CN104653314B - 改善的稀释吹扫的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及改善的稀释吹扫的方法和系统。提供了用于在瞬态操作期间诸如松油门至较低负荷工况加快混合动力车辆内的EGR吹扫的方法和系统。响应降低的发动机扭矩需求，禁止发动机加燃料，并且马达被用于旋转未加燃料的发动机，直到实现所期望的LP‑EGR速率。可替代地，在禁用EGR的情况下，维持发动机操作直到实现期望的LP‑EGR速率，并且生成的过量发动机扭矩被存储在系统电池内。

Description

改善的稀释吹扫的方法和系统
技术领域
本申请涉及用于改善在轻负荷操作期间从发动机吹扫(purging)低压EGR的方法和系统。
背景技术
排气再循环(EGR)系统将一部分排气从发动机排气装置再循环到发动机进气系统，以通过降低节流损失和燃烧温度改善燃料经济性和车辆排放。在涡轮增压的直接喷射式发动机中，可以实施低压EGR(LP-EGR)回路。LP-EGR回路将排气从涡轮下游的排气通道再循环到涡轮增压器压缩机上游的进气通道。
然而，由于EGR传送的预压缩机位置，在EGR阀和燃烧室之间会存在显著的传输延迟。具体地，排气残留物在到达燃烧室之前会需要行经涡轮增压器压缩机、高压空气引入管道、增压空气冷却器和进气歧管。由于传输延迟的结果，在当EGR需要迅速减少的工况期间，诸如在松油门至低负荷工况期间，进气装置内会存在比期望的更多的稀释。在低负荷下增加的进气空气稀释的存在可增加燃烧稳定性问题和发动机失火的倾向。
Ma等人在US 6,014,959中示出解决额外残留物的一种示例途径。其中，在EGR节气门和主空气进气节气门之间提供刚性连接，从而根据主节气门的移动联系EGR节气门的移动。这允许总是提供与进气空气流成固定比例的EGR稀释。
发明内容
然而，本发明人在此已认识到这种途径的潜在问题。作为示例，在LP-EGR的燃料经济性效益受限时，会没有充分解决传输延迟。例如，EGR稀释与进气空气流的联系可导致在一些低负荷点处提供LP-EGR，其中在这些点处没有实现来自EGR的燃料经济性效益。在一些情况下，甚至可以有与在低负荷点处的LP-EGR的传送相关联的燃料消耗。这样，可能不能迅速吹扫此类系统中来自进气装置的LP-EGR而不影响空气流。作为另一个示例，因为较低负荷点是其中燃烧系统是受限最稀释的点，所以它们可以限制在较高负荷点处的EGR传送。这样，其能够限制在高负荷期间可实现的峰值EGR速率。发动机进气系统内过量稀释的存在也能够使压缩机易受来自存留EGR的腐蚀和冷凝。另外，增加的冷凝可以由于通过冷却器的EGR的流而发生在升压发动机系统的增压空气冷却器处。增加的冷凝会需要额外的反冷凝措施。
本发明人已认识到上述问题的至少一些可通过以电池充电模式操作混合动力车辆系统以迅速吹扫LP-EGR来解决。在一种示例中，这是通过用于混合动力车辆系统的方法来实现的，该方法包括：响应降低的发动机扭矩需求，同时在有EGR的情况下操作发动机，禁用EGR，并且直到发动机进气装置内的EGR低于阈值，在EGR被禁用的情况下维持发动机操作并且用生成的过量发动机扭矩给系统电池充电。以这种方式，能够迅速吹扫LP-EGR而不影响至轮子的扭矩。
作为示例，在中负荷到高负荷工况期间，混合动力车辆系统可以以发动机燃烧的发动机模式操作，以提供发动机扭矩来推进车辆轮子。进一步地，在发动机模式期间，低压EGR(LP-EGR)可以从发动机排气装置流动到发动机进气装置，以提供附加的燃料经济性效益和燃料排放效益。响应松油门至较低负荷工况，通过关闭LP-EGR通道内的EGR阀可以禁用EGR。通过在EGR阀关闭的情况下操作发动机，进气装置内的EGR能够被迅速替换为新鲜进气空气。这样，在发动机操作期间，生成的发动机扭矩可以多于需求的发动机扭矩。如果电池具有足够的充电接受能力，则生成的过量发动机扭矩可以被存储在系统电池内。例如，过量发动机扭矩可以被用于驱动联接到电池的马达/发电机。发动机操作和电池充电可以持续直到LP-EGR水平低于阈值水平(例如，所有的LP-EGR已被替换为新鲜进气空气)。然后，发动机可以停机并且车辆可以经由马达扭矩被推进。
以这种方式，能够加快从发动机进气装置吹扫EGR。通过在EGR阀关闭的情况下操作发动机，进气EGR能够被替换为进气空气。此外，较高发动机扭矩能够有利地用于给系统电池充电。这样，其在EGR被吹扫的同时允许保持较高发动机扭矩和较高电池电荷。通过在低负荷工况下迅速减小进气EGR水平，在发动机随后重新起动时可实现较高EGR速率。这样，其大大地改善了发动机效率，特别是在中等发动机转速-负荷区域到高发动机转速-负荷区域中。通过用新鲜空气替换EGR，水和烃冷凝物的蒸发增加，从而降低它们在发动机内的浓度以及对反冷凝措施的需要。此外，冷凝的降低减少了压缩机和增压空气冷却器的腐蚀和退化。总的来说，改善了升压发动机的性能。
应当理解，提供上述发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确立所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由随附具体实施方式的权利要求唯一限定。另外，所要求保护的主题并不限于解决上述或在本发明中任何部分指出的任何不利的实施方式。
附图说明
图1示出混合动力电动车辆系统的示意图。
图2示出图1的发动机系统的燃烧室的示意图。
图3示出配置有排气再循环(EGR)能力的示例发动机系统。
图4示出用于操作图1的混合动力车辆系统以加快低压EGR吹扫的高级流程图。
图5示出在选定的发动机转速-负荷工况下的示例EGR规划(schedule)。
图6示出根据本公开的混合动力电动车辆内的加快EGR吹扫的示例操作。
具体实施方式
以下描述涉及使用混合动力车辆系统(诸如图1的车辆系统)的马达/发电机以在低负荷工况下加快从发动机(诸如图2-3的发动机系统)吹扫EGR的系统和方法。当在EGR流动的情况下以发动机模式操作混合动力车辆时，响应降低的发动机负荷，至发动机的EGR传送会需要迅速减少。在此类工况期间，控制器可以经配置执行控制例程，诸如图4的示例例程，以禁止至发动机的燃料并且使用马达扭矩推进车辆。此外，控制器可以使用马达扭矩旋转未加燃料的发动机一段时间直到从发动机的进气歧管充分吹扫EGR。可替代地，如果车辆系统电池能够接受充电，则控制器可以禁用EGR并且在EGR阀关闭的情况下操作发动机，同时将生成的过量发动机扭矩存储为电池电荷。参考图6示出示例调整。以这种方式，在随后的发动机操作期间，可以实现较高的EGR规划，特别是在中发动机转速-负荷工况到高发动机转速-负荷工况下(图5)。总的来说，改善了发动机性能。
图1示出车辆的混合动力推进系统100。在所描绘的实施例中，车辆是混合动力电动车辆(HEV)。推进系统100包括具有多个汽缸30的内燃发动机10。燃料可以从包括一个或更多个燃料箱、一个或更多个燃料泵和喷射器66的燃料系统(未示出)被提供到发动机10的每个汽缸。
发动机10经由扭矩输入轴18将动力传送到变速器44。在所描绘的示例中，变速器44是包括行星齿轮组22和一个或更多个旋转齿轮元件的动力分流变速器(或变速驱动桥)。变速器44还包括发电机24和电动马达26。因为发电机24和电动马达26均可作为马达或发电机操作，所以它们也可以被称为电机。扭矩从变速器44输出，用于经由动力传动齿轮装置34、扭矩输出轴19以及差速器和轮轴组件36推进车辆牵引轮52。
发电机24可驱动地被连接到电动马达26，使得发电机24和电动马达26中的每个均可以使用来自电能存储装置的电能操作，该电能存储装置在本文中被描绘为电池54。在一些实施例中，诸如变换器的能量转换装置可以被联接在电池和马达之间，以将电池的DC输出转换成供马达使用的AC输出。然而，在可替代实施例中，变换器可以被配置在电动马达内。
电动马达26可以以再生模式操作，即，其可以作为发电机操作，以吸收来自车辆运动和/或发动机的能量，并且将吸收的动能转换成适合存储在电池54内的能量形式。此外，电动马达26可以根据需要作为马达或发电机操作，以增大或吸收由发动机提供的扭矩。
行星齿轮组22包括环形齿轮42、太阳齿轮43和行星齿轮架组件46。环形齿轮和太阳齿轮可以经由齿轮架彼此联接。行星齿轮组22的第一输入侧被联接到发动机10，而行星齿轮组22的第二输入侧被联接到发电机24。行星齿轮组的输出侧经由包括一个或更多个啮合齿轮元件60-68的动力传动齿轮装置34联接到车辆牵引轮52。在一种示例中，啮合齿轮元件60-68可以是步进变速齿轮，其中齿轮架组件46可以将扭矩分配到步进变速齿轮。齿轮元件62、64和66被安装在副轴17上，其中齿轮元件64接合电动马达驱动的齿轮元件70。电动马达26驱动齿轮元件70，其充当副轴齿轮装置的扭矩输入。这样，行星齿轮架46(并且因此发动机和发电机)可以经由一个或更多个齿轮元件被联接到车辆轮子和马达。混合动力推进系统100可以在各种实施例中操作，包括全混合动力系统，其中车辆仅由发动机和发电机协作驱动，或仅由电动马达驱动，或由其组合驱动。可替代地，也可以采用辅助或轻度混合动力实施例，其中发动机是扭矩的主要来源，并且电动马达在特定工况期间诸如在踩油门事件期间选择性地添加扭矩。
