CN102877965B - 用于涡轮增压发动机的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于增压发动机的方法和系统，该增压发动机具有连接至分离的排气系统的分离的进气系统。可通过分离的进气系统在发动机循环的不同点处将不同组分、压力和温度的空气充气传输至发动机。这样，可扩展增压和EGR益处。

Description

用于涡轮增压发动机的方法和系统

【技术领域】

本发明涉及用于改善涡轮增压发动机的热效率的方法。该方法对于在涡轮增压发动机中提供排气再循环（EGR，exhaust gas recirculation）尤其有用。

【背景技术】

为了努力达到严格的联邦政府排放标准，发动机系统可配置有EGR系统，其中至少一部分排气再循环至发动机进气。特别是发动机增压处于较高水平时，这类EGR系统能减小废气排放同时也改善燃料经济性。

美国专利6135088说明了这类EGR系统的一个示例。其中，发动机汽缸的第一进气口配置用于传输EGR而第二进气口配置用于传输通过压缩机增压的新鲜空气至汽缸。这样，低压EGR可传输至汽缸。

然而，申请人意识到这类EGR系统可能具有能减小整体EGR效率的潜在问题。作为一个示例，即使添加涡轮也可能难于实现高压EGR（HP-EGR,high pressure EGR）。这样，可能存在的发动机工况为在该工况期间提供HP-EGR而不是低压EGR（LP-EGR，low pressureEGR）或者在LP-EGR之外还提供HP-EGR可能是有利的。再进一步，由于LP-EGR和HP-EGR需要不同的控制方法，特别在短时间（transient）内控制LP-EGR和HP-EGR两者时可能存在迟延。

【发明内容】

因此在一个示例中，通过一种运转发动机汽缸的方法可至少部分地解决这些问题中的一些，该方法包括：将处于第一压力的第一量的排气从汽缸的第一排气道再循环至汽缸的第一进气道，而将处于第二、不同的压力的第二量的排气从汽缸的第二、不同的排气道再循环至第二、不同的进气道。这样，可通过不同的通道同时提供LP-EGR和HP-EGR两者并独立地进行控制。然后可混合不同 压力的EGR并且在汽缸中燃烧。

例如，可通过第一EGR通道从第一排气道转移LP-EGR并且沿第一进气道传输至发动机汽缸，而可通过第二EGR通道从第二排气道转移HP-EGR并且沿第二进气道传输至发动机汽缸。可通过第一进气道的第一进气门在较早的第一进气门正时（例如在进气冲程的开始）自然地吸入处于或低于大气压力（BP，barometric pressure）的LP-EGR并且传输至发动机汽缸。同时，可通过第二进气道的第二进气门在第二、较晚的进气门正时（例如进气冲程已经开始后）将处于压缩机压力的HP-EGR传输至发动机汽缸。具体地，可从只连接至第二排气道的涡轮的下游将HP-EGR转移至只连接至第二进气道的压缩机的上游，其中第二进气道与第一进气道是独立的。HP-EGR和LP-EGR可分开传输至发动机汽缸并且然后在汽缸中混合并燃烧。

可分别协调第一以及第二进气门打开的正时和连接至第一和第二排气道的第一和第二排气门打开的正时。例如，较高压力的排气可在释放到大气前穿过涡轮流动或以较高压力再循环，而较低压力的排气可不穿过涡轮流动而导向大气或以处于或低于BP的压力循环。除了将HP-EGR和LP-EGR分开，不同排气门错开的排气门正时增加了从排气中回收的热量。同样，通过传输压缩机下游的HP-EGR同时穿过不包括压缩机的进气道传输LP-EGR，EGR可有利地避开压缩机、减小压缩机的污垢和污染问题。通过将LP-EGR与HP-EGR独立运转，还能独立地控制它们，减小短时间内的EGR控制迟延。这样，EGR的益处可用于较大范围的发动机转速/负载工况时的发动机增压。

根据本发明的一个实施例，再循环第一量的排气包括在发动机循环的第一进气门正时打开第一进气门，并且再循环第二量的排气包括在相同的发动机循环中在第二、不同的进气门正时打开第二进气门。

根据本发明的一个实施例，在发动机循环的进气冲程中第一进气门正时早于第二进气门正时。

根据本发明的一个实施例，在第一进气门正时打开第一进气门并且在第二进气门正时打开第二进气门包括调节连接至第一和第二进气门中每个进气门的进气门驱动器的气门相位，气门相位基于第一排气道中的第一排气门的第一 排气门正时和第二排气道中的第二排气门的第二排气门正时。

根据本发明的一个实施例，再循环第一量的排气进一步包括以第一量的进气门升程打开第一进气门并且其中再循环第二量的排气进一步包括以第二、不同量的进气门升程打开第二进气门。

根据本发明的一个实施例，第一量的进气门升程小于第二量的进气门升程。

根据本发明的一个实施例，再循环第一量的排气包括通过连接在第一排气道和第一进气道之间的第一再循环通道的再循环；其中再循环第二量的排气包括通过连接在涡轮上游的第二排气道和压缩机下游的第二进气道之间的第二再循环通道再循环。

根据本发明的一个实施例，第一再循环通道包括EGR冷却器，该方法进一步包括：第一工况期间，运转EGR冷却器以加热通过第一进气道传输至汽缸的空气充气；以及第二工况期间，运转EGR冷却器以冷却通过第一进气道传输至汽缸的空气充气。

根据本发明的一个实施例，再循环排气的第一量大于再循环排气的第二量。

根据本发明，公开了一种发动机系统，包括：发动机汽缸；汽缸的第一进气道，配置用于通过第一EGR通道从汽缸的第一排气道接收第一量的排气；汽缸的第二、独立的进气道，配置用于通过第二EGR通道从汽缸的第二、不同的排气道接收第二量的排气；至少部分由连接至第二排气道的涡轮驱动的连接至第二进气道的压缩机；气门驱动器，用于打开第一进气道的第一进气门和第二进气道的第二进气门；以及具有计算机可读的指令的控制系统，用于：调节气门驱动器的相位以在第一进气门正时打开第一进气门并且在第二、较晚的进气门正时打开第二进气门。

根据本发明的一个实施例，以较高压力将第二量的排气从涡轮上游的第二排气道再循环至压缩机下游的第二进气道。

应理解，上述概要提供用于以简化形式引入一系列原理，其将在具体实施方式中进一步进行描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或实质特 征，所要求保护的主题的范围仅由权利要求书确定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的确定的实施方式。

【附图说明】

图1显示了发动机的示意描述，该发动机包括分开的进气歧管和分开的排气歧管以及相关联的排气再循环系统；

图2显示了图1中发动机汽缸的示例实施例，其连接至第一和第二进气道也连接至第一和第二排气道；

图3显示了发动机的局部视图；

图4显示了根据本发明说明程序的高级流程图，执行该程序用于使图2中的发动机汽缸运转；

图5显示了用于图2中的发动机汽缸的示例汽缸进气门和排气门正时；

图6描述了示例进气充气（aircharge）混合物，不同的工况期间可通过第一和第二进气道将该混合物提供至图2中的汽缸；

图7显示了说明程序的高级流程图，该程序可执行用于加速期间协调进气节气门运转和涡轮增压器运转；

图8显示了解释加速期间示例进气节气门和EGR阀调整的图表；

图9显示了说明程序的高级流程图，该程序可执行用于基于发动机工况而调整EGR冷却器的运转。

【具体实施方式】

下文的描述涉及用于控制发动机（例如图1-3中的发动机系统）的系统和方法，其在发动机循环中不同的时间通过不同的进气道提供不同压力和/或不同组成（例如不同比例的新鲜空气和EGR）的充气至发动机汽缸。具体地，可将处于或低于BP的进气充气与处于压缩机压力的进气充气分别提供至汽缸。类似地，可将包括再循环排气的进气充气与包括新鲜空气的进气充气分别提供至汽缸。如图6中的描述，还可能有其它的组合。发动机控制器可配置用于执行控制程序（例如图4中的程序）以比第二汽缸进气门较早的正时打开第一汽缸 进气门（图5），从而在发动机循环中与提供第二组分的第二进气充气的不同时间提供第一组分的进气充气。可进一步协调进气门正时和对应的排气门正时（图5）。可调整并协调连接至不同进气道的一个或多个进气节气门和EGR阀的位置以对短时间进行补偿，如图7-8中的详细描述。此外，可调整多个EGR阀以通过各自的EGR冷却器能加热或冷却每个进气道的进气充气，如图9中的详细描述。这样，可减小在吸取EGR上消耗的涡轮增压器压缩功的量，从而增加提供至以及来自于涡轮增压器的平均进气和/或排气压力，改善涡轮增压器的输出。此外，通过保持基于EGR的充气与基于增压的充气分开直到它们在汽缸中混合，可减小EGR控制和增压控制两者的迟延。总之，可延伸EGR和增压两者的益处，从而改善发动机性能和燃料经济性。

