CN105041481A - 用于产生真空的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生真空的方法和系统。描述了用于降低通过抽吸器的移动流速的各种系统和方法。在一个示例中，方法包括：使进气空气流动通过连接到发动机真空消耗设备的抽吸器，以在排气温度升高时降低在抽吸器处的移动质量流速，其中所述进气空气在经过双壁排气系统的间隙时被加热。基于来自抽吸器的移动流速，调节进气节气门的位置。

Description

用于产生真空的方法和系统

技术领域

本发明涉及减少通过连接到发动机进气系统的抽吸器的移动流，以提高怠速空气控制。

背景技术

车辆系统可以包括各种真空消耗设备，这些设备使用真空致动。例如这些设备可以包括制动助力器。这些设备使用的真空可以通过专用真空泵提供。在另一个实施例中，一个或多个抽吸器(可替换地被称为喷射器、文丘里泵、喷射泵和引射器)可以连接在发动机系统中，该发动机系统可以利用发动机气流并且使用它产生真空。例如，当被包含在发动机进气系统中时，抽吸器可以使用能量产生真空，这些能量否则会被节流损失。

由于抽吸器是被动设备，当发动机系统中利用抽吸器时，抽吸器提供低成本真空产生。在抽吸器处产生的大量真空可以通过控制通过抽吸器的移动气流流速而被控制。虽然相比于电驱动的或发动机驱动的真空泵，抽吸器可以以较低成本和提高的效率产生真空，但是抽吸器在发动机进气系统中的使用已经习惯上受到可用的进气歧管真空和最大节气门旁路流约束。一些用于解决这种问题的方法包含布置与抽吸器串联的阀门，或将阀门并入到抽吸器的结构内。这种阀门可以被称为抽吸器截止阀/切断阀(aspiratorshut-offvalve)(ASOV)。阀门的打开量被控制，以控制通过抽吸器的移动气流流速，并且由此控制在抽吸器产生的真空的量，并且控制流经抽吸器进入进气歧管的空气量。

发明内容

然而，使用ASOV导致组件成本和重量的提高。另外，可能存在与使用ASOV相关的可靠性问题。为了确认ASOV适当的功能，需要ASOV的间歇诊断，因此增加了控制的复杂性。进一步，在通过ASOV运转的发动机系统内，发动机控制器需要知道通过ASOV的气流流速，这进一步增加了系统的控制负担。本文的发明人已经意识到，如果通过抽吸器的移动质量流速被充分地降低，那么对控制通过抽吸器的气流的ASOV的依赖也被降低。例如，可以消除ASOV。发明人已经进一步意识到，通过抽吸器的移动质量流速可以基于流经抽吸器的进气充气的温度改变。因此在一个示例中，提供了用于操作发动机的方法，包括：使进气空气流动通过连接到发动机真空消耗设备的抽吸器，以随着排气温度的增加降低在抽吸器处的移动质量流速，其中所述进气空气在经过双壁排气系统的间隙时被加热。以此方式，在怠速状况期间，可以使用加热的进气空气，来降低通过进气抽吸器的移动质量流速，同时也降低穿过进气节气门的气流误差。

作为示例，在发动机冷起动期间，进气空气可以从进气节气门上游流动通过排气歧管的间隙，然后在被输送到进气节气门下游的进气歧管之前，流动通过抽吸器。抽吸器可以是未装有阀门的。节气门的位置可以基于操作状况调节，诸如扭矩需求。节气门位置可以额外地被前馈调节，以补偿抽吸器泄漏质量流(即，流过抽吸器的空气)。照此，这可以考虑节气门阀周围的泄漏。在低排气温度状况下，流过抽吸器的空气(移动流)的温度可以更低，并且抽吸器移动质量流速可以更高。在这种状况期间，节气门可以被移动到关闭更多的位置，来获得期望的净质量流速。当排气温度升高时，经由间隙到达抽吸器的进气空气可以被加热。当移动流温度升高时，移动质量流速可以降低。因此，当发动机暖机时，其他所有因素相同的情况下，节气门可以移动到打开更多的位置。然而，当发动机暖机时，怠速质量气流流速降低，导致大部分怠速空气被偶然地加温。通过调节气流状况从而使得这两种效果能够基本上彼此抵消，相同的节气门角度能够满足这两种状况，并且在气流控制期间，节气门角度可以被保持。在此，被加热的较低密度的空气可以用于提供加温的怠速发动机所需要的必要的较低净质量流。此外，节气门位置还可以基于预期的气流和实际的气流之间的差异被反馈调整，随后补偿任何泄漏。

以这种方式，通过加热经由抽吸器输送到发动机的空气，移动质量流速可以被降低，降低进入发动机的质量流速，节气门不能实现低于该质量流速。通过使节气门在怠速状况期间保持较少关闭，允许太多空气质量速度的误差状态被减少，并且对怠速转速控制的火花延迟的依靠也被降低。以此方式，在抽吸器处吸真空时，怠速转速可以保持，并且不会降低燃料经济性。此外，排放到进气歧管内的被加热的空气可以在发动机冷起动期间降低空气和曲轴箱管道装置的冻结。通过使用移动流温度的改变来控制移动质量流速，减少对移动流控制的专用ASOV的需求，提供组件和成本降低的好处。

应该理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在接下来具体实施方式中进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由权利要求唯一限定。而且，要求保护的主题不限于解决上面或者在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出根据本发明的实施例的示例发动机的示意图。

