CN102213159A - 增压发动机的内部和外部lp egr - Google Patents

Abstract

本发明涉及增压发动机的内部和外部低压排气再循环(LP EGR)。本发明涉及一种用于控制涡轮增压发动机的燃烧室内的燃烧的方法。该方法包含使来自所述发动机的进气歧管的第一量的排气在点火之前进入所述燃烧室，所述第一量响应于变化的发动机负荷以第一速率变化。该方法还包括使来自所述燃烧室的第二量的排气在点火之前保持在所述燃烧室内，所述第二量响应于所述变化的发动机负荷以大于所述第一速率的第二速率变化。

Description

增压发动机的内部和外部LP EGR

技术领域

本申请涉及机动车辆工程领域，且更具体地涉及机动车辆发动机系统中的进气和排气再循环。

背景技术

增压发动机与具有类似输出功率的自然进气式发动机相比可能具有更高的燃烧和排气温度。这种更高的温度会导致从发动机中排放出更多的氧化氮(NOX)排放物，并且会加速材料的老化，包括涡轮增压器和排气后处理催化剂系统的老化。排气再循环(EGR)是抗击这些后果的一种途径。EGR通过用排气稀释进气充气而工作，从而降低其氧含量。当使用所得到的排气混合物代替普通空气以支持发动机中的燃烧时，得到更低的燃烧和排气温度。EGR也能改善汽油发动机中的燃料经济性。在中等负荷和高负荷下，燃料经济性由于爆震减轻而得到改善，从而允许更有效率的燃烧相位、减小的流失至发动机冷却剂的热量损失以及更低的排气温度，进而减小冷却排气部件对富集(enrichment)的需要。在低负荷下，EGR提供减小节流损失的额外好处。

在装配有机械连接至排气驱动涡轮的压缩机的增压发动机系统中，排气可以通过高压(HP)EGR回路和/或低压(LP)EGR回路再循环。在HP EGR回路中，排气从涡轮上游进入并在压缩机下游与进气混合。在LP EGR回路中，排气从涡轮下游进入并在压缩机上游与进气混合。进一步地，一些发动机系统提供所谓的“内部EGR”，其中当来自先前燃烧的排气仍然存在于汽缸中时，发动机的一个或更多个汽缸中的燃烧可以被启动。可以使用可变进气门和/或排气门正时来控制内部EGR的量。

HP和LP EGR策略在发动机负荷转速图中的不同区域中实现最优的功效。此外，每个策略存在其自身的控制系统挑战。例如，HP EGR 在低负荷时最有效，而进气真空提供充足的流动势能；在高负荷下，期望的EGR流动速率可能由于减小的流动势能而无法得到。固有地根据涡轮增压器废气门和节气门状况，HP EGR可能需要复杂的流动控制策略。进一步地，由于HP EGR流出点和发动机的进气流道之间的短距离，HP EGR可能遭受稀EGR/进气混合且可能需要高速率主动冷却。

与HP EGR相比，LP EGR在HP EGR的流动受到限制且更容易被冷却的区域中从中等发动机负荷到高发动机负荷都提供充足的流动，且能够更独立于节气门和废气门而得到控制。但是，LP EGR可能对改变发动机负荷、发动机转速或进气流响应迟缓。尤其在汽油发动机中，当需要新鲜空气维持燃烧但被EGR稀释的空气存在于节气门上游时，该不能令人满意的瞬时响应可导致松开加速器踏板状况期间的燃烧不稳定性。此外，在踩下加速器踏板状况期间，EGR可用性的明显滞后可能发生，因为聚集在进气歧管中的EGR量可能不足以提供期望的燃烧和/或排放物控制性能。

已经描述了使用多于一个EGR模式的涡轮增压发动机系统。例如，世界知识产权组织专利申请公开号2007/136142描述了一个系统，该系统中取决于发动机工况而调节内部和外部LP EGR的比例。但是，该引用不能实现全部范围的控制选项，当快速响应内部EGR与较慢响应外部LP EGR协调时，该全部范围的控制选项是可能的。