图1显示了示例涡轮增压发动机系统100的示意描述，该系统包括多缸内燃发动机10和涡轮增压器50。作为非限制性示例，发动机系统100可作为用于乘用车辆的驱动系统的一部分。发动机10可包括多个汽缸14。在描述的示例中，发动机10包括直列配置排列的三个汽缸。然而，在替代示例中，发动机10可包括以替代配置排列（例如V型、对置式（boxed）等）的两个或多个汽缸（例如4、5、8、10或更多汽缸）。每个汽缸14可配置有燃料喷射器166。在描述的示例中，燃料喷射器166是缸内直接喷射器。然而，在其它示例中，燃料喷射器166可配置为基于进气道的燃料喷射器。下文在图2-3中描述了单个汽缸14的更多细节。

发动机10的每个汽缸14配置用于接收来自第一进气道42和第二进气道44的进气充气（包括新鲜空气和/或再循环的排气）。这样，第二进气道44可与第一进气道42分开但是与其平行。第一进气道42可包括空气滤清器60下游的进气节气门62。控制系统15可通过可通信地连接至控制器12的节气门执行器（未显示）而调节节气门62的位置。通过调整节气门62，可从大气将一定量的新鲜空气吸收进发动机10并且通过第一进气道42以处于或低于大气压传输至发动机汽缸。第一进气道42可在节气门62的下游分为多个进气管43a-43c。每个进气管43a-43c可连接至不同的发动机汽缸并且可配置用于传输进气道42的进气充气的一部分至对应的汽缸。

第二进气道44可包括位于充气空气冷却器56和涡轮增压器压缩机52下游的进气节气门64。具体地，涡轮增压器50的压缩机52可包含在并连接至第二进气道44而不是第一进气道42。控制系统15可通过可通信地连接至控制器12的节气门执行器（未显示）而调节节气门64的位置。通过调整进气节气门64同时运转压缩机52，可将一定量的新鲜空气从大气吸入至发动机10并且通过进气道44以压缩机（或增压的）压力传输至发动机汽缸。第二进气道44可在节气门64的下游分为多个进气管45a-45c。每个进气管45a-45c可连接至不同的汽缸并且可配置用于传输进气道44的进气充气的一部分至对应的汽缸。

汽缸燃烧事件期间产生的排气可从每个汽缸14沿第一排气道46和第二排气道48排出。排气道46可分为多个排气管47a-47c。具体地，每个排气管47a-47c可连接至不同的汽缸并且可配置用于将从对应汽缸释放的排气的一部分传输进排气道46。在沿排气尾管35释放至大气前，可通过一个或多个排气后处理装置（例如催化剂70和72）处理流动穿过第一排气道46的排气流。

以同样的方式，第二排气道48可分为多个排气管49a-49c。每个排气管可连接至不同的汽缸并且可配置用于将从对应汽缸释放的排气的一部分传输至排气道48。涡轮增压器50的涡轮54可包含在并连接至第二排气道48而不是第一排气道46。这样，可引导通过排气道48排放的燃烧产物穿过涡轮54以通过轴（未显示）提供机械功至压缩机52。在一些示例中，涡轮54可配置作为可变几何涡轮，其中控制器12可调节涡轮叶轮桨叶（或叶片）的位置以改变从排气流获取的并传递给压缩机52的能量的水平。可替代地，排气涡轮54可配置为可变喷嘴涡轮，其中控制器12可调节涡轮喷嘴的位置以改变从排气流获取的并传递给压缩机52的能量的水平。

在沿排气尾管35释放至大气前，可通过一个或多个排气后处理装置（例如催化剂72）处理流动穿过第二排气道48的排气流。在描述的示例中，来自第二排气道48的排气和来自第一排气道46的排气在涡轮54和催化剂70的下游但在催化剂72的上游混合，这样混合的排气沿排气管35释放至大气。然而，在替代实施例中，排气道46和48可不再次结合并且可通过独立的排气尾管释放排气。如图3中进一步的详细描述，排气道46和48也可包括一个或多个排气传感器。

发动机10可进一步包括一个或多个EGR通道用于分别再循环至少一部分来自第一和第二排气道46和48的排气至第一和第二进气道42和44。具体地，第一排气道46可通过包括第一EGR冷却器82和第一EGR阀84的第一EGR通道80可连通地连接至第一进气道42。发动机控制器可配置用于打开第一EGR阀84以便于以处于或低于大气压力将一定量排气再循环至第一进气道42。这样，LP-EGR可从第一排气道转移至第一进气道。

类似地，第二排气道48可通过包括第二EGR冷却器92和第二EGR阀94的第二EGR90可连通地连接至第二进气道44。发动机控制器可配置用于打开第二EGR阀94以压缩机压力将一定量的排气从涡轮54的上游再循环至压缩机52下游的第二进气道44。这样，HP-EGR可通过第二进气和排气道提供至发动机。通过第一EGR通道提供LP-EGR而通过第二、独立的EGR通道提供HP-EGR，可同时提供HP-EGR和LP-EGR两者，从而扩展EGR的益处。

EGR冷却器82和92可配置用于在流动穿过各自的EGR通道的排气流再循环进发动机进气之前降低其温度。在替代实施例中，EGR冷却器82和92可位于EGR通道和对应的进气道的交汇处。在这个位置，参考图9在本说明书中的详细描述，在某些工况下EGR冷却器可有利地用于加热传输至汽缸的进气充气。具体地，一些工况期间EGR冷却器可用于提供加热的充气（例如加热的新鲜空气或者加热的排气和新鲜空气的混合物）至发动机汽缸，而其它工况期间提供冷却的充气（例如冷却的EGR）至发动机汽缸。在一个示例中，较冷状况期间，通过第二进气道传输至汽缸的充气在进入压缩机前可被加热以避免水滴撞击在压缩机上。

在更进一步的实施例中，管道可连接EGR通道。该管道可连接位于EGR阀94和EGR冷却器92之间的位置的第二EGR通道90和位于EGR阀84和EGR冷却器82之间的位置的第一EGR通道80。本说明书中，一些工况期间，通过第二排气门释放进第二排气道的较高压力的排气可在EGR冷却器92中冷却并且热量可转移至冷却剂。冷却的排气可通过较低压力的第一进气道再循环至发动机进气。可替代地，冷却的排气可通过第一排气道46和排气尾管35排放至大气。这样，可从排气中得到较大量的功。

发动机系统100可进一步包括气门驱动器96用于调节汽缸14的气门运转。具体地，气门驱动器96可配置用于在第一正时打开汽缸14的第一进气和/或排气门而在第二正时打开汽缸14的第二进气和/或排气门。这样，处于或低于BP的第一组分的第一空气充气可在第一正时提供至发动机汽缸，而处于压缩机压力的第二、不同的组分的第二空气充气可在第二、不同的正时提供至发动机汽缸。作为非限制性示例，如图2-3显示的，气门驱动器96可配置为凸轮驱动器，其中每个汽缸14的进气和/或排气门连接至各自的凸轮。控制器可配置用于基于发动机工况而调节气门驱动器96（或凸轮驱动器）的相位（或凸轮廓线）以在第一正时打开第一进气门以传输第一空气充气而在第二正时打开第二进气门以传输第二空气充气。例如，如本说明书图5中的详细描述，进气门正时可以是错开的以通过压缩机吸入一部分进气充气而自然吸入其它部分的进气充气。

控制器可进一步配置用于调整气门相位以在第一正时打开第一排气门而在第二、不同的正时打开第二排气门以便于在发动机循环中不同位置处释放处于不同的压力的排气。例如，如本说明书图5中的详细描述，排气门正时可以是错开的以将与自由排气（blowdown）（例如当汽缸的活塞达到膨胀冲程下止点前在汽缸中膨胀的气体）的释放和残余排气（例如自由排气之后仍然在汽缸中的气体）的释放分开。在一个示例中，通过协调第一进气门的正时和第一排气门的正时并且类似地协调第二进气门的正时和第二排气门的正时，自由排气可从穿过第二排气道中的涡轮增压器涡轮释放的自由排气传递的排气能量以运转第二进气道中的涡轮增压器压缩机以提供增压益处。在基本相同的时间，可将残留气体从第一排气道转移至第一进气道以提供EGR益处。这样，即使负载较高时，可提供期望的EGR稀释而不在通过EGR冷却器从排气歧管将排气泵送至进气歧管上消耗额外的能量。

应理解，尽管发动机系统100显示为通过第一进气道再循环处于或低于BP的排气，在更进一步的实施例中，例如第一进气道连接至发动机的燃料蒸汽回收系统时，第一进气道可配置用于将清洗（purge）蒸汽、曲轴箱蒸汽和气态的或汽化的燃料蒸汽中的一个或多个以处于或低于大气压再循环至汽缸。

通过包括控制器12的控制系统15以及通过来自车辆驾驶员凭借（如图3中显示的）输入装置的输入可至少部分地控制发动机系统100。控制系统15显示为接收来自多个传感器16（其多个示例描述在本说明书中）的信息并且发送控制信号至多个执行器81。作为一个示例，传感器16可包括一个或两个进气道中的进气压力和温度传感器、歧管压力（MAP）传感器和歧管温度（MAT）传感器。其它传感器可包括用于估算节气门进气压力（TIP）的节气门进气压力传感器和/或在每个进气道中用于估算节气门空气温度（TCT）的连接至节气门下游的节气门进气温度传感器。在其它示例中，一个或多个EGR通道可包括压力、温度和空燃比传感器以用于确定EGR的流动特性。下文中关于图3的参考详细描述了另外的系统传感器和执行器。作为另外一个示例，执行器81可包括燃料喷射器166、EGR阀84和94、气门驱动器96以及节气门62和64。其它驱动器（例如各种额外的阀门和节气门）可连接至发动机系统100中的多个位置。控制器12可接收来自多个传感器的输入数据、处理输入数据并且响应于处理的输入数据基于编程于其中的对应于一个或多个程序的指令或代码而激发驱动器。本说明书中关于图4、7和9描述了示例控制程序。