图2描绘示例双壁排气歧管的示意性描述。

图3示出图2的双壁排气歧管的截面的示意性描述。

图4表示了经由双壁排气歧管的进气空气加热的示意性描述。

图5图示说明了用于当补偿气流误差时经由抽吸器将加热的进气空气输送到进气歧管的方法的高水平流程图。

图6示出了基于通过抽吸器的移动流的温度对节气门位置进行前馈调节以补偿通过抽吸器的气流的高水平流程图。

图7示出了在排气温度和抽吸器质量流速之间的示例关系。

图8示出了根据本发明的示例性节气门调节。

图9图示说明了用于诊断限定在排气系统的双壁内的间隙的堵塞的高水平流程图。

具体实施方式

本发明提供了使用来自发动机进气系统的空气来降低通过抽吸器的移动质量流速的方法和系统，诸如在图1中所示的发动机系统。当排气循环通过双壁排气系统的间隙时，来自排气的热量可以对进气空气加温，诸如图2-4中所示的排气系统。通过抽吸器的移动气流的质量流速和移动流的温度之间的关系(图7)可以被平衡，以降低抽吸器质量流速。控制器可以被配置成执行方法(诸如图5的示例方法)来调节进气节气门和废气门的位置，以补偿由来自抽吸器的移动气流的变化产生的空气流误差(图5)。对节气门位置的调节可以基于来自抽吸器的估计的质量流速(图6)。在可替换的实施例中，诸如不能提供可靠的质量流速估计的情况下，节气门调节可以基于压力、温度和质量流速如何随着这些函数改变的先验知识进行。基本上，容积流速可以基于单独的压力差被预测，并且如果估计温度可用，质量流速可以从容积流速计算出。示例的节气门调节在图8中示出。控制器可以被进一步配置成执行诊断方法(诸如图9的示例方法)，以使用经由间隙的进气空气的热量确定间隙管路是否被堵塞。

图1是示出了多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10被包含在汽车的推动系统内。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过经由输入设备130的来自车辆操作员132的输入而被控制。在这个示例中，输入设备130包括加速器踏板和踏板位置传感器134，用于产生成比例的踏板位置信号PP。发动机10的燃烧室30(又称，汽缸30)可以包括燃烧室壁32，其中设置活塞36。活塞36可以被连接到曲轴40，以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)连接到车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机马达可以经由飞轮(未示出)连接到曲轴40，以使发动机10起动操作可用。

燃烧室30可以接收经由进气道42的来自进气歧管44的进气空气，并且经由排气歧管48和排气道76排放燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48可以经由各自的进气门52和排气门54有选择地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。

在该示例中，进气门52和排气门54可以经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动而被控制。凸轮致动系统51和53可以各自包括一个和多个凸轮，并且可以利用可以被控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可以分别通过位置传感器55和57确定。在可替换的实施例中，进气门52和/或排气门54可以通过电动气门致动而被控制。例如，汽缸30可以可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由凸轮致动控制的排气门，所述凸轮致动包括CPS和/或VCT系统。

燃料喷射器66被示为直接连接到燃烧室30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室中。以此方式，燃料喷射器66提供所熟知的进入燃烧室30的燃料直接喷射。例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以可替换地或额外地包括以如下配置布置在进气道42中的燃料喷射器，该配置提供所熟知的进入燃烧室30上游的进气端口的燃料进气道喷射。

进气道42可以包括节气门62，该节气门具有节流板64。在该特定示例中，节流板64的位置可以经由提供给节气门62所包括的电动马达或执行器的信号通过控制器12来改变，节气门62是通常称为电子节气门控制(ETC)的配置。以此方式，节气门62可以被操作以改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP被提供给控制器12。进气道42可以包括质量气流传感器120和歧管空气压力传感器124，用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。在描述的实施例中，传感器124是TMAP传感器，该TMAP传感器被配置成将MAP的估计和进气歧管空气充气温度提供给控制器12。

在选定的运转模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88可以经由火花塞92将点火火花提供给燃烧室30。在一些实施例中，虽然示出了火花点火部件，但是燃烧室30或发动机10的一个或多个其他燃烧室可以在具有或没有点火火花的情况下以压缩点火模式操作。

排气传感器126被示为连接到排放控制设备70上游的排气道76。传感器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何适合的传感器，诸如线性氧传感器或者UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NO_x、HC或者CO传感器。排放控制设备70被示为沿排气传感器126下游的排气道76布置。设备70可以是三元催化剂(TWC)、NO_x捕集器、各种其他排放控制设备或者其组合。在一些实施例中，在发动机10运转期间，排放控制设备70可以通过使发动机的至少一个汽缸运转在特定的空燃比内而被定期重置。

发动机10可以进一步包括压缩设备，诸如至少包括沿进气道42布置的压缩机162的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器，压缩机162可以至少部分地被沿排气道76布置的涡轮164驱动(例如，经由轴)。对于机械增压器，压缩机162可以至少部分地被发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供到发动机的一个或多个汽缸的压缩量可以通过控制器12改变。废气门168可以跨接在涡轮164两端。特别地，废气门168可以被包括在旁路166内，旁路166连接在涡轮164的入口和出口之间。通过调节废气门168的位置，由涡轮提供的增压的量可以被控制。

