CN108204293A - 用于分流式排气发动机系统的系统和方法 - Google Patents

用于分流式排气发动机系统的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108204293A
CN108204293A CN201711344074.7A CN201711344074A CN108204293A CN 108204293 A CN108204293 A CN 108204293A CN 201711344074 A CN201711344074 A CN 201711344074A CN 108204293 A CN108204293 A CN 108204293A
Authority
CN
China
Prior art keywords
valve
exhaust
engine
air
scavenging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711344074.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108204293B (zh
Inventor
J·N·尤瑞
C·韦弗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of CN108204293A publication Critical patent/CN108204293A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108204293B publication Critical patent/CN108204293B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12—Control of the pumps
    • F02B37/18—Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • F02B37/183—Arrangements of bypass valves or actuators therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0077—Control of the EGR valve or actuator, e.g. duty cycle, closed loop control of position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/024—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/025—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to increase temperature of the exhaust gas treating apparatus by changing the composition of the exhaust gas, e.g. for exothermic reaction on exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F02M26/20—Feeding recirculated exhaust gases directly into the combustion chambers or into the intake runners
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/30—Connections of coolers to other devices, e.g. to valves, heaters, compressors or filters; Coolers characterised by their location on the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/42—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders
    • F02M26/43—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories having two or more EGR passages; EGR systems specially adapted for engines having two or more cylinders in which exhaust from only one cylinder or only a group of cylinders is directed to the intake of the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10268—Heating, cooling or thermal insulating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