发明内容

因此，一个实施例提供了一种用于控制涡轮增压发动机的燃烧室中燃烧的方法。该方法包含使来自所述发动机的进气歧管的第一量的排气在点火之前进入所述燃烧室，所述第一量响应于变化的发动机负荷而以第一速率变化。该方法进一步包括使来自所述燃烧室的第二量的排气在点火之前保持在所述燃烧室内，所述第二量响应于所述变化的发动机负荷而以大于所述第一速率的第二速率变化。这样，外部LPEGR能用于在稳态状况的范围中供应适当稀释的进气，而更快响应的内部EGR能用于在瞬时状况中填充。

在一个实施例中，所述调节包含致动发动机的可变凸轮正时机构。

根据另一方面，提供了一种用于控制涡轮增压发动机的燃烧室中 燃烧的方法。该方法包含：当发动机负荷高于第一阈值时，使来自所述发动机的进气歧管的第一量的排气在点火之前进入所述燃烧室，所述第一量响应于变化的发动机负荷而以第一速率变化；当所述发动机负荷低于第二阈值时，使来自所述燃烧室的第二量的排气在点火之前保持在所述燃烧室内，所述第二量响应于所述变化的发动机负荷而以大于所述第一速率的第二速率变化；并且当所述发动机负荷介于第一和第二阈值之间时，在稳态发动机负荷状况期间以小于或等于所述第一速率的第三速率减小所述第一量并增加所述第二量。

在一个实施例中，减小所述第一量并增加所述第二量使保持在和进入所述燃烧室中的排气总量基本不变，并且增加所述燃烧室中的燃烧温度下的所述第二量的允许范围。

在另一实施例中，以第一速率变化和以第二速率变化包含随着所述发动机负荷增加而增加和随着所述发动机负荷减小而减小。

在另一实施例中，该方法进一步包含响应于所述第一量调节所述第二量。

在另一实施例中，该方法进一步包含响应于所述第一量调节所述第二量，其中响应于所述第一量调节所述第二量包含当所述第一量减小时增加所述第二量和当所述第一量增加时减小所述第二量。

根据另一方面，提供了一种用于控制涡轮增压发动机的燃烧室中的燃烧的系统。该系统包含：经由节气门流体连接至发动机进气歧管的压缩机；涡轮，其被机械连接至压缩机并且通过来自发动机排气歧管的发动机排气的膨胀来驱动；冷却导管，其连在涡轮下游和在压缩机上游，并且被配置为运送排气到进气歧管；连接在冷却导管中的关闭阀；将进气歧管连接至燃烧室的进气门和将排气歧管连接至燃烧室的排气门，该进气门和排气门中的至少一个被配置为可变气门正时；以及电子控制系统，其被配置为以第一较低速率调节关闭阀，并以第二较高速率调节可变气门正时，从而在点火之前提供期望的排气再循环速率至燃烧室。

在一个实施例中，该系统进一步包含连接在冷却导管中的限流节流口。

在另一实施例中，该关闭阀是具有更大打开的状态和较小打开的 状态的双态阀。

在另一实施例中，该关闭阀是具有更大打开的状态和较小打开的状态的双态阀，该关闭阀被配置为在较小打开的状态时在足够强的压力差下泄漏。

在另一实施例中，期望的排气再循环速率随着发动机负荷增加而增加且随着发动机负荷减小而减小。

应当理解，提供上述发明内容以简化的形式引入在下面的具体实施方式中进一步描述的一系列概念。并不意味着指出要求保护的主题的关键或本质特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求限定。进一步地，要求保护的主题不限于解决本文所指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1和图2示意性地示出根据本发明不同实施例的示例发动机系统的各方面。

图3示出根据本发明实施例的示例涡轮增压发动机的发动机负荷与发动机转速的理想图。

图4示出根据本发明实施例的用于控制涡轮增压发动机的燃烧室中的燃烧的示例方法。

图5示出根据本发明实施例的用于在稳态的发动机负荷状况中重新分配内部和外部EGR的相对量的示例方法。

图6示出根据本发明实施例的在示例情形中期望的总EGR速率与时间的理想曲线图。

图7和图8示出根据本发明实施例的在示例情形中外部EGR流动速率与时间的理想曲线图。

图9示出根据本发明实施例的在示例情形中内部EGR速率与时间的理想曲线图。

具体实施方式

现在以示例方式并参考示出的实施例描述本发明的主题。在一个或更多个实施例中大体相同的部件、程序步骤和其他元件被视为是同 等的，并且以最小的重复被描述。但是，应当注意，被视为同等的元件也可在一定程度上不相同。还应注意本发明中包括的附图是示意性的且一般不按比例绘制。而且，图中所示的不同绘制比例、纵横比例以及部件数量可能被故意失真以使得选择的特征或关系易于看清。

