CN103726937A - 发动机热交换器的冷凝物积聚模型 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机热交换器的冷凝物积聚模型，并公开了用于控制发动机热交换器中冷凝物的实施例。在一个示例中，用于发动机的方法包括响应排气再循环（EGR）冷却器内的冷凝增加EGR流。以这种方式，EGR冷却器内的冷凝物可以通过EGR流的调整而被控制。

Description

发动机热交换器的冷凝物积聚模型
技术领域
本发明涉及内燃发动机。
背景技术
发动机热交换器，例如增压空气冷却器和其他冷却器，可以用于冷却进入进气歧管的增压空气的温度，从而提供具有更高密度的增压空气并由此提供增加的发动机功率和提高的燃料经济性。进一步，冷却的增压空气可以降低燃烧温度并辅助控制特定的发动机排放。然而，在特定的条件下，比如当热交换器内的空气被冷却低于其露点，在热交换器内能够形成冷凝物。冷凝物可以积聚并随后被扫出到发动机，导致失火（misfire）和其他问题；这同样会随时间降低热交换器的有效性。进一步，特别在冷却排气被再循环回进气的排气再循环冷却器中，酸性混合物可以出现在冷凝物中，导致冷却器和/或下游部件退化。
为了防止在热交换器内冷凝物的积聚，旁通管路可以被提供在热交换器周围。在冷凝物被预测形成在冷却器内的条件期间，正常被提供到热交换器的空气可以被引导穿过旁通管路以避免热交换器内的冷凝物的可能性沉积。然而，这种旁通管路可以是昂贵的并增加发动机控制系统策略的复杂性。进一步，预测冷凝物何时可能形成是困难的，这导致不必要的空气旁通和增压空气的升高的温度和降低的密度。
发明内容
发明人意识到上述方法中的问题并提供至少部分解决这些问题的方法。在一个实施例中，用于发动机的方法包括响应EGR冷却器中的冷凝增加排气再循环（EGR）流量。
用这种方法，EGR的流量可以响应EGR冷却器中的冷凝而增加。在一个示例中，当EGR冷却器中积聚的估计的冷凝物的量超过阈值时，EGR流量可以增加。EGR冷却器中积聚的冷凝物的量可以根据在给定的持续时间内在EGR内形成的冷凝物的量和自EGR冷却器蒸发出的冷凝物的量被估计。通过跟踪形成的冷凝物的量和蒸发的冷凝物的量，实际积聚在热交换器中的冷凝物的量可以被更加准确的确定。进一步，通过响应冷却器内的冷凝调整EGR流量，冷凝物可以被移除而不使用复杂的旁路系统，或以这样的旁路系统之外的方式被移除。
在另一个实施例中，用于发动机的方法包括基于在发动机热交换器内估计的积聚的冷凝物调整发动机执行器，根据在给定的时期内发动机热交换器内形成的冷凝物的量和蒸发的冷凝物的量估计积聚的冷凝物。
在另一个实施例中，该方法进一步包括基于通向大气的排气的水含量和通向发动机的EGR的量估计在EGR冷却器中形成的冷凝物。
在另一个实施例中，排气的水含量是在燃烧期间产生的水分，通向发动机的进气的水含量和通向发动机的EGR的水含量的函数。
在另一个实施例中，进气水含量是进气相对湿度、质量空气流量、压力和温度的函数。
在另一个实施例中，通向发动机的EGR的水含量是质量空气流量、EGR冷却器出口温度和EGR冷却器压力的函数。
在另一个实施例中，该方法进一步包括基于空气流量、EGR冷却器出口温度和EGR冷却器压力估计在EGR冷却器内蒸发的冷凝物的量。
在另一个实施例中，基于在EGR中积聚的冷凝物调整EGR阀进一步包括打开EGR阀以增加通向进气的EGR。
在另一个实施例中，一种发动机的方法包括：根据在EGR冷却器内形成的和蒸发的冷凝物估计EGR中积聚的冷凝物；并且如果积聚的冷凝物高于阈值，则在选择的条件期间调整EGR阀以增加引导穿过EGR冷却器的EGR从而移除积聚的冷凝物。
在另一个实施例中，选择条件包括EGR阀在调整EGR阀之前处于完全关闭位置。
在另一个实施例中，调整EGR阀以增加引导穿过EGR冷却器的EGR进一步包括调整EGR以输送基于发动机工况并进一步基于预测积聚在EGR冷却器中的冷凝物的量选择的EGR的量。
在另一个实施例中，在EGR冷却器中积聚的冷凝物的量进一步基于EGR冷却器的温度被估计。
本说明的上述优点和其他优点和特征通过下文的具体实施方式在单独或结合附图的情况下将变得明显。