图1进一步示出了排气歧管48，排气歧管48具有双壁外部140，双壁外部限定了间隙142，空气可以流动通过该间隙142。间隙可以制造成与液体空间相似。示出管道146经由止回阀154将间隙142连接到压缩机162上游的进气道42。这样，进气空气可以经由管道146从进气道42抽到间隙142，在间隙142中进气空气可以经由来自流经排气歧管48的排气的热传递被加热。止回阀154阻止从间隙142到进气道42的空气流动。在增压状况期间，可选的通道144可以从压缩机162下游和增压空气冷却器(未示出)抽取进气空气。可选通道144可以包括止回阀156，用以确保进气空气从进气歧管44到间隙142的单向流动。

加热的空气可以经由抽吸器通道148离开间隙142。抽吸器150被连接到抽吸器通道148，并且在抽吸器150的颈部处抽真空，并且真空经由位于通道56内的止回阀152应用到真空消耗设备170。作为非限制性示例，真空消耗设备170可以包括制动助力器、燃料蒸汽罐和真空致动阀(诸如，真空致动废气门)中的一个。抽吸器150是未装阀门的，并且抽吸器截止阀(ASOV)不被包括在抽吸器通道148内。如在此详细阐述的，通过改变移动流的温度，来调节通过抽吸器的移动流。通过降低对用于控制移动流的专门ASOV的需求，实现组件和成本的减少。然而，在可替换的实施例中，可以包括抽吸器截止阀。

抽吸器通道148通向节气门62下游和进气门52上游的进气歧管44。因此，部分进气空气通过间隙142，从压缩机162和节气门62的上游经由抽吸器150流入节气门62下游的进气歧管44。温度传感器124可以在抽吸器通道148的下游处被连接到进气歧管44，以测量从进气道42和抽吸器通道148的接收的进气空气的温度。特别地，温度传感器可以感测经由节气门接收的较冷的进气空气和经由抽吸器接收的较暖的进气空气的混合物的温度。基于通过间隙输送到进气歧管的进气空气的比例，在进气歧管中的气流的温度可以改变(例如，当经由间隙然后经由抽吸器的被传送的空气的比例增加时，温度可能增加)。在另一个实施例中，TMAP(温度歧管绝对压力)传感器可以被用于测量接收从进气节气门62和抽吸器150接收的空气充气混合物的温度和压力的每个。如图9详细阐述的，估计的进气空气充气温度和预期的温度之间的偏差也可以被用于诊断管道146的堵塞。如图9详细阐述的，如果节气门充气温度(TCT)基本上与歧管充气温度(MCT)相同，并且如果节气门气流流速与抽吸器流速相似，并且如果排气歧管是热的，那么没有接收到加热的空气。换一个方式描述，如果节气门气流流速低并且排气歧管是热的，那么MCT将示出组合流的温度高于节气门空气的温度。双壁系统和抽吸器的更多细节将在下面图5的描述中阐述。

控制器12在图1中示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的在这个特定示例中示为只读存储器芯片106的电子存储介质(或非暂时存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自连接到发动机10的传感器的各种信号，除了之前讨论的那些信号外，还包括来自质量气流传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量、来自连接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)、来自连接到曲轴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)、经由温度传感器124或TMAP传感器的进气空气温度和来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)。发动机转速信号RPM可以从信号PIP由控制器12产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供在进气歧管中的真空或压力的指示。注意到可以使用上述传感器的各种组合，诸如在没有MAP传感器情况下的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩指示。而且，这个传感器连同检测到的发动机转速一起，可以提供进入汽缸内的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的霍尔效应传感器118可以在曲轴的每转产生预定数量的等距脉冲。

存储媒介只读存储器106可以用表示可由处理器102执行的指令的计算机可读数据编程，该指令用于执行下面描述的(诸如在图5和6处描述的)方法以及预期到的但没有具体列出的其他变体。

如上面的描述，图1只示出了多缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以相似地包括其本身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。

现在转向图2，其示出了示例排放歧管200，排放歧管200具有双壁外部202。图3示出了来自图2的排放歧管200的截面，图示说明了双壁外部的间隙204，进气空气可以流动通过该间隙204。应该理解间隙204不同于排气歧管200的内部腔206，排气可以流动通过该内部腔206。因此，流过间隙204的进气空气可以经由来自在内部腔206流动的热排气的热传递而被加热。

图4示出了进气空气经由双壁排气歧管440加热的示例(示为截面)。在该描述的示例中，大部分新鲜进气空气在基于发动机工况经由节气门406被调节之前，通常流经压缩机402和增压空气冷却器404，并且流入进气歧管408。然后，进气空气从进气歧管408供应到汽缸410内，用于与燃料燃烧。然后，来自燃烧的排气被输出到排气歧管440。排气歧管440由双壁外部组成，其中双壁外部限定了间隙416，如先前在图2-3处阐述的。

小部分新鲜进气空气也可以从节气门406上游流入管道420内。进气空气可以从压缩机402上游在开口418处经由第一通道446被吸入管道420内。另外，或可选地，进气空气可以从设置在增压空气冷却器404下游的开口412，经由第二通道444被吸入管道420内。例如，当发动机的增压装置未被启用，并且发动机运转在非增压的状况下时，进气歧管压力可以低于环境压力。因此，进气空气可以从压缩机402上游经由开口418流入第一通道446，并且之后进入管道420。在另一个示例中，当发动机的增压装置被启用，并且发动机运转在增压状况下时，进气歧管压力可以高于环境温度，并且进气空气可以经由增压空气冷却器404下游的开口412被吸入第二通道444内，并且之后进入管道420。第一通道446中的止回阀454和第二通道444中的止回阀456确保气流是单向的并且正连续地从进气道流进排气歧管440的间隙416。