图1示意性地示出一个实施例中的示例发动机系统10的多个方面。在发动机系统10中，新鲜空气经由空气净化器12引入并流动至压缩机14。在与本发明完全一致的实施例中，压缩机可以是合适的进气压缩机，例如是马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。但是，在发动机系统10中，压缩机是机械连接至涡轮16的涡轮增压器压缩机，该涡轮被来自排气歧管18的膨胀发动机排气驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可连接在双卷轴涡轮增压器中。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状作为发动机转速的函数是主动可变的。

在发动机系统10中，压缩机14经由增压空气冷却器(charge air cooler)22和节气门24流体连接至进气歧管20。因此，来自压缩机的被增压的进气途经增压空气冷却器和节气门流到进气歧管。增压空气冷却器可以是被配置为冷却进气充气以得到期望的燃烧和排放物控制性能的合适的换热器。如图1所示，压缩机旁通阀26被连接在压缩机的进口和出口之间。该压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置为在电子控制系统(参见下文)的命令下打开，以便在选择的工况下释放过度增压。例如，该压缩机旁通阀可以在降低发动机转速以防止压缩机喘振的状况下被打开。当该压缩机旁通阀打开时，未被压缩的新鲜空气可通过止回阀28流至节气门24，或已被压缩的空气可围绕压缩机泄漏至上游侧。此外，止回阀28使新鲜空气在节气门的上游绕过大多数被EGR稀释的进气。该特征可在松开踏板期间减小发动机系统中残余的被EGR稀释的空气的影响。

在发动机系统10中，排气歧管18和进气歧管20分别通过一系列排气门32和进气门34连接至一系列燃烧室30。在一个实施例中，排气门和进气门中的每一个都可以被电子致动。在另一实施例中，排气门和进气门中的每一个都可以被凸轮致动。无论是被电子致动还是被凸轮致动，都可以根据期望的燃烧和排放物控制性能的需要而调节排 气门和进气门的打开和关闭的正时。特别地，可以调节气门正时以使得当来自先前燃烧中的受控制的量的排气仍然存在于一个或更多个燃烧室中时，燃烧被启动。该排气可被保持在燃烧室中(例如在排气冲程中没有从燃烧室排出或没有被完全排出)，或可替代地，在进气冲程中经由仍然打开的排气门从排气歧管重新纳入燃烧室。以此方式，被调节的气门正时可以使“内部EGR”模式在选择的工况下用于减小峰值燃烧温度。例如，当排气门的关闭正时被从排气冲程的TDC(上止点)移走时，根据例如发动机转速、发动机负荷等参数，可以保留增加量的排气。具体地，提前的排气门关闭(在排气冲程的TDC之前)可被用于限制排气的排出并且增加在特定汽缸中用于下一次燃烧事件的被保留的剩余排气。在另一示例中，延后的排气门关闭(例如，在下一汽缸循环的进气冲程期间关闭排气门)可增加在进气冲程期间从排气歧管抽取到汽缸的排气，而且增加内部EGR。这样，气门调节能影响该汽缸中下一燃烧事件中EGR量。在一些实施例中，除了下文描述的“外部EGR”模式，被调节的气门正时可被使用。通过内部和外部EGR模式的适当组合或协调，发动机系统可被配置为在选择的工况下使排气再循环回燃烧室30。

图1示出电子控制系统36，其可以是其中安装有发动机系统10的车辆的电子控制系统。在至少一个进气门或排气门被配置为根据可调节正时而打开和关闭时，可以通过电子控制系统来控制可调节正时，以在点火时调节燃烧室中存在的排气量。为了结合发动机系统的控制功能评估工况，电子控制系统可被可操作地连接至被布置在发动机系统各处的多个传感器——流量传感器、温度传感器、踏板位置传感器和压力传感器等。例如在图1中，示出进气歧管压力传感器38连接至进气歧管20。在该实施例或其它实施例中，也可设置有多个其他传感器。

