CN106609697A - 用于利用冷凝物以提高发动机效率的方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种用于利用车载冷凝水控制车辆发动机以提高发动机效率的方法。在一个示例中，从被输送到发动机中的冷却空气收集冷凝物，然后基于发动机工况将所述冷凝物喷射到多个位置中的一个，从而将燃烧气体中的NOx保持在期望的量之下，并且避免所述发动机中的点火爆震。以这种方式，CAC中的冷凝物积聚可以被有利地利用，发动机性能和效率可以被提高，并且可以减少有害的排放。

Description

用于利用冷凝物以提高发动机效率的方法
技术领域
本说明书总体涉及用于通过有策略性地利用从增压空气冷却器收集的车载冷凝水来控制车辆发动机以提高发动机效率的方法。
背景技术
尺寸减小和升压是满足对更高效的车辆的增加的需求的方法。涡轮增压的和机械增压的发动机可被配置成压缩进入发动机的环境空气，以便增加动力。空气的压缩可引起空气温度的增加，因此可利用增压空气冷却器(CAC)，以冷却加热的空气，从而增加其密度，并且进一步增加发动机的潜在功率。当环境空气温度降低时，或者在潮湿的或下雨的天气条件期间，冷凝物可在CAC中形成，其中进气空气被冷却到水露点之下。低压(LP)EGR回路的添加附加地增加CAC中的水蒸汽含量，因此使冷凝更有可能。由于CAC的几何形状和较低的空气速度，大量的水不与空气一起被运送，并且被保持在CAC中。冷凝物可聚集在CAC的底部，或者在内部通路和冷却紊流器中。被保持在CAC中的水可引起一些问题，诸如冻结损伤以及CAC效率的减小。另外，在某些气流条件下，冷凝物可排出CAC，并且作为水滴进入发动机的进气歧管。如果发动机吸入太多冷凝物，则发动机失火和/或燃烧不稳定可发生。
Palm在美国专利No.20110094219 A1中示出解决CAC中冷凝物形成的一个方法。其中，从冷却器排放的冷凝物被收集在耦接到冷却器的出口管中的弯曲部的外表面的冷凝阀(condensation trap)中，使得冷凝物可被储存，然后释放到进气歧管。但是，本文发明人已经认识到这种系统的潜在问题。作为一个示例，虽然存储的冷凝物可以以这样的速率被释放，即使得离开冷凝阀的水的量不会干扰发动机操作，但是在特定的发动机工况下，不能实现对释放到发动机的水的量的精确控制。
发明内容
因此，本文发明人已经开发出至少部分地解决上述问题的方法。在一个示例中，提供了一种方法，其包括收集来自被输送到发动机中的冷却空气的冷凝物；基于所述发动机的工况，经由多个位置中的一个将所述冷凝物输送到发动机中；基于所述工况，确定用于所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比；以及调整所述冷凝物喷射并且部分基于所述喷射位置，调整来自所述发动机的排气的再循环，以形成所述期望的稀释。以这种方式，从CAC收集的冷凝物可包括可更新的车载水源，其可被有利地利用以满足发动机稀释要求，另外，通过从CAC移除冷凝物，以及将所述冷凝物存储在贮存器中，可解决由于冷凝物聚集和/或冻结引起的CAC效率下降和潜在的CAC损伤。
在一个示例中，确定用于所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比基于所述工况，从而将燃烧气体中的NOx保持在期望的量以下，并且避免所述发动机中的点火爆震。以这种方式，可解决发动机性能和效率问题，并且可减少有害的排放。
应当理解，上面的发明内容被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1是包括耦接到贮存器的增压空气冷却器的示例发动机系统的示意图，贮存器被配置成将冷凝物输送到多个发动机位置。
图2是根据变化的发动机工况确定在哪里喷射从增压空气冷却器收集的冷凝物的方法的流程图。
图3示出一个映射图，其可用来指示基于速度-负载条件从增压空气冷却器收集的冷凝物的喷射的位置。
图4是用于基于从增压空气冷却器收集的冷凝物的可用性，获得期望的发动机稀释的方法的流程图。
图5示出说明借助从增压空气冷却器收集的冷凝物清洁EGR冷却器的示例方法的流程图。
图6示出基于从增压空气冷却器收集的冷凝物的可用性，在变化的发动机工况下满足发动机稀释要求的时间线。
具体实施方式
下面的具体描述涉及用于利用从增压空气冷却器收集的冷凝物以增加发动机效率的系统和方法。当空气被压缩以便增加现代发动机中的功率时，压缩的空气温度可上升，并且因此在其中进气空气被冷却到水露点之下的条件期间凝结。冻结损坏，降低的CAC效率，以及进入进气歧管的冷凝物吸入是与CAC冷凝相关联的几个问题。为了克服这些缺陷，来自CAC的冷凝物可被收集和存储在贮存器中，如图1中所示。此外，已知在变化的发动机工况下将水喷射到多个发动机位置是有利的。例如，将水喷射到进气歧管可降低爆震倾向，减少NOx的形成，并且可在瞬态条件下帮助补充缓慢的LP EGR响应。此外，已知在LP EGR和HPEGR冷却器上游喷射水可提供清洁效应，并且可进一步冷却EGR，因此进一步减少NOx排放。因此，收集来自CAC的冷凝物，以及根据变化的发动机工况将所述冷凝物输送到多个发动机位置可增加发动机效率。此外，从CAC收集的冷凝物用作可更新的车载水源，因此消除对车辆操作者将流体维持在所述贮存器中的需要。图2示出根据发动机工况指示在哪里喷射从CAC收集的冷凝物的示例高水平方法。更具体地，确定是否要求发动机稀释，如果要求，则该方法指示最佳位置(多个)，以基于所述冷凝物的可用性喷射所存储的冷凝物。喷射的最佳位置可基于包括速度-负载窗口的映射图，如图3中所指示。此外，基于发动机工况将从CAC收集的冷凝物喷射到多个发动机位置可另外伴随着其它发动机控制的调整，例如，基于稀释要求和存储冷凝物的可用性，对EGR流、点火正时、气门正时、压缩量等等的调整，如图4中示出的方法中详述。另外，从CAC收集的冷凝物可被有利地利用，以清洁LP EGR和/或HPEGR，该过程将在图5中指示的方法中进一步描述。图6示出与发动机工况和稀释要求相关地喷射从CAC收集的冷凝物的示例时间线。
图1是示出在汽车的推进系统中包括的示例发动机10的示意图。发动机10被显示具有四个汽缸或燃烧室30。但是，根据本公开，可使用其它数量的汽缸。通过包括控制器12的控制系统和借助输入设备130来自车辆操作者132的输入，可至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入设备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的每个燃烧室(例如，汽缸)30可包括燃烧室壁，其中活塞(未示出)设置在燃烧室壁内。活塞可耦接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40通过中间变速器系统150可耦接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可通过飞轮耦接到曲轴40，从而实现发动机10的起动操作。曲轴40也可用来驱动交流发电机(图1中未示出)。
发动机输出扭矩可被传送到变矩器(未示出)，以驱动自动变速器系统150。此外，可接合包括前进离合器154的一个或多个离合器，以推进汽车。在一个示例中，变矩器可称为变速器系统150的部件。此外，变速器系统150可包括多个齿轮离合器152，其可根据需要被接合，以激活多个固定的变速器齿轮比。具体地，通过调整多个齿轮离合器152的接合，变速器可在较高档位(即，具有较低齿轮比的档位)和较低档位(即，具有较高齿轮比的档位)之间被转换。这样，当处于较高档位时，齿轮比差异允许经过变速器实现较低的扭矩倍增，当处于较低档位时，允许经过变速器实现较高的扭矩倍增。车辆可具有四个可用的档位，其中变速器档位四(变速器第四档位)是最高的可用档位，并且变速器档位一(变速器第一档位)是最低的可用档位。在其它实施例中，车辆可具有多于或少于四个可用的档位。如本文所详述的，控制器可改变变速器档位(例如，使变速器档位升挡或降档)，以调整经过变速器和变矩器传送到车辆车轮156的扭矩的量(即，发动机轴输出扭矩)。
当发动机负载和发动机速度(N或RPM)增加时，发动机气流增加。在较低的发动机负载和RPM下可增加通过旋转的发动机产生的进气歧管真空。在一些示例中，降档可用来增加发动机气流，并且清除在增压空气冷却器(CAC)80中积聚的冷凝物。
