CN107420214A - 用于控制发动机中的空气流动路径的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于控制发动机中的空气流动路径的方法和系统。提供了用于控制热交换器内的气体的温度、由热交换器输出的气体的比并且将来自热交换器的气体充入/排放到进气系统或排气系统中的一者或两者的方法和系统。在一个示例中，方法可包括响应于发动机工况，控制耦接到热交换器的能量回收装置的操作，以及响应于能量回收装置输出，增加或减少进入热交换器的排气流和/或压缩的进气空气流。

Description

用于控制发动机中的空气流动路径的方法和系统
技术领域
本发明大体涉及用于控制内燃发动机的空气流动路径的方法和系统。
背景技术
发动机系统可利用排气从发动机排气系统到发动机进气系统的再循环，即被称为排气再循环(EGR)的过程来减少规定的有害排放物。涡轮增压发动机可包括低压EGR(LPEGR)系统、高压EGR(HP EGR)系统或两者。LP EGR系统在排气经过涡轮增压器的涡轮之后使排气转向，并且在压缩机之前喷射气体，而HP EGR系统在涡轮之前使排气转向，并且在进气节气门之后喷射气体。在任一个示例中可控制EGR阀，以实现期望的进气空气稀释，该期望的进气空气稀释基于发动机工况，以保持发动机的期望的燃烧稳定性，同时提供排放和燃料经济性益处。
发动机系统还可利用另一种单独的方法来减少有害排放物，该方法包括通过使发动机富燃操作(例如，增加递送到发动机汽缸的燃料与空气的比)，以生成高水平的发动机输出一氧化碳(CO)、氢(H2)和碳氢化合物，并且同时将空气(在本文被称为二次空气喷射或SAI)泵送到排放控制装置(诸如排气催化剂)上游的排气歧管中来增加排气温度。泵送到排气歧管中的空气可与生成放热反应的排气起反应。因此，可实现排放控制装置的快速加热，并且排放控制装置的性能提高，从而导致有害排放物减少。
然而，本文的发明人已经认识到上述方法的问题。仅包括LP EGR系统的发动机系统具有长的输送延迟，因为排气在到达燃烧室之前行进通过涡轮增压器压缩机、高压空气引入管道、增压空气冷却器和进气歧管。因此，可难以向汽缸提供期望量的EGR，特别是在瞬时状况期间。这是由于这样的事实，即在EGR到达汽缸时，发动机转速/负荷状态可已经改变，并且可以期望另一EGR速率。仅包括HP EGR系统的发动机系统具有减少的EGR递送时间，但是可限制与进气气体相比的EGR气体的百分比，并且提供持续的EGR递送的能力可因低排气压力而受损。由于热排气的冷却增加且阀布置的复杂性增加，包括LP EGR系统和HP EGR系统两者的发动机系统可经受能量损失。另外，通过与LP系统和EGR系统分开的附加系统，可控制向排气系统供给二次空气喷射的能力，从而进一步增加发动机系统布置的复杂性。此外，通常经由EGR冷却器冷却EGR气体，以便降低由于将热EGR气体喷射到进气系统中而引起的发动机和/或压缩机劣化的风险。因此，浪费了热EGR气体的热能(例如，热能被循环通过EGR冷却器的冷却剂吸收)，并且由于增加的发动机负荷(例如，增加的风扇速度、增加的冷却剂循环和泵送速度等)，发动机系统可经受增加的能量损失，以便经由EGR冷却器冷却EGR气体。
发明内容
在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，该方法用于使进气空气流动通过热交换器，并且选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个；使排气流动通过与热交换器耦接的能量回收装置，流动通过热交换器，并且选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个；以及响应于能量回收装置的输出，调整通过热交换器的进气空气流和排气流。在热交换器的一个示例中，排气可选择性地从排放物控制装置的上游和下游流入热交换器并流动通过能量回收装置。另外，压缩的进气空气可选择性地从压缩机的下游流动，并且流入热交换器。能量回收装置可从进入热交换器的热排气接收热能，并且将热能转换成电能。排气然后可行进通过热交换器的其余部分，其中残留在排气中的热能的一部分可传递到热交换器内的新鲜空气，从而导致新鲜空气的温度增加。在新鲜空气的温度增加允许新鲜空气和发动机排气之间更有效的放热反应的情况下，新鲜空气然后可以二次空气喷射的形式被提供到排气系统，或者返回到压缩机上游的进气系统以减少压缩机喘振。离开热交换器的排气可以LP EGR或HP EGR的形式被提供到进气系统，其中排气的温度减小允许更有效的压缩，以用于提高压缩机和/或发动机性能。以这种方式，可控制热交换器的输出以供给低压LP EGR、HP EGR、二次空气喷射、用于压缩机喘振控制的空气，和排气能量回收。通过控制热交换器内的气体的温度和由热交换器输出的气体的比，热交换器能够用于各种各样的发动机工况，以提高发动机性能并且降低排放。
应当理解，提供上面的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。这并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面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示出用于发动机的系统的第一示意图，该系统包括被定位在发动机的进气系统和排气系统之间的热交换器。
图2示出热交换器的第一实施例，该热交换器包括在热交换器内部的气体和冷却剂通道，以及耦接到内部气体和冷却剂通道的入口端口和出口端口。
图3A到图3B图示说明用于基于发动机工况来调整到热交换器的冷却剂流的示例方法。
图4图示说明用于基于发动机工况将来自热交换器的加压空气作为二次空气喷射排放到排气歧管或涡轮周围的涡轮旁路通道中的示例方法。
图5示出图示说明基于发动机工况的来自热交换器的示例充气和排放操作的曲线图。
图6示出用于发动机的系统的第二示意图，该系统包括被定位在发动机的进气系统和排气系统之间的热交换器，以及耦接到热交换器的能量回收装置。
图7示出热交换器的第二实施例，该热交换器包括热交换器内部的气体通道、耦接到内部气体通道的气体入口端口和出口端口、以及耦接到热交换器的能量回收装置。
图8示出用于发动机的系统的第三示意图，该系统包括被定位在发动机的进气系统和排气系统之间的热交换器、耦接到热交换器的能量回收装置、以及循环通过热交换器的冷却剂。
图9示出热交换器的第三实施例，该热交换器包括在热交换器内部的气体和冷却剂通道、耦接到内部气体和冷却剂通道的入口端口和出口端口、以及耦接到热交换器的能量回收装置。
图10示出响应于发动机工况增加或减少来自热交换器的能量回收装置的能量回收的方法。
图11示出响应于能量回收装置工况调整到热交换器的进气流、排气流和/或冷却剂流的方法。
图12示出图示说明基于发动机工况的热交换器的示例能量回收装置操作的曲线图。
具体实施方式
下面的描述涉及用于在整个升压发动机系统诸如图1所示的发动机系统中积聚和/或分配排气和进气空气的系统和方法，其中发动机系统包括热交换器(其在本文中可被称为混合罐、流混合罐或气体混合罐储存器)。通过在热交换器诸如图2所示的热交换器内使排气和进气空气积聚、混合和/或流动，气体可被排放到进气系统和/或排气系统中，以提供低压排气再循环、高压排气再循环、二次空气喷射和/或压缩机喘振减少。发动机控制器可被配置为执行控制程序，诸如图3A到图3B的示例方法，以基于发动机工况以及混合罐中可用的充气的组成，用来自排气系统的燃烧的排气或来自进气系统的新鲜进气空气中的一个或多个对热交换器进行充气(当可获得充气机会时)，并且/或者将来自混合罐的加压充气排放到进气系统或排气系统中。此外，可控制通过热交换器的冷却剂流，以便在期望的温度下将空气从热交换器递送到进气系统和/或排气系统，以用于空气喷射应用(例如，HPEGR、LP EGR或二次空气喷射)。控制器还可被配置为执行控制程序，诸如图4的示例方法，以确定当二次空气喷射和/或涡轮旋转速度增加是有利的时，是否调整从热交换器到排气歧管和/或涡轮旁路通道的气体的排放。图5中示出示例充气和排放操作。
在另一个实施例中，发动机系统诸如图6所示的发动机系统可包括耦接到热交换器的能量回收装置。来自排气系统的热排气可流入热交换器并流动通过能量回收装置，其中排气的热能的一部分通过能量回收装置转换成电能。然后，排气可向经由热交换器内部的多个通道流动通过热交换器的进气气体提供热能，如图7所示。在又一个实施例中，发动机系统诸如图8所示的发动机系统可包括利用能量回收装置的热交换器，以及散热器，该散热器使冷却剂在热交换器和散热器之间循环。冷却剂可循环通过热交换器内部的体积(例如，一系列通道)，并且可与流动通过热交换器(例如，经由热交换器内分开的流动通道)的进气气体和排气交换热能，如图9所示。例如，冷却剂通道可被布置成靠近气体通道，以允许热从气体传递到冷却剂中。在一个示例中，热交换器可包括用于冷却剂流、排气流和进气空气流的分开的气体通道，使得冷却剂、排气和进气空气在热交换器内不与彼此混合。响应于发动机工况，可控制热交换器内的能量回收装置的操作，如图10所示。在一个示例中，可确定能量回收装置的输出的发动机工况包括排气温度、发动机负荷、颗粒过滤器再生激活等。响应于能量回收装置的操作，可调整到热交换器的排气流、进气气体流和冷却剂流，如图11所示。响应于发动机工况包括能量回收装置的输出的能量回收装置的示例操作由图12示出。
通过将来自热交换器的气体排放到排气系统中，可加快涡轮旋转加速，并且/或者可快速达到一个或多个排放控制装置的操作温度。通过利用热交换器的输出，以允许在高发动机扭矩需求期间提供高压EGR，在低至中等发动机扭矩需求期间提供低压EGR，并且在从高发动机扭矩需求调整到低发动机扭矩需求时提供压缩机喘振控制，可提高发动机性能。此外，通过基于冷却剂的温度和期望的空气喷射应用来调整通过热交换器的冷却剂流，可将从热交换器进入进气系统或排气系统的空气的温度控制到期望的温度。这可导致发动机效率的提高、发动机排放的降低以及压缩机劣化的减少。另外，通过利用热排气来经由能量回收装置将热能转换成电能，并且加热热交换器内的进气空气，可在介质之间更有效地传递能量，而不需要使用附加的装置和/或能量储存设备。例如，可使用能量由回收装置从排气回收的能量来支撑发动机的各种电负荷，从而减少发动机的功率使用，并且/或者减少附加的电池或电储存设备。此外，在一个示例中，通过在热交换器内的排气和进气空气之间传递热，可减少或完全省略来自冷却系统(例如，来自散热器的冷却剂)的附加冷却。这可允许发动机更有效地操作，并且减少功率使用。
图1示意性地示出包括发动机168的示例发动机系统166的各方面。在所描绘的实施例中，发动机168包括进气系统170和排气系统172。发动机168还包括涡轮增压器174，其具有布置在进气系统170内的压缩机184和布置在排气系统172内的涡轮186。压缩机184通过轴171耦接到涡轮186，并且由涡轮186的旋转运动驱动。具体地，新鲜空气经由空气净化器183沿进气通道181被引入发动机168，并且流到压缩机184。压缩机可以是任何合适的进气空气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统166中，压缩机是经由轴171机械耦接到涡轮186的涡轮增压器压缩机，并且通过使发动机排气膨胀来驱动涡轮186旋转。在一个实施例中，压缩机和涡轮可耦接在双涡管式涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何形状涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状根据发动机转速而主动变化。
如图1中所示，压缩机184通过增压空气冷却器185耦接到节流阀187。节流阀187耦接到发动机进气歧管176。压缩的空气充气从压缩机流动通过增压空气冷却器185和节流阀187到达进气歧管176。增压空气冷却器185可以是例如空气-空气热交换器或空气-水热交换器。在图1中所示的实施例中，通过歧管空气压力(MAP)传感器175感测进气歧管176内的空气充气的压力。压缩机旁路阀(未示出)可在压缩机184的入口和出口之间串联耦接。压缩机旁路阀可以是常闭阀，其被配置为在选择的工况下打开以释放过量的升压压力。例如，在减小的发动机转速状况期间可打开压缩机旁路阀，以避免压缩机喘振。
进气歧管176通过一系列进气门(未示出)耦接到一系列燃烧室180。燃烧室经由一系列排气门(未示出)进一步耦接到排气歧管178。燃烧室180由汽缸盖182覆盖并耦接到燃料喷射器179。在所描绘的实施例中，示出了单个排气歧管178。然而，在其他实施例中，排气歧管可包括多个排气歧管区段。具有多个排气歧管区段的配置可使来自不同燃烧室的流出物能够被引导到发动机系统中的不同位置。在图1中所示的实施例中，排气歧管178内的排气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器177感测。
在一个实施例中，排气门和进气门中的每一个可被电子致动或控制。在另一个实施例中，排气门和进气门中的每一个可以是凸轮致动或控制的。无论是电子致动的还是凸轮致动的，为了燃烧和排放控制性能，排气门和进气门打开和关闭的正时可根据需要进行调整。
通过包括控制器169的控制系统167和来自车辆操作者经由输入装置(未示出)的输入，可至少部分地控制发动机168。控制系统167被配置为接收来自多个传感器165(其各种示例在本文被描述)的信息，并且将控制信号发送到多个致动器163。作为一个示例，传感器165可包括耦接到冷却剂入口通道160的温度传感器158、耦接到流混合罐(在本文中也被称为热交换器)100的温度传感器139、耦接到第一排放控制装置188的温度传感器189、耦接到排气管道193的温度传感器191、耦接到第二排放控制装置190的温度传感器195、耦接到进气歧管176的歧管空气压力传感器175、耦接到排气歧管178的歧管空气压力传感器177、以及耦接到流混合罐100的压力传感器159。各种排气传感器也可包括在排气系统172中、排气歧管178内和/或排气歧管178下游，诸如颗粒物质(PM)传感器、温度传感器、压力传感器、NOx传感器、氧传感器、氨传感器、碳氢化合物传感器等等。其他传感器诸如附加压力传感器、温度传感器、空气/燃料比传感器和组成传感器可耦接到发动机系统166中的各种位置。作为另一个示例，致动器163可包括燃料喷射器179、耦接到喘振控制通道152的阀150、耦接到低压排气再循环通道148的阀146、耦接到高压排气再循环通道140的阀138、耦接到升压空气通道108的阀110、耦接到排气入口通道116的阀118、耦接到涡轮旁路通道135的废气门133、耦接到冷却剂入口通道160的阀162、以及进气节气门187。致动器163也可包括三通阀130，其耦接到第二外部分流通道129、第一二次空气喷射通道132和第二二次空气喷射通道131。其他致动器诸如各种附加阀和节气门可耦接到发动机系统166中的各种位置。控制器169可从各种传感器接收输入数据，对输入数据进行处理，并且基于对应于一个或多个程序在控制器169中编程的指令或代码而响应于处理过的输入数据触发致动器。
控制器169可以是微型计算机，并且可包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(诸如只读存储器芯片)、随机存取存储器，保活存储器和/或数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器169还可接收来自耦接到发动机168的传感器的各种信号，其包括来自：空气质量流量传感器的引入的空气质量流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒的温度传感器的发动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴的霍尔效应传感器(或其他类型)的轮廓点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自一个或多个进气歧管传感器和排气歧管传感器的绝对歧管压力信号(MAP)；来自排气氧传感器的汽缸空气/燃料比；以及来自爆震传感器和曲轴加速度传感器的异常燃烧。发动机转速信号RPM可通过控制器169从信号PIP生成。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中的真空或压力的指示。
存储介质只读存储器可用表示可由处理器执行的指令的计算机可读数据进行编程，所述指令用于执行下面描述的方法以及预期但未具体列出的其他变型。参考图3A到图6示出了示例程序。
图1示出电子控制系统167，其可以是其中安装有发动机系统166的车辆的任何电子控制系统。在至少一个进气门或排气门被配置为根据可调整正时打开和关闭的实施例中，可经由电子控制系统来控制可调整正时，以在点火期间调节存在于燃烧室中的排气的量。电子控制系统还可被配置为命令发动机系统中的各种其他电子致动阀，例如节气门、压缩机旁路阀、废气门、EGR阀和关闭阀、二次空气阀、各种储存器进气门和排气门的打开、关闭和/或调整，以实现本文所述的任何控制功能。此外，为了评估与发动机系统的控制功能有关的工况，电子控制系统可操作地耦接到布置在整个发动机系统中的多个传感器：流量传感器、温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器等。
可向燃烧室180供给一种或多种燃料，诸如汽油、醇燃料共混物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。通过直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或它们的任何组合可将燃料供给到燃烧室。在燃烧室中，通过火花点火和/或压缩点火可开始燃烧。
如图1中所示，来自一个或多个排气歧管区段的排气被引导到涡轮186以驱动涡轮186。排气经过第一排放控制装置188，同时朝向涡轮186流动。当期望减小的涡轮扭矩时，一些排气可替代地被引导通过废气门133进入涡轮旁路通道135中，从而绕过涡轮。然后，来自涡轮186和废气门133的组合流流动通过第二排放控制装置190。在图1所示的发动机系统166的实施例中，第二排放控制装置190具有比第一排放控制装置188更大的排气处理能力，但是可经受达到操作温度的增加的时间量。在替代实施例(未示出)中，发动机系统可具有不同数量、布置和/或相对处理能力的排放控制装置。第一排放控制装置188和第二排放控制装置190可包括一个或多个排气后处理催化剂，其被配置为催化处理排气流，并且由此减少排气流中一种或多种物质的量。例如，一个排气后处理催化剂可被配置为在排气流贫时从排气流捕集NOx，并且在排气流富时还原捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理催化剂可被配置为歧化NOx，或者在还原剂的帮助下选择性地还原NOx。在其他实施例中，排气后处理催化剂可被配置为氧化排气流中的残余碳氢化合物和/或一氧化碳。具有任何这种功能的不同排气后处理催化剂可在排气后处理阶段中单独或一起布置在载体涂层中或其他地方。在一些实施例中，排气后处理阶段可包括可再生碳烟过滤器，其被配置为捕集和氧化排气流中的碳烟颗粒。
来自排放控制装置188和190的经处理的排气的全部或一部分可经由排气管道193被释放到大气中。温度传感器191和流量传感器192耦接到排气管道193以监测工况。可包括附加的传感器(未示出)以检测排气压力、组成等。根据工况，一些排气可经由阀118代替地被转向到气体混合罐储存器100的排气入口通道116。气体混合罐储存器100的排气入口端口120与排气入口通道116流体地耦接，以允许排气流入气体混合罐储存器100(其在本文可被称为混合罐或流混合罐)。以这种方式，流混合罐100被配置为允许从第一排放控制装置188的上游和排气歧管178的下游捕集的排气进入。为了期望的罐压力和气体组成，可打开阀118以允许受控量的排气到流混合罐100。止回阀119包括在阀118下游的排气入口通道116内，以减少使混合罐的内容物朝向排气歧管178通过排气入口通道116流回的可能性。以这种方式，发动机系统166适于将排气积聚在流混合罐100内。流混合罐100提供进入进气空气充气中的排气的增加的均匀化。此外，流混合罐100内的排气与进气空气充气的混合提供有效的排气冷却，以增加可用的EGR质量并且提高性能。
在发动机系统166中，压缩机184是压缩的进气空气的来源，但是在一些状况下，从压缩机可得的进气空气的量可不充足。此类状况包括快速增加发动机负荷的时间段，诸如紧接在起动之后，踩油门时，或退出减速燃料切断(DFSO)时。因此，在DFSO操作期间，响应于所选择的车辆减速度或制动状况，可选择性地停用对一个或多个发动机汽缸的燃料喷射。在这些迅速增加发动机负荷的状况中的至少一些期间，可限制从压缩机可获得的压缩的进气空气的量，这是由于涡轮不能旋转加速到足够高的旋转速度(例如，由于低排气温度或压力)。因此，涡轮旋转加速并驱动压缩机以提供一定量的压缩的进气空气的时间被称为涡轮迟滞。在涡轮迟滞期间，提供的扭矩的量可与扭矩需求不匹配，导致发动机性能下降。
鉴于上述问题，发动机系统166的流混合罐100可以是合适尺寸的任何储存器，其被配置为储存加压的充气，用于稍后排放。如本文所使用的，加压的充气是指储存在流混合罐100中的气体。因此，储存在流混合罐100中的加压的充气可包括干净的进气空气(例如，从进气歧管抽吸的压缩的进气空气)、燃烧的排气(例如，从排气歧管抽吸的燃烧的排气)或它们的组合(例如，进气空气和具有限定和控制的EGR百分比的排气的混合物)。在一个实施例中，流混合罐100可被配置为在由压缩机184生成的最大压力下储存充气。如下文详述的，各种入口、出口和传感器可耦接到流混合罐100。在图1中所示的实施例中，压力传感器159耦接到流混合罐100，并且被配置为响应于其内的充气压力。温度传感器139也耦接到流混合罐100，并且被配置为响应于其内的充气的温度。
在发动机系统166中，流混合罐100在压缩机184的上游和压缩机184的下游可选择性地耦接到进气系统170。更具体地，流混合罐100被配置为将加压的充气排放到进气系统170，排放到压缩机184的上游和空气净化器183的下游的第一区域，或者排放到压缩机184的下游和增压空气冷却器185的上游的第二区域。经由耦接到低压排气再循环通道148(例如，LP EGR通道148)/耦接在低压排气再循环通道148内的阀146，以及/或者经由耦接到喘振控制通道152/在喘振控制通道152内耦接的阀150，实现向第一区域的排放。LP EGR通道148和喘振控制通道152经由第一外部分流通道149(例如，在气体混合罐储存器100的内部之外)耦接到气体混合罐储存器100。经由耦接到高压排气再循环通道140(例如，HP EGR通道140)的阀138，实现向第二区域的排放。当期望从流混合罐到进气系统的充气流时，阀150、阀146和阀138可以是被命令打开(或增加打开的量至完全关闭和完全打开之间的位置)的常闭阀。在一些情况下，当节气门至少部分打开时，可递送加压的充气。在一些实施例中，压力恢复锥(未示出)可流体地耦接在流混合罐和进气系统之间，使得加压充气在从流混合罐排放时被引导通过压力恢复锥。当包括压力恢复锥时，所述压力恢复锥通过抑制流从管道壁脱离而在流动状况期间将流动能转换回压力能。然而，在替代实施例中，可不包括压力恢复锥。
流混合罐100还可用从压缩机184的下游和增压空气冷却器185的上游的进气系统抽吸的空气进行充气。更具体地，流混合罐100被配置为经由耦接到升压空气通道108的阀110用来自进气系统的压缩的进气空气进行充气，该压缩的进气空气从压缩机184的下游和进气节气门187的上游抽吸。当期望从进气系统到流混合罐的加压进气空气充气流时，阀110可以是被命令打开(或增加打开的量)的常闭阀。在一个示例中，在低升压状况期间，阀110可被打开以将由压缩机加压的至少一些进气空气驱动到流混合罐100中。作为另一个示例，在高升压状况期间，可打开阀110以将一些压缩的进气空气驱动到流混合罐100中，其中压缩的进气空气与预先储存的燃烧的排气混合以生成高压EGR。然后，在接收到瞬时EGR请求的升压状况期间，高压EGR经由阀138被排放到进气系统中，以提供所请求的高压EGR。耦接在阀110上游的止回阀111允许来自压缩机的压缩空气在高节气门入口压力(TIP)的状况下流入流混合罐并储存在其中，但是其降低了在低TIP的状况下使储存的压缩空气流回到压缩机的可能性。
所示流混合罐100也可选择地耦接到涡轮186的上游和下游的排气系统172。更具体地，流混合罐100耦接到第二外部分流通道129，并且通过三通阀130的致动可调整从流混合罐100通过第二外部分流通道129的气体流。三通阀130耦接到第二外部分流通道129、第一二次空气喷射通道132和第二二次空气喷射(SAI)通道131。三通阀130对于耦接的通道(例如，第二外部分流通道129、第一SAI通道132和第二SAI通道131)中的每一个可为常闭的，使得气体不流动通过三通阀130。然而，三通阀130可由控制器169致动，以允许气体从耦接的通道中的一个或多个流动通过三通阀130。
在第一示例中，三通阀130可被致动(例如，打开)，以增加从第二外部分流通道129进入第一SAI通道132的气体流，但是减少从第二外部分流通道129进入第二SAI通道131的气体流。通过以这种方式打开，三通阀130允许气体从流混合罐100流动到涡轮186上游的排气歧管178中。在第二示例中，可打开三通阀130，以增加从第二外部分流通道129进入第二SAI通道131的气体流，同时减少从第一SAI通道132进入第二外部分流通道129或第二SAI通道131的气体流。通过以这种方式打开，三通阀130允许气体从流混合罐100流入第二SAI通道131。第二SAI通道131耦接到涡轮旁路通道135。气体从流混合罐100通过三通阀130流入第二SAI通道131，并且流入涡轮旁路通道135。