被吸入通道420的进气空气可以流入间隙416，在间隙416中进气空气经由来自排气的热传递被双壁排气歧管440的表面加热，如在424指示的。然后，被加热的空气流入管道414沿朝向进气歧管408的方向流过抽吸器450。最后，被加热的空气可以在节气门406上游的426处进入进气歧管408。因此，加热的空气然后被引入进气歧管408。应理解，在该实施例中抽吸器450是未装阀门的，并且没有被连接到抽吸器截止阀(ASOV)。

因此，通过抽吸器的移动质量流速受到流经抽吸器的空气的温度影响。具体地，随着移动流温度增加，通过抽吸器的移动质量流速减小。本文发明人已经意识到，通过使用已经在通过排气歧管的间隙时被加热的进气空气，通过抽吸器的移动流的温度能够被增加，从而降低移动质量流速。由于进气空气经由穿过排气歧管的间隙的热传递被加热，所以移动流温度和由此的移动质量流速可以基于排气温度被推算。例如，当排气温度增加时，移动流温度也可以增加，并且通过抽吸器的移动流速可以相应地减小。通过经由调节移动流温度来控制移动流速，对用于移动流控制的专用ASOV的需求被降低。例如，如在描述实施例中所示，ASOV可以被省略。

在一些示例中，在增压状况期间，期望的是，在进气系统中经由排气歧管的间隙基本上接收不到加热的空气。因此，当系统被增压时，抽吸器气流流速相对于总空气较小，然而如果将要避免经由间隙的所有空气热量，则空气可以沿第二通道444被转移到文氏管入口上游的位置，而绕开大部分间隙。

可替换地，第二通道可以连接到在中间冷却器404的底部的冷凝收集盘，以将冷凝物传送到间隙416内。这使冷凝物转变为蒸汽，然后蒸汽被发动机吸收。

因此，当由于移动流的加热，通过抽吸器的移动质量流速较低时，因为容积流速大部分被保留，所以大量的抽吸器抽吸性能被保留。当发动机为暖时，其必要的最小质量气流流速从当发动机为冷时的最小质量气流流速减小。因此，移动空气质量流速也减小是偶然的。通常，在最小质量流速的状况期间，ASOV被用于限制质量流速。在此，通过加热通过文氏管的移动流，提供限制质量流的可替换的方式。而且，即使质量流被限制，几乎没有发生限制容积流，因此，保留大量抽吸器抽吸性能。因此，通过使用加热的进气空气降低抽吸器移动流速，抽吸器质量流也可以被降低。如在此阐述的，基于从抽吸器进入进气歧管的空气的估计的质量流速，进气节气门位置可以被调节，以降低发动机运转期间的气流误差。

流过抽吸器450的空气可以为真空消耗设备产生真空，真空消耗设备诸如制动助力器、或燃料蒸汽罐或真空致动阀。在图4中描述的实施例中，抽吸器450被连接到制动助力器470，制动助力器470被连接到车辆车轮制动器(未示出)。制动助力器470可以经由止回阀452和抽吸器450连接到进气歧管408，其中制动助力器包括制动助力器真空容器472和工作腔478。止回阀452允许空气从制动助力器470朝着进气歧管408流动，并且限制气流从进气歧管408到制动助力器470。制动助力器470可以包括真空容器472(或真空腔)，其中真空容器在制动助力器的膜片476后面，用于放大由车辆操作员464经由制动器踏板462提供的力，该力施加在车辆车轮制动器(未示出)。在制动助力器470处的真空水平可以由压力传感器474估计。制动助力器470通过使用穿过膜片476的压力差起作用。通过允许大气进入工作腔478，压力差可以在膜片476两端形成，并且力可以被生成以辅助施加到制动器踏板462的力。

如图1中所述的，温度传感器124可以在抽吸器450和节气门406的下游被连接到进气歧管408。温度传感器124可以配置成测量进气空气的温度，其中该进气空气是从抽吸器450和节气门406下游接收到进气歧管内的。在一些实施例中，温度传感器124可以配置为TMAP(温度歧管绝对压力)传感器，其可以提供在进气歧管中接收的空气充气的温度和压力估计的每个。因此，基于经由节气门接收的进气空气相对于(在经过间隙时)经由抽吸器接收的进气空气的比例，在进气歧管中接收的空气的温度可以改变。例如，随着经由抽吸器接收的气流的量相对于节气门空气增加，被温度传感器估计的进气空气充气的温度可以高于节气门充气温度。另外，由于经由抽吸器接收的进气空气在经过间隙时被加热，因此随着排气温度上升，经由抽吸器接收的进气空气的温度也上升。因此，发动机控制器可以基于排气温度和通过抽吸器的移动流来预测预期的进气歧管空气充气温度。如在图9中阐述的，发动机控制器还可以基于估计的进气空气充气温度与预期的温度的偏差来识别间隙416的阻塞或堵塞。

现在转到图5，其示出用于基于来自抽吸器的气流调节进气节气门的位置的示例性方法500。具体地，基于进入进气歧管的抽吸器质量流速的估计，调节进气节气门位置。废气门位置也可以被调节以补偿气流误差。

在502处，可以估计和/或测量发动机工况。示例状况，诸如操作员扭矩需求、踏板位置、发动机转速、MAP、MAF、BP、增压水平、在连接到真空消耗设备上的真空容器中的真空水平等等，可以被估计。在504处，初始节气门位置和废气门位置可以基于估计的发动机状况确定。例如，当操作员扭矩需求增加时，节气门可以转变到打开更多的位置，而废气门被转变到关闭更多的位置。作为另一个示例，在发动机怠速状况下，节气门可以转变到关闭更多的位置(例如，到完全关闭的位置)，而废气门转变到关闭更多的位置(例如，完全打开的位置)。在506处，可以命令节气门和废气门到确定的位置。