燃烧室30可接收来自进气歧管44的进气空气，并且可经由排气歧管46将燃烧气体排到排气通路48。进气歧管44和排气歧管46可通过各自的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括一个或多个进气门和/或一个或更多排气门。
燃料喷射器50被显示直接地耦接到燃烧室30，用于与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接地喷射到燃烧室。以这种方式，燃料喷射器50可提供到燃烧室30中的所谓的燃料的直接喷射；但是，应当理解，进气道喷射也是可能的。通过包括燃料箱、燃料泵以及燃料轨的燃料系统(未示出)，燃料可被递送到燃料喷射器50。
在下文被称为点火的过程中，喷射的燃料被诸如火花塞52的已知的点火装置点燃，导致燃烧。火花点火正时可被控制，使得火花在制造商规定的时间之前(提前)或之后(延迟)发生。例如，火花正时可从最大制动扭矩(MBT)正时被延迟以控制发动机爆震，或者在高湿度条件下被提前。具体地，MBT可被提前，以解决慢的燃烧速率。在一个示例中，火花可在踩加速器踏板期间被延迟。在替换的实施例中，压缩点火可被用来点燃喷射的燃料。
进气歧管44可接收来自进气通路42的进气空气。进气通路42和/或进气歧管44包括具有节流板22的节气门21，以调节到进气歧管44的流动。在该特定示例中，通过控制器12可改变节流板22的位置(TP)，从而实现电子节气门控制(ETC)。以这种方式，可操作节气门21，以改变提供到燃烧室30的进气空气。例如，控制器12可调整节流板22，以增大节气门21的开口。增大节气门21的开口可增加供应到进气歧管44的空气的量。在替换的示例中，节气门21的开口可被减小或完全闭合，以切断到进气歧管44的气流。在一些实施例中，附加的节气门可存在于进气通路42中，诸如压缩机60上游的节气门(未示出)。
此外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可借助EGR通路，诸如高压EGR通路140，将期望部分的排气从排气通路48输送到进气通路42。借助EGR阀，诸如高压EGR阀142，通过控制器12可改变提供到进气通路42的EGR的量。在一些条件下，EGR系统可用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统，其中EGR通过EGR通路140被从涡轮增压器的涡轮的上游输送到涡轮增压器的压缩机的下游。图1还示出低压EGR系统，其中EGR通过低压EGR通路157被从涡轮增压器的涡轮的下游输送到涡轮增压器的压缩机的上游。低压EGR阀155可控制提供到进气通路42的EGR的量。在一些实施例中，发动机可包括高压EGR系统和低压EGR系统，如图1中所指示。在其它实施例中，发动机可包括低压EGR系统或高压EGR系统。当可操作时，EGR系统可引起压缩空气中冷凝物的形成，尤其当压缩空气被增压空气冷却器冷却时，如下面更详细地描述。例如，低压EGR通路157可包括低压EGR冷却器159，并且高压EGR通路140可包括高压EGR冷却器143。
发动机10可还包括诸如涡轮增压器和机械增压器的压缩装置，其包括沿进气通路42布置的至少一个压缩机60。对于涡轮增压器，压缩机60可借助，例如轴或其它耦接布置，被涡轮62至少部分地驱动。涡轮62可沿排气通路48被布置。各种布置可被提供以驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可被发动机和/或电机至少部分地驱动，并且可不包括涡轮。因此，借助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通过控制器12改变。
在图1中示出的实施例中，压缩机60可主要通过涡轮62驱动。涡轮62可由流过排气通路48的排气驱动。因此，涡轮62的驱动运动可驱动压缩机60。这样，压缩机60的速度可基于涡轮62的速度。当压缩机60的速度增加时，更多的升压可通过进气通路42被提供到进气歧管44。
此外，排气通路48可包括废气门26，用于使排气转向远离涡轮62。另外，进气通路42可包括压缩机旁路或再循环阀(CRV)27，其被配置成将进气空气转向绕过压缩机60。例如，当期望较低的升压压力时，废气门26和/或CRV27可以被控制器12控制以打开。例如，响应于压缩机喘振或潜在的压缩机喘振事件，控制器12可打开CRV27，从而减小在压缩机60的出口的压力。这可减小或停止压缩机喘振。
进气通路42可还包括增压空气冷却器(CAC)80(例如，中间冷却器)以减小涡轮增压或机械增压后的进气气体的温度。在一些实施例中，CAC80可以是空气对空气热交换器。在其它实施例中，CAC80可以是空气对液体热交换器。CAC80也可以是可变容积的CAC。来自压缩机60的热增压空气(升压空气)进入CAC80的进口，当其行进通过CAC时冷却，并且然后离开以穿过节气门21，然后进入发动机进气歧管44。来自车辆外面的环境气流可通过车辆前端进入发动机室，并且横穿CAC，从而有助于冷却增压空气。当环境空气温度降低时，或者在潮湿的或下雨的天气条件期间，冷凝物可在CAC中形成和聚积，其中增压空气被冷却到水露点之下。此外，当进入CAC的增压空气被升压时(例如，升压压力和/或CAC压力大于大气压力)，如果CAC温度下降到露点温度之下，则冷凝物可形成。当增压空气包括再循环排气时，冷凝物可变成酸性的，并且腐蚀CAC外壳。此外，如果冷凝物在CAC中积聚，则其可在增加气流的时间期间被发动机吸入。因此，不稳定的燃烧和/或发动机失火可发生。
为了上述的原因，可包括贮存器190，以便在上述条件下收集CAC中形成的冷凝物。在一个示例中，贮存器190可通过通路194连接到CAC80。在一个示例中，贮存器190可包括耦接到贮存器的流体液位传感器(未示出)。贮存器190可还包括一个泵或多个泵(未示出)，其被配置成将收集的冷凝物输送到多个位置。例如，存储的冷凝物可以被从贮存器190输送到包括进气歧管44，HP EGR冷却器143上游，以及LP EGR冷却器159上游中的一个或多个的位置。存储的冷凝物的输送可通过阀，诸如阀191、192、193进一步控制，例如，这些阀被配置为响应于来自控制器12的命令以打开和关闭。此外，控制器12可调整一个或多个阀191、192、193以被打开到变化的程度，以便精确地调节到一个或多个发动机位置的存储的冷凝物的流动。另外，喷射器，诸如喷射器195、196、197可被配置成将存储的冷凝物喷射到上面指示的一个或多个发动机位置，包括但不限于进气歧管44，LP EGR冷却器的上游，以及HP EGR冷却器的上游。例如，喷射器195、196和197可以被控制器12控制从而精确地调节流体喷射的持续时间。将水喷射到进气歧管中的优点包括由于冷却效应的容积效率的增加，燃烧室中几乎均匀的水分布，爆震倾向减小，以及NOx减小中的一个或多个。将水喷射到进气歧管中也可在瞬态条件下帮助补充缓慢的LP EGR响应。另外，水可以用受控的方式被喷射到进气歧管中，并且当发动机可以容许水喷射时，喷射可与火花正时，升压水平，EGR速率，阀正时等等协调进行。将水喷射到LP/HP EGR冷却器上游可提供益处，诸如水在EGR冷却器上具有的清洁效应。例如，水喷射可从EGR冷却器表面移除沉积物，从而提高EGR冷却器的性能。另外，水也可进一步冷却EGR，这可通过减少泵工作，转换λ增加制动热效率，并且进一步减少NOx排放。正如进入进气歧管的水喷射，LP/HP EGR冷却器上游的水喷射可以受控的方式进行，并且当发动机可容许水喷射时，与火花正时，升压水平，阀正时等等协调进行。当贮存器190收集和存储CAC冷凝物时，溶液可在某些条件下易于冻结。为了防止冻结，冷凝物容器可配备有加热器，或可被安装在排气歧管附近，以便防止冻结，或者在收集的冷凝物在贮存器190内被冻结的情况下快速地解冻冷凝物。
发动机10可还包括定位在进气通路42和/或进气歧管44中的一个或多个氧传感器。这样，一个或多个氧传感器可称为进气氧传感器。在示出的实施例中，氧传感器162被定位在CAC80的下游和节气门21的上游。在另一个示例中，氧传感器162可被定位在CAC80出口的下游和节气门21的下游。在其它实施例中，氧传感器162或第二氧传感器可被定位在CAC的进口。氧传感器也可被定位在低压EGR通路157的出口和压缩机60的进口之间的进气通路42中。进气氧传感器162可以是用于提供增压空气(例如，流过进气通路42的空气)的氧浓度的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器，进气UEGO(通用或宽域排气氧)传感器，双态氧传感器等等。在一个示例中，进气氧传感器162可以是进气氧传感器，其包括作为测量元件的加热元件。