通过致动根据上述第一示例的三通阀130，流混合罐100可将气体排放到涡轮186上游的排气歧管178中(例如，以加热第一排放控制装置188，以旋转涡轮186，等等)。通过致动根据上述第二示例的三通阀130，流混合罐100可将气体排放到涡轮186下游(例如，以加热第二排放控制装置190，以减少增加涡轮速度的可能性，等等)。三通阀130的致动可包括完全打开或关闭阀，以增加或减少从耦接的通道中的一个或多个行进通过三通阀130的流。致动还可包括增加或减少将三通阀130打开到完全打开和完全关闭之间的位置的量，以便增加或减少从耦接的通道中的一个或多个行进通过三通阀130的流。
流混合罐100还可用从涡轮186上游的排气歧管抽吸的燃烧的排气进行充气。更具体地，流混合罐100被配置为经由阀118用从涡轮186上游的排气歧管抽吸的燃烧的排气进行充气。阀118可以是常闭阀，其被命令在期望从排气歧管到流混合罐的燃烧的排气流时打开。在一个示例中，在低升压状况或低发动机转速-负荷状况期间，可打开阀118以将至少一些燃烧的排气驱动到流混合罐100中。以这种方式，可增加流混合罐充气的EGR百分比。耦接在阀118下游的止回阀119允许来自排气歧管的燃烧的排气流入流混合罐100并被储存在其中，但是其降低排气回流的可能性。
以这种方式，在第一状况期间，流混合罐100可选择性地用来自压缩机下游的进气系统的进气空气进行充气，而在第二状况期间，流混合罐可选择性地用来自涡轮上游的排气歧管的燃烧的排气进行充气。在第三状况期间，流混合罐100可选择性地用来自进气系统的进气空气和来自排气歧管的燃烧的排气进行充气。
流混合罐100包括用于接收和传送气体的多个入口端口/出口端口。例如，流混合罐100包括耦接到升压空气通道108的升压空气端口112、耦接到排气入口通道116的排气入口端口120、耦接到第一外部分流通道149的第一气体出口端口144、耦接到HP EGR通道140的第二气体出口端口136、以及耦接到第二外部分流通道129的第三气体出口端口128。虽然图1所示的流混合罐100包括上述入口端口和出口端口，但是流混合罐的替代实施例可包括不同数量和/或布置的入口端口和/或出口端口。
流混合罐100另外包括冷却剂入口端口164和冷却剂出口端口154，使得流混合罐100可向包括在发动机系统166内的散热器161传送冷却剂/从包括在发动机系统166内的散热器161接收冷却剂。流动通过流混合罐100的冷却剂可与储存/流动通过混合罐的气体交换热。因此，根据气体和冷却剂之间的温差，冷却剂可去除储存在混合罐内的气体的热或向储存在混合罐内的气体提供热。冷却剂入口通道160耦接到流混合罐100的冷却剂入口端口164和散热器161两者。阀162和温度传感器158包括在(例如，耦接到)冷却剂入口通道160内。来自温度传感器158的测量值可被传送到控制器169，并且控制器169可致动阀162，以便调节通过冷却剂入口通道160进入流混合罐100的冷却剂流。然后，冷却剂可通过耦接到冷却剂出口通道156的冷却剂出口端口154流出流混合罐100，以返回到散热器161。虽然散热器161被示出为耦接到图1中的流混合罐100，但是散热器可另外耦接到发动机系统的其他部件(例如，汽缸盖182或图1未示出的其他部件)。换句话说，冷却剂入口通道160和冷却剂出口通道156可以是耦接到散热器的其他冷却剂通道(未示出)周边(例如，次级)的通道。
通过流混合罐100的冷却剂流可根据工况而变化，如下面图3A到图3B和图5的讨论中所描述的。
流混合罐100相对于发动机进气系统和排气系统的配置允许用于对流混合罐100进行充气和放气的各种选择。作为第一示例，诸如当发动机系统在第一模式下操作时，混合罐可用来自进气系统的压缩的进气空气进行充气，然后响应于踩油门(或在高升压状况期间)，压缩的进气空气可排放到进气系统以减少涡轮迟滞并辅助涡轮旋转加速。作为第二示例，诸如当发动机系统在第二模式下操作时，混合罐可用来自进气系统的压缩的进气空气进行充气，压缩的进气空气可排放到排气歧管以升高排气温度并辅助涡轮旋转加速。作为第三示例，诸如当发动机系统在第三模式下操作时，混合罐可用来自排气歧管的燃烧的排气进行充气，然后在升压状况期间，当请求EGR时，燃烧的排气可排放到进气系统以提供所期望的EGR。作为第四示例，诸如当发动机系统在第四模式下操作时，混合罐可用来自排气歧管的燃烧的排气进行充气，然后响应于踩油门，燃烧的排气可排放到排气歧管以升高涡轮上游的排气压力，并且辅助涡轮旋转加速。在另外的示例中，储存器可用至少一些燃烧的排气和至少一些压缩的进气空气进行充气，以提供具有选定组成的升压充气(例如，期望的EGR百分比，期望的AFR等)，然后在稍后的时间，加压的充气可排放到进气系统(例如，以提供高压EGR、低压EGR和/或压缩机喘振减少)、排气歧管(例如，以升高排气压力和/或提供用于有害排放物减少的二次空气喷射)或涡轮旁路通道(例如，以加快催化剂预热)。
在一些实施例中，流混合罐100还可用一个或多个未加注燃料的汽缸的流出物进行充气(即，用未加注燃料的和未燃烧的排气进行充气)。具体地，当发动机168在DFSO模式下操作时，其中燃烧室中的一些不接收燃料，并且仅泵送通过它们相应的进气门所允许进入的空气，泵送的且因此由未加注燃料的燃烧室压缩的空气可经由阀118从排气歧管抽吸，并且被储存在混合罐100中。
在上述各种发动机系统中，并且在完全符合本公开的其他发动机系统中，在混合罐中的加压空气或空气/排气混合物可导致水蒸汽在混合罐内部冷凝。因此，在一些实施例中，排放阀(未示出)可耦接到流混合罐100。排放阀可由电子控制系统167打开，以将来自混合罐的冷凝物以液体形式排出到的车辆下面的路面上，或者被引导到车辆的排气系统、蒸发并作为蒸汽排放。
响应于至少踩油门状况，其中节气门突然打开，并且压缩机旋转太慢而不能提供期望的进气歧管压力(MAP)，图1的配置使得储存在流混合罐中的空气被排放。如本文下面所详述，在至少一些踩油门状况期间(诸如当在踩油门时的升压水平较低且预期的涡轮迟滞较高时)，当排放来自流混合罐的空气时，较高量的火花延迟可用于快速升高排气的温度，并且加快涡轮旋转加速。在其他踩油门状况期间(诸如当在踩油门时的升压水平较高且预期的涡轮迟滞较低时)，当排放来自流混合罐的空气时，较少量的火花延迟(例如，没有火花延迟)可用于提供附加的发动机扭矩(对应于排放的升压空气的量)，以在压缩机达到期望容量时满足扭矩需求。
在一些实施例中，发动机的至少一些汽缸可被配置为具有延迟的火花正时，同时升压空气被排放到进气系统中，其目的是加热排气并加快涡轮旋转。同时，其他汽缸可被配置为保持点火正时，同时升压空气被排放，其目的是扭矩生成。为了减少汽缸之间的扭矩差异引起的潜在问题，基于其点火顺序，可选择允许排气加热的汽缸和允许扭矩生成的汽缸。以这种方式，通过加快涡轮旋转加速，同时提供扭矩，可减少涡轮迟滞，同时增加净发动机燃烧扭矩。
上述配置允许各种方法，所述方法用于为发动机的燃烧室提供包括空气和/或燃烧的排气的充气，用于旋转加速涡轮，用于将高压EGR气体和/或低压EGR气体供给到进气系统，用于将二次空气喷射供给到排气歧管和/或涡轮旁路通道，以及用于将气体供给到压缩机以减少压缩机喘振。因此，现在通过举例的方式继续参考上述配置来描述一些此类方法。然而，应当理解，这里描述的方法以及完全在本公开的范围内的其他方法也可通过其他配置来实现。本文提出的方法包括通过设置在发动机系统中的一个或多个传感器实现的各种测量和/或感测事件。该方法还包括各种计算、比较和决策事件，其可在可操作地耦接到传感器的电子控制系统中实现。该方法还包括各种硬件致动事件，电子控制系统可响应于决策事件选择性地命令该硬件致动事件。
图2示出耦接到发动机系统(诸如图1所示的发动机系统166)的进气系统、排气系统和散热器的气体混合罐储存器(诸如图1中所示的气体混合罐储存器100，其也可被称为混合罐、储存器或热交换器)的实施例。图2所示的混合罐200包括外壳202和多个内部冷却剂/气体通道(例如，在混合罐200的外壳202的内部)。图2所示的混合罐200的实施例的外壳202被形成使得混合罐200的形状近似为长方体。可存在替代实施例，其中混合罐具有不同形状(例如，外壳可以是圆柱形等)和/或不同布置的表面和/或不同数量的表面。
包括在混合罐200的外壳202内的(例如，在混合罐200内部)是冷却剂歧管206。冷却剂歧管206包括在混合罐200内部(例如，在混合罐200的内部之内)的多个冷却剂通道。图2还示出了冷却剂入口通道260(例如，诸如图1所示的冷却剂入口通道160)和冷却剂出口通道256(例如，诸如图1所示的冷却剂出口通道156)。冷却剂入口通道260和冷却剂出口通道256两者都在混合罐200的外部(例如，在混合罐200的内部之外)。冷却剂可从冷却剂入口通道260流动，并且流入混合罐200的冷却剂入口端口264(例如，诸如图1所示的冷却剂入口端口164)。冷却剂入口端口264包括在混合罐200的外壳202中的孔(例如，开口)，并且允许冷却剂从冷却剂入口通道260传递到冷却剂歧管206中。换句话说，冷却剂入口通道260流体地耦接到冷却剂入口端口264，并且冷却剂入口端口264与冷却剂歧管206流体地耦接。
冷却剂入口通道260包括阀262(例如，诸如图1所示的阀162)和温度传感器258(例如，诸如图1所示的温度传感器158)。阀262可通过控制器(例如，诸如图1所示的控制器169)来致动，以调整从冷却剂入口通道260到冷却剂入口端口264的冷却剂流(例如，调整冷却剂的流率或量)。控制器(图2中未示出)可至少部分地基于由温度传感器258测量和/或检测的冷却剂的温度来确定从冷却剂入口通道260到冷却剂入口端口264的冷却剂流的调整。以这种方式，根据由温度传感器258确定的冷却剂的温度，可增加或减少到冷却剂入口端口264的冷却剂流。
冷却剂从冷却剂入口通道260行进通过冷却剂入口端口264并进入冷却剂歧管206。冷却剂流动通过包括在冷却剂歧管206内的多个通道，并且当冷却剂流动通过多个通道时，冷却剂将热能传递到包括在混合罐200的气体混合歧管204内所包含的气体，并且/或者传递来自包括在混合罐200的气体混合歧管204内所包含的气体的热能。以这种方式，根据流动通过冷却剂歧管206的冷却剂的状况(例如，温度)，混合罐200的气体混合歧管204内的气体的温度可增加或降低。
冷却剂通过冷却剂出口端口254(例如，诸如图1所示的冷却剂出口端口154)离开冷却剂歧管206。冷却剂出口端口254包括在混合罐200的外壳202中的孔(例如，开口)，并且允许冷却剂从冷却剂歧管206传递到冷却剂出口通道256中。换句话说，冷却剂歧管206流体地耦接到冷却剂出口端口254，并且冷却剂出口端口254流体地耦接到冷却剂出口通道256。
散热器(例如，诸如图1所示的散热器161)可将冷却剂导引到冷却剂入口通道260中。另外，冷却剂出口通道256可将冷却剂导引到散热器中。气体混合罐储存器200包括气体温度传感器263和气体压力传感器259。气体温度和气体压力的测量值和/或估计值可(分别)通过温度传感器263和压力传感器259确定，并且被控制器(例如，诸如图1所示的控制器169)使用，以控制到气体混合罐储存器200和来自气体混合罐储存器200的冷却剂和气体流(如在图3A到图3B和图4到图5的讨论中所描述的)。
根据上述冷却剂歧管206和连接通道的布置，散热器与混合罐200之间的冷却剂循环过程可发生。冷却剂可经由冷却剂入口通道260从散热器被导引。基于由温度传感器258测量和/或检测的冷却剂温度，通过阀262的致动，增加或减少从冷却剂入口通道260进入混合罐200的冷却剂入口端口264中的冷却剂流。进入冷却剂入口端口264的冷却剂然后经过包括在冷却剂歧管206内的多个通道，并且在混合罐200的气体混合歧管204中的冷却剂和气体之间可发生热能的交换。然后，冷却剂经由冷却剂出口端口254离开混合罐200，并且进入冷却剂出口通道256。冷却剂出口通道256将冷却剂引导回散热器中。
上述的冷却剂循环过程可以是连续过程(例如，冷却剂流的量值在连续范围内是可调整的)，二元(binary)过程(例如，冷却剂流从打开到关闭，或从关闭到打开是可调整的)，并且/或者可被选择性地配置为基于发动机状况作为连续过程或二元过程执行。
如上所述，混合罐200包括用于储存来自进气系统(例如，诸如图1所示的进气系统170)和/或排气系统(例如，诸如图1所示的排气系统172)的气体的气体混合歧管204。来自进气系统和/或排气系统的气体可在包括在气体混合歧管204内和外壳202内部的多个气体通道207内混合和会聚。也包括在气体混合歧管204内的是气体入口歧管203和气体出口歧管205。气体入口歧管203包括被配置为接收来自进气系统和排气系统的气体的通道。气体出口歧管205包括被配置为将来自流混合罐200的气体排放到进气系统和/或排气系统中的通道。气体混合歧管204经由气体入口歧管203流体地耦接到混合罐200的多个气体入口端口，并且经由气体出口歧管205流体地耦接到混合罐200的多个气体出口端口，以允许气体传递到混合罐200，并且/或者允许传递来自混合罐200的气体。
升压空气通道208(例如，诸如图1所示的升压空气通道108)耦接在混合罐200和发动机的进气歧管(例如，诸如图1所示的进气歧管176)之间。升压空气通道208在混合罐200的内部之外。升压空气通道208流体地耦接到混合罐200的升压空气端口212(例如，诸如图1所示的升压空气端口112)，并且通过阀210(例如，诸如图1所示的阀110)可调整通过升压空气通道208朝向升压空气端口212的气体流。基于发动机工况，通过控制器(例如，诸如图1所示的控制器169)可致动阀210。
升压空气端口212流体地耦接到混合罐200的内部升压空气通道214。内部升压空气通道214在混合罐200的内部之内。升压空气端口212包括在混合罐200的外壳202内的孔(例如，开口)，并且允许进气气体从升压空气通道208传递到内部升压空气通道214中。
排气入口通道216(例如，诸如图1所示的排气入口通道116)耦接在混合罐200和发动机的排气歧管(例如，诸如图1所示的排气歧管178)之间。排气入口通道216在混合罐200的内部之外。排气入口通道216流体地耦接到混合罐200的排气入口端口220(例如，诸如图1所示的排气入口端口120)，并且通过阀218(例如，诸如图1所示的阀118)可调整通过排气入口通道216朝向排气入口端口220的气体流。
排气入口端口220流体地耦接到混合罐200的内部排气入口通道222。内部排气入口通道222在混合罐200的内部之内。排气入口端口220包括在混合罐200的外壳202内的孔(例如，开口)，并且允许排气从排气入口通道216传递到内部排气入口通道222中。
内部排气入口通道222和内部升压空气通道214在混合罐200的内部内汇合，并且形成内部进气通道224。内部进气通道224可经由内部升压空气通道214接收来自进气歧管的气体，经由内部排气入口通道222接收来自排气歧管的气体，或者(经由上述相应的通道)接收来自进气歧管和排气歧管两者的气体。内部进气通道224流体地耦接到气体混合歧管204内的多个气体通道。来自进气歧管和排气歧管两者的气体可在内部进气通道224和气体混合歧管204内的多个通道内混合和会聚。
气体混合歧管204内的多个通道被导引到内部出口通道225。内部出口通道225在混合罐200的内部之内。内部出口通道225耦接到混合罐200的内部内的多个气体出口通道，并且用作将气体从气体混合歧管204传递到气体出口通道的连接部。图2所示的混合罐200的实施例包括在混合罐的内部之内的三个气体出口通道(例如，第一内部气体出口通道242、第二内部气体出口通道234和第三内部气体出口通道226)。混合罐的其他实施例可包括不同数量和/或布置的气体出口通道。
第一内部气体出口通道242耦接在内部出口通道225和第一气体出口端口244(例如，诸如图1所示的第一气体出口端口144)之间。第一气体出口端口244流体地耦接到第一外部分流通道249(例如，诸如图1所示的第一外部分流通道149)。第一外部分流通道249在混合罐200的内部之外。第一气体出口端口244包括在混合罐200的外壳202内的孔(例如，开口)，并且允许气体从第一内部气体出口通道242传递到第一外部分流通道249中。
第一外部分流通道249流体地耦接到喘振控制通道252(例如，诸如图1所示的喘振控制通道152)和低压排气再循环通道248(例如，诸如图1所示的低压排气再循环通道148)。阀250(例如，诸如图1所示的阀150)包括在喘振控制通道252内，并且阀246(例如，诸如图1所示的阀146)包括在低压排气再循环通道248(其在本文可被称为LP EGR通道248)内。阀250和阀246可由控制器(例如，图1所示的控制器169)来致动，以允许气体从第一外部分流通道249流入喘振控制通道252和LP EGR通道248中的一者或两者。
第二内部气体出口通道234耦接在内部出口通道225和第二气体出口端口236(例如，诸如图1所示的第二气体出口端口136)之间。第二气体出口端口236流体地耦接到高压排气再循环通道240(例如，诸如图1所示的高压排气再循环通道140)。高压排气再循环通道240(其在本文可被称为HP EGR通道240)在混合罐200的内部之外。第二气体出口端口236包括在混合罐200的外壳202内的孔(例如，开口)，并且允许气体从第二内部气体出口通道234传递到HP EGR通道240中。阀238(例如，诸如图1所示的阀138)包括在HP EGR通道240内。阀238可由控制器(例如，图1所示的控制器169)来致动，以允许气体从第二内部气体出口通道234流入HP EGR通道240。
第三内部气体出口通道226耦接在内部出口通道225和第三气体出口端口228(例如，诸如图1所示的第三气体出口端口128)之间。第三气体出口端口228流体地耦接到第二外部分流通道229(例如，诸如图1所示的第二外部分流通道129)。第二外部分流通道229在混合罐200的内部之外。第三气体出口端口228包括在混合罐200的外壳202内的孔(例如，开口)，并且允许气体从第三内部气体出口通道226传递到第二外部分流通道229中。
第二外部分流通道229流体地耦接到第一二次空气喷射通道232(例如，诸如图1所示的第一二次空气喷射通道132)和第二二次空气喷射通道231(例如，诸如图1所示的第二二次空气喷射通道131)。三通阀230(例如，诸如图1所示的三通阀130)流体地耦接到第二外部分流通道229、第一二次空气喷射通道232(其在本文可被称为第一SAI通道232)和第二二次空气喷射通道231(其在本文可被称为第二SAI通道231)。三通阀230可由控制器(例如，图1所示的控制器169)来致动，以允许气体从第二外部分流通道229流入第一SAI通道232和第二SAI通道231中的一者或两者。
以这种方式，气体可从气体混合歧管204流入内部出口通道225。然后，流入内部出口通道225的气体可经由阀250和/或阀246的致动被选择性地导引到第一内部气体出口通道242，经由阀238的致动被选择性地导引到第二内部气体出口通道234，并且/或者经由三通阀230的致动被选择性地导引到第三内部气体出口通道226。
被导引通过第一内部气体出口通道242的气体流动通过第一气体出口端口244并流入第一外部分流通道249。流动通过第一外部分流通道249的气体可通过阀250的致动被选择性地转向到喘振控制通道252，通过阀246的致动被选择性地转向到LP EGR通道248，或者分别通过阀250和阀246的致动被选择性地转向到喘振控制通道252和LP EGR通道248两者。
被导引通过第二内部气体出口通道234的气体流动通过第二气体出口端口236并流入HP EGR通道240。通过阀238的致动控制进入HP EGR通道240的气体流。
被导引通过第三内部气体出口通道226的气体流动通过第三气体出口端口228并流入第二外部分流通道229。流动通过第二外部分流通道229的气体可通过三通阀230的致动而被选择性地转向到第一SAI通道232和/或第二SAI通道231。
当气体朝向内部出口通道225流动通过气体混合歧管204时，由于冷却剂歧管206接近气体混合歧管204，气体可经受热能的增加或减少。冷却剂歧管206内的多个通道不与气体混合歧管204内的多个通道流体连通。换句话说，不允许冷却剂进入气体混合歧管204的通道，并且不允许排气和/或进气气体进入冷却剂歧管206的通道。然而，冷却剂歧管206的通道可通过导热材料(例如，金属)与气体混合歧管204的通道分开，使得允许热能从一个歧管传递到另一个歧管。
以这种方式，如果冷却剂歧管206内的冷却剂的温度低于气体混合歧管204内的气体的温度，则热能可经由分开歧管的通道的导热材料从气体混合歧管204中的气体传递到冷却剂歧管206内的冷却剂。类似地，如果冷却剂歧管206内的冷却剂的温度高于气体混合歧管204内的气体的温度，则热能可经由分开歧管的通道的导热材料从冷却剂歧管206中的冷却剂传递到气体混合歧管204内的气体。
阀250、阀246、阀238和三通阀230的致动可至少部分地由冷却剂的温度和/或气体的温度来控制，如下面在图3A到图3B的讨论中所描述的。
图2示出具有各种部件的相对定位的示例配置。至少在一个示例中，如果元件被示出为彼此直接接触或直接耦接，那么此类元件可分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此邻接或彼此相邻的元件可分别为彼此邻接或彼此相邻的。作为示例，放置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，在至少一个示例中，被定位成彼此间隔开同时其间仅具有空间而没有其他部件的元件可被如此称谓。作为另一个示例，被示出为在彼此的上方/下方、在彼此的相对侧、或在彼此的左边/右边的元件可相对于彼此被如此称谓。此外，在至少一个示例中，如附图中所示，最高元件或最高元件的点可被称为部件的“顶部”，并且最低元件或最低元件的点可被称为部件的“底部”。如本文所使用，顶部/底部、上/下、在……上方/在……下方可相对于图的垂直轴线，并且被用于描述图中元件相对于彼此的定位。因此，在一个示例中，被示出为在其他元件上方元件被垂直地定位在其他元件的上方。作为另一个示例，附图内所描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如为环状的、直的、平面的、弯曲的、圆形的、倒棱的、成角度的等等)。此外，在至少一个示例中，被示出为彼此相交的元件可被称为相交元件或彼此相交。另外，在一个示例中，被示出为在另一个元件内或被示出为在另一个元件之外的元件可被如此称谓。
图3A到图3B示出用于基于排放来自储存器的气体内容物的请求和进入储存器的冷却剂的温度来调整到气体混合罐储存器(例如，诸如图1所示的气体混合罐储存器100，或图2所示的气体混合罐储存器200)的冷却剂流的方法。可调整到气体混合罐储存器200的冷却剂流，以便调整包含在(和/或进入)气体混合罐储存器内的气体的温度。基于用于将气体从储存器喷射到进气系统和排气系统中的一个或多个的指示的位置，包含在气体混合罐储存器内的气体的温度可被调整到期望的温度(经由调整通过气体混合罐储存器的冷却剂流)。换句话说，通过增加或减少到气体混合罐储存器的冷却剂流，气体混合罐储存器内的气体的温度可被调整到期望的温度，并且气体的期望温度可基于用于进气系统和排气系统中的一者或两者中的气体的预期的喷射位置。在一个示例中，进入气体混合罐储存器的冷却剂的温度可以是基于温度传感器(例如，诸如图2所示的温度传感器258)的输出所测量和估计的冷却剂温度。
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，通过控制器可执行用于实施方法300和本文所包括的其余方法的指令。根据下面描述的方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器器(例如，诸如阀162、146、150、110、130和118)来调整发动机操作。
首先转到图3A，方法300包括基于发动机系统中的各种传感器(例如，诸如如上所述的各种温度传感器、压力传感器等)的一个或多个输出和/或发动机系统的工况来在301处估计和/或测量发动机工况。发动机工况可包括发动机转速和负荷、EGR流率(LP和/或HP)、空气质量流率、涡轮速度、压缩机入口压力、排放控制装置温度、冷却剂流率等。工况还可包括气体混合罐储存器的工况(例如，冷却剂的温度、储存的气体的温度、气体压力、储存的气体的量、与进气空气混合的排气的百分比等)。
在302处，该方法包括确定是否请求二次空气喷射。例如，基于在301处确定的测量和/或推断的发动机工况，控制器可确定提供二次空气喷射(SAI)对于发动机操作将是有利的(例如，为了减少的排放、涡轮速度增加等)。在一个示例中，响应于冷起动状况、低于阈值温度的发动机温度、以及低于催化剂起燃温度的催化剂温度中的一个或多个，可请求SAI。在另一个示例中，响应于排气中未燃碳氢化合物的浓度(例如，基于低于阈值空气/燃料比的排气空气/燃料比，其指示排气中增加的未燃碳氢化合物)，可请求SAI。在另一个示例中，响应于涡轮的涡轮速度低于期望的涡轮速度(例如，由于扭矩需求的增加，诸如踩油门)，可请求SAI。
如果控制器请求SAI，则该方法继续到304。在304处，该方法包括确定SAI请求是否基于增加涡轮的涡轮速度的请求(例如，基于涡轮速度低于期望的涡轮速度)。作为示例，由于发动机扭矩需求的突然增加(例如，在节气门踩油门事件期间)，涡轮的旋转速度可低于期望的速度。因此，可期望涡轮速度的增加，以增加涡轮增压器的压缩机的输出。在该示例中，可提供SAI以增加经过排气歧管的气体的质量流率，从而增加通过涡轮的流率并增加涡轮旋转速度。
如果SAI请求响应于如在304处确定的低涡轮速度(例如，可基于扭矩需求的低于期望的涡轮速度的涡轮速度)，则该方法继续到306，在306处该方法包括将通过气体混合罐储存器的冷却剂流保持在当前水平(例如，不调整冷却剂流)。作为示例，当控制器确定SAI请求是由于低涡轮速度引起时，如果没有冷却剂流动通过气体混合罐储存器的冷却剂歧管(例如，诸如图2所示的冷却剂歧管206)，则气体混合罐储存器继续使冷却剂不流动通过冷却剂歧管。作为第二示例，当控制器确定SAI请求是由于低涡轮速度引起时，如果冷却剂以确定的速率(如由一个或多个传感器确定的)流动通过气体混合罐储存器的冷却剂歧管，则气体混合罐储存器以相同的速率继续使冷却剂流动通过冷却剂歧管。