例如，车辆可以发动机模式被驱动，其中发动机10结合发电机(其向行星齿轮组提供反作用扭矩并且允许用于推进的净行星输出扭矩)操作并且用作扭矩的主要来源用于向轮子52供以动力(如果车辆以马达模式操作，则发电机也可以向轮子提供扭矩)。在发动机模式期间，燃料可以从燃料箱经由燃料喷射器66供应到发动机10，使得发动机能够在加燃料情况下旋转，以提供用于推进车辆的扭矩。具体地，发动机动力被传送到行星齿轮组的环形齿轮。同时，发电机向太阳齿轮43提供扭矩，从而产生至发动机的反作用扭矩。因此，扭矩由行星齿轮架输出到副轴17上的齿轮62、64、66，其继而将动力传送到轮子52。另外，发动机能够经操作输出比需要更多的用于推进的扭矩，在该情况下，额外的动力(以发电模式)被发电机吸收以给电池54充电或为其他车辆负荷供应电力。
在另一示例中，车辆可以以辅助模式被驱动，其中发动机10操作并且用作向轮子52供以动力的扭矩的主要来源，并且电动马达用作附加的扭矩源，以便与由发动机10提供的扭矩协同作用以及补充由发动机10提供的扭矩。在辅助模式期间，如在发动机模式下，燃料被供应到发动机10，以便旋转加燃料的发动机，并且向车辆轮子提供扭矩。
在又一示例中，车辆可以以发动机关闭模式或电动模式被驱动，其中电池供电的电动马达26操作并且用作用于驱动轮子52的扭矩的唯一来源。因此，在电动模式期间，不管发动机是否旋转，均没有燃料被喷射到发动机10内。例如，在制动、低速、低负荷、交通灯处停车时等期间，可以采用电动模式。具体地，马达动力被传送到齿轮元件70，其继而驱动副轴17上的齿轮元件，并且在其上驱动轮子52。
推进系统100还可以包括控制系统，该控制系统包括经配置从多个传感器16(其各种例子在本文中描述)接收信息的控制器12，并且将控制信号发送到多个致动器81(其各种例子在本文中描述)。作为一种示例，传感器16可以包括各种压力和温度传感器、燃料水平传感器、各种排气传感器等。各种致动器可包括例如齿轮组、汽缸燃料喷射器(未示出)和联接到发动机进气歧管(未示出)的空气进气节气门等。图2-3处详细阐述附加的传感器和致动器。控制器12可以从各种传感器接收输入数据、处理输入数据以及响应处理后的输入数据触发致动器，这些所述输入数据基于对应于一个或更多个程序的被编程到控制器中的指令或代码。本文中关于图4描述示例控制程序。
图2描绘(图1的)发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。发动机10可以接收来自包括控制器12的控制系统的控制参数以及来自车辆操作员130的经由输入装置132的输入。在该示例中，输入装置132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(本文中也称为“燃烧室”)30可以包括在其中设置有活塞138的燃烧室壁136。活塞138可以被联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由传输系统被联接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可以经由飞轮被联接到曲轴140，以能够实现发动机10的起动操作。具体地，(图1的)发电机24和包括(图1的)马达26的动力传动系统可以被联接到曲轴并且提供用于发动机起动转动的扭矩。
汽缸30能够经由一系列进气空气通道142、144和146接收进气空气。进气空气通道146能够与除了汽缸30之外的发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气通道中的一个或更多个可以包括升压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图2示出配置有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括布置在进气通道142和进气通道144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机174可以由排气涡轮176经由轴180至少部分地提供动力，其中升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在诸如发动机10设置有机械增压器的其他示例中，排气涡轮176可以可选地被忽略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门20可以沿发动机的进气通道被提供，以用于改变被提供到发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，节气门20可以被设置在压缩机174的下游，如图2所示，或可替代地可以被提供在压缩机174的上游。在一些实施例中，如参考图3详细阐述的，增压空气冷却器(CAC)可以位于压缩机174的下游以及节气门20的上游，以用于冷却被传送到发动机的升压空气充气。可替代地，CAC能够位于被结合到进气歧管146内的节气门的下游。
排气通道148能够从除了汽缸30之外的发动机10的其他汽缸接收排气。所示排气传感器128被联接到排放控制装置178上游的排气通道48。例如，传感器128可以选自用于提供排气空气/燃料比指示的各种合适传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所示)、HEGO(加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、其他各种排放控制装置或其组合。
排气温度可以由位于排气通道148中的一个或更多个温度传感器(未示出)估计。可替代地，基于发动机工况(诸如转速、负荷、空燃比(AFR)、点火延迟等)可以推断排气温度。进一步地，排气温度可以由一个或更多个排气传感器128计算。应当清楚，排气温度可替代地可以由本文中列出的温度估计方法的任意组合来估计。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门以及一个或更多个排气门。例如，所示汽缸30包括位于汽缸30上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸(包括汽缸30)可以包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150可以由控制器12经由凸轮致动系统151通过凸轮致动控制。类似地，排气门156可以由控制器12经由凸轮致动系统153控制。凸轮致动系统151和153均可以包括一个或更多个凸轮，并且可以利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个，其中这些系统可以由控制器12操作以改变气门操作。进气门150和排气门156的位置可以分别由气门位置传感器155和157确定。在可替代实施例中，进气门和/或排气门可以由电动气门致动控制。例如，汽缸30可替代地可以包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在又一些实施例中，进气门和排气门可以由共同气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统控制。
汽缸30能够具有一定压缩比，其是当活塞138处于下止点与活塞处于上止点的体积比。常规地，压缩比在9:1至13:1的范围内。然而，在使用不同燃料的一些示例中，压缩比可以增加。这可以在例如当使用较高辛烷值燃料或使用具有较高潜在汽化焓的燃料时发生。如果使用直接喷射，则由于其对发动机爆震的影响而导致压缩比也会增加。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于发起燃烧的火花塞192。响应来自控制器12的火花提前信号SA，在选定的操作模式下点火系统190能够经由火花塞192向燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省去，诸如在发动机10可以通过自动点火或喷射燃料(一些柴油发动机的情况如此)发起燃烧的情况下。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或更多个喷射器，以用于向其提供爆震或预点火抑制流体。在一些实施例中，流体可以是燃料，其中喷射器也被称为燃料喷射器。作为非限制性示例，所示汽缸30包括一个燃料喷射器166。所示燃料喷射器166直接联接到汽缸30，以用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到汽缸中。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧室30内提供燃料的所谓直接喷射(下文中也称为“DI”)。虽然图2将喷射器166示为侧喷射器，但是其也可以位于活塞的上面，诸如靠近火花塞192的位置。当用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，这样的活塞可以改善混合和燃烧。可替代地，喷射器可以位于进气门的上面并且靠近进气门，以改善混合。
燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的高压燃料系统8被输送到燃料喷射器166。可替代地，燃料可以由单级燃料泵以较低压力被传送，在该情况下，直接燃料喷射的正时在压缩冲程期间可以比如果使用高压燃料系统时更受限。进一步地，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。应当清楚，在可替代实施例中，喷射器166可以是将燃料提供到汽缸30上游的进气道的进气道喷射器。
如上所述，图2示出多缸发动机的仅一个汽缸。因此，每个汽缸可类似地包括其自身的一组进气门/排气门、一个或更多个燃料喷射器、火花塞等。
燃料系统8中的燃料箱可以容纳具有不同品质(诸如不同成分)的燃料。这些不同可以包括不同醇含量、不同辛烷值、不同汽化热、不同燃料混合物和/或其组合等。在一种示例中，具有不同醇含量的燃料可以包括是汽油的一种燃料和是乙醇或甲醇的另一种燃料。在另一示例中，发动机可以将汽油用作第一物质并且将含醇燃料混合物诸如E85(其为近似85％的乙醇和15％的汽油)或M85(其为近似85％的甲醇和15％的汽油)用作第二物质。其他含醇燃料可以是醇和水的混合物、醇、水和汽油的混合物等。
进一步地，在所公开的实施例中，EGR系统将期望的排气部分从排气通道148路由到空气引入通道142。图2示出LP-EGR系统，其中LP-EGR通过LP-EGR通道240从涡轮176下游路由到压缩机174上游。被提供到进气通道142的LP-EGR的量可以经由LP-EGR阀242通过控制器12改变。同样地，也可以存在HP-EGR系统(在图3示出)，其中HP-EGR通过HP-EGR通道从涡轮176上游路由到压缩机174下游。被提供到进气通道146的HP-EGR的量可以经由专用的HP-EGR阀通过控制器12改变。例如，HP-EGR系统可包括HP-EGR冷却器(见图3)，并且LP-EGR系统可以包括LP-EGR冷却器246，以排出从EGR气体至发动机冷却剂的热。
在一些工况下，EGR系统可以被用于调节燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度。因此，测量或估计EGR质量流量可以是可取的。EGR传感器可以被布置在EGR通道内，并且可以提供质量流量、压力、温度、氧气浓度和排气浓度中的一个或更多个指示。在一些实施例中，一个或更多个传感器可以被定位在LP-EGR通道240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更多个指示。通过LP-EGR通道240转向的排气可以在位于LP-EGR通道240和进气通道142结合处的混合点处被新鲜进气空气稀释。具体地，通过与低压空气引入系统(LP AIS)节气门230(在图3进一步详细阐述)协调地调整LP-EGR阀242，可以调整EGR流量的稀释。
LP-EGR流量的稀释百分比可以从EGR气流内的传感器245的输出推断。具体地，传感器245可以被定位在LP-EGR阀242的下游，使得可以准确确定LP-EGR稀释。传感器245可以是例如孔口上的EGRΔ压力、阀门上或热线或热膜风速计流量计上的Δ压力。氧传感器诸如UEGO传感器372也能够被用于测量主进气管道142或144内的EGR。
控制器12在图2中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在此具体示例中被示为只读存储器芯片(ROM)110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)112、保活存储器(KAM)114以及数据总线。控制器12可以接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论过的那些信号外，还包括来自空气质量流量传感器122的引入的质量空气流量(MAF)的测量；来自联接到冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(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124的绝对歧管压力信号(MAP)、来自EGO传感器128的汽缸AFR以及来自爆震传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可以通过控制器12根据信号PIP生成。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的真空或压力指示。
存储介质只读存储器110能够用计算机可读数据进行编程，该计算机可读数据表示由处理器106执行的指令，该指令用于执行下面描述的方法以及预期但没有具体列出的其他变体。
现在转到图3，其示出包括多个汽缸排和排气再循环系统的发动机系统10(诸如图1-2的发动机系统)的示例实施例300。实施例300描绘包括多缸内燃发动机10与双涡轮增压器320和330的涡轮增压发动机系统。作为一种非限制性示例，发动机系统300能够被包括作为客运车辆的推进系统的一部分。发动机系统300能够接收经由进气通道340的进气空气。进气通道340能够包括空气过滤器356和EGR节气门230。发动机系统300可以是分离式发动机系统，其中进气通道340在EGR节气门230的下游分支成第一平行进气通道和第二平行进气通道，每个均包括涡轮增压器压缩机。具体地，进气空气的至少一部分经由第一平行进气通道342被引导至涡轮增压器320的压缩机322，并且进气空气的至少另一部分经由进气通道340的第二平行进气通道344被引导至涡轮增压器330的压缩机332。
由压缩机322压缩的总进气空气的第一部分可以经由第一平行分支的进气通道346被供应到进气歧管360。以这种方式，进气通道342和346形成发动机的空气进气系统的第一平行分支。类似地，总进气空气的第二部分能够经由压缩机332压缩，其中其可以经由第二平行分支的进气通道348被供应到进气歧管360。因此，进气通道344和348形成发动机的空气进气系统的第二平行分支。如图3所示，来自进气通道346和348的进气空气在到达进气歧管360之前能够经由公共进气通道349重新组合，其中进气空气可以被提供至发动机。
第一EGR节气门230可以被定位在第一平行进气通道342和第二平行进气通道344上游的发动机进气装置内，而第二空气进气节气门358可以被定位在第一平行进气通道342和第二平行进气通道344下游以及第一平行分支的进气通道346和第二平行分支的进气通道348下游的发动机进气装置内，例如，在公共进气通道349内。
在一些示例中，进气歧管360可以包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器382和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器383，每个均与控制器12连通。进气通道349能够包括增压空气冷却器(CAC)354和/或节气门(诸如第二节气门358)。节气门358的位置能够通过控制系统经由被通信地联接到控制器12的节气门致动器(未示出)调整。可以提供防喘振阀352以经由再循环通道350选择性地再循环通过涡轮增压器320和330的压缩机级的流动。作为一种示例，当压缩机上游的进气空气压力达到阈值时，防喘振阀352能够打开以启用通过再循环通道350的流动。
空气管道349还可以包括进气氧传感器372。在一个示例中，该氧传感器是UEGO传感器。进气氧传感器可以经配置提供关于进气歧管内接收的新鲜空气的氧含量的估计值。此外，当EGR流动时，传感器处氧浓度的变化可以被用于推断EGR量并且用作准确的EGR流控制。在所描绘的示例中，氧传感器372被定位在节气门358的上游和增压空气冷却器354的下游。然而，在可替代实施例中，氧传感器可以被定位在CAC上游。压力传感器373可以被定位在氧传感器的旁边以用于估计接收氧传感器的输出所处的进气压力。由于氧传感器的输出受进气压力影响，因而在参考进气压力处可以获知参考氧传感器输出。在一种示例中，参考进气压力是节气门入口压力(TIP)，其中压力传感器374是TIP传感器。在可替代示例中，参考进气压力是如由MAP传感器382感测的歧管压力(MAP)。
