CN107642411A - 用于从排气提取用于水喷射的水的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供用于使排气流过第二冷却器并且从离开第二冷却器的冷却的排气中的冷凝物提取用于水喷射的冷凝物的方法和系统，所述第二冷却器被布置在第一冷却器的下游并且在排气再循环通道中的进气装置的上游。在一个示例中，一种方法包括基于被存储在水喷射系统的水存储箱处的水量和发动机工况调整流过第二冷却器的排气的量。另外，该方法包括响应于发动机工况而选择性地使来自第二冷却器的排气流至压缩机上游或下游的位置。

Description

用于从排气提取用于水喷射的水的系统和方法
技术领域
本发明总体涉及用于发动机的排气再循环系统和水喷射系统的方法和系统。
背景技术
内燃发动机可以包括将来自存储箱的水喷射到发动机汽缸上游的多个位置(包括进气歧管)或直接喷射到发动机汽缸内的水喷射系统。将水喷射到发动机进气内可以增加燃料经济性和发动机性能，以及减少发动机排放。当水被喷射到发动机进气装置或汽缸内时，热从进气和/或发动机部件被转移到水。这种热转移导致蒸发，这导致冷却。将水喷射到(例如，进气歧管中的)进气内降低进气温度和发动机汽缸处的燃烧温度两者。通过对进气充气进行冷却，可以在不加浓燃烧空燃比的情况下降低爆震倾向。这也可以允许较高的压缩比、提前的点火正时以及降低的排气温度。因此，燃料效率得以增加。此外，较大的体积效率可能导致增加的扭矩。此外，利用水喷射来降低燃烧温度可以减少NOx，同时较高效的燃料混合物可以减少一氧化碳和碳氢化合物排放。如上面提到的，水可以被存储在车辆中以在要求时提供用于喷射的水。然而，为了满足发动机的水喷射要求，车辆需要具有足够的水供应。在一个示例中，水喷射的水存储箱可以由车辆操作者手动地再加注(refilled)。然而，在一些情况下，用于再加注箱的水可能不容易得到，并且必须再加注箱对于操作者来说可能是不期望的。
再加注水存储箱的其他方法包括从车辆车载的其他车辆系统收集水(或冷凝物)，诸如从在排气再循环(EGR)系统中流动的排气收集水。尽管相对于其他车辆系统，排气具有高百分比的夹带的水蒸气，但是可能需要额外的冷却器和分离器以从排气有效地提取水。例如，Piper和Windsor在US 9,145,850中示出的方法包括从EGR系统中的与第一冷却器成一直线(in line)地布置的第二EGR系统冷却器和分离器提取水。然而，发明人已经认识到使用这种方法的潜在问题。特别地，引导来自发动机汽缸的所有排气流通过第一冷却器和第二冷却器两者可以导致超过水存储箱的能力和/或超过要求的水喷射量的冷凝物的积聚。另外，来自第二冷却器的排气流可以比进气通道所期望的更冷，并且导致低压EGR系统中的压缩机处的冷凝物形成。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，所述方法包括从流过第二冷却器的排气提取冷凝物，所述第二冷却器在第一冷却器的下游被布置在被设置在发动机的排气装置与进气装置之间的通道中，并且存储提取的冷凝物；在进气歧管处喷射提取的冷凝物；以及基于存储的提取的冷凝物的量调整流过第二冷却器的排气的量和通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。以此方式，排气流可以响应于存储的冷凝物的量而被引导通过第二冷却器，由此降低过度加注(overfilling)存储有提取的冷凝物的水存储箱的可能性。此外，当水提取不需要用于再加注水存储箱时，排气流反而可以被仅引导通过第一冷却器，由此增加发动机效率并且降低进入进气装置的排气的温度。此外，在一个示例中，使排气流过第二冷却器可以包括基于第一工况而选择性地将来自第二冷却器的排气流引导到压缩机上游的进气装置和压缩机下游的进气装置中的每一个。例如，排气可以基于一个或多个发动机工况和离开第二冷却器的排气的温度而被引导到压缩机的上游或下游。因此，压缩机劣化可以被减少，并且期望的排气的温度可以被提供给发动机。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了用于包括低压排气再循环(EGR)系统的发动机系统的水收集系统的第一实施例的示意图。
图2示出了用于包括高压EGR系统的发动机系统的水收集系统的第二实施例的示意图。
图3示出了用于包括高压EGR系统和低压EGR系统的发动机系统的排气水收集系统的第三实施例的示意图。
图4示出了用于基于喷射请求将水喷射到发动机内的方法的流程图。
图5示出了用于从排气提取冷凝物并且存储提取的冷凝物用于发动机处的水喷射的方法的流程图。
图6示出了用于调整到水收集系统中的第二EGR冷却器的排气流的方法的流程图。
图7示出了用于调整从水收集系统中的第二EGR冷却器到进气装置或回到排气流(exhaust gas stream)的排气流的方法的流程图。
图8示出了用于将来自第二EGR冷却器的排气流引导到压缩机上游或下游的位置的方法的流程图。
图9示出了描绘响应于水存储箱水位和期望的水喷射量以及发动机工况对到第二冷却器和来自第二冷却器的排气流进行调整的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于从发动机的排气提取用于发动机处的水喷射的冷凝物的系统和方法。在图1-3中示出示例车辆系统的示意描绘，包括从排气接收提取的冷凝物的水收集系统和将收集的水喷射到发动机内的水喷射系统。在图1-3中示出的水收集系统包括排气再循环(EGR)系统，该排气再循环(EGR)系统包括第二冷却器，该第二冷却器被布置在第一冷却器的下游被设置在发动机的排气装置与进气装置之间的通道中。用于喷射的水可以从第二冷却器(单独或结合水分离器)提取，并且然后被存储在水收集系统的水存储箱中。水喷射系统然后可以经由与发动机耦接的一个或多个水喷射器喷射被存储在水存储箱处的水。在图1中，示出来自低压EGR系统的水提取。除了示出高压EGR系统之外，图2还描绘图1中示出的基本上相同的车辆系统。图3示出车辆系统的第三实施例，该车辆系统与在图1和图2中示出的车辆系统基本上相同。然而，图3描绘一种具有高压排气通路和低压排气通路两者的EGR系统。在发动机运转期间，水冷凝物提取可以被用来再加注水喷射系统中的水存储箱，以便提供到发动机内的用于水喷射的水。图4-8图示用于通过依据各种工况选择性地使排气流过第二EGR冷却器而从发动机中的EGR系统提取冷凝物的示例方法。具体地，图4示出一种用于确定是否基于发动机工况将水喷射到发动机内的方法。图5示出一种用于通过响应于水存储箱中的水位和发动机运转参数(包括水喷射量、期望的EGR量和期望的进气温度)而调整通过第二EGR冷却器的排气流来提取水(例如，冷凝物或冷凝的水)的方法。例如，水提取可以响应于存储箱中的低水位或高期望的(例如，要求的)到发动机内的水喷射量而被调整。在一个示例中，被引导到第二EGR冷却器的排气量可以被增加，以增加水收集量。在另一示例中，到第二EGR冷却器的冷却剂流可以被增加，以增加水收集量。在又一示例中，被引导到第二EGR冷却器的排气量和到第二EGR冷却器的冷却剂流的量两者都可以被增加，以增加用于水喷射的水收集。图6示出一种基于期望的EGR量和期望的进气温度将排气流从第二EGR冷却器引导到发动机的进气装置或排气装置的方法。在图7中，示出一种使排气的一部分流至第二EGR冷却器的方法。图8示出一种使第二EGR冷却器的排气流至压缩机的上游或下游的进气装置的方法。最后，图9图形地描绘响应于水存储箱水位以及期望的EGR量和温度对到第二EGR冷却器和来自第二EGR冷却器的排气流进行调整。以此方式，水冷凝物提取参数可以基于水存储箱中的水位和发动机的水喷射要求来调整。此外，来自第二EGR冷却器的排气流可以基于发动机工况而被选择地引导到进气装置中的压缩机的上游或下游的一个或多个位置或回到排气装置。因此，水存储箱可以从从排气提取的冷凝物再加注用于随后在水喷射系统中使用，同时维持期望的到发动机的气流温度并且减少压缩机的劣化。
转向附图，图1示出示意图示的机动车辆102中的排气水收集系统172和发动机系统100的实施例。在所描绘的实施例中，发动机10是被耦接至涡轮增压器13的升压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气沿进气通道142经由空气净化器11被引入发动机10中，并流至压缩机14。压缩机可以是适合的进气压缩机，诸如马达驱动的或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机被显示为涡轮增压器压缩机，其经由轴19机械地耦接至涡轮16，涡轮16由膨胀的发动机排气驱动。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以被耦接在双涡流涡轮增压器内。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮的几何形状根据发动机转速和其他工况而自主改变。