在508处，部分进气空气可以被吸入双壁排气系统内的间隙内，以被排气加热。根据发动机增压水平，部分进气空气可以从压缩机上游或从压缩机和增压空气冷却器下游吸入。例如，当发动机增压水平较高时(或当发动机在增压可用情况下运转时)，进气空气可以从压缩机下游被吸入间隙。相比之下，当发动机增压水平较低时(或当发动机在增压不可用情况下运转时)，进气空气可以从压缩机上游被吸入间隙。当通过间隙流动时，进气空气可以经由与排气歧管的热传递而被加热，其中由于热排气的流动，排气歧管被加热。

在510处，该方法包括使进气空气流过抽吸器以降低通过抽吸器的质量流，其中进气空气在经过双壁排气系统的间隙时被加热。抽吸器可以被连接到发动机真空消耗设备。通过抽吸器的加热的进气空气的移动质量流速基于气体密度而改变，其中气体密度取决于气体温度。例如，与在较冷的温度和较高的密度下的进气空气相比，在较高温度下的进气空气可以具有较低的密度，并且可以导致较低的移动质量流速。容积流速可以基本上取决于气体温度。

在512处，流经抽吸器内的缩颈(constriction)的进气空气可以生成真空，真空可以在抽吸器的颈部处被抽出。而且，真空可以被施加到连接到抽吸器的真空消耗设备。例如，在抽吸器生成的真空可以被应用于制动助力器的真空容器，如图4中所示。

在514处，节气门和废气门位置可以被前馈调节，以补偿通过抽吸器(或“抽吸器泄露”)的质量流速。在一个示例中，在发动机冷起动期间，并且当排气温度较低时，节气门可以被前馈调节到关闭更多的位置，以补偿较高的抽吸器质量流速(由于通过抽吸器的较冷的较大密度的空气的较高移动质量流速)。另外，废气门可以被前馈调节到打开更多的位置。在另一个示例中，在发动机起动后的怠速状况期间，当排气温度较高时，节气门可以被前馈调节到打开更多的位置，以补偿较低抽吸器质量流速(由于通过抽吸器的较热的较小密度的空气的较低移动质量流速)。另外，废气门可以被前馈调节到关闭更多的位置。

经由前馈控制调整节气门位置可以基于从来自抽吸器的估计的质量气流流速获得的补偿系数。图6描述了用于估计补偿系数的方法600，并且将会在此描述。

在516，除了前馈调节节气门和废气门位置，还可以进行反馈调节来降低汽缸空气充气估计误差。具体地，可以基于真实的进气气流(如通过气流传感器估计的)和预期的进气气流之间的偏差，来执行对节气门和废气门位置的附加调节。如果存在空气计量器，那么不管空气是经由节气门进入还是经由抽吸器的移动流速进入，所有发动机气流流速被计量。如果汽缸空气充气主要经由歧管压力计量，那么空气充气估计不取决于空气是从节气门进入还是从抽吸器的移动流动路径进入。因此，移动流质量流速对于节气门控制很重要。节气门允许期望的空气进入进气歧管。这样做，控制器需要知道有多少空气已经从非节气门路径进入，诸如曲轴箱通风装置、燃料蒸汽冲洗装置、抽吸器移动流路径、抽吸器抽吸/旁通流路径等等。通过认识到在抽吸器移动流路径中的空气的排气加温作用，如在此描述的，节气门气流控制被提高。

在518处，可以基于节气门位置调节燃料喷射和/或火花正时，来提供发动机转速控制。例如，在发动机怠速状况期间，燃料和/或火花正时可以基于节气门位置被调整，以保持发动机怠速转速。在一个示例中，如果节气门位置在极限位置，诸如当节气门完全关闭时，那么发动机怠速转速可以通过延迟火花正时来保持。因此，如果火花正时未被延迟，发动机怠速转速会提高。火花正时可以基于气流误差被延迟，其又基于抽吸器质量流量被延迟。通过将加热的进气空气用作通过抽吸器的移动流，通过抽吸器的气流泄露被减少，这允许在较少地关闭节气门时补偿气流误差。通过在发动机怠速转速控制期间降低节气门关闭的频率，减少对使用火花延迟来保持发动机怠速转速的需要，从而提高燃料经济性。

现在转向图6，示出了示例方法600，其用于基于通过抽吸器的移动质量流速前馈调节节气门位置。因此，由于通过抽吸器的移动质量流速是基于移动流温度的，所以该方法允许节气门位置的前馈调节，来补偿抽吸器泄露，其中抽吸器泄露随着移动流温度的变化而变化。

在602处，可以基于排气温度推测通过抽吸器的移动流的温度。由于通过抽吸器的移动质量流包括进气空气，该进气空气在经过排气歧管的间隙时被加热，移动流温度随着排气温度变化而变化。具体地，在较高的排气温度下，更多的热量可以被传递到流经间隙的进气空气，并且因此移动流温度可以更高。因此，可以基于排气温度估计移动流温度。排气温度可以通过排气温度传感器估计。可替换地，排气温度可以作为发动机运转参数的函数估计，发动机运转参数诸如发动机转速、发动机负荷、火花延迟的量、空燃比等。