发动机10可以包括多个汽缸30。在所描绘的示例中，发动机10包括以V配置布置的六个汽缸。具体地，六个汽缸被布置在两排汽缸313和315上，其中每排汽缸包括三个汽缸。在可替代示例中，发动机10能够包括两个或更多个汽缸，诸如3个、4个、5个、8个、10个或更多个汽缸。这些不同汽缸能够被均分并且布置在诸如V形、直线形、箱形等的可替代配置中。每个汽缸30可以配置有燃料喷射器66。在所描绘的示例中，燃料喷射器66是直接缸内喷射器。然而，在另一些示例中，燃料喷射器66可以被配置为基于进气道的燃料喷射器。
经由公共进气通道349供应到每个汽缸30(在此，也称为燃烧室30)的进气空气可以被用于燃料燃烧，并且燃烧产物然后可以经由汽缸排特定的平行排气通道被排出。在所描绘的示例中，发动机10的第一排汽缸313能够经由第一平行排气通道317排出燃烧产物，并且第二排汽缸315能够经由第二平行排气通道319排出燃烧产物。第一平行排气通道317和第二平行排气通道319中的每个还可以包括涡轮增压器涡轮。具体地，经由排气通道317排出的燃烧产物能够被引导通过涡轮增压器320的排气涡轮324，其继而能够经由轴326向压缩机322提供机械功，以便对进气空气提供压缩。可替代地，流经排气通道317的一些排气能够经由如由废气门328控制的涡轮旁路通道323绕过涡轮324。类似地，经由排气通道319排出的燃烧产物能够被引导通过涡轮增压器330的排气涡轮334，其继而能够经由轴336向压缩机332提供机械功，以便对流经发动机的进气系统的第二分支的进气空气提供压缩。可替代地，流经排气通道319的一些排气能够经由如由废气门328控制的涡轮旁路通道333绕过涡轮334。
在一些示例中，排气涡轮324和334可以被配置为可变几何形状涡轮，其中控制器12可以调整涡轮叶轮片(或叶片)的位置，以改变从排气流中获得并且分给它们各自的压缩机的能量水平。可替代地，排气涡轮324和334可以被配置为可变喷嘴涡轮，其中控制器12可以调整涡轮喷嘴的位置，以改变从排气流获得并且分给它们各自的压缩机的能量水平。例如，控制系统能够经配置经由各自致动器独立地改变排气涡轮324和334的叶片或喷嘴位置。
第一平行排气通道317内的排气可以经由分支的平行排气通道370被引导至大气，而第二平行排气通道319内的排气可以经由分支的平行排气通道380被引导至大气。排气通道370和380可以包括一个或更多个排气后处理设备，诸如催化剂和一个或更多个排气传感器。
发动机10还可以包括一个或更多个排气再循环(EGR)通道或环路，以用于将排气的至少一部分从排气歧管再循环到进气歧管。这些可以包括用于提供高压EGR(HP-EGR)的高压EGR环路和用于提供低压EGR(LP-EGR)的低压EGR环路。在一种示例中，在没有由涡轮增压器320、330提供的升压的情况下可提供HP-EGR，而在存在涡轮增压器升压和/或当排气温度高于阈值时可以提供LP-EGR。在又一些示例中，可以同时提供HP-EGR和LP-EGR二者。
在所描绘的示例中，发动机10可以包括低压EGR环路202，以用于将至少一些排气从涡轮324下游的第一分支的平行排气通道370再循环到压缩机322上游的第一平行进气通道342。在一些实施例中，可以同样提供第二低压EGR环路(未示出)，以用于将至少一些排气从涡轮334下游的第二分支的平行排气通道380再循环到压缩机332上游的第二平行进气通道344。LP-EGR环路202可以包括用于控制通过环路的EGR流量(即，再循环的排气量)的LP-EGR阀204，以及用于在再循环到发动机进气装置内之前降低流经EGR环路的排气温度的EGR冷却器206。在某些工况下，EGR冷却器206也可以被用于加热在排气进入压缩机之前流经LP-EGR环路202的排气以避免水滴撞击在压缩机上。
发动机10还可以包括第一高压EGR环路208，以用于将至少一些排气从涡轮324上游的第一平行排气通道317再循环到压缩机322下游的第一分支的平行进气通道346。同样地，发动机可以包括第二高压EGR环路(未示出)，以用于将至少一些排气从涡轮334上游的第二平行排气通道318再循环到压缩机322下游的第二分支的平行进气通道348。通过HP-EGR环路208的EGR流量可以经由HP-EGR阀210控制。这样，HP-EGR可以被喷射在发动机节气门358的下游，以改善在一些工况下的流动能力。可替代地，一个或更多个HP EGR环路可以包括EGR冷却器(未示出)。
PCV端口302可以经配置将曲轴箱通风气体(窜漏气体)沿第二平行进气通道344传送到发动机进气歧管。在一些实施例中，通过PCV端口302的PCV空气流(例如，PCV流)可以通过专用的PCV端口阀控制。同样地，吹扫端口304可以经配置将吹扫气体从燃料系统罐沿通道344传送到发动机进气歧管。在一些实施例中，通过吹扫端口304的吹扫空气流可以通过专用的吹扫端口阀控制。
湿度传感器232和压力传感器234可以被包括在EGR节气门230下游的平行进气通道中的仅一个内(在此所描绘的是在第一平行进气空气通道342内而不是在第二平行进气通道344内)。具体地，湿度传感器和压力传感器可以被包括在不接收PCV空气或吹扫空气的进气通道内。湿度传感器232可以经配置估计进气空气的相对湿度。在一种实施例中，湿度传感器232是经配置基于一个或更多个电压下传感器输出估计进气空气的相对湿度的UEGO传感器。由于吹扫空气和PCV空气能够混淆湿度传感器的结果，因而吹扫端口和PCV端口被定位在与湿度传感器不同的进气通道内。可替代地，它们可以被定位在湿度传感器的下游。压力传感器234可以经配置估计进气空气的压力。在一些实施例中，温度传感器也可以被包括在EGR节气门230下游或上游的相同平行进气通道内。
进气氧传感器372可以被用于估计进气空气氧浓度，以及在EGR阀204打开时基于进气氧浓度的变化推断通过发动机的EGR流的量。具体地，在打开EGR阀时传感器输出的变化与没有EGR情况下(零点)操作传感器的参考点比较。基于距没有EGR情况下操作时氧气量的变化(例如，降低)，能够计算当前提供到发动机的EGR流量。例如，在将参考电压(Vs)施加到传感器时，泵送电流(Ip)由传感器输出。氧浓度的变化可以与在有EGR的情况下由传感器输出相对于在没有EGR(零点)的情况下的传感器输出的泵送电流(ΔIp)的变化成比例。基于估计的EGR流量距预期的(或目标)EGR流量的偏差，可以执行进一步的EGR控制。
经由联接到气门推杆的液压致动挺柱，或经由使用凸轮凸角的凸轮廓线变换机构，可以调节每个汽缸30的进气门和排气门的位置。具体地，进气门凸轮致动系统325可以包括一个或更多个凸轮，并且可以针对进气门和/或排气门利用可变凸轮正时或升程。在可替代实施例中，进气门可以由电动气门致动来控制。类似地，排气门可以由凸轮致动系统或电动气门致动来控制。
发动机系统300可以至少部分地由包括控制器12的控制系统15和来自车辆操作员经由输入装置(未示出)的输入控制。所示控制系统15接收来自多个传感器16(其各种示例在此描述)的信息，并且将控制信号发送到多个致动器81。作为一种示例，传感器16可以包括湿度传感器232、进气空气压力传感器234、MAP传感器382、MCT传感器383、TIP传感器374和进气空气氧传感器372。在一些示例中，公共进气通道349还可以包括用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。在另一些示例中，EGR通道中的一个或更多个可以包括压力传感器、温度传感器和热线或热膜风速计流量传感器，以用于确定EGR流动特性。作为另一示例，致动器81可以包括燃料喷射器66、HP-EGR阀210、LP-EGR阀204、节气门358和230以及废气门328、338。其他致动器诸如各种附加气门和节气门可以被联接到发动机系统300内的各个位置。控制器12可以接收来自各个传感器的输入数据、处理输入数据以及响应经处理的输入数据触发致动器，所述输入数据基于对应于一个或更多个程序而编程到控制器的指令或代码。本文关于图4描述了示例控制程序。
现在转到图4，其示出用于操作图1的车辆系统的示例程序400。具体地，图4的方法使低压EGR能够迅速从图2-3的发动机系统被吹扫。控制器可以选择性地操作车辆系统的发电机以在降低负荷工况期间旋转未加燃料的发动机，从而迅速用新鲜进气空气替换进气EGR。可替代地，如果系统电池能够接受充电，则控制器可以在EGR禁用的情况下以发电模式操纵发动机，以便用新鲜空气替换进气EGR，同时使用生成的过量发动机扭矩给电池充电。在两种情况下，改善了发动机系统的稀释容差，降低了失火的可能性，并且增加了在随后高负荷操作期间可实现的峰值EGR速率。
在402处，估计和/或测量发动机工况和车辆操作参数。这些包括例如制动踏板位置、加速器踏板位置、操作员扭矩需求、电池电荷状态(SOC)、发动机温度(Teng)、环境温度和湿度、大气压力(BP)等。在一种示例中，混合动力车辆系统是动力分流/分配式混合动力车辆系统。