    • F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D2041/001—Controlling intake air for engines with variable valve actuation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Abstract

本申请提供了用于操作分流式排气发动机系统的方法和系统，该分流式排气发动机系统经由第一排气歧管将直吹空气和排气再循环提供到进气道，并且经由第二排气歧管将排气提供到排气道。在一个示例中，当汽缸的第一排气门和第二排气门都打开时，可将进气传送通过耦接在进气道和第一排气歧管之间的流动通道，该第一排气歧管耦接到第一排气门。进气可被进一步传送通过第一排气门，进入汽缸，并且离开第二排气门至耦接到包括涡轮的排气道的第二排气歧管。

Description

用于分流式排气发动机系统的系统和方法
技术领域
本说明书整体涉及用于包括排气再循环的分流式排气发动机的方法和系统。
背景技术
发动机可使用升压装置，诸如涡轮增压器以增加发动机功率密度。但是，由于增加的燃烧温度，可发生发动机爆震。由于高充气温度，爆震在升压条件下尤其有问题。本发明人已经认识到利用具有分流式排气系统的发动机系统可减少爆震并且提高发动机效率，其中第一排气歧管将排气再循环(EGR)传送到涡轮增压器的压缩机的上游的发动机的进气装置，并且其中第二排气歧管路将排气传送到发动机的排气装置中的涡轮增压器的涡轮。在这种发动机系统中，每个汽缸可包括两个进气门和两个排气门，其中排它地(exclusively)耦接到第一排气歧管的第一组汽缸排气门(例如，扫气排气门)可在与排它地耦接到第二排气歧管的第二组汽缸排气门(例如，放气排气门)不同的正时操作，从而隔离排气的扫气部分和放气部分。第一组汽缸排气门的正时也可与汽缸进气门的正时配合，以产生正气门重叠时段，其中称为直吹的(blowthrough)新鲜进气(或新鲜进气和EGR的混合物)可经由耦接到第一排气歧管的EGR通道流过汽缸并返回到压缩机上游的进气装置。直吹空气可从汽缸内去除残留的排气(称为扫气)。本文的发明人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压力的排气)流过涡轮和较高压力的排气道，并且使排气的第二部分(例如，较低压力的排气)和直吹空气流到压缩机入口，可降低燃烧温度，同时改善涡轮的工作效率和发动机扭矩。
然而，本文的发明人已经认识到由于这种系统的操作的另外问题。作为一个示例，在部分节流条件下(其中进气节气门至少部分地关闭)，EGR通道中的流可被反向，并且进气可经由EGR通道被引入到发动机汽缸中。这可导致减少的混合和减少的汽缸平衡。本发明人已经进一步认识到，可禁用扫气排气门以减少通过系统的反向流。然而，这可需要可增加发动机成本的凸轮控制系统。此外，在扫气排气门停用的情况下进行发动机操作可降低燃料经济性并且增加发动机排放，并且在冷起动期间劣化发动机暖机能力。
发明内容
在一个示例中，上述问题可通过一种方法来解决，该方法包括：当汽缸的第一排气门和第二排气门都打开时，将进气传送通过耦接在进气道和第一排气歧管之间的流动通道，所述第一排气歧管耦接到第一排气门；以及将进气进一步传送通过第一排气门，进入汽缸，并且离开第二排气门至耦接到包括涡轮的排气道的第二排气歧管。作为一个示例，流动通道可耦接到压缩机下游和进气节气门上游的进气道。作为该通道的定位的结果，第一排气歧管的压力可增加到高于大气压力，并且因此高于排气道中的压力。这允许进气被传送通过第一排气门，进入汽缸，并且离开第二排气门。以这种方式将进气传送通过汽缸允许残留排气在第二排气门关闭之前被推出汽缸并且进入排气道。因此，即使在部分节流条件下，发动机效率和燃料经济性可增加。
应当理解，上面的发明内容被提供是为了以简化的形式介绍在详细描述进一步描述的一些概念。并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上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1A示出了具有分流式排气系统的涡轮增压发动机系统的示意图。
图1B示出了图1A的发动机系统的汽缸的实施例。
图2A示出了用于内燃发动机的发动机空燃比控制系统和流入排气排放装置的空燃比的第一实施例的框图。