现在参考图2-3，显示了内燃发动机10的单个汽缸14。这样，使用相同的附图标记表示之前在图1中介绍的部件并且不再介绍。图2显示了汽缸14的第一视图。其中，汽缸14显示为具有四个气口，包括两个进气口17和18以及两个排气口19和20。具体地，汽缸14的第一进气口17可通过第一进气门30接收来自连接至第一进气道42的第一进气管43a的处于或低于BP的第一空气充气。第一空气充气可包括以处于或低于大气压引入汽缸的新鲜空气、低压再循环排气（LP-EGR）、或新鲜空气和LP-EGR的混合物。汽缸14的第二进气口18可通过第二进气门31接收来自连接至第二进气道44的第二进气管45a的处于压缩机压力的第二空气充气。第二空气充气可包括以被压缩机52压缩后的增压压力引入汽缸的新鲜空气、高压再循环气体（HP-EGR）、或新鲜空气和HP-EGR的混合物。

一部分汽缸燃烧产物可从汽缸14的第一排气口19通过第一排气门32释放进连接至排气道46的第一排气管47a。另一部分汽缸燃烧产物可从汽缸14的第二排气口20通过第二排气门33释放进连接至第二排气道48的第二排气管49a。 随后可沿排气尾管35将排气释放至大气。具体地，第一和第二排气道可在涡轮的下游和排气控制装置72的上游重新结合以允许释放进第一排气道的排气在释放前通过排气控制装置70和72进行处理，同时允许释放进第二排气道的排气在沿排气尾管35释放前通过装置72进行处理。额外地或可选择地，一部分排气也可通过第一EGR通道80从第一排气管47a再循环至第一进气道43a，而一部分排气可通过第二EGR通道90从第二排气管49a再循环至第一进气管45a。在其它实施例中，第二排气道可配置用于提供排气至第一或第二进气道，并且第一排气道可配置用于提供排气至第一或第二进气道。

在描述的示例中，第一进气门30和第二进气门31可各自通过各自的进气门凸轮操作（图3）。可通过进气凸轮驱动器97凭借凸轮轴杆101确定进气凸轮的位置以及从而确定进气门正时。类似地，第一排气门32和第二排气门33可各自通过各自的排气凸轮操作（图3），通过排气凸轮驱动器98凭借凸轮轴杆102确定排气凸轮的位置。然而，在替代实施例中，每个进气门和每个排气门可具有独立的气门驱动器。再进一步，第一进气门和第一排气门可连接至（共用的）气门驱动器而第二进气门和第二排气门连接至与之不同的气门驱动器。控制器12可配置用于基于发动机工况而调节进气门驱动器97的相位以在第一进气门正时打开第一进气门30并且在第二、不同的进气门正时打开第二进气门31。例如，可相对于第二正时调节第一正时以便于在发动机循环中（例如进气冲程的较早部分时）较早地提供处于第一、较低的压力的第一空气充气至汽缸14，该空气充气包括新鲜空气和/或再循环排气；而在发动机循环中（例如在相同的发动机循环中在相同进气冲程的较晚部分）较晚地提供处于第二、较高的压力的第二进气空气充气至汽缸14，该空气充气包括新鲜空气和/或再循环的排气。

同样，控制器12可配置用于基于发动机工况而调整排气门驱动器98的相位以在指定的正时打开第一排气门32和第二排气门33。在一个示例中，可相对于气门驱动器98的相位而调节排气门驱动器97的相位以便于进气门30和31的打开和/或关闭协调于（或基于）对应的排气门32和33的打开和/或关闭。例如，可打开第一排气门以选择性排出（或再循环）残留排气，而可打开第二排气门以选择性排出自由排气穿过涡轮以驱动连接的压缩机。在图5中说明了示例第 一和第二进气和排气门正时。

参考图3，显示了内燃发动机10的替代视图。发动机10描述为具有燃烧室14、冷却套筒118和汽缸壁136，活塞138设置在该汽缸壁中并且连接至曲轴140。燃烧室14显示为通过各自的进气门150和排气门156与进气道146和排气道148连通。如之前对图1-2的详细描述，发动机10的每个汽缸14可沿两个进气管接收进气空气充气并且可沿两个排气管排出燃烧产物。在描述的视图3中，进气道146和排气道148表示导向/导自汽缸的第一进气管和第一排气管（例如图2中的管43a和47a），而导向/导自汽缸的第二进气和第二排气管在这个视图中是不可见的。同样如上文关于图2的详细描述，发动机10的每个汽缸可包括连接至各自的进气和排气管的两个（或多个）进气门和两个（多个）排气门。在描述的视图3中，至少一个进气门显示为位于汽缸14的较上的区域的进气提升阀150并且至少一个排气门显示为位于汽缸14的较上的区域的排气提升阀156.

可通过控制器12使用各自的包括一个或多个凸轮的凸轮驱动系统控制进气门150和排气门156。凸轮驱动系统可利用凸轮廓线变换系统（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程系统（VVL）中的一个或多个以改变气门的运转。在描述的示例中，通过进气凸轮151使每个进气门150运转并且通过排气凸轮153使每个排气门156运转。可通过气门位置传感器155和157分别确定进气门150和排气门156的位置。在替代实施例中，可通过电动气门驱动控制进气和/或排气门。例如，汽缸14可选择地包括通过电动气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT系统的凸轮驱动控制的排气门。在其它实施例中，可通过共用的气门驱动器或驱动系统、或可变气门正时驱动器或驱动系统控制进气和排气门。

在一个示例中，进气凸轮151包括独立的不同的凸轮凸角以为燃烧室14的两个进气门中的每个提供不同的气门廓线（例如气门正时、气门升程、持续时间等）。类似地，排气凸轮153可包括独立的且不同的凸轮凸角以为燃烧室14的两个排气门的每个提供不同的气门轮廓线（例如气门正时、气门升程、持续时间等）。可替代地，排气凸轮153可包括共用的凸角或相似的凸角以为两个 排气门中的每个提供基本相似的气门轮廓线。

例如，燃烧室14的第一进气门的第一凸轮廓线可具有第一升程量以及第一打开正时和持续时间。燃烧室14的第二进气门的第二凸轮轮廓线可具有第二升程量以及第二打开正时和持续时间。在一个示例中，第一升程量可小于第二升程量、第一打开正时可早于（或提前于）第二打开正时和/或第一打开持续时间可短于第二打开持续时间。此外，在一些示例中，可相对于发动机曲轴的相位而分别调整第一和第二凸轮廓线的相位。从而，第一进气凸轮廓线可设置为在燃烧室14的进气冲程上止点（TDC）附近打开进气门这样第一进气门可在TDC附近打开并且在进气冲程的下止点（BDC）附近关闭。另一方面，第二进气凸轮廓线可在进气冲程的BDC附近打开第二进气门。从而，第一进气门和第二进气门的正时可将通过第一进气道接收的第一进气空气充气与通过第二、不同的进气道接收的第二进气空气充气分开。

同样，用于不同排气门的不同凸轮廓线可用于将以汽缸压力排放的排气和以排气压力排放的排气分开。例如，第一排气凸轮廓线能在膨胀冲程BDC之后打开第一排气门。另一方面，第二排气凸轮廓线可设置为在膨胀冲程的BDC处打开第二排气门以便于第二排气门能在膨胀冲程的BDC前打开和关闭。此外，可响应于发动机转速而调节第二凸轮廓线以调整排气门的打开和关闭以选择性地排出燃烧室的自由排气。从而，第一排气门和第二排气门的正时能分离汽缸自由排气和残留气体。虽然在上述示例中在发动机循环中第一排气门正时晚于第二排气门正时，应理解在替代示例中，在发动机循环中第一排气门正时可早于第二排气门正时。例如，在喘振（surge）工况期间，可在第一排气门打开后打开第二排气门。

通过使一部分排气（例如较高压力的排气）流动穿过涡轮和较高压力的排气道而使剩余部分的排气（例如较低压力的排气）流动穿过催化装置和较低压力的排气道，可增加从排气中回收的热量并改善涡轮的做功效率。通过协调排气门的正时和进气门的正时，一部分残留排气可传输用于提供EGR而另一部分驱动涡轮增压器压缩机。具体地，在一个实施例中，发动机可分成以低压运转的自然吸入部分和以较高压力运转的增压部分以提供多个EGR和增压互相促进 的益处。此外，这个配置能使运转的发动机具有较小的涡轮和压缩机并产生较低的涡轮迟延。

在更进一步的实施例中，可同时将排气门都打开以提供类似于废气门的行为。类似地，可同时将进气门都打开以提供类似于压缩机旁通阀的行为。这样，即使没有分离的排气歧管，通过分离的进气歧管提供的优点也是有效的。此外，即使没有EGR通道，也可提供优点。例如，在分离的进气和分离的排气之间无论存在一个或多个EGR通道还是没有EGR通道都可实现排气门类似的行为和压缩机旁通阀类似的行为。