应理解的是，上面的概述被提供以简化的形式介绍选择的概念，其将在具体实施方式中被进一步描述。其并不旨在指明要求保护的主题的重要或必要特征，本发明的范围只通过权利要求限定。此外，要求保护的主题不局限于解决本公开上文或任何部分提到的缺点的实施方式。
附图说明
图1示出有涡轮增压和排气再循环系统的发动机的实施例的示意图。
图2示出根据本公开的实施例的说明用于检测和移除来自发动机热交换器的冷凝物的方法的高阶流程图。
图3示出根据本公开的实施例的说明用于估计在EGR冷却器内形成的冷凝物的方法流程图。
图4示出根据本公开的实施例的说明用于估计在EGR冷却器内蒸发的冷凝物的方法流程图。
图5示出根据本公开的实施例的说明用于移除EGR冷却器的冷凝物的方法的流程图。
具体实施方式
发动机热交换器，比如EGR冷却器和增压空气冷却器，可以在某些条件下积聚冷凝物。积聚的冷凝物可以被扫出到发动机，其中如果其大量的出现可以导致失火和其他的燃烧问题或者部件损坏。为了防止冷凝物在热交换器内的积聚，在热交换器内形成和蒸发的冷凝物可以使用冷凝模型被追踪。冷凝模型可以基于取决于速度和载荷的操作参数，如EGR速率、增压压力和质量空气流量，输出形成的和蒸发的冷凝物。如果热交换器中的冷凝物积聚达到阈值水平，发动机执行器可以被调整以从热交换器移除冷凝物。图1说明了一种发动机，其包括多个热交换器和配置为执行在图2-5中说明的方法的控制器。
现在参照图1，其示出了多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，其可以被包含在汽车的推进系统中。发动机10可以至少部分的由包括控制器12的控制系统和由汽车操作者132通过输入装置130控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室（即汽缸）30可以包括活塞36位于其中的燃烧室壁32。在一些实施例中，在燃烧室30内侧的活塞36的表面可以具有碗状。活塞36可以被联接到曲轴40从而活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间的变速器系统被联接到汽车的至少一个驱动轮。进一步，启动马达可以经由飞轮被联接到曲轴以实现发动机10的启动操作。
燃烧室30可以从进气歧管44经由进气道42接收进入的空气并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48能够分别通过进气门52和排气门54选择的与燃烧室30相连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。
进气门52可以根据进气凸轮51的突起打开和关闭。类似的，排气门54可以根据排气凸轮53的突起打开和关闭。进气凸轮51和排气凸轮53的相位相对于曲轴40变化。可选择的，不同的阀门执行器可以是电动液压或者任何其他的可能的机构以实现使气门致动。在一些条件期间，控制器12可以改变提供到联接到进气凸轮51和排气凸轮53的执行器的信号以分别控制进气门和排气门的打开和关闭正时。进气门52和排气门54的位置可以分别由气门位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门和排气门中的一个或者更多可以由一个或者更多电子执行器致动，并可以使用一个或者多个凸轮廓线变换（CPS），可变凸轮正时（VCT），可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）系统以改变气门操作。例如，汽缸30可以可选择的包括由电子气门致动控制的进气门和由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器66被示出直接连接到燃烧室30以直接在那里喷射与从控制器12经由电子驱动器68接收的FPW信号脉冲宽度成比例的燃料。以这种方式，燃料喷射器66提供被称为燃料到燃烧室30的直接喷射。例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧壁或燃烧室的顶部。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统（未示出）输送到燃料喷射器66。
点火系统88可以在选择运行模式下，响应来自控制器12的点火提前信号SA通过火花塞92提供点火火花到燃烧室30。尽管火花点火部件被示出，在一些实施例中，燃烧室30或者发动机10的一个或者更多其他的燃烧室可以在具有或没有点火火花的压缩点火模式运行。
