发动机系统内发动机负荷突然减小期间维持燃烧稳定性。特别地，发动机负荷突然减小可触发关闭第一节气门28，从而捕集第一节气门后面过多的EGR。这种发动机负荷减小可显示为例如相应的MAP减小。在这个状况期间，未稀释的新鲜空气可经由第二节气门60输送至发动机以稳定地支持燃烧。
在一个实施例中，第一节气门28和第二节气门60可实质上相同。它们可为当前技术水平的电驱动节气门。在其它实施例中，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大于正常空气流量和/或背压的怠速空气旁通阀(IABV)变形。同样，第二节气门可配置用于空气流的相对精细控制，因为在怠速状况和左右期间需要。在需要相对精细空气流控制的状况期间通过经由第二节气门控制空气流，可容忍第一节气门的较低控制精度。因此，在一个实施例中，第一节气门可包括具有相对大截面积的孔，其有利于在高负荷状况期间控制空气流量，在该处相对大的增压空气和EGR流量被吸入至发动机。
在一个实施例中，第二节气门60在增压状况期间可保持关闭以防止进气歧管降压以及么向流过空气滤清器20。在其它实施例中，如图3所示，可选止回阀62可与第二节气门顺序连接以被动地防止这种降压。
在另一个实施例中，通过保持第二节气门和文氏管42之间的管道长度相对短可减小穿过第二节气门60的回流，这样包括包含EGR的回流的任何回流将被扫进文氏管内。因此，当需要穿过节气门60的前进流时，其将会实质上不含有EGR。
此外，图3中说明的实施例中提供了其它的优点在于如上所述捕集在第一节气门后面的EGR不需要在TIP超出预定范围时立即消散，而是可保持可用，例如存储用于后续TIP处于预定范围内(TIP-in)时吸收。
继续参考图3，系统58显示了配置用于将第一节气门28上游的过多压力进气排回至压缩机22的进口的压缩机旁通阀64。电子控制系统54可指令旁通阀例如以在发动机负荷降低期间打开。然而，应该明白地是与本发明完全一致的其它实施例可包括如前面实施例所示的连接的释放阀(例如图1，释放阀48)。
应该明白地是图3中没有一方面意图为限制。例如，如图3所示，EGR可从排气后处理装置36的下游抽取取，或其可从发动机系统58的任一排气后处理装置抽取。
图4显示了配置用于提供进气至车辆发动机12的第四示例系统66的各方面。系统66包括热交换器68，其可为适合用于调节在其间流穿的气流温度的任何被动装置。图片显示了进气歧管16直接地连接至第一节气门28和第二节气门60。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部件间接地连接至进气歧管。如图4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实现发动机12内的所需燃烧性能。加热和冷却均能够实现并且在不同的工况期间在相同的系统内执行，如下面详细描述。
在相对高的发动机负荷状况期间，热交换器68内的气体可包含用于输送至发动机进气的EGR，因此，热交换器可适用于降低EGR的温度，从而作用为EGR冷却器。在相对低的发动机负荷状况期间，热交换器内的气体可包含新鲜空气，同样也用于输送至发动机进气，因此，热交换器可适用于提高EGR的温度，从而作用为EGR加热器。进气加热可通过减小泵送损失改善轻负荷状况下的发动机总体效率。
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，并且也可引导液体穿过液体管道。气体管道和液体管道可热连接而彼此流体隔离。在一个实施例中，发动机冷却剂可引导穿过液体管道。因此，热交换器可配置用于在高发动机负荷状况期间将热量从EGR流传导至发动机冷却剂，并且在低发动机负荷状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，其运转地连接至电子控制系统54。如参考前面的实施例所指示，电子控制系统可运转地连接至响应改变的发动机负荷的多种发动机系统传感器。因此，在高发动机负荷状况下，在需要EGR和增压时，控制阀70可保持关闭并且EGR阀门44可保持打开。在说明的配置中，关闭控制阀和打开EGR阀门导致EGR从EGR管道72流穿过热交换器68并且同时阻止新鲜空气至热交换器68。在这些状况下，压缩机22接收并且压缩新鲜空气流，并且输送压缩的新鲜空气至第一节气门28。此外，EGR阀门调节并且输送EGR至第二节气门60。从而经由第二节气门将冷却的EGR提供至进气歧管16，同时经由第一节气门提供来自空气滤清器20的新鲜空气，经过压缩和冷却至进气歧管。因此，