在404处，车辆操作模式可以基于估计的工况被确定。例如，至少基于估计的驾驶员扭矩需求和电池电荷状态，可以确定车辆是将以纯发动机模式(其中发动机驱动车辆轮子)、辅助模式(其中电池辅助发动机驱动车辆)还是纯电动模式(其中只有电池驱动车辆)操作。在一种示例中，如果需求的扭矩能够仅由电池提供，则车辆可以以纯电动模式操作。在另一示例中，如果需求的扭矩不能够由电池提供，则车辆可以以发动机模式操作，或以辅助模式操作。车辆可以因此以确定的操作模式操作。
在406处，可以确认车辆是在发动机运行模式下。例如，可以确认车辆是在纯发动机模式下，在该模式下车辆仅用发动机扭矩被推进。可替代地，可以确认车辆在辅助模式下以及该车辆至少部分地利用发动机扭矩被推进。如果没有确认发动机运行模式，则该程序可以结束。
在408处，燃料可以被传送到发动机以操作发动机并且生成用于推进车辆的扭矩。在此，发动机输出扭矩可以对应于车辆推进所需求的扭矩。在一种示例中，基于发动机工况(诸如发动机转速-负荷工况)，发动机可以以升压操作且燃料经由直接喷射被传送到升压的发动机。此外，在EGR启用或流动的情况下可以操作发动机。在此，以EGR操作包括在低压EGR(LP-EGR)流动的情况下操作。通过在发动机操作期间使LP-EGR流动，经由泵送功减小、爆震减缓、燃烧效率改善以及富集度减小，改善了燃料经济性。以低压EGR操作发动机包括在被联接在LP-EGR通道内的EGR阀打开的情况下操作发动机。
在一种示例中，LP-EGR规划可以是平直规划，其中LP-EGR相对于空气流以固定速率被传送。LP-EGR包括从排气涡轮下游的发动机排气歧管再循环到进气压缩机上游的发动机进气歧管的冷却的排气残留物。
这样，传送到进气装置的EGR(HP-EGR、LP-EGR或两者的组合)量可以基于被存储在控制器12的存储器内的发动机转速-负荷映射。在一种示例中，发动机转速-负荷映射可以包括至少两种LP-EGR操作模式，其包括固定操作模式和可变操作模式。固定模式范围可以包括在发动机操作的正常范围上的所有发动机转速和负荷。固定模式可以在包括全负荷的非常高的发动机转速和负荷下“削减(taper out)”LP EGR，以避免与发动机性能冲突。相比之下，可变EGR模式可以允许在发动机操作的正常范围上的可变EGR速率。
在410处，可以确定降低的发动机负荷工况是否存在。具体地，可以确定发动机扭矩需求是否下降，以及降低的发动机扭矩需求工况是否存在。例如，降低的发动机负荷/需求可以响应操作员松油门踏板。这样，在降低的发动机负荷/需求期间，至发动机的空气流可以减少，并且因此，至发动机的LP-EGR也可以减少。然而，由于LP-EGR阀和燃烧室之间存在大的传输延迟，所以EGR可能不如所需要的那样快地降低。具体地，由于LP-EGR通道在涡轮之后移走排气，并且在压缩机之前喷射排气，因而在从进气歧管吹扫EGR方面存在大的延迟。该延迟通过超过一些发动机配置内的发动机排量的大的升压容积(例如，六倍容积)的存在而加剧。吹扫的延迟导致燃烧稳定性风险。例如，比所需要的更多的稀释的存在能够增加失火的可能性。
采用EGR速率相对于空气流保持恒定的平直EGR规划有助于缓解与延迟吹扫相关联的一些问题。然而，平直规划的使用导致在一些没有实现燃料经济性效益的较低负荷点下操作LP-EGR。实际上，在一些较低发动机转速-负荷点中，操作LP-EGR导致燃料消耗。此外，压缩机可以在低负荷工况下暴露于EGR，从而需要对抗腐蚀和冷凝的措施。随着EGR流经增压空气冷却器，额外冷凝会出现，这也需要被解决。在一些低负荷工况下，低压空气进气节气门也会需要被操作成驱动EGR流。另外，因为较低负荷点是燃烧系统稀释(EGR)最受限的点，所以较低负荷点限制较高负荷点处的平直EGR规划。例如，平直规划限制在较高发动机转速-负荷工况下可实现的峰值EGR速率。这样，其限制LP-EGR的燃料经济性效益。
图5以映射500描绘示例平直EGR规划。如其中所示，相对于空气流以固定速率传送EGR的平直规划被应用到对应于区502的发动机转速-负荷区。在区502之外，在区504内，没有使用LP-EGR。虽然以固定速率传送冷却的LP-EGR在中等转速-负荷区域(区502的上半部)中提供了显著的燃料经济性效益，但是该效益是有限的。这样，在该区域内以更多的LP-EGR操作可以是可取的。然而，由于大的EGR传输延迟，这可能无法实现。此外，映射500的平直规划导致在低发动机转速-负荷工况下(区502的下半部)操作LP-EGR，在该工况下会遭受潜在的燃料消耗。这样，在该区域内不以任何EGR操作可以是可取的。然而，由于在预压缩机位置处EGR的传送和所导致的大的EGR传输延迟的原因，这可能无法实现。
本发明人在此已认识到通过操作混合动力车辆的马达来用新鲜进气空气替换进气歧管内的EGR，从而加快EGR吹扫。具体地，响应降低的发动机扭矩需求或负荷，同时以EGR流操作发动机，可以禁止燃料至发动机，并且可以经由马达旋转未加燃料的发动机，直到EGR充分从进气装置吹扫。可替代地，如果系统电池能够接受充电，则通过禁用EGR并且以发电模式操作发动机以便用新鲜空气替换进气EGR，同时使用过量发动机扭矩给系统电池充电，能够加快EGR吹扫。
例如，通过加快LP-EGR的吹扫，EGR规划诸如图5的映射550的规划可以被实现。具体地，通过允许在低负荷工况下的LP-EGR的迅速吹扫，在低发动机转速-负荷区域(诸如区554所示)处在没有LP-EGR的情况下操作是可能的。通过降低在低负荷下冷却的LP-EGR的运转，并且相反地依赖热的内部EGR，燃料经济性和发动机性能在该操作区域内得到改善。此外，通过允许迅速吹扫并且在降低的发动机负荷下将EGR重置为大体上零LP-EGR工况，能够在随后的增加发动机负荷期间实现较高峰值EGR速率。例如，在中等速度-负荷区域(诸如区552所示)以较高LP-EGR速率操作是可能的。
回到图4，响应降低的发动机负荷和扭矩需求，在411处，可以估计和/或测量电池电荷状态(SOC)，并将其与阈值电荷比较。该程序还确定电池电荷状态是否高于阈值电荷。阈值电荷可以被限定为允许少的附加发动机运行时间以及随后的充电以启用EGR吹扫。
如果电池电荷状态高于阈值电荷，则可以确定电池不能够接受进一步的充电。因此，在412处，响应降低的发动机扭矩需求，禁止发动机加燃料，同时操作混合动力车辆系统的马达/发电机。结果，虽然禁用发动机，但是使用马达扭矩代替发动机扭矩推进车辆。在414处，为加快从发动机进气歧管吹扫LP-EGR，该程序包括经由马达/发电机旋转未加燃料的发动机。例如，经由发电机可以旋转未加燃料的发动机达额外的1-3秒。此外，在旋转发动机的同时，LP-EGR通道内的EGR阀和进气通道内的进气节气门中的每个可以完全打开。通过在旋转期间完全打开EGR阀和进气节气门，EGR系统以及空气引入系统可以被吹扫走排气残留物并且被新鲜进气空气再装满。
经由马达旋转未加燃料的发动机包括使用来自系统电池的电能操作发电机以在选定的发动机转速下旋转发动机。可以在基于切断燃料喷射器之前的发动机转速的选定的发动机转速下旋转未加燃料的发动机。例如，控制器可以操作发电机以维持接近燃料喷射器禁用之前旋转发动机的发动机转速。作为另一示例，发电机可以在如下发动机转速下旋转未加燃料的发动机，即该发动机转速是在接近燃料喷射器禁用之前旋转发动机的发动机转速的函数(例如，分数)。可替代地，选定的发动机转速可以是对发动机和变速器都有效的速度。这样，完全吹扫EGR所需要的吹扫时间将是发动机转速和节气门位置的函数。
在可替代示例中，在基于车辆速度的转速下可以旋转未加燃料的发动机。例如，发动机转速可以被设定为校准速度，其被存储根据车辆速度而被访问的查找表中的控制器存储器内。在又一示例中，在基于车辆速度和行星齿轮传动装置的旋转部件的旋转速度(或转动速度极限)的转速下可以旋转发动机。马达/发电机设置可以被调整以使发动机经由马达扭矩在选定的发动机转速下能够旋转。在一些实施例中，可以操作发电机和马达中的每个以便在选定的发动机转速下旋转发动机。在另一些实施例中，只有发电机会需要被操作。
在又一示例中，在对应于至少发动机的起动转动速度的发动机转速下可以旋转未加燃料的发动机。除了加快EGR吹扫外，其允许发动机在驾驶员改变操作想法的情况下(诸如操作员松油门并且然后很快踩油门的情况)迅速重新起动。例如，响应操作员改变想法的指示，控制器可以起动以给发动机加燃料并且从起动转动速度加速旋转发动机，以便满足操作员扭矩需求。
在又一示例中，在允许EGR被尽可能快地吹扫的发动机转速下可以旋转未加燃料的发动机。在此，发动机转速可以基于在降低发动机扭矩需求时(例如，在操作员松油门踏板时)的进气EGR水平被选择。例如，发动机转速可以瞬时上升到不影响扭矩输出但允许EGR被尽可能快地吹扫的最大容许发动机转速。在又一示例中，在允许EGR以较低速率被吹扫的发动机转速下可以旋转未加燃料的发动机。例如，在车辆下坡行驶期间会发生操作员松油门踏板以及降低的发动机负荷/扭矩需求。通过按压车辆仪表板上的按钮或经由车辆的中央控制台上的交互显示器，操作员可以指示远距离的下坡行驶区段。通过指示远距离的下坡行驶，操作员可以指示发动机可停机一段较长时间。因此，在下坡行驶期间，可以经由发电机旋转未加燃料的发动机，使得到完成下坡行驶为止能够完成EGR吹扫。