进气道42可包括分别具有节流板64和65节气门62和63。在这个特定示例中，节流板64和65的位置可由控制器12经由提供到包含在节气门62和63的电机或者执行器的信号改变，这种配置通常被称为电子节气门控制（ETC）。以这种方式，节气门62和63可被操作以改变提供到在其他发动机汽缸之间的燃烧室30的进气。节流板64和65的位置可以由节气门位置信号TP被提供到控制器12。压力、温度和质量空气流量可以在沿进气道42和进气歧管44不同的点被测量。例如，进气道42可以包括用于测量通过节气门63进入的干净空气质量流量的质量空气流量传感器120。干净空气质量流量可以通过MAF信号被传送到控制器12。
发动机10可以进一步包括例如涡轮增压器或者机械增压器，其包括至少布置在进气歧管44上游的压缩器162，对于涡轮增压器，压缩器162可以至少部分由沿排气道48布置的涡轮164驱动（例如通过轴）。对于机械增压器，压缩器162可以至少部分由发动机和/或电机驱动，并可以不包括涡轮。因此，通过涡轮增压器或者机械增压器提供到发动机的一个或者更多汽缸的压缩的量可以由控制器12改变。增压空气冷却器154可以被包括在压缩器162的下游和进气门52的上游。例如，增压空气冷却器154可以被配置为冷却被经由压缩器162压缩而加热的气体。在一个实施例中，增压空气冷却器154可以在节气门62的上游。压力、温度和质量空气流量可以在压缩器162下游的被测量，例如通过传感器145或者147。测量的结果可以从传感器145和147分别通过信号148和149传送到控制器12。如通过传感器153在压缩器162上游测量的压力和温度可以经由信号155被传送到控制器12。
进一步，在公开的实施例中，EGR系统可以将来自排气道48的排气的希望的部分引导至进气歧管44。图1显示了HP-EGR系统和LP-EGR系统，但是可选的实施例可只包括LP-EGR系统。HP-EGR系统通过HP-EGR通道140从涡轮164上游被引导到压缩器162下游。提供到进气歧管44的HP-EGR的量可以由控制器12经由HP-EGR阀142改变。LP-EGR通过LP-EGR通道150从涡轮164的下游引导到压缩器162的上游。提供到进气歧管44的LP-EGR的量可以由控制器12经由LP-EGR阀152改变。例如，HP-EGR系统可以包括HP-EGR冷却器146而LP-EGR系统可包括LP-EGR冷却器158以阻止热量从EGR气体到达发动机冷却剂。
在一些条件下，例如为了控制NOx的产生，EGR系统可以被用于调整燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度。因此，测量或者估计EGR质量流量是期望的。EGR传感器可以被配置在EGR通道内并可以提供质量流量、压力、温度、O2浓度和排气浓度中的一个或者更多的指示。例如，HP-EGR传感器144可以被设置在HP-EGR通道140内。
在一些实施例中，一个或者更多传感器可以设置在LP-EGR通道150内以提供通过LP-EGR通道再循环的排气的压力、温度和空燃比中的一个或者刚多的指示。通过LP-EGR通道150递送的排气可以在位于LP-EGR通道150与进气道42的接合处的混合点被新鲜进气稀释。特别地，通过调整LP-EGR阀152与第一进气节气门63（设置在发动机进气的进气道，压缩器的上游）协调，EGR流量的稀释可以被调整。
LP-EGR流量的百分比稀释可以从发动机进气气流内的传感器145的输出推断。特别地，传感器145可以设置在第一进气节气门63的下游，LP-EGR阀152的下游和第二主进气节气门62的上游，这样处于或靠近主进气节气门的LP-EGR稀释可以被准确的确定。传感器145可以是，例如，如UGEO传感器的氧传感器。
排气氧传感器126被示出联接到涡轮164下游的排气道48。传感器126可以是任何合适的传感器，其用于提供排气空气/燃料比的指示，例如线性氧传感器或者UGEO（通用或者宽域排气氧传感器）、双态氧传感器或者EGO、HEGO（加热的EGO），NOx、HC或者CO传感器。在一个实施例中，排气氧传感器126可以是NOx传感器，其被配置为提供发动机输出NOx水平的指示，例如发动机下游和任何排放控制装置上游的排气NOx水平。