如在图1中示出的，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18耦接至节流阀(例如，进气节气门)20。例如，CAC可以是空气到空气或空气到冷却剂的热交换器。节流阀20被耦接至发动机进气歧管22。热的压缩的空气充气从压缩机14进入CAC 18的入口，当其行进通过CAC时冷却，然后离开，从而经过节流阀20到进气歧管22。在图1中示出的实施例中，进气歧管内空气充气的压力由歧管空气压力(MAP)传感器24感测，而升压压力由升压压力传感器124感测。压缩机旁通阀(未示出)可以以串联的形式耦接在压缩机14的入口与出口之间。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其被配置为在所选工况下打开以释放过多的升压压力。例如，在降低的发动机转速的情况下，压缩机旁通阀可以打开，以避免压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)被耦接至一系列燃烧室或汽缸180。如在图1中示出的，进气歧管22被布置在发动机10的所有燃烧室180的上游。诸如歧管充气温度(MCT)传感器23和空气充气温度传感器(ACT)125的额外的传感器可以被包括，以确定进气通道中的相应位置处的进气的温度。在一些示例中，MCT传感器和ACT传感器可以是热敏电阻，并且热敏电阻的输出可以被用来确定通道142中的进气温度。MCT传感器23可以被设置在节气门20与燃烧室180的进气门之间。ACT传感器125可以如图所示的那样位于CAC 18的上游，然而，在替代实施例中，ACT传感器125可以被设置在压缩机14的上游。例如，空气温度可以配合发动机冷却剂温度被进一步用来计算被输送给发动机的燃料量。
燃烧室经由一系列排气门(未示出)被进一步耦接至排气歧管136。在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管136。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以使来自不同燃烧室的废气能够被引导至发动机系统中的不同位置。通用排气氧(UEGO)传感器126被显示为耦接至涡轮16上游的排气歧管136。可替代地，双态排气氧传感器可以替代UEGO传感器126。
如在图1中示出的，来自一个或多个排气歧管段的排气被引导至涡轮16，以驱动涡轮。当降低的涡轮扭矩被期望时，一些排气反而可以被引导通过废气门(未示出)，从而绕过涡轮。然后，来自涡轮和废气门的组合流流过排放控制装置70。一般而言，一个或多个排放控制装置70可以包括一个或多个排气后处理催化剂，该一个或多个排气后处理催化剂被配置为催化地处理排气流，并且由此减少排气流中的一种或更多种物质的量。在一个示例中，排放控制装置70可以包括三元催化剂(TWC)。
来自排放控制装置70的被处理的排气的全部或一部分可以经由排气导管35释放到大气。然而，取决于工况，一些排气反而可以被转向通过排气再循环(EGR)系统140，该排气再循环(EGR)系统140包括EGR通道150、第一EGR冷却器50、被耦接至水收集系统172的第二EGR冷却器51、以及多个阀和通道以将EGR流引导到压缩机14的入口或排放控制装置70的上游。来自排气导管35的一些排气可以被转向到EGR通道150，通过第一EGR冷却器50经由EGR阀153和通道155、和/或第二EGR冷却器51、EGR阀152和通道154中的一个或多个到达压缩机14的入口。以此方式，压缩机被配置为准许自涡轮16下游汲取(tapped)(例如，获取)的排气。在一个示例中，EGR阀153可以被打开，以准许经由第一EGR冷却器50被冷却的受控量的排气到达压缩机入口，用于期望的燃烧以及排放控制性能。在另一示例中，EGR阀152可以被打开，以准许经由第一EGR冷却器50和水收集系统172的第二EGR冷却器51被冷却的受控量的排气到达压缩机入口。同时，当排气经过第二EGR冷却器51时，可以从排气提取(液体冷凝物形式的)水。以此方式，发动机系统100适合于提供外部的低压(LP)EGR，并且可选地提取冷凝物(例如，冷凝的水)用于在水喷射系统60中使用。在替代实施例中，代替EGR通道150被耦接在排放控制装置70的上游，该EGR通道150可以被耦接在排放控制装置的下游，如通过替代的EGR通道151示出的。以此方式，在排气经由替代的EGR通道151和EGR通道150被再循环到进气通道之前，排气可以由排放控制装置70进行处理。
燃烧室180被汽缸盖182覆盖并且被耦接至燃料喷射器179(而在图1中仅示出了一个燃料喷射器，每个燃烧室包括被耦接至其的燃料喷射器)。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)被输送给燃料喷射器179。此外，燃烧室180吸入水和/或水蒸气，水和/或水蒸气可以通过水喷射器33被喷射到发动机进气内。如在图1中示出的，水喷射器33被设置在节气门20的下游和发动机10的所有燃烧室(例如，汽缸)180的上游的进气歧管22中。在另一实施例中，水喷射器33可以被设置在节气门20的下游的通向燃烧室180中的一个的一个或多个进气流道(例如，进气道；未示出)或被设置在一个或多个燃烧室180中以直接喷射水。在又一实施例中，水喷射系统可以包括被设置在这些位置中的一个或多个中的多个水喷射器。例如，在一个实施例中，发动机可以包括被设置在进气歧管22中的水喷射器、被设置在每个进气流道处的水喷射器以及被设置在每个燃烧室处的水喷射器中的每一个。水可以通过水喷射系统60被输送给水喷射器33。
水喷射系统60包括水存储箱(或贮存器)63、水泵62和水加注通道69。此外，水喷射系统60被耦接至水收集系统172，该水收集系统172从排气提取(例如，液体冷凝物形式的)水，如在下面进一步描述的。存储在水存储箱63中的水经由水通道61被输送给水喷射器33。在另一实施例中，如之前描述的，存储在水存储箱63中的水可以被输送给被耦接至进气装置的多个水喷射器。在包括多个喷射器的实施例中，水通道61可以包括一个或多个阀和水通道(未示出)，以在不同的水喷射器或均被耦接至用于一个或多个喷射器的水喷射器通道的一个或多个水泵之间进行选择。水泵62可以被控制器12操作以经由通道61将水提供到水喷射器33。
水存储箱63可以包括可以向控制器12转送信息的水位传感器65、水质量传感器66和水温度传感器67。例如，在结冰状况下，水温度传感器67可以检测存储箱63中的水是否结冰或是否可用于喷射。在一些实施例中，发动机冷却剂通道可以与存储箱63热耦接(未示出)以融化结冰的水。水质量传感器66可以检测水存储箱63中的水是否适合于喷射。作为一个示例，水质量传感器66可以是传导性传感器。在一些实施例中，水存储箱63可以进一步包括排水管(未示出)以从水存储箱排出降低质量的水。如通过水位传感器65识别的存储在水存储箱63中的水位可以被传递给车辆操作者和/或被用来调整发动机运转。例如，车辆仪表板(未示出)上的水位表或指示可以被用来传递水位。在另一示例中，水存储箱63中的水位可以被用来确定是否需要箱再加注。在所描绘的实施例中，水存储箱63可以通过收集系统172经由水箱加注通道76被再加注和/或经由水加注通道69(经由车辆操作者)被手动地再加注。手动加注通道69可以被流体地耦接至过滤器68，该过滤器68可以移除水中含有的可能潜在损坏发动机部件的小杂质。
如之前描述的，水收集系统172与EGR系统耦接，以从经过EGR系统的排气提取水。水收集系统172包括被布置在EGR通道150中的第一EGR冷却器50下游的第二EGR冷却器51、水箱加注通道76、水存储箱63，并且可选地包括分离器(例如，在一个示例中，旋流式(cyclonic)分离器)52。旋流式分离器52可以被耦接至第二EGR冷却器51的出口并且分离排气所夹带的水。通过旋流式分离器52从排气分离的冷凝的水经由水箱再加注通道76被输送给水存储箱63，并且冷却的排气被引导到进气装置或被引导回到排气流，如在下面关于图6-7描述的。在另一实施例中，第二EGR冷却器51的出口可以被耦接至水箱加注通道76。在又一实施例中，第二EGR冷却器51和旋流式分离器52可以作为一个元件被合并在一起(例如，第二EGR冷却器51可以包括旋流式分离器)。如在下面进一步描述的，冷却剂可以流过第二EGR冷却器51的内部冷却管，而排气围绕冷却管的外部进行流动。因此，热从更暖的排气被转移到第二EGR冷却器51内的更冷的冷却剂。由于排气在第二EGR冷却器51处冷却，离开第二EGR冷却器的排气可以含有冷凝物。在第二EGR冷却器51和/或旋流式分离器52处从排气提取的冷凝物可以经由再加注通道76被存储在水存储箱63中。在一个示例中，通过第二EGR冷却器51的EGR流可以经由阀152和通道154被引导到压缩机14的入口。在另一示例中，来自第二EGR冷却器51的冷却的排气可以经由阀156和通道158被引导回到排气装置(例如，导管35)。控制器12可以响应于来自多个传感器(诸如水位传感器65)的(多个)输出而调整经由水收集系统172的水提取，如在下面参照图4进一步描述的。例如，如果水位在下限阈值之下，可以请求箱再加注，并且可以增加来自通过水收集系统172的排气的水提取。在另一示例中，水位可以在上限阈值之上，并且可以减少从排气的水提取，以防止被收集的水量超过水存储箱63的存储能力。
此外，水收集系统172被热耦接至冷却剂系统120。冷却剂系统120可以包括作为热交换器的散热器130。更暖的冷却剂(其可以是水或其他可能的冷却剂)进入散热器130，其中热从冷却剂被转移到散热器。然后，冷却的冷却剂离开散热器130并且经由冷却剂回路131流至发动机部件。(虚线表示冷却剂在回路中的流动，并且箭头指示冷却剂流动方向)。回路131内的冷却剂可以经由通道132循环到发动机汽缸盖182和/或第一EGR冷却器50。可选地，被设置在通道132中的阀133的打开量可以被调整，以调整通过通道132到达第二EGR冷却器51的冷却剂流的量。例如，阀133可以被完全打开，或阀133的打开量可以经由通过控制器12的致动而被增加，以增加至第二EGR冷却器51的冷却剂流的量。在一些实施例中，阀133可以是被设置在回路131与通道132的交界处的三通阀。以此方式，冷却剂到水收集系统中的第二EGR冷却器流可以响应于针对从排气的水提取的请求而被调整，如在下面参照图4进一步描述的。在所描绘的实施例中，示出具有两个冷却剂通道的单个散热器。然而，在一些实施例中，冷却剂系统可以是经由单独的冷却剂回路使冷却剂流至发动机部件的双回路冷却剂系统，每个回路具有散热器。