在进一步的示例中，替代持续旋转发动机直到EGR被吹扫，可以经由发电机间歇地旋转未加燃料的发动机。例如，在下坡行驶期间，可以经由发电机脉冲地驱动未加燃料的发动机以吹扫EGR。
在416处，可以确定是否已从发动机进气歧管充分吹扫EGR。例如，可以确定进气装置内的EGR(流量、量、浓度、水平等)是否低于阈值。在一种示例中，诸如图3的传感器372的进气氧传感器可以被用于估计进气装置内的EGR浓度。其中，进气氧浓度的下降可以被用于推断出EGR稀释传送的增加。在一种示例中，阈值基于在低发动机负荷工况下的发动机的EGR容差。例如，随着EGR容差增加，阈值可以增加。
如果LP-EGR不低于阈值，则控制器可以经由马达/发电机持续旋转未加燃料的发动机直到EGR被充分吹扫。如果EGR低于阈值，则在420处，该程序包括旋转发动机至静止。例如，发动机可以经由马达旋转至静止，并且之后发动机可以维持停机，直到满足发动机重新起动工况。同时，可以使用马达扭矩持续推进车辆。这样，其允许LP-EGR速率被重新设定(例如，至零)，使得当发动机重新起动时，能够实现已知的、较高的LP-EGR速率，以改善转速-负荷映射的关键中等负荷区域内的发动机效率。
在430处，可以确定发动机重新起动工况是否满足。例如，响应电池电荷状态低于阈值电荷水平、接收到空气调节请求、操作员扭矩需求高于阈值量等中的一个或更多个，发动机可以重新起动。如果不满足发动机重新起动工况，则发动机可以维持停机，并且车辆可以继续经由马达被推进。否则，在432处，响应满足重新起动工况，发动机可以重新起动，并且发动机加燃料可以被恢复。在此，一旦重新起动发动机，则EGR可以被启用，并且由于发动机已经被吹扫，因而可以实现较高EGR流率。
回到411，如果电池SOC低于阈值电荷，则可以确定电池能够接受进一步的充电。因此，通过瞬时以发电模式操作车辆，EGR吹扫可以被启用。具体地，在422处，该程序包括响应降低的发动机负荷工况禁用EGR。禁用EGR包括关闭被联接在LP-EGR通道内的EGR阀，以禁止从涡轮下游的排气歧管进一步将排气残留物再循环到压缩机上游的进气歧管。
在424处，该程序包括在EGR禁用且发动机输出扭矩高于需求扭矩的情况下操作发动机。即，直到发动机进气装置内的EGR被充分吹扫，发动机可以继续在生成的发动机输出扭矩超过车辆推进需求的扭矩情况下以加燃料被旋转。通过在EGR阀关闭的情况下操作加燃料的发动机，被吸入空气引入系统内的新鲜进气空气可以替换进气EGR，从而加快EGR吹扫。在一种示例中，在EGR阀关闭的情况下操作加燃料的发动机1-3秒。
还在424处，该程序包括以过量的发动机输出扭矩给系统电池充电。即，利用在EGR禁用的情况下发动机操作期间生成的超过需求的扭矩的发动机输出扭矩给系统电池充电。给电池充电可以包括使用过量的发动机输出扭矩操作发电机，该发电机联接到电池。在一种示例中，发动机以发电模式操作1-3秒。
在发动机输出扭矩高于需求的扭矩的情况下操作发动机包括在基于系统电池的电荷状态和降低发动机扭矩需求时的发动机进气装置的EGR水平中的一个或更多个的发动机转速下操作发动机。例如，发动机转速可以基于电池的充电接受能力。因此，随着电池SOC和阈值电荷之间差的增加(并且因此电池的充电接受能力增加)，操作发动机的发动机转速可以增加。发动机转速也可以基于操作员松油门踏板时进气装置内的EGR水平。例如，随着松油门时EGR水平增加，会需要更多的吹扫，并且因此发动机转速可以增加。在又一些示例中，发动机转速可以基于车辆速度被进一步调整。
在426处，如在416处，可以确定是否已从发动机进气歧管充分吹扫LP-EGR。例如，可以确定进气装置内的EGR(流量、量、浓度、水平等)是否低于阈值。该阈值可以基于在低发动机负荷工况下的发动机的EGR容差。
如果LP-EGR不低于阈值，则控制器可以继续在EGR禁用且生成的过量发动机扭矩并且该过量扭矩被存储为系统电池内的电荷的情况下操作加燃料的发动机，直到EGR被充分吹扫。在428处，当进气装置内的EGR小于阈值时，该程序包括停用燃料至发动机并且减速旋转发动机至静止。然后发动机可以维持停机直到满足发动机重新起动工况。同时，可以使用来自马达/发电机的马达扭矩推进车辆。这样，其允许LP-EGR速率被重新设定(例如，至零)，使得当发动机重新起动时，能够实现已知的、较高的LP-EGR速率，以改善转速-负荷映射的关键中等负荷区域内的发动机效率。
该程序从428前进到430以确定发动机重新起动工况是否被满足，如果满足重新起动工况，则在432处重新起动发动机。一旦重新起动发动机，则EGR可以被启用，并且由于发动机已经被吹扫，因而可以实现较高EGR流率。
以这种方式，在422-428处，在从EGR流动的情况下操作发动机松油门期间，虽然电池电荷状态低于阈值电荷，但是通过在EGR禁用的情况下操作发动机可以给电池充电，直到发动机进气EGR水平低于阈值，操作发动机以生成比所需求的更多的扭矩。在此，在EGR流动的情况下操作发动机包括在联接在低压EGR通道内的EGR阀打开(例如，完全打开)的情况下操作发动机，并且在EGR禁用的情况下操作发动机包括在EGR阀关闭(例如，完全关闭)的情况下操作发动机。一旦发动机进气EGR水平低于阈值，则发动机操作和电池充电可以中断。
应当理解，虽然图4的程序示出在通过经由发电机旋转未加燃料的发动机或通过在EGR禁用且基于系统电池的充电接受能力(或SOC)给电池充电的情况下操作加燃料的发动机之间选择吹扫混合动力车辆内的LP-EGR，但是在可替代示例中，控制器可以经配置在降低的发动机负荷/扭矩需求工况期间，基于发动机进气装置内的LP-EGR水平选择。例如，如果操作员松油门踏板时LP-EGR水平较高，则控制器可以选择通过经由发电机旋转未加燃料的发动机来吹扫。否则，如果在操作员松油门踏板时LP-EGR水平较低，则控制器可以选择通过在EGR禁用的情况下以发电模式操作加燃料的发动机来吹扫。进一步地，在一些示例中，控制器可以经配置选择经由发电机旋转未加燃料的发动机作为默认吹扫选项。控制器可以然后基于操作员输入用发电模式吹扫选项覆写/超驰默认吹扫选项。
应当理解，虽然图4的程序示出响应降低的发动机负荷/扭矩需求(诸如由于操作员松油门)的EGR吹扫，但是在可替代示例中，预期到发动机停机时可以发起EGR吹扫。例如，基于车辆工况，车辆控制器可以确定即将发生的发动机停机并且在预期的发动机停机发生之前可以起动EGR吹扫。在此，可以独立于操作员输入执行EGR吹扫，例如，独立于操作员松油门踏板事件或驾驶员需求。实际上，EGR吹扫可以基于可以确定发动机停机和重新起动的频率的车辆工况(例如，车辆速度、环境湿度等)执行。通过在预期到发动机停机时发起EGR吹扫，减少了附加的吹扫延迟。
以这种方式，LP-EGR能够被迅速吹扫，并且EGR水平在降低的发动机扭矩需求工况期间能够被重新设定。迅速吹扫减少了与低负荷工况下滞留的EGR相关联的燃烧稳定性风险。此外，EGR水平的重新设定允许在增加发动机扭矩需求到中等负荷工况期间实现较高EGR速率。
在一个示例中，混合动力车辆系统包括发动机，发动机包括进气装置和排气装置；进气节气门；联接到电池的电动马达/发电机；以及使用来自发动机和马达中的一个或更多个的扭矩推进的车辆轮子。混合动力车辆系统还包括联接到发动机汽缸的直接燃料喷射器；包括由排气涡轮驱动的进气压缩机的涡轮增压器；以及用于将EGR从涡轮下游的排气装置经由EGR阀流动到压缩机上游的进气装置的EGR通道。该车辆系统可包括具有计算机可读指令的控制器，用于在从EGR流动的情况下操作发动机的松油门期间，禁用燃料喷射器；完全打开EGR阀和进气节气门中的每个；以及使用来自马达的扭矩以满足操作员扭矩需求并旋转未加燃料的发动机，发动机旋转持续一段时间直到发动机内的EGR低于阈值。在此，旋转直到发动机内的LP-EGR低于阈值包括旋转直到发动机的进气歧管内的LP-EGR量低于阈值，阈值基于扭矩需求。在一种示例中，旋转直到发动机内的LP-EGR低于阈值包括旋转直到LP-EGR流动处于零流动。旋转发动机包括在处于或高于发动机起动转动速度的发动机转速下旋转发动机。控制器可以包括进一步的指令，其用于在一段时间后旋转发动机至静止并且维持发动机停机，同时继续使用马达扭矩以满足扭矩需求。
在另一示例中，上述混合动力车辆系统的控制器包括计算机可读指令，其用于：响应操作员松油门踏板同时在EGR流动的情况下操作发动机，估计电池电荷状态；并且如果估计的电池电荷状态低于阈值电荷，关闭EGR阀；在EGR阀关闭的情况下操作发动机一段时间直到发动机内的EGR低于阈值，操作发动机以生成比所需求的扭矩更多的扭矩；以及用生成的过量发动机扭矩给电池充电，同时在EGR阀关闭的情况下操作发动机。在此，在EGR阀关闭的情况下操作发动机可以包括在基于松油门时电池的电荷状态和松油门时进气EGR水平中的一个或更多个的发动机转速下旋转发动机。进一步地，在EGR阀关闭的情况下操作发动机直到发动机内的EGR低于阈值可以包括操作发动机直到EGR流动处于零流动。控制器可以包括进一步的指令，其用于：如果估计的电池电荷状态高于阈值电荷，禁用燃料喷射器；完全打开EGR阀和进气节气门；以及使用来自发电机的扭矩以满足操作员扭矩需求并旋转未加燃料的发动机直到发动机内的EGR低于阈值。