排放控制装置71、72和76被示出在排气氧传感器126的下游沿排气道48设置。在描述的实施例中，装置71可以是选择催化还原（SCR）系统，而装置72和76可以是柴油氧化催化器（DOC）、柴油颗粒滤清器（DPF）、三元催化器（TWC）、NOx捕集器、不同的其他排放控制装置或者其组合。例如，装置72可以是DOC而装置76可以是DPF。在一些实施例中，DPF76可以设置在SCR71和DOC72（如图1所示）的下游，而在其他实施例中，DPF76可以设置在DOC72的上游。在一些实施例中，可替代的布置也是可能的，比如DOC72和/或DPF76被布置在SCR71的上游。如果装置71是SCR系统，还原剂箱73可以存在以存储还原剂，如尿素或者NH3。箱73可以与喷射器75联接以喷射还原剂装置71上游或装置71内的排气以在装置71内还原NOx。进一步，混合器74可以被提供以确保排气流中的还原剂充分混合。尿素可以与进入SCR的发动机进气NOx的量成比例的注入。附加的NOx传感器127可以设置在装置71、72和76的下游以通过比较来自传感器127的下游NOx度数与来自传感器126的上游NOx度数提供装置的效率的指示。
控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元（CPU）102、输入/输出端（I/O）104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质，在这个特定的示例中被示为只读存储芯片（ROM）106、随机访问存储器（RAM）108、保活存储器（KAM）110和数据总线。控制器12可接收来自联接至发动机10的传感器的不同信号，除了前面讨论的信号之外，还包括：来自空气流量传感器120的导入的质量空气流量（MAF）的测量；来自连接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT）；来自联接至曲轴40的霍尔效应传感器118（或其他类型）的表面点火感测信号（PIP）；来自节气门位置传感器的节气门位置（TP）；来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器从PIP信号产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管内真空或者压力的指示。注意到上面的传感器的不同的组合可以被使用，比如具有MAF传感器而不具有MAP传感器，或者反之。在化学计量操作期间，MAP传感器能够给出发动机转矩的指示。进一步，这个传感器连同检测的发动机转速能够提供导入汽缸的充气（包括空气）的估计。在一个示例中，传感器118，其也被用作发动机转速传感器，可以在曲轴的每个旋转产生预定量的等距脉冲。
存储介质只读存储器106能够由表示处理器102可执行的指令的计算机可读数据编程，以执行下面所描述的方法和其他的预期的但是没有具体列出的变体。
如上面所述，图1仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料、火花塞等。
现在转到图2，用于控制发动机热交换器中的冷凝物积聚的高阶方法200被阐述。方法200可以由发动机控制器，如控制器12，根据存储在其中的指令被执行。热交换器可以是EGR冷却器（比如冷却器146或158）、增压空气冷却器（比如冷却器154）或者其他热交换器。
方法200包括，在202，确定环境和发动机的运行参数。环境运行参数可以包括进入发动机进气系统的空气的湿度、温度和压力。发动机操作参数可以包括发动机转速和载荷、EGR率、质量空气流速、增压压力、在热交换器入口的进气温度、空气/燃料比和其他的参数。
在204，在热交换器内形成的冷凝物的量被估计。形成的冷凝物的量的量可以使用冷凝模型确定，其中冷凝模型估计冷凝物形成作为进入热交换器的空气的水含量和热交换器的条件的函数，其中热交换器的条件包括压力、温度和通过热交换器的空气流量比率。关于估计形成的冷凝物的量的附加的细节将在下面参照图3提供。