该方法从306继续到314，在314处，该方法包括将SAI提供到排气歧管，以便增加涡轮的速度。在示例中，到排气歧管的SAI可被延迟，直到排放控制装置达到操作温度，如下面在图4的讨论中进一步描述的。
返回到304，如果SAI请求不是升高涡轮速度的请求，则该方法继续到308。如果确定排放控制装置低于操作温度，则SAI的一个替代功能是增加一个或多个排放控制装置的温度。SAI的另一个替代功能是促进排气内过量碳氢化合物的燃烧。过量碳氢化合物的存在可基于排气的空气燃料比的测量值(如由排气系统中的传感器测量的)。在308处，该方法包括确定气体混合罐储存器处(例如，在气体混合罐储存器的上游并且流到气体混合罐储存器)的冷却剂的温度是否大于阈值冷却剂温度。响应于在301处测量的发动机工况和在302处的SAI请求的确认，通过控制器可确定阈值冷却剂温度。在一个示例中，阈值冷却剂温度可基于离开排气歧管的排气的温度和/或进入(或包含在)气体混合罐储存器内的进气空气的温度。换句话说，阈值温度可基于储存在气体混合罐储存器内的气体的温度。
如果确定的冷却剂温度不大于如在308处确定的阈值冷却剂温度，则该方法继续到310，在310处该方法包括不使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或减少到气体混合罐储存器的冷却剂流)。例如，如果冷却剂当前流到气体混合罐储存器，则在310处，该方法可包括停止(或减少)到混合罐储存器的冷却剂流。然而，在310之前，如果冷却剂当前没有流到气体混合罐储存器，则在310处，该方法可包括保持没有到气体混合罐储存器的冷却剂流。通过在气体混合罐储存器上游的冷却剂通道中阀(例如，诸如图2所示的阀262)的致动，可停止(或减少)到气体混合罐储存器的冷却剂流，如图2的讨论中所描述的。在另一个示例中，在310处，该方法可包括减少(例如，通过减小阀的打开的量)到气体混合罐储存器的冷却剂流。在方法300中，无论该方法在何处包括将冷却剂循环或不循环到气体混合罐储存器，该方法可替代地包括增加冷却剂流(从递送到气体混合罐储存器的当前水平)或减少冷却剂流(从当前水平)。以这种方式，这些方法可包括将上述冷却剂阀调整到完全打开的位置(使冷却剂以最大流率流动)或完全关闭的位置(完全停止冷却剂流)之间的多个位置。
然后该方法继续到314，在314处该方法包括经由气体混合罐储存器提供所请求的SAI。在一个示例中，在314处，该方法可包括延迟提供所请求的SAI，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于SAI请求所期望的喷射温度。例如，可延迟SAI，直到气体混合罐储存器内的气体的温度增加到SAI所期望的水平(例如，由于减少的冷却剂流)。
返回到308，如果确定的冷却剂温度大于阈值温度，则该方法继续到312，在312处该方法包括使冷却剂循环通过气体混合罐储存器(或增加到气体混合罐储存器的冷却剂流)。如上所述，阈值温度可基于混合罐储存器内的气体温度和/或进入(或包含在)气体混合罐储存器内的进气空气的温度。如果冷却剂的温度高于阈值温度(例如，进气空气的温度)，则冷却剂循环通过气体混合罐储存器，以便增加储存器内的进气空气的温度。如上所述，进气空气的增加温度允许未燃碳氢化合物的更有效的燃烧和排放控制装置温度的加快的增加。然后，该方法继续到314以提供所请求的SAI。在一个示例中，在314处，该方法可包括延迟提供所请求的SAI，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于SAI请求所期望的喷射温度。例如，可延迟SAI，直到气体混合罐储存器内的气体温度增加到SAI所期望的水平(例如，由于增加的冷却剂流)。在314处，该方法然后包括当气体温度处于期望的喷射温度时递送所请求的SAI。
如果在302处没有请求SAI，或者如果在314处提供SAI，则该方法继续到316，在316处该方法包括确定是否预期和/或检测到压缩机喘振。压缩机的状况的确定可基于压缩机入口和出口之间的压力差、通过压缩机的进气空气流率等。通过在压缩机和/或进气歧管处的一个或多个传感器(例如，诸如歧管空气压力传感器175)可测量压缩机入口和出口处的压力和流率。压缩机和/或进气歧管还可包括一个或多个温度传感器、流量传感器等。
如果基于各种传感器(如上所述)的输出和/或附加发动机工况预期和/或检测到压缩机喘振，则该方法继续到318。在318处，该方法包括确定进入(或流到)气体混合罐储存器的冷却剂的温度是否大于阈值冷却剂温度。基于在301处确定的发动机工况和在316处的压缩机喘振的预期和/或检测，通过控制器可确定阈值冷却剂温度。在一个示例中，阈值温度可基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度。
如果在318处冷却剂温度不大于阈值温度，则该方法继续到322，在322处该方法包括不使冷却剂循环到并循环通过气体混合罐储存器(或者可替代地，如上所述，减少到气体混合罐储存器的冷却剂流)。例如，如果阈值温度基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度，并且冷却剂温度小于储存器内的气体温度，则冷却剂可不循环，使得储存器内的气体的温度不进一步降低。相反，气体混合罐储存器内的气体的温度可增加。当气体被排放到压缩机入口时，储存器内的气体的较高温度提供压缩机入口处的压力的较大的增加。然后，该方法继续到324，在324处气体混合罐储存器内储存的充气被排放到压缩机入口上游的进气通道中，以增加压缩机入口处的压力和/或流。以这种方式，将气体从气体混合罐储存器提供到压缩机入口可减少压缩机喘振。在一个示例中，在324处，该方法可包括延迟压缩机入口上游的排放，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于排放请求所期望的喷射温度。例如，可延迟排放，直到气体混合罐储存器内气体的温度增加到压缩机入口上游排放所期望的水平(例如，由于减少的冷却剂流)，以减少压缩机喘振。然后，在324处，该方法包括当气体温度处于所期望的喷射温度时递送所请求的排放。
如果在318处确定冷却剂温度高于阈值温度，则该方法替代地继续到320，在320处该方法包括使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或增加到气体混合罐储存器的冷却剂流)。例如，如果阈值温度基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度，则使冷却剂循环，使得储存器内的气体的温度增加。当气体被排放到压缩机入口时，储存器内的气体的较高温度提供压缩机入口处的压力的较大的增加。然后，该方法继续到324，其中气体混合罐储存器内的储存充气被排放到压缩机入口的上游，以增加压缩机入口处的压力和/或流。在一个示例中，在324处，该方法可包括延迟压缩机入口上游的排放，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于排放请求所期望的喷射温度。例如，可延迟排放，直到气体混合罐储存器内气体的温度增加到压缩机入口上游排放所期望的水平(例如，由于增加的冷却剂流)，以减少压缩机喘振。然后，在324处，该方法包括当气体温度处于所期望的喷射温度时递送所请求的排放。
如果在316处没有预期和/或检测到压缩机喘振，或者如果在324处储存的空气被排放到压缩机的上游，则该方法继续到326。在326处，该方法包括确定是否请求低压排气再循环(LP EGR)。在一个示例中，控制器可基于一个或多个发动机工况来确定请求LP EGR。在324处，该方法还可包括确定是否请求LP EGR的增加，以及/或者确定所请求的LP EGR的期望的百分比。在326处的确定可响应于气体混合罐储存器的工况(例如，储存的充气的量)、压缩机处的状况(例如，压缩机入口处的冷凝物形成状况)等中的一个或多个。
如果在326处请求LP EGR，则该方法继续到328，在328处该方法包括确定进入气体混合罐储存器的冷却剂的温度是否大于阈值冷却剂温度。响应于在301处测量的发动机工况和气体混合罐储存器的工况(例如，包含在储存器内的气体的温度、通过储存器的气体流等)，通过控制器可确定阈值冷却剂温度。在一个示例中，阈值温度可基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度。
如果在328处确定冷却剂温度高于阈值温度，则该方法继续到330，在330处该方法包括确定压缩机入口处的冷凝物形成(例如，冷凝物的量)是否大于冷凝物阈值。冷凝物阈值可基于可导致压缩机的劣化的冷凝物的量。例如，当冷凝物的量高于阈值时，压缩机入口处的冷凝物可导致压缩机叶轮的腐蚀和劣化。压缩机入口处的冷凝物的量可基于各种状况，诸如大气的环境温度(例如，进气空气的温度)、进气空气的湿度、在压缩机上游喷射的任何EGR气体的温度等。
如果在330处确定的压缩机入口处的冷凝物的量低于冷凝物阈值，则该方法继续到336，其中该方法包括不使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或减少流到气体混合罐储存器的冷却剂的流率或量)。作为示例，压缩机入口处的冷凝物可处于可接受的水平以用于压缩机的继续操作。另外，基于包含在混合罐内的气体的温度，气体混合罐储存器处的冷却剂的温度高于阈值温度。响应于这些状况，控制器不使冷却剂循环通过混合罐，以便减少从冷却剂传递到储存在罐内的气体的热能。
然后，该方法继续到338，在338处该方法包括从气体混合罐储存器提供进气系统中压缩机上游的EGR的期望的百分比(例如，EGR的期望的量)，以提供LP EGR。喷射到进气系统中的LP EGR的百分比可部分地通过气体混合罐储存器内的排气与进气气体的比来确定。通过在338处排放气体之前在336处减少混合罐内的冷却剂的循环，相比于冷却剂已经被循环的情况，可在较低的温度下喷射气体。
返回到330，如果确定压缩机处的冷凝物的量高于冷凝物阈值，则该方法继续到332，在332处该方法包括使冷却剂循环通过气体混合罐储存器(或增加到气体混合罐储存器的冷却剂流)。使冷却剂循环通过气体混合罐储存器可在储存在罐内的气体喷射到压缩机上游的进气系统中之前升高所述气体的温度。
然后，该方法继续到338，在338处该方法包括从气体混合罐储存器提供进气系统中压缩机上游的LP EGR的期望的百分比。从储存器喷射到进气系统中的气体的量可部分地由气体混合罐储存器内的排气与进气气体的比和LPEGR的期望的百分比来确定。通过在338处排放气体之前在332处允许在混合罐内的冷却剂的循环，相比于冷却剂还没有被循环的情况，可在较高温度下喷射气体。较高温度的气体可减少压缩机入口处的冷凝物形成。在一个示例中，在338处，该方法可包括延迟提供所请求的LP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于LP EGR请求所期望的喷射温度。例如，可延迟LP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体温度增加到LP EGR所期望的水平(例如，由于增加的冷却剂流)。然后，在338处，该方法包括当气体温度处于所期望的喷射温度时递送所请求的LP EGR。
返回到328，如果确定冷却剂温度低于阈值温度，则该方法继续到334，在334处该方法包括确定压缩机入口处的冷凝物的量是否大于冷凝物阈值。冷凝物阈值可基于用于压缩机操作的冷凝物的可接受水平，如上面330的讨论中所描述的。
如果在334处确定的压缩机入口处的冷凝物的量低于冷凝物阈值，则该方法继续到332，在332处该方法包括使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或增加流到气体混合罐储存器的冷却剂的流率或量)。作为示例，压缩机入口处的冷凝物可处于可接受的水平以用于压缩机的继续操作。另外，基于包含在混合罐内的气体的温度，气体混合罐储存器处的冷却剂的温度低于阈值温度。响应于这些状况，控制器使冷却剂循环通过混合罐，以便降低包含在气体混合罐储存器内的气体的温度，并且增加该气体的密度。
然后，该方法继续到338，在338处该方法包括从气体混合罐储存器提供进气系统中压缩机上游的EGR的期望的百分比(例如，EGR的期望的量)，以提供LP EGR。喷射到进气系统中的LP EGR的百分比可部分地通过气体混合罐储存器内的排气与进气气体的比来确定。通过在338处排放气体之前在332处增加混合罐内的冷却剂的循环，相比于冷却剂还没被循环的情况，可在较低的温度下喷射气体。
返回到334，如果在334处确定的压缩机入口处的冷凝物的量高于冷凝物阈值，则该方法继续到336，在336处该方法包括不使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或减少到气体混合罐储存器的冷却剂流)。不使冷却剂循环通过气体混合罐储存器可在包含在气体混合罐储存器内的气体喷射到压缩机上游的进气系统中之前增加所述气体的温度。
然后，该方法继续到338，在338处该方法包括从气体混合罐储存器提供进气系统中压缩机上游的LP EGR的期望百分比。从储存器喷射到进气系统中的气体的量可部分地由气体混合罐储存器内的排气与进气气体的比和LP EGR的期望的百分比来确定。通过在338处排放气体之前在336处减少混合罐内冷却剂的循环，相比于还没有减少冷却剂循环的情况，可在较高温度下喷射气体。较高温度的气体可减少压缩机入口处的冷凝物形成。在一个示例中，在338处，该方法可包括延迟提供所请求的LP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于LP EGR请求所期望的喷射温度。例如，可延迟LP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体温度增加到LP EGR所期望的水平(例如，由于增加的冷却剂流)。然后，在338处，该方法包括当气体温度处于所期望的喷射温度时递送所请求的LP EGR。
如果在326处没有请求LP EGR，或者如果在338处提供确定的LP EGR百分比，则方法300继续到图3B所示的340，在340处该方法包括响应于在301处估计和/或推断的状况，确定是否请求高压排气再循环(HP EGR)。在340处的确定可部分地响应于气体混合罐储存器的工况(例如，储存的充气的量)。
如果在340处请求HP EGR，则该方法继续到342，在342处该方法包括确定进入气体混合罐储存器的冷却剂的温度是否大于阈值冷却剂温度。响应于在301处测量的发动机工况和气体混合罐储存器的工况(例如，包含在储存器内的气体的温度、通过储存器的气体流等)，通过控制器可确定阈值冷却剂温度。在一个示例中，阈值温度可基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度。
如果确定的冷却剂温度不大于在342处确定的阈值温度，则该方法继续到346，在346处该方法包括使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或增加流到气体混合罐储存器的冷却剂的流率或量)。如上所述，阈值温度可基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度和/或进入(或包含在)气体混合罐储存器内的进气气体的温度。如果冷却剂的温度低于阈值温度，则使冷却剂循环，使得储存器内的气体的温度降低。气体的较低温度使得增加量的充气能够在适于压缩机下游排放的压力下被储存在储存器内。也可使冷却剂循环，以便降低进入气体混合罐储存器的热排气的温度，以减少混合罐和/或进气系统的劣化。
然后，该方法继续到348，在348处该方法包括将气体混合罐储存器内的充气排放到压缩机出口下游，以便向进气系统提供期望量的HP EGR气体。在一个示例中，在348处，该方法可包括延迟提供所请求的HP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于HP EGR请求所期望的喷射温度。例如，可延迟HP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体温度降低到HP EGR所期望的水平(例如，由于增加的冷却剂流)。然后，在338处，该方法包括当气体温度处于所期望的喷射温度时递送所请求的HP EGR。
返回到342，如果确定的冷却剂温度大于阈值温度，则该方法继续到344，在344处该方法包括不使冷却剂循环到气体混合罐储存器(或者减少到气体混合罐储存器的冷却剂流)。如上所述，阈值温度可基于包含在气体混合罐储存器内的气体的温度和/或进入(或包含在)气体混合罐储存器内的进气空气的温度。如果冷却剂的温度大于阈值温度，则不使冷却剂循环，使得储存器内的气体的温度不增加。气体的较低温度使得增加量的充气能够在适于压缩机下游排放的压力下被储存在储存器内，并且可减少系统部件的劣化，如上所述。
然后，该方法继续到348，在348处该方法包括将气体混合罐储存器内的充气排放到压缩机出口下游，以便向进气系统提供期望量的HP EGR气体。在一个示例中，在348处，该方法可包括延迟提供所请求的HP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体的气体温度处于HP EGR请求所期望的喷射温度。例如，可延迟HP EGR喷射，直到气体混合罐储存器内的气体温度降低到HP EGR所期望的水平(例如，由于减少的冷却剂流)。然后，在338处，该方法包括当气体温度处于所期望的喷射温度时递送所请求的HP EGR。
如果在340处没有请求HP EGR，或者如果在348处提供确定的HP EGR百分比，则该方法继续到350，在350处该方法包括确定是否存在将来自进气系统和/或排气系统的充气储存在气体混合罐储存器处的机会。在350处的确定可部分地响应于气体混合罐储存器的工况(例如，储存的充气的量)。在一个示例中，如果气体混合罐储存器足够空(例如，气体混合罐储存器压力低于阈值)，则可存在储存器充气状况。在另一个示例中，储存机会可包括方法300所描述的充气需求的减少(例如，SAI的需求减少、压缩机喘振减少、LP EGR减少和/或HP EGR减少)。作为另一个示例，如果发动机在足够高的升压水平下操作(例如，以高于阈值水平的升压操作)，则可存在储存器充气状况。作为又一个示例，可在发动机减速燃料切断操作期间确认储存器充气状况。作为再一个示例，可在松油门事件之后的瞬时期间确认储存器充气状况。储存机会还可包括其中一个或多个排放请求由控制器激活的状况，其中从进气系统或排气系统到气体混合罐储存器中的气体的潜在流入大于从混合罐流出的需求。在这样的示例中，气体混合罐储存器可积聚充气，同时将一定百分比的总的充气排放到进气系统或排气系统中的一者或两者。换句话说，在一些状况下，与气体混合罐储存器分散充气相比，气体混合罐储存器可能够更快地积聚充气。此类情况能够被认为是储存机会。因此，基于确认充气机会时的发动机工况，可确定是否用来自进气歧管的压缩空气和/或来自排气歧管的燃烧的排气对气体混合罐储存器进行充气。
使用耦接到储存器的一个或多个传感器，诸如如上文参考301所述的压力传感器、温度传感器和空气燃料比传感器，可估计气体混合罐储存器状况。然而，在其他示例中，可从控制器的存储器推断或检索一个或多个气体混合罐储存器状况，而不是自身进行感测。例如，在使用来自进气系统的空气预先对气体混合罐储存器充气的情况下，基于压缩机状况、进气空气温度和压力状况以及充气时的EGR需求，可推断气体混合罐储存器中充气的状态。作为另一个示例，在气体混合罐储存器预先用来自排气歧管的燃烧的排气进行充气的情况下，基于发动机工况、排气状况和在充气时的EGR需求，可推断气体混合罐储存器中充气的状态。同样地，在气体混合罐储存器预先排放到进气系统的情况下，基于排放的持续时间以及排放期间的升压状况，可推断出残留在气体混合罐储存器中的充气(如果有的话)的状态。以相同的方式，在气体混合罐储存器预先排放到排气歧管的情况下，基于排放的持续时间以及排放期间的发动机状况，可推断出残留在气体混合罐储存器中充气(如果有的话)的状态。
基于估计的状况，可确定是否存在气体混合罐储存器充气机会。在一个示例中，如果气体混合罐储存器足够空(例如，气体混合罐储存器压力低于阈值)，则可存在储存器充气状况。作为另一个示例，如果发动机在足够高的升压水平下操作(例如，以高于阈值水平的升压操作)，则可存在储存器充气状况。作为又一个示例，在发动机DFSO操作期间可确认储存器充气状况。作为再一个示例，可在松油门事件之后的瞬时期间确认储存器充气状况。因此，基于确认充气机会时的发动机工况，可确定是否用来自进气系统的压缩空气和/或来自排气歧管的燃烧的排气对气体混合罐储存器进行充气。例如，如下所详述，基于在充气机会时的发动机转速、车辆速度、歧管压力等，可选择性地对气体混合罐储存器充气。
如果在350处储存机会不可用，则该方法继续到354，在354处该方法包括不用来自进气系统的新鲜空气和来自排气系统的燃烧气体中的一个或多个对气体混合罐储存器充气。换句话说，不用来自进气系统或排气系统的气体对气体混合罐储存器充气。
如果在350处储存机会可用，则该方法继续到352，在352处该方法包括用来自进气系统的新鲜空气和来自排气系统的燃烧的排气中的一个或多个对气体混合罐储存器充气。换句话说，用来自进气系统和排气系统中的一者或两者的气体对气体混合罐储存器充气。
通过用来自排气歧管的燃烧的排气对气体混合罐储存器充气，排气能量可预先储存在储存器中，并且在稍后的时间排放以提供EGR(当排放到进气系统中时)或升高排气压力(当排放到排气歧管中时)。通过用来自进气系统的加压的进气空气对气体混合罐储存器充气，可将升压能量预先储存在储存器中，并且在稍后的时间排放以升高排气压力(当排放到排气歧管中时)。具体地，通过增加前涡轮排气压力，可增加涡轮能量。在每种情况下，通过将充气储存在气体混合罐储存器中以供稍后的时间使用，可提高升压发动机性能。
流体地耦接到储存器的升压空气端口(例如，诸如图2所示的升压空气端口212)的阀(例如，诸如图2所示的阀210)可打开一段持续时间，以用来自进气系统的压缩的进气空气对储存器充气，并且/或者流体地耦接到储存器的排气入口端口(例如，诸如图2所示的排气入口端口220)的阀(例如，诸如图2所示的阀218)可打开一段持续时间，以用来自排气歧管的排气对储存器充气。可调整进气充气阀和/或排气充气阀打开的持续时间，以调整储存在储存器中的充气的组成，以便提供期望的气体混合罐储存器充气EGR百分比(或稀释)。在一个示例中，气体混合罐储存器可用空气和燃烧的排气进行充气，以提供期望的EGR百分比的充气和期望的压力，使得当在随后的升压发动机操作期间最终排放加压的充气时，能够允许高压EGR。
例如，在第一状况期间，当在高发动机转速下预测踩油门时，气体混合罐储存器可用燃烧的排气进行充气。在本文，发动机可在较高的发动机转速下操作，其中踏板位置接近闭合位置，并且车辆速度高于阈值速度，但是排气压力大于阈值压力。相比之下，在第二状况期间，当在低发动机转速下预测踩油门时，气体混合罐储存器可用新鲜的进气空气和燃烧的排气进行充气，其中新鲜的进气空气与燃烧的排气的比基于期望的气体混合罐储存器EGR百分比进行调整。
在一些状况期间，气体混合罐储存器可用来自涡轮上游的排气歧管的第一较低压力下的第一量的燃烧的排气进行充气。该初始充气增加储存器充气的EGR百分比，但储存的排气处于较低的压力。为了进一步升高储存的充气的压力，气体混合罐储存器可随后用来自压缩机下游的进气系统的第二较高压力下的第二量的新鲜的进气空气进一步进行充气。该稍后的充气稍微减小储存器充气的EGR百分比，但是升高充气压力。可调整第一量和第二量以提供加压的充气的期望的EGR百分比。然后，在所选择的升压发动机状况期间，可有利地排放储存的充气，以提供高压EGR益处。
作为另一个示例，气体混合罐储存器可在较低的发动机转速下的松油门期间用至少一些燃烧的排气(例如，仅用燃烧的排气)进行充气。相比之下，在较高的发动机转速下的松油门期间，控制器可用来自进气系统的至少一些压缩的进气空气(例如，仅用压缩的进气空气)对气体混合罐储存器充气。作为又一个示例，当在发动机DFSO操作期间确认充气状况时，储存器可用从具有燃料切断的汽缸释放的未燃烧的排气进行充气。
因此，在充气之后，可在控制器的存储器中更新气体混合罐储存器状况。在一个示例中，使用耦接到储存器的一个或多个传感器，诸如压力传感器、温度传感器和空气燃料比传感器，可更新气体混合罐储存器状况。然而，在其他示例中，可在控制器的存储器中推断和更新气体混合罐储存器状况，而不是自身进行感测。例如，在使用来自进气系统的空气最近对气体混合罐储存器充气的情况下，基于压缩机状况、进气空气温度和压力状况以及充气时的EGR需求，可推断和更新气体混合罐储存器中充气的状态。作为另一个示例，在气体混合罐储存器最近用来自排气歧管的燃烧的排气进行充气的情况下，基于发动机工况、排气状况和在充气时的EGR需求，可推断和更新气体混合罐储存器中充气的状态。
在一个示例中，基于排气空气燃料比传感器输出、MAF和燃料喷射器脉冲宽度中的一个或多个，可估计或推断气体混合罐储存器的EGR百分比。控制器可被配置为基于气体混合罐储存器压力来估计储存在储存器中的气体的体积。然后，控制器可基于在加压充气排放之后的MAF变化来估计多少体积是空气，并且基于加压充气排放之后的燃料喷射调整(例如，基于燃料喷射器脉冲宽度)来估计多少体积包括燃料。然后，估计的空燃比可基于空气和燃料估计。在替代示例中，估计的空气燃料比可基于进气氧传感器的输出。然后可将估计的空气燃料比与测量的空气燃料比进行比较以映射误差。然后可使用该误差来更新气体混合罐储存器充气的EGR百分比估计。在随后的排放操作期间，通过控制器可检索储存的气体混合罐储存器状况。应当理解，在所有情况下，在其中加压充气被排放的踩油门事件之前的发动机循环期间，可执行充气。
以这种方式，气体混合罐储存器可选择性地用来自进气系统的新鲜的进气空气和来自排气歧管的燃烧的排气中的一个或多个进行充气。可执行用新鲜的进气空气和燃烧的排气进行充气，以允许储存具有选择的EGR百分比的气体混合罐储存器充气。在选择性充气之后，诸如响应于踩油门，基于在踩油门时的发动机工况，将加压的充气从气体混合罐储存器排放到进气系统和/或排气歧管，从而减少涡轮迟滞并提高升压发动机性能。