现在参考图6的示例示出示例EGR吹扫操作。具体地，映射600在曲线602处描绘发动机转速，在曲线604处描绘马达扭矩，在曲线606处描绘LP-EGR，在曲线608处描绘燃料喷射，在曲线610处描绘电池电荷状态(SOC)，以及在曲线614处描绘LP-EGR阀的位置。
在t1之前，可以操作混合动力车辆，其中轮子扭矩的较大部分由发动机提供且轮子扭矩的较小部分由马达提供。因此，利用对应于仅来自马达的某一辅助(曲线604)的中到高负荷区域内的操作(曲线602)的发动机转速可以旋转加燃料的发动机(曲线608)。当在中到高负荷区域内操作时，LP-EGR可以流动(曲线606)，例如利用相对于空气流以固定速率提供EGR的平直规划。具体地，LP-EGR阀可以打开(曲线614)。在所描绘的示例中，LP-EGR阀示为能够在完全打开位置和完全关闭位置之间转换的双位阀。然而，在另一些示例中，EGR阀的开度可以基于LP-EGR需求被可变地调整。在t1之前的发动机操作期间，电池电荷状态可以高于阈值612，并且电池可能不能够接受进一步的充电(曲线610)。
在t1处，操作员松油门踏板会发生，从而导致发动机负荷降低至低负荷工况。响应降低的发动机扭矩需求，至发动机的EGR可以降低。这样，如果调整LP-EGR阀(例如，关闭)以降低EGR，则由于EGR传送的预压缩机位置，会存在大的传输延迟，并且EGR可能不如所期望的那样快地降低。例如，EGR可以根据虚线段609a的轮廓降低。这将导致在低负荷工况下发动机进气歧管内的过量稀释的存在，从而增加了失火和燃烧稳定性问题的可能。
为了改善低负荷工况下LP-EGR的吹扫以及使最小(例如，零流量)EGR能够在低负荷工况下被提供到发动机，EGR可以利用系统发电机的辅助被迅速吹扫。在此，由于电池电荷状态高于阈值612，可以请求利用发电机的辅助进行吹扫。具体地，在t1处，至发动机的燃料喷射被禁止，从而导致发动机转速的下降。此外，马达/发电机输出增加，以便提供足够的马达扭矩以推进车辆并满足操作员扭矩需求，同时也提供足够的马达扭矩以旋转未加燃料的发动机。这样，如果不操作马达/发电机，发动机可以根据虚线段603的轮廓减速旋转至静止。当经由马达/发电机旋转未加燃料的发动机时，LP-EGR阀可以保持完全打开。此外，进气节气门(未示出)可以完全打开。这允许空气引入系统内的EGR被迅速替换为新鲜进气空气。
旋转未加燃料的发动机包括在发动机转速601下旋转发动机。发动机转速601可以是起动转动发动机转速(cranking engine speed)。可替代地，发动机转速601可以对应于燃料喷射器停用前的发动机转速，或其函数。进一步地，发动机转速601可以对应于对发动机和变速器是最有效的发动机转速。这样，发动机可以经由马达在t1和t2之间旋转一段时间，直到LP-EGR被充分吹扫。例如，发动机可以在发动机转速601下旋转，直到LP-EGR处于或小于最小EGR水平611。在可替代示例中，EGR水平611可以包括没有EGR流，使得在较低发动机负荷工况下不提供LP-EGR。
在t2处，一旦EGR被充分吹扫，则允许发动机停止。此外，LP-EGR阀关闭。然后，发动机维持停机直到满足重新起动工况(在t3处)。同时，在t2和t3之间，可以调整马达操作，使得产生足够的马达扭矩以推进车辆。在t1和t3之间，当发动机不运转并且马达扭矩用于推进车辆和/或旋转未加燃料的发动机时，电池SOC会下降。例如，在t3处，电池SOC会降至低于阈值612。
在t3处，响应发动机重新起动工况(诸如由于操作员扭矩需求上升)，至发动机的燃料喷射可以被重新发起，并且发动机扭矩可以增加以推进车辆。与此同时，由于很大程度上用发动机扭矩推进车辆，因而马达扭矩可以减少。虽然在所描绘的示例中示出马达扭矩减少到较低水平，但是在可替代示例中，马达扭矩的使用可以被完全中断。还在t3处，LP-EGR阀打开，以在发动机操作期间重新启用EGR。进一步地，由于LP-EGR在t2处被重新设定，所以在t3处重新起动到较高负荷期间，可以传送较高LP-EGR峰值速率。
在发动机操作以及EGR传送的情况下的车辆操作可以持续直到t4。这样，足够的时间可以在t3和t4之间(虚线所描绘的)消逝。在t4处，混合动力车辆可以在发动机满足轮子扭矩需求的情况下以纯发动机模式操作。在LP-EGR流动(以及LP-EGR阀打开)的情况下，在对应于中到较高负荷区域内的操作的发动机转速下可以旋转加燃料的发动机。例如，LP-EGR可以根据相对于空气流具有EGR固定速率的平直规划被提供。在t4处发动机操作期间，电池电荷状态可以低于阈值612，并且电池可以能够接受进一步的充电。
在t5处，如在t1处，操作员松油门踏板会发生，从而导致发动机负荷降低至低负荷工况。响应降低的发动机负荷，至发动机的EGR可以降低。具体地，LP-EGR阀关闭以降低EGR。然而，即使在EGR阀关闭的情况下，由于EGR传送的预压缩机位置，也可以存在大的传输延迟，并且EGR可能不如所期望的那样快地降低。例如，EGR可以根据虚线段609b的轮廓降低。这将导致在低负荷工况下发动机进气歧管内的过量稀释的存在，从而增加了失火和燃烧稳定性问题的可能。
为了改善低负荷工况下LP-EGR的吹扫以及使最小(例如，零流量)EGR能够在低负荷工况下被提供到发动机，EGR可以通过以发电模式操作混合动力车辆系统被迅速吹扫。在此，由于电池电荷状态低于阈值612并且电池能够接受充电，可以请求通过以发电模式操作发动机来吹扫。具体地，在t5处，维持发动机加燃料和操作，但EGR被禁用。调整至发动机的燃料喷射，以生成超过推进车辆以及满足操作员扭矩需求所需的发动机扭矩。这样做时，发动机在比以其他方式推进车辆所需的转速(如虚线段607所示)更高的转速605下操作。通过在EGR阀关闭的情况下以较高转速操作发动机，空气引入系统内的EGR能够被迅速替换为新鲜进气空气，从而允许更快的EGR吹扫。由发动机生成的过量扭矩然后可以被用于给电池充电。因此，电池电荷状态在t5后可以开始上升。
操作发动机以生成过量扭矩包括在发动机转速605下旋转发动机。发动机转速605可以基于松油门时LP-EGR水平(在t5处)以及松油门时的电池SOC。随着电池电荷状态降低，能够应用较高的发动机转速605(相对于以其他方式推进车辆所需的发动机转速607)，并且由于电池能够接受更大量的电荷，因而能够生成较高水平的过量扭矩以吹扫EGR。同样地，随着LP-EGR水平增加，以及需要更多的吹扫，发动机转速605能够相对于发动机转速607进一步提升。
在EGR被禁用以及生成的过量发动机扭矩的情况下，发动机在t5和t6之间操作一段时间，直到LP-EGR被充分吹扫。例如，发动机可以继续在发动机转速605下操作，直到LP-EGR处于或小于最小EGR水平611。在可替代示例中，EGR水平611可以包括没有EGR流，使得在较低发动机负荷工况下不提供LP-EGR。还在t5和t6之间，电池电荷状态可以持续增加，直到其在t6前高于阈值612。
在t6处，一旦EGR被充分吹扫，则允许发动机停止。具体地，发动机加燃料被禁止，并且允许发动机旋转至静止。然后，发动机维持停机直到满足重新起动工况(在t7处)。同时，在t6和t7之间，操作车辆系统的马达以生成足够的马达扭矩来推进车辆。
在t7处，响应发动机重新起动工况(诸如由于操作员扭矩需求上升)，至发动机的燃料喷射可以被重新发起，并且发动机扭矩可以增加以推进车辆。与此同时，马达扭矩可以减少(例如，中断)，使得用发动机扭矩推进车辆。进一步地，由于LP-EGR在t6处被重新设定，所以在t7处重新起动到较高负荷期间，可以传送较高LP-EGR峰值速率。
以这种方式，在从以EGR操作的第一发动机停机期间，控制器可以禁用燃料喷射，并且经由马达旋转未加燃料的发动机，直到EGR低于阈值。相比之下，在从以EGR操作的第二发动机停机期间，控制器可以禁用EGR，以及旋转加燃料的发动机，直到EGR低于阈值，同时用过量发动机扭矩给电池充电。在此，在第一发动机停机期间，在旋转未加燃料的发动机时，马达扭矩用于推进车辆并且旋转发动机，而在第二发动机停机期间，在旋转加燃料的发动机时，发动机扭矩被用于推进车辆并且给电池充电。进一步地，在第一发动机停机期间，电池电荷状态高于阈值电荷，而在第二发动机停机期间，电池电荷状态低于阈值电荷。在第一发动机停机期间，在基于禁用燃料喷射之前的发动机转速的发动机转速下，旋转未加燃料的发动机，而在第二发动机停机期间，在基于禁用EGR之前的EGR水平的发动机转速下旋转加燃料的发动机。