图2B示出了用于内燃发动机的发动机空燃比控制系统和流入排气排放装置的空燃比的第二实施例的框图。
图3A示出了分流式排气发动机系统的一个发动机汽缸的示例汽缸进气门和排气门正时。
图3B示出了针对不同的发动机操作模式对分流式排气发动机系统的一个发动机汽缸的进气门和排气门正时的示例调整。
图4A-4B示出了用于在不同的车辆和发动机操作模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图，其中第一排气歧管将排气和直吹空气传送到发动机系统的进气装置，并且第二排气歧管将排气传送到发动机系统的排气装置。
图5示出了用于在冷起动模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图6示出了用于在减速燃料切断模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图7A-7B示出了用于在部分节流模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图8示出了用于在电动升压模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图9示出了用于在压缩机阈值模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图10示出了用于在基线直吹燃烧冷却(BTCC)模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图11示出了用于基于扫气歧管压力来诊断分流式排气发动机系统的一个或多个气门的方法的流程图。
图12示出了用于经由分流式排气发动机系统的一个或多个气门的调整操作控制从扫气歧管到进气道的EGR流和直吹空气的方法的流程图。
图13示出了用于在操作模式之间进行选择以调整经由分流式排气发动机系统的扫气排气门和扫气排气歧管从发动机汽缸到进气道的排气流的方法的流程图。
图14是用于在电动模式下操作包括分流式排气发动机系统的混合动力电动车辆的方法的流程图。
图15示出了用于在停机模式下操作分流式排气发动机系统的方法的流程图。
图16示出了在冷起动模式操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。
图17示出了在减速燃料切断(DFSO)模式下操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。
图18A-18B示出了在部分节流模式下操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。
图19示出了在电动升压模式下操作分流式排气发动机系统期间的发动机操作参数的变化的示例图。
图20示出了在压缩机阈值模式下操作分流式排气发动机系统期间发动机操作参数的变化的示例图。
图21示出了分流式排气发动机系统的单个发动机循环期间的扫气排气歧管的压力和氧含量的变化的示例图。
图22示出了控制一个或多个发动机致动器以调整从发动机汽缸的扫气排气门到分流式排气发动机系统的进气道的排气再循环(EGR)流和直吹流的示例图。
图23示出了在电动模式下操作混合动力电动车辆以在起动发动机之前加热分流式排气发动机系统的示例图。
图24示出了在停机模式下操作分流式排气发动机期间发动机操作参数的变化的示例图。
图25示出了分流式排气发动机系统从起动到停机的操作的示例图。
具体实施方式
以下描述涉及用经由第一排气歧管到进气装置的直吹和排气再循环(EGR)操作分流式排气发动机的系统和方法。如图1A所示，分流式排气发动机可包括排它地耦接到每个汽缸的扫气排气门的第一排气歧管(在本文称为扫气排气歧管)。扫气歧管经由包括第一EGR阀(在本文中称为BTCC阀)的第一EGR通道在涡轮增压器压缩机的上游耦接到进气道。分流式排气发动机还包括排它地耦接到每个汽缸的放气排气门的第二排气歧管(在本文称为放气排气歧管)。放气歧管耦接到发动机的排气道，其中排气道包括涡轮增压器涡轮和一个或多个排放控制装置(其可包括一种或多种催化剂)。在一些实施例中，分流式排气发动机系统可包括耦接在扫气歧管和进气道或排气道之间的附加通道，如图1A所示。另外，在一些实施例中，分流式排气发动机系统可包括各种气门致动机构，并且可安装在混合动力车辆中，如图1B所示。由于多个排气歧管并且由于扫气歧管与进气道和排气道的不同耦接，分流式排气发动机可包括独特的空气-燃料控制系统，如图2A-2B所示。对于每个汽缸，扫气排气门和放气排气门在发动机循环中的不同时间打开和关闭，以便隔离燃烧排气的扫气和放气部分，并且将这些部分分别引导到扫气歧管和放气歧管，如在图3A所示。可调整每个发动机汽缸的进气门、扫气排气门和排放排气门的正时，以增加到进气装置的EGR和/或直吹，并且/或者在不同发动机操作模式下优化发动机性能，如图3B所示。