图1进一步示出控制系统28。控制系统28可以被通信地耦接至发动机系统100的各种部件，以执行在本文中所描述的控制程序和动作。例如，如在图1中示出的，控制系统28可以包括数字电子控制器12。控制器12可以是微型计算机，其包括微处理单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器、不失效存储器以及数据总线。如所描述的，控制器12可以接收来自多个传感器30的输入，该输入可以包括用户输入和/或传感器(诸如变速器档位位置、油门(gas)踏板输入(例如，踏板位置)、制动器输入、变速器选择器位置、车辆速度、发动机转速、通过发动机的质量气流、升压压力、环境温度、环境湿度、进气温度、风扇速度等)、冷却系统传感器(诸如ECT传感器、风扇速度、乘客舱温度、环境湿度等)、CAC18传感器(诸如CAC入口空气温度、ACT传感器125和压力、CAC出口空气温度、MCT传感器23以及压力等)以及其他。此外，控制器12可以与各种致动器32通信，该致动器32可以包括发动机致动器(诸如燃料喷射器、电子控制的进气节流板、火花塞、水喷射器等)。在一些示例中，存储介质可以用计算机可读数据被编程，该计算机可读数据表示可由处理器执行的指令，用于实现以下方法以及预期但没有具体列出的其他变体。
控制器12接收来自图1的各种传感器的信号并采用图1的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机运转。例如，从排气提取冷凝物可以包括使冷却剂和排气流至并流过第二EGR冷却器51，并且经由第二EGR冷却器51和/或分离器52收集冷却的排气内的冷凝物。另外，调整流过第二EGR冷却器51的排气量并且因此调整(经由EGR冷却器51和/或分离器52)从排气提取的水的量可以包括调整EGR阀152、阀153、和/或阀156的致动器，以调整相应的(多个)阀的打开量并且调整流过第二EGR冷却器51的排气量。在另一示例中，调整流至并流过第二EGR冷却器51的冷却剂的量可以包括调整阀133的位置(和打开量)，以增加或减少流过第二EGR冷却器51的冷却剂的量。具体地，增加通过第二EGR冷却器51的冷却剂流可以降低经过第二EGR冷却器51的排气的温度并且增加排气中的冷凝物的量，由此增加可用于从排气提取的水的量。以相同的方式，增加通过第二EGR冷却器51的排气流也可以增加可用于提取到水存储箱的冷凝物的量。
图2示出车辆系统202的示意描绘。在图2中示出的车辆系统202具有与在图1中示出的车辆系统102的那些元件类似的元件。因此，在图2中，与图1相同的元件已经被标记有相同的数字，并且为了简洁起见，相同元件的描述不在下面重新描述。
图2示出车辆系统202中的被耦接至高压EGR系统240和冷却剂系统220的水收集系统272的第二实施例。具体地，经过导管35的一些排气可以被转向到在涡轮16上游被耦接到导管35的EGR通道250并且通过第一EGR冷却器50。根据水提取要求(例如，基于水存储箱的水位和/或要求的水喷射量)，来自第一EGR冷却器50的排气可以在压缩机14的下游经由EGR阀253和通道255和/或通过水收集系统272、阀252和通道254被引导到进气通道142。在一个示例中，如在下面关于图4进一步描述的，响应于水提取未被请求(或减少的水提取被请求)的情况，来自第一EGR冷却器50的排气可以在压缩机下游通过通道255被引导到进气通道142。在另一示例中，当水提取被请求时，来自第一EGR冷却器50的排气可以被引导通过第二EGR冷却器51和旋流式分离器52，以在使排气在压缩机14下游经由阀252和通道254流至进气通道142中的一位置之前从排气提取冷凝物。另外，根据在进气歧管处所请求的排气的量和温度(例如，基于要求的EGR流速和期望的进气温度或增压空气温度)，离开第二EGR冷却器51的冷却的排气的一部分或全部可以经由阀256和通道258被引导回到排气流和导管35。以此方式，发动机系统200适合于提供高压EGR，并且可选地从EGR系统240中的冷却的排气提取冷凝物用于经由水喷射系统60水喷射到发动机内。此外，在图2中示出的水收集系统272可以被耦接至冷却剂系统220。类似于图1的冷却剂系统120，冷却剂系统220可以包括散热器230。冷却剂回路231可以将冷却剂从散热器230循环到发动机汽缸盖182和第一EGR冷却器，而第二冷却剂通道232可以被用来经由阀233将冷却剂流引导到第二EGR冷却器51。
图3示出车辆系统302中的发动机系统300的示意描绘。在图3中示出的车辆系统302具有与在图1中示出的车辆系统102的那些元件类似的元件。因此，在图3中，与图1相同的元件已经被标记有相同的数字，并且为了简洁起见，相同元件的描述不在下面重新描述。
图3示出车辆系统302中的被耦接至冷却剂系统320和具有高压通路和低压通路两者的EGR系统340的水收集系统372的第三实施例。这种混合的高压EGR系统和低压EGR系统中的排气可以从涡轮16上游或下游的一位置汲取(例如，获取)。通过打开阀349(或增加阀349的开度)，来自涡轮16上游的排气可以经由通道351被引导通过第一EGR冷却器50。替代地，通过打开阀348(或增加阀348的开度)，排气可以从涡轮16下游的导管35被抽取到通道350。然后，基于如在下面关于图4描述的水提取要求和如在下面关于图7描述的发动机工况，排气被引导通过第一EGR冷却器50到压缩机14上游或下游的一个或多个位置。响应于针对从排气的水提取的请求，控制器12可以将排气流从第一EGR冷却器50引导到水收集系统372的第二EGR冷却器51和旋流式分离器52。在一个示例中，通过打开阀352，来自水收集系统372的EGR可以经由通道354被引导至压缩机14上游。在另一示例中，通过打开阀357，EGR可以经由通道359被引导至压缩机14下游。替代地，来自第一EGR冷却器50的排气可以经由阀353和通道355被引导到进气装置而不经过水收集系统372。在又一示例中，通过打开阀356，EGR可以被引导通过水收集系统372并且经由通道358被引导回到导管35中的排气流。在另一实施例中，阀348和349以及阀352和357可以用三通阀来代替以控制通过EGR通道的排气流。以此方式，通过调整第二EGR冷却器51下游的阀的打开量，控制器可以选择性地将来自第二EGR冷却器51的排气流引导到压缩机14上游或下游的进气装置中的每一个。
以此方式，图1-3的系统呈现了可以被用来从流过EGR系统的冷却的排气提取水(例如，冷凝物)并且存储用于来自水喷射系统的发动机处的喷射的提取的水的示例系统。水喷射系统的使用可以受被存储在存储贮存器或箱中的水的量限制。因此，如在图1-3中所示，通过包括(EGR系统中的第一EGR冷却器下游的)第二EGR冷却器和分离器来提取排气中夹带的水，水收集系统可以供应用于水喷射系统的水。用于水收集系统的水提取可以响应于水存储水位、水喷射要求和各种发动机运转参数中的一个或多个而被调整，如在图5和图6处呈现并且在下面进一步描述的方法中所示。此外，离开第二EGR冷却器的冷却的排气流可以基于期望的EGR状况而被选择性地引导到进气装置或排气装置，如在图5-8处呈现的方法中所示。在一些实施例中，如在图3中所示，发动机可以包括低压EGR系统和高压EGR系统两者。根据发动机工况(包括压缩机喘振状况)，可以有利的是将排气流引导到压缩机上游而非下游的进气通道，如图8处呈现的方法中所示。
转向图4，描绘用于将水喷射到发动机内的示例方法400。用于执行方法400和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器(诸如在图1、2或3中示出的控制器12)基于存储在控制器的存储器上的指令并且连同从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图1、2或3描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机运转。在一个示例中，可以使用被存储在水喷射系统的水存储箱(诸如在图1、2或3中示出的水喷射系统60的水存储箱63)中的水经由一个或多个水喷射器来喷射水。
方法400在402处通过估计和/或测量发动机工况开始。发动机工况可以包括歧管压力(MAP)、空燃比(A/F)、火花正时、燃料喷射量或正时、排气再循环(EGR)率、质量空气流量(MAF)、歧管充气温度(MCT)、发动机转速和/或负荷、发动机爆震水平等。接着，在404处，该方法包括确定水喷射是否已经被请求。在一个示例中，响应于歧管温度大于阈值水平，水喷射可以被请求。此外，当到达阈值发动机转速或负荷时，水喷射可以被请求。在又一示例中，基于发动机爆震水平在阈值之上，水喷射可以被请求。另外，响应于排气温度在阈值温度之上，其中阈值温度是在其之上汽缸下游的发动机部件的劣化可以发生的温度，水喷射可以被请求。此外，当所使用的燃料的推测的辛烷值在阈值之下时，水可以被喷射。
如果水喷射还未被请求，发动机运转在406处在不喷射水的情况下继续。替代地，如果水喷射已经被请求，该方法在408处继续以估计和/或测量用于喷射的水可用性。用于喷射的水可用性可以基于多个传感器的输出来确定，该多个传感器诸如被设置在发动机的水喷射系统的水存储箱中的水位传感器和/或水温度传感器(诸如在图1-3中示出的水位传感器65和水温度传感器67)。例如，在结冰的情况下(例如，当箱中的水温度在阈值水平之下时，其中该阈值水平是在结冰温度处或接近结冰温度)，水存储箱中的水可能不可用于喷射。在另一示例中，水存储箱中的水位可以在阈值水平之下，其中该阈值水平基于喷射事件或喷射循环的周期所需的水量。响应于水存储箱的水位在阈值水平之下，箱的再加注可以被指示。如果水不可用于喷射，该方法在412处继续以调整发动机运转参数来收集水。这可以包括从车辆系统收集水，诸如如在下面关于图5-7描述的EGR系统。该方法在412处可以进一步包括将收集的水存储在水存储箱处。在一个实施例中，此外，控制器可以向车辆操作者发送手动地再加注箱的通知。然而，如果水可用于喷射，该方法在414处继续以基于水喷射请求来喷射水(该水被存储在水存储箱中的)。喷射水可以包括经由控制器来致动发动机的一个或多个水喷射器(诸如在图1-3中示出的水喷射器33)的致动器以将被存储在水存储箱中的水喷射到进气歧管(或发动机的进气装置中和/或发动机的发动机汽缸中的其他位置)。喷射水可以包括在持续时间内或随着一个或多个脉冲喷射请求的水的量。