在206，热交换器内蒸发的冷凝物的量被估计。类似于形成的冷凝物的量，蒸发的冷凝物的量可以使用冷凝模型被确定。蒸发的冷凝物的量可以是通过热交换器的空气流量、热交换器的出口温度和热交换器的压力的函数。进一步，蒸发的冷凝物的量也可以包括热交换器内的冷凝物，其已经被流过热交换器的空气流夹带。关于估计蒸发的冷凝物的量的附加细节将在下面参考图4提供。
在208，在热交换器形成的冷凝物和蒸发的冷凝物的量被检测以确定估计的冷凝物积聚的量。在210，积聚的冷凝物的量是否高于阈值被确定。阈值可以是合适的阈值。在一个示例中，该阈值可以是0，从而任何的量的冷凝物积聚可以高于阈值。在其他的示例中，该阈值可以是大于0，因此少量的冷凝物可以被容许，但是该阈值可以低于其如果被导向发动机将导致失火和其他发动机问题的冷凝物的量。如果积聚的冷凝物不高于阈值，方法200前进返回到208以继续检测冷凝物形成和蒸发。
如果积聚的冷凝物高于阈值，方法200前进至212以调整一个或更多运行参数以移除冷凝物和/或阻止将来的在热交换器内的冷凝物积聚。例如，如果热交换器是EGR冷却器，调节再循环至进气的排气量的EGR阀可以被打开以增加流经冷却器的EGR的量。在另一个示例中，如果热交换器为增压空气冷却器，EGR阀、节气门、涡轮增压废气门和/或压缩器旁通阀可以被调整以改变通过增压空气冷却器的进气速率、质量空气流速、温度等。在进一步的示例中，流到EGR冷却器或者增压空气冷却器的冷却剂的量可以被调整以升高EGR冷却器或者增压空气冷却器的温度。例如，冷却剂旁通或流量计阀可以在设置在通向EGR冷却器和/或增压空气冷却器的冷却剂流管路中，并且该阀可以被关闭以减少流到各自冷却剂的冷却剂。响应积聚的冷凝物高于阈值调整运行参数将在下面参考图5进一步详细解释。
图3-5是说明控制在EGR冷却器内冷凝物积聚的不同方法。虽然在图3-5中阐述的方法可以被应用于其他热交换器（例如，增压空气冷却器），该方法的一些细节是针对于该方法应用的热交换器类型，并因此下面的方法是对于EGR冷却器解释。关于施加下面方法到增压空气冷却器的附加细节也被呈现。现在参考图3，其说明了了使用冷凝模型用于估计形成于EGR冷却器内的冷凝物的量的方法300。方法300可以由控制器12执行以确定在给定时间点在EGR冷却器内形成的冷凝物的量。如上面参考图2所解释，在每个计算时间点形成的冷凝物的量可以在给定的期间被检测以确定在EGR冷却器内已经积聚了多少冷凝物。
方法300包括，在302，确定发动机转速和其他的参数。在EGR冷却器内形成的冷凝物的量是基于速度和载荷的，这是因为影响冷凝的多种因素，比如EGR速率，是基于转速和载荷排定的。额外的可以被确定的参数包括大气湿度、质量空气流量、增压压力、EGR冷却器温度等。在304，进入发动机的进气水含量是根据进气的湿度、质量空气流量和压力确定的。在一个示例中，进气湿度可以根据下面的方程确定：
MCin=特定的湿度|MAF
特定的湿度可以使用方程计算：
其中P为进气蒸汽分压，其可以从水饱和曲线绘制压力对进气温度的图中确定。
在306，EGR冷却器下游EGR的水含量根据EGR冷却器出口温度、EGR冷却器压力和空气流量估计。在一个示例中，EGR冷却器的下游水含量可以使用方程确定：
Figure BDA0000396640880000102
其中，类似于上面，P是作为EGR冷却器出口温度的函数确定的水蒸气分压。EGR冷却器压力可以等于增压压力（如果EGR阀位于冷却器的上游热侧），或者其可以等于1.2*增压压力（如果EGR阀位于冷却器的下游冷侧）。EGR冷却器输出温度可以根据方程确定：
Tout=Tin|e|Tin|T冷却剂
其中Tin是冷却器的入口温度（由传感器测量），e为由冷却器的制造商提供的作为质量空气流量函数的冷却器效率，以及T冷却剂是冷却器中的冷却剂温度。
在308，排气的水含量根据进气的总水含量、EGR的水含量和在燃烧期间产生的水分被估计。在燃烧期间产生的水分使用公式确定：
Figure BDA0000396640880000101
燃料流量是由通过空气燃料比除质量空气量确定，并且kg(H2O)/kg（燃料）是空气/燃料比和燃料成分的函数。例如，在空气/燃料比为14.5，1kg的柴油将会产生1.174kg的H2O。在其他的实施例中，排气的水含量可以根据排气空气/燃料比估计。仍然在进一步在实施例中，排气传感器（如图1的传感器126）可以被用于确定排气的湿度，并从而确定水含量。