可在不同的发动机工况下不同地控制分流式排气发动机系统的各个气门的位置以及汽缸进气门和排气门的正时，如图4A-4B所示。例如，分流式排气发动机系统的不同操作模式可包括电动模式(在图14呈现的用于该模式的方法，以及在图23所示的对应的示例时序图)、冷起动模式(在图5呈现的用于该模式的方法，以及在图16所示的对应的示例时序图)、减速燃料切断模式(在图6呈现的用于该模式的方法，以及在图17所示的对应的示例时序图)、部分节流模式(在图7A-7B呈现的用于该模式的方法，以及在图18A-18B所示的对应的示例时序图)、电动升压模式(在图8呈现的用于该模式的方法，以及在图19所示的对应的示例时序图)、压缩机阈值模式(在图9呈现的用于该模式的方法，在图20所示的对应的示例时序图)、停机模式(在图15呈现的用于该模式的方法，以及在图24所示的对应的示例时序图)和基线直吹燃烧冷却(BTCC)模式(在图10-13呈现的用于该模式的方法，以及在图21和图22所示的对应的示例时序图)。在发动机的操作时段期间(例如，从钥匙打开启动到钥匙关闭停机)，分流式排气发动机系统可在多个上述操作模式之间转变。在图25中示出了从发动机起动到停机的发动机操作的这种时段的示例。以这种方式，可基于发动机系统的当前操作模式可不同地控制分流式排气发动机系统的发动机致动器，以便在每个发动机操作模式下提高发动机效率并减少发动机排放。
在下面的描述中，气门是可操作的或激活的表明其根据在用于一组给定的条件的燃烧循环期间确定的正时打开和/或关闭。同样，除非另有说明，气门是停用或无法使用的表明气门保持关闭。
图1A示出了可包括在汽车的推进系统中的多汽缸内燃发动机10的示意图。发动机10包括多个燃烧室(即汽缸)，其顶部可覆盖汽缸盖(未示出)。在图1A所示的示例中，发动机10包括以直列四缸配置布置的汽缸12,14,16和18。然而，应当理解，虽然图1A示出了四个汽缸，但是发动机10可包括任何配置(例如V-6、I-6、V-12、对置4缸等)的任何数量的汽缸。此外，在图1A所示的汽缸可具有如下面进一步描述的诸如图1B所示的汽缸配置的汽缸配置。汽缸12,14,16和18中的每个包括两个进气门和两个排气门，所述进气门包括第一进气门2和第二进气门4，所述排气门包括第一排气门(本文称为放气排气门或放气气门)8和第二排气门(称为本文扫气排气门或扫气气门)6。进气门和排气门在本文中可分别称为汽缸进气门和汽缸排气门。如下面参考图1B进一步解释的，可经由各种凸轮轴正时系统控制进气门中每个的正时(例如，打开正时、关闭正时、打开持续时间等)。在一个实施例中，第一进气门2和第二进气门4都可被控制到相同的气门正时(例如，使得它们在发动机循环中同时打开和关闭)。在替换的实施例中，可在不同的气门正时控制第一进气门2和第二进气门4。此外，可在与第二排气门6不同的气门正时控制第一排气门8(例如，使得相同汽缸的第一排气门和第二排气门在彼此不同的时间打开，并且在彼此不同的时间关闭)，如下面进一步讨论的。
每个汽缸经由进气道28从进气歧管44接收进气(或进气和再循环排气的混合物，如下面进一步解释的)。进气歧管44经由进气端口(例如，流道)耦接到汽缸。例如，图1A中示出了经由第一进气端口20耦接到每个汽缸的每个第一进气门2的进气歧管44。此外，进气歧管44经由第二进气端口22耦接到每个汽缸的每个第二进气门4。以这种方式，每个汽缸进气端口可经由第一进气门2或第二进气门4中对应的一个选择性地与其耦接的汽缸连通。每个进气端口可将空气和/或燃料供应到其耦接的汽缸以用于燃烧。
进气端口中的一个或多个可包括充气运动控制装置，诸如充气运动控制阀(CMCV)。如图1A所示，每个汽缸的每个第一进气端口20包括CMCV 24。CMCV 24也可称为涡流控制阀或滚动控制阀。CMCV 24可限制经由第一进气门2进入汽缸的气流。在图1A的示例中，每个CMCV 24可包括阀板；然而，气门的其它设计是可能的。需注意，为了本公开的目的，CMCV 24在被完全激活时处于“关闭”位置，并且阀板可完全倾斜到相应的第一进气端口20中，从而导致最大的进气流阻塞。替换，当被停用时，CMCV 24处于“打开”位置，并且阀板可完全旋转以基本上与气流平行，从而显著地最小化或消除气流充气阻塞。CMCV可在大部分时间保持在它们的“打开”位置，并且只有在期望涡流条件时才可被激活“关闭”。如图1A所示，每个汽缸的仅一个进气端口包括CMCV 24。然而，在替换的实施例中，每个汽缸的两个进气端口都可包括CMCV 24。响应于发动机工况(诸如发动机转速/负载，和/或当经由第二排气门6的直吹是有效的)，控制器12可致动CMCV 24(例如，经由气门致动器，该气门致动器可耦接到直接耦接到每个CMCV 24的旋转轴)，以将CMCV移动到打开位置或关闭位置，或者打开位置和关闭位置之间的多个位置，如下文进一步解释的。如本文所述，直吹空气或直吹燃烧冷却可指某种进气，其在进气门和第二排气门6之间的气门开口重叠时段(例如，当进气门和第二排气门6同时打开的时段)期间从每个汽缸的一个或多个进气门流到第二排气门6(并且进入第二排气歧管80)，同时不燃烧直吹空气。