图5示出用于从发动机排气系统提取(例如，冷凝物形式的)水的示例方法。从排气提取冷凝物可以包括使用水收集系统提取水，诸如在图1-3中示出的水收集系统172、272和372。
方法500在502处通过估计和/或测量发动机工况开始。发动机工况可以包括歧管压力(MAP)、空燃比(A/F)、火花正时、燃料喷射量或正时、水喷射量或正时、排气再循环(EGR)率、排气温度、发动机转速和/或负荷等。然后，方法在504处继续，并且包括确定水存储箱中的水位、期望的水喷射量、期望的排气再循环(EGR)流速或量、和期望的进气温度。确定水存储箱中的水位可以基于来自传感器的输出，该传感器诸如被设置在发动机的水喷射系统的水存储箱中的水箱水位传感器(诸如在图1中示出的水位传感器65)。另外，期望的水喷射量可以基于来自提供关于各种发动机运转参数的信息的多个传感器的反馈。这些参数可以包括发动机转速与负荷、火花正时、环境状况(例如，环境温度和环境湿度)、燃料喷射量、和/或爆震历史(基于被耦接至发动机汽缸或在发动机汽缸附近的爆震传感器的输出，未示出)。在一个示例中，水喷射量可以随着发动机负荷增加而增加。
接着，在506处，该方法包括确定水存储箱中的水位是否在下限阈值水平之下，其中该下限阈值水平基于针对要求的喷射事件或喷射循环的周期所需(例如，所请求)的水量。如果水位在下限阈值水平之下，该方法在508处继续以增加通过被设置在EGR系统的EGR通道中的第二EGR冷却器的排气流和/或冷却剂流。如在图1、2和3中示出的，第二冷却器可以是被设置在发动机的EGR通道中的第二EGR冷却器(例如，在图1-3中示出的第二EGR冷却器51)，其中该第二冷却器在EGR通道中被设置在第一冷却器(例如，在图1-3中示出的第一EGR冷却器50)的下游。增加通过第二EGR冷却器的排气流或冷却剂中的一个或多个可以增加从经过水收集系统中的第二EGR冷却器和/或流体分离器(诸如在图1中示出的分离器52)的排气的水提取的量或速率。作为一个示例，根据在下面关于图6描述的方法，增加水提取可以包括增加流过第二EGR冷却器的排气的量和/或增加流过第二EGR冷却器的冷却剂的流速的量。在一个示例中，通过增加被设置在第二EGR冷却器下游的阀(诸如图1的阀152)的打开量，控制器可以通过引导排气流通过第二EGR冷却器来增加流过第二EGR冷却器的排气量。此外，通过增加被设置在第二EGR冷却器的上游且在第一EGR冷却器的下游的通道中的阀(诸如图1的阀153)的关闭量，控制器可以通过引导排气流通过第二EGR冷却器来增加流过第二EGR冷却器的排气的量。在另一示例中，通过增加被设置在到第二EGR冷却器的冷却剂通道中的阀(诸如图1的阀133和冷却剂通道132)的打开量(例如，打开)，控制器可以增加通过第二EGR冷却器的冷却剂流的量或速率。在替代实施例中，控制器可以致动控制到第二EGR冷却器的冷却剂流的冷却剂泵，以增加到第二EGR冷却器的冷却剂流。
替代地在506处，如果水位不在下限阈值水平之下，该方法在510处继续以确定水位是否大于下限阈值水平以及是否小于上限阈值水平。如之前在506处关于该方法描述的，用于水存储箱的下限阈值可以基于到发动机内的水喷射所需的水的量。用于水存储箱的上限阈值可以基于水存储箱的能力。以此方式，上限阈值可以基于在其之上水存储箱可以达到最大水位和/或水存储箱可以被过度加注。如果水位大于下限阈值水平但不小于上限阈值水平(即，水位大于上限阈值)，该方法在514处继续以减少通过第二EGR冷却器的排气和/或冷却剂流的量。通过减少通过第二EGR冷却器的EGR流和/或冷却剂流，来自排气的水提取响应于水存储箱中的水位在上限阈值之上而被减少。根据关于图7描述的方法，这可以包括减少流过第二EGR冷却器的排气的量和/或减少到第二EGR冷却器的冷却剂流的量。在一个示例中，减少流过第二EGR冷却器的排气的量可以包括，通过打开被设置在该通道内的阀(诸如图1的阀153)或增加其开度(例如，经由部分地打开)而引导排气流通过在第一EGR冷却器下游且第二EGR冷却器上游的位置处被耦接在进气通道与EGR通道之间的通道(诸如图1的通道155)。此外，控制器可以关闭或部分地关闭EGR通道中在第二EGR冷却器下游的阀(诸如图1的通道154中的阀152)以减少到第二冷却器的排气流。在另一示例中，控制器可以额外地或替代地在514处减少到第二EGR冷却器的冷却剂流的量。
然而，如果水位在上限阈值水平与下限阈值水平之间，该方法在512处继续以确定当前的或请求的到发动机内的水喷射量是否在阈值水喷射量之上。阈值水喷射量可以基于水存储箱的当前水位，使得在该阈值之上的期望的水喷射量可以导致水存储箱中的水的耗尽。如果水喷射在阈值水喷射量之上，那么该方法在508处继续以增加到第二冷却器的EGR和/或冷却剂流。以此方式，从EGR的水提取被增加，如在下面参照图6更详细地描述的。这可以包括增加到第二EGR冷却器的EGR量和/或冷却剂流中的一个或多个。相反，如果在512处水喷射在阈值之下，该方法在514处继续以减少到第二EGR冷却器的排气量和/或冷却剂流，由此减少水提取，如根据下面参照图7的方法所描述。
图6图示用于增加从流过水收集系统中的第二EGR冷却器的排气的冷凝物提取的方法600。在一个示例中，响应于确定存储箱中的水位在下限阈值之下，方法600从图5的508处的方法继续。在另一示例中，响应于确定水位在上限阈值与下限阈值之间并且水喷射在阈值之上，方法500从512处的方法继续。响应于这两个示例，控制器增加通过第二EGR冷却器的排气流的量或流速。应当注意，控制器可以在调整通过第二EGR冷却器的排气流的同时调整到第二EGR冷却器的冷却剂流，如在上面关于方法500描述的。在图6中图示的方法600示出了基于期望的到进气通道(经由将排气从排气通道送至进气通道的EGR通道)的排气再循环(EGR)流的量和期望的进气温度对通过第二EGR冷却器的排气流进行调整。
方法600在602处通过评估期望的EGR的量是否大于阈值EGR流以及期望的进气温度(例如，到发动机的进气的温度)是否在阈值温度之下开始。期望的到进气通道的EGR的量和温度可以基于燃烧空燃比、进气温度、排放要求、到发动机内的水喷射量、压缩机喘振状况、发动机转速和/或负荷等中的一个或多个。如果期望的EGR量被确定为在阈值EGR流之上并且期望的进气温度在阈值温度之下，该方法在604处包括引导所有排气通过两个EGR冷却器并且将所有冷却的排气引导到进气通道。另外，该方法在604处包括使来自第二冷却器的所有冷却的排气流至进气装置。在存在低压EGR系统的一个示例中，这可以包括通过打开被设置在第二EGR冷却器与进气通道之间的通道中的阀(诸如图1的通道154中的阀152)而使排气从第二EGR冷却器流至压缩机上游的进气通道。此外，控制器可以命令将第二EGR冷却器连接到排气通道的通道中的阀(诸如图1的通道158中的阀156)关闭(或至更小的打开量)。在存在高压EGR系统的另一示例中，通过打开被设置在第二EGR冷却器的下游且在进气通道的上游的通道中的阀(诸如图2的通道254中的阀252)，来自第二冷却器的排气可以被引导到压缩机下游的进气通道。
然而，如果在602处期望的EGR不在阈值EGR流之上并且期望的进气温度不在阈值温度之下，该方法继续到606。在606处，该方法包括确定期望的EGR是否小于阈值EGR流以及期望的进气温度是否大于阈值温度。如果是这样的情况，在608处，该方法包括引导所有排气通过两个EGR冷却器并且将所有冷却的排气引导回到排气装置。例如，这可以包括增加在进气通道的下游且在排气装置的上游的通道中的阀(诸如图2的通道258中的阀256)的打开量以将排气流从第二EGR冷却器引导回到排气流。
如果期望的EGR量和进气温度既不是602处的状况也不是606处的状况，那么该方法在610处继续，其中(来自排气通道的)所有排气流都被引导通过第一EGR冷却器和第二EGR冷却器两者。然后，该方法在610处额外地包括将(来自第二EGR冷却器的出口的)冷却的排气的第一部分引导到进气通道，以及(来自第二EGR冷却器的出口的)冷却的排气的剩余的第二部分引导回到排气装置(例如，排气通道)。这些部分可以响应于期望的EGR量和期望的进气温度而被确定。例如，第一部分随着期望的EGR量和/或期望的进气温度增加而增加。相反，控制器可以随着期望的EGR量和/或期望的进气温度降低而减少第一部分。控制器可以部分地打开被设置在第二冷却器与进气装置之间的通道中的阀(诸如图1的通道154中的阀152)以将冷却的排气的第一部分引导到进气装置。此外，通过打开被设置在被耦接在第二EGR冷却器下游的EGR通道与排气通道之间的通道中的阀(诸如图1的通道158中的阀156)，控制器可以将离开第二EGR冷却器的冷却的排气的第二部分引导回到排气通道。可选地，在610处，该方法可以包括调整冷却剂流。在期望的EGR量和期望的进气温度在阈值之上的一个示例中，控制器可以减少到第二冷却器的冷却剂，并且将排气的相对大的第一部分引导到进气装置而将第二部分引导到排气装置。以此方式，来自第二EGR冷却器的排气流可以基于期望的EGR量和进气温度而被选择性地引导到进气装置和/或排气装置，而第二EGR冷却器内的冷却剂流可以被可选地调整以调整离开第二EGR冷却器的排气的温度。