排气传感器128显示为连接至排气道148。传感器128可位于一个或多个排气控制装置（例如图1-2中的装置70和72）上游的排气道中。传感器128可从各种适用的用于提供排气空燃比指示的传感器中选择，例如线性氧传感器或通用或宽域排气氧（UEGO）传感器，（如描述的）双态氧传感器或排气氧（EGO）传感器，热EGO（HEGO），NOx、HC、或CO传感器。下游排放控制装置可包括一个或多个三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其它的排放控制装置或它们的组合。

可通过一个或多个位于排气道148中的温度传感器（未显示）估算排气温度。可选择地，可基于发动机工况（例如转速、负载、空燃比（AFR）、火花延迟等）推断排气温度。

汽缸14可具有压缩比，其是当活塞138处于底部中心时与活塞138处于顶部中心时的容积的比例。传统地，压缩比的范围是9：1到10：1。然而，在一些使用不同的燃料的示例中，可增加压缩比。例如，当使用较高辛烷的燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时可能发生这种情况。如果使用直接喷射由于其对发动机爆震的影响也可增加压缩比。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括火花塞192用于发起燃烧。在选择的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统90可通过火花塞192提供点火火花至燃烧室14。然而，在一些实施例中，例如一些柴油发动机的情况下当发动机可通过自动点火或通过喷射燃料而发起燃烧时，可省略火花塞192。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置有一个或多个燃料喷射器用于向其提供燃料。作为一个非限制的示例，汽缸14显示为包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166显示为直接和汽缸14相连用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的FPW信号的脉冲宽度成比例地直接向其中喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166提供已知的称为直接喷射（下文也称为“DI”）将燃料喷入燃烧汽缸14。尽管图3显示了喷射器166作为侧喷射器，它也可以位于活塞的上方，比如火花塞192的位置的附近。当采用醇基燃料操作发动机时，由于某些醇基燃料的低挥发性，这样的位置可改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可位于进气门上方并与之靠近以改善混合。在可替代的实施例中，喷射器166可以是给汽缸14上游的进气道提供燃料的进气道喷射器。

燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的高压燃料系统8传输至燃料喷射器166。可选择地，可通过单级燃料泵以较低压力传输燃料，这种情况下相比于如果使用高压燃料系统可能更加限制压缩冲程期间燃料直接喷射的正时。此外，虽然未显示，燃料箱可具有提供信号至控制器12的压力传感器。燃料系统8中的燃料箱可装载不同燃料质量的燃料，例如不同的燃料组分。这些差异可包括不同的醇类含量、不同的辛烷、不同的蒸发热、不同的混合燃料（fuel blend）和/或它们的组合等。在一些实施例中，燃料系统8可连接至燃料蒸汽回收系统，该系统包括用于存储回收燃料（refuel）和日间燃料蒸汽的滤罐。发动机运转期间当符合抽取条件时燃料蒸汽可从滤罐抽取至发动机汽缸。例如，可通过处于或低于大气压的第一进气道将抽取的蒸汽自然吸入汽缸。

如图3所示，控制器12作为微电脑，包括微处理器单元106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的电子存储介质（在这个特别的实施例中显示为只读存储芯片110）、随机存取存储器112、保活存储器114和数据总线。存储介质只读存储器110可编程有电脑可读数据，其代表了可由处理器106执行用于执行下文描述的方法和其它所期望的但没有具体列举的变型。控制器12可从和发动机10相连的传感器接收各种信号，除上文讨论过的信号之外，还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量（MAF）、来自和冷却套筒118相连的温度传感器116的发动机冷却剂温度（ECT）、来自和曲轴140相连的 霍耳效应（Hall effect）传感器120（或其它类型）的表面点火感测信号（PIP）、来自节气门位置感应器的节气门位置（TP）、来自传感器124的歧管绝对压力（MAP）、来自EGO传感器128的汽缸AFR和来自爆震传感器（knock sensor）和曲轴加速传感器的不正常的燃烧。发动机转速信号（RPM）可由控制器12根据PIP信号得到。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管里真空或压力的指示。

基于来自一个或多个上述传感器的输入，控制器12可调整一个或多个驱动器，例如燃料喷射器166、节气门162、火花塞199、进气/排气门和凸轮等。控制器可以基于编程于其中的对应于一个或多个程序的指令或代码接收来自多个传感器的输入数据、处理该输入数据并响应于处理的输入数据触发驱动器。本说明书中关于图4描述了示例控制程序。

现在转向图4，示例程序400显示为通过第一进气道传输第一空气充气至发动机汽缸而通过第二、平行的但是分开的进气道传输第二空气充气至发动机汽缸。第一和第二空气充气可具有不同的组分（例如新鲜空气和再循环的排气的不同比例）、不同的压力（例如一种空气充气处于较高增压压力而其它空气充气处于较低的、低于大气压的压力）、不同的温度（例如一种空气充气加热至较高温度而其它空气充气冷却至较低温度）等。此外，可在不同正时传输不同的空气充气以便于在给定的进气冲程期间错开它们的传输。

在402中，可估算和/或测量发动机工况。例如，这些可包括环境温度和压力、发动机温度、发动机转速、曲轴转速、变速器转速、电池的荷电状态、可用的燃料、燃料醇类含量、催化剂温度、驾驶员需要的扭矩等。

在404中，基于估算的发动机工况可确定期望的（总的）空气充气。这可包括确定新鲜进气量、EGR量和增压量。此外，可确定以处于或低于BP传输的新鲜进气相对于以增压压力传输的新鲜进气的比例。类似地，可确定以高压传输的EGR（HP-EGR）相对于以低压传输的EGR（LP-EGR）的比例。

在一个示例中，响应于较高的扭矩请求，期望的（总的）空气充气可包括较高量的新鲜进气和较少量的EGR。此外，空气充气可包括较高量的增压的新鲜进气和较小量的处于或低于BP的新鲜空气。在另外一个示例中，中-高发动 机负载工况期间，当发动机暖机时，期望的（总的）空气充气可包括较高量的EGR和较少量的新鲜进气。此外，空气充气可包括较高量的LP-EGR和较少量的HP-EGR。

基于期望的总的空气充气，程序可进一步确定以第一、较低压力（例如处于或低于BP）沿第一进气道传输至发动机汽缸的第一空气充气，也可确定以第二、较高压力（例如以增压压力）沿第二、分开的进气道传输至汽缸的第二充气。具体地，可在汽缸中混合第一和第二空气充气以提供期望的总的空气充气。沿第一进气道传输的第一空气充气可包括以处于或低于BP传输的新鲜空气、再循环的排气（LP-EGR）或两者的组合。类似的，沿第二进气道传输的第二空气充气可包括以增压压力或压缩机压力传输的新鲜空气、再循环排气（HP-EGR）或两者的组合。参考图6其中进一步详细描述了多种可沿第一和第二进气道传输至汽缸的第一和第二空气充气的组合。

在406中，可基于期望的空气充气确定第一和第二EGR阀的设置。例如，基于期望的空气充气，第一EGR通道中的第一EGR阀可打开一定量以将第一量的排气从第一排气道再循环至第一进气道。此处，第一量的排气可以处于第一、较低的压力（例如处于或低于BP）从而提供LP-EGR。作为另外一个示例，基于期望的空气充气，第二、分开的EGR通道中的第二EGR阀可打开一定量以将第二量的排气从第二、分开的排气道再循环至第二、分开的进气道。如之前描述的，第二排气道可与第一排气道平行布置，第二进气道可与第一进气道平行布置，并且第二EGR通道可平行于第一EGR通道布置，即使所有的通道可能是彼此分开的。此处，第二量的排气可以处于第二、较高的压力（例如处于增压或压缩机压力）从而提供HP-EGR。具体地，可打开第二EGR阀以将第二量的排气从连接至第二排气道的涡轮增压器涡轮的上游传输至连接至第二进气道的涡轮增压器压缩机的下游。

在408中，基于期望的空气充气，可确定用于通过连接至第一进气道的第一进气门传输第一空气充气至汽缸的第一进气门正时和用于通过连接至第二进气道的第二进气门传输第二空气充气至汽缸的第二进气门正时。在一个示例中，当第一进气门和第二进气门连接至进气门驱动器时，可调整进气门驱动器 的气门相位以在第一进气门正时打开第一进气门并且在第二进气门正时打开第二进气门。可基于发动机工况相对于第二进气门正时调节第一进气门正时。具体地，第一正时可调节为在发动机循环中早于第二正时。例如，图5中详细描述的，第一进气门正时可以在进气冲程中更早（即，更接近进气冲程TDC）而第二正时在相同的进气冲程中可以更晚（即，离进气冲程TDC更远）。

除第一和第二进气门正时外，可确定每个进气门的气门升程和进气门打开的持续时间。可相应地调节进气门驱动器的气门相位。在一个示例中，第一进气门可打开第一量的气门升程而第二进气门打开第二、不同量的进气升程。例如，图5中的详细描述，第一进气门的第一量的气门升程可小于第二进气门的第二量的气门升程。在另外一个示例中，第一进气门可打开第一持续时间而第二进气门打开第二、不同的持续期间。例如，图5中详细描述的，第一进气门打开的持续时间可小于第二进气门的。