如本文所详述的，进气氧传感器162可被配置成提供关于在进气歧管中接收的空气和EGR充气的氧含量的估计值。压力传感器124可被定位在氧传感器162附近用于估计进气压力，在该进气压力下氧传感器162的输出被接收。因为氧传感器162的输出受进气压力的影响，因此在参考进气压力下可获知参考氧传感器输出。在一个示例中，参考进气压力是节气门进口压力(TIP)，其中压力传感器124是TIP传感器。在可替换的示例中，参考进气压力是通过MAP传感器122感测的歧管压力(MAP)。另外，进气通路42可包括湿度传感器164，其被配置成估计进气空气的相对湿度。在一个实施例中，湿度传感器164是UEGO传感器，其被配置成基于传感器在一个或多个电压下的输出，估计进气空气的相对湿度。在一些示例中，基于湿度传感器164的输出，可校正氧传感器162的输出。
进气氧传感器162可用于估计进气氧浓度，总的充气稀释，以及在EGR流动时(例如，在打开EGR阀142或155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，将打开EGR阀142或155时氧传感器162的输出的变化与传感器在没有EGR的情况下操作的参考点(零点)进行比较。基于从在没有EGR的情况下的操作时间的氧气量的变化(例如，减少)，可计算当前提供到发动机的EGR流。例如，在将参考电压(Vs)施加到传感器时，传感器输出泵浦电流(Ip)。氧浓度的变化可与传感器在有EGR的情况下的输出相对于在没有EGR的情况下(零点)的传感器输出的泵浦电流(6Ip)的变化成比例。基于估计的EGR流与预期的(目标)EGR流的偏差，可执行进一步的EGR控制。
例如，当EGR流动时，在氧传感器162的氧浓度的变化可用来推断EGR的量或流率，EGR的量或流率然后可用于进行EGR流调整(借助EGR阀142和/或155)，火花正时调整，进气门或排气门正时调整，压缩量的调整，节气门位置调整，和/或水喷射调整(借助调整一个或多个阀191、192、193以及一个或多个喷射器195、196、197，以便调节存储的冷凝物到一个或多个发动机位置的流动)。例如，控制器12可以基于来自氧传感器162的反馈以估计稀释百分比。在一些示例中，控制器12然后可调整EGR阀142，EGR阀155，节流阀21，CRV27，火花正时，进气门或排气门正时，压缩量，水喷射位置195、196、197，和/或废气门26中的一个或多个，以实现期望的进气空气EGR稀释百分比。在另一个示例中，控制器可确定总的充气稀释(无论EGR是否在流动)，其表示由于气流中的稀释剂(包括EGR和水蒸汽)引起的充气的总稀释百分比。在一些示例中，控制器12可假设总的充气稀释为EGR。在其它示例中，例如，如果水被喷射在LP/HP EGR冷却器的上游，或者如上所述被直接喷射到进气歧管中，则总的充气稀释可表示气流中包括EGR和水蒸汽的稀释剂的总和。控制器12然后可调整EGR阀142，EGR阀155，火花正时，进气门或排气门正时，压缩量，节气门21，CRV27，和/或废气门26中的一个或多个，以实现进气空气的期望的总充气稀释百分比。
在水被从CAC释放到增压气流中时的条件期间，水滴形式的水可接触氧传感器162。当水碰撞传感器时，氧传感器162的加热元件可使水蒸发，并且将其作为增压气流中的局部蒸汽或稀释剂进行测量。如下面进一步讨论的，这可致使在氧传感器162测量的进气氧减少。因此，当EGR流动时，基于在氧传感器162测量的进气氧的EGR流被过高地估计。当EGR不流动时，总的充气稀释水平可以被过高地估计。过高估计的EGR和/或总的充气稀释可导致不准确的节气门调整，其可将到发动机的气流增加到比扭矩需求所要求水平的更高的水平。为了防止水被释放到增压气流中，来自CAC的冷凝物可被收集和存储在贮存器，诸如贮存器190中。如上所述，存储的冷凝物因此可被输送到多个发动机位置，例如，进气歧管44，HP EGR冷却器143的上游，LP EGR冷却器159的上游，用于在其中水喷射可以是有利的并且喷射的水的量可被准确地控制的条件下对其进行喷射。
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102，输入/输出端口104，在该特定示例中被示为只读存储器芯片106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108，不失效存储器110，以及数据总线。控制器12可接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，用于执行各种功能以操作发动机10。除了先前讨论的那些信号之外，这些信号可包括来自MAF传感器120的引入的质量空气流量的测量值；来自在发动机10内的一个位置中示意性地示出的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型的)的表面点火感测信号(PIP)；来自所讨论的节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自所讨论的传感器122的绝对歧管压力信号，MAP。根据信号PIP，控制器12可产生发动机速度信号，RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可被用来提供进气歧管44中真空或压力的指示。需注意，上述传感器的各种组合可被使用，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或者反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器与所检测的发动机速度一起可提供引入汽缸的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也被用作发动机速度传感器的霍尔效应传感器118可以在曲轴40的每个旋转产生预定数量的等距脉冲。
可将信号发送到控制器12的其它传感器包括在增压器空气冷却器80的出口的压力传感器124，氧传感器162，湿度传感器164，以及升压压力传感器126。在一个示例中，压力传感器124也可以是温度传感器。未示出的其它传感器也可存在，诸如用于确定在增压空气冷却器的进口处的进气空气速度的传感器，以及其它传感器。在一些示例中，存储介质只读存储器芯片106可被编程具有计算机可读数据，其表示可由微处理器单元102执行以便进行下面描述的方法以及可预期但没有具体列出的其它变型的指令。
图1的系统提供发动机系统，其包括进气歧管，定位在进气歧管上游的进气通路中的增压空气冷却器，在增压空气冷却器下游耦接到进气歧管的进气节气门，包括用于借助EGR阀将排气残留物从排气通路再循环到进气通路的多个通路的排气再循环(EGR)系统，耦接到进气通路的在增压空气冷却器下游且在进气节气门上游和/或进气歧管中节气门下游的氧传感器，以及沿进气通路布置并且可由涡轮至少部分地驱动的压缩机。发动机系统还包括连接到CAC的贮存器，其被配置成收集和存储来自CAC的冷凝物，所述冷凝物可被输送到多个发动机位置，例如进气歧管，LP EGR冷却器的上游，以及HP EGR冷却器的上游。发动机系统还包括具有计算机可读指令的控制器，用于根据变化的发动机工况将存储的冷凝物喷射到多个发动机位置中，以及用于根据变化的发动机工况借助多个位置中的一个或多个位置将排气从所述发动机输送到进气口。在一个示例中，基于所述发动机工况可以确定用于燃烧的稀释的期望百分比，从而将燃烧气体中的NOx保持在期望的量以下，并且避免所述发动机中的发动机爆震。基于为输送所述冷凝物而选择的所述位置以及基于为输送所述排气而选择的所述位置，可喷射确定量的冷凝物并且调整排气的再循环，使得获得期望的稀释。获得期望的稀释可还要求附加的调整，例如调整点火正时，调整气门正时，调整压缩速度等等。另外，在获得期望的稀释中，当所述冷凝物的可用性改变时，可重新调整喷射的冷凝物的量，排气的再循环的量，点火正时，气门正时，压缩速度等等。在一个示例中，响应于冷凝物的低液位，通过调整点火正时，调整气门正时，以及/或者调整压缩速度，可获得期望的稀释以便满足稀释要求，以避免点火爆震或非期望的发动机温度。