图7描绘用于通过减少通过第二冷却器的流来减少从排气的水提取的方法700。方法700从图5的514处的方法继续。在一个示例中，响应于水喷射系统的水存储箱中的水位在上限阈值水平之上，水提取被减少。在另一示例中，响应于确定存储箱中的水位在上限阈值水平与下限阈值水平之间并且水喷射在阈值量或喷射速率之下，从排气的水提取被减少。
该方法在702处通过使排气的第一部分流过第一EGR冷却器和第二EGR冷却器两者而使排气的第二部分仅流过第一EGR冷却器开始。第一部分和第二部分的相对量可以基于水存储箱中的水位和期望的到发动机内的水喷射量。例如，被引导通过两个冷却器的第一部分随着存储箱中的水位降低以及期望的水喷射水平增加而增加。通过调整第二冷却器上游或下游的阀，排气流可以被选择性地引导通过第一EGR冷却器和第二EGR冷却器两者以及仅通过第一EGR冷却器。在一个示例中，当EGR的相对大的第一部分被引导通过两个冷却器时，可以打开被布置在第二EGR冷却器的下游且在进气装置的上游的通道中的阀(诸如图1的阀152)或在排气装置的上游的通道中的阀(诸如图1的阀156)。此外，被设置在第一冷却器与进气装置之间的通道中的阀(诸如图1的阀153)可以被部分地打开以引导EGR的更小的第二部分流仅通过第一EGR冷却器。
在704处，该方法包括确定期望的EGR的量是否大于阈值以及期望的进气温度是否小于阈值。如果这样的话，该方法在706处继续以将所有第一部分引导到进气通道。如果期望的EGR的量不大于阈值并且期望的进气温度不小于阈值，该方法在708处继续以确定期望的EGR的量是否小于阈值以及期望的进气温度是否大于阈值。如果这样的话，那么在710处，该方法包括将第一部分的所有EGR流引导回到排气流。如果期望的EGR量和进气温度不同于704和708处的状况，那么在712处，该方法包括将第一部分中的一些引导到进气装置并将其余部分引导到排气流。被引导到进气装置或排气装置的EGR的这些相对量可以基于期望的排气量和排气温度。
在图8中，描绘用于在混合的LP/HP-EGR系统(诸如在上面参照图3描述的示例系统)中将EGR流从第二冷却器引导到压缩机上游或下游的进气装置的方法800。方法800在802处通过(经由估计或测量)确定离开第二冷却器的排气的温度开始。然后在804处，该方法包括确定EGR温度是否在阈值之上，其中所述阈值是在其之下冷凝物在压缩机处形成的温度。如果EGR温度在阈值之上，该方法在808处继续以将排气引导到压缩机上游的进气装置。在一个示例中，通过打开被设置在第二EGR冷却器与压缩机上游的进气装置之间的通道中的阀(诸如图3的通道354中的阀352)，控制器可以将EGR流引导到压缩机上游的进气装置。控制器可以额外地关闭被设置在第二冷却器与压缩机下游的进气装置之间的通道中的阀(诸如图3的通道359中的阀357)。然而，如果EGR温度不在阈值之上，该方法在806处继续以确定发动机运转是否包括压缩机喘振。例如，控制器可以基于压缩机两端的压力差和通过压缩机的空气的流速确定压缩机是否正在主动喘振或是否预料到压缩机喘振。如果压缩机喘振状况正在发生，该方法在808处继续，其中排气可以被引导到压缩机上游的进气装置。在一个示例中，通过打开被设置在第二EGR冷却器的下游且在进气通道和压缩机的上游的通道中的阀(诸如图3的通道354中的阀352)，控制器可以将EGR引导到压缩机上游的进气装置。如果不存在压缩机喘振状况，该方法在810处继续以将EGR流引导至进气通道中的压缩机的下游。在一个示例中，通过打开被设置在第二EGR冷却器与压缩机下游的进气通道之间的阀(诸如图3的通道359中的阀357)，控制器可以将EGR流引导至进气通道中的压缩机的下游。将EGR流从第二EGR冷却器引导到压缩机下游的进气装置可以额外地包括，控制器关闭被设置在第二EGR冷却器与压缩机上游的进气装置之间的通道中的阀(诸如图3的通道354中的阀352)。
在图9中，曲线图900图示响应于水喷射系统操作和各种发动机工况对到水收集系统中的第二EGR冷却器和来自水收集系统中的第二EGR冷却器(诸如在图1-3中示出的第二EGR冷却器51和水收集系统172、272和372)的排气流进行调整。在曲线图900中图示的操作参数包括曲线902处的水箱水位、曲线904处的水喷射量、曲线906处的到第二EGR冷却器的排气流、曲线908处的到第二EGR冷却器的冷却剂流、曲线910处的从第二EGR冷却器到进气通道的EGR流、曲线912处的期望的EGR流、以及曲线914处的期望的进气温度。对于每个操作参数，沿着水平轴线描绘时间，以及沿着竖直轴线描绘每个相应的操作参数的值。
在时间t1之前，水喷射系统的水存储箱中的水位(曲线902)降低，使得在时间t1处，水位在下限阈值之下。水存储箱中的水位可以通过水位传感器(诸如在图1-3中示出的水位传感器65)来指示。响应于水位小于下限阈值，在时间t1处控制器增加从排气的水提取。从排气的水提取通过增加EGR流(曲线906)并且增加到第二EGR冷却器的冷却剂流(曲线908)来增加。此外在时间t1处，控制器基于期望的EGR量在阈值之上和期望的进气温度在阈值之下而将离开第二EGR冷却器的EGR引导到进气装置，如之前关于图6和图7描述的。响应于增加的到第二冷却器的EGR流和冷却剂流，水箱中的水位在时间t1与时间t2之间增加。因此，水位在时间t2处在下限阈值与上限阈值之间。此时，到发动机内的水喷射量(曲线904)在阈值之下。响应于这些状况，控制器减少来自第一EGR冷却器的然后被引导通过第二EGR冷却器的排气的部分(曲线906)。在所描绘的示例中，控制器不改变到第二EGR冷却器的冷却剂流(曲线908)。然而，在另一示例中，控制器可以单独或与减少EGR流同时减少到第二EGR冷却器的冷却剂流的量。此外在时间t2处，期望的EGR量(曲线912)在阈值之上，并且期望的进气温度(曲线914)在阈值之下。因为期望的EGR量在阈值之上并且期望的进气温度在阈值之下，所以离开第二EGR冷却器的冷却的排气的部分被引导到进气装置(曲线910)。
在时间t3，水位(曲线902)仍然在下限阈值之上并且在上限阈值之下，类似于时间t2处的状况。然而，在时间t3处，来自水喷射系统的水喷射量(曲线904)在阈值之上。作为响应，控制器在时间t3处增加到第二EGR冷却器的EGR和冷却剂流。另外，响应于期望的EGR量在阈值之上和期望的进气温度在阈值之上，控制器将来自第二EGR冷却器的排气的第一部分引导到进气装置(曲线910)。来自第二冷却器的EGR的第二部分被引导回到排气装置。
在时间t3与t4之间，水存储箱中的水位增加至上限阈值之上。因此，控制器在时间t4处减少到第一EGR冷却器和第二EGR冷却器两者的EGR的第一部分流(曲线906)。此外，控制器减少到第二冷却器的冷却剂流的量(曲线908)。然后，在时间t4处，响应于期望的排气量在阈值之下(曲线912)和期望的进气温度在阈值之上(曲线914)，控制器将来自第二冷却器的冷却的排气的所有第一部分都引导回到排气装置而不引导到进气装置(曲线910)。
在时间t5处，水位在上限阈值与下限阈值之间，并且水喷射(曲线904)量在阈值之下。响应于这些状况，控制器继续引导EGR的第一部分通过第一冷却器和第二冷却器两者，并且减少到第二冷却器的EGR(曲线906)和冷却剂流(曲线908)两者。由于进气装置处的期望的EGR的量在阈值之上(曲线912)并且期望的进气温度在阈值之下(曲线914)，来自第二冷却器的冷却的排气的所有第一部分都被引导到进气装置(曲线910)。
在时间t5与t6之间，水喷射量(曲线904)已经增加至阈值之上，并且水位(曲线902)已经降至下限阈值之下。在时间t6处，控制器响应于通过增加到第二冷却器的EGR(曲线906)和冷却剂流(曲线908)的这些状况来增加从排气的水提取。另外在时间t6处，响应于期望的排气量(曲线912)和期望的进气温度(曲线914)两者都在阈值之上，控制器将来自第二冷却器的冷却的排气的一部分引导到进气装置(曲线910)，并且将其余部分引导回到排气装置。
以此方式，通过水收集系统的第二EGR冷却器的排气和冷却剂流可以被调整以提取用于发动机处的水喷射的冷凝物，其中第二EGR冷却器被设置在EGR系统中的第一EGR冷却器的下游。此外，从第二EGR冷却器到发动机的进气装置和/或排气装置的排气流可以基于发动机的工况来调整。在一些实施例中，调整来自第二冷却器的冷却的排气流可以包括选择性将来自第二EGR冷却器的冷却的排气引导到压缩机上游或下游的进气通道。控制器可以基于水喷射(例如，期望的水喷射的量)和发动机运转参数来调整水提取和排气流。因此，用于水喷射的水可以在发动机运转的整个期间根据需要而进行收集，并且可以降低用完用于水喷射的水的可能性。另外，以此方式从EGR系统收集水可以减少车辆操作者再加注水存储箱的负担。此外，通过调整通过第二EGR冷却器的排气和/或冷却剂流，期望的进气温度和EGR流速可以被维持，同时仍然收集期望量的用于水喷射的水。以此方式，发动机效率可以被增加。调整到水收集系统的第二冷却器和来自水收集系统的第二冷却器的排气流的技术效果是，提供用于到发动机内的水喷射的水同时维持期望的EGR流速和进气温度。