可以将以下燃料中的一种或更多种供应至燃烧室30：汽油、酒精、柴油、生物柴油和压缩天然气等。燃料可通过直接喷射、进气道喷射、节气门体喷射或其任意组合被供应至燃烧室。在发动机系统10中，通过火花点火启动燃烧。因此，发动机系统包括被配置为从电子点火系统42接收被正时的电压脉冲的一系列火花塞40。在其他实施例中，可 通过任何变型的火花点火和/或压缩点火启动燃烧。

如上所述，来自排气歧管18的排气流至涡轮16以驱动涡轮。当期望减小的涡轮扭矩时，一些排气可作为替代被导引通过废气门44，绕过涡轮。然后来自涡轮和废气门的组合流流过排气后处理装置46和48。排气后处理装置的性质、数量和排布在本发明的不同实施例中可以不同。总体而言，排气后处理装置可以包括被配置为催化处理排气流的至少一个排气后处理催化剂，并由此还原排气流中大量的一种或更多种物质。例如，一种排气后处理催化剂可被配置为当排气流稀时从排气流捕集NOX，并且被配置为当排气流富时还原被捕集的NOX。在其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为借助还原剂使NOX不成比例或选择性地还原NOX。在另外的其它示例中，排气后处理催化剂可以被配置为氧化排气流中剩余的烃和/或一氧化碳。具有任何此类功能的不同排气后处理催化剂可被分开或一起布置在排气后处理装置中的涂层或其它地方。在一些实施例中，排气后处理装置可以包括被配置为捕集和氧化排气流中的碳烟颗粒的可再生碳烟过滤器。

继续在图1中，来自排气后处理装置的全部或部分被处理的排气可以经由消声器50被释放到大气中。在发动机系统10中，经处理的排气经由排气背压阀52流至消声器。排气背压阀在通常工况下可被保持完全打开，但是在低发动机负荷下被命令部分关闭，如下文进一步描述的。

根据工况，一些经处理的排气可以被转移通过限流EGR节流口54和EGR冷却器56。例如，可以通过打开与EGR冷却器串联的EGR关闭阀58而转移排气。EGR冷却器可以是被配置为冷却排气流至适于混合到进气充气中的温度的合适换热器。以此方式，一些排气可以经由连在涡轮机下游和压缩机上游的冷却导管被转移至进气歧管。经冷却的排气从EGR冷却器56流至EGR关闭阀58；其从EGR关闭阀途经EGR流量传感器60流至压缩机14。除了发动机系统10中相对长的LPEGR流动路径之外，压缩机的旋转提供了非常均匀的排气到进气充气中。而且，EGR关闭和混合点的部署提供了对排气非常有效的冷却；如图1所示，被再循环的排气穿过排气后处理装置46和48、EGR冷却器56和增压空气冷却器22。

在一些实施例中，节气门24、压缩机旁通阀26、废气门44、排气背压阀52和/或EGR关闭阀58可以是被配置为在电子控制系统36的命令下关闭和打开的电子控制阀。而且，这些阀中的一个或多于一个可以是连续可调节的。电子控制系统可以可操作地连接至每个电子控制阀并且被配置为根据实现本发明描述的任意控制功能的需要而命令它们打开、关闭和/或调节。为了监测外部EGR流并且使基于外部EGR流的额外控制可用，发动机系统10包括EGR流量传感器60。该EGR流量传感器可以可操作地连接至电子控制系统并且被配置为响应外部EGR流提供输出。在一个实施例中，电子控制系统可以被配置为首先调节EGR关闭阀，其次调节较低速率和可变气门正时(见上)，再调节较高速率以在点火之前提供期望的排气再循环速率至燃烧室。由于LP EGR流动速率变化相比于内部EGR速率自然较低的响应带宽，第一和第二速率可以以这种方式不同。较低响应带宽是由于典型工况期间LP EGR流出点与LP EGR喷射点之间的相对大量的排气残余。