在既不需要EGR也不需要增压状况的情况下，控制阀70可保持打开，并且EGR阀门44可保持关闭。打开控制阀70和关闭EGR阀门44允许新鲜空气流穿过热交换器68，并且同时地阻止允许EGR至发动机进气。从而经由第二节气门60将新鲜空气提供至进气歧管16，同时第一节气门28保持关闭。
图4中说明的实施例提供了其它的优点。在TIP超出预定范围(TIP-out)的状况期间，当大量过多的压缩进气被捕集在第一节气门28的上游时，打开第一节气门28、第二节气门60和控制阀70提供了用于压缩机22的排泄装置。这样，当EGR阀门44关闭时，过度的增压压力可传送回至压缩机进口。
图4中没有一方面意图为限制，因为可预想多种相关实施例。例如，尽管单热交换器68用于冷却EGR并且加热进气时，在其它实施例中，这些功能可经由分离、连接或未连接的热交换器来实现。此外，任一热交换器或二者均可使用空气替代发动机冷却剂或作为发动机冷却剂的补充作为将热量从EGR传导至其上的介质。
相较于图1-3的发动机系统(其提供冷却的低压EGR)，图4中所示的配置也提供了冷却的高压EGR。然而，应该明白地是在相同发动机系统内该实施例可大体上与合适的低压EGR路径相组合。这种集成的低压力和高压EGR系统可包括图1-3中以所示的以及上面所述的实施例的各个方面。在支持低压和高压EGR路径二者的系统中，可包括两个EGR阀门，每个阀门配置用于在预定高发动机负荷状况期间打开。此外，触发第一EGR阀门打开的特定状况可不同于触发第二EGR阀门打开的那些。
上面说明的配置实现了用于提供进气至车辆发动机的多种方法。因此，现在通过示例并参考上述配置描述一些这样的方法。然而，应该明白地是也可以经由其它配置实现这里描述的和其它完全落在本发明的范围内的方法。
图5说明了用于提供进气至车辆发动机的第一示例方法76。如上所述，该方法可经由连接至一个或多个传感器和电控阀门的电子控制系统(例如电子控制系统54)来执行。例如，可经由图1中所示的配置来实现方法76。
方法76开始于78处，在该处形成新鲜空气和处理后的排气的混合物。处理后的排气可从发动机的排气流在排气后处理催化剂下游抽取，并且在一些实施例中为烟粒过滤器。如上所述，可通过将新鲜空气流穿过可变文氏管，并且允许处理后的排气从EGR管道至可变文氏管的偏心进口来形成混合物。
方法76前进至80处，其中在78处形成的混合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，混合物可经由涡轮增压压缩机压缩。方法随后前进至82处，在该处感测节气门的位置(例如关闭程度)。方法随后前进至84处，在该处其部分基于在82处感测的位置确定节气门是否关闭——是否完全关闭或部分关闭。如果其确定节气门未关闭，随后重新开始82处的执行。然而，如果其确定节气门为关闭或者部分关闭，随后方法前进至86处，在该处释放阀为打开并且保持打开。如上所述，释放阀可为任何可开关地将节气门的上游侧连接至排气后处理催化剂的下游侧的阀门。这样，响应节气门的增加的关闭(即节流)，在节气门上游聚积的新鲜空气和处理后的排气的压缩混合物可排放进发动机的排气流中。在其它实施例中，排放压缩的混合物进排气流中可关联于节气门的完全或部分关闭，本身不需要响应关闭而执行。此外，进气被排放的排气流的具体地点可在排气后处理催化剂的下游。在一些实施例中，进气被排放在位于排气流内的每个排气后处理催化剂的下游。在其它实施例中，进气可排放至一些排气后处理催化剂的下游，但是在烟粒过滤器的上游，如在下面进一步描述。
方法76随后前进至88处，其中调节处理后的排气至发动机进气的EGR阀门为关闭。这样，限制处理后的排气响应节气门的关闭而与新鲜空气混合。方法76随后前进至90处，在该处感测节气门进口压力(TIP)。在一个实施例中，可经由连接至节气门上游侧的专用压力传感器感测TIP。方法随后前进至92处，在该处其确定TIP是否在排气后处理催化剂下游侧的排气流的预定间隔压力内。预定的间隔可为定义为绝对值(5mm Hg，10mm Hg等)的任何合适的值或相对于至少一个比较压力(+2％，+5％等)。在作出该确定时，电子控制系统可感测或仅预测排气流的压力——这种压力可例如基于穿过发动机的已知质量空气流量预测。
如果确定TIP未在排气后处理催化剂下游侧的排气流的预定的压力间隔范围内，随后方法重新开始90处的执行。然而，如果其确定TIP位于预定的间隔之内，随后方法前进至94处，在该处释放阀关闭。这样，释放阀可保持打开直至节气门的上游侧处的压力和排气后处理催化剂的下游侧的压力之差小于预定量并且在这之后释放阀关闭。在94处之后，方法76返回。随后在释放阀和EGR阀门均关闭时可继续发动机运转直至电子控制系统确定可再次承受EGR的时间。