同样，可确定连接至第一排气道的第一排气门的第一排气门正时和连接至第二排气道的第二排气门的第二排气门正时。在一个示例中，当第一排气门和第二排气门连接至排气门驱动器时，可调节排气门驱动器的气门相位以在第一排气门正时打开第一排气门并且在第二排气门正时打开第二排气门。可基于发动机工况选择第一进气门正时和第二进气门正时。在一个示例中，如图5中详细描述的，第一和第二排气门可在共用的排气门正时打开。可替代地，它们可以是错开的。

也可调整进气和排气门驱动器的气门相位以便于协调排气门事件的正时和进气门事件的正时。具体地，第一进气门的第一进气门正时可以基于第一排气门的第一排气门正时（例如第一进气门正时可从第一排气门正时延迟预定量），而第二进气门的第二进气门正时可以基于第二排气门的第二排气门正时（例如第二进气门正时可从第二排气门正时延迟预定量）。

在410中，基于期望的空气充气和发动机工况，可以确定用于连接至每个进气道的进气节气门的设置。此外，可确定燃料喷射器设置（例如正时、喷射量、打开的持续时间等）和涡轮增压器设置。例如可基于期望的增压量（例如基于期望的空气充气的增压量）而确定连接至第二进气道的涡轮增压器的压缩 机设置。

在412中，基于确定的EGR阀的设置，可打开第一和第二EGR阀。具体地，程序包括打开第一EGR通道中的第一EGR阀以将处于或低于BP第一量的排气从第一排气道再循环至第一进气道。程序进一步包括打开第二EGR通道中的第二EGR阀以将处于压缩机压力（即增压压力）的第二量的排气从涡轮增压器涡轮上游的第二排气道再循环至涡轮增压器压缩机下游的第二进气道。

在414中，程序包括在第一进气门正时打开第一进气道的第一进气门以传输处于或低于BP的第一（未增压的）空气充气至汽缸。在416中，程序包括在第二进气门正时打开第二进气道的第二进气门以传输处于压缩机压力的第二（增压的）空气充气至汽缸。这样，提供第二增压的空气充气包括根据确定的增压设置运转连接至第二进气道（并且没有连接至第一进气道）的涡轮增压器压缩机。

进一步的详细描述参考图6，第一和第二空气充气可包括新鲜空气和处于变化的压力的再循环排气的多个组合。例如，传输至汽缸的第一空气充气可包括第一量的新鲜进气和处于或低于BP的第一量的再循环排气（LP-EGR），而传输至汽缸的第二空气充气可包括第二量的新鲜进气和处于增压压力的第二量的再循环排气（HP-EGR）。

在418中，程序包括将一定量燃料导进汽缸并将第一空气充气和第二空气充气以及喷射的燃料在汽缸中混合。喷射的燃料和第一、第二空气充气的混合物然后可在汽缸中燃烧。在一个示例中，当第一进气空气充气只包括再循环的排气并且第二进气空气充气只包括新鲜空气时，新鲜空气和EGR可分别沿分开的进气通道传输至汽缸，并且然后可在汽缸中首次混合空气充气。混合的空气充气可然后进一步与喷射的燃料混合并且在汽缸中燃烧。在另一个示例中，当第一进气空气充气只包括LP-EGR并且第二进气空气充气只包括HP-EGR时，不同压力的再循环排气可分别沿分开的进气道传输至汽缸，并且然后可在汽缸中首次混合。类似地，在第一进气空气充气包括处于或低于BP的新鲜进气而第二进气空气充气包括增压的新鲜进气的示例中，不同压力的新鲜空气可分别沿分开的进气道传输至汽缸，并且然后在汽缸中首次混合。

在又一示例中，当第一空气充气和第二空气充气中的每个均包括至少一些新鲜空气和至少一些再循环排气时，第一量的LP-EGR可与处于或低于BP的第一量的新鲜进气在第一进气道中混合以形成第一空气充气，而第二量的HP-EGR可和处于压缩机压力的第二量的增压进气在第二进气道中混合以形成第二空气充气。每个空气充气可然后分别传输至发动机汽缸并且在汽缸中首次混合而不是更早地在进气道中混合。空气充气的混合物可然后进一步与喷射的燃料混合并且在汽缸中燃烧。

这样，可分别传输不同的空气充气并在汽缸中充分混合以提供均质的汽缸空气充气。通过允许在汽缸中出现空气充气均质化，可提升发动机的性能和EGR益处。通过相对于第二进气门的第二正时调节第一进气门的正时以及调节第一和第二排气门正时，可在不同的正时传输不同的空气充气但可在汽缸中混合以提供均质的最终汽缸空气充气。

现在转向图5，图谱500描述了用于发动机汽缸的相对于活塞位置的示例进气门正时和排气门正时，该发动机汽缸配置用于通过第一进气门接收来自第一进气道的第一进气空气充气，通过第二、不同的进气门接收来自第二、独立的进气道的第二空气充气，并将汽缸燃烧产物通过第一排气门排进第一排气道以及通过第二排气门排进第二、不同的排气道。通过相对于第二进气门的第二正时调节第一进气门的正时以及调节第一和第二排气门的正时，可在不同正时传输不同的空气充气以提供一些分层（stratification），但可以在汽缸中混合以提供均质的最终汽缸空气充气。

图谱500沿x轴通过曲轴转角角度（CAD）说明了发动机位置。曲线502沿y轴参考发动机活塞距TDC和/或BDC的位置并进一步参考它们在四个冲程中（进气、压缩、做功以及排气）的位置描述了发动机活塞位置。

在发动机运转期间，每个汽缸通常经历四冲程循环：包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程中，通常排气门关闭且进气门打开。空气通过对应的进气道流入汽缸，并且汽缸活塞移动到汽缸的底部以便增加汽缸内的容积。本领域技术人员通常将活塞接近汽缸的底部并且在其行程的终点时（即当燃烧室处于最大容积时）所处的位置称为下止点（BDC）。在压缩冲 程中，进气门和排气门关闭。活塞向汽缸盖运动以便压缩燃烧室内的空气。本领域技术人员将活塞处于其行程的终点并且最接近汽缸的顶部时（即当燃烧室处于最小容积时）所处的位置称为上止点（TDC）。在本说明书中称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室。在本说明书称为点火的过程中，通过已知的点火装置（例如火花塞）点燃喷射的燃料致使燃烧。在膨胀冲程中，膨胀的气体将活塞推回至下止点。曲轴将活塞的运动转换为旋转轴的扭力矩。在排气冲程期间，排气门打开以将残留的燃烧过的空气燃料混合物释放至对应的排气道并且活塞回到上止点。

曲线504描述了连接至发动机汽缸的第一进气道的第一进气门（Int_1）的第一进气门正时、升程和持续时间，而曲线506描述了连接至发动机汽缸的第二进气道的第二进气门（Int_2）的第二进气门正时、升程和持续时间。曲线508a和508b描述了连接至发动机汽缸的第二排气道的第二排气门（Exh_2）的示例排气门正时、升程和持续时间，而曲线510a和510b描述了连接至发动机汽缸的第一排气道的第一排气门（Exh_1的）示例排气门正时、升程和持续时间。如之前的详细描述，第一和第二进气道可彼此分开但平行布置。类似地，第一和第二排气道可彼此分开但平行布置。此外，第一进气道可通过第一EGR通道可连通地连接至第一排气道而第二进气道通过第二EGR通道可连通地连接至第二排气道。

在描述的示例中，第一进气门在发动机循环中的第一正时打开（曲线502），该第一正时早于打开第二进气门的第二正时（曲线504）。具体地，第一进气门的第一正时更接近进气冲程的TDC，刚好在CAD2前（例如在进气冲程TDC处或刚好在其之前）。相反，第二进气门的第二正时从进气冲程TDC推后，在CAD2之后但在CAD3之前。这样，第一进气门可在进气冲程开始时或开始之前打开并且可在进气冲程结束前关闭，而第二进气门可在进气冲程开始后打开并且可保持打开至少直到后续压缩冲程已经开始。

此外，第一进气门可在第一正时以第一、较低量的气门升程L1打开而第二进气门可在第二正时以第二、较高量的气门升程L2打开。更进一步地，第一进气门可在第一正时打开第一、较短的持续时间D1而第二进气门可在第二正时打 开第二、较长的持续时间D2。

在一个示例中，当第一和第二进气门连接至进气门驱动器时，可调节驱动器的气门相位以在第一正时打开第一进气门而在第二正时打开第二进气门。也可调节驱动器的气门相位以便于能以第一量的气门升程打开第一进气门第一持续时间，而以第二、不同量的气门升程打开第二进气门第二持续时间。虽然描述的示例说明了不同进气门的不同正时、升程和持续时间，应理解在替代实施例中，进气门可具有相同量的气门升程和/或相同打开的持续时间而以错开的正时打开。

现在转向排气门，曲线508a和510a描述了排气门正时的第一示例，其中第一和第二排气门（Exh_1、Exh_2）都以共用正时打开，基本上在排气冲程BDC处（在CAD1处或其附近）开始并且基本上在排气冲程TDC处（CAD2处或附近）结束。具体地，在这个示例中，第一和第二排气门可在排气冲程中运转。此外，在这个示例中，第一和第二排气门都以相同量的升程L3打开相同持续时间D3。在描述的示例中，升程L3的值可小于进气门的升程L2但大于升程L1。在一个示例中，升程L3的值可等于升程L1和L2的折中或平均。