在一个实施例中，EGR关闭阀58可以不是可连续调节的阀，而是更简单的双态关闭阀。具体地，EGR关闭阀可以允许两种状态——更大打开的状态和较小打开的状态。EGR关闭阀的较小打开状态可以基本关闭，但被配置为在强压力下泄漏低流量的EGR流。EGR关闭阀的更大打开的状态可以被配置为提供相对低的流量限制，以使得外部EGR流自然响应以将流动势能从EGR流出点改变至EGR混合点。为了便于描述，更大打开的状态在下文称作“打开”，而较小打开的状态在下文称作“关闭”；这些术语将在以上限定的非限制背景中被理解。

通过适当地控制EGR关闭阀58，并且通过调节排气门和/或进气门正时，电子控制系统36可以使发动机系统10在变化的工况下运送进气至燃烧室30。这些工况包括EGR从进气被省略或被提供在每个燃烧室内部(例如通过被调节的气门正时)的工况，EGR在涡轮16下游从LP流出点被抽取并且在压缩机14上游被提供至LP混合点的工况，以及同时应用这两个策略的工况。

因此，当EGR关闭阀58打开时，EGR将在中等和高发动机负荷工况下响应于关闭和混合点之间的压力梯度而流动。在这些工况中期 望的EGR流由于EGR节流口54的限流而被设置或至少被保持(bracket)。随着发动机负荷增加且内部EGR逐渐停止，这些点之间的压力梯度也增加，自然驱动外部EGR流。随着发动机负荷减小，压力梯度也减小，因此外部EGR流随着逐步启用内部EGR而自然减小。在接近怠速的非常低的发动机负荷下，EGR关闭阀可以被关闭，以阻止外部EGR流。EGR关闭阀也可以在峰值功率运行期间被关闭。但是，通过在阀中设置小泄漏，小流量的外部EGR流可以在峰值功率下在阀两侧的大压力梯度的驱动下被输送。该外部EGR流可以有利地减小富集(富燃料工况)并且保持峰值功率需求。因此，EGR节流口54与简单关闭阀的结合使得通过以下方式控制外部EGR流，即在从低到高的负荷域中自然遵循发动机负荷的方式。由此推论，该控制策略在一些实施例中可提供最优的燃油经济性。该简单配置还消除了致动完全比例EGR阀所需的许多控制复杂性。

而且，排气背压阀52可以部分关闭，以在外部EGR回路中保持充足的流动势能。当排气背压阀被部分关闭时，排气背压累积在LPEGR流出点处，由此增加外部EGR流动势能。部分关闭排气背压阀也可以增加内部EGR速率。

图2示意性地示出一个实施例中的另一示例发动机系统62的多个方面。发动机系统62没有排气背压阀52，但包括连接至空气净化器12下游的净化空气节气门64。净化空气节气门64可以是可操作地连接至电子控制系统36的电子控制阀。净化空气节气门64在通常工况下可保持完全打开，但在低发动机负荷下部分关闭以保持外部EGR回路中充足流动势能。当净化空气节气门部分关闭时，在净化空气节气门下游出现部分真空，由此增加外部EGR流动势能。

在与本发明完全一致的其它实施例中，发动机系统可以包括排气背压阀和净化空气节气门这二者。在另外的其它实施例中，发动机系统可以不包括这二者中的任何一个。

图3示出在一个实施例中示例性涡轮增压汽油发动机的发动机负荷与发动机转速的理想图。基于EGR如何被供应到发动机燃烧室中该图被分为三个区：其中供应内部EGR但不供应外部EGR的低负荷区，其中供应受控的内部和外部EGR混合物的中负荷区，以及其中供应外 部LP EGR但不供应内部EGR的高负荷区。下文以实例方式描述根据该图的用于管理EGR供应的各种控制特征。但是，应当理解，本文描述的控制特征与其他发动机图同样兼容，包括其中外部EGR包括一些HP EGR的发动机图，即在涡轮上游的HP流出点抽出且被输送到在压缩机下游的HP喷射点的EGR。在这些实施例中，图3中所示的中等负荷区可以包括低转速区和高转速区。在低转速区中，可以供应受控的内部和外部HP EFR混合物。且在高转速区中，可以供应外部HP EGR而不是内部EGR。在另外的其它实施例中，可以省略其中供应外部LPEGR但不供应内部EGR的高负荷区。