图4示出用于基于发动机工况将气体混合罐储存器(例如，诸如图1所示的气体混合罐储存器100，或图2所示的气体混合罐储存器200)的内容物作为二次空气喷射排放到排气歧管或涡轮周围的涡轮旁路通道中。在一个示例中，发动机工况可包括第一排放控制装置(例如，诸如图1所示的第一排放控制装置188)的温度的测量或估计、第二排放控制装置(例如，诸如图1所示的第二排放控制装置190)的温度的测量或估计、以及涡轮(例如，诸如图1所示的涡轮186)的旋转速度的测量或估计。如在图1的讨论中所述，第一排放控制装置和第二排放控制装置可包括一个或多个排气后处理催化剂，其被配置为催化处理排气流，并且由此减少排气流中一种或多种物质的量。在示例布置(由下面的方法400引用并由图1示意性地示出)中，第一排放控制装置被定位在排气涡轮的上游，并且第二排放控制装置被定位在排气涡轮的下游。
在401处，该方法包括基于一个或多个温度传感器、压力传感器等的输出和/或一个或多个附加的发动机工况来估计和/或测量发动机工况。发动机工况还可包括基于来自发动机系统内的传感器的测量的发动机转速和负荷、EGR流率(LP和/或HP)、空气质量流率、压缩机入口压力、冷却剂流率和/或其他参数。发动机工况还可包括气体混合罐储存器的工况(例如，冷却剂的温度、气体压力、储存的气体的量、与进气空气混合的排气的百分比等)。
在402处，该方法包括确定第一排放控制装置的温度是否大于温度阈值。例如，阈值温度可基于排放控制装置能够有效地从排气中去除碳氢化合物和/或其他有害化合物的操作温度。在另一个示例中，阈值温度可以是第一排放控制装置的催化剂起燃温度。
在402处，如果第一排放控制装置的温度不大于温度阈值，则该方法继续到404，在404处该方法包括增加到排气歧管的二次空气喷射(SAI)流。在一个示例中，在404处，该方法可包括控制器致动气体混合罐储存器和排气歧管之间的通道中的阀，以增加从气体混合罐储存器流到排气歧管的SAI的量。这可导致排气中未燃碳氢化合物的燃烧，从而增加排气的热能并增加第一排放控制装置的温度。
在402处，如果第一排放控制装置的温度高于温度阈值，则该方法继续到406。在406处，该方法包括确定涡轮的旋转速度是否大于阈值。例如，阈值可基于用于向发动机和/或气体混合罐储存器供给增压空气的期望的压缩机流输出。阈值也可基于驾驶员扭矩需求(例如，基于节气门位置或加速器踏板位置)。
如果在406处确定的涡轮旋转速度不大于阈值，则该方法继续到404，在404处该方法包括增加从气体混合罐储存器到排气歧管的二次空气喷射(SAI)，如上所述。以这种方式，到涡轮上游的排气系统(例如，排气通道)的增加的气流可增加涡轮速度，从而增加压缩机的旋转，并且递送所需求的扭矩。
在406处，如果涡轮旋转速度大于阈值，则该方法继续到408。在408处，该方法包括确定第二排放控制装置的温度是否大于阈值温度。例如，阈值温度可基于第二排放控制装置可有效地从排气中去除碳氢化合物和/或其他有害化合物的操作温度。在一个示例中，阈值温度可以是第二排放控制装置的催化剂起燃温度。
在408处，如果第二排放控制装置的温度不大于温度阈值，则该方法继续到410，在410处该方法包括增加到被布置在涡轮周围的涡轮旁路通道的二次空气喷射(SAI)流。在一个示例中，在410处，该方法包括控制器致动气体混合罐储存器和涡轮旁路通道之间的通道中的阀，以增加从气体混合罐储存器被导引到涡轮旁路通道的SAI的量，以便燃烧排气中的未燃碳氢化合物，从而增加排气的热能，并且增加第二排放控制装置的温度。
在408处，如果第二排放控制装置的温度高于温度阈值，则该方法继续到412，在412处该方法包括减少从气体混合罐储存器递送到排气歧管和/或涡轮旁路的SAI的量。例如，如果在402处第一排放控制装置高于阈值温度，则在406处涡轮高于阈值旋转速度，并且在412处第二排放控制装置高于阈值温度，则控制器可致动设置在气体混合罐储存器和排气系统之间的通道中的一个或多个阀，以减少二次空气喷射。这可导致在气体混合罐储存器内保存充气，以及/或者将充气引导到进气系统而不是排气系统。
在示例程序中，排气歧管可接收SAI气体，直到第一排放控制装置达到操作温度。然后，排气歧管可继续接收SAI气体，直到达到期望的涡轮旋转速度。一旦第一排放控制装置达到操作温度，并且涡轮达到期望的旋转速度，SAI气体就可被引导朝向涡轮旁路通道，以便加快对第二排放控制装置的加热。在第二排放控制装置达到操作温度之后，控制器可减少和/或中止到排气歧管和涡轮旁路通道中的一者或两者的SAI。以这种方式，经由气体混合罐储存器通过SAI可优化排气系统的性能。
图5示出基于发动机扭矩需求对发动机操作的调整，以及基于递送到气体混合罐储存器的冷却剂的温度对到气体混合罐储存器(例如，诸如图1所示的气体混合罐储存器100，或图2所示的气体混合罐储存器200)的冷却剂流的调整的图形示例。具体地，曲线图500以曲线502示出发动机扭矩需求的变化，以曲线504、506和508示出到气体混合罐储存器的冷却剂流的变化，以曲线512示出发动机冷却剂温度的变化，以曲线510示出冷却剂阈值温度的变化，以曲线514示出二次空气喷射(SAI)流的变化，以曲线516示出低压排气再循环(LP EGR)流的变化，以曲线518示出高压排气再循环(HP EGR)流的变化，以曲线520示出为了减少压缩机喘振从气体混合罐储存器到进气系统的流的变化，以曲线522示出气体混合罐储存器中气体的量的变化，以及以曲线524示出气体混合罐储存器中气体的压力的变化。冷却剂温度传感器可被定位在气体混合罐储存器的入口处，并且在本文中被称为温度传感器。SAI、HP EGR、LP EGR以及用于压缩机喘振的进气空气流都可通过布置在混合罐储存器与发动机的进气系统和排气系统之间的通道(以及对设置在那些通道内的阀的调整)来递送，诸如上面参考图1和图2所述的那些通道。控制器(诸如图1中所示的控制器169)可致动耦接到各种阀的致动器，以便调整从气体混合罐储存器到发动机进气系统和排气系统的SAI、LP EGR、HP EGR以及用于压缩机喘振控制的进气空气流，如下面进一步描述的。
在时间t1之前，发动机扭矩需求在增加(曲线502)。流到气体混合罐储存器的冷却剂的冷却剂温度(曲线510)也在增加。在一个示例中，发动机扭矩需求和冷却剂温度的增加可由于发动机冷起动(例如，发动机从非操作状态调整到操作状态)。在时间t1之前的气体混合罐储存器中的空气(例如，进气空气和/或排气)的量(曲线522)保持近似恒定。另外，在时间t1之前的气体混合罐储存器中的空气的压力(曲线524)保持近似恒定。在该示例中，在时间t1之前，在发动机的先前操作期间(例如，在时间t1之前的大量时间)，进气空气和/或排气已经储存在气体混合罐储存器内。然后可在冷起动期间使用所储存的空气，如上所述。
在时间t1，控制器(例如，诸如图1所示的控制器169)接收对到排气歧管或涡轮旁路通道中的一者或两者的二次空气喷射(SAI)的请求。如在图3A到图3B和图4的讨论期间所描述的，响应于一个或多个排放控制装置的测量温度和/或涡轮增压器涡轮的测量的旋转速度，可接收二次空气喷射请求。响应于对SAI的请求，控制器致动一个或多个阀，以增加到排气歧管和/或涡轮旁路通道的SAI流率(曲线514)。在时间t1和时间t2之间，由于冷却剂温度(曲线510)低于阈值冷却剂温度(曲线512)，所以在递送SAI时，到气体混合罐储存器的冷却剂流保持关闭(例如，不流到储存器)。在该时间期间，冷却剂温度(曲线512)也增加。
在t1和t2之间的时间内，发动机冷却剂温度尚未达到阈值(曲线512)。响应于发动机冷却剂温度低于阈值，控制器不将冷却剂循环到气体混合罐储存器。在该示例中，时间t1和t2之间的阈值温度可与气体混合罐储存器内的气体以及通过进气系统进入储存器的气体的温度相关联。将较高温度的气体喷射到排气歧管中以促进未燃的燃料的燃烧可以是有利的。在这种情况下，冷却剂温度相对较低，并且因此冷却剂不流入储存器，使得减少气体的附加冷却。
在时间t1和t2之间的发动机扭矩需求(曲线502)保持相对恒定，并且发动机被指示为具有相对低的负荷。这可对应于发动机的预热阶段和/或扭矩需求保持低的巡航阶段。在该示例中，可请求SAI以增加一个或多个排放控制装置的温度，从而减少发动机排放。当气体在时间t1和时间t2之间最初从气体混合罐储存器被导引到排气歧管和/或涡轮旁路通道时，储存器中空气的量减少(曲线522)，并且储存器中的压力减小(曲线524)。然而，当新鲜空气从进气歧管流入储存器中，以便被喷射到排气歧管中时，气体混合罐储存器中空气的量达到近似恒定的值。类似地，由于进气空气流入储存器并流出到排气歧管，储存器中的压力达到相对恒定的值。
在时间t2和t3之间，发动机扭矩需求(曲线502)再次增加。因此，冷却剂温度(曲线510)也增加。当SAI流仍在增加(曲线514)时，阈值温度(曲线512)保持不变。储存器中空气的量(曲线522)开始增加，储存器中的压力(曲线524)开始增加。在该示例中，发动机增加的扭矩需求产生了排气的增加的量，这进而允许涡轮增压器的压缩机更快地旋转。更多的进气空气被递送到气体混合罐储存器，并且当进气空气也离开储存器并进入排气系统时，与离开储存器的气体相比，更高量的气体进入储存器。
发动机冷却剂温度(曲线510)继续增加，并且在时间t3达到阈值温度(曲线512)。响应于达到阈值温度，在时间t3，允许冷却剂流入储存器(如曲线504所指示)。
在时间t3和t4之间，发动机扭矩需求(曲线502)保持近似恒定。发动机冷却剂温度(曲线510)继续增加超过阈值温度(曲线512)。到储存器的冷却剂流(曲线504)响应于持续的SAI流(曲线514)与冷却剂温度增加超过温度阈值相结合而增加。在该示例中，使冷却剂流动到储存器的作用是加热储存器内(并经过储存器)的气体。如上所述，增加流动通过储存器的进气气体的温度可增加排气歧管处的燃烧反应。由于SAI流(曲线514)的减少和相对恒定的发动机扭矩需求(曲线502)，储存器中空气的量继续增加。换句话说，离开储存器的气体的量减少，而进入储存器的气体的量保持相对恒定。由于冷却剂所提供的温度的增加以及储存在储存器的体积内的气体的增加量(如上所述)，储存器中气体的压力(曲线524)也增加。
在时间t4，SAI流(曲线514)停止。在时间t4和t5之间，控制器确定由于快速增加发动机扭矩需求(曲线502)，HP EGR流(曲线518)根据扭矩需求而增加。作为响应，基于气体混合罐储存器内包含的气体的温度和HP EGR所期望的温度，控制器调整温度阈值(曲线512)。响应于温度阈值变化，以及经由气体混合罐储存器提供HP EGR的请求，停止到气体混合罐储存器的冷却剂流(曲线504)。对于当前的示例，继续使冷却剂循环到气体混合罐储存器将加热储存器内的气体。将用于HP EGR的气体保持在较低的温度下是有利的(如在图3A到图3B的讨论中所描述的)，并且因此停止冷却剂流。
由于对HP EGR流的增加的需求，储存器中空气的量(曲线522)暂时下降以满足初始需求。当发动机扭矩需求增加时，由于涡轮速度增加，然后储存器中空气的量稳定。储存器中稳定的空气量对应于来自气体储存器的气体的相等的流入和流出。增加的排气流(来自增加的发动机扭矩需求)和增加的进气流(由于压缩机的增加的旋转速度)允许进入气体混合罐储存器的增加的流。因此，储存器内的压力(曲线524)增加，直到达到稳定点(与上述气体的相等的流入和流出一致)。
在时间t5和t6之间，发动机扭矩需求(曲线502)开始减小。因此，冷却剂温度(曲线510)也开始减小。控制器已经确定仍然期望HP EGR流，并且已经根据减小的发动机扭矩需求来调整HP EGR流(曲线518)。由于减小的扭矩需求，递送到发动机的HP EGR气体的百分比开始减小。根据减小的发动机扭矩需求，可调整HP EGR气体的组成(例如，新鲜的进气空气与排气的比)，以提供期望量的HP EGR喷射。储存器中气体的量(曲线522)暂时减少，以跟上HP EGR流需求。由于储存器内较高的EGR百分比的引入，储存器内的压力(曲线524)保持近似不变。较高的EGR百分比指示在混合储存器内储存更大量的热排气，并且因此当与类似质量的新鲜进气空气相比时，压力更高。控制器排放储存器的内容物，并且以近似保持储存器内的压力的方式允许排气进入。
随着发动机扭矩需求继续减小，控制器预测压缩机喘振的可能性。响应于该预测，控制器逐渐减少HP EGR流，直到其在时间t6停止。预期到潜在的压缩机喘振，控制器还继续用来自进气系统和/或排气系统的气体对气体混合罐储存器充气。
在时间t6，发动机扭矩需求(曲线502)已经减小到可发生压缩机喘振的值。响应于潜在喘振的指示，控制器确定来自气体混合罐储存器的空气被排放到压缩机的入口(曲线520)，以便减少压缩机的喘振。响应于减少喘振的确定，控制器基于储存器中气体的温度将阈值冷却剂温度(曲线512)调整到较低的值。在时间t6，发动机冷却剂温度(曲线510)高于新的冷却剂阈值温度，并且作为响应，冷却剂开始流动通过气体混合罐储存器(曲线506)。在该示例中，控制器确定使冷却剂循环以便加热气体混合罐储存器内的气体是有利的。加热气体增加了罐内的压力，并且增加压力下的气体可排放到压缩机入口中以减少喘振。
气体突然排放到压缩机入口中(曲线520)减少了储存器中储存的气体的量(522)。然后，储存器中减小量的气体减小储存器中气体的压力(曲线524)。然后，发动机扭矩需求(曲线502)在时间t6和t7之间开始再次增加。随着发动机扭矩需求的增加，压缩机喘振的可能性降低，并且因此控制器减少从储存器到压缩机入口的气体流，直到流在t7停止。储存器内空气的量和空气的压力开始增加直到t7为止。
在时间t7和t8之间，发动机扭矩需求(曲线502)保持近似恒定，波动很小。控制器在时间t7确定基于附加的发动机工况期望LP EGR流。在时间t7，控制器开始增加从气体混合罐储存器到发动机的LP EGR气体流(曲线516)。响应于LP EGR流，控制器基于气体混合罐储存器内的气体的温度将冷却剂温度阈值(512)调整到更高的值。然而，在t7和t8之间，发动机冷却剂的温度(曲线510)仍然高于阈值，并且因此冷却剂不流动通过气体混合罐储存器。在较低温度下使LP EGR气体流动是有利的(如在上面图3A到图3B的讨论中所描述的)，并且因此在时间t7和t8之间使冷却剂流动通过储存器将提供对增加气体温度的不利影响。
稳定的发动机扭矩需求导致气体混合罐储存器的充气机会。因此，储存器中空气的量(曲线522)开始增加。排出空气与进气空气的比由控制器改变，以保持储存器内的恒定压力(曲线524)。
在时间t8之后，发动机冷却剂的温度(曲线510)降低到低于阈值冷却剂温度(曲线512)。响应于降低的冷却剂温度，结合对LP EGR的持续需求，控制器开始使冷却剂流入气体混合罐储存器(曲线508)。冷却剂流冷却储存器内的气体，并且控制器调整储存器内的EGR气体的百分比，以保持储存器内的恒定压力(曲线524)。来自储存器的气体的流入和流出稳定，使得在时间t8之后，恒定量的气体包含在储存器内(曲线522)。另外，LP EGR流根据发动机扭矩需求(曲线502)达到恒定值(曲线516)。
以这种方式，发动机系统内的控制器可基于发动机工况来调节从进气系统和/或排气系统到气体混合罐储存器的气体流。控制器还可基于发动机工况来调节从气体混合罐储存器到进气系统内的一个或多个位置以及排气系统内的一个或多个位置的气体流。到/来自气体混合罐储存器的气体流可至少部分地受到发动机冷却剂的温度的影响。基于发动机冷却剂温度与冷却剂阈值温度的比较，控制器可针对发生的每个过程(例如，LP EGR流、SAI等)确定阈值冷却剂温度，并且调节到气体混合罐储存器的冷却剂流。基于冷却剂温度，通过控制器调整到气体混合罐储存器的冷却剂流。还基于至少部分地排放包含在气体混合罐储存器内的气体以向发动机系统提供二次空气喷射(SAI)、低压排气再循环(LP EGR)、高压排气再循环(HP EGR)和/或压缩机喘振控制的一个或多个请求，调整到气体混合罐储存器的冷却剂流。基于对SAI、LP EGR、HP EGR和/或压缩机喘振控制的一个或多个请求来调整到气体混合罐储存器的冷却剂流的技术效果是控制从气体混合罐储存器排放到进气系统/排气系统的气体的温度。在一个示例中，可延迟来自气体混合罐储存器的气体的排放，直到储存器内的气体温度达到期望的温度，并且其中期望的温度基于排放的位置(例如，到进气系统和/或排气系统内的一个或多个位置)。以这种方式，可控制SAI、LP EGR、HP EGR和压缩机喘振控制气体的温度，以提高发动机效率。通过调节到/来自气体混合罐储存器的气体流以及到/来自气体混合罐储存器的冷却剂流，可提高发动机性能。
图6到图9呈现热交换器的附加实施例，该热交换器可包括与上面在图1到图2的讨论中呈现的混合罐储存器(例如，热交换器)类似的特征。然而，图6到图12中呈现的热交换器(和对应的控制装置)的实施例包括具有集成的能量回收装置的热交换器，其中能量回收装置与热交换器物理和流体地耦接。具体地，图6和图8示出包括热交换器的示例发动机系统的附加示意图，该热交换器可包括与图1的混合罐储存器类似的特征。图6所示的发动机系统600和图8所示的发动机系统800包括与图1的发动机系统166所示的部件类似的几个部件，并且已被类似地编号。包括在图1的发动机系统166内并且在上面图1的讨论期间介绍的图6和图8所示的部件在下面图6和图8的讨论中可不重新介绍。类似地，图7和图9示出热交换器700(例如，图7中的热交换器700和图9中的热交换器900)的附加实施例，其中热交换器700可用作图6中所示的热交换器601，并且热交换器900可用作图8中的热交换器801。首先转到图6，发动机系统600包括发动机168、汽缸盖182、燃烧室(诸如燃烧室180)和燃料喷射器(诸如燃料喷射器179)。发动机系统600还包括由轴171、压缩机184和涡轮186组成的涡轮增压器174。涡轮增压器174的压缩机184被布置在进气系统670内，而涡轮增压器174的涡轮186被布置在排气系统672内。涡轮186和压缩机184通过轴171耦接，如图1的讨论期间所描述的。进气系统670包括与图1所示的部件类似的几个部件，诸如进气通道181、空气净化器183、增压空气冷却器185、节气门187、进气歧管176和压力传感器175。类似地，排气系统672包括与图1所示的部件类似的几个部件，诸如排气歧管178、压力传感器177、第一排放控制装置188、温度传感器189、第二排放控制装置190、温度传感器195、温度传感器191、流量传感器192和排气管道193。
发动机系统600还包括耦接到进气系统670和排气系统672两者的热交换器601。热交换器601被配置为从进气系统670接收和输出空气，并且从排气系统672既接收排气又输出排气，如下面进一步详细描述的以及下面呈现的图7的讨论所描述的。
热交换器601包括电耦接到电池602的能量回收装置604。在一个示例中，能量回收装置604与热交换器601集成，使得能量回收装置604流体和物理地耦接(例如，在没有将能量回收装置604和热交换器601分开的任何中间部件的情况下直接耦接)到热交换器601。如下面进一步说明的，被配置为使排气流动的能量回收装置的通道可直接耦接到被配置为使排气流动的热交换器的通道。
能量回收装置604可以是被配置为将热转换成电能的热电发电机(诸如塞贝克(Seebeck)发电机、珀尔帖(Peltier)装置等)。例如，能量回收装置604的第一侧(未示出)可通过与第一温度储存器的热耦接保持在大约第一温度。能量回收装置的第一侧和第一温度储存器之间的热耦接可包括与第一温度储存器直接接触以将热能从第一侧传递到储存器中的部件，诸如散热片、风扇、冷却剂循环等。第一温度储存器可包括在低于发动机排气(例如，环境空气)的温度的温度下的流体和/或表面，并且可具有相对高的比热和/或体积，使得热能从能量回收装置的第一侧传递到第一储存器不明显地调整第一温度储存器的温度。能量回收装置的第二侧与发动机排气热耦接，使得能量回收装置的第二侧可接收热能并被排气加热。能量回收装置的第二侧与排气之间的热耦接可包括与排气直接接触以将热能从排气传递到能量回收装置的第二侧中的部件，诸如如散热片、风扇、流体循环等。
电池602可被配置为储存由能量回收装置604生成的电能，并且向发动机系统600供给电能。例如，电池602可在发动机操作的状况期间储存电能，所述发动机操作的状况诸如在下面图11到图12的讨论中描述的状况。在一个示例中，电池602可在高发动机负荷的时间段期间储存来自能量回收装置604的电能。然后，响应于来自控制器诸如控制系统667的控制器669的请求，可将来自电池602的储存的电能供给到发动机系统600。在一个示例中，电池602内储存的电能可在发动机冷起动期间被利用，并且/或者用于将动力供给到发动机系统600的一个或多个电气部件603。示例电气部件(诸如电气部件603)可包括发动机系统600的附件装置(诸如车辆乘客舱室的灯)、控制器(诸如控制器669)、一个或多个流体泵、加热器、压缩机等。图6所示的电气部件603不限于上述的示例电气部件。发动机系统600还可包括电耦接到电池602的附加的电气部件(例如，除了电气部件603之外并且未示出)。
控制器669可包括与上面在图1的讨论中描述的控制器的结构和配置类似的结构和配置。然而，控制器669包括特定于发动机系统600的操作的指令和逻辑。具体地，控制器669被配置为具有存储在非瞬时存储器中的指令，用于操作发动机系统600内的热交换器601、能量回收装置604和与阀(例如，诸如四通阀650、四通阀633、三通阀630、阀610、阀646等)相关联的致动器663以及传感器665。
发动机系统600的进气系统670和排气系统672各自包括耦接到热交换器601的多个通道，以使气体流到热交换器601。进气空气通道608被布置在增压空气冷却器185的上游并且在压缩机184的下游，以将压缩的进气空气供给到热交换器601的进气端口612。阀610包括在进气空气通道608内，并且可由控制器669致动以增加或减少进入热交换器601的进气空气流。止回阀611耦接到进气空气通道608，以减少加压的进气空气通过进气空气通道608从热交换器601的进气端口612流回的可能性。
第一排气通道616耦接到第一排放控制装置188上游的排气系统672，并将来自排气系统672的排气供给到热交换器601的第一排气端口620。阀618包括在第一排气通道616内，并且可由控制器669致动以增加或减少通过第一排气通道616进入热交换器601的排气流。止回阀619耦接到第一排气通道616，以减少排气通过第一排气通道616从热交换器601的第一排气端口620流回的可能性。
四通阀633被布置在第一排放控制装置188的下游和排气系统672内的涡轮186的上游。四通阀633耦接到排气管道193，并且可被致动(例如，被打开或关闭或移动到完全打开和完全关闭之间的多个位置)，以增加或减少通过排气管道193的排气流。四通阀633另外地耦接到第二排气通道615和涡轮旁路通道635。根据下面描述的示例，当四通阀633被控制器669致动(例如，打开或关闭)时，排气可通过第二排气通道615从排气系统672流到热交换器601的第二排气端口623。四通阀633的致动可增加或减少从排气管道193到第二排气通道615的排气流。止回阀621耦接到第二排气通道615，以减少排气通过第二排气通道615从热交换器601的第二排气端口623流回的可能性。
四通阀633对于第二排气通道615和涡轮旁路通道635可以为常闭的，使得气体不经由排气管道193流入第二排气通道615和涡轮旁路通道635。然而，四通阀633可由控制器669致动(例如，打开)，以允许气体从排气管道流动通过四通阀633，进入第二排气通道615和涡轮旁路通道635中的一个或多个。
在第一示例中，四通阀633可对第二排气通道615和排气管道193的第一部分637两者打开，以增加从排气管道193进入第二排气通道615的气体流，但是对涡轮旁路通道635关闭以减少通过涡轮旁路通道635的气体流，对排气管道193的第二部分639关闭以减少朝向涡轮186的气体流，或者对涡轮旁路通道635和排气管道193的第二部分639两者关闭，以减少朝向涡轮186和涡轮旁路通道635两者的气体流。以这种方式，布置在第一排放控制装置188下游的四通阀633经由耦接到排气管道193的第二排气通道615增加从排气歧管178进入热交换器601的排气流。在第二示例中，四通阀633可对涡轮旁路通道635和排气管道193的第一部分637打开，以增加从排气管道193进入涡轮旁路通道635的排气流，并且对第二排气通道615关闭以减少朝向第二排气通道615的气体流，对排气管道193的第二部分639关闭以减少朝向涡轮186的气体流，或者对第二排气通道615和排气管道193的第二部分639两者关闭，以减少朝向第二排气通道615和涡轮186两者的气体流。以这种方式，四通阀633可减少通过涡轮186的排气流，并且减少通过第二排气通道615朝向热交换器601的排气流。在第三示例中，四通阀633可对排气管道193的第一部分637打开，对第二排气通道615打开，并对涡轮旁路通道635打开，以增加从排气管道193进入第二排气通道615和涡轮旁路通道635中每一个的气体流，并且对排气管道193的第二部分639关闭，以减少通过排气管道193朝向涡轮186的气体流。以这种方式，通过排气管道193的气体流的第一部分经由第二排气通道615被引导朝向热交换器601，而气体流的第二部分通过涡轮旁路通道635被引导经过涡轮186。在第四示例中，四通阀633可对排气管道193的第一部分637和排气管道193的第二部分639两者打开，以增加从排气歧管178通过排气管道193朝向涡轮186的气体流，但是对涡轮旁路通道635关闭以减少朝向涡轮旁路通道635的气体流，对第二排气通道615关闭以减少朝向第二排气通道615的气体流，或者对涡轮旁路通道635和第二排气通道615两者关闭，以减少朝向涡轮旁路通道635和第二排气通道615两者的气体流。以这种方式，四通阀633可增加通过涡轮186的排气流(例如，为了增加涡轮186的速度)。在第五示例中，四通阀633可对排气管道193的第一部分637、排气管道193的第二部分639、涡轮旁路通道635和第二排气通道615中的每一个打开或关闭，以增加或减少朝向涡轮186、涡轮旁路通道635和第二排气通道615中每一个的排气流。