曲线508b和510b描述了排气门正时的第二个示例，其中第一和第二排气门的正时是错开的。具体地，更接近于（或处于）做功（或膨胀）冲程BDC处（在CAD1或刚好在其之前（即处于做功冲程BDC处或刚好在其之前））打开第二排气门，而第一排气门的正时从做功冲程BDC推迟（在CAD1之后但在CAD2之前）。这样，第二排气门可在排气冲程开始时或开始之前刚好在活塞在做功冲程末端降至最低点时打开，并且可在排气冲程结束前关闭。相反，第一排气门可在排气冲程开始后打开并保持打开至少直到后续进气冲程已经开始。此外，第二排气门可打开第二、较低量的气门升程L4而第一排气门打开第一、较高量的气门升程L5。更进一步，第二排气门可打开第二、较短的持续时间D4而第一排气门打开第一、较长的持续时间D5。在描述的示例中，在发动机循环中第一排气门正时晚于第二排气门正时。然而，在替代实施例中，例如喘振工况期间，发动机循环中第一排气门正时可早于第二排气门正时。在更进一步的示例中，可同时运转两个排气门以提供类似于废气门的行为。类似地，可同时将进气门都打 开以提供类似于压缩机旁通阀的行为。

在一个示例中，可调节第二排气门的凸轮廓线以在膨胀冲程BDC处打开第二排气门并且可选择地将汽缸的自由排气排进第二排气道。另一方面，可调整第一排气门的凸轮廓线以在膨胀冲程BDC之后打开排气门并选择性地将剩余的汽缸的残留气体排进第一排气道。

在一个示例中，当第一和第二排气门连接至排气门驱动器时，可调节驱动器的气门相位以在第一正时打开第一排气门而在第二（相同或不同的）正时打开第二排气门。也可调节驱动器的气门相位以便于能使第一排气门以第一量的气门升程打开第一持续时间而使第二进气门以第二（相同或不同的）量的气门升程打开第二（相同或不同的）持续时间。例如，可基于排气门驱动器的气门相位而调节进气门驱动器的气门相位以能协调（如曲线504、506中显示的）错开的进气门正时和（如508b、510b显示的）错开的排气门正时。此外，可调节进气门正时和排气门正时之间的重叠量以调节提供至汽缸的EGR量。在更进一步的示例中，可同时将排气门都打开以提供类似于废气门的行为。类似地，可同时将进气门都打开以提供类似于压缩机旁通阀的行为。同样，可基于期望的废气门行为而调整排气门之间的气门重叠量，并且可基于期望的压缩机旁通行为而调整进气门之间的气门重叠量。

这样，使用不同的排气门正时，可提升发动机效率同时通过将以较高压力释放的排气（例如当汽缸的活塞达到膨胀冲程下止点之前在汽缸中膨胀的自由排气）和以较低压力释放的排气（例如自由后在汽缸中剩余的残留排气）分开从而减少发动机排放。具体地，排气能量可从自由气体转移至一个或多个排气道以运转涡轮增压器涡轮（其依次驱动涡轮增压器压缩机）或提供处于较高压力的EGR。在基本相同的时间，残留气体可导至两个排气道的其它排气以加热催化剂，从而减少发动机排放或提供处于较低压力的EGR。这样，相对于简单地将汽缸所有排气通过单个、共用的排气口导至涡轮增压器涡轮，可更有效的使用排气。这样，可实现多个优点。例如，可增加提供至涡轮增压器的平均排气压力以改善涡轮增压器输出。此外，可通过减少发动机暖机时间来改善燃料经济性以及减少微粒排放。此外，由于至少一部分汽缸排气直接从汽缸导向 催化剂，从而该方法能减少发动机排放。

现在参考图6详细描述了通过第一和第二进气道传输至汽缸的空气充气的多个示例。具体地，表格600列举了通过第一进气门以第一、较早的进气门正时沿第一进气道传输至汽缸的第一空气充气和通过第二、独立的进气门在第二、较晚的进气门正时沿第二、独立的进气道的传输至汽缸的第二空气充气的示例组合。这样，可分开传输第一和第二空气充气并且然后在汽缸中（首次）彼此混合并在混合物燃烧前与直接喷射的燃料混合。

在一个示例中，第一工况（Cond_1）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气物可包括以处于或低于大气压力自然吸入的新鲜进气。同时，第二进气空气充气可包括沿第二进气道以压缩机压力传输的增压新鲜进气。此处，通过分开的进气道提供自然吸入的新鲜进气和增压的新鲜进气至发动机汽缸，可吸入自然吸入部分的进气空气充气而无需消耗（涡轮增压器的）压缩功，同时只有进气空气充气的增压部分需要被压缩。这样，可有利地实现热效率增益。

在另外一个示例中，第二工况（Cond_2）期间，沿第一进气道提供的第一进气空气充气可包括至少一些处于或低于BP的再循环排气。即，LP-EGR可从第一排气道再循环至第一进气道。同时，第二进气空气充气可包括以压缩机压力沿第二进气道传输的增压的新鲜空气。

此处，通过分开的进气道提供LP-EGR和增压的新鲜进气，LP-EGR可避开压缩空气路径。这提供多个益处。第一，不在传输EGR上消耗涡轮增压器的压缩功。所以，改善了涡轮增压器压缩效率。第二，通过使LP-EGR避开涡轮增压器压缩机，减少了涉及压缩机由于EGR而结垢和污染的问题。第三，由于增压的新鲜进气空气充气没有被EGR稀释，不需要运转增压空气冷却器以减小进气空气充气的温度从而实现了温度益处。第四，通过分开增压的进气空气充气和基于EGR的进气空气充气，增压控制和EGR控制迟延都可以减少，从而提供了互相促进的益处。最后，通过将总的空气充气分成通过自然吸入进气道传输的部分（即，没有增压的部分）和通过压缩机传输的部分，减少了需要的压缩机的压缩功，提供了热力学效率优势。这样，这能够通过较小的涡轮增压器（具有较小的压缩机和/或涡轮）提供相同的压缩而不损害增压效率并且同时减少涡轮 迟延。

作为另一个示例，第三工况（Con-3）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括再循环排气和以处于或低于BP自然吸入的新鲜进气的混合物。从而，可将第一量的LP-EGR和处于或低于BP的第一量的新鲜空气混合并且通过第一进气道传输至汽缸。同时，第二进气空气充气可包括处于压缩机压力的新鲜进气。此处，如之前的示例（Cond-2期间），通过与包括压缩机的进气道分开的进气道提供至少一些EGR，可减少压缩机结垢、可减少涡轮增压器和EGR控制迟延、能改善涡轮增压器的效率，并且可将增压和EGR益处扩展到更宽广的发动机运转范围。

在又一个示例中，第四工况（Con_4）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括至少一些处于或低于BP的再循环排气。同时，第二进气空气充气可包括至少一些处于压缩机压力的再循环排气。即，可通过第一进气道提供LP-EGR而通过第二进气道提供HP-EGR。此处，通过分开的进气道提供LP-EGR和HP-EGR至发动机汽缸，可将EGR的益处扩展到范围更宽广的发动机转速/负载工况。此外，可独立地控制HP-EGR和LP-EGR。

在另外一个示例中，第五工况（Cond_5）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括以处于或低于BP自然吸入的新鲜进气。同时，第二进气空气充气可包括至少一些处于压缩机压力的再循环排气。即，可将HP-EGR从涡轮增压器涡轮上游的第二排气道再循环至涡轮增压器压缩机的第二进气道。此处，通过分开的进气道提供自然吸入的新鲜进气和增压的EGR至发动机汽缸，可减小进气被EGR的稀释。

在又一示例中，第六工况（Con_6）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括再循环排气和以处于或低于BP自然吸入的新鲜空气进气的混合物。同时，第二进气空气充气可包括至少一些处于压缩机压力的再循环排气。从而，可将第一量的LP-EGR和处于或低于BP的第一量的新鲜进气混合并且通过第一进气道传输至汽缸，而通过第二进气道将HP-EGR传输至汽缸。此处，如之前的示例（Cond-4），通过分开的进气道提供LP-EGR和HP-EGR，EGR的益处可扩展至范围更广的发动机转速/负载工况。

作为进一步的示例，第七工况（Cond-7）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括至少一些处于或低于BP的再循环排气。同时，第二进气空气充气可包括再循环排气和处于压缩机压力的新鲜进气的混合物。从而，可将第二量的HP-EGR和处于压缩机压力的第二量的新鲜空气混合并且通过第二进气道传输至汽缸，而通过第一进气道将LP-EGR传输至汽缸。此处，如之前的示例（Cond_4和Cond_6），通过分开的进气道提供HP-EGR和LP-EGR，EGR的益处可扩展至范围更宽广的发动机转速/负载工况。