以上描述的配置使得用于控制涡轮增压发动机的燃烧室中的燃烧的各种方法可用。因此，现在以示例方式通过继续参照以上配置描述一些此类方法。但是，应当理解，虽然在此描述了这些方法，但通过其它配置也能使完全在本发明范围的其它方法可用。本文提供的方法包括通过设置在发动机系统中一个或更多个传感器实现的多种测量和/或检测事件。这些方法还包括多种计算、比较和决策事件，这些可以在可操作地连至传感器的电子控制系统中实现。这些方法进一步包括多种硬件致动事件，电子控制系统可以响应决策事件而发出命令。

图4示出一个实施例中用于控制涡轮增压发动机的燃烧室中的燃烧的示例方法66。在发动机运行过程中可以启动该方法。

方法66开始于68，在此处检测发动机转速。例如，可通过响应发动机转速询问传感器，而直接或间接检测发动机转速。这些传感器可以包括发动机旋转传感器、质量空气流量传感器等。然后该方法前进至70，在此处检测发动机负荷。可以通过响应发动机负荷询问传感器(例如歧管气压传感器)，而直接或间接检测发动机负荷。

基于监测发动机转速和发动机负荷，电子控制系统在72处确定最近是否已松开加速器踏板。如果已松开加速器踏板，那么在74处，跨过进气压缩机连接的压缩机旁通阀是打开的，由此缓解过度增压并释放储存在节气门上游的大多数累积的EGR。此动作以后，如果没有检测到松开加速器踏板，方法66前进到76，在该处确定所检测到的发动机转速和发动机负荷是否对应于理想发动机图区(例如，图3)，在该区中内部EGR将仅被提供至发动机的燃烧室。如果检测到的发动机转 速和发动机负荷确实对应该状况，那么方法前进至78，在此处供应外部EGR的EGR关闭阀被关闭。否则，方法前进到80，此处EGR关闭阀被打开。在一个实施例中，可以通过将发动机转速和/或发动机负荷与一个或更多个阈值比较，基于发动机工作点选择适当的EGR模式。例如，只有当发动机负荷高于第一较高发动机负荷阈值时，才能使用外部EGR，且只有当发动机转速低于第二较低发动机负荷阈值时，才能使用内部EGR。

因此，在80处，第一量的排气在点火之前从发动机进气歧管进入燃烧室。通过外部LP EGR供应的第一量可以响应于变化的发动机负荷从一个燃烧循环改变(增加或减小)至下一燃烧循环。该可变性可以来自至少两个机制。第一，LP EGR回路中的流动势能将随着发动机负荷增加而增加并随着发动机负荷减小而减小。因此，即使当EGR关闭阀的打开范围保持不变时，第一量的排气也将作为发动机负荷的函数而改变。第二，在76处响应变化的发动机负荷而动态做出是否打开EGR关闭阀的决定。

尽管如此，第一量的排气能够改变时所处的速率可以受到LP EGR流动路径的大容积的限制，如上所述。因此，第一量可以响应于变化的发动机负荷而以受限的第一速率改变。

继续在图4中，方法66从80前进至82，在此处检测外部EGR流。可以通过询问连接在发动机系统中的EGR导管内的EGR流量传感器检测外部EGR流。然后该方法前进至84，在此处基于所检测到的外部EGR流调节进气门和/或排气门正时。在一个实施例中，该调节可以包含致动发动机的可变凸轮正时机构。这样，来自燃烧室的第二量的排气可以在点火之前保持在燃烧室内。类似于上文描述的第一量，第二量可以随着发动机负荷增加而增加并随着发动机负荷减小而减小。当EGR关闭阀关闭时，可以调节气门正时，从而提供所有期望的EGR至发动机燃烧室。当EGR关闭阀打开时，可以调节气门正时，从而提供除了外部供应的第一量之外还提供充足的内部EGR第二量，以使EGR总量(外部加上内部、第一加上第二)达到目标量。因此，第二量可以响应于第一量的变化而变化(增加或减小)。由于第一量响应于发动机负荷变化而变化，第二量也将响应于发动机负荷变化而变化。总 体而言，使内部EGR可用的可变气门正时机构可以使改变保持在燃烧室中的第二量的排气比调节EGR关闭阀更快，并将在改变进入燃烧室中的第一量的排气方面获得成功。因此，第二量可以响应于变化的发动机负荷而在大于第一速率的第二速率下改变。