通过致动根据上述示例的四通阀633，热交换器601可从第一排放控制装置188下游的排气管道193接收排气(例如，在其中期望经由排气流增加第一排放控制装置188的温度的状况期间，诸如在发动机冷起动期间)。另外，排气管道193中的气体流可经由涡轮旁路通道635被选择性转向经过涡轮186，以减小涡轮186的操作速度(例如，以减少压缩机扼流发生的可能性，诸如在高发动机负荷的时间段期间)。四通阀633的致动可包括完全打开或关闭阀，以增加或减少从耦接通道中的一个或多个行进通过四通阀633的流。致动还可包括增加或减少将四通阀633打开到完全打开和完全关闭之间的位置的量，以便增加或减少从耦接通道中一个或多个行进通过四通阀633的流。
热交换器601另外耦接到进气系统670和排气系统672中每一个的多个通道，以使气体流出热交换器601。第一回流通道629(例如，类似于图1所示的并且在上面图1的讨论中所描述的第二外部分流通道129)耦接到热交换器601的第一回流端口628，并且引导压缩空气流离开热交换器601。通过第一回流通道629来自热交换器601的压缩空气流通过三通阀630(例如，类似于图1所示的并且在上面图1的讨论中所描述的三通阀130)的致动来控制。三通阀630另外地耦接到第一二次空气喷射(SAI)通道632(例如，诸如图1所示的并且在上面图1的讨论中所描述的第一SAI通道132)和第二二次空气喷射(SAI)通道631(例如，诸如图1所示的并且在上面图1的讨论中所描述的第二SAI通道131)。第二SAI通道631耦接到涡轮旁路通道635。
通过控制器669以在图1的三通阀130的致动的讨论期间所描述的各种方式致动(例如，打开或关闭)三通阀630。例如，三通阀630可对第一回流通道629和第一SAI通道632两者打开，以增加从热交换器601通过第一回流通道629到第一SAI通道632的压缩空气流，并且对第二SAI通道631关闭，以减少从热交换器601到第二SAI通道631的压缩空气流。另选地，三通阀630可对第一回流通道629和第二SAI通道631两者打开，以增加经由第一回流通道629从热交换器601到第二SAI通道631的压缩空气流，并且对第一SAI通道632关闭，以减少从热交换器601到第一SAI通道632的压缩空气流。作为附加的示例，三通阀630可对第一回流通道629打开，以增加从热交换器601通过第一回流通道629的压缩空气流，并且对第一SAI通道632和第二SAI通道631两者打开或关闭，以增加或减少从第一回流通道629到第一SAI通道632和第二SAI通道631两者的压缩空气流。
热交换器601另外经由第二回流端口613耦接到第二回流通道648，并且经由第三回流端口644耦接到第三回流通道649。第二回流通道648耦接到空气净化器183下游和压缩机184上游的进气系统670的进气通道181。通过阀646的致动调整从热交换器601通过第二回流通道648的压缩空气流。通过控制器669可致动(例如，打开或关闭)阀646，以增加或减少流出热交换器601并进入进气通道181的压缩空气流。作为示例，阀646可被打开以增加朝向压缩机184的压缩空气流，以便减少压缩机喘振发生的可能性。
第三回流通道649耦接在第三回流端口644和四通阀650之间。根据以下描述的示例，当四通阀650由控制器669致动(例如，打开或关闭)时，可调整从热交换器601的第三回流端口644通过第三回流通道649的排气流。四通阀650的致动可增加或减少从热交换器601到第三回流通道649的排气流。
四通阀650对于第三回流通道649可以为常闭的，使得气体不从热交换器601流入第三回流通道649。然而，四通阀650可通过控制器669致动，以允许气体从热交换器流动通过四通阀650并流入耦接到四通阀650的多个通道(诸如排气回流管线651、高压(HP)EGR通道607或低压(LP)EGR通道652)中的一个或多个。
在四通阀650的致动的第一示例中，四通阀650可对第三回流通道649和HP EGR通道607两者打开，以增加通过第三回流通道649朝向HP EGR通道607的气体流，但是对LP EGR通道652和排气回流管线651两者关闭，以减少从第三回流通道649朝向LP EGR通道652和排气回流管线651的气体流。以这种方式，四通阀650在压缩机184下游的位置处增加排气到进气系统670中的喷射，以调整提供到发动机系统600的HP EGR的量。在四通阀650的致动的第二示例中，四通阀650可对第三回流通道649和排气回流管线651两者打开，以增加通过第三回流通道649朝向排气回流管线651的气体流，但是对LP EGR通道652和HP EGR通道607两者关闭，以减少从第三回流通道649朝向LP EGR通道652和HP EGR通道607的气体流。以这种方式，四通阀650减少到进气系统670中的排气的喷射，并且增加回到排气系统672中的的喷射。在四通阀650的致动的第三示例中，四通阀650可对第三回流通道649和LP EGR通道652两者打开，以增加通过第三回流通道649朝向LP EGR通道652的气体流，但是对HP EGR通道607和排气回流管线651两者关闭，以减少从第三回流通道649朝向HP EGR通道607和排气回流管线651的气体流。以这种方式，四通阀650在压缩机184上游的位置处增加到进气系统670中的排气的喷射，以调整提供到发动机系统600的LP EGR的量。在四通阀650的致动的第四示例中，四通阀650可对第三回流通道649、HP EGR通道607和LP EGR通道652中的每一个打开，以增加通过第三回流通道649朝向HP EGR通道607和LP EGR通道652中的每一个的气体流，但是对排气回流管线651关闭，以减少从第三回流通道649朝向排气回流管线651的气体流。以这种方式，四通阀650增加在压缩机184的上游和下游到进气系统670中的排气的喷射，以调整提供到发动机系统600的LP EGR和HP EGR的量。在四通阀650的致动的第五示例中，四通阀650可对第三回流通道649、LP EGR通道652和排气回流管线651中的每一个打开，以增加通过第三回流通道649朝向LP EGR通道652和排气回流管线651中的每一个的气体流，但是对HP EGR通道607关闭，以减少从第三回流通道649朝向HP EGR通道607的气体流。以这种方式，四通阀650增加在压缩机184上游到进气系统670中的排气的喷射，以调整提供到发动机系统600的LP EGR的量，并且增加经由排气回流管线651回到排气系统672中的排气的喷射。在四通阀650的致动的第六示例中，四通阀650可对第三回流通道649、HP EGR通道607和排气回流管线651中的每一个打开，以增加通过第三回流通道649朝向HP EGR通道607和排气回流管线651中的每一个的气体流，但是对LP EGR通道652关闭，以减少从第三回流通道649朝向LP EGR通道652的气体流。以这种方式，四通阀650增加在压缩机184下游到进气系统670中的排气的喷射，以调整提供到发动机系统600的HP EGR的量，并且增加经由排气回流管线651回到排气系统672中的排气的喷射。在四通阀650的致动的第七示例中，四通阀650可对第三回流通道649、HP EGR通道607、LP EGR通道652和排气回流管线651中的每一个打开，以增加通过第三回流通道649朝向HP EGR通道607、LP EGR通道652和排气回流管线651中的每一个的气体流。以这种方式，四通阀650增加在压缩机184的上游和下游到进气系统670中的排气的喷射，以调整提供到发动机系统600的LP EGR和HP EGR的量，并且增加经由排气回流管线651回到排气系统672中的排气的喷射。
通过根据上述示例用控制器669致动四通阀650，热交换器601可基于发动机工况(例如，在期望减少的NOx排放并且发动机负荷足够高的状况期间)使排气流动以提供HPEGR和/或LP EGR。另外，来自热交换器601的气体流可经由排气回流管线651被选择性地转向回到排气系统672，以减少供给到发动机系统600的EGR气体的量(例如，在期望较高百分比的新鲜进气空气的状况期间，诸如节气门踩油门)。四通阀650的致动可包括完全打开或关闭阀，以增加或减少从耦接通道中的一个或多个行进通过四通阀650的流。致动还可包括增加或减少将四通阀650打开到完全打开和完全关闭之间的位置的量，以便增加或减少从耦接通道中一个或多个行进通过四通阀650的流。
通过以这种方式配置发动机系统600，热交换器601可从排气系统672接收排气，并且从进气系统670接收进气空气。热交换器601可经由设置在热交换器601内并耦接到电池602的能量回收装置604将排气的热能转换成电能。然后，热交换器601可将进气空气和/或排气返回到进气系统670或排气系统672中的一个或每个，以供给EGR、SAI和/或压缩机喘振减少。以这种方式，可提高发动机性能。
图7示出热交换器诸如图6中示出的热交换器601的一个实施例。图7所示的热交换器700包括能量回收装置(诸如图6所示的并且上面在图6的讨论中描述的能量回收装置604)；第一多个通道703，其耦接在热交换器700的外壳702内部的入口进气空气歧管705和出口进气空气歧管708之间；以及第二多个通道709，其耦接在热交换器的外壳702内部的入口排气歧管706和出口排气歧管707之间。热交换器700的第一多个通道703和第二多个通道709在热交换器700的内部体积内被配置为彼此靠近，以便于将热能从流动通过第二多个通道709的排气传递到流动通过第一多个通道703的进气空气。作为示例，第二多个通道709可被布置成近似垂直于热交换器700的外壳702内的第一多个通道703，以增加第二多个通道709和第一多个通道703之间的界面区域。第一多个通道703和第二多个通道709之间的界面区域可包括导热材料(例如，金属)，以便于将热能从流动通过第二多个通道709的排气传递到流动通过第一多个通道703的进气空气，同时保持排气与进气空气的流体隔离。换句话说，第二多个通道709内的气体可与第一多个通道703内的进气空气交换热能，但是第一多个通道703和第二多个通道709不与彼此交换和/或混合气体。
包括在热交换器700的外壳702内和/或耦接到热交换器700的外壳702的是在功能上类似于图6所示的热交换器601的端口的多个入口端口和出口端口。图7所示的热交换器的实施例包括第一排气入口端口720、第二排气入口端口714、进气空气入口端口738、进气空气出口端口742和排气出口端口764。替代实施例可包含不同数量的端口。例如，在一个实施例(未示出)中，第一排气入口端口720和第二排气入口端口714可组合成从多个通道接收排气流的单个排气入口端口。
端口便于气体流往返于热交换器700。第一排气入口端口720耦接到第一排气入口通道716，诸如图6所示的并且在上面图6的讨论期间描述的第一排气通道616。第一排气入口通道716耦接到排气系统的第一排放控制装置诸如图6所示的排气系统672的第一排放控制装置188的上游的位置，并且使排气在箭头718所指示的方向上流到热交换器。第二排气入口端口714耦接到第二排气入口通道710，诸如图6所示的并且在上面图6的讨论期间描述的第二排气通道615。第二排气入口通道710耦接到排气系统的第一排放控制装置下游的位置，并且在箭头712所指示的方向上使排气流到热交换器700。
进气空气入口端口738耦接到进气空气通道734，诸如图6所示的并且在上面图6的讨论期间描述的进气空气通道608。进气空气通道734耦接到压缩机下游的进气系统，诸如图6所示的进气系统670的压缩机184。进气空气通道734在箭头736所指示的方向上使压缩的进气空气从进气系统流到热交换器700。
压缩的进气空气朝向第一多个通道703(其在本文可被称为交换器进气通道703)流动通过进气空气入口端口738并进入入口进气空气歧管705(在热交换器700的内部之内)。进气空气朝向出口进气空气歧管708流动通过交换器进气通道703，并且被引导到进气空气出口端口742。
进气空气出口端口742耦接到第一进气空气出口通道744。进气空气在箭头746所指示的方向上通过第一进气空气出口通道744流出进气空气出口端口742。第一进气空气出口通道744经由第一阀748耦接到第二进气空气出口通道750。第二进气空气出口通道750(例如，类似于图6所示的第二回流通道648)经由控制器(诸如图6所示的控制器669)引起的阀748的致动选择性地使气体从热交换器700流到进气系统中压缩机上游的位置。例如，通过阀748的致动可增加或减少在箭头752所指示的方向上从热交换器700通过第二进气空气出口通道750的气体流。
第一进气空气出口通道744另外经由单个阀754(例如，三通阀754)耦接到第一二次空气喷射通道753和第二二次空气喷射通道756。第一二次空气喷射通道753(例如，诸如图6所示的第一SAI通道632)经由三通阀754的致动选择性地使气体在箭头755所指示的方向上从热交换器700流到第一排放控制装置(诸如图6所示的第一排放控制装置188)上游的位置。三通阀754可以与上面在图6的讨论中所描述的三通阀630的致动类似的多种方式经由控制器打开或关闭。例如，控制器可使三通阀754对第一SAI通道753打开或关闭，以增加或减少从第一进气空气出口通道744进入第一SAI通道753的气体流。第二二次空气喷射通道756经由三通阀754的致动选择性地使气体在箭头758所指示的方向上从热交换器700流到第一排放控制装置下游和涡轮(诸如图6所示的涡轮186)下游的位置。例如，控制器可使三通阀754对第二SAI通道756打开或关闭，以增加或减少从第一进气空气出口通道744进入第二SAI通道756的气体流。以这种方式，通过使三通阀754对第一SAI通道753打开或关闭，可调整从热交换器700通过第一SAI通道753的气体流，通过使三通阀754对第二SAI通道756打开或关闭，可调整从热交换器700通过第二SAI通道756的气体流，并且通过使三通阀对第一SAI通道753和第二SAI通道756中的每一个打开或关闭，可调整通过第一SAI通道753和第二SAI通道756两者的流。通过使三通阀754对第一进气空气出口通道744打开或关闭(经由控制器)，并且不使三通阀754对第一SAI通道753或第二SAI通道756中的任一个打开或关闭，可另外调整到第一SAI通道753和第二SAI通道756两者的气体流。
在三通阀754的致动的第一示例中，三通阀754可通过控制器对第一SAI通道753打开，以增加从热交换器700到第一SAI通道753的气体流，并且通过控制器对第二SAI通道756关闭，以减少从热交换器700到第二SAI通道756的气体流。通过增加到第一SAI通道753的气体流，由于喷射气体和排气系统中的未燃的燃料之间的放热反应，第一排放控制装置可以增加的速率达到增加的温度。在阀754的致动的第二示例中，三通阀754可通过控制器对第一SAI通道753关闭，以减少从热交换器700到第一SAI通道753的气体流，并且通过控制器对第二SAI通道756打开，以增加从热交换器700到第二SAI通道756的气体流。通过增加到第二SAI通道756的气体流，由于喷射气体和排气系统中的未燃的燃料之间的放热反应，第一排放控制装置下游的第二排放控制装置(例如，诸如图6所示的第二排放控制装置190)可以增加的速率达到增加的温度。在阀754的致动的第三示例中，三通阀754可通过控制器对第一SAI通道753和第二SAI通道756两者打开或关闭，以增加或减少从热交换器700到第一SAI通道753和第二SAI通道756两者的气体流。通过调整(例如，增加或减少)从热交换器700到第一SAI通道753和第二SAI通道756两者的流，可增加或减少从进气系统到排气系统的总的气体流，以提高发动机性能。
来自排气系统的排气流动通过耦接到第一排气入口端口720的第一排气入口通道716，并且进入热交换器700。通过控制器经由第一阀(例如，诸如图6所示的阀618)的致动，可增加或减少通过第一排气入口通道716的气体流。来自排气系统的排气也流动通过耦接到第二排气入口端口714的第二排气入口通道710，并且进入热交换器700。通过控制器经由第二阀(例如，诸如图6所示的四通阀633)的致动，可增加或减少通过第二排气入口通道710的气体流。
第一排气入口通道716使气体从第一排放控制装置上游的位置流到热交换器700，而第二排气入口通道710使气体从第一排放控制装置下游的位置流到热交换器700(如上所述)。由于排气与第一排放控制装置的相互作用，相比于流动通过第一排气入口通道716的气体，流动通过第二排气入口通道710的气体可处于较低的温度。例如，在排气流动通过第二排气入口通道710之前，第一排放控制装置可接收排气的热能的一部分。通过经由控制器致动第一阀和/或第二阀以调整经由第一排气入口通道716和第二排气入口通道710进入热交换器的排气流，可选择性地调整进入热交换器700的排气的温度。
进入第一排气入口端口720的排气流动通过热交换器700内部之内的第一排气通道724，并且进入第二排气入口端口714的排气流动通过热交换器700内部之内的第二排气通道722。第一排气通道724和第二排气通道722两者都流体地耦接到布置在热交换器700内部之内的能量回收装置704。图7所示的热交换器700的实施例包括完全在热交换器700内部内的能量回收装置704。然而，替代实施例(未示出)可包括布置在热交换器内部之内的能量回收装置的一个或多个表面。
能量回收装置704是利用来自排气的热来生成电能的装置(诸如如上面在图6的讨论中所述的珀尔帖装置)。例如，排气可分别经由第一排气通道724或第二排气通道722从第一排气入口端口720或第二排气入口端口714中的一者或两者流入能量回收装置704的入口端口726。流动通过能量回收装置704的入口端口726的排气可将热能传递到能量回收装置704的导电元件784。排气然后可在箭头732所指示的方向上经由出口端口728离开能量回收装置，流动通过耦接到出口端口728的入口排气歧管706，并且流入热交换器700内部之内的交换器排气通道709。以这种方式，能量回收装置的出口端口728直接耦接到热交换器700内侧的入口排气歧管706。因此，排气直接从能量回收装置704流到热交换器700的内部。
能量回收装置704内部之内的阀785可调整从入口端口726朝向导电元件784的排气流。例如，阀785可设置在第一装置通道786内，而导电元件784可设置在第二装置通道788内。第一装置通道786、第二装置通道788、阀785和导电元件784可各自包括在能量回收装置704的内部内。
在一个示例中，阀785可对入口端口726和第一装置通道786两者打开，以增加在箭头787所指示的方向上的排气流，但是对第二装置通道788关闭，以减少在箭头789所指示的方向上的排气流。以这种方式，通过能量回收装置704的排气流可不增加能量回收装置704的输出。
在第二示例中，阀785可对入口端口726和第二装置通道788两者打开，以增加在箭头789所指示的方向上的排气流，但是对第一装置通道786关闭，以减少在箭头787所指示的方向上的排气流。以这种方式，可增加到导电元件784的排气流，并且能量回收装置704的输出可增加。
在第三示例中，可使阀对入口端口726、第一装置通道786和第二装置通道788中的每一个打开或关闭，以增加或减少在箭头787和789的方向上的排气流。以这种方式，可调整通过能量回收装置的总的排气流。
在如上所述的打开或关闭阀785的示例中，打开或关闭阀785(相对于一个或多个对应的通道)可包括完全打开阀785，完全关闭阀785，或者调整将阀785打开到完全打开和完全关闭之间的多个位置的量。另外，当能量回收装置704在本文被描述为“活动的”或“操作”时，在箭头788的方向上(例如，朝向导电元件)的排气流率可高于阈值流率。当能量回收装置在本文被描述为“不活动的”或“不操作”时，在箭头788的方向上的排气流率可低于阈值流率。
在能量回收装置704的操作期间(如下面在图10的讨论期间进一步详细描述的)，能量回收装置704的导电元件784可经由与进入入口端口726的排气接触进行加热。传递到能量回收装置704的导电元件的热能的一部分通过能量回收装置704转换成电能。因此，当排气在箭头789的方向上流动通过能量回收装置704时，相比于进入能量回收装置704的排气，离开能量回收装置704的排气可具有较少的热能。换句话说，当能量回收装置704活动时，相比于进入入口端口726的排气，离开出口端口728的排气可处于较低的温度。以这种方式，可利用能量回收装置704来冷却排气，并且生成用于发动机系统(诸如图6所示的发动机系统600)的电能。
能量回收装置704的出口端口728耦接到入口排气歧管706，并且入口排气歧管706耦接到交换器排气通道709。离开能量回收装置704的出口端口728的气体流动通过入口排气歧管706进入交换器排气通道709。交换器排气通道709然后将排气在箭头760所指示的方向上朝向排气出口端口764(耦接到出口排气歧管707)导引通过出口排气歧管707。
排气出口端口764耦接到热交换器700内部之外的通道766。四通阀768(例如，诸如图6所示的四通阀650)耦接到通道766(例如，诸如图6所示的第三回流通道649)、LP EGR通道778(例如，诸如图6所示的LP EGR通道652)、HP EGR通道772(例如，诸图6所示的HP EGR通道607)和排气回流管线776(例如，诸如图6所示的排气回流管线651)。类似于上面图6的讨论中描述的四通阀650的致动，四通阀768可通过控制器致动(例如，被打开或关闭)，以增加或减少从热交换器700的排气出口端口764通过通道766并进入HP EGR通道772、LP EGR通道778或排气回流管线776中的一个或多个的气体流。
作为四通阀768的致动的一个示例，四通阀768可对HP EGR通道772打开并对通道766打开，以增加从通道766通过HP EGR通道772的气体流，并且对LP EGR通道778关闭以减少通过LP EGR通道778的气体流，对排气回流管线776关闭以减少通过排气回流管线776的气体流，或者对LP EGR通道778和排气回流管线776两者关闭，以减少到LP EGR通道778和排气回流管线776两者的气体流。在该配置中，热交换器700将排气在箭头770所指示的方向上导引到进气系统，以提供HP EGR(如图6的讨论中所描述的)。作为另一个示例，四通阀768可对LP EGR通道778打开以增加通过LP EGR通道778的气体流，并且对HP EGR通道772关闭以减少通过HP EGR通道772的气体流，对排气回流管线776关闭以减少通过排气回流管线776的气体流，或者对HP EGR通道772和排气回流管线776两者关闭，以减少通过HP EGR通道772和排气回流管线776两者的气体流。在该配置中，热交换器700将排气在箭头780所指示的方向上导引到进气系统以提供LP EGR。作为又一个示例，四通阀768可对排气回流管线776打开以增加通过排气回流管线776的气体流，并且对HP EGR通道772关闭以减少通过HP EGR通道772的气体流，对LP EGR通道778关闭以减少通过LP EGR通道778的气体流，或者对HP EGR通道772和LP EGR通道778两者关闭，以减少到HP EGR通道772和LP EGR通道772两者的气体流。在该配置中，热交换器700经由排气回流管线776(例如，类似于图6所示的排气回流管线651)将排气在箭头774所指示的方向上导引回到涡轮上游的位置处的排气系统。作为又一个示例，四通阀768可对LP EGR通道778、HP EGR通道772和排气回流管线776打开或关闭，以增加或减少通过LP EGR通道778、HP EGR通道772和排气回流管线776中每一个的气体流，或者四通阀768可对通道766打开或关闭，以增加或减少离开排气出口端口764的气体流。在该配置中，四通阀768可调整到上述三个通道中的每一个的排气流。
在根据图7所示(并且上面所描述的)的布置的热交换器700的示例操作中，排气经由第一排气入口通道716和第二排气入口通道710两者流入热交换器700。排气流入能量回收装置704，并且将热能的第一部分传递到能量回收装置704。能量回收装置704将热能的第一部分的量(基于能量回收装置的效率)转换成电能，并且将电能储存在电池(例如，诸如图6所示的电池602)中。排气然后经由出口端口728流出能量回收装置704，流动通过入口排气歧管706，并流入交换器排气通道709。同时，来自进气系统的进气空气经由进气空气入口端口738流动通过进气空气通道734进入交换器进气通道703。通过交换器排气通道709接近交换器进气通道703，流动通过交换器排气通道709的排气将热能的第二部分传递到流动通过交换器进气通道703的进气空气。通过这种相互作用，进气空气温度增加，而排气温度减小。然后，三通阀754通过控制器对第二SAI通道756打开，以增加到第二SAI通道756的进气空气流。如上所述，增加的进气空气流经由如上所述的排气系统中的进气空气和排气之间的放热反应来增加第二排放控制装置的温度。四通阀768通过控制器对LP EGR通道778打开，以增加从交换器排气通道709通过LP EGR通道778并且到进气系统的排气流。到进气系统的增加的排气流提供LP EGR，并且减少来自排气系统的有害排放物。
热交换器700的上述操作是根据图7所示的配置使排气和进气空气流动通过热交换器700的一个示例，并且不是限制的情况。在下面图10到图12的讨论中描述了附加的操作方法。通过经由耦接到热交换器的入口端口和出口端口的阀(诸如三通阀754和四通阀768)的致动调整通过热交换器的排气流和进气空气流，可提高发动机性能。
图8示出包括热交换器的第三发动机系统的示意图。图8的发动机系统800包括与图6的发动机系统600所示的部件类似的几个部件。图6和图8之间的类似的部件可类似地标记，并且在下面图8的讨论中可不重新介绍。
发动机系统800包括控制系统867。控制系统867由传感器865、致动器863和控制器869组成。传感器865可包括与图6所示的传感器类似的几个传感器(温度传感器、压力传感器等)，并且可包括如下所述的图8所示的附加传感器。类似地，致动器863可包括如图6的讨论中所描述的几个致动器(例如，阀的致动器)，并且可包括如下所述的附加致动器。控制器869可包括与图6所示的控制器669类似的结构和配置。然而，控制器869在非瞬时存储器中包括附加的指令和/或逻辑，用于控制发动机系统800的部件内的冷却剂流。具体地，控制器869包括用于响应于测量或估计的排气温度(如在下面图11到图12的讨论中所描述的)来调整冷却剂流的指令。