作为又一示例，第八工况（Cond_8）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括再循环排气和以处于或低于BP自然吸入的新鲜空气的混合物。同时，第二进气空气充气可包括再循环的排气和处于压缩机压力的新鲜进气的混合物。从而，可将第一量的LP-EGR和处于或低于BP的第一量新鲜进气混合并且通过第一进气道传输至汽缸，而第二量的HP-EGR可与处于压缩机压力的第二量的新鲜进气混合并且通过第二进气道传输至汽缸。此处，通过不同的进气道分别提供处于第二、较高压力的第二空气充气和处于第一、较低压力的第一空气充气至汽缸，EGR和增压可用于较宽广范围的工况同时允许更好地控制其中的每个。

作为另外一个示例，第九工况（Cond-9）期间，沿第一进气道传输的第一进气空气充气可包括以处于或低于BP自然吸入的新鲜进气。同时，第二进气空气充气可包括再循环排气和至少一些处于压缩机压力的新鲜进气的混合物。从而，第二量的HP-EGR可与处于压缩机压力的第二量的新鲜进气混合并且通过第二进气道传输至汽缸，而通过第一进气道将自然吸入的新鲜进气传输至汽缸。此处，通过分开的进气道提供增压的进气空气充气和自然吸入的进气空气充气，导入自然吸入的进气空气充气而不消耗压缩功，同时只将涡轮增压器的压缩功消耗在增压的进气空气充气上。

现在转向图7，描述了用于减少涡轮迟延的示例程序700。具体地，程序描述了加速事件期间协调第一进气道的进气节气门的运转和第二进气道中涡轮的运转以减少涡轮迟延。通过减少涡轮迟延，可增加涡轮增压器效率并改善发动机性能。图8说明了加速期间按照图7中的程序利用图谱800的示例节气门 -EGR阀调整。

在702中，程序包括确认加速事件。在一个示例中，响应于驾驶员在踩下（或按压）加速器踏板超过阈值位置而可确认加速事件。在另外一个示例中，响应于驾驶员扭矩需求高于阈值而可确认加速事件。

这样，在加速事件前，每个发动机汽缸通过第一进气道已经接收了一定量的再循环排气（具体为LP-EGR）而通过第二、分开的但平行的进气道接收新鲜进气。排气已经以较低压力从可连通地在第一进气节气门下游连接至第一进气道的第一排气道通过包括第一EGR阀的第一EGR通道再循环。在704中，响应于加速，程序包括增加新鲜进气的量而减少通过第一进气道传输至汽缸的再循环排气的量。具体地，程序包括打开第一进气道中的第一进气节气门（或增加其开度）以增加通过第一进气道引入进气道的新鲜进气的量，而关闭连接在第一进气道和第一排气道之间的第一EGR通道中的第一EGR阀（或减少其关闭度）以减少通过第一进气道再循环的排气量。

当调整进气节气门和第一进气道中的EGR阀时，程序进一步包括在706中使连接至第二进气道的涡轮增压器压缩机运转以增加在加速的持续时间内通过第二进气道传输至汽缸的增压的新鲜进气的量。具体地，发动机控制器可发起涡轮增压器压缩机的运转同时打开连接在第二进气道中压缩机下游的第二进气节气门（或增加其开度）以增加传输至汽缸的增压的新鲜进气的量。控制器也可包括关闭包含在第二EGR通道中的第二EGR阀（或减小其开度）以减少通过第二进气道再循环的较高压力排气的量，该第二EGR通道连接在第二进气道和第二排气道之间。在一个示例中，第一进气节气门可逐渐打开并且第一EGR阀可根据基于压缩机的转速模式的模式逐渐关闭。第一和第二进气节气门以及第一和第二EGR阀的调节可继续一段时间，该时间段对应于直到压缩机达到阈值转速前的这段时间。在一个示例中，阈值转速可对应于超过其则减少涡轮迟延的转速，例如在给定的发动机工况下压缩机的压力输出高于大气压时的转速。

在708中，可确认压缩机转速是否已经达到阈值转速。可替代地，可确定预定的对应于直到压缩机达到阈值转速前的时间段（例如使用计时器）是否到期。如果没有，那么在710中，程序可保持打开第一进气门节气门及第一EGR 阀关闭，同时运转压缩机。相反，如果压缩机转速已经达到阈值转速，或者如果预定的时间段已经到期，那么在712中，在该时间段到期后，程序包括减小新鲜进气的量而增加通过第一进气道传输至汽缸的再循环排气的量。具体地，程序包括关闭第一进气道中的第一进气节气门（或减小其开度）以减小通过第一进气道吸进汽缸的新鲜进气量，同时打开第一EGR通道中的第一EGR阀（或增加其开度）以增加通过第一进气道再循环的排气量，该第一EGR通道连接在第一进气道和第一排气道之间。在一个示例中，第一进气节气门可逐渐关闭并且第一EGR阀可根据基于发动机转速模式的模式而逐渐打开。

这样，可通过第一进气道使汽缸充满新鲜进气，同时使第二进气道中的压缩机转速增加，这样在压缩机处于期望的增压转速之前汽缸可能已经充满了新鲜进气。换句话，在压缩机处于增压压力之前，增压的新鲜进气可通过第二进气道提供至汽缸而另外的新鲜空气通过第一进气道提供至汽缸。所以，减少了能将增压的新鲜空气引入汽缸前等待压缩机达到转速所导致的涡轮迟延。随后，当压缩机已经达到期望的转速时，可通过第一和第二进气道逐步使用EGR（具体地，LP-EGR通过第一进气道并且HP-EGR通过第二进气道）以在提供增压益处外还提供EGR益处。通过减少涡轮迟延，改善了涡轮增压器效率并且提升了发动机性能。通过一起提供增压和EGR益处，在发动机性能中可实现相互促进的改善。

图8中的示例进一步解释阐明了图7中的步骤。图谱800中图表802描述了发动机运转持续期间的发动机扭矩输出。在图表804中描述了涡轮增压器压缩机转速对应的改变。图表810和812分别显示了连接至第一进气通道的第一进气节气门和第一EGR阀的位置的改变，而图表806和808分别显示了连接至第二进气道的第二进气节气门和第二EGR阀的位置的改变。这样，仅第二进气道可包括涡轮增压器压缩机。图表818和820显示了由于调节第一EGR阀合节气门所导致的通过第一进气道传输至汽缸的第一空气充气（Air_Int_1）组分的改变，而图表814和816显示了由于调节第二EGR阀和节气门所导致的通过第二进气道传输至汽缸的第二空气充气（Air_Int-2）的组分的改变。图表822和824分别显示了净（net）汽缸空气充气（Cyl_aircharge）的改变。在图表814-824中的 每个中，实线表示空气充气的新鲜空气成分而虚线表示空气充气的EGR成分。

t1之前，基于发动机工况，可能需要较低的扭矩。此处，对应于较低扭矩输出的净汽缸空气充气可包括相对较高量的EGR（图表824中的虚线）和相对较少量的新鲜空气量（图表822中的实线）。低负载工况期间通过使用EGR，可实现燃料经济性和减少排放的益处。在t1前可通过混合沿第一进气道传输的第一进气空气充气和沿第二进气道传输的第二进气空气充气而提供传输至汽缸的净汽缸空气充气。具体地，第一进气空气充气可包括通过打开第一EGR阀（图表812）和第二进气节气门（图表810）对应量所提供的较高量的处于或低于大气压的再循环排气（即，LP-EGR）（图表820）和较少量的自然吸入的新鲜空气（图表818）。相反，第二进气空气充气可包括通过打开第二进气节气门（图表806）并关闭第二EGR阀（图表808）所提供的新鲜进气（图表814中的实线）并且基本上没有EGR（图表816中的虚线）。

t1时，加速事件导致较高的扭矩需求。例如，响应于车辆驾驶员踩压加速器踏板超过阈值位置可以需求较高的扭矩输出。响应于加速事件，可运转压缩机（图表804）以提供增压的进气空气充气，同时打开（例如全开）第二进气节气门（图表806）以将增压的新鲜空气引入汽缸。然而，增压的空气充气可能是不可用的直到压缩机达到导致涡轮迟延的阈值转速。为了减少涡轮迟延，当第二进气道中的压缩机转速上升时，可暂时调节沿第一进气道传输的第一进气空气充气以增加一部分新鲜进气量同时减少一部分EGR量（图表808-820）。具体地，可关闭第一EGR阀（图表812）同时全开第一进气节气门（图表810）以增加引入汽缸的自然吸入的空气量而减少传输至汽缸的LP-EGR量。

在t2处，当压缩机处于或高于期望的阈值转速时，增压的新鲜进气空气充气可沿第二进气道传输至汽缸（图表814）。此时，通过逐渐关闭第一进气节气门（图表810）可减少沿第一进气道传输的新鲜空气量，同时可通过打开第一EGR阀（图表812）逐渐返回LP-EGR。这样，当压缩机在一个进气道中转速上升（spin up）时，可通过其它进气道将新鲜空气引入汽缸以稀释汽缸中任何已经存在的EGR。所以，当压缩机已经转起来时，可压缩第二进气道中的引入的新鲜空气以满足较高扭矩需求。此外，当压缩机已经转起来时，压缩机可用 于通过一个进气道引入增压的新鲜空气而通过其它进气道并行地将LP-EGR传输至发动机汽缸。这样，可减少涡轮迟延同时提供GER益处和增压益处。

应理解在其它实施例中，额外地或可选择地可通过关闭EGR阀、使第一排气门停止运转以及完全打开第二排气门而减小涡轮迟延。随后，如果需要EGR，可打开一个或多个EGR阀以提供需要的EGR，如上述在808和812中的详细描述。