然后方法66前进至86，在此处稳态的EGR流(如果存在的话)在内部和外部EGR之间重新分配。具体地，稳态的EGR重新分配可以在稳定状态下调节供应至发动机的燃烧室的内部和外部EGR的相对量，从而使其能更快地响应下一瞬时状况，如下面参照图5进一步描述的。在86之后，该方法前进至88，在此处，基于发动机转速、发动机负荷和EGR速率调节发动机的火花正时。在一个实施例中，可以在可获得对于当前转速和负荷状况足够的外部EGR的状况下，应用给定量的火花提前。但是，当不能获得足够的外部EGR时，可以减小或延迟火花提前。外部EGR可能由于起动或踩加速器踏板时的传输滞后时间而不可用。这样，可以响应于第一量的排气来调节火花正时。但是，由于在整个发动机图中都将使用外部EGR，可以减少其中需要这些测量的状况。

图5示出用于在稳态发动机负荷状况中重新分配内部和外部EGR的相对量的示例方法86。当实施该方法时，在小于或等于上述第一速率的第三速率下，减小第一量的排气并增加第二量的排气。这样，保持在燃烧室内和进入燃烧室内的排气总量可以基本不变。该动作增加了在燃烧室中的某一燃烧温度下第二量的允许范围，为处理下一瞬时发动机状况提供灵活性。在上述方法66执行期间可以启动方法86，例如作为步骤86的特定示例。

方法86开始于90，在此处确定发动机系统中的稳态EGR流是否超过第一阈值。在本文中，术语“稳态”EGR流将被理解为表示不变化或以相对低的速率变化的EGR流，其特征在于相对长时间的恒定等。在稳定状态下，EGR流达到并提供发动机的当前工况的目标量的EGR。

图6所示的假想曲线图示出上述区别。图6示出相对于时间而绘制的期望总EGR速率。该曲线延伸通过可包含节气门打开的事件A和可包含节气门关闭的事件B。图7通过相同的事件A和B示出外部EGR流中的可能响应。具体地，图7示出从A到C的传输滞后，其中可获 得的外部EGR流不提供期望的总EGR速率。图7还示出外部EGR流在B处的停止可能不如期望的那样迅速地发生，因为大量的EGR可能被捕集在节气门上游并可能花费大量时间来将其稀释出发动机系统。在图7中，在从A到C的时域和B之后的时域中，外部EGR流是瞬时的；在从C到B的时域中，外部EGR流处于稳定状态。

现在返回图5，在一个实施例中，在90可以确定外部EGR流是否符合稳态状况，如果符合，那么稳态外部EGR流是否高于第一阈值。如果已确定稳态EGR流高于第一阈值，那么方法86前进至92，在此处确定内部EGR速率是否低于第二阈值。否则，方法返回。如果已确定内部EGR速率低于第二阈值，那么方法前进至94，在此处外部EGR流逐渐减小，同时保持稳态状况，并且前进至96，在此处内部EGR速率逐渐增加以进行补偿。否则，方法返回。步骤94和96可以基本同时执行或以任何适当方式执行，以通过增加内部EGR速率来对减小的外部EGR流进行补偿，从而使总EGR速率保持在期望水平，适于发动机负荷和转速状况。在96之后，方法86返回至90。

在图5所示的示例方法中，当外部EGR流速高于第一阈值且当内部EGR速率低于第二阈值时，内部和外部EGR的相对量被重新分配。在一个实施例中，当发动机负荷介于第一和第二发动机负荷阈值(例如以上在方法66的背景下涉及的发动机负荷阈值)之间时，这些状况对应于中间发动机负荷区。因此，当发动机负荷介于第一和第二阈值之间时，在稳态发动机负荷状况中，可以都以小于或等于第一速率的第三速率，减小第一量并增加第二量。