前面的方法证明了节气门完全或部分关闭可用于触发释放阀打开并且释放阀的后续关闭可响应于TIP减小。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的打开程度和打开持续时间中一个或多个。例如减小加速踏板下压可用于取代节气门关闭以触发释放阀的打开。此外，加速踏板的位置可用于确定释放阀的打开程度。而且，释放阀打开持续时间程度可基于测量的或预测的节气门上游的EGR比例。例如，当EGR比例为高时，释放阀可打开更大或保持打开时间更长，并且随着EGR比例减小可关闭。在其它实施例中，释放阀的打开程度或打开持续时间可至少部分基于发动机速度——当发动机速度减小至较低的RPM时释放阀打开更大或保持打开时间更长。
图6说明了用于提供进气至车辆发动机的第二示例方法96。如上所述，该方法可经由连接至一个或多个传感器和电控阀门的电子控制系统(例如电子控制系统54)来执行。例如，可经由图2中所示的配置与这里描述的其它配置组合来实现方法76。
方法96开始于82处，在该处感测节气门的位置。方法随后前进至84处，在该处其确定节气门是否正处于关闭。如果其确定节气门未关闭，随后方法重新在82处执行。然而，如果其确定节气门正处于关闭或部分关闭，随后方法前进至98处，在该处其确定连接在排气系统内的烟粒过滤器是否准备用地再生。
在一个实施例中，可基于在车辆排气系统内测量的或预测的温度作出98处的确定。例如，如果且仅如果温度高于阈值(例如烟粒过滤器的催化涂层的起燃温度)，其可确定烟粒过滤器准备用于再生。在其它实施例中，可基于烟粒过滤器的进口和出口之间的测量或预测的压力差作出该确定。例如，如果压力差高于阈值，其可确定烟粒过滤器准备用于再生。在另外的实施例中，可基于这些和其它状况的组合在98处作出该确定。
继续参考图6，如果烟粒过滤器准备用于再生，随后方法前进至100处，在该处执行方法76的程序步骤86至94(如在上面图5中所述)。然而，如果其确定烟粒过滤器未准备用于再生，随后方法前进至102，在该处执行用于在关闭的节气门状况期间将新鲜空气输送至进气歧管的可替代方法。在一个非限制性实施例中，如下所述，可替代方法可包含经由第二节气门输送新鲜空气至进气歧管。
图7说明了用于提供进气至车辆发动机的第三示例方法104。如上所述，该方法可经由连接至一个或多个传感器和电控阀门的电子控制系统(例如电子控制系统54)来执行。例如，可经由图3中所示的配置来实现方法104。
方法104开始于78处，在该处形成新鲜空气和处理后的排气的混合物。新鲜空气可从空气滤清器抽取，而处理后的排气可从发动机的排气流在排气后处理催化剂下游和烟粒过滤器下游抽取。随后方法前进至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，可通过涡轮增压压缩机压缩混合物。随后方法前进至108，在该处感测MAP。例如，可经由连接至进气歧管的空气压力传感器感测MAP。在110处，其确定MAP是否大于下限阈值。如果MAP大于下限阈值，随后方法前进至112处，在该处经由第一节气门允许混合物至进气歧管。无论MAP是否大于下限阈值，方法前进至114处，在该处其确定MAP是否低于上限阈值。如果MAP低于上限阈值，随后方法前进至116，在该处经由第二节气门允许新鲜空气至进气歧管。随后方法104返回至78处。
在这里考虑的发动机系统中，MAP可为发动机负荷的替代或预测器。更为具体地，MAP随着发动机负荷增加而增加，并且随着发动机负荷减小而减小。因此，上面识别的上限阈值和下限阈值可定义三种发动机负荷状况：高发动机负荷状况——其中经由第一节气门允许混合物至进气歧管，低发动机负荷状况——其中经由第二节气门允许新鲜空气至进气歧管，和中间发动机负荷状况——其中经由第一节气门允许混合物至进气歧管并且经由第二节气门允许新鲜空气至进气歧管。在这种情况下，应该明白地是怠速是低发动机负荷状况的特别的限制情况。在怠速期间，通过第二节气门抽取提供至发动机的基本上所有的进气，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/或关闭可响应于增压水平。此外，允许新鲜空气至进气歧管可包括基于由进气压缩机提供的增压水平调节经由第二节气门允许未压缩的新鲜空气至进气歧管的量。这种调节可例如包括随着增压增加而减小第二节气门的开口，并且随着增压水平减小而增大第二节气门的开口。同样，总体的控制方法可包括随着增压减小而减小第一节气门的开口，并且随着增压水平增加而大第一节气门的开口。在一个实施例中，调节未压缩的新鲜空气量可包括在发动机的TIP超出预定范围状况期间增大第二节气门的开口。此外，在TIP超出预定范围时可减小第一节气门的开口。