以这种方式，在选定的降低的发动机负荷/扭矩需求工况期间，混合动力车辆系统的马达扭矩能够有利地用于吹扫低发动机负荷区域内的EGR以及改善中负荷区域内的EGR传送。通过控制马达转速以在燃料已切断之后选择性地旋转发动机，发动机升压容积内捕集的EGR能够被迅速吹扫。在其他降低的发动机负荷工况期间，混合动力车辆系统的电荷接受能力能够被有利地用于吹扫低发动机负荷区域内的EGR。通过使过量发动机扭矩存储在电池内，发动机能够在较高发动机转速(以及较高发动机输出的情况下)操作，同时EGR被禁用，从而允许空气引入系统内的EGR迅速被替换为新鲜空气。通过加快EGR的吹扫，LP-EGR速率在低负荷工况下能够更快地减少。例如，LP-EGR速率在低负荷工况下能够被重新设定。这由于低负荷工况下过量稀释的存在而减小失火和燃烧不稳定性的可能。当发动机重新起动时，加快的吹扫进一步允许实现较高的LP-EGR速率。这样，其允许发动机在其最高效率操作区域内被使用。具体地，发动机效率在中负荷区域内能够大体上被改善。升压发动机和动力分流混合动力应用之间的交互作用也允许LP-EGR的燃料经济性潜力被改善，并且减少对EGR速率的妥协，诸如当用平直EGR规划操作时在低负荷工况下的LP-EGR的运转和在中到高负荷工况下可实现的较低峰值EGR速率。总的来说，改善了车辆性能和发动机燃料经济性。
注意，在此包括的示例性控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在此公开的控制方法和程序可以被存储为非暂时存储器中的可执行指令。在此所描述的特定程序可以表示任何数目的处理策略中的一种或多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所说明的各种行为、操作和/或功能可按说明的顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略执行。同样，处理的顺序不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述提供。根据所使用的具体策略，可以重复执行所说明的行为、操作和/或功能中的一种或更多种。进一步地，所述行为、操作和/或功能可以图形化地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码。
应该清楚，因为可能有许多变化，所以在此公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在此公开的各种系统和配置，以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求具体指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等价物。此类权利要求应理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中呈现的新权利要求加以要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于混合动力车辆系统的方法，包括：
响应降低的发动机扭矩需求同时在有EGR的情况下操作发动机，基于电池电荷状态从发动机操作的第一方法和发动机操作的第二方法中进行选择；
当选择所述第一方法时，禁用至所述发动机的燃料同时使用马达扭矩来推进所述车辆，并且在EGR阀和进气节气门中的每个均完全打开的情况下经由马达旋转未加燃料的所述发动机直到发动机进气装置内的EGR量小于阈值；以及
当选择所述第二方法时，在禁用EGR且发动机输出扭矩高于需求的扭矩的情况下操作所述发动机，并且给系统电池充电直到所述发动机进气装置内的所述EGR量小于所述阈值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在有EGR的情况下操作所述发动机包括在相对于空气流以固定速率提供低压EGR即LP-EGR的情况下操作所述发动机，所述LP-EGR包括从排气涡轮下游的排气歧管经由EGR通道再循环到进气压缩机上游的所述发动机进气装置的冷却的排气残留物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在有EGR的情况下操作所述发动机包括在所述EGR通道内的EGR阀打开的情况下操作所述发动机。
4.根据权利要求3所述的方法，其中禁用EGR包括关闭EGR阀。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述阈值基于在低发动机负荷工况下所述发动机的EGR容差。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述降低的发动机扭矩需求响应操作员松油门踏板。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在发动机输出扭矩高于需求的扭矩的情况下操作所述发动机包括在基于所述电池的电荷状态和在所述降低的发动机扭矩需求下的EGR水平的发动机转速下操作所述发动机。
8.根据权利要求1所述的方法，其中给系统电池充电包括在所述发动机输出扭矩超过需求的扭矩的情况下给所述电池充电，其中所述发动机输出扭矩在EGR禁用的情况下的发动机操作期间生成。
9.根据权利要求8所述的方法，其中给所述系统电池充电包括使用过量发动机输出扭矩操作发电机，所述发电机联接到所述电池。
10.根据权利要求1所述的方法，其还包括，当选择所述第二方法时当所述进气装置内的EGR小于所述阈值时，停止至所述发动机的燃料并且减速旋转所述发动机至静止。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在有EGR的情况下操作所述发动机包括在低压EGR流动且燃料经由直接喷射被传送到升压发动机的情况下升压操作所述发动机。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述混合动力车辆系统是动力分流混合动力车辆系统。
13.一种用于混合动力车辆系统的方法，包括：
在EGR流动的情况下操作发动机的同时松油门期间，
在电池电荷状态低于阈值电荷的同时，通过在EGR禁用的情况下操作所述发动机给所述电池充电，直到发动机进气EGR水平低于阈值，操作所述发动机以生成比需求的更多的扭矩；以及
在所述电池电荷状态高于所述阈值电荷的同时，禁用至所述发动机的燃料同时使用马达扭矩来推进所述车辆，并且在EGR阀和进气节气门中的每个均完全打开的情况下经由马达旋转未加燃料的所述发动机直到所述发动机进气EGR水平低于所述阈值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中在EGR流动的情况下操作所述发动机包括在联接在低压EGR通道内的EGR阀打开的情况下操作所述发动机，并且其中在EGR禁用的情况下操作所述发动机包括在所述EGR阀关闭的情况下操作所述发动机。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述阈值电荷基于在所述松油门时所述发动机进气EGR水平，所述阈值电荷随着所述发动机进气EGR水平增加而下降。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括，在所述电池电荷状态低于所述阈值电荷的同时，在所述发动机进气EGR水平低于所述阈值之后，中断发动机操作以及中断电池充电。
17.一种混合动力车辆系统，包括：
包括进气装置和排气装置的发动机；
进气节气门；
联接到电池的电动马达/发电机；
使用来自所述发动机和所述马达中的一个或多个的扭矩推进的车辆轮子；
联接到发动机汽缸的直接燃料喷射器；
包括由排气涡轮驱动的进气压缩机的涡轮增压器；
用于将EGR从所述涡轮下游的所述排气装置经由EGR阀流动到所述压缩机上游的所述进气装置的EGR通道；以及
具有计算机可读指令的控制器，其用于：
响应操作员松油门踏板同时在EGR流动的情况下操作所述发动机，
估计电池电荷状态；
如果所述估计的电池电荷状态高于阈值电荷，
禁用至所述发动机的燃料同时使用马达扭矩来推进所述车辆，并且在EGR阀和进气节气门中的每个均完全打开的情况下经由马达旋转未加燃料的所述发动机直到所述发动机中的EGR低于阈值；以及
如果所述估计的电池电荷状态低于所述阈值电荷，
关闭所述EGR阀；
在所述EGR阀关闭的情况下操作所述发动机一段时间直到所述发动机内的EGR低于所述阈值，操作所述发动机以生成比需求的更多的扭矩；以及
用生成的过量发动机扭矩给所述电池充电，同时在所述EGR阀关闭的情况下操作所述发动机。
18.根据权利要求17所述的系统，其中在所述EGR阀关闭的情况下操作所述发动机包括在基于所述松油门时所述电池电荷状态和所述松油门时进气EGR水平中的一个或多个的发动机转速下旋转所述发动机。
19.根据权利要求18所述的系统，其中在所述EGR阀关闭的情况下操作所述发动机直到所述发动机内的EGR低于阈值包括操作所述发动机直到EGR流动处于零流动。
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