在604处，可以基于环境压力或大气压力以及在602处估计的移动流温度，来估计抽吸器质量流速。抽吸器质量流速可以随着大气压力的提高(或海拔降低)而增加。由于移动流温度与排气温度相关，所以可以基于排气温度估计抽吸器质量流速。图7示范了抽吸器质量流速和排气温度之间的示例关系。具体地，图700示出了沿X轴绘制的排气温度和沿Y轴的抽吸器质量流速。曲线702示出了随着排气温度增加，抽吸器质量流速成比例地降低。在较低的排气温度下，在间隙内的进气空气可以不被加热到较高温度。较冷的空气更密集，并且因此，通过抽吸器的移动质量流速较高。随着排气温度升高，在间隙内进气空气被加热到较高温度。较温的空气，密度较低，具有更低的质量流速。因此，在较高排气温度下，抽吸器质量流速较低。

现在返回程序600，在606处，可以基于估计的抽吸器质量流速，来确定节气门补偿系数。该补偿系数可以包括随着抽吸器质量流速增加而降低节气门位置以补偿从抽吸器进入的额外空气的系数。在608处，可以基于确定的补偿系数，来前馈调节节气门位置。例如，在移动流的温度增加并且较少量的进气空气作为气流从抽吸器流入歧管时，补偿系数可以被调节(例如，增大)，以便节气门可以移动到打开更多的位置。另一方面，如果通过抽吸器的移动气流的温度降低，导致较高的气流进入歧管，则补偿系数可以被调节(例如，减小)，以便节气门移动到关闭更多的位置。在一个示例中，将节气门移动到打开更多的位置可以包括增大节气门角度，而将节气门移动到关闭更多的位置可以包括减小节气门角度。因此，节气门位置可以补偿从抽吸器进入进气道的移动流，以降低可能由气流误差导致的过量供油。

以此方式，可以基于来自抽吸器的气流的量来前馈调节节气门位置。气流的量可以取决于流经抽吸器的移动空气的温度，从而取决于排气温度。例如，在发动机怠速状况下，如果移动流温度较高，通过抽吸器进入进气歧管的质量流速可能降低。因此，节气门可以保持较少关闭，来保持发动机转速。通过在大范围的工况期间使用加热的移动流，抽吸器质量流速被降低，并且抽吸器效率被提高。来自抽吸器的较低气流降低了保持发动机怠速空气和转速控制所需要的节气门调节。具体地，较低的抽吸器气流能够使节气门远离完全关闭的位置操作较长持续时间。通过降低节气门完全关闭的频率，在发动机怠速控制期间对火花正时调节(诸如，使用火花延迟)的需求被降低，并且因此，燃料经济性被提高。

在另一种表示中，发动机方法可以包括在发动机怠速期间，基于发动机中节气门下游经由抽吸器接收的移动流的温度，来改变对节气门位置的前馈调节。在此，移动流可以包括在经过排气歧管的间隙时被加热的进气空气，并且移动流温度可以基于排气温度推测。调节可以包括前馈调节节气门到打开更多的位置，以补偿在较高排气温度状况期间经由抽吸器在节气门下游接收的较小量的空气，和前馈调节节气门到较少打开的位置，以补偿在较低排气温度状况期间经由抽吸器在节气门下游接收的较大量的空气。该方法进一步包括，基于移动流的温度前馈调节在发动机怠速期间的节气门位置，直到到达节气门位置极限。然后，到达极限后，将节气门位置保持在极限，而基于移动流速延迟火花正时。在一个示例中，节气门位置极限包括完全关闭的节气门位置。

进气空气加热提供更进一步的优势。例如，通过经由进气歧管充气温度的提升而降低进气冲程泵工作，发动机的燃料经济性得到提高。如另一个示例，发动机燃烧稳定性得到提高，特别在轻发动机负荷下，具有增强的排气再循环(EGR)和可变凸轮正时(VCT)益处。加热还提高了发动机油的预热，降低摩擦并且提高燃料经济性。进一步，发动机的一氧化碳(CO)的排放得到提高。

参考图8，示出了示例性的节气门调节。特别地，图800在曲线802处描绘了发动机转速，在曲线804处描绘了节气门位置，在曲线806处描绘了排气温度，在曲线808处描绘了移动流温度，在810处描绘了质量流速并且在曲线812处描绘了火花延迟。质量流速可以是来自节气门的进气空气的流速和来自抽吸器的气流流速的结合。图800绘制时间在X轴上。线809代表期望的气流流速，线813代表最大制动器扭矩(MBT)。

在t0处，发动机转速(Ne)可以在较低转速范围，例如在怠速。因此，期望的气流流速也可以为低。因此，节气门可以被保持在关闭更多(例如，完全关闭)位置。由于排气温度在t0处为低，经由排气歧管的间隙在抽吸器接收的移动流的温度也可以为低。因此，在t0和t1之间，随着发动机运转继续，排气温度可以逐渐升高，并且因此移动流温度也逐渐升高，同时仍保持在阈值温度以下。由于较低的移动流温度，接收过量空气，并且实际质量流速变得高于期望的质量流速。从较冷的且较密集的抽吸器移动流接收的过量空气可以导致附加扭矩。然而，由于节气门可以在其移动的极限(例如，全关闭位置)，所以实际质量流速可能不会经由进一步节气门调节而降低。因此，附加扭矩可以通过使用火花延迟来补偿。换言之，来自密集的且冷的移动流速的过量的空气通过火花延迟补偿。