作为一个实施例，一种方法包括，使排气流过第二冷却器，所述第二冷却器被布置在第一冷却器的下游被设置在发动机的进气装置与排气装置之间的通道中；以及基于第一工况而选择性地将来自所述第二冷却器的排气流引导到压缩机上游的进气装置和所述压缩机下游的进气装置中的每一个。在所述方法的第一示例中，所述方法进一步包含，基于第二工况调整通过所述第二冷却器的排气流，并且从流过第二冷却器的排气提取冷凝物。所述方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中提取冷凝物包括，分离离开第二冷却器的排气内夹带的冷凝物，使提取的冷凝物流至水喷射系统的贮存器，以及使排气流至压缩机上游或下游的进气装置。所述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，并且进一步包含，将提取的冷凝物存储在贮存器中，并且将存储的冷凝物喷射到发动机的汽缸上游的进气歧管内。所述方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例中的一个或多个，并且进一步包括，其中第二工况包括存储的提取的冷凝物的量和进气歧管处的期望的水喷射的量中的一个或多个。所述方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例，并且进一步包括，其中调整通过第二冷却器的排气流包括，响应于存储的提取的冷凝物的量在阈值水平之下而致动一个或多个阀以增加通过第二冷却器的排气流。所述方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例，并且进一步包括，其中第一工况包括估计的离开第二冷却器的排气的温度和压缩机喘振状况中的一个或多个。所述方法的第七示例可选地包括第一至第六示例，并且进一步包括，其中选择性地引导来自所述第二冷却器的排气流包括响应于估计的离开第二冷却器的排气的温度在第一阈值之上和压缩机处的压缩机喘振的指示中的一个或多个而将排气流引导到压缩机上游而非压缩机下游的进气装置。所述方法的第八示例可选地包括第一至第七示例，并且进一步包括，其中选择性地引导来自所述第二冷却器的排气流包括，响应于估计的离开第二冷却器的排气的温度在第一阈值之下而将排气流引导到压缩机下游而非压缩机上游的进气装置，其中第一阈值是在其之下冷凝物在压缩机处形成的温度。
作为另一实施例，一种方法包含：从流过第二冷却器的排气提取冷凝物，所述第二冷却器在第一冷却器的下游被布置在被设置在发动机的排气装置与进气装置之间的通道中，并且存储提取的冷凝物；在进气歧管处喷射所述提取的冷凝物；以及基于存储的提取的冷凝物的量调整流过第二冷却器的排气的量和通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。在所述方法的第一示例中，所述方法进一步包括，其中调整流过第二冷却器的排气的量和通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在第一阈值水平之下而增加流过第二冷却器的排气的量和增加流过第二冷却器的冷却剂的量中的一个或多个。所述方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中调整流过第二冷却器的排气的量和通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在第一阈值水平之上并且在第二阈值水平之下和进气歧管处的期望的水喷射量在第一水喷射阈值量之上中的每一个而增加流过第二冷却器的排气的量和增加通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个，所述第二阈值水平大于所述第一阈值水平。所述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，并且进一步包括，其中调整流过第二冷却器的排气的量和通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在第二阈值水平之上而减少流过第二冷却器的排气的量和减少通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。所述方法的第四示例可选地包括第一示例至第三示例，并且进一步包括，其中调整流过第二冷却器的排气的量和通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在第一阈值水平之上并且在第二阈值水平之下和期望的水喷射量在第一水喷射阈值量之下中的每一个而减少流过第二冷却器的排气的量和减少通过第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。所述方法的第五示例可选地包括第一示例至第四示例，并且进一步包含，基于从排气装置到进气装置的排气再循环(EGR)流的期望的量和期望的进气温度调整从第二冷却器到进气装置的排气流。所述方法的第六示例可选地包括第一示例至第五示例，并且进一步包括，其中调整从第二冷却器到进气装置的排气流包括，使来自第二冷却器的排气的第一部分在被设置在所述排气装置与进气装置之间的通道下游转向到排气装置，并且使来自第二冷却器的排气的剩余的第二部分流至进气装置。所述方法的第七示例可选地包括第一示例至第六示例，并且进一步包括，其中随着期望的进气温度增加和期望的EGR流减少，第一部分增加并且第二部分减少。
作为又一实施例，一种系统包括：进气装置，所述进气装置包括被布置在发动机的汽缸的上游的进气歧管；排气再循环(EGR)通道，所述排气再循环(EGR)通道被布置在发动机的进气装置和排气装置之间，所述EGR通道包括第一EGR冷却器和被设置在第一EGR冷却器的下游的第二EGR冷却器；旁通通道，所述旁通通道在第一EGR冷却器与第二EGR冷却器之间被耦接至EGR通道并且被耦接到进气装置；以及控制器，所述控制器包括具有用于以下的指令的非临时性存储器：在第一状况期间，经由第一EGR冷却器和第二EGR冷却器使排气流至进气装置；在第二状况期间，经由第一EGR冷却器和第二EGR冷却器使排气的第一部分流至进气装置，而仅经由第一冷却器和旁通通道使排气的其余的第二部分流至进气装置；以及在第一状况和第二状况两者期间，从第二冷却器处的排气流提取冷凝物。在所述系统的第一示例中，所述系统进一步包含，旋流式分离器，所述旋流式分离器被耦接至第二EGR冷却器的出口和水贮存器；以及水喷射器，所述水喷射器被耦接至进气歧管并且经由流体通道被流体地耦接至水贮存器。所述系统的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括其中第一部分基于水贮存器中的流体水位。
注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件相结合的控制器的控制系统执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意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。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以以所示顺序被执行、并行地被执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的本发明的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图示和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码，其中通过配合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使实行所描述的动作。
应认识到，在本文中所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和配置和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。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修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，其包含：
使排气流过第二冷却器，所述第二冷却器被布置在第一冷却器的下游被设置在发动机的排气装置与进气装置之间的通道中；以及
基于第一工况选择性地将来自所述第二冷却器的排气流引导到压缩机上游的所述进气装置和所述压缩机下游的所述进气装置中的每一个。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含基于第二工况调整通过所述第二冷却器的排气流，并且从流过所述第二冷却器的所述排气提取冷凝物。
3.根据权利要求2所述的方法，其中提取冷凝物包括分离离开所述第二冷却器的所述排气内夹带的冷凝物，使所提取的冷凝物流至水喷射系统的贮存器，并且使所述排气流至所述压缩机上游或下游的所述进气装置。
4.根据权利要求2所述的方法，其进一步包含将所述提取的冷凝物存储在贮存器中，并且将存储的冷凝物喷射到所述发动机的汽缸上游的进气歧管内。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二工况包括存储的提取的冷凝物的量和所述进气歧管处的期望的水喷射的量中的一个或多个。
6.根据权利要求5所述的方法，其中调整通过所述第二冷却器的排气流包括响应于存储的提取的冷凝物的量在阈值水平之下而致动一个或多个阀以增加通过所述第二冷却器的排气流。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一工况包括离开所述第二冷却器的排气的估计的温度和压缩机喘振状况中的一个或多个。
8.根据权利要求7所述的方法，其中选择性地引导来自所述第二冷却器的排气流包括响应于离开所述第二冷却器的所述排气的所述估计的温度在第一阈值之上和所述压缩机处的压缩机喘振的指示中的一个或多个而将所述排气流引导到所述压缩机上游而非所述压缩机下游的所述进气装置。
9.根据权利要求7所述的方法，其中选择性地引导来自所述第二冷却器的排气流包括响应于离开所述第二冷却器的所述排气的所述估计的温度在第一阈值之下而将排气流引导到所述压缩机下游而非所述压缩机上游的所述进气装置，其中所述第一阈值是在其之下冷凝物在所述压缩机处形成的温度。