现在转向图9，显示了用于基于发动机工况而调整EGR冷却器的运转的示例程序900。具体地，程序使设置在EGR通道和进气道交汇处（例如在第一EGR通道和第一进气道的交汇处）的EGR冷却器能够用于在一些工况期间冷却传输至汽缸的进气空气充气（例如通过第一进气道）而在其它工况期间使EGR冷却器能加热进气空气充气。

在902中，可估算和/或测量发动机工况。例如，这些可包括环境温度和压力、发动机温度、发动机转速、曲轴转速、变速器速度、电池的荷电状态、可用的燃料、燃料的醇类含量、催化剂温度、驾驶员需要的扭矩等。在904中，可确定是否需要进气空气充气加热。在一个示例中，当发动机没有处于爆震极限（knock-limited）时可能需要进气空气充气加热。例如，如果预见到没有爆震，可加热进气空气充气以降低发动机的泵功并改善燃料经济性。

如果请求加热，那么在906中，可确认加热工况。具体地，可确定是否存在能使EGR冷却器运转为加热器以加热进气空气充气的所有工况。例如，当EGR冷却器是基于液体冷却剂的冷却器时，可确认冷却剂的温度高于进气温度。此外，可确认不存在爆震状况（即没有发生爆震或预见到爆震）。如果符合所有加热工况，那么在908中，程序包括关闭第一EGR阀同时打开第一进气道中的第一进气节气门以使用第一EGR冷却器加热沿第一进气道引入汽缸的进气空气充气。这样，沿第一进气道传输的进气空气充气可在被引入汽缸前加热，从而减少发动机泵送的损失并且改善发动机效率。这样，如果不符合任何的或所有的加热工况，那么控制器可确定此时EGR冷却器不能作为空气充气加热器运转，并且程序可终止。

如果在904中不需要进气空气充气加热，那么在910中可确定是否需要进气空气充气冷却。在一个示例中，冷却可用于降低传输至汽缸的EGR的温度。冷 却的EGR可减少汽缸爆震同时也提供燃料经济性和减少NOx的益处。如果不需要冷却，可终止程序。如果需要冷却，那么在912中，可确认冷却工况。具体地，可确定是否存在能运转EGR冷却器以冷却进气空气充气的所有工况。例如，可确认冷却不会导致在压缩机上冷凝。如果符合所有的冷却工况，那么在914中，程序包括打开第二EGR阀而关闭在第二进气道中的第二进气节气门以使用第二EGR冷却器冷却沿第二进气道引入汽缸的进气空气充气中的EGR。额外地或可选择地，程序可包括打开第一EGR阀同时关闭第一进气道中的第一进气节气门以使用第一EGR冷却器冷却沿第一进气道吸进汽缸的进气空气充气中的EGR。这样，进气空气充气可在引入汽缸前冷却，可实现EGR的温度控制。这样，如果不符合任何或所有的冷却工况，那么控制器可确定此时EGR冷却器不能作为空气充气冷却器运转，并且可终止程序。

在一个示例中，进气空气充气加热可包括只加热传输至汽缸的EGR。例如，如图1-2描述的当EGR冷却器设置在再循环通道（或EGR通道）内时，可打开EGR阀并且EGR冷却器可作为加热器运转以加热EGR并且在传输至汽缸前混合加热的EGR和进气道中的较冷新鲜进气。可替代地，如果EGR冷却器设置在EGR通道和进气道的交汇处，进气空气充气加热可包括加热传输至汽缸的新鲜进气和/或EGR。例如，可关闭EGR阀而EGR冷却器作为加热器运转以在传输至汽缸前加热新鲜进气。可替代地，可打开EGR阀并且EGR冷却器可作为加热器运转以加热新鲜空气和EGR，传输至汽缸前在进气通道中混合加热的EGR和加热的新鲜空气。

在其它示例中，EGR冷却器中的一个可作为冷却器运转而其它EGR冷却器作为加热器运转。例如，第一工况期间，发动机控制器可运转第一进气道中的第一EGR冷却器以在将第一量的排气再循环至第一进气道前加热该排气，以及第二工况期间，控制器可运转第一进气道中的第一EGR冷却器以在将第一量的排气再循环至第一进气道前加热该排气。同时，第一工况期间，发动机控制器可运转第二进气道中的第二EGR冷却器以在将第二量的排气再循环至第二进气道前冷却该排气，而第二工况期间，控制器可运转第二进气道中的第二EGR冷却器以在将第二量的排气再循环至第二进气道前加热该排气。这样，第二EGR冷 却器可仅在压缩机没有运转并且没有正在提供增压时用作加热器。

再进一步地，可协调EGR冷却器的运转和设置在涡轮增压器压缩机下游的增压空气冷却器（例如图1-2中的增压空气冷却器）的运转。例如，第一进气道中的第一EGR冷却器可作为加热器使用以通过第一进气道提供加热的进气空气充气（包括新鲜进气和/或LP-EGR）至汽缸。同时，可运转第二进气道中的压缩机以提供增压的进气空气充气，同时运转压缩机下游的增压空气冷却器以冷却增压的进气空气充气。这样，能同时将加热的自然吸入的（处于或低于大气压的）空气和冷却的增压空气提供至汽缸。然后可在汽缸中混合加热的和冷却的空气充气并且燃烧。此处，通过混合并且燃烧分开但同时传输至汽缸的热的和冷却的空气充气，可以对变化的负载实现基本恒定的压缩温度而改善发动机性能。

这样，可将分离的发动机进气和发动机排气混合以在不同的正时将不同组分和压力的不同空气充气传输至汽缸。具体地，可分开引入自然吸入的空气充气和增压的空气充气以减小需要的压缩功的量。通过减小压缩机需要的做功量，即使使用较小的涡轮增压器也可增加发动机增压效率。在另外一个实施例中，可分开传输EGR和增压的新鲜进气空气充气。通过使EGR避开压缩机，可减少压缩机的污垢和污染同时能减小EGR控制迟延以及涡轮增压器控制迟延。在另外一个实施例中，可通过分开的通道传输HP-EGR和LP-EGR。此处，可改善整体的EGR控制同时允许EGR益处扩展至更宽广范围的工况。此外，特别是高汽缸空气增压转换为低汽缸空气增压时通过提供未经稀释空气的第二路径，能减少空气被EGR的过度稀释（over-dilution）。总之，能改善EGR和增压效率以提升发动机性能。

应注意，本说明书中包括的示例控制和估算程序可用于各种系统配置。本说明书描述的具体程序可代表任意数量处理策略中的一个或多个，比如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所描述的各个行为、操作和功能可以描述的顺序、并行执行，或在某些情况下有所省略。同样，由于便于说明和描述，处理顺序并非达到本说明书描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而提供用于说明和描述的方便。根据使用的特定策略可反复执行一个或多 个描述的行为、功能或操作。此外，描述的操作、功能和/或行为可通过代表代码的图表编程在控制系统中的计算机可读的存储媒介。

应当理解本说明书公开的系统和方法实际是示例性的，并且那些具体的实施例或示例不应当认为是限制，因为可预期多种的变型。相应地，本公开包括所有在此公开的多种系统和方法（以及任何和所有的等同物）的新颖的和非显而易见的组合。

Claims (8)

1.一种运转发动机汽缸的方法，包括：

将处于第一压力的第一量的排气从所述汽缸的第一排气道再循环至所述汽缸的第一进气道，包括在发动机循环的第一排气门正时打开所述第一排气道内的第一排气门，而将处于第二、不同压力的第二量的排气从所述汽缸的第二、不同的排气道再循环至第二、不同的进气道，包括在第二、较早的排气门正时打开所述第二排气道内的第二排气门。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发动机包括连接至所述第二进气道而没有连接至所述第一进气道的涡轮增压器压缩机，所述压缩机由连接至所述第二排气道而没有连接至所述第一排气道的涡轮驱动。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，再循环所述第二量的排气将所述第二量的排气从所述涡轮上游的所述第二排气道转移进所述压缩机上游的所述第二进气道内。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，再循环所述第一量的排气包括在第一进气门正时打开所述第一进气道中的第一进气门，并且其中再循环所述第二量的排气包括在第二、较晚的进气门正时打开所述第二进气道中的第二进气门。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，将燃料直接喷射进所述汽缸并且在所述汽缸中将所述喷射的燃料和所述第一以及第二量的排气混合。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一量的排气的所述第一压力低于所述第二量的排气的所述第二压力。

7.一种运转发动机汽缸的方法，包括：

通过所述汽缸的第一进气门将第一量的排气从所述汽缸的第一排气道再循环至第一进气道，包括在发动机循环的第一排气门正时打开所述第一排气道内的第一排气门；

通过所述汽缸的第二进气门将第二量的排气从第二排气道中涡轮的上游再循环至所述汽缸的第二进气道中压缩机的下游，包括在第二、较早的排气门正时打开所述第二排气道内的第二排气门；

将燃料喷射进所述汽缸；

在所述汽缸中混合所述第一量的再循环排气和所述第二量的再循环排气以及所述喷射的燃料；并且

在所述汽缸中燃烧所述混合物。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二量的排气处于比所述第一量的排气更高的压力。