在t0和t1之间，随着排气温度增加，移动流温度也可以增加，导致实际质量流速朝着期望的气流流速(线809)降低。随着由于冷的且密集的移动流而接收到的过量空气的量降低，需要扭矩的火花补偿量降低，并且应用的火花延迟逐渐降低。在t1处，火花正时可以在MBT处或在MBT附近，并且发动机可以在不带有火花延迟的情况下运转。

在t1和t2之间，发动机转速可以继续在恒定的较低转速，诸如在怠速转速。而且，排气温度和移动流温度可以随着发动机燃烧进展继续提升。较高的移动流温度导致实际质量气流流速和期望的质量气流流速之间的较小的误差。由于通过抽吸器的降低的气流，节气门可以被调节到打开更多的位置，以将质量流速保持在期望的气流流速。在此，来自移动流速的过量空气通过节气门调节补偿，其中该节气门调节从初始关闭更多的位置朝着打开更多的位置。响应于由节气门对气流的控制，火花正时可以保持关闭到MBT，并且不需要火花延迟。通过降低对火花延迟的需求，燃料济性得到提高。

在t2和t3之间，发动机转速保持在较低的恒定转速，诸如在怠速转速。排气温度和移动流温度可以继续升高并且可以超过阈值，引起通过抽吸器的质量流速的额外减小。另外，当发动机是温的时候，期望的气流流速可以低于当发动机是冷的时候的期望的气流流速。因此，在t2和t3之间，期望的质量流速可以随着排气温度的增加而降低。在加热抽吸器移动空气质量流速的情况下，这种随着发动机升温的期望气流流速的下降是偶然的。由于流速降低，节气门可以保持在恒定的适度打开的位置。因此，在t2和t3之间，质量流速可以随着期望的气流流速降低，并且基本上没有气流误差。在此，经由加热的抽吸器的气流实现气流控制，而不需要额外的节气门或火花调整。

以此方法，节气门调节可以基于抽吸器质量流速，该抽吸器质量流速基于移动流温度被更精确地估计。通过使用加热的进气空气来提供通过抽吸器的移动流，在抽吸器产生真空，同时降低抽吸器气流并且也同时降低对保持节气门关闭的需要。在另一种表示中，发动机方法可以包括基于通过抽吸器的气流的量，在发动机怠速期间确定前馈节气门位置，在发动机从环境温度升温期间，基于排气温度估计气流的量。然后，对于到发动机的给定的总气流，相比于在较高的排气温度下，前馈节气门位置可以在较低的排气温度下被调节为关闭更多。

现在转向图9，用于诊断在所示的排气系统的双壁外部中的间隙的堵塞的示例方法900。特别地，从节气门和抽吸器接收到进气歧管内的进气空气的温度与所述空气的预期温度比较，来检测间隙的堵塞。

在904处，可以估计抽吸器质量流速和温度。如之前阐述的，移动质量流速和移动流温度的每个可以基于排气温度被推测。具体地，随着排气温度提高，并且更多热量从排气歧管转移到流经排气歧管的间隙的进气空气，移动流温度可以提高，并且抽吸器质量流速可以降低。

在906处，基于抽吸器质量流速和进一步基于通过节气门的进气气流，可以估计预期的歧管空气充气温度(MCT)。具体地，控制器可以估计在进气歧管内接收的空气充气的温度，接收的空气充气包括经由节气门接收的空气和经由抽吸器在节气门下游接收的空气的混合物。例如，在发动机怠速期间在发动机已经升温后，由于经由有关的抽吸器接收的热空气，MCT被预期更热(例如，比冷却剂温度TCT更热)。

在908处，方法包括基于进气歧管温度传感器的输出确定实际歧管空气充气温度。在一个示例中，可以使用温度传感器，诸如图1的TMAP传感器124。在910处，预期的歧管充气温度与估计的歧管充气温度比较，来确定估计的值是否低于预期的值。在一个示例中，可以确定估计的歧管充气温度是否低于预期的歧管充气温度超过阈值量。

如果估计的歧管充气温度不低于预期的歧管充气温度，那么在912处确定排气歧管的间隙是畅通的(也就是说，没有被阻塞或堵塞)。否则，在914处，如果估计的歧管充气温度低于预期的歧管充气温度，可以指示排气歧管的间隙被阻塞或堵塞。例如，可以设置诊断代码来指示阻塞。在一个示例中，间隙可能由于漏出进气空气滤清器的污垢或杂质被堵塞。这些杂质可以附着到间隙的壁上，从而降低从排气到流经间隙的进气空气的热传递，并且降低从抽吸器泄漏到进气歧管的空气的温度。

以此方式，加热通过进气系统抽吸器的移动流可以被用于控制移动质量流速，不需要专用的抽吸器截止阀。基于通过未安装阀门的抽吸器在节气门下游接收在发动机进气歧管中的移动流的估计的流速和温度，补偿节气门位置(例如，节气门角度)，可以抽真空，同时降低气流误差。在宽范围的发动机怠速状况期间，通过经由加热的移动空气降低通过抽吸器的移动空气的质量流速，节气门的位置可以保持在稍微打开的位置，而不是在完全关闭的位置。因此，发动机怠速转速可以依赖于火花正时的延迟保持降低，由此提升发动机燃料经济性。通过使空气经由排气歧管的间隙和经过未装阀的抽吸器抽吸到进气歧管内，加热发动机进气，进气冲程泵工作被减少，并且发动机燃烧稳定性得到提高。而且，对于PCV加热或节气门加热的需求被减少，并且CO的排放也减少。