热交换器801耦接到发动机系统800的进气系统670和排气系统672两者，并且包括能量回收装置604。在一个示例中，能量回收装置604与热交换器801集成，使得能量回收装置604流体和物理地耦接(例如，在没有将能量回收装置604和热交换器801分开的任何中间部件的情况下直接耦接)到热交换器801。发动机系统800的热交换器801另外流体地耦接到散热器861。热交换器801被配置为从散热器861接收冷却剂，并且将冷却剂返回到散热器861。冷却剂经由多个冷却剂通道(如图9所示并且在下面图9的讨论中描述的)在热交换器801内被导引。
热交换器801包括冷却剂入口端口864和冷却剂出口端口854。冷却剂入口端口864耦接到第一冷却剂通道860，并且第一冷却剂通道860耦接到散热器861。阀862另外地耦接到第一冷却剂通道860，以调整到热交换器801的冷却剂流。例如，阀862可通过控制器869致动(例如，打开或关闭)，以响应于热交换器801的工况增加或减少从散热器861到热交换器801的冷却剂流。温度传感器858耦接到第一冷却剂通道860，并且可将信号传送到控制器869，以指示第一冷却剂通道860内的冷却剂的温度。热交换器801可经由耦接到热交换器801(经由冷却剂出口端口854)和散热器861两者的第二冷却剂通道856使冷却剂返回到散热器861。
在图8所示的热交换器801的示例操作中，热交换器801可经由进气空气通道608从进气系统670接收进气空气，并且还可经由第一排气通道616和第二排气通道615中的一者或两者从排气系统672接收排气。进气空气可经由第一回流通道629和/或第二回流通道648流出热交换器801，并且排气可经由第三回流通道649流出热交换器801。另外，冷却剂可经由第一冷却剂通道860流到热交换器801，并且冷却剂可经由第二冷却剂通道856流出热交换器801。响应于能量回收装置604的操作和测量或估计的排气温度(如下面在图11至图12的讨论中进一步描述的)，冷却剂流可增加或减少。在热交换器内，进气空气、排气和冷却剂流都保持与彼此分开(经由热交换器的多个通道)，使得冷却剂流、排气流和进气空气流不在热交换器内与彼此混合。以这种方式，只有热可在热交换器内的冷却剂、排气和进气空气之间传递。
通过调整通过热交换器801的冷却剂流，可调整流动通过热交换器801的进气空气和排气的温度。例如，控制器869可增加到热交换器801的冷却剂流，以便降低流动通过热交换器801的排气的温度。以这种方式，可在较低温度下提供EGR，并且可提高发动机性能。
图9示出热交换器诸如图8所示的热交换器801的第三实施例。图9所示的热交换器900包括与图7的热交换器700所示的部件类似的几个部件。也包括在图7内并且已经在图7的讨论期间介绍的图9所示的部件在下面图9的讨论中可不再重新介绍。
图9所示的热交换器900包括能量回收装置704；第一多个通道703(其在本文可被称为交换器进气通道703)，其耦接在热交换器900的外壳902内部之内的入口进气空气歧管705和出口进气空气歧管708之间；第二多个通道709(其在本文可被称为交换器排气通道709)，其耦接在热交换器900的外壳902内部之内的入口排气歧管706和出口排气歧管707之间；以及多个通道和阀，其在与图7的热交换器700所示的配置类似的配置中将热交换器900耦接到进气系统(例如，图8所示的进气系统670)和排气系统(例如，图8所示的排气系统672)两者。热交换器900另外包括第三多个通道910(其在本文可被称为交换器冷却剂通道910)，其耦接在热交换器900的外壳902内部之内的入口冷却剂歧管994和出口冷却剂歧管995之间。类似于图7所示的并且上面参考图7所讨论的布置，交换器排气通道709和交换器进气通道703可被配置为垂直于彼此。交换器冷却剂通道910可被配置为垂直于交换器排气通道709和交换器进气通道703中的每一个，并且三个多个通道(交换器排气通道709、交换器进气通道703和交换器冷却剂通道910)之间的界面区域可包括导热材料(例如，金属)。以这种方式，热能可在流动通过交换器进气通道703的进气空气、流动通过交换器排气通道709的排气以及流动通过交换器冷却剂通道910的冷却剂之间传递。
冷却剂(例如，来自散热器，诸如图8所示的散热器861)在箭头984所指示的方向上流动通过冷却剂入口通道982(例如，诸如图8所示的第一冷却剂通道860)。通过控制器(诸如图8所示的控制器869)经由设置在冷却剂入口通道982内的阀988(例如，诸如图8所示的阀862)的致动(例如，打开或关闭)调整通过冷却剂入口通道982的冷却剂流。温度传感器986(例如，诸如图8所示的温度传感器858)耦接到冷却剂入口通道982，并且可将信号传送到控制器以指示在冷却剂入口通道982内流动的冷却剂的温度。
冷却剂入口通道982耦接到热交换器900的外壳902的冷却剂入口端口990。冷却剂入口端口990另外耦接到入口冷却剂歧管994，并且入口冷却剂歧管994耦接到交换器冷却剂通道910。冷却剂可流动通过冷却剂入口通道982，流入冷却剂入口端口990，并流动通过入口冷却剂歧管994进入交换器冷却剂通道910。以这种方式，冷却剂可以从散热器可调整地流动(经由阀988的打开或关闭)到热交换器900的交换器冷却剂通道910。
冷却剂流动通过交换器冷却剂通道910，并且被引导朝向外壳902内部之内的出口冷却剂歧管995。出口冷却剂歧管995耦接到外壳902的冷却剂出口端口996，并且冷却剂出口端口996另外耦接到外壳902内部之外的冷却剂出口通道998。冷却剂可从交换器冷却剂通道910流动通过出口冷却剂歧管995，流入冷却剂出口端口996，并且在箭头997所指示的方向上流动通过冷却剂出口通道998。
通过以这种方式配置具有交换器冷却剂通道910的热交换器900，交换器冷却剂通道910可经由耦接到外壳902的冷却剂入口端口990的入口冷却剂歧管994选择性地从散热器接收冷却剂，并且可经由耦接到外壳902的冷却剂出口端口996的出口冷却剂歧管995使冷却剂返回到散热器。冷却剂可从流动通过交换器进气通道703的进气空气和/或流动通过交换器排气通道709的排气接收热能，并且冷却剂可将热能传递到散热器。控制器可经由阀982的打开或关闭来调整通过散热器的冷却剂流(如下面图11到图12的讨论中所描述的)，以便调整冷却剂、进气空气和排气之间的热能交换的量(例如，调整温度)。以这种方式，可提高发动机性能。
图10示出用于响应于发动机(诸如图6和图8所示的发动机168)的工况调整耦接到热交换器(诸如图6所示的热交换器601，或图8所示的热交换器801)的能量回收装置(诸如图7和图9所示的能量回收装置704)的操作的方法1000。该方法包括基于来自发动机系统(诸如图6所示的发动机系统600，或图8所示的发动机系统800)的传感器(诸如在图6的讨论期间描述的传感器665，或图8的传感器865)的信号经由控制器(诸如图6所示的控制器669，或图8所示的控制器869)增加、保持或减少能量回收装置的输出。
在1002处，该方法包括基于发动机系统内的各种传感器(例如，诸如如上所述的各种温度传感器、压力传感器等)的一个或多个输出和/或发动机系统的工况来估计和/或测量发动机工况。发动机工况可包括发动机转速和负荷、EGR流率(LP和/或HP)、空气质量流率、涡轮速度、压缩机入口压力、排放控制装置温度，冷却剂流率、发动机的一个或多个电气部件的需求、排气温度、进气空气温度等。工况可还包括热交换器的工况(例如，能量回收装置电输出、排气系统内排气的温度、通过热交换器的气体的流率等)。
该方法继续到1004，在1004处该方法包括检测发动机是否处于冷起动状况。冷起动状况可包括在发动机的温度低于阈值温度时将发动机从非操作状态调整到操作状态。阈值温度可基于在低发动机负荷到中等发动机负荷的持续的时间段期间的发动机的标准操作温度。作为示例，基于从被配置为检测发动机内循环的冷却剂的温度的一个或多个传感器传送到控制器的信号，可估计发动机的温度。控制器可将发动机温度的估计值与阈值进行比较，以便确定发动机是否处于冷起动状况。
如果在1004处控制器确定发动机处于冷起动状况，则该方法继续到1014，在1014处该方法包括减少热交换器的能量回收装置的输出。能量回收装置的输出包括由能量回收装置生成的电流。响应于将热能从流动通过能量回收装置的排气传递到能量回收装置，生成电流。如果不能进一步减小能量回收装置的输出(例如，如果输出为最小输出)，则控制器可保持能量回收装置的最小输出。在另一个示例中，在1014处，该方法可包括关闭能量回收装置，使得不从经过能量回收装置并且到热交换器的排气提取热能。
例如，从排气传递到能量回收装置的热能的量可与排气的温度和质量流率成比例。因此，由能量回收装置生成的电流也可与排气的温度和质量流率成比例。在冷起动状况期间，相较于平均发动机工况期间(例如，持续时间段内的低发动机负荷到中等发动机负荷)的排气质量流率，可减少通过排气系统的排气质量流率。因此，在冷起动状况期间，也可减小通过热交换器(和能量回收装置)的排气质量流率。相较于在发动机温度高于阈值时(例如，如上所述的冷起动阈值)发动机运行状况期间从排气流到热交换器可用的热能的量，通过热交换器的减少的排气流率导致在冷起动状况期间从排气流到热交换器可用的热能的减少的量。响应于冷起动状况，控制器可减少能量回收装置的输出，以便减少从流入热交换器的排气传递的热能的量(例如，以减少排气的冷却)。
作为一个示例，通过在冷起动状况期间以这种方式减少能量回收装置的输出，相较于在不减少输出时流动通过能量回收装置的排气，流出能量回收装置并且流入交换器排气通道(诸如图7和图9所示的交换器排气通道709)的排气可保存增加量的热能。在一个示例中，通过热交换器可利用保存的排气的热能，以加热流动通过交换器进气通道(诸如图7和图9所示的交换器进气通道703)的进气空气。以这种方式，可在较高温度下向排气系统提供用于二次空气喷射的进气空气，以增加放热反应的效率(如上面在图7的讨论中所描述的)。
在减少能量回收装置的输出的示例中，通过将排气的一部分转向离开被配置为接收来自排气的热能的能量回收装置的元件，可减少能量回收装置的输出(例如，生成的电流)。通过控制器经由能量回收装置内部之内的阀(未示出)的致动可使排气转向。通过经由控制器调整能量回收装置内部的阀(诸如图7和图9所示并且上面描述的阀785)的位置(例如，打开的量)，可调整从能量回收装置转向到交换器排气通道中排气流的量。以这种方式，减小阀的打开的量减少了能量回收装置的输出。
如果在1004处未检测到冷起动，则该方法继续到1006，在1006处该方法包括确定发动机负荷是否小于阈值发动机负荷。作为示例，基于发动机扭矩输出可确定发动机负荷。在一个示例中，阈值发动机负荷可基于中等发动机操作速度特有的发动机扭矩输出。在另一个示例中，阈值发动机负荷可指示相对较低的发动机负荷，其中可减少通过排气通道的排气温度和/或排气流率。耦接到发动机的一个或多个传感器，诸如歧管压力传感器、温度传感器和/或质量流量传感器可将信息(例如，信号)传送到控制器。控制器可解译来自传感器中一个或多个的信号以确定发动机负荷。
如果在1004处通过控制器确定发动机负荷低于阈值发动机负荷，则该方法继续到1014，在1014处该方法包括减少热交换器的能量回收装置的输出，如上所述。
在低发动机负荷的时间段(例如，其中测量的发动机负荷低于阈值发动机负荷的时间段)期间，相较于中等发动机负荷或高发动机负荷的时间段，可减小排气质量流率。因此，控制器可减少能量回收装置的输出，以便保存流出能量回收装置的排气的热能(如上所述)。以这种方式，流动通过交换器排气通道的排气可将热能传递到流动通过交换器进气通道的进气空气。相较于在不减少能量装置输出的情况下返回到排气系统的排气，通过减少能量装置输出，排气然后可在相对较高的温度下返回到排气系统。
如果在1006处确定测量的发动机负荷等于或大于阈值发动机负荷，则该方法继续到1008，在1008处该方法包括确定排气的温度是否小于阈值排气温度。通过耦接到排气系统的一个或多个传感器，诸如(但不限于)图6和图8所示的温度传感器，可测量排气的温度。在一个示例中，阈值排气温度可基于用于能量回收装置的有效操作的温度。如图6的讨论中所述，能量回收装置的第一侧可保持在低于能量回收装置的第二侧的温度，以便增加装置两端的温度梯度(例如温度差)。在这种情况下，阈值排气温度可基于由控制器确定的将能量回收装置的第二侧充分加热到阈值操作温度的温度。
如果在1008处通过控制器确定排气温度低于阈值排气温度，则该方法继续到1014，在1014处该方法包括减少热交换器的能量回收装置的输出，如上所述。例如，控制器可减少能量回收装置的输出，直到进入热交换器的排气温度已经增加到阈值排气温度，以便提供能量回收装置的有效操作。
如果在1008处确定测量的排气温度处于或大于阈值排气温度，则该方法继续到1010，在1010处该方法包括确定柴油颗粒过滤器(DPF)或汽油颗粒过滤器(GPF)的再生是否是主动的。例如，在1010处的确定之前，控制器可开始发动机颗粒过滤器(用于使用柴油燃料的发动机的DPF，或用于使用汽油燃料的发动机的GPF)的再生。
如果在1010处控制器确定发动机颗粒过滤器的再生是主动的，则该方法继续到1014，在1014处该方法包括减少热交换器的能量回收装置的输出，如上所述。响应于发动机颗粒过滤器的主动再生而减少热交换器的能量回收装置的输出可导致流出热交换器的排气的温度增加。排气的温度增加可提高发动机颗粒过滤器的再生效率。
如果在1010处控制器确定发动机颗粒过滤器的再生不是主动的，则该方法继续到1012，在1012处该方法包括增加或保持热交换器的能量回收装置的输出。在一个示例中，发动机可在增加的发动机负荷和/或增加的排气温度的情况下操作。可增加能量回收装置的输出，以便利用供给到热交换器的附加热能。在第二示例中，当发动机负荷增加时，以及/或者响应于附加的发动机工况，控制器可增加低压EGR流和/或高压EGR流。在这种情况下，可增加能量回收装置的输出，以降低流出能量回收装置的排气的温度，从而降低用于EGR喷射的排气的温度。在第三示例中，发动机可在相对恒定的发动机负荷的情况下操作持续的时间段，并且控制器可根据发动机负荷实现能量回收装置的有效输出速率。在这种情况下，可保持能量回收装置的输出(例如，不通过控制器调整)，以便继续向发动机系统提供有效量的电能生成。
图11示出用于响应于能量回收装置(诸如图7和图9所示的能量回收装置704)的输出而调整通过热交换器(诸如图7中所示的热交换器700和/或图9所示的热交换器900)的进气空气流、排气流和/或冷却剂流的方法1100。如下所述，一个或多个流的调整可基于排气系统内的位置处的排气温度。另选地，一个或多个流量的调整可基于根据能量回收装置输出的热交换器内的排气的估计温度。
在1102处，该方法包括基于发动机系统中的各种传感器(例如，诸如如上所述的各种温度传感器、压力传感器等)的一个或多个输出和/或发动机系统的工况来估计和/或测量发动机工况。发动机工况可包括发动机转速和负荷、EGR流率(LP和/或HP)、空气质量流率、涡轮速度、压缩机入口压力、排放控制装置温度、冷却剂流率等。工况还可包括热交换器的工况(例如，能量回收装置电输出、热交换器附近的排气和/或进气空气的温度、通过热交换器的气体的流率等)。
在1104处，该方法包括确定能量回收装置的输出是否大于阈值输出。如上面在图10的讨论中所述，能量回收装置的输出包括响应于横跨装置的温度梯度(例如，装置的第一侧和装置的第二侧之间的温度差)而通过该装置生成的电流。当装置两端的温度梯度的量值增加时，装置所生成的电流也增加。换句话说，装置的输出与传递到该装置的热能的量成比例。
阈值输出(例如，阈值电流)可对应于由装置生成的电流的具体量值。例如，控制器(诸如图8所示的控制器869)可从能量回收装置接收电信号。然后，控制器可将所接收的电流的量值与阈值电流进行比较，以便确定所接收的电流是否大于阈值电流。阈值电流可部分地基于最小电流，其指示能量回收装置正在操作，并且从经过能量回收装置的排气中去除热能。在一个示例中，阈值电流可以是非零阈值。在另一个示例中，阈值电流可基本上为零，使得当能量回收装置输出高于阈值时，其正在操作并且通过从经过该装置的排气中去除热产生电流。
如果在1104处控制器确定能量回收装置的输出不大于阈值输出，则该方法继续到1106，在1106处该方法包括基于在热交换器上游的排气系统内排气的温度，调整通过热交换器的进气流、排气流或冷却剂流中的一个或多个。例如，控制器可从在一个或多个位置处耦接到排气系统(例如，耦接到排气歧管，耦接在第一排放控制装置的下游等)的一个或多个温度传感器接收信号。控制器可利用来自温度传感器的信号来确定流动通过排气系统的排气的温度。响应于确定的温度，控制器可经由耦接到热交换器的一个或多个阀(例如，诸如图6和图8所示的四通阀633)的致动来调整通过热交换器的进气空气流、排气流和/或冷却剂流。
在一个示例中，响应于确定的温度(如上所述)，控制器可增加通过热交换器的冷却剂流，以便冷却流动通过热交换器的进气空气和排气中的一个或多个，或者控制器可减少通过热交换器的冷却剂流，以便增加流动通过热交换器的进气空气和排气中的一个或多个的温度。当能量回收装置以低于阈值输出的输出操作时，减少量的热能被传递离开流动通过能量回收装置的排气。由控制器调整通过热交换器的冷却剂流可补偿由于能量回收装置的减少的输出引起的能量回收装置的降低的冷却效果。
在另一个示例中，控制器可响应于排气系统中所确定的的排气温度而增加通过热交换器的进气空气流，以便降低流动通过热交换器的排气的温度，或者控制器可减少通过热交换器的进气空气流，以增加流动通过热交换器的排气的温度。以这种方式，通过热交换器的进气空气流可提供调整流动通过热交换器的排气的温度的附加方法。进气空气流也可用来调整流动通过不包括冷却剂流的热交换器(例如，诸如图7所示的热交换器700的实施例)的排气的温度。
在又一个示例中，调整通过热交换器的排气流可调整流动通过热交换器的进气空气的温度。控制器可增加通过热交换器的排气流，以便增加流动通过热交换器的进气空气的温度，或者控制器可减少通过热交换器的排气流，以便降低流动通过热交换器的进气空气的温度。由于通过能量回收装置传递离开排气的减少量的热能，流动通过热交换器的增加温度的排气允许更有效地加热流动通过热交换器的进气空气。
如果在1104处控制器确定能量回收装置的输出不低于阈值输出，则该方法继续到1108，在1108处该方法包括基于能量回收装置的输出来估计从能量回收装置进入热交换器的排气温度。换句话说，当由能量回收装置生成的电流大于阈值电流时，控制器可基于由能量回收装置生成的电流的量值来估计进入且流动通过热交换器的排气的温度。
如上所述，由能量回收装置生成的电流的量值可与装置的第一侧和装置的第二侧之间的温度差成比例。装置的第一侧可与第一温度储存器(如上面在图6的讨论中所述)近似热平衡，诸如环境空气、发动机冷却剂等，并且通过控制器经由来自被布置成接近第一温度储存器的一个或多个温度传感器的信号可确定第一温度储存器的温度。然后通过控制器可解译由能量回收装置生成的电流的量值，以便基于存储在控制器的非瞬时存储器中的指令来计算能量回收装置的第一侧和能量回收装置的第二侧之间的温度差。然后，控制器可基于能量回收装置的第一侧和能量回收装置的第二侧之间的计算出的温度差来估计流动通过热交换器的排气的温度。
在控制器在1108处已经估计流动通过热交换器的排气的温度之后，该方法继续到1110，在1110处该方法包括基于估计的排气温度来调整通过热交换器的进气空气流、排气流或冷却剂流中的一个或多个。如上所述(例如，参考1106)，调整通过热交换器的冷却剂流、进气空气流或排气流中的一个或多个可调整流动通过热交换器的进气空气和/或排气的温度。
在1110处的方法的一个示例中，如在1112处所示，该方法包括基于估计的排气温度来调整通过热交换器的进气空气流。例如，可增加进气空气流，以便降低排气的温度，或者可减小进气空气流，以便增加排气的温度。作为一个示例，增加进气空气流可包括调整耦接到热交换器的进气空气出口的阀的打开量。阀(诸如图7和图9所示的三通阀754或三通阀748)可对耦接在热交换器与进气系统或排气系统中任一个之间的通道打开或关闭。
在基于估计的排气温度调整通过热交换器的进气空气流的第一示例中，如果估计的排气温度高于阈值温度，则可增加进气空气流，以便加热用于到排气系统中的二次空气喷射的进气空气(例如，以提高SAI的效率)，或者可减少进气空气流，以便增加通过进气系统的进气空气流(例如，通过减少被引导朝向热交换器的量增加通过进气系统的进气空气流)。
在基于估计的排气温度调整通过热交换器的进气空气流的第二示例中，如果估计的排气温度低于阈值温度，则可增加进气空气流，以便在不明显地加热进气空气的情况下降低压缩机喘振的风险(例如，通过减少进气空气和排气之间的热能交换)，或者可减少进气空气流，以便增加通过进气系统的进气空气流(如上所述)。
在1110处的方法的另一个示例中，在1114处，该方法包括基于估计的排气温度来调整通过热交换器的排气流。例如，可增加排气流，以便增加传递到能量回收装置的热能的量，并且/或者增加流动通过热交换器的进气空气的温度。换句话说，排气流的增加可增加能量回收装置的输出。作为另一个示例，如果控制器确定减少传递到能量回收装置的热能(例如，如果耦接到能量回收装置的电池被充满电)，则可减少排气流，并且/或者期望流动通过热交换器的进气空气的温度减小。作为一个示例，增加排气流可包括调整耦接到热交换器的排气出口的阀的打开量。阀(诸如图7和图9所示的四通阀768)可对耦接在热交换器与进气系统和/或排气系统之间的一个或多个通道打开或关闭。
在基于估计的排气温度调整通过热交换器的排气流的第一示例中，如果估计的排气温度高于阈值温度，则可增加排气流，以便增加能量回收装置的输出(例如，以增加向能量回收装置传递热能的排气的量)，或者提高布置在排气系统内的第二排放控制装置的效率(例如，以将第二排放控制的操作温度降低到低于阈值温度，以用于例如从排气有效地去除NOx)，或者可减少排气流，以便增加通过进气空气和/或冷却剂冷却排气的量，从而将冷却的排气供给到进气系统作为HP EGR(例如，通过减少流动通过热交换器的排气的量，通过进气空气流和/或冷却剂流可更快地调整排气的温度)。
在基于估计的排气温度调整通过热交换器的排气流的第二示例中，如果估计的排气温度低于阈值温度，则可增加排气流，以便增加能量回收装置的输出(例如，如果尚未满足电池的阈值电量或发动机系统的阈值电力需求)，或者减少排气流，以便提高第二排放控制装置的效率(例如，通过将第二排放控制装置的操作温度增加到高于阈值温度，以用于例如从排气有效地去除NOx)。
在1110处的方法的又一个示例中，在1116处，该方法包括如果热交换器(例如，诸如图9所示的热交换器900)被配置用于冷却剂流，则基于估计的排气温度来调整通过热交换器的冷却剂流。例如，虽然能量回收装置从排气接收热能(并且降低排气的温度)，但是在某些情况下，可期望附加的冷却(例如，以便向发动机提供更有效的EGR)。作为一个示例，增加冷却剂流可包括调整耦接到热交换器的冷却剂出口的阀的打开量。阀(诸如图9所示的阀988)可对耦接在热交换器和散热器之间的通道打开或关闭。
在基于估计的排气温度调整通过热交换器的冷却剂流的第一示例中，如果估计的排气温度高于阈值温度，则可增加冷却剂流，以便增加通过冷却剂冷却排气的量(例如，以降低用于EGR喷射的排气的温度，以便减少发动机劣化)，或者可减少冷却剂流，以便减少通过冷却剂冷却排气的量(例如，以增加从排气到进气空气的热能的传递，用于二次空气喷射)。
在基于估计的排气温度调整通过热交换器的冷却剂流的第二示例中，如果估计的排气温度低于阈值温度，则可增加冷却剂流，以便提供排气的附加冷却(例如，用于如上所述的EGR喷射)，或者如果不期望附加的冷却(例如，如果能量回收装置正通过从排气到能量回收装置的热能的传递充分地冷却排气)，则减少冷却剂流。
通过基于热交换器内的估计的排气温度或排气系统内测量的排气温度来确定对进气空气流、排气流和/或冷却剂流的调整(响应于能量回收装置输出进行确定)，可以增加的精度控制从热交换器流动的排气的温度。例如，估计的排气温度向控制器提供关于流动通过热交换器的气体的状况的附加信息(例如，除在排气流入热交换器的能量回收装置之前测量的排气温度之外的信息)。以这种方式，控制器可更准确地调整来自热交换器的进气空气流和排气流，以便在期望的温度下提供EGR喷射和二次空气喷射，以提高发动机性能。
图12示出响应于发动机工况对能量回收装置(例如，诸如图7和图9所示的能量回收装置704)的输出的调整，以及响应于能量回收装置输出(在一个示例中，其可以是通过能量回收装置输出的电流的量)对通过热交换器(例如，诸如图9所示的热交换器900)的进气空气流、排气流或冷却剂流中的一个或多个的调整的图形示例。
具体地，曲线图1200以曲线1202示出发动机扭矩输出的变化，以曲线1206示出能量回收装置输出的变化，以曲线1210示出热交换器上游的排气系统内的排气温度的变化，以曲线1212和曲线1214示出进入热交换器的估计的排气温度的变化，以曲线1216示出通过热交换器的进气空气流的变化，以曲线1218示出通过热交换器的排气流的变化，以及以曲线1220示出通过热交换器的冷却剂流的变化。
基于来自耦接到排气系统的一个或多个温度传感器的信号，通过控制器(诸如图8所示的控制器869)可确定排气系统中的排气温度。到热交换器的进气空气流、排气流和冷却剂流都可通过布置在热交换器和散热器、进气系统和排气系统之间的多个通道，诸如上面参考图6到图9所述的通道(以及通过对设置在那些通道内的阀的调整)进行递送。
控制器可致动耦接到各种阀的致动器，以便分别调整从进气系统、排气系统和散热器到热交换器的进气空气流、排气空气流和/或冷却剂流，如下所述。
在时间t1之前，发动机扭矩输出在增加(曲线1202)。排气系统内排气的的温度(曲线1206)也在增加。在一个示例中，发动机扭矩输出的增加和排气系统内的排气的温度的增加可以是发动机冷起动(例如，发动机从非操作状态调整到操作状态)的结果。尽管排气温度增加，但排气系统内的排气的温度低于阈值温度(曲线1214)。因此，能量回收装置的输出(曲线1206)低于阈值输出(曲线1208)。响应于能量回收装置的输出，基于排气系统中排气的温度，调整通过热交换器的进气空气流(曲线1216)、通过热交换器的排气流(曲线1218)和通过热交换器的冷却剂流(曲线1220)。具体地，进气空气流、排气流和冷却剂流中的每一个增加。