在310，形成在冷却器内的冷凝物的量根据上面确定的排气水含量和EGR率确定。由于只有部分排气导入EGR冷却器，排气水含量乘以EGR率提供进入冷却器的EGR水含量估计值。进一步，在一些实施例中，形成于冷却器内的冷凝物量也可以根据冷却器条件确定，如冷却器的温度、经过冷却器的质量空气流量、冷却器的压力等。
因此，图3的方法300提供用于估计在EGR冷却器内形成的冷凝物的量的方法。冷凝物的量可以从基于不同的速度和载荷的输入确定，其包括EGR率、质量空气流速、EGR冷却器入口的空气温度、增压压力和空气-燃料比以及不依赖于速度-载荷的输入，其包括冷却器的规格（例如效率）、冷却器内冷却剂的温度和空气的湿度。用于估计形成的冷凝物的模型是部分基于流过冷却器的EGR的量。然而，即使EGR暂停（比如，EGR阀在完全关闭的位置），可以假设少量的EGR能够通过EGR阀。也有与旁路相关的泄漏量和少量或者EGR能够随时间通过旁路泄漏进入冷却器并冷凝。因此，即使EGR速率被设为0，冷凝模型可以使用预设的，少量的EGR以估计形成的冷凝物的量。
如前面所解释，方法300在此被描述为确定在EGR冷却器内形成的冷凝物的量。然而，该方法可以被用于确定在不同的热交换器中形成的冷凝物的量，比如增压空气冷却器。在增压空气冷却器内形成的冷凝物的量不被排气或者EGR的水含量影响，除非有LP-EGR系统引导涡轮增压器压缩器入口上游的LP-EGR，并因此增压空气冷却器内的冷凝物可以是进入增压空气冷却器内的空气水含量（比如，空气的湿度）、质量空气流量、增压空气冷却器的温度和增压空气冷却器的压力的函数。增压空气冷却器的温度可以包括流经增压空气冷却器的冷却剂的温度和增压空气冷却器的入口温度。然而，如果LP-EGR被引导至压缩器上游的进气，LP-EGR的量也可以被用于确定增压空气冷却器内形成的冷凝物的量。
现在转到图4，其说明了用于根据上文冷凝模型估计在EGR冷却器内蒸发的冷凝物的量的方法400。冷凝物可以在一些条件期间在EGR内形成（比如，低的质量空气流量、进入冷却器的相对冷的排气）。然而，在其他的条件下，之前在冷却器内形成的冷凝物可以蒸发和/或被流经冷却器的排气夹带。因此，为了得到EGR冷却器内积聚的冷凝物总量的准确的全面的确定，形成的和蒸发的冷凝物的量都被估计。方法400可以被由控制器12根据存储于其中的指令执行。
方法400包括，在402，根据EGR冷却器温度、压力和EGR的比湿度确定最大理论EGR饱和水含量。最大理论EGR饱和水含量使用相对于图3用于计算离开冷却器后EGR内的水含量相同的方程确定：
Figure BDA0000396640880000121
因此，EGR穿过冷却器后的水含量给出未沉积在冷却器内的水分的的量和从冷却器蒸发的冷凝物的量的估计。在404，EGR饱和水含量的理论最大值是否小于当前的EGR流比率被确定。如果EGR饱和水含量最大值不小于当前的EGR流比率，然后其可以被假设EGR的气流可能全部由蒸汽组成，并且方法400前进至406以设置在冷却器内蒸发的冷凝物的量等于EGR流速。
如果EGR饱和水含量的理论最大值大于EGR流速率，方法400前进至408以设置蒸发的冷凝物的量等于最大理论EGR饱和水含量。方法400结束。
因此，方法400提供用于确定在EGR冷却器内蒸发的冷凝物的量。如前面所解释，蒸发的冷凝物的量也可以包括由流经冷却器的排气夹带的冷凝物的量。夹带的冷凝物的量可以根据流经冷却器的排气速率。而且，相似的方法可以被应用于确定在增压空气冷却器中蒸发的冷凝物的量。增压空气冷却器中蒸发的冷凝物的量可以类似于在EGR冷却器内使用质量空气流量、增压空气冷却器出口温度、增压空气冷却器的压力和在给定的冷却器出口温度时进气饱和压力被确定。
图5是说明用于移除EGR冷却器内的积聚的冷凝物的方法流程图。方法500可以由控制器12根据存储于其中的指令响应根据上面呈现的方法300和400确定的积聚的冷凝物的量高于阈值的指示执行。方法500通过增加流经冷却器的EGR的量移除积聚的冷凝物。然而，在一些实施例中，为了避免破坏EGR控制策略，用于冷凝控制的EGR可以只在选择的条件期间被增加，如下文描述。
方法500包括，在502，类似于上面参照图2所描述的确定，确定在EGR冷却器内积聚的冷凝物是否低于阈值。如果积聚的冷凝物的量低于阈值，方法500前进至504以根据第一进度表流动EGR。第一进度表可以是标准EGR流进度表，其根据发动机速度和载荷设置EGR速率以保持进气氧在制定的分数以控制排放。方法500随后返回。