如先前所讨论的，进气氧传感器162可用于根据由于作为稀释剂的EGR和/或水蒸汽的添加而引起的氧含量的变化量来测量进气充气中EGR的量(或总的充气稀释)。在操作期间，进气氧传感器162的泵浦电流可指示气流中氧的量。因此，当更多的稀释剂被引入时，传感器可输出对应于较低的氧浓度的读数或泵浦电流。在估计期间，标称参考电压(例如，在450 mV)或能斯特电压被施加到传感器，并且输出(例如，在施加较低的参考电压时传感器输出的泵浦电流)被指出。基于相对于传感器的零点(即，在没有稀释条件(EGR或水)下的传感器输出)的传感器的输出，获悉氧浓度的变化，并且推断进气稀释。以这种方式，响应于EGR流的变化和/或响应于将冷凝物喷射进多个发动机位置，来自氧传感器162的输出可用来指示进气稀释百分比。例如，响应于发动机工况，将从CAC收集的冷凝物喷射到进气歧管内可以是有利的。因此，总的EGR流的调整可以被指示使得获得期望的稀释百分比。因此，可利用氧传感器162的输出以便协调进气歧管冷凝物喷射与EGR流的减小同时进行，使得期望的百分比可被获得并且被维持一段时间，在该段时间内规定的稀释是最佳的。在其它示例中，发动机操作参数可指示稀释要求，使得冷凝物可被喷射到多个发动机位置中的一个或多个中，并且因此，可进行EGR流、点火正时、进气门和排气门正时、压缩速度等等的调整，以便获得期望的稀释百分比。以这种方式，将冷凝物喷射到多个发动机位置可以被有利地利用以满足发动机稀释要求，并且增加发动机效率，因此消除与CAC冷凝物相关联的问题，诸如冻结，减小的CAC效率，以及由于到进气歧管中的水吸入而引起的发动机失火和/或燃烧不稳定。
图2中示出高水平示例方法200的流程图，高水平示例方法200用于确定喷射从CAC收集的冷凝物的路径。更具体地，方法200包括确定是否要求发动机稀释，并且如果要求，则可以将从CAC收集的冷凝物喷射到进气歧管、LP EGR冷却器的上游和/或HP EGR冷却器的上游中的一个或多个中。可替换地，如果不要求稀释，则方法200包括确定是否要求清洁LPEGR冷却器或HP EGR冷却器中的一个或多个。虽然方法200将参考本文描述的并且在图1中示出的系统被描述，但是应当理解，类似的方法可应用到其它系统而不离开本公开的范围。方法200可通过控制器，诸如图1中的控制器12完成，并且可作为非临时存储器中的可执行指令而被存储在控制器内。用于完成方法200和包括在本文中的其余方法的指令可以被控制器基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器(诸如参考图1上文所述的传感器)接收的信号而执行。根据下面所述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器以调整发动机操作。
方法200在205开始，并且包括评估当前的工况。工况可被估计、测量和/或推断，并且可包括一个或多个车辆条件，诸如车辆速度、车辆位置等等，各种工况，诸如发动机状态、发动机负载、发动机速度、空气燃料比(A/F ratio)、火花正时、升压等等，各种燃料系统条件，诸如燃料液位、燃料类型、燃料温度等等，各种蒸发排放系统条件，诸如燃料蒸汽罐负载、燃料箱压力等等，以及各种环境条件，诸如环境温度、湿度、大气压力等等。在210，方法200包括确定是否要求发动机稀释。稀释要求可以基于当前的发动机操作参数(例如，发动机速度和负载)而被指示。发动机稀释要求可以基于多种因素而被确定，包括但不限于，NOx形成，发动机温度，空气/燃料比，预点火事件，以及发动机爆震的存在。在一些示例中，期望的稀释速率也可以根据发动机的最佳燃料经济性而被确定。如果在210确定不要求稀释，则方法200前进到212，其中控制器维持当前的发动机操作参数。在212维持当前的发动机操作参数可包括将诸如阀191、192、193的CAC输送阀和诸如喷射器195、196、197的喷射器维持在它们当前的状态。作为另一个示例，在212，方法200可还包括将诸如阀142的HP EGR阀和诸如阀155的低压EGR阀维持在它们当前的状态。然后方法可结束。
如果在210确定要求发动机稀释，则方法200前进到220，其中确定从CAC收集的冷凝物是否是可用的。冷凝物是否是可用的可基于阈值，在阈值之上可测量的冷凝物存在于CAC贮存器中，在阈值之下可测量的冷凝物不存在。在一个示例中，通过耦接到贮存器的流体液位传感器可指示从CAC收集的冷凝物的存在。在另一个示例中，通过监测用于将CAC冷凝物输送到多个发动机位置的泵的电流消耗，可指示冷凝物的存在，即，当水位是空的时，泵功将减少，并且因此泵将消耗较少的电流。如果在220确定CAC冷凝物不是可用的，则方法200前进到240，其中确定期望的稀释百分比。期望的稀释百分比可以基于当前的发动机操作参数(例如，发动机速度和负载)，NOx形成，发动机温度，空气/燃料比，预点火事件，以及发动机爆震的存在而被指示。在一个示例中，当发动机负载增加时，可期望更高的稀释百分比，以减小发动机爆震的可能性，以及改善发动机NOx排放，但是受到燃烧稳定性限制。在一些示例中，期望的稀释速率也可以根据发动机的最佳燃料经济性而被确定。在240确定期望的稀释之后，方法200前进到245，其中实施控制系统的适当变化以便满足稀释要求。例如，进气空气的期望的稀释百分比可以通过EGR阀(诸如图1中示出的142和/或155)中一个或多个的调整，调整火花正时，调整进气门正时或排气门正时，调整压缩量等等而被满足。然后方法220可结束。
返回到220，如果确定CAC冷凝物是可用的，则方法200前进到225，其中确定是否要求清洁LP EGR冷却器或HP EGR冷却器中一个或多个。通过测量或模型可确定EGR冷却器清洁需求。作为一个示例，测量可包括确定EGR冷却器中的颗粒负载大于阈值颗粒负载。颗粒物质负载可以通过测量EGR冷却器上游和下游的EGR压力的变化而被确定。高于阈值颗粒负载的颗粒物质负载可产生流动阻塞，从而致使EGR冷却器两端的压力变化增加。因此，如果EGR冷却器两端的压力变化大于阈值EGR冷却器压力，那么EGR冷却器可能被弄脏。作为另一个示例，颗粒物质负载可以通过测量EGR冷却器下游和上游的EGR的温度而被确定。高于EGR冷却器中阈值颗粒负载的颗粒物质负载可减少EGR和EGR冷却器之间的热传递属性。颗粒物质可减少EGR冷却器和EGR之间表面接触的量。因此，EGR冷却器下游的EGR的温度可高于阈值冷却EGR温度。
确定EGR清洁需求的模型可包括计划的定期性维护，诸如在预定数量的行驶英里(例如，5000)或使用小时(例如，100)之后。如果控制器(例如，控制器12)确定EGR冷却器清洁需求，那么方法200包括清洁LP EGR冷却器和/或HP EGR冷却器中的一个或多个，如通过图5中详述的方法所描述的。如果检测到没有EGR冷却器清洁需求，则方法200前进到230。
在230，方法200包括基于发动机工况，确定用于冷凝物喷射的最佳位置，所述发动机工况包括如图3中详细描述的发动机速度和负载。根据发动机速度和负载之间的关系，最佳位置可包括进气歧管，LP EGR冷却器的上游，和/或HP EGR冷却器的上游中的一个或多个。在确定最佳喷射位置(多个)之后，方法200前进到235，其中水喷射到期望的喷射位置是通过使被配置成将水引导到规定的位置的泵中的水压力升压实现的。根据图4中详述的方法，方法200然后可继续在确定的位置进行喷射。
现在转到图3，示出映射图300，用于确定水喷射的一个最佳位置或多个最佳位置。具体地，基于速度-负载窗口，映射图300标识区域(在本文被显示为区域302、304、306、308、310)，其中从CAC冷凝物收集的水的直接喷射可以用作满足发动机稀释要求，如结合图2中描述的方法所描述的。在不同的发动机工况下，将水喷射到进气歧管、LP EGR冷却器的上游或HP EGR冷却器的上游可以是有益的。
例如，在特征是高负载和低速度的区域(诸如区域302)中操作的车辆可易于预点火燃烧事件和爆震。在该区域中，HP EGR流是不充分的，并且LP EGR具有缓慢的瞬时响应。因此，到进气歧管中的水喷射可补充LP EGR，从而满足稀释要求以解决预点火事件和发动机爆震。另外，在该区域中将进气歧管喷射与喷射到LP EGR冷却器上游以进一步冷却EGR流并且清洁LP EGR冷却器结合可以是有利的。在另一个示例中，在特征是高负载和高速度的区域(诸如区域304)中操作的车辆可具有升高的排气温度以及颗粒物质排放的增加。在该区域中，HP EGR流也是受限的，并且LP EGR类似地具有缓慢的瞬时响应。因此，在该区域中，再一次将水喷射到进气歧管中也可用来补充HP EGR和LP EGR，从而满足稀释要求，以降低排气温度并且抑制颗粒物质排放。另外，在该区域中将进气歧管喷射与喷射到HP EGR和LPEGR冷却器上游，因此进一步冷却EGR流，减少NOx形成，并且清洁HP EGR和LP EGR冷却器结合起来可以是有利的。另一个示例包括一些条件，其中车辆在特征是非常高的负载和高速度的区域中操作，诸如区域308，其中LP EGR是流动受限的并且因此HP EGR加上到进气歧管中的水喷射可以是有利的，以及车辆在特征是高负载和低速度的区域中操作，诸如区域306，其中由于升压限制，HP EGR或LP EGR是流动受限的，并且因此稀释可以主要通过到进气歧管中的水喷射而被实现。在这些情形的任一个中，EGR流被限制，以解决稀释要求，并且因此到进气歧管中的水喷射可以是有利的。此外，高负载和高速度区域(诸如区域308)特征可以是超过区域304的观察值的更高的排气温度和增加的颗粒物质，指示对更多量的水喷射的要求，以减少该区域中的EGR冷却器污染。