在一个实施例中，在高发动机负荷状况期间允许混合物至进气歧管可包含保持第二节气门关闭。相反地，在低发动机负荷状况期间允许新鲜空气至进气歧管可包含保持第一节气门关闭。在中间发动机负荷期间，可通过第一节气门和第二节气门相对打开程度确定供应至发动机的处理后的排气相对于新鲜空气的比例。此外，在一个控制实施例中，在较高、较低和中间发动机负荷状况期间可为压缩机提供实质上相同的处理后的排气相对于新鲜空气的比例。
图8说明了用于提供进气至车辆发动机的第四示例方法118。如上所述，该方法可经由连接至一个或多个传感器和电控阀门的电子控制系统(例如电子控制系统54)来执行。例如，可经由图3中所示的配置与这里描述的其它配置组合来实现方法118。
方法118开始于120处，在该处电子控制系统感测发动机系统的空气流量请求。在一个实施例中，空气流量请求可从车辆内的踏板位置传感器发出。随后方法前进至122处，在该处确定空气流量是否低于阈值。该阈值可相应于能够承受EGR而不会牺牲燃烧性能时的最小空气流量。如果确定空气流量请求低于阈值，随后方法前进至124处，在该处在当前工况下输送EGR的EGR阀门关闭。随后方法前进至126，在该处第一节气门(例如图3中节气门28)关闭。在一些工况下，这个动作有效地在第一节气门上游捕集增压的空气/EGR混合物。随后方法前进至128，在该处打开发动机系统内的压缩机旁通阀或压缩空气释放阀。在这一点上，发动机系统配置为发动机的持续运转将抽空进气歧管内的压力。
因此，方法118前进至130处，在该处感测进气歧管空气压力。可经由连接至进气歧管的压力传感器，或间接地经由质量空气流量传感器，或任何合适的方法感测进气歧管空气压力。随后方法前进至132处，在该处确定进气歧管空气压力是否低于阈值。如果进气歧管空气压力不低于阈值，随后该方法重新在130处执行。否则，执行前进至134，在该处通过调节发动机系统内的第二节气门(例如图3中节气门60)可维持所请求的空气流量。
然而，如果在122处确定空气流量请求等于或超过指示的阈值，则随后在136处关闭或维持关闭压缩机的旁通阀或释放阀。在138处，关闭或维持关闭第二节气门，并且在140处通过调节第一节气门维持所请求的空气流量。
应该明白地是方法118没有一方面意图为限制，因为可预想该方法的多种变形。例如，尽管所说明的方法在122处显示了确定基于导致采取特定行为的所需空气流量请求，能够替代地基于所请求的增压水平或其它发动机系统的运转参数作出确定。此外，在止回阀(例如图3中的止回阀62)与第二节气门串行连接的一些实施例中，在138处的第二节气门的关闭不是必需的。
图9说明了用于提供进气至车辆发动机的第五示例方法142。如上所述，该方法可经由连接至一个或多个传感器和电控阀门的电子控制系统(例如电子控制系统54)来执行。例如，可经由图4中所示的配置来实现方法142。
方法142开始于144处，在该处第一新鲜空气流被压缩并且输送至连接至发动机的进气歧管的第一节气门。随后方法前进至108处，在该处感测MAP。随后方法前进至110处，在该处确定MAP是否大于阈值。如果MAP大于阈值，随后方法前进至146处，在该处经由第一节气门允许第一新鲜空气至进气歧管，至148处，在该处在热交换器内冷却EGR流，并且至150处，在该处经由第二节气门允许冷却的EGR至进气歧管。在150处之后，方法重新在144处执行。
继续参考图9，如果在110处确定MAP不大于阈值，随后方法前进至152处，在该处第二新鲜空气流在热交换器中加热，并且至154处，在该处经由第二节气门允许第二新鲜空气至进气歧管。在154之后，方法重新在144处执行。
如上所指示，MAP可随着发动机负荷增加而增加，并且随着发动机负荷减小而减小。因此，上面识别的阈值可定义高发动机负荷状况和低发动机负荷状况。在高发动机负荷状况期间，经由第一节气门将压缩的新鲜空气输送至进气歧管，同时经由第二节气门将冷却的EGR输送至进气歧管。在低发动机负荷状况期间，经由第二节气门将加热的新鲜空气输送至进气歧管。
此外，在一个实施例中，经由控制阀可切换地允许第二新鲜空气至热交换器；在高发动机负荷状况期间可关闭控制阀并且在低发动机负荷状况期间可打开控制阀。因此，从高发动机负荷状况突然转换至低发动机负荷状况可包含释放第一节气门上游存储的压缩空气穿过止回阀。这样，存储的压缩空气的释放响应于控制阀的打开。