如果积聚的冷凝物不低于阈值，方法500前进至506以根据第二不同的进度表流动EGR一移除冷凝物和/或阻止在冷却器内进一步的冷凝物积聚。根据第二进度表流动EGR可以包括以从期望的表格中选择的速率流动EGR，如在508所指示。期望的表格可以是已经存储在控制器的内存中的任何EGR速率表格，或者可以是特别指定的用于冷凝物移除的EGR速率表格。选择的EGR速率可以在510根据冷凝物模型被修改（例如，上面参照图3和4描述的模型）以在无冷凝物形成的条件下流动EGR。EGR速率可以进一步在512被修改以保持燃烧稳定性。由于用于冷凝移除的EGR可以在EGR不正常启动的条件下被启动，选择的EGR速率可以被修改以保证燃烧不稳定性不会发生，保证任何根据EGR的量的策略不被破坏以及保证EGR不会导致额外的冷凝物积聚而不是移除。以这种方式，对于给定的发动机速度和载荷点，当积聚的冷凝物低于阈值时导向进气的EGR的量可以不同于当积聚的冷凝物高于阈值时导向进气的EGR的量。
在一些实施例中，只有在因已经设置在EGR系统上的约束允许时，EGR可以根据第二进度表流动。例如，如果EGR当前被启动，其可以保持第一进度表而不是转换至第二进度表。进一步，如果EGR被暂停以防止降级，其可以保持暂停。因此，如在514可选的指示，EGR只在如果EGR当前由于排放控制被暂停时可以根据第二进度表流动。EGR通常被启动以维持低的进气氧浓度，这转而降低燃烧温度以降低比如NOx的排放。在一些条件下，比如当发动机随着冷起动运行或者在相对高的发动机载荷和/或负载期间，由于NOx没有被指示或者因为在这些条件下流动EGR可以导致失火或者其他的不稳定燃烧状况，EGR可以被暂停。如果EGR当前被启动，调整EGR的量以移除冷凝物可以干扰标准的NOx控制策略并且EGR可以根据标准的第一进度表被设置。额外的，EGR可以当前被暂停以防止超温事件或者其他的降级。如果由于或者为了避免发动机或其他部件降级EGR当前被暂停，由于作为结果发动机或者其他部件的降级可以发生，EGR不能为了冷凝物控制被启动。当启动EGR以移除冷凝物，方法500返回。
当方法500响应在EGR冷却器内积聚的冷凝物调整EGR阀时，如果在增压空气冷却器内积聚的冷凝物超过阈值，其他的发动机执行器可以被调整以从增压空气冷却器移除冷凝物。例如，涡轮增压器废气门可以被调整以增加或者减少增压压力。在另一个示例中，节气门可以被调整以增加进气穿过增压空气冷却器的速率。
因此，上面描述的方法提供检测并移除在发动机热交换中的冷凝物的方法，具体为EGR冷却器或者增压空气冷却器。上面的方法依赖于冷凝模型其预测形成的冷凝物和蒸发的冷凝物。上面参照图3和图4描述的模型使用流过热交换器的气体的自由流温度，并且不考虑热交换器壁或者接触面的温度的影响。然而，该模型可以被修改以考虑这些影响。进一步，该模型输出可以进一步根据EGR冷却器的冷却剂温度、气体温度和其他的因素被调整。
在一个实施例中，用于发动机的一种方法包括根据估计的在发动机热交换器内积聚的冷凝物调整发动机执行器，估计的积聚的冷凝物的量是基于给定期间内发动机冷却器内形成的冷凝物的量和蒸发的冷凝物的量。
在第一个示例中，执行器可以包括废气门，而热交换器可以包括增压冷却器。在增压空气冷却器内形成的和蒸发的冷凝物的量可以根据进入增压空气冷却器的进气水含量、增压空气冷却器的温度、增压压力和通过增压空气冷却器的空气流量被估计，并且进气的水含量可以根据增压空气冷却器上游的进气湿度、质量空气流量、温度和压力。
在第二个示例中，驱动器可以包括排气再循环（EGR）阀，而热交换器可以包括EGR冷却器。在EGR冷却器内形成的冷凝物的量可以根据进入大气的排气水含量和进入发动机的EGR的量确定。排气水含量可以是在燃烧期间产生的水分、到发动机的进气的水含量和到发动机的EGR水含量的函数；进气水含量可以是进气相对湿度、质量空气流量、压力和温度的函数；并且到发动机的EGR水含量可以是质量空气流量、EGR冷却器的出口温度和EGR冷却器压力的函数。在EGR冷却器内蒸发的冷凝物的量可以根据空气流量、EGR冷却器出口温度和EGR冷却器压力被估计。EGR阀可以根据在EGR冷却器内积聚的冷凝物被调整以便EGR阀被打开以增加到进气的EGR。