在另一个示例中，对于在中等负载，中等速度条件下操作的车辆，诸如在以区域310为特征的区域，LP EGR冷却器中一个或多个的上游和/或HP EGR冷却器上游的水喷射可以是有利于进一步冷却EGR和燃烧室，因此通过转换λ增加制动热效率，并且进一步减少NOx排放。
现在转到图4，示出一个方法，其用于将从CAC收集的冷凝物喷射到如通过图2中详述的方法并且结合根据图3的估计的发动机工况确定的包括进气歧管、LP EGR冷却器的上游和/或HP EGR冷却器的上游中的一个或多个的发动机位置。用于完成方法400和本文包括的其余方法的指令可以通过控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如上面参考图1所述的传感器)接收的信号而被执行。根据下面所述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器以调整发动机操作。应当理解，方法200可应用到具有不同配置的其它系统而不离开本公开的范围。
在405，方法400包括确定期望的稀释百分比。基于当前的发动机操作参数(例如，发动机速度和负载)、NOx形成、发动机温度、空气/燃料比、预点火事件以及发动机爆震的存在，可指示稀释百分比。在一个示例中，当发动机负载增加时，可期望更高的稀释百分比，以减小发动机爆震的可能性，以及改善发动机NOx排放，但是受到燃烧稳定性限制。在一些示例中，根据发动机的最佳燃料经济性，也可确定期望的稀释速率。
在407，方法400包括基于在405指示的期望的稀释百分比，确定在如结合图2中示出的方法描述的所指示的一个或多个发动机位置处的冷凝物喷射百分比与EGR百分比的最佳比率。例如，在特征是高负载和低速度的区域(诸如图3中描述的区域302)中操作的车辆可易于预点火燃烧事件和发动机爆震。由于水从液体到蒸汽的状态变化提供了显著的冷却效应，因此直接到进气歧管中的冷凝物喷射可以是有利的。因此，在该示例中，可增加冷凝物喷射的百分比，并且减小EGR的百分比，以满足期望的稀释百分比。在另一个示例中，对于在特征是中等负载和中等速度的区域(诸如图3中描述的区域310)中操作的发动机，增加EGR的百分比并且相应地减小在预定位置的冷凝物喷射的百分比可是有益的，使得可以满足期望的稀释，同时减少泵送损失。在其它示例中，例如，在诸如304、306、308的区域操作的发动机指示，最佳冷凝物喷射百分比与EGR百分比可以变化。因此，在407，例如，借助在发动机控制单元(诸如结合图1描述的控制器12)存在的查找表，可指示最佳冷凝物喷射百分比对EGR百分比。更具体地，基于期望的稀释，查找表可指示针对给定发动机工况的最佳冷凝物百分比与EGR百分比。此外，查找表可包括附加的控制值以最佳地实现稀释要求，诸如火花正时调整，进气门或排气门正时调整，和/或压缩量调整。基于与EGR流、火花正时、进气门和/或排气门正时和压缩中一个或多个相关的在一个或多个发动机位置处的所指示的冷凝物喷射百分比，可确定为满足所述稀释要求所要求的冷凝物的阈值液位。
在410，精确地确定从CAC收集的冷凝物的可用量。在一个示例中，从CAC收集的冷凝物的精确量可通过被耦接到贮存器的流体液位传感器来指示，或者可通过监测被用于将CAC冷凝物输送到多个发动机位置的泵的电流消耗来指示，如结合图2在上文先前描述的。
在415继续，方法400包括确定在410测量的CAC冷凝物的液位是否高于或等于在407针对喷射位置中的每一个确定的阈值。例如，如果确定如通过图2中详细描述的方法所指示的用于到单个位置中的CAC冷凝物喷射的条件存在，则在415指示CAC冷凝物的液位是否高于或等于为了满足期望的稀释而在特定位置所要求的所认为的冷凝物的阈值液位。在另一个示例中，如果确定如通过图2中详细描述的方法所指示的用于到多个位置的CAC冷凝物喷射的条件存在，则在415指示CAC冷凝物的液位是否高于或等于为满足期望的稀释所要求的所认为的冷凝物的阈值液位的总和。
如果在415确定CAC冷凝物的液位低于阈值，则方法400前进到420，其中方法400包括确定多个位置中的一个或多个是否被指示进行喷射。如果多个位置被指示，则方法400前进到425，其中基于在407通过查找表指示的与在410指示的冷凝物的可用量相关的先前确定的百分比，调整到每个确定位置的喷射量。例如，如果指示到进气歧管和LP EGR冷却器两者的喷射，并且基于在407的设定阈值，则喷射的比例被确定为2∶1(进气歧管：LP EGR冷却器)，在425，方法400包括调整喷射的量，使得虽然喷射量小于在407确定的阈值量，但仍维持该比例。由于较低的喷射量，因此，EEGR流、火花正时、进气门和/或排气门正时和/或压缩中的一个或多个可被相应地调整，使得期望的稀释可以被满足。返回到420，如果多个喷射位置没有被指示，则方法400前进到427，其中方法400包括基于冷凝物的可用量，调整用于所述位置的喷射量。同样，由于较低的喷射量，EGR流、火花正时、进气门和/或排气门正时和/或压缩中的一个或多个可被相应地调整，使得期望的稀释可以被满足。在425和427的调整之后，方法400前进到430，其中基于在425或427确定的经调整的喷射量，可用量的冷凝物被喷射到指示的位置(多个)。可用量的冷凝物的喷射正时和持续时间可通过阀(诸如阀191、192、193)以及喷射器(诸如图1中指示的喷射器195、196、197)协调。因此，基于经调整的喷射量，可同时进行所述流调整(借助EGR阀142和/或155)、火花正时调整、进气门或排气门正时调整、压缩量调整、节气门位置调整等等，以便实现期望的稀释百分比。
在将可用的冷凝物喷射到一个或多个指示的位置之后，在435，方法400包括监测实际的稀释百分比。如上所述，氧传感器162可用来推断由于气流中的稀释剂(包括EGR和水蒸汽)引起的充气的总的稀释百分比。基于喷射的量和获得的稀释百分比，控制器然后可调整EGR阀142、EGR阀155、火花正时、进气门或排气门正时、压缩量等等中的一个或多个，以实现/维持进气空气的期望的总的充气稀释百分比。由于可用的冷凝物的全部量被分配用于获得期望的稀释百分比，因此改变稀释百分比的进一步要求不可以通过冷凝物喷射获得，直到冷凝物液位已经有时间积累。因此，稀释要求的进一步修改和/或改变必须通过调整EGR阀142、EGR阀155、火花正时、进气门或排气门正时、压缩量等等中的一个或多个才可满足，以实现/维持进气空气的期望的总的充气稀释百分比。
返回到415，如果确定CAC冷凝物的液位高于或等于指示的阈值，则方法400前进到445。在445，方法400包括在期望的位置喷射确定量的冷凝物，同时基于从在方法400的407处查找表获得的百分比，调整EGR流。冷凝物的可用量的喷射正时和持续时间可通过阀(诸如阀191、192、193)以及喷射器(诸如图1中指示的喷射器195、196、197)协调。对EGR流的调整可以借助对图1中指示的EGR阀(诸如阀142和/或155)的调整来实现。另外，基于经由在407处的查找表指示的指令，火花正时调整、进气门或排气门正时调整、压缩量调整、节气门位置调整等等可以被同时进行以便实现期望的稀释百分比。