10.一种方法，其包含：
从流过第二冷却器的排气提取冷凝物，所述第二冷却器被布置在第一冷却器的下游被设置在发动机的排气装置与进气装置之间的通道中，并且存储提取的冷凝物；
在进气歧管处喷射所述提取的冷凝物；以及
基于存储的提取的冷凝物的量调整流过所述第二冷却器的所述排气的量和通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。
11.根据权利要求10所述的方法，其中调整流过所述第二冷却器的所述排气的量和通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在第一阈值水平之下而增加流过所述第二冷却器的排气的量和增加通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。
12.根据权利要求11所述的方法，其中调整流过所述第二冷却器的所述排气的量和通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在所述第一阈值水平之上并且在第二阈值水平之下和所述进气歧管处的期望的水喷射量在第一水喷射阈值量之上中的每一个而增加流过所述第二冷却器的排气的量和增加通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个，所述第二阈值水平大于所述第一阈值水平。
13.根据权利要求12所述的方法，其中调整流过所述第二冷却器的所述排气的量和通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在所述第二阈值水平之上而减少流过所述第二冷却器的排气的量和减少通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调整流过所述第二冷却器的所述排气的量和通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个包括响应于存储的冷凝物的量在所述第一阈值水平之上并且在所述第二阈值水平之下和所述期望的水喷射量在所述第一水喷射阈值量之下中的每一个而减少流过所述第二冷却器的排气的量和减少通过所述第二冷却器的冷却剂流的量中的一个或多个。
15.根据权利要求10所述的方法，其进一步包含基于从所述排气装置到所述进气装置的期望的排气再循环流即EGR流的量和期望的进气温度而调整从所述第二冷却器到所述进气装置的排气的流。
16.根据权利要求15所述的方法，其中调整从所述第二冷却器到所述进气装置的排气的流包括使来自所述第二冷却器的排气的第一部分在被设置在所述排气装置与所述进气装置之间的通道的下游被转向到所述排气装置，并且使来自所述第二冷却器的排气的剩余的第二部分流至所述进气装置。
17.根据权利要求16所述的方法，其中随着期望的进气温度增加以及期望的EGR流减少，所述第一部分增加并且所述第二部分减少。
18.一种用于发动机的系统，其包含：
进气装置，其包括被布置在所述发动机的汽缸的上游的进气歧管；
排气再循环通道即EGR通道，其被布置在所述发动机的所述进气装置和排气装置之间，所述EGR通道包括第一EGR冷却器和被设置在所述第一EGR冷却器下游的第二EGR冷却器；
旁通通道，其在所述第一EGR冷却器与所述第二EGR冷却器之间被耦接至所述EGR通道并且被耦接到所述进气装置；以及
控制器，其包括具有用于以下的指令的非临时性存储器：
在第一状况下，经由所述第一EGR冷却器和所述第二EGR冷却器使排气流至所述进气装置；
在第二状况下，经由所述第一EGR冷却器和所述第二EGR冷却器使所述排气的第一部分流至所述进气装置，同时仅经由所述第一冷却器和所述旁通通道使所述排气的剩余的第二部分流至所述进气装置；以及
在所述第一状况和所述第二状况两者期间，在所述第二冷却器处从所述排气流提取冷凝物。
19.根据权利要求18所述的系统，其进一步包含：
旋流式分离器，其被耦接至所述第二EGR冷却器的出口和水贮存器；以及
水喷射器，其被耦接至所述进气歧管并且经由流体通道被流体地耦接至所述水贮存器。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一部分基于所述水贮存器中的流体水平。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023142832A1 (zh) * 2022-01-26 2023-08-03 广西玉柴机器股份有限公司 一种天然气发动机高低压egr废气管理系统

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017200291A1 (de) * 2017-01-10 2018-07-12 Robert Bosch Gmbh Wassereinspritzvorrichtung, insbesondere einer Brennkraftmaschine, und Verfahren zum Betreiben einer solchen Wassereinspritzvorrichtung
DE102018104599B4 (de) * 2018-02-28 2021-06-10 Tenneco Gmbh Niederdruck EGR-System mit Turbo-Bypass
KR20230007784A (ko) * 2021-07-06 2023-01-13 현대자동차주식회사 분사수 공급장치

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080229744A1 (en) * 2007-03-21 2008-09-25 International Engine Intellectual Property Company, Llc Exhaust gas recirculation for an internal combustion engine and method therefor
EP2151570A1 (de) * 2008-08-07 2010-02-10 Bayerische Motoren Werke Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
EP2161438A2 (de) * 2008-09-03 2010-03-10 Behr GmbH & Co. KG System zur Rückführung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zur Rückführung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine
CN201747481U (zh) * 2010-06-02 2011-02-16 奇瑞汽车股份有限公司 一种egr系统控制装置
US20110259306A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Winsor Richard E High flow egr system
JP2013177845A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd ランキンサイクル
US20140116404A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Deere & Company Power System Comprising A Condensation Injection System
CN104373251A (zh) * 2013-08-13 2015-02-25 福特环球技术公司 用于升压控制的方法和系统
CN104854337A (zh) * 2013-04-25 2015-08-19 丰田自动车株式会社 多气缸内燃机
JP2015222029A (ja) * 2014-05-22 2015-12-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の凝縮水処理装置
CN105339641A (zh) * 2013-06-28 2016-02-17 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN105378241A (zh) * 2013-06-28 2016-03-02 丰田自动车株式会社 内燃机的凝结水处理装置

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2029880C1 (ru) * 1989-08-24 1995-02-27 Станислав Степанович Меньшиков Силовая установка
JP2000027715A (ja) * 1998-07-14 2000-01-25 Toyota Autom Loom Works Ltd 過給機付きディーゼルエンジンのｅｇｒ装置
US6289853B1 (en) 2000-05-09 2001-09-18 Brunswick Corporation Water injection system for an internal combustion engine of a marine propulsion system
DE10204181C1 (de) 2002-02-01 2003-10-09 Man B & W Diesel Ag Kolbenbrennkraftmaschine