可使用高压双级燃料系统(诸如图1B所示的燃料系统)以在喷射器66处产生燃料压力。因此，燃料可经由喷射器66直接喷射在汽缸中。响应于控制器12，无分电器点火系统88经由火花塞92向汽缸12,14,16和18提供点火火花。汽缸12,14,16和18各自耦接到两个排气端口，用于分别引导燃烧气体的放气部分和扫气部分。具体地，如图1A所示，汽缸12,14,16和18经由第二排气流道(例如，端口)82将燃烧气体(例如，扫气部分)排放到第二排气歧管(在本文称为扫气歧管)80，并且经由第一排气流道(例如，端口)86将燃烧气体(例如，放气部分)排放到第一排气歧管(在本文称为放气歧管)84。第二排气流道82从汽缸12,14,16和18延伸到第二排气歧管80。另外，第一排气歧管84包括第一歧管部分81和第二歧管部分85。汽缸12和18(在本文称为外侧汽缸)的第一排气流道86从汽缸12和18延伸到第一排气歧管84的第二歧管部分85。此外，汽缸14和16(在本文称为内侧汽缸)的第一排气流道86从汽缸14和16延伸到第一排气歧管84的第一歧管部分81。
每个排气流道可经由排气门与其耦接的汽缸选择性地连通。例如，第二排气流道82经由第二排气门6与它们相应的汽缸连通，并且第一排气流道86经由第一排气门8与它们相应的汽缸连通。当每个汽缸的至少一个排气门处于关闭位置时，第二排气流道82与第一排气流道86隔离。排气可以不在排气流道82和86之间直接地流动。上述排气系统在本文中可称为分流式排气歧管系统，其中来自每个汽缸的排气的第一部分被输出到第一排气歧管84，并且来自每个汽缸的排气的第二部分被输出到第二排气歧管80，并且其中第一排气歧管和第二排气歧管彼此不直接连通(例如，没有通道将两个排气歧管直接耦接到彼此，并且因此排气的第一部分和第二部分在第一排气歧管和第二排气歧管内不与彼此混合)。
发动机10包括涡轮增压器，其包括耦接在公共轴上的双级排气涡轮164和进气压缩机162。双级涡轮164包括第一涡轮163和第二涡轮165。第一涡轮163直接耦接到第一排气歧管84的第一歧管部分81，并且经由汽缸14和16的第一排气门8仅仅从汽缸14和16接收排气。第二涡轮165直接耦接到第一排气歧管84的第二歧管部分85，并且经由汽缸12和18的第一排气门8仅仅从汽缸12和18接收排气。第一涡轮和第二涡轮的旋转驱动设置在进气道28内的压缩机162的旋转。因此，进气在压缩机162处被升压(例如加压)，并且向下游行进到进气歧管44。排气离开第一涡轮163和第二涡轮165后进入公共排气道74。废气门可耦接在双级涡轮164的两端。具体地，废气门阀76可包括在旁路78中，旁路78耦接在双极涡轮164的入口上游的第一歧管部分81和第二歧管部分85中的每一个和双级涡轮164的出口的下游的排气道74之间。以这种方式，废气门阀(在本文称为涡轮废气门)76的位置控制由涡轮增压器提供的升压的量。在替换的实施例中，发动机10可包括单级涡轮，其中来自第一排气歧管84的所有排气都被引导到相同的涡轮的入口。
离开双级涡轮164的排气在排气道74中向下游流到第一排放控制装置70和第二排放控制装置72，第二排放控制装置72布置在排气道74内第一排放控制装置70的下游。在一个示例中，排放控制装置70和72可包括一种或多种催化剂砖。在一些示例中，排放控制装置70和72可以是三元型催化剂。在其它示例中，排放控制装置70和72可包括柴油氧化催化剂(DOC)和选择性催化还原催化剂(SCR)中的一种或多种。在另一个示例中，第二排放控制装置72可包括汽油微粒过滤器(GPF)。在一个示例中，第一排放控制装置70可包括催化剂，并且第二排放控制装置72可包括GPF。在通过排放控制装置70和72之后，排气可被引导出至尾管。
排气道74还包括与控制系统15的控制器12进行电子通信的多个排气传感器，如下面进一步描述的。如图1A所示，排气道74包括定位在第一排放控制装置70和第二排放控制装置72之间的第一氧传感器90。第一氧传感器90可被配置成测量进入第二排放控制装置72的排气的氧含量。排气道74可包括沿着排气道74定位的一个或多个附加的氧传感器，诸如定位在双级涡轮164和第一排放控制装置70之间的第二氧传感器91，和/或定位在第二排放控制装置72下游的第三氧传感器93。因此，第二氧传感器91可被配置成测量进入第一排放控制装置70的排气的氧含量，并且第三氧传感器93可被配置成测量离开第二排放控制装置72的排气的氧含量。在一个实施例中，一个或多个氧传感器90,91和93可以是通用排气氧(UEGO)传感器。替换地，双态排气氧传感器可代替氧传感器90,91和93。排气道74可包括各种其它传感器，诸如一个或多个温度和/或压力传感器。例如，如图1A所示，压力传感器96被定位在排气道74内第一排放控制装置70和第二排放控制装置72之间。因此，压力传感器96可被配置成测量进入第二排放控制装置72的排气的压力。压力传感器96和氧传感器90都被布置在排气道74内流动通道98耦接到排气道74的点处。流动通道98在本文中可被称为扫气歧管旁路通道(SMBP)98。扫气歧管旁路通道98直接耦接到第二排气(例如扫气)歧管80和排气道74，并且耦接在第二排气(例如扫气)歧管80和排气道74之间。阀97(在本文称为扫气歧管旁路阀，SMBV)设置在扫气歧管旁路通道98内，并且可由控制器12致动，以调整在第一排放控制装置70和第二排放控制装置72之间的位置处从第二排气歧管80到排气道74的排气流的量。