在将冷凝物的期望量(多个)开始喷射到一个或多个指示位置之后，在450，方法400包括监测实际的稀释百分比。同样，氧传感器162可用来推断由于气流中的稀释剂(包括EGR和水蒸汽)引起的充气的总的稀释百分比。基于获得的实际的稀释百分比，在450，方法400前进到440，其中，控制器然后可调整EGR阀142、EGR阀155、火花正时、进气门或排气门正时、压缩量等等中的一个或多个，以实现/维持进气空气的期望的总的充气稀释百分比。例如，到进气歧管中的水喷射可以伴随着总的EGR流的减少，以使得期望的稀释主要是通过水喷射获得的。此外，因为CAC冷凝物的液位高于满足预期的稀释要求所要求的阈值，所以为获得/维持稀释百分比的进一步修改可以另外地通过在确定位置的水喷射来满足，在确定位置的水喷射受到，例如，阀191、192、193以及喷射器(诸如图1中指示的喷射器195、196、197)中的一个或多个的控制。换句话说，只要CAC冷凝物可用于维持要求的稀释百分比，则CAC冷凝物就可被优先地利用以满足稀释要求。由于低液位，在稀释要求不再可以用CAC冷凝物来满足的情况下，方法400包括调整EGR阀142、EGR阀155、火花正时、进气门或排气门正时、压缩量等等中的一个或多个，以实现/维持进气空气的期望的总的充气稀释百分比。
图5是示出示例方法500的流程图，示例方法500用于将水喷射在LP EGR冷却器和/或HP EGR冷却器的上游，以便对指示的EGR冷却器进行清洗循环。更具体地，方法500包括，在指示要求根据图2中描述的方法如详述的那样对EGR冷却器进行清洁后，确定CAC冷凝物的阈值量是否可用，并且如果可用，则根据方法500的详述指令如描述地进行清洁。用于完成方法500和本文包括的其余方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令，并且结合从发动机系统的传感器(诸如参考图1在上文所述的传感器)接收的信号而被执行。根据下面所述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器以调整发动机操作。应当理解，方法500可应用到具有不同配置的其它系统而不离开本公开的范围。
方法500在505开始，其中确定是否满足用于进行指示的EGR清洁程序的进入条件。在一个示例中，满足进入条件可包括指示CAC冷凝物液位高于阈值。如上所述，在一个示例中，从CAC收集的冷凝物的量可通过耦接到贮存器的流体液位传感器来指示，或者可通过监测被用于将CAC冷凝物输送到多个发动机位置的泵的电流消耗来指示。阈值可以基于为进行清洁程序要求的冷凝物的预定量而被设定，例如，能够喷射达预定的时间量的冷凝物量。在另一个示例中，阈值液位可以被设定为高于为实现成功的清洁程序所估计的量的预定液位。在该示例中，如果清洁程序要求比预定量更多的水，则充足的水将保持可用的以成功地进行清洁程序。在另一个示例中，阈值可以基于要求的清洁液位的指示而被设定。要求的清洁液位可以通过测量或模型而被确定，如上面结合图2描述的。例如，EGR冷却器中的颗粒负载可以基于指示的EGR冷却器上游和下游的EGR压力变化而被确定。颗粒负载可与阈值颗粒负载进行比较，并且根据测量的颗粒负载和阈值负载之间的差异程度，可相应地调整为执行清洁程序指示的CAC冷凝物阈值水平。用于进行方法500中指示的清洁程序的其它进入条件要求可包括EGR冷却器温度在阈值温度之上，以及/或者压缩机速度在阈值速度之下。例如，如果EGR冷却器温度在阈值EGR冷却器温度之下，那么直接喷射中的流体可不完全地蒸发。不完全的蒸发导致与EGR冷却器中水沉积物的不良混合。如果压缩机速度在阈值压缩机速度之上，那么从EGR冷却器中的直接喷射排出的颗粒物质可被运送到涡轮增压器，并且损坏涡轮增压器。如果在505进入条件不满足，则方法500前进到515。在515，方法500包括维持当前的发动机操作参数。在515维持发动机操作参数可包括将诸如阀191、192、193的CAC输送阀和诸如喷射器195、196、197的喷射器维持在它们当前的状态。作为另一个示例，在515，方法500可还包括将诸如阀142的HP EGR阀和诸如阀155的低压EGR阀维持在它们当前的状态。另外，在515，维持当前的发动机操作参数可包括设定在控制器的标志，指示对将来的EGR清洁程序的要求。清洁程序的启动可基于CAC冷凝物液位已经达到阈值液位的指示，所述阈值液位例如是执行清洁程序所必需的液位。方法500然后可结束。
如果在505确定满足用于进行EGR清洁程序的进入条件，则方法500前进到510。在510，方法500包括估计最大喷射速率。可影响最大喷射速率的因素包括但不限于进气系统的一个或多个节段中的阈值液位，和/或发动机燃烧稳定性阈值。喷射速率可以通过质量除以时间(例如，5 kg/hr)来限定。进气系统可包括压缩机，增压空气冷却器和进气歧管，以及流体地耦接压缩机、增压空气冷却器和进气歧管的进气通路。通过测量进气系统中合适的位置的露点温度，可计算进气系统内的冷凝物液位。作为示例，在低压EGR(LP EGR)系统中，进气通路预压缩机，进气通路增压空气冷却器后，以及进气歧管中的冷凝物液位可影响最大水喷射速率。作为另一个示例，对于高压EGR(HP EGR)或自然吸气的EGR(NAEGR)系统，进气歧管中的冷凝物液位可影响最大水喷射速率。
发动机燃烧稳定性阈值可包括最大发动机稀释容限，高于该最大发动机稀释容限时燃烧稳定性问题可发生(例如，失火等等)。提供到发动机的总的稀释可被控制为小于最大发动机稀释容限，以便避免燃烧稳定性问题。总的稀释等于EGR流率和喷射的流体量的总和。根据EGR流率和发动机燃烧稳定性阈值，调整喷射的流体量，使得总的稀释可小于最大发动机稀释容限。
在520，方法包括响应于直接喷射速率，调整EGR流率。当直接喷射速率增加时，EGR流率可减小。调整可还包括当直接喷射速率被增加到最大速率时将EGR流率降低到最小流率。在一个示例中，最小EGR流率可以是预定的最小流率，其能够将流体从EGR冷却器运送到发动机中。在另一个示例中，最小EGR流率可以是保持EGR冷却器中期望的温度所要求的最小值。
在525，方法包括将水直接喷射到指示的EGR冷却器上游。如上所述，喷射速率可基于EGR流率，以及进气系统中的冷凝物液位。在530，控制器确定清洁是否完成。清洁的EGR冷却器可以通过喷射预定量的流体(例如，100 mL)，或者通过喷射流体达预定量的时间(例如，30秒)而被估计。清洁的EGR冷却器也可以通过测量EGR冷却器上游和下游的排气压力而被估计。如果压力基本上等于期望的压降或在期望的压降内，那么可确定EGR冷却器是清洁的。如果EGR冷却器不是清洁的，那么方法返回到510。如果EGR冷却器是清洁的，则方法可退出。
图6示出示例时间线600，其用于根据发动机工况将存储的CAC冷凝物喷射到各个发动机路径中，包括进气歧管、LP EGR冷却器的上游和/或HP EGR冷却器的上游。时间线600包括曲线605，其指示随着时间变化的发动机负载。时间线600还包括曲线610和曲线615，所述曲线610指示随着时间变化的LP EGR冷却器上游的喷射速率，所述曲线615指示随着时间变化的HP EGR冷却器上游的喷射速率。时间线600还包括曲线620，其指示随着时间变化的直接到进气歧管中的喷射速率。时间线600还包括曲线625，其指示随着时间变化的基于HPEGR流和LP EGR流的总和的总的EGR流。时间线600还包括曲线630，其指示随着时间变化的存储的CAC冷凝物的液位。线635表示存储的CAC冷凝物的阈值液位，在阈值液位之下时不能实现到指示的路径中任一个的喷射。时间线600还包括曲线640，其指示为了将燃烧气体中的NOx保持在期望的量之下并且避免点火爆震而基于发动机工况随时间变化的所要求的稀释。
在时间t0，发动机在高负载下操作，如曲线605指示。基于发动机工况，诸如由图3中示出的映射图所指示的，所要求的稀释被指示，如曲线640所指示的。相应地，到多个发动机位置中一个或多个的冷凝物喷射百分比与EGR流百分比的确定的比率已经被查找表限定，诸如结合图4中示出的方法描述的查找表。在时间t0，发动机工况是这样的，使得最佳地满足稀释要求，到进气歧管中的冷凝物喷射百分比是高的，如曲线620所指示的，而曲线625指示EGR流是低的。在时间t0和t1之间，当冷凝物被喷射到进气歧管中时，曲线630指示CAC冷凝物的存储液位降低。在时间t1，发动机负载保持高的，并且要求的稀释保持基本上不变，但是工况已经稍微地改变，使得根据查找表，最佳地满足稀释要求包括增加LP EGR冷却器上游的冷凝物喷射，如曲线610指示，以及减少直接到进气歧管的冷凝物喷射。例如，稀释要求的变化可与燃烧稳定性或清洁LP EGR冷却器的需要相关。因此，在时间t1和t2之间，稀释要求可以通过到进气歧管的喷射，LP EGR冷却器上游的喷射，以及低的EGR流的组合而被满足。因此，CAC冷凝物液位继续下降。
在时间t2和t3之间，发动机从高负载转变到中等负载工况。这样，要求的稀释减小。根据查找表，通过增加EGR流的百分比，以及减小在一个或多个发动机位置处的冷凝物喷射的百分比，可最佳地满足稀释条件。因此，在时间t2和t3之间，EGR流被增加，并且LP EGR冷却器上游的以及到进气歧管中的喷射被相应地减少。当冷凝物不再被利用时，存储的冷凝物的液位变稳定。