NZ537340A (en) 2004-12-21 2007-06-29 Hot Water Innovations Invest L Method and system for installing a water storage device
DE102005048911A1 (de) 2005-10-10 2007-04-12 Behr Gmbh & Co. Kg Anordnung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine
FR2908825B1 (fr) * 2006-11-17 2009-01-30 Renault Sas Estimation d'une temperature de gaz d'echappement en sortie d'un circuit egr d'un moteur a combustion
US7461641B1 (en) 2007-10-18 2008-12-09 Ford Global Technologies, Llc EGR Cooling System with Multiple EGR Coolers
CN101939529B (zh) * 2008-02-22 2013-03-27 博格华纳公司 控制在涡轮增压与排气再循环之间分开的排气流动
DE102008049625A1 (de) 2008-09-30 2010-04-08 Mann + Hummel Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Neutralisation von saurem Kondensat in einem Kraftfahrzeug
ATE556284T1 (de) * 2008-12-03 2012-05-15 Behr Gmbh & Co Kg Abgaskühler mit integrierten partikelfilter für einen verbrennungsmotor
US8230843B2 (en) * 2009-07-30 2012-07-31 Ford Global Technologies, Llc Cooler bypass to reduce condensate in a low-pressure EGR system
DE102009046370B4 (de) 2009-11-04 2017-03-16 Ford Global Technologies, Llc Verfahren und Anordnung zur Abgasrückführung bei einem Verbrennungsmotor
US8001779B2 (en) * 2010-03-24 2011-08-23 Ford Global Technologies, Llc Hybrid high-pressure low-pressure EGR system
DE102010023524A1 (de) * 2010-06-11 2011-12-15 Audi Ag Kraftwagen sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine
DE102010048466A1 (de) * 2010-10-14 2012-04-19 Daimler Ag Abgasrückführung mit Kondensat-Abführung
BR112013020457B1 (pt) * 2011-02-11 2021-01-26 Volvo Lastvagnar Ab disposição de motor com refrigerador de ar de carga e veículo compreendendo tal disposição
DE102012202220B4 (de) 2012-02-14 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Verdünnung des Gases in einem Ansaugkrümmer durch Wassereinspritzung
US9500145B2 (en) * 2012-08-31 2016-11-22 Cummins Ip, Inc. EGR cooler condition module and associated system
DE102014118813A1 (de) * 2014-12-17 2016-06-23 Tenneco Gmbh AGR-System mit Partikelfilter für Ottomotor
US9593619B2 (en) * 2015-05-28 2017-03-14 Ford Global Technologies, Llc Exhaust system
US9995228B2 (en) * 2016-03-08 2018-06-12 Ford Global Technologies, Llc Engine exhaust system
US10041451B2 (en) * 2016-05-23 2018-08-07 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling air flow paths in an engine
US9957876B2 (en) * 2016-05-23 2018-05-01 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for controlling air flow paths in an engine

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080229744A1 (en) * 2007-03-21 2008-09-25 International Engine Intellectual Property Company, Llc Exhaust gas recirculation for an internal combustion engine and method therefor
EP2151570A1 (de) * 2008-08-07 2010-02-10 Bayerische Motoren Werke Abgasrückführsystem für eine Verbrennungskraftmaschine
EP2161438A2 (de) * 2008-09-03 2010-03-10 Behr GmbH & Co. KG System zur Rückführung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine und Verfahren zur Rückführung von Abgas einer Verbrennungskraftmaschine
US20110259306A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Winsor Richard E High flow egr system
CN201747481U (zh) * 2010-06-02 2011-02-16 奇瑞汽车股份有限公司 一种egr系统控制装置
JP2013177845A (ja) * 2012-02-28 2013-09-09 Nissan Motor Co Ltd ランキンサイクル
US20140116404A1 (en) * 2012-10-29 2014-05-01 Deere & Company Power System Comprising A Condensation Injection System
CN104854337A (zh) * 2013-04-25 2015-08-19 丰田自动车株式会社 多气缸内燃机
CN105339641A (zh) * 2013-06-28 2016-02-17 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN105378241A (zh) * 2013-06-28 2016-03-02 丰田自动车株式会社 内燃机的凝结水处理装置
CN104373251A (zh) * 2013-08-13 2015-02-25 福特环球技术公司 用于升压控制的方法和系统
JP2015222029A (ja) * 2014-05-22 2015-12-10 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の凝縮水処理装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023142832A1 (zh) * 2022-01-26 2023-08-03 广西玉柴机器股份有限公司 一种天然气发动机高低压egr废气管理系统

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Publication number Publication date
CN107642411B (zh) 2022-04-15
RU2689603C2 (ru) 2019-05-28
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US10215135B2 (en) 2019-02-26

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