注意到，此处所包括的示例性控制和估计方法可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。此处所描述的具体方法可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作或功能可以按照所示的顺序执行，并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理顺序不是实现本文描述的示例实施例的特征和优势所必须的，而是出于易于说明和描述的目的被提供。根据所使用的具体策略，所示的动作或功能中的一个或多个可以被反复地执行。而且，所描述的动作可以以图形方式表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。

应当理解，本文公开的配置和方法本质上是示例性的，并且这些具体实施例并不被认为是限制性的，因为多种变化是可能的。例如，以上技术可以被应用于V-6、L-4、L-6、V-12、对置4缸以及其它发动机类型。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/或特性的所有新颖且非显而易见的组合和子组合。

随附的权利要求具体指出被认为新颖且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可能提到“一个/一”元件或“第一”元件或其等价物。这种权利要求应当被理解为包含一个或多个这种元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求或者通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求得到保护。这些权利要求，不管在范围上比原权利要求更宽、更窄、相同或不同，都认为被包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机的方法，其包括：

使进气空气流动通过连接到发动机真空消耗设备的抽吸器，以在排气温度增加时降低所述抽吸器处的移动质量流速，其中所述进气空气在经过双壁排气系统的间隙时被加热。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抽吸器未连接到抽吸器截止阀，并且其中加热的进气空气从所述间隙途经所述抽吸器流动到节气门下游的发动机进气空气，不流过在所述间隙和所述发动机进气系统之间的任何其他设备和通道。

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述抽吸器的颈部处抽吸真空，并且把抽吸的真空应用到所述真空消耗设备。

4.根据权利要求3所述的方法，其中所述真空消耗设备包括制动助力器。

5.根据权利要求1所述的方法，其中流动包括从进气节气门上游经由所述抽吸器流动到所述进气节气门下游的进气歧管。

6.根据权利要求5所述的方法，其中从所述进气节气门上游流动包括从以下位置之一流动：当所述发动机不被增压时，从进气压缩机上游流动；当所述发动机被增压时，从增压空气冷却器下游流动。

7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括，在发动机怠速期间，基于抽吸器质量流速的量，前馈调节所述进气节气门，所述抽吸器质量流速基于通过所述抽吸器的移动流的温度。

8.根据权利要求7所述的方法，其中基于排气温度，推测通过所述抽吸器的移动流的温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述调节包括，随着通过所述抽吸器的所述移动流的所述温度降低，使所述节气门朝着关闭更多的位置移动，并且随着通过所述抽吸器的所述移动流的所述温度增加，使所述节气门朝着打开更多的位置移动。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，在所述节气门到达完全关闭的位置后，响应于抽吸器泄漏流的量，延迟火花正时，同时将所述节气门保持在完全关闭的位置。

11.根据权利要求9所述的方法，进一步包括，基于相对于估计的进气气流的预期的进气气流，反馈调节所述进气节气门。

12.一种用于发动机的方法，包括：

使进气空气流动通过双壁排气系统的间隙，然后在将所述空气输送到进气歧管之前流动通过抽吸器；和

在第一怠速状况期间，当排气温度较高时，在流动期间前馈调节进气节气门到打开更多的位置；和

在第二怠速状况期间，当排气温度较低时，在流动期间前馈调节所述进气节气门到关闭更多的位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其中在所述第一状况期间，通过所述抽吸器的移动流的温度较热，并且其中在所述第二状况期间，通过所述抽吸器的移动流的温度较冷。

14.根据权利要求13所述的方法，其中在所述第一状况期间，抽吸器质量流速较低，并且其中在所述第二状况期间，抽吸器质量流速较高。

15.根据权利要求12所述的方法，其中所述抽吸器是没有阀门的抽吸器，所述方法进一步包括，在两种状况期间，在所述抽吸器的颈部处抽真空，并且将抽吸的真空应用到真空消耗设备，所述真空消耗设备包括制动助力器、燃料蒸汽罐和真空致动阀中的一个。

16.一种用于发动机的系统，其包括：

发动机进气歧管；

进气节气门；

增压装置；

排气系统，其具有限定间隙的双壁外部；

管道，其将所述间隙连接到所述增压装置和所述进气节气门下游的所述进气歧管；

未装有阀门的抽吸器，所述抽吸器被设置在所述管道内，所述抽吸器被连接到真空消耗设备；和

控制器，其配置有储存在非暂时存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：

在发动机冷起动期间，

从所述进气节气门上游抽取进气空气进入所述间隙；

使进气空气流动通过所述抽吸器，所述进气空气在经过所述间隙时被加热；

在所述抽吸器处抽真空；和

基于通过所述抽吸器的气流的量，调节所述进气节气门的位置，所述气流的量基于所述发动机冷起动期间的排气温度被估计。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述调节包括，随着所述气流的量减少，使所述进气节气门朝着打开更多的位置移动，所述气流的量随着所述排气温度的升高而减少。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器包括进一步指令，所述指令用于将在所述抽吸器处抽取的所述真空应用到所述真空消耗设备，其中所述真空消耗设备包括制动助力器。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述系统进一步包括温度传感器，所述温度传感器被连接到所述进气节气门下游的所述进气歧管，并且其中所述控制器包括进一步的指令，所述指令用于：

比较歧管空气充气的实际温度和预期温度；和

基于所述比较，指示所述间隙的阻塞。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述实际温度基于所述温度传感器的输出，其中所述预期的温度基于抽吸器质量流速，并且其中所述指示包括响应于所述实际温度低于所述预期温度超过阈值量，指示所述间隙被阻塞。