第二排气歧管80直接耦接到第一排气再循环(EGR)通道50。第一EGR通道50直接耦接在第二排气歧管80和压缩机(例如涡轮增压器压缩机)162的上游的进气道28之间(并且因此可称为低压EGR通道)。因此，排气(或如下文进一步说明的直吹空气)经由第一EGR通道50从第二排气歧管80被引导到压缩机162上游的进气道28。如图1A所示，第一EGR通道50包括EGR冷却器52，其被配置成冷却从第二排气歧管80流到进气道28和第一EGR阀54(其在本文可称为BTCC阀)的排气。控制器12被配置成致动和调整第一EGR阀54的位置，以便控制通过第一EGR通道50的空气流量。当第一EGR阀54处于关闭位置时，没有排气或进气可从第二排气歧管80流到压缩机162上游的进气道28。此外，当第一EGR阀54处于打开位置时，排气和/或直吹空气可从第二排气歧管80流到压缩机162上游的进气道28。控制器12可另外将第一EGR阀54调整到完全打开和完全关闭之间的多个位置。
第一喷气器56定位在进气道28内的EGR通道50的出口处。第一喷气器56可包括在压缩机162的入口处提供压力增加的收缩部或文丘里管。因此，来自EGR通道50的EGR可与通过进气道28流到压缩机162的新鲜空气混合。因此，来自EGR通道50的EGR可充当第一喷气器56上的动力流。在替换的实施例中，可不存在定位在EGR通道50的出口处的喷气器。相反，压缩机162的出口可被成形为喷气器，其降低气体压力以协助EGR流(并且因此，在该实施例中，空气是动力流，并且EGR是二次流)。在另一个实施例中，来自EGR通道50的EGR可被引入到压缩机162的叶片的后缘处，从而允许直吹空气经由EGR通道50到进气道28。
第二EGR通道58耦接在第一EGR通道50和进气道28之间。具体地，如图1A所示，第二EGR通道58在EGR阀54和EGR冷却器52之间耦接到第一EGR通道50。在替换的实施例中，当第二EGR通道58包括在发动机系统中时，系统可不包括EGR冷却器52。此外，第二EGR通道58直接耦接到压缩机162下游的进气道28。由于该耦接，第二EGR通道58在本文可被称为中压EGR通道。此外，如图1A所示，第二EGR通道58耦接到增压空气冷却器(CAC)40上游的进气道28。CAC 40被配置成当进气(其可以是来自发动机系统外部的新鲜的进气和排气的混合物)通过CAC 40时对其冷却。因此，来自第一EGR通道50和/或第二EGR通道58的再循环排气可在进入进气歧管44之前经由CAC 40进行冷却。在替换的实施例中，第二EGR通道58可耦接到CAC40下游的进气道28。在该实施例中，在第一EGR通道50内可不设置EGR冷却器52。此外，如图1A所示，第二喷气器57可在第二EGR通道58的出口处定位在进气道28内。
第二EGR阀59(例如，中压EGR阀)设置在第二EGR通道58内。第二EGR阀59被配置成调整通过第二EGR通道58的气流(例如，进气或排气)的量。如下面进一步描述的，基于(例如，根据)发动机工况，控制器12可将EGR阀59致动到打开位置(允许通过第二EGR通道58的流)、关闭位置(阻塞通过第二EGR通道58的流)或完全打开与完全关闭之间的多个位置。例如，致动EGR阀59可包括控制器12向EGR阀59的致动器发送电子信号，以将EGR阀59的阀板移动到打开位置、关闭位置或完全打开与完全关闭之间的某个位置。如下面进一步解释的，基于发动机系统中的系统压力和替换阀的位置，空气可在第二EGR通道58内朝向进气道28流动或在第二EGR通道58内朝向第二排气歧管80流动。
进气道28还包括与进气歧管44连通的电子进气节气门。如图1A所示，进气节气门62定位在CAC 40的下游。通过控制系统15经由通信地耦接到控制器12的节气门致动器(未示出)可调整节气门62的节流板64的位置。通过调制进气节气门62，在操作压缩机162的同时一定量的新鲜空气可从大气被引入，并且/或者一定量的再循环的排气可从一个或多个EGR通道被引入到发动机10中，通过CAC 40冷却并且在压缩机(或升压的)压力下经由进气歧管44被递送到发动机汽缸。为了减少压缩机喘振，由压缩机162压缩的充气的至少一部分可再循环到压缩机入口。可设置压缩机再循环通道41，用于将来自CAC 40上游的压缩机出口的压缩空气再循环到压缩机入口。可提供压缩机再循环阀(CRV)42，用于调整再循环到压缩机入口的再循环流的量。在一个示例中，响应于实际的或预期的压缩机喘振条件，CRV 42可经由来自控制器12的命令被致动打开。