在时间t1和t2之间，发动机扭矩输出(曲线1202)保持相对恒定，并且发动机被指示为具有相对低的负荷。这可对应于发动机的预热阶段和/或扭矩输出保持低的巡航阶段。在时间t1和t2之间，发动机扭矩输出低于阈值扭矩输出(曲线1204)。另外，排气系统中排气的温度(曲线1210)低于阈值排气温度(曲线1215)。响应于低(例如低于阈值)的发动机扭矩输出和排气系统中低的排气温度，不增加能量回收装置的输出(曲线1206)。尽管在时间t1和t2之间排气系统中排气的温度低于阈值温度，但排气的温度继续增加。响应于排气系统内排气的温度，通过热交换器的进气空气流、排气流和冷却剂流各自继续增加。
在时间t2，发动机扭矩输出(曲线1202)达到阈值扭矩输出(曲线1204)。另外，排气系统中排气的温度(曲线1210)达到阈值排气温度(曲线1215)。在时间t2和t3之间，发动机扭矩输出(曲线1202)和排气系统中排气的温度(曲线1210)继续增加。响应于增加的扭矩输出和增加的排气温度(例如，超过阈值扭矩输出的扭矩输出，以及超过阈值排气温度的排气温度)，能量回收装置的输出(曲线1206)增加。响应于排气系统内增加的排气温度，到热交换器的进气空气流(曲线1216)和排气流(曲线1218)保持近似恒定，而冷却剂流(曲线1220)稍微增加。
在时间t3，能量回收装置的输出(曲线1206)达到阈值输出(曲线1208)。在时间t3和t4之间，发动机扭矩输出(曲线1202)在阈值扭矩输出(曲线1204)之上保持近似恒定。响应于能量回收装置的增加的输出(例如，响应于装置的输出超过阈值输出)，控制器估计热交换器内排气的温度(曲线1212)。由于热能从排气传递到能量回收装置，估计的排气温度最初低于排气系统中排气的温度(曲线1210)(如上文在图10到图11的讨论中所述)。随着能量回收装置的输出增加，排气系统中排气的温度与热交换器中排气的估计温度之间的差值也增加。换句话说，随着能量回收装置的输出增加，热交换器中排气的估计温度相对于排气系统中排气的测量温度而减小(由于上述的能量传递)。在时间t2和t3之间通过热交换器的进气空气流、排气流和冷却剂流动各自响应于热交换器内排气的估计温度进行调整(例如，流不是基于排气系统内排气的测量温度进行调整)。具体地，响应于估计的排气温度，到热交换器的进气空气流(曲线1216)降低，响应于估计的排气温度，到热交换器的排气流(曲线1218)增加，并且响应于估计的排气温度，到热交换器的冷却剂流(曲线1220)稍微增加。排气流的增加和进气空气流的减少可以是相对于排气系统内测量的排气温度而减小的热交换器内估计的排气温度的结果。
在时间t4和t5之间，发动机扭矩输出(曲线1202)急剧增加。在一个示例中，由于排气温度的预期增加，发动机扭矩输出的增加可伴随着从控制器到发动机的信号，以开始发动机颗粒过滤器(例如，柴油颗粒过滤器、汽油颗粒过滤器等)的再生。响应于颗粒过滤器再生，能量回收装置的输出(曲线1206)减小(如图10的讨论中所描述的)。然而，在时间t4和t5之间，能量回收装置的输出高于阈值输出(曲线1208)，并且作为响应，控制器继续估计热交换器内排气的温度(曲线1212)。随着能量回收装置的输出减小，热交换器内估计的排气温度接近排气系统内测量的排气温度(曲线1210)。由于增加的发动机扭矩输出，在t4和t5之间估计的排气温度和测量的排气温度两者都会增加。响应于增加的估计排气温度，控制器增加通过热交换器的进气空气流(曲线1216)，并且增加通过热交换器的冷却剂流(曲线1220)。控制器还减少了通过热交换器的排气流(曲线1218)。
在时间t5，能量回收装置的输出(曲线1206)减小到低于阈值输出(曲线1208)。在时间t5和t6之间，发动机扭矩输出(曲线1202)继续增加。响应于在t5处能量回收装置的输出减小到低于阈值输出，控制器不继续估计在时间t5和t6之间热交换器内排气的温度。另外，响应于排气系统内排气的测量温度(曲线1210)，通过控制器调整通过热交换器的进气空气流(曲线1216)、排气流(1218)和冷却剂流(曲线1220)。例如，在时间t5和t6之间的排气系统中排气的测量温度大于在时间t5的热交换器内排气的最后估计温度。响应于排气温度的相对增加(例如，与先前估计的温度相比的测量温度)，控制器增加通过热交换器的进气空气流和冷却剂流，并且减少通过热交换器的排气流。
在时间t6，发动机扭矩输出(曲线1202)停止增加并开始减小。在一个示例中，发动机扭矩输出的变化可伴随着发动机颗粒过滤器的再生(如上所述)的结束。响应于颗粒过滤器再生的结束，能量回收装置输出(曲线1206)开始增加。在时间t6和时间t7之间，发动机扭矩输出减小，能量装置输出增加，并且排气系统内排气的温度(曲线1210)增加(例如，由于来自颗粒过滤器再生的剩余热而增加)。能量回收装置输出低于阈值输出(曲线1208)，并且作为响应，基于排气系统内排气的温度，调整通过热交换器的进气空气流(曲线1216)、排气流(曲线1218)和冷却剂流(曲线1220)。进气空气流和排气流被稍微调整(例如，分别增加和减少)，但保持相对恒定。增加冷却剂流。
在时间t7，能量回收装置输出(曲线1206)增加到阈值输出(曲线1208)。在时间t7和t8之间，发动机扭矩输出(曲线1202)在减小，并且排气系统内排气的温度(曲线1210)在减小。能量回收装置输出增加，并且然后保持相对恒定，因为通过热交换器的进气空气流(曲线1216)、排气流(曲线1218)和冷却剂流量(曲线1220)各自响应于在热交换器内估计的排气温度(曲线1214)进行调整。响应于在t7处能量回收装置的输出超过阈值输出，通过控制器生成估计的排气温度(如上面参考曲线1212所示的估计的排气温度所述)。随着能量回收装置的输出增加，被传递离开进入热交换器的排气的热能的量也增加。因此，热交换器内排气的估计温度与排气系统内排气的测量温度之间的差值与能量回收装置输出一致地增加。换句话说，随着能量回收装置输出增加，热交换器内排气的估计温度相对于测量的排气温度减小。响应于热交换器内排气温度的减小估计，控制器减少到热交换器的进气空气流(曲线1216)，增加到热交换器的排气流(曲线1218)，并且减少到热交换器的冷却剂流(曲线1220)。
在时间t8，发动机扭矩输出(曲线1202)减小到低于阈值扭矩输出(曲线1204)。在时间t8和t9之间，响应于在时间t8发动机扭矩输出减小到低于阈值扭矩输出，发动机回收装置输出(曲线1206)开始减小。由于能量回收装置输出减小，热交换器内估计的排气温度(曲线1214)开始接近排气系统内测量的排气温度(曲线1210)。然而，由于减小的发动机扭矩输出，估计的排气温度和测量的排气温度在时间t8和t9之间都在减小。响应于热交换器内排气温度的减小估计，控制器增加到热交换器的排气流(曲线1218)，增加到热交换器的进气空气流(曲线1218)，并且减少到热交换器的冷却剂流(曲线1220)。在一个示例中，可增加排气流和进气空气流，以便降低压缩机喘振的风险，如热交换器内排气温度的减小估计所指示。
在时间t9，发动机扭矩输出(曲线1202)已经增加到高于阈值扭矩输出(曲线1204)。在时间t9之后，发动机扭矩输出保持近似恒定，偶尔有小的波动。能量回收装置的输出(曲线1206)增加，并且然后在阈值输出(曲线1208)之上保持近似恒定。响应于能量回收装置的输出，控制器继续估计热交换器内排气的温度(曲线1214)。响应于估计的排气温度，控制器调整进气空气流(曲线1216)、排气流(曲线1218)和冷却剂流(曲线1220)的流动。进气空气流被调整为减少，并且然后保持近似恒定，排气流被调整为保持近似恒定，并且冷却剂流被调整为减少，并且然后保持近似恒定。
以这种方式，发动机系统内的控制器可基于发动机工况来调节从进气系统和/或排气系统到热交换器的气体流。控制器还可基于发动机工况来调节从热交换器到进气系统内的一个或多个位置以及排气系统内的一个或多个位置的气体流。到/来自热交换器的气体流和/或冷却剂流可至少部分地受能量回收装置输出的温度，以及排气系统内排气的测量温度或热交换器内排气的估计温度中的一个的影响。控制器可将能量回收装置输出与阈值输出进行比较，以基于估计的排气温度或测量的排气温度来调整通过热交换器的进气空气流、排气流和/或冷却剂流。响应于能量回收装置输出调整到热交换器的进气空气流、排气流和/或冷却剂流的技术效果是控制从热交换器排放到进气系统/排气系统的气体的温度，以及使用能量回收装置有效地生成电能。在一个示例中，可调整到热交换器的气体流和/或冷却剂流，以便通过能量回收装置增加排气热能到电能的转换。在另一个示例中，可调整能量回收装置的输出，以便增加或降低热交换器内排气的估计温度。以这种方式，气体的温度可被控制并且被提供用于SAI、LP EGR、HP EGR和压缩机喘振减少，以提高发动机效率。另外，经由热交换器的能量回收装置，排气热能可用作电能，并且可提高发动机性能。
在一个实施例中，一种用于气体混合罐储存器的方法包括：基于进入储存器的冷却剂的温度，响应于经由储存器供给到排气系统的二次空气喷射和到进气系统的排气再循环中的一个或多个的请求，调整通过流体地耦接到发动机的进气系统和排气系统中每一个的气体混合罐储存器的冷却剂流。在该方法的第一示例中，该方法包括在调整通过储存器的冷却剂流之后，响应于储存器内气体的温度为期望的温度，根据请求供给二次空气喷射和排气再循环中的一个或多个，其中所期望的温度基于用于将气体从储存器喷射到进气系统和排气系统中一个或多个的指示位置。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括当所述请求是向排气系统供给二次空气喷射的请求时，基于前涡轮催化剂的第一温度和后涡轮催化剂的第二温度，选择性地将二次空气喷射供给到排气歧管和设置在涡轮周围的涡轮旁路。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个或两个，并且还包括其中选择性地供给二次空气喷射包括响应于第一温度低于前涡轮催化剂的第一催化剂起燃温度，向排气歧管供给二次空气喷射，以及响应于第二温度低于后涡轮催化剂的第二催化剂起燃温度，向涡轮旁路供给二次空气喷射。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中，响应于所述请求为向排气系统供给二次空气喷射的请求，调整冷却剂流包括：当冷却剂温度大于阈值温度时，增加通过储存器的冷却剂流；以及当冷却剂温度小于阈值温度时，减少通过储存器的冷却剂流。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，并且还包括在调整通过储存器的冷却剂流之后，延迟向排气系统供给二次空气喷射，直到冷却剂温度达到二次空气喷射所期望的冷却剂温度。该方法的第六示例任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中基于在调整之前的储存器内的气体温度和二次空气喷射所期望的冷却剂温度，调整阈值温度。该方法的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中调整冷却剂流包括响应于所述请求为向排气系统供给二次空气喷射的请求，保持通过储存器的当前冷却剂流，以便仅增加涡轮速度，而不管进入储存器的冷却剂的温度如何。该方法的第八示例任选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中，响应于所述请求为向压缩机上游的进气系统供给低压排气再循环的请求，调整冷却剂流包括：当冷却剂温度大于阈值温度并且在压缩机处指示冷凝物时，或者当冷却剂温度低于阈值温度并且在压缩机处不指示冷凝物时，增加通过储存器的冷却剂流；并且当冷却剂温度大于阈值温度并且在压缩机处不指示冷凝物时，或者当冷却剂温度低于阈值温度并且在压缩机处指示冷凝物时，减少通过储存器的冷却剂流。该方法的第九示例任选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中，响应于所述请求为向压缩机下游的进气系统供给高压排气再循环的请求，调整冷却剂流包括：当冷却剂温度低于阈值温度时，增加通过储存器的冷却剂流；以及当冷却剂温度大于阈值温度时，减少通过储存器的冷却剂流。该方法的第十例任选地包括第一示例至第九示例中的一个或多个或每一个，并且还包括基于压缩机喘振，响应于向压缩机上游的进气系统供给空气喷射的请求，调整通过储存器的冷却剂流，其中调整冷却剂流包括：当冷却剂温度大于阈值温度时，增加通过储存器的冷却剂流；以及当冷却剂温度小于阈值温度时，减少通过储存器的冷却剂流。该方法的第十一示例任选地包括第一示例至第十示例中的一个或多个或每一个，并且还包括响应于储存在气体混合罐储存器内的充气的量低于阈值水平、升压压力大于扭矩需求所期望的升压压力、以及减速燃料切断事件中的一个或多个，储存来自进气系统和排气系统中一个或多个的气体。
在另一个实施例中，一种用于气体混合罐储存器的方法包括在第一状况期间，将冷却剂循环到布置在发动机的进气系统和排气系统之间的气体混合罐储存器，并且经由气体混合罐储存器提供到排气系统的二次空气喷射和到进气系统的排气再循环中的一个或多个；并且在第二状况期间，不将冷却剂循环到气体混合罐储存器，并且经由气体混合罐储存器提供到排气系统的二次空气喷射和到进气系统的排气再循环中的一个或多个。在该方法的第一示例中，该方法包括其中第一状况包括响应于以下请求中的一个或多个：当进入气体混合罐储存器的冷却剂的温度大于第一阈值温度时，向排气系统提供二次空气喷射的请求；当冷却剂的温度大于第二阈值温度并且在压缩机处指示冷凝物时，向压缩机上游的进气系统提供低压排气再循环的请求；当冷却剂的温度等于或小于第二阈值温度并且在压缩机处不指示冷凝物时，向压缩机上游的进气系统提供低压排气再循环的请求；以及当冷却剂的温度等于或小于第三阈值温度时，向压缩机下游的进气系统提供高压排气再循环的请求。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中第二状况包括响应于以下请求中的一个或多个：当进入气体混合罐储存器的冷却剂的温度等于或小于第一阈值温度时，向排气系统提供二次空气喷射的请求；当冷却剂的温度大于第二阈值温度并且在压缩机处不指示冷凝物时，向压缩机上游的进气系统提供低压排气再循环的请求；当冷却剂的温度等于或小于第二阈值温度并且在压缩机处指示冷凝物时，向压缩机上游的进气系统提供低压排气再循环的请求；以及当冷却剂的温度大于第三阈值温度时，向压缩机下游的进气系统提供高压排气再循环的请求。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个或两个，并且还包括其中在第一状况和第二状况期间，延迟经由气体混合罐储存器提供二次空气喷射和排气再循环中的一个或多个，直到气体混合罐储存器内的气体温度达到期望的温度，其中期望的温度基于用于从气体混合温度储存器喷射气体的进气系统或排气系统中请求的位置。
在一个实施例中，一种用于发动机的系统包括被定位在发动机的进气系统和排气系统之间的气体混合罐储存器，其包括：流体地耦接到排气歧管的第一气体入口端口；流体地耦接到压缩机下游的进气通道的第二气体入口端口；流体地耦接到进气通道的第一气体出口端口；流体地耦接到排气系统的第二气体出口端口；被配置为使冷却剂流动通过储存器的冷却剂通道；以及第一阀，其流体地耦接到冷却剂通道，并且被配置为调整通过冷却剂通道的冷却剂流。在用于发动机的系统的第一示例中，用于发动机的系统包括控制器，该控制器包括计算机可读指令，其用于基于进入冷却剂通道的冷却剂的温度，响应于经由第二气体出口端口将储存在储存器内的气体供给到排气系统，以及经由第一气体出口端口将储存在储存器内的气体供给到进气系统中的一个或多个的请求，调整第一阀的位置。用于发动机的系统的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中第二气体出口端口经由第二阀选择性地耦接到排气歧管和设置在排气系统的涡轮周围的涡轮旁路通道中的每一个。用于发动机的系统的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个或两个，并且还包括其中第一气体出口端口流体地耦接到压缩机上游的进气通道，并且其中气体混合罐储存器还包括流体地耦接到压缩机下游的进气通道的第三气体出口端口。
在一个实施例中，一种用于热交换器的方法包括使进气空气流动通过热交换器，并且选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个；使排气流动通过与热交换器耦接的能量回收装置，流动通过热交换器，并且选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个；以及响应于能量回收装置的输出，调整通过热交换器的进气空气流和排气流。在该方法的第一示例中，该方法包括其中使排气流动包括使排气直接从所述能量回收装置流到热交换器，并且其中进气空气流和排气流不在热交换器内混合。该方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括在使进气空气和排气流动通过热交换器期间，在热交换器内的进气空气和排气之间传递热能。该方法的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个或两个，并且还包括响应于能量回收装置的输出，调整通过热交换器的冷却剂流。该方法的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中调整冷却剂流包括随着能量回收装置的输出增加而减少通过热交换器的冷却剂流。该方法的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中调整通过热交换器的进气空气流和排气流包括下列各项中的一个或多个：随着能量回收装置的输出增加而减少通过热交换器的进气空气流，或者随着能量回收装置的输出朝向阈值能量输出增加而减少通过热交换器的排气流。该方法的第六示例任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，并且还包括基于能量回收装置的输出，以及排气系统中排气的温度和发动机负荷中的一个或多个，估计从能量回收装置进入热交换器的排气的温度。该方法的第七示例任选地包括第一示例至第六示例中的一个或多个或每一个，并且还包括响应于发动机扭矩输出增加到高于阈值发动机扭矩输出，以及排气系统内的排气温度增加到高于阈值排气温度中的一个或多个，操作能量回收装置。该方法的第八示例任选地包括第一示例至第七示例中的一个或多个或每一个，并且还包括响应于下列各项中的一个或多个，不操作所述能量回收装置：发动机扭矩输出减少到低于阈值发动机扭矩输出、排气系统内的排气温度降低到低于阈值排气温度、主动颗粒过滤器再生以及发动机冷起动；以及使排气流动通过所述能量回收装置而不从排气传递热，并且流到热交换器。该方法的第九示例任选地包括第一示例至第八示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中使进气空气流动通过热交换器并选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个包括调整第一阀，以调整从热交换器到压缩机上游的进气系统的进气空气流，以及调整第二阀，以调整从热交换器到第一催化剂上游的排气系统中的位置和第一催化剂下游的排气系统中的位置中的每一个的进气空气流。该方法的第十示例任选地包括第一示例至第九示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中使排气流动通过热交换器并选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个包括调整单个阀，以调整到压缩机上游的进气系统、压缩机下游的进气系统和涡轮上游的排气系统中的每一个的排气流。
在一个实施例中，一种系统包括：热交换器，其耦接到进气系统和排气系统中的每一个，并且包括第一组通道和第二组通道，所述第一组通道被配置为使进气空气从进气系统流动，并且流动到进气系统和排气系统中的一个或多个，所述第二组通道被配置为使排气从排气系统流动，并且流动到进气系统和排气系统中的一个；以及能量回收装置，其与热交换器集成，并且流体地耦接到排气系统和第二组通道中的每一个，其中排气从排气系统流动通过能量回收装置，并且流入第二组通道。在该系统的第一示例中，该系统包括直接耦接到热交换器内的排气通道的能量回收装置的出口端口。该系统的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括其中热交换器包括：第一入口端口，其耦接到进气系统和第一组通道中的每一个，所述第一入口端口经由第一阀耦接到进气系统；第二入口端口，其直接耦接到能量回收装置和第二组通道；第一出口端口，其耦接到第一组通道，并且选择性地耦接到压缩机上游的进气系统和排气系统中的每一个，所述第一出口端口经由第二阀耦接到压缩机上游的进气系统，并且经由第三阀耦接到排气系统；以及第二出口端口，其耦接到第二组通道，并且经由第四阀选择性地耦接到压缩机上游的进气系统、压缩机下游的进气系统和排气系统中的每一个。该系统的第三示例任选地包括第一示例和第二示例中的一个或多个或两个，并且还包括其中能量回收装置经由第五阀选择性地流体耦接到第一排气催化剂和涡轮上游的排气系统以及涡轮下游的排气系统中的每一个。该系统的第四示例任选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个或每一个，并且还包括控制器，该控制器包括具有非瞬时计算机可读指令的存储器，所述非瞬时计算机可读指令用于基于能量回收装置的输出，调整第一阀、第二阀、第三阀、第四阀和第五阀中的一个或多个。该系统的第五示例任选地包括第一示例至第四示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中热交换器还包括被配置为使冷却剂流动的第三组通道，其中第三组通道被定位在第一组通道和第二组通道中的每一个之间。该系统的第六示例任选地包括第一示例至第五示例中的一个或多个或每一个，并且还包括其中能量回收装置包括热电发电机，其适于将来自排气的热能转换成电能，并且将电能输出到电耦接到能量回收装置的电池。
在系统的另一个实施例中，该系统包括：热交换器，其包括第一组通道、第二组通道和第三组通道，所述第一组通道被配置为使来自进气系统的进气空气流动，并且选择性地流到进气系统和排气系统中的每一个，所述第二组通道被配置为使来自排气系统的排气流动，并且选择性地流到压缩机上游的进气系统、压缩机下游的进气系统和排气系统中的每一个，所述第三组通道被配置为使冷却剂循环；能量回收装置，其与热交换器物理且流体地耦接，并且包括直接耦接在排气系统和所述第二组通道之间的第四组通道；以及控制器，其包括具有计算机可读指令的非瞬时存储器，该指令用于：基于由能量回收装置生产的能量的量，调整通过第一组通道的进气空气、通过第二组通道的排气和通过第三组通道的冷却剂中的一个或多个的流。在该系统的第一示例中，该系统包括电耦接到电池的电气部件，所述电池电耦接到能量回收装置并且从能量回收装置接收电能，并且其中计算机可读指令还包括用于使用经由能量回收装置储存在电池的能量来操作电气部件的指令。
需注意，本文所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，并且可由控制系统实施，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其他发动机硬件组合的控制器。本文描述的具体程序可表示任何数量的处理策略，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等中的一个或多个。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。根据使用的特定策略，可重复执行所示的动作、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待被编程到发动机控制系统中计算机可读存储介质的非瞬时存储器中的代码，其中通过执行系统中的指令实施所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应当理解，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具有限制性意义，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缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求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。此类权利要求应被理解为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/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在本申请或相关申请中的新权利要求的提出被要求保护。此类权利要求，无论是宽于、窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围，也都被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：
使进气空气流动通过热交换器，并且选择性地流到进气系统和排气系统；
使排气流动通过与所述热交换器耦接的能量回收装置，流动通过所述热交换器，并且选择性地流到所述进气系统和所述排气系统中的每一个；以及
响应于所述能量回收装置的输出，调整通过所述热交换器的进气空气流和排气流。