在一个实施例中，在低发动机负荷状况期间可保持第一节气门关闭。这样，第二节气门可用于在低发动机负荷状况期间控制进气至发动机，并且在高发动机负荷状况期间控制发动机的EGR比例。
也可预想方法142的多种延伸。在一个实施例中，例如基于图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可用于缓解过高的增压压力。
应该明白地是本发明包括的示例控制和估值程序可与多种发动机和/或车辆系统配置一同使用。本发明描述的具体例程可代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的一个或多个。同样，可以以所说明的顺序执行、并行执行所说明的各种行为或功能，或在一些情况下有所省略。同样地，处理的顺序也并非实现此处所描述的实施例的特征和优点所必需的，而只是为了说明和描述的方便。可根据使用的具体策略，可重复执行一个或多个说明的步骤或功能。
最后，应该明白的是，这里描述的物品、系统和方法实际上为范例性的，并且这些具体实施例不认为限制，因为有许多可能的变化。因此，本发明主题包括本文公开的多种系统和方法以及它们的任一或所有等同物的新颖和非显而易见的组合和次组合。

Claims (10)

1.一种用于在高发动机负荷状况期间和在低发动机负荷状况期间向车辆的发动机提供进气的方法，包含：
形成新鲜空气和处理后的排气的混合物，所述处理后的排气从排气后处理催化剂下游的所述发动机的排气流中抽取；
在连接至所述发动机的进气歧管的第一节气门上游压缩所述混合物；
在所述高发动机负荷状况期间，经由所述第一节气门接受所述混合物进入所述进气歧管；及
在所述低发动机负荷状况期间，经由连接至所述发动机的所述进气歧管的第二节气门接受新鲜空气进入所述进气歧管。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含在发动机负荷高于低发动机负荷但是低于高发动机负荷的中间发动机负荷状况期间，经由所述第一节气门接受所述混合物进入所述进气歧管并且经由所述第二节气门接受新鲜空气流入所述进气歧管。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经由所述第一节气门接受所述混合物进入所述进气歧管包含保持所述第二节气门关闭。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，经由所述第二节气门接受所述新鲜空气进入所述进气歧管包含保持所述第一节气门关闭。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包含在所述高发动机负荷和低发动机负荷期间向压缩机提供基本上固定比例的处理后的排气与新鲜空气。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一节气门和所述第二节气门的相对打开程度确定提供至所述发动机的所述进气内的处理后的排气与新鲜空气的所述比例。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在怠速期间提供至所述发动机的所述进气基本上全部通过所述第二节气门抽取。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高发动机负荷状况相应于高歧管空气压力范围，并且低发动机负荷相应于低歧管空气压力范围。
9.一种用于在高发动机负荷状况期间和在低发动机负荷状况期间向车辆的发动机提供进气的系统，所述系统包含：
连接至第一节气门和第二节气门的进气歧管，所述第一节气门配置用于在高发动机负荷状况期间打开，并且所述第二节气门配置用于在低发动机负荷状况期间打开以接受新鲜空气进入所述进气歧管；
配置用于压缩新鲜空气和处理后的排气的混合物并且输送所述混合物至所述第一节气门的上游的压缩机，所述处理后的排气经由EGR管道从排气后处理催化剂下游的发动机排气流抽取；及
连接进所述压缩机上游以及所述排气后处理催化剂下游的所述EGR管道内，并且配置用于调节混合多少处理后的排气进入所述新鲜空气内的EGR阀门。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，所述EGR阀门配置用于在所述高发动机负荷状况期间和在低发动机负荷状况期间提供基本相同比例的新鲜空气和处理后的排气。
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