图7和图8的曲线图在一个示例情形中示出外部和内部EGR的重新分配。图8示出相对于时间而绘制的外部EGR流。在从C到B的稳态域中，外部EGR流从C逐渐减小到D并且然后从D到B保持稳定。在一个实施例中，可以通过电子控制系统改变从C到B的间隔，以提供稳定且灵活的EGR控制。例如，从C到B的间隔可以是最短的间隔，其中外部EGR流可被减小到期望水平但保持稳态状况。在一个实施例中，可以基于例如稳态发动机转速的因素选择D。例如，从C到D的持续时间可以随着发动机转速增加而变短，但随着发动机转速减小而变长。图9示出相对于时间绘制的内部EGR速率。在从C到B的稳态 域中，内部EGR速率从C逐渐增加到D，从D到B保持稳定，然后根据需要急剧下降，以匹配期望的总EGR速率(图6)。

在图9的示例曲线图中，内部EGR速率在C处下降至最小水平且在D处上升到最高水平。因此，内部EGR速率可以在其全部工作范围中被改变。这样，内部EGR速率可以在峰值燃烧温度和取决于总EGR量的其他工况下应用其最大可能的允许范围。因此，发动机系统响应负荷瞬变的能力被最大化。尽管如此，还是应当理解在与本发明完全一致的一些实施例中，内部EGR速率可以在小于其全部工作范围的范围内变化。

上述方法示出内部EGR和外部LP EGR的相对量可以在稳态状况中被重新分配，以增加更快起作用的内部EGR的允许范围。这样，结合的EGR量可以更好地响应瞬时状况。还应知道，内部和外部经冷却的LP EGR的相对量在其他工况下也是可调的，包括瞬时状况。因此，可以基于松开加速器踏板期间的稳定性要求并且进一步基于较高负荷下的冷却要求来调节该相对量。虽然该功能性在本文被应用到为冷却的LP EGR配置的涡轮增压发动机系统中，可预期用于为HP EGR或HP和LP EGR的组合配置的系统的类似策略。

应当理解本文公开的示例控制和估计程序可以用于多种系统配置。这些程序可以表现出一个或更多个不同的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。同样，所公开的处理步骤(操作、功能和/或动作)可以表现为被编程到电子控制系统中的代码。

应当理解本文描述和/或示出的一些处理步骤在一些实施例中可以被省略而不超出本发明的范围。同样，并不需要按照给出的处理步骤顺序才能实现预期结果，而只是为了便于示出和描述。根据使用的具体策略，可以重复实施一个或更多个被示出的动作、功能或操作。

最后，应当理解本文的主题、系统和方法实质上只是示例性的，且这些具体实施例或示例不被认为具有限制意义，因为可以预期无数变体。因此，本发明包括本文公开的各种系统和方法的所有新颖且非显而易见的组合及子组合，以及其任意和全部等同物。

Claims (10)

1.一种用于控制涡轮增压发动机的燃烧室内的燃烧的方法，该方法包含：

使来自所述发动机的进气歧管的第一量的排气在点火之前进入所述燃烧室，所述第一量响应于变化的发动机负荷以第一速率变化；以及

使来自所述燃烧室的第二量的排气在所述点火之前保持在所述燃烧室内，所述第二量响应于所述变化的发动机负荷以大于所述第一速率的第二速率变化。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包含在稳态发动机负荷状况中以小于或等于所述第一速率的第三速率减小所述第一量并增加所述第二量。

3.根据权利要求2所述的方法，其中减小所述第一量并增加所述第二量使保持在所述燃烧室中和进入所述燃烧室中的排气总量基本不变。

4.根据权利要求2所述的方法，其中减小所述第一量并增加所述第二量使所述燃烧室中的燃烧温度下的所述第二量的允许范围增加。

5.根据权利要求1所述的方法，其中以第一速率变化和以第二速率变化包含随着所述发动机负荷增加而增加和随着所述发动机负荷减小而减小。

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包含使排气途经打开的阀到达所述进气歧管，其中所述打开的阀的打开程度在所述第一量变化时保持不变。

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包含响应于所述第一量，调节所述第二量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第二量相应于将被保持在所述燃烧室并进入所述燃烧室的排气目标总量减去所述第一量的差。

9.根据权利要求7所述的方法，进一步包含响应于所述第一量，调节火花正时。

10.根据权利要求1所述的方法，其中使所述第二量进入包含响应于所述变化的发动机负荷，调节进气门正时和排气门正时中的一个或更多个。

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