2.根据权利要求1所述的方法，其中使排气流动包括使排气直接从所述能量回收装置流到所述热交换器，并且其中所述进气空气流和所述排气流不在所述热交换器内混合。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：在使进气空气和排气流动通过所述热交换器期间，在所述热交换器内的所述进气空气和所述排气之间传递热能。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于所述能量回收装置的所述输出，调整通过所述热交换器的冷却剂流。
5.根据权利要求4所述的方法，其中调整所述冷却剂流包括：随着所述能量回收装置的所述输出增加，减少通过所述热交换器的所述冷却剂流。
6.根据权利要求1所述的方法，其中调整通过所述热交换器的所述进气空气流和所述排气流包括下列各项中的一个或多个：随着所述能量回收装置的所述输出增加，减少通过所述热交换器的所述进气空气流；或者随着所述能量回收装置的所述输出朝向阈值能量输出增加，减少通过所述热交换器的所述排气流。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于所述能量回收装置的所述输出，以及所述排气系统中的所述排气的温度和发动机负荷中的一个或多个，估计从所述能量回收装置进入所述热交换器的排气的温度。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于发动机扭矩输出增加到高于阈值发动机扭矩输出，以及所述排气系统内的排气温度增加到高于阈值排气温度中的一个或多个，操作所述能量回收装置。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括：响应于发动机扭矩输出减少到低于阈值发动机扭矩输出，所述排气系统内的排气温度降低到低于阈值排气温度，主动颗粒过滤器再生以及发动机冷起动中的一个或多个，不操作所述能量回收装置；以及使排气流动通过所述能量回收装置而不从所述排气传递热，并且流动到所述热交换器。
10.根据权利要求1所述的方法，其中使进气空气流动通过所述热交换器并选择性地流到所述进气系统和所述排气系统中的每一个包括调整第一阀，以调整从所述热交换器到压缩机上游的所述进气系统的所述进气空气流，以及调整第二阀，以调整从所述热交换器到第一催化剂上游的所述排气系统中的位置和所述第一催化剂下游的所述排气系统中的位置中的每一个的所述进气空气流。
11.根据权利要求1所述的方法，其中使排气流动通过所述热交换器并选择性地流到所述进气系统和所述排气系统中的每一个包括调整单个阀，以调整到压缩机上游的所述进气系统、所述压缩机下游的所述进气系统和涡轮上游的所述排气系统中的每一个的所述排气流。
12.一种系统，其包括：
热交换器，其耦接到进气系统和排气系统中的每一个，并且包括第一组通道和第二组通道，所述第一组通道被配置为使进气空气从所述进气系统流动，并且流动到所述进气系统和所述排气系统中的一个或多个，所述第二组通道被配置为使排气从所述排气系统流动，并且流动到所述进气系统和所述排气系统中的一个；以及
能量回收装置，其与所述热交换器集成，并且流体地耦接到所述排气系统和所述第二组通道中的每一个，其中排气从所述排气系统流动通过所述能量回收装置，并且流入所述第二组通道。
13.根据权利要求12所述的系统，其中所述能量回收装置的出口端口直接耦接到所述热交换器内的排气通道。
14.根据权利要求12所述的系统，其中所述热交换器包括：
第一入口端口，其耦接到所述进气系统和所述第一组通道中的每一个，所述第一入口端口经由第一阀耦接到所述进气系统；
第二入口端口，其直接耦接到所述能量回收装置和所述第二组通道；
第一出口端口，其耦接到所述第一组通道，并且选择性地耦接到压缩机上游的所述进气系统和所述排气系统中的每一个，所述第一出口端口经由第二阀耦接到压缩机上游的所述进气系统，并且经由第三阀耦接到所述排气系统；以及
第二出口端口，其耦接到所述第二组通道，并且经由第四阀选择性地耦接到所述压缩机上游的所述进气系统、所述压缩机下游的所述进气系统和所述排气系统中的每一个。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述能量回收装置经由第五阀选择性地流体耦接到第一排气催化剂和涡轮上游的所述排气系统和所述涡轮下游的所述排气系统中的每一个。
16.根据权利要求15所述的系统，还包括控制器，所述控制器包括具有非瞬时计算机可读指令的存储器，所述非瞬时计算机可读指令用于基于所述能量回收装置的输出，调整所述第一阀、所述第二阀、所述第三阀、所述第四阀和所述第五阀中的一个或多个。
17.根据权利要求12所述的系统，其中所述热交换器还包括被配置为使冷却剂流动的第三组通道，其中所述第三组通道被定位在所述第一组通道和所述第二组通道中的每一个之间。
18.根据权利要求12所述的系统，其中所述能量回收装置包括热电发电机，所述热电发电机适于将来自排气的热能转换成电能，并且将所述电能输出到电耦接到所述能量回收装置的电池。
19.一种系统，其包括：
热交换器，其包括第一组通道、第二组通道和第三组通道，所述第一组通道被配置为使来自进气系统的进气空气流动，并且选择性地流到所述进气系统和排气系统中的每一个；所述第二组通道被配置为使来自排气系统的排气流动，并且选择性地流到压缩机上游的所述进气系统、压缩机下游的所述进气系统和所述排气系统中的每一个；所述第三组通道被配置成使冷却剂循环；
能量回收装置，其与所述热交换器物理且流体地耦接，并且包括直接耦接在所述排气系统和所述第二组通道之间的第四组通道；以及
控制器，其包括具有计算机可读指令的非瞬时存储器，所述计算机可读指令用于：
基于由所述能量回收装置生成的能量的量，调整通过所述第一组通道的进气空气、通过所述第二组通道的排气和通过所述第三组通道的冷却剂中的一个或多个的流动。
20.根据权利要求19所述的系统，还包括电耦接到电池的电气部件，所述电池电耦接到所述能量回收装置并且从所述能量回收装置接收电能，并且其中所述计算机可读指令还包括用于使用经由所述能量回收装置储存在所述电池处的能量来操作所述电气部件的指令。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219968A1 (de) * 2012-10-31 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasanlage mit thermoelektrischem Generator
WO2015076351A1 (ja) * 2013-11-22 2015-05-28 ダイハツ工業株式会社 発電システム
US20170218890A1 (en) * 2014-09-29 2017-08-03 Boost Mechanics (Pty) Limited A turbomachinery assembly for an internal combustion engine using a venturi apparatus
FR3033002B1 (fr) * 2015-02-25 2019-05-17 Valeo Systemes Thermiques Dispositif de gestion thermique de l'air d'admission d'un moteur.
EP3095982B1 (en) * 2015-05-20 2018-12-05 Volvo Car Corporation Improved turbocharger system
US10415513B2 (en) * 2015-05-26 2019-09-17 Tenneco Gmbh EGR system with particle filter and wastegate
US10041451B2 (en) * 2016-05-23 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling air flow paths in an engine
US10337347B2 (en) 2016-06-30 2019-07-02 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for an energy recovery and energy converting unit for an engine
US10215135B2 (en) * 2016-07-22 2019-02-26 Ford Global Technologies, Llc System and methods for extracting water from exhaust gases for water injection
US10458313B2 (en) * 2016-09-27 2019-10-29 Hanon Systems Multifunctional rotary valve module
US9909541B1 (en) * 2016-10-18 2018-03-06 Ford Global Technologies, Llc Method and system for exhaust heat exchanger diagnostics
US10690072B2 (en) * 2016-10-19 2020-06-23 Ford Global Technologies, Llc Method and system for catalytic conversion
JP6579085B2 (ja) * 2016-11-15 2019-09-25 株式会社豊田自動織機 電動過給機
CN110168345B (zh) 2016-12-22 2023-12-15 环境学有限责任公司 用于移动环境测试和分析的系统和方法
JP6809300B2 (ja) * 2017-03-06 2021-01-06 株式会社デンソー 排気還流装置
JP6775451B2 (ja) * 2017-03-21 2020-10-28 三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社 ディーゼルエンジン
US10697407B2 (en) * 2017-04-06 2020-06-30 Transportation Ip Holdings, Llc Method and systems for a multistage exhaust gas cooler
KR20180124322A (ko) * 2017-05-11 2018-11-21 현대자동차주식회사 복합 인터쿨러를 구비한 엔진시스템
DE102017209789B3 (de) * 2017-06-09 2018-05-03 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene Brennkraftmaschine mit ansaugseitiger Bypassleitung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US10920661B2 (en) * 2017-09-06 2021-02-16 Superturbo Technologies, Inc. Turbine bypass for engine with driven turbocharger
US10358969B2 (en) * 2017-09-28 2019-07-23 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Coolant control valve with thermoelectric generator
GB201718253D0 (en) * 2017-11-03 2017-12-20 Univ Oxford Innovation Ltd Energy recovery system, vehicle, and method of recovering energy
JP6834929B2 (ja) * 2017-12-14 2021-02-24 トヨタ自動車株式会社 Ｅｇｒクーラ
JP6809448B2 (ja) * 2017-12-29 2021-01-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
EP3759332B1 (en) * 2018-02-26 2024-03-27 Purdue Research Foundation System and method for avoiding compressor surge during cylinder deactivation of a diesel engine
CN108317002A (zh) * 2018-04-20 2018-07-24 福州大学 一种减缓增压柴油机迟滞及喘振的系统及其工作方法
DE102018218883A1 (de) * 2018-11-06 2020-05-07 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführung
DE102019201034B4 (de) * 2019-01-28 2023-10-12 Ford Global Technologies, Llc Abgassystem für einen Verbrennungsmotor mit SCR-Kühlung sowie Kraftfahrzeug
CN109927534B (zh) * 2019-03-20 2023-04-25 天津大学 一种混合动力重型载货汽车的热管理系统及控制方法
DE102020205719A1 (de) 2020-05-06 2021-11-11 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Sekundärluftsystem
DE102020208865A1 (de) 2020-07-16 2022-01-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Einstellen einer Drosselklappe, Motorsteuergerät und ein Fahrzeug
EP3974627B1 (en) * 2020-09-24 2023-08-16 Volvo Truck Corporation An internal combustion engine system
US11454198B2 (en) * 2020-09-28 2022-09-27 Ford Global Technologies, Llc Method and system for distribution of exhaust gas
US11391249B2 (en) 2020-10-14 2022-07-19 Fca Us Llc Engine secondary air and EGR system and method
US11512656B2 (en) * 2020-10-15 2022-11-29 Saudi Arabian Oil Company Oxycombustion engine systems including recirculation management features
CN112943425B (zh) * 2021-03-10 2022-05-20 一汽解放汽车有限公司 后处理电加热控制系统
JP7388466B2 (ja) * 2022-03-25 2023-11-29 いすゞ自動車株式会社 内燃機関の暖機装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5669365A (en) * 1995-07-06 1997-09-23 Mercedes-Benz Ag Internal combustion engine with exhaust gas recirculation
CN101749096A (zh) * 2008-12-10 2010-06-23 曼商用车辆奥地利股份公司 具有冷却回路和单独的热量回收回路的驱动单元
CN102644499A (zh) * 2012-04-25 2012-08-22 清华大学 基于布雷顿循环的余热利用系统及余热利用发动机
CN103410591A (zh) * 2013-07-26 2013-11-27 长城汽车股份有限公司 一种汽车发动机废气热交换系统
CN105275626A (zh) * 2014-06-03 2016-01-27 福特环球技术公司 增加通过增压空气冷却器的空气流以减少增压空气冷却器冷凝物的方法和系统

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6196138A (ja) 1984-10-16 1986-05-14 Ngk Spark Plug Co Ltd 過給機付内燃機関
US5271221A (en) 1992-12-07 1993-12-21 Ford Motor Company Integrated feedback controlled secondary air injection and egr
US5333447A (en) 1992-12-28 1994-08-02 Senior Engineering Investments, B.V. Integrated air injection and exhaust gas recirculation system
US5771867A (en) 1997-07-03 1998-06-30 Caterpillar Inc. Control system for exhaust gas recovery system in an internal combustion engine
US7640428B2 (en) 2004-09-02 2009-12-29 Research In Motion Limited System and method for searching and retrieving certificates
US7028463B2 (en) 2004-09-14 2006-04-18 General Motors Corporation Engine valve assembly
US7128035B2 (en) 2005-03-10 2006-10-31 General Motors Corporation Method and apparatus for engine torque disturbance reduction during cranking
GB0812832D0 (en) 2008-07-15 2008-08-20 Rolls Royce Plc A centering device
EP2337934B1 (en) * 2008-09-26 2012-12-26 Renault Trucks Power assembly, especially for an automotive vehicle
US20100146968A1 (en) 2008-12-12 2010-06-17 Alexander Simpson Emission system, apparatus, and method
WO2010112959A1 (en) 2009-03-30 2010-10-07 Renault Trucks Internal combustion engine arrangement comprising an exhaust gas recirculation system with a thermoelectric device
US8327628B2 (en) 2009-09-29 2012-12-11 Ford Global Technologies, Llc Gasoline particulate filter regeneration and diagnostics
US20110209473A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Jassin Fritz System and method for waste heat recovery in exhaust gas recirculation
CN103109046B (zh) * 2010-07-14 2015-08-19 马克卡车公司 具有局部回收的废热回收系统
US8042527B2 (en) 2010-08-05 2011-10-25 Ford Global Technologies, Llc Coordination of HP and LP EGR
WO2012088532A1 (en) * 2010-12-23 2012-06-28 Cummins Intellectual Property, Inc. System and method for regulating egr cooling using a rankine cycle
US8857179B2 (en) 2011-03-23 2014-10-14 Chrysler Group Llc Secondary air system with variable speed air pump and multi-position gated check valve
US9587521B2 (en) * 2012-02-29 2017-03-07 Eaton Corporation Volumetric energy recovery device and systems
US9382838B2 (en) 2012-05-17 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Boost reservoir and throttle coordination
US9279396B2 (en) 2012-05-17 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Boost air management for improved engine performance
US9528429B2 (en) 2012-05-17 2016-12-27 Ford Global Technologies, Llc Boost reservoir EGR control
US8997484B2 (en) 2012-05-17 2015-04-07 Ford Global Technologies, Llc Boost reservoir control
US9255513B2 (en) * 2012-05-25 2016-02-09 Ford Global Technologies, Llc Exhaust air injection
US9238983B2 (en) 2012-09-06 2016-01-19 Ford Global Technologies, Llc Secondary air introduction system
US8955473B2 (en) 2013-02-27 2015-02-17 Ford Global Technologies, Llc Strategy for engine cold start emission reduction
WO2014144701A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Eaton Corporation Integrated volumetric energy recovery and compression device
US9518497B2 (en) * 2013-07-24 2016-12-13 Cummins, Inc. System and method for determining the net output torque from a waste heat recovery system
US20170321598A1 (en) * 2016-05-04 2017-11-09 Donald Williams Energy system or apparatus and method of energy system or apparatus operation or control
US9957876B2 (en) 2016-05-23 2018-05-01 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling air flow paths in an engine
US10041451B2 (en) * 2016-05-23 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling air flow paths in an engine

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5669365A (en) * 1995-07-06 1997-09-23 Mercedes-Benz Ag Internal combustion engine with exhaust gas recirculation
CN101749096A (zh) * 2008-12-10 2010-06-23 曼商用车辆奥地利股份公司 具有冷却回路和单独的热量回收回路的驱动单元
CN102644499A (zh) * 2012-04-25 2012-08-22 清华大学 基于布雷顿循环的余热利用系统及余热利用发动机
CN103410591A (zh) * 2013-07-26 2013-11-27 长城汽车股份有限公司 一种汽车发动机废气热交换系统
CN105275626A (zh) * 2014-06-03 2016-01-27 福特环球技术公司 增加通过增压空气冷却器的空气流以减少增压空气冷却器冷凝物的方法和系统

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