在另一个实施例中，用于发动机的方法包括根据估计的在EGR冷却器内积聚的冷凝物调整排气再循环（EGR）阀，估计的积聚的冷凝物的量包括在给定期间在EGR冷却器内形成的冷凝物的量和蒸发的冷凝物的量。EGR阀可以被打开以增加到进气的EGR。
在EGR冷却器内形成的冷凝物的量可以根据进入发动机的进气水含量、离开发动机的排气水含量、到进气的EGR湿度和到进气的EGR的量被确定。在EGR冷却器内形成的冷凝物的量可以进一步根据EGR冷却器温度、EGR冷却器效率和EGR温度被确定。在EGR冷却器内蒸发的冷凝物的量可以根据空气流量、EGR冷却器出口温度和EGR冷却器压力被确定。
在进一步的实施例中，用于发动机的方法基于在EGR冷却器内形成和蒸发的冷凝物估计在EGR冷却器内积聚的冷凝物的量，并且如果积聚的冷凝物高于阈值，在选择条件期间调整EGR阀以增加到EGR冷却器的EGR以移除积聚的冷凝物。选择的条件可以包括在调整EGR阀之前EGR阀在完全关闭位置。调整EGR阀以增加通过EGR冷却器的EGR可进一步包括调整EGR阀以输送一定的EGR量，其根据发动机工况并进一步根据预测的在EGR冷却器内积聚的冷凝物的量选择。在EGR冷却器内积聚的冷凝物可以进一步根据EGR冷却器的冷却剂温度被估计。
将理解本文公开的构造和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不在限制意义上考虑，因为许多变体是可能的。比如上面的技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求具体指出被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这种权利要求应被理解为包括一个或更多这类元件，既不要求也不排除两个或更多这类元件。公开的特征、功能、元件和/或性能的其他组合和子组合可通过修改当前权利要求或在这个或相关应用的新的权利要求的提出而被保护。这些权利要求，无论比原来的权利要求的范围更宽，更窄，等同或者不同，也被视为包括在本公开的主题内。

Claims (10)

1.一种用于发动机的方法，包括：
响应排气再循环，即EGR，冷却器内的冷凝增加EGR流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述冷凝是积聚的冷凝物的估计量，所述积聚的冷凝物的估计量基于给定期间内所述EGR冷却器内形成的冷凝物的量和蒸发的冷凝物的量。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括如果所述积聚的冷凝物的估计量低于阈值，则根据第一进度表流动EGR，并且如果所述积聚的冷凝物的估计量高于阈值，则根据不同的第二进度表流动EGR。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述EGR冷却器内形成的冷凝物的量根据进入所述发动机的进气的水含量，离开所述发动机的排气的水含量，通向进气的EGR的湿度和通向所述进气的EGR的量，EGR冷却器温度，EGR冷却器效率和EGR温度被确定。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述EGR冷却器内蒸发的冷凝物的量根据质量空气流量、EGR冷却器出口温度、EGR冷却器压力被确定。
6.一种用于发动机的方法，包括：
根据发动机热交换器内估计的积聚的冷凝物调整发动机执行器，所述估计的积聚的冷凝物基于在给定期间内所述发动机热交换器内形成的冷凝物的量和蒸发的冷凝物的量。
7.根据权利要求6所述方法，其中所述执行器包括废气门，并且其中所述热交换器包括增压空气冷却器。
8.根据权利要求7所述方法，进一步包括基于进入所述增压空气冷却器的进气的水含量，所述增压空气冷却器的温度，增压压力和通过所述增压空气冷却器的质量空气流量估计所述增压空气冷却器内形成的和蒸发的冷凝物的量。
9.根据权利要求8所述方法，其中所述进气的水含量基于所述增压空气冷却器上游的所述进气的湿度、质量空气流量、温度和压力。
10.根据权利要求6所述方法，其中所述执行器包括排气再循环阀，即EGR阀，并且其中所述热交换器包括EGR冷却器。
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