第三流动通道30(其在本文中可被称为热管)耦接在第二排气歧管80和进气道28之间。具体地，第三流动通道30的第一端部直接耦接到第二排气歧管80，并且第三流动通道30的第二端部直接耦接到进气节气门62的下游和进气歧管44的上游的进气道28。第三阀32(例如，热管阀)设置在第三流动通道30内，并且被配置成调整通过第三流动通道30的空气流量。响应于从控制器12发送到第三阀32的致动器的致动信号，第三阀32可被致动到完全打开位置、完全关闭位置或完全打开和完全关闭之间的多个位置。
第二排气歧管80和/或第二排气流道82可包括设置在其中的一个或多个传感器(诸如压力传感器、氧传感器和/或温度传感器)。例如，如图1A所示，第二排气歧管80包括设置在其中的压力传感器34和氧传感器36，并且被配置成分别测量离开第二排气门6并进入第二排气歧管80的排气和直吹(例如，进气)空气的压力和氧含量。除氧传感器36之外或替代氧传感器36，每个第二排气流道82可包括设置在其中的单个氧传感器38。因此，基于氧传感器38的输出可确定经由第二排气门6离开每个汽缸的排气和/或直吹空气的氧含量。
在一些实施例中，如图1A所示，进气道28可包括电动压缩机60。电动压缩机60设置在旁路通道61中，旁路通道61在电动压缩机阀63的上游和下游耦接到进气道28。具体地，旁路通道61的入口耦接到电动压缩机阀63上游的进气道28，并且旁路通道61的出口耦接到电动压缩机阀63下游和第一EGR通道50耦接到进气道28的位置上游的进气道28。此外，旁路通道61的出口被耦接在进气道28中涡轮增压器压缩机162的上游。通过使用存储在能量存储装置中的能量，电动马达可电驱动电动压缩机60。在一个示例中，电动马达可以是电动压缩机60的一部分，如图1A所示。当要求附加的升压(例如，进气压力的增加高于大气压力)超过由压缩机162提供的量时，控制器12可启用电动压缩机60，使得其旋转并增加流过旁路通道61的进气的压力。此外，控制器12可将电动压缩机阀63致动成关闭或部分关闭的位置，以引导增加量的进入空气通过旁路通道61和电动压缩机60。
进气道28可包括一个或多个附加的传感器(诸如附加的压力、温度、流率和/或氧传感器)。例如，如图1A所示，进气道28包括设置在压缩机162、电动压缩机阀63上游的质量空气流量(MAF)传感器48，并且在该处第一EGR通道59耦接到进气道28。进气压力传感器31和进气温度传感器33定位在压缩机162的上游和第一EGR通道50耦接到进气道28的位置的下游的进气道28中。进气氧传感器35和进气温度传感器43可位于压缩机162的下游和CAC40的上游的进气道28中。附加的进气压力传感器37可定位在CAC 40的下游和节气门28的上游的进气道28中。在一些实施例中，如图1A所示，附加的进气氧传感器39可定位在CAC 40和节气门28之间的进气道28中。此外，进气歧管压力(例如，MAP)传感器122和进气歧管温度传感器123定位在进气歧管44内所有发动机汽缸的上游。
在一些示例中，发动机10可耦接到混合动力车辆中的电动马达/电池系统(如图1B所示)。混合动力车辆可具有并联配置、串联配置或其变型或组合。此外，在一些实施例中，可采用其它发动机配置，例如柴油发动机。
通过包括控制器12的控制系统15和来自车辆操作者经由输入装置(图1A中未示出)的输入，可至少部分地控制发动机10。控制系统15被示出接收来自多个传感器16(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81。作为一个示例，传感器16可包括位于进气道28、进气歧管44、排气道74和第二排气歧管80内的压力传感器、温度传感器和氧传感器，如上所述。其它的传感器可包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器，和/或耦接在进气道中节气门下游的用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器。下面参考图1B详细描述附加的系统传感器和致动器。作为另一个示例，致动器81可包括燃料喷射器、阀63,阀42,阀54,阀59,阀32,阀97,阀76和节气门62。致动器81还可包括耦接到汽缸进气门和排气门的各种凸轮轴正时致动器(如下面参考图1B进一步描述的)。基于对应于一个或多个程序的在控制器12的存储器中编程的指令或代码，控制器12可接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且响应于处理的输入数据，触发致动器。在本文的图4A-15中描述了示例控制程序(例如，方法)。例如，调整从第二排气歧管80到进气道28的EGR流可包括调整第一EGR阀54的致动器以调整从第二排气歧管80流到压缩机162上游的进气道28的排气流的量。在另一个示例中，调整从第二排气歧管80到进气道28的EGR流可包括调整排气门凸轮轴的致动器以调整第二排气门6的打开正时。