在时间t3和t4之间，稀释要求可以通过基于发动机工况借助查找表确定的EGR流的水平来最佳地满足。因此，冷凝物的液位保持基本上不变。
在时间t4，发动机继续在中等负载下操作，但是要求稍微增加稀释。作为一个示例，这可由于稍微上升的燃烧温度，以及因此要求减少NOx。这样，最佳地满足基于发动机工况通过查找表确定的稀释要求包括增加LP EGR冷却器上游和HP EGR冷却器上游的冷凝物喷射，同时相应地稍微减少EGR流。因此，在时间t4和t5之间，冷凝物的液位下降。
在时间t5和t6之间，发动机转变到高负载。这样，稀释要求增加。工况是这样的，使得为了最佳地满足稀释要求，根据查找表指示增加到进气歧管中的喷射，同时减少EGR流，以及减少LP EGR冷却器上游的喷射。因此，存储的冷凝物液位继续下降。
在时间t6和t7之间，继续利用到进气歧管中喷射，以满足在高负载下的稀释要求，并且因此冷凝物液位继续下降，直到时间t7，冷凝物液位达到通过线635指示的阈值液位。因此，在时间t7，CAC冷凝物的液位非常低，并且发动机稀释要求不能通过冷凝物喷射来满足。这样，冷凝物喷射的喷射被禁用。因此，稀释要求可以通过增加总的EGR流以补偿冷凝物喷射的缺乏而被满足。因此，在时间t7和t8之间，EGR流被增加，以补偿到进气歧管中的和LPEGR冷却器上游的冷凝物喷射的减少。这样，在时间t8和t9之间，通过从冷凝物可以用来满足要求的情况转变到发动机稀释要求单独通过EGR来满足的情况，满足发动机稀释要求。
在时间t8，发动机负载开始减小。在时间t8和t9之间，当发动机负载减小时，要求的稀释也减小。因此，减少EGR的流动。来自CAC的存储的冷凝物还没有时间累积到可估量的液位，因此，任何稀释需求必须通过EGR来满足。
以这种方式，从CAC收集的冷凝物可以根据发动机工况被输送到多个发动机位置。这样，由于冷凝物冻结，降低CAC效率的可能性以及由于水喷射到进气歧管导致发动机失火和/或燃烧不稳定的可能性的原因，通常有害的CAC冷凝物可以被有利地利用以提高发动机效率。例如，到多个发动机位置中一个或多个中的CAC冷凝物的喷射可在变化的发动机工况下有助于满足发动机稀释需求，从而减少发动机爆震，以及降低NOx水平。
将CAC冷凝物收集在贮存器中，以及使用本文所描述的方法将冷凝物输送到多个发动机位置的技术效果是通过利用可更新的车载水源，实现了在变化的发动机工况下对发动机稀释要求的精确控制。因为贮存器不需要通过车辆操作者维持，所以冷凝物将更有可能存在于到一个或多个发动机位置中的水喷射将是有利的条件下。以这种方式，可提高发动机效率并且可减少有害的排放。
结合图1并且在文中描述的系统与结合图2、4、5且在本文中描述的方法可以一起实现一个或多个系统，以及一个或多个方法。在一个示例中，方法包括收集来自被输送到发动机中的冷却空气的冷凝物；基于所述发动机的工况，经由多个位置中的一个将所述冷凝物输送到发动机中；基于所述工况，确定所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比；以及调整所述冷凝物喷射并且调整来自所述发动机的排气的再循环以便部分基于所述喷射位置形成所述期望的稀释。在方法第一示例中，该方法包括其中所述基于工况经由多个位置中的一个将所述冷凝物输送到所述发动机中包括：喷射到所述发动机的进气歧管中；喷射到在将所述排气引入所述进气歧管之前冷却排气的第一排气热交换器中，或者，喷射到在将所述排气引入空气压缩机之前冷却排气的第二排气热交换器中，所述空气压缩机将压缩的空气供应到所述进气歧管中。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中被输送到所述发动机中的所述空气首先从空气压缩机被输送，并且进入增压空气冷却器。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括其中进入所述第一排气热交换器的所述排气从所述发动机被输送到所述第一排气热交换器，所述排气从流过涡轮增压器的涡轮之前的主排气流提取，所述涡轮增压器的涡轮驱动所述空气压缩机。该方法的第四示例可选地包括第一示例到第三示例中每一个中的任何一个或多个，并且还包括其中进入所述第二排气热交换器的所述排气从所述发动机穿过所述涡轮被输送到所述第二排气热交换器中，然后进入所述空气压缩机。该方法的第五示例可选地包括第一示例到第四示例中每一个中的任何一个或多个，并且还包括调整下列各项中的一个或多个以实现所述期望的稀释：点火正时；所述发动机中进气门或排气门的正时；或者，将所述输送的空气供应到所述发动机的空气压缩机提供的压缩的量。
另一个示例方法包括：收集来自被输送到发动机中的冷却空气的冷凝物；基于所述发动机的工况，经由多个位置中的一个，将所述冷凝物输送到发动机中；基于所述工况，经由多个位置中的一个或多个，将排气从所述发动机输送到所述发动机的进气口中；基于所述工况，确定所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比，从而将燃烧气体中的NOx保持在期望的量之下并且避免所述发动机中的点火爆震；以及，基于为输送所述冷凝物和输送所述排气而选择的所述位置，喷射一定量的所述冷凝物，以及调整来自所述发动机的排气的再循环，从而部分基于所述喷射位置形成所述期望的稀释；以及当所述冷凝物的可用性变化时，重新调整所述冷凝物的所述喷射量并且重新调整排气的所述再循环。在方法的第一示例中，该方法包括其中所述工况包括所述发动机的负载和速度。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括调整所述发动机的点火正时，以实现所述期望的稀释。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括调整所述发动机的气门正时，以实现所述期望的稀释。该方法的第四示例可选地包括第一示例到第三示例中的一个或多个，并且还包括其中所述冷却空气输送到所述发动机中包括将所述空气输送到增压空气冷却器中，并且所述收集所述冷凝物包括将所述冷凝物收集在贮存器中。该方法的第五示例可选地包括第一示例到第四示例中的一个或多个，并且还包括通过以下项中的一个或多个来检测所述贮存器内所述冷凝物的量：耦接到所述贮存器的流体液位传感器，或监测用来帮助所述冷凝物的所述输送和所述冷凝物的所述喷射的泵的电流消耗。该方法的第六示例可选地包括第一示例到第五示例中的一个或多个，并且还包括响应于所述贮存器中冷凝物的低液位的确定，调整下列各项中的一个或多个，以避免所述发动机中的点火爆震或所述发动机的非期望的温度：调整所述发动机的点火正时；调整所述发动机的气门正时；或者，调整被输送到所述发动机的所述空气的压缩。该方法的第七示例可选地包括第一示例到第六示例中的一个或多个，并且还包括其中相比于调整所述排气，冷凝物的所述喷射是优选的，以实现所述期望的稀释。
另一个示例方法包括将来自空气压缩机的压缩空气供应到增压空气冷却器，然后供应到发动机的进气歧管，通过来自所述发动机的排气驱动的涡轮驱动所述压缩机；将所述增压空气冷却器中形成的冷凝物收集在贮存器中；根据发动机工况，将所述排气从下列路径中的一个或多个输送到所述进气歧管：从接收来自所述涡轮上游的位置的所述排气的第一冷却器；或者从接收来自所述涡轮下游的位置的排气的第二冷却器；当所述发动机开始在高负载下操作时，使所述冷凝物能够从所述贮存器直接喷射到所述进气歧管和所述第二冷却器中；以及在预定时间之后，禁用直接到所述歧管的所述喷射；当所述发动机在非常高的发动机负载下操作时，使所述冷凝物能够从所述贮存器直接喷射到所述进气歧管和所述第二冷却器中；当所述发动机在中等负载下操作时，使所述冷凝物能够从所述贮存器喷射到所述第一冷却器和所述第二冷却器中；基于包括发动机负载和速度的所述工况，确定所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比；以及根据所述发动机工况，调整所述允许的冷凝物喷射的量和所述输送的排气的量，以实现所述期望的稀释百分比，并且在所述允许的冷凝物耗尽时，进一步调整输送的排气的所述量，以维持所述期望的稀释百分比。在方法的第一示例中，该方法包括其中所述冷凝物喷射的所述调整和所述排气的所述量的所述调整进一步基于在哪里进行所述冷凝物喷射以及所述排气被输送到哪里。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且还包括其中所述将所述排气输送到所述第一冷却器或第二冷却器部分基于检测到相应的所述第一冷却器或所述第二冷却器内的污垢。该方法的第三示例可选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个，并且还包括其中所述污垢检测基于通过所述第一冷却器或所述第二冷却器的所述排气的压降。该方法的第四示例可选地包括第一示例到第三示例中的一个或多个，并且还包括其中所述工况包括所述发动机的负载和速度。该方法的第五示例可选地包括第一示例到第四示例中的一个或多个，并且还包括调整下列各项中的一个或多个，以实现所述期望的稀释：所述发动机的点火正时或所述发动机的气门正时。
要注意的是，本文包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可作为可执行指令存储在非瞬时存储器中，并且可由控制系统进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的特定程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。这样，示出的各种动作、操作和/或功能可以按照所示的次序进行、并行地进行或在其它情况省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述被提供的。根据使用的特定策略，可重复进行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示成待编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非瞬时存储器的代码，其中所述动作可以通过执行系统中的指令来完成，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不应视为限制性意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其它特征、功能和/或属性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该理解，这些权利要求包括一个或更多这些元件的结合，既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。此类权利要求，无论是更宽于，更窄于，等于，或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：
收集来自被输送到发动机中的冷却空气的冷凝物；
基于所述发动机的工况，经由多个位置中的一个将所述冷凝物输送到所述发动机中；
基于所述工况，确定所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比；以及
调整所述冷凝物喷射以及调整来自所述发动机的排气的再循环，以部分基于所述喷射位置形成所述期望的稀释。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基于工况经由多个位置中的一个将所述冷凝物输送到所述发动机中包括：喷射到所述发动机的进气歧管中；喷射到在将所述排气引入所述进气歧管之前冷却排气的第一排气热交换器中；或者，喷射到在将所述排气引入空气压缩机之前冷却排气的第二排气热交换器中，所述空气压缩机将压缩的空气供应到所述进气歧管中。
3.根据权利要求2所述的方法，其中被输送到所述发动机中的所述空气首先从空气压缩机被输送，并且进入增压空气冷却器。
4.根据权利要求3所述的方法，其中进入所述第一排气热交换器的所述排气被从所述发动机输送到所述第一排气热交换器，所述排气在主排气流流过驱动所述空气压缩机的涡轮增压器的涡轮之前从所述主排气流提取。
5.根据权利要求3所述的方法，其中进入所述第二排气热交换器的所述排气在所述涡轮之后从所述发动机被输送到所述第二排气热交换器中，然后进入所述空气压缩机。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括调整下列各项中的一个或多个以实现所述期望的稀释：点火正时；所述发动机中进气门或排气门的正时；或者，将所述输送的空气供应到所述发动机的空气压缩机提供的压缩量。
7.一种方法，其包括：
收集来自被输送到发动机中的冷却空气的冷凝物；
基于所述发动机的工况，经由多个位置中的一个将所述冷凝物输送到所述发动机中；
基于所述工况，经由多个位置中的一个或多个，将排气从所述发动机输送到所述发动机的进气口；
基于所述工况，确定所述发动机中燃烧的期望的稀释百分比，从而将燃烧气体中的NOX保持在期望的量以下，并且避免所述发动机中的点火爆震；
基于为输送所述冷凝物和输送所述排气而选择的所述位置，喷射一定量的所述冷凝物以及调整来自所述发动机的排气的再循环，从而部分基于所述喷射位置形成所述期望的稀释；以及
在所述冷凝物的可用性变化时重新调整所述冷凝物的所述喷射量以及重新调整排气的所述再循环。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述工况包括所述发动机的负载和速度。
9.根据权利要求7所述的方法，其还包括调整所述发动机的点火正时，从而实现所述期望的稀释。
10.根据权利要求7所述的方法，其还包括调整所述发动机的气门正时，从而实现所述期望的稀释。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述冷却空气输送到所述发动机中包括将所述空气输送到增压空气冷却器中，并且所述收集所述冷凝物包括将所述冷凝物收集在贮存器中。
12.根据权利要求11所述的方法，其还包括通过下列各项中的一个或多个检测所述贮存器中所述冷凝物的量：耦接到所述贮存器的流体液位传感器；或监测用来帮助所述冷凝物的所述输送和所述冷凝物的所述喷射的泵的电流消耗。
13.根据权利要求12所述的方法，其还包括响应于所述贮存器中冷凝物的低液位的确定，调整下列各项中的一个或多个，以避免所述发动机中的点火爆震或所述发动机的非期望的温度：调整所述发动机的点火正时；调整所述发动机的气门正时；或者，调整输送到所述发动机的所述空气的压缩。
14.根据权利要求7所述的方法，其中相比于调整所述排气，冷凝物的所述喷射是优选的，以实现所述期望的稀释。
15.一种方法，其包括：
将来自空气压缩机的压缩空气供应到增压空气冷却器，然后供应到发动机的进气歧管；
通过由来自所述发动机的排气驱动的涡轮驱动所述压缩机；
将所述增压空气冷却器中形成的冷凝物收集在贮存器中；
根据发动机工况，将所述排气从所述下列路径中的一个或多个输送到所述进气歧管：从接收来自所述涡轮上游的位置的所述排气的第一冷却器；或者从接收来自所述涡轮下游的位置的排气的第二冷却器；
当所述发动机开始在高负载下操作时，使所述冷凝物能够从所述贮存器直接喷射到所述进气歧管和所述第二冷却器中，以及在预定时间之后，禁止到所述歧管的直接喷射；
当所述发动机在非常高的发动机负载下操作时，使所述冷凝物能够从所述贮存器直接喷射到所述进气歧管和所述第二冷却器中；
当所述发动机在中等负载下操作时，使所述冷凝物能够从所述贮存器喷射到所述第一冷却器和所述第二冷却器中；
基于包括发动机负载和速度的所述工况，确定所述发动机中燃烧的所期望的稀释百分比；以及
根据所述发动机工况，调整允许的冷凝物喷射的量和所述输送的排气的量，以实现所述期望的稀释百分比，并且在所述允许的冷凝物耗尽时，进一步调整输送的排气的所述量，以维持所述期望的稀释百分比。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述冷凝物喷射的所述调整和所述排气的所述量的所述调整进一步基于在哪里所述冷凝物被允许喷射以及所述排气被输送到哪里。
17.根据权利要求15所述的方法，其中所述排气到所述第一冷却器或第二冷却器的所述输送部分基于检测到相应的所述第一冷却器或所述第二冷却器内的污垢。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述污垢检测基于通过所述第一冷却器或所述第二冷却器的所述排气的压降。
19.根据权利要求15所述的方法，其中所述工况包括所述发动机的负载和速度。
20.根据权利要求15所述的方法，其还包括调整下列各项中的一个或多个，以实现所述期望的稀释：所述发动机的点火正时或所述发动机的气门正时。
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