以这种方式，图1A的第一排气歧管和第二排气歧管可被设计成分别引导排气的放气部分和扫气部分。第一排气歧管84可经由第一歧管部分81和第二歧管部分85将排气的放气脉冲引导到双级涡轮164，而第二排气歧管80可经由第一EGR通道50和第二EGR通道58中一个或多个将排气的扫气部分引导到进气道28，并且/或者经由流动通道98将排气的扫气部分引导到双级涡轮164的下游的排气道74。例如，第一排气门8通过第一排气歧管84将排气的放气部分引导到双级涡轮164以及第一排放控制装置70和第二排放控制装置72，而第二排气门6引导排气的扫气部分通过第二排气歧管80，并且经由一个或多个EGR通道到进气道28，或者经由流动通道98到排气道74和第二排放控制装置72。
应当注意，虽然图1A示出了包括第一EGR通道50、第二EGR通道58、流动通道98和流动通道30中的每一个的发动机10，但是在替换的实施例中，发动机10可仅包括这些通道的一部分。例如，在一个实施例中，发动机10可仅包括第一EGR通道50和流动通道98，并且不包括第二EGR通道58和流动通道30。在另一个实施例中，发动机10可包括第一EGR通道50、第二EGR通道58和流动通道98，但不包括流动通道30。在另一个实施例中，发动机10可包括第一EGR通道50、流动通道30和流动通道98，但不包括第二EGR通道58。在一些实施例中，发动机10可不包括电动压缩机60。在其它实施例中，发动机10可包括图1A所示的传感器的全部或仅仅一部分。
现在参考图1B，其描绘了可安装在车辆100中的内燃发动机10的单个汽缸的局部视图。因此，先前在图1A中介绍的部件用相同的附图标记表示，并且不再重新介绍。发动机10被示出具有燃烧室(汽缸)130，冷却套筒114，以及具有定位在其中且连接到曲轴140的活塞136的汽缸壁132。燃烧室130被示出经由相应的进气门152和排气门156与进气道146和排气道148连通。如先前在图1A中所描述的，发动机10的每个汽缸都可沿着两个管道排出燃烧产物。在所示的视图中，排气道148表示从汽缸通向涡轮(诸如图1A的第一排气流道86)的第一排气流道(例如，端口)，而在该视图中第二排气流道不可见。
同样如先前在图1A中详细描述的，发动机10的每个汽缸可包括两个进气门和两个排气门。在所示的视图中，进气门152和排气门156位于燃烧室130的上部区域处。使用包括一个或多个凸轮的相应的凸轮致动系统，通过控制器12可控制进气门152和排气门156。凸轮致动系统可利用凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，以改变气门操作。在所示的示例中，通过进气凸轮151控制每个进气门152，并且通过排气凸轮153控制每个排气门156。分别根据设定的进气门正时和排气门正时，经由进气门正时致动器101可致动进气凸轮151，并且经由排气门正时致动器103可致动排气凸轮153。在一些示例中，分别经由进气门正时致动器101和排气门正时致动器103可停用进气门和排气门。例如，控制器可向排气门正时致动器103发送信号以停用排气门156，使得其保持关闭并且在其设定的正时不打开。进气门152和排气门156的位置可分别由气门位置传感器155和157确定。如上面所介绍的，在一个示例中，每个汽缸的所有排气门可通过相同的排气凸轮轴控制。因此，扫气(第二)排气门和放气(第一)排气门的正时可经由一个凸轮轴一起调整，但是它们可各自具有相对于彼此不同的正时。在另一个示例中，每个汽缸的扫气排气门可通过第一排气凸轮轴控制，并且每个汽缸的放气排气门可通过不同的第二排气凸轮轴控制。以这种方式，可彼此分离地调整扫气气门和放气气门的气门正时。在替换的实施例中，扫气排气门和/或放气排气门的凸轮或气门正时系统可采用凸轮系统中的凸轮、扫气气门上的电动液压型系统和/或扫气气门上的机电气门升程控制。
例如，在一些实施例中，进气门和/或排气门可由电动气门致动来控制。例如，汽缸130可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门，以及经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。在其它实施例中，通过公共的气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统可控制进气门和排气门。
在一个示例中，进气凸轮151包括分开且不同的凸轮凸角，其提供用于燃烧室130的两个进气门中每一个的不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等等)。同样，排气凸轮153可包括分开且不同的凸轮凸角，其提供用于燃烧室130的两个排气门中每一个的不同的气门廓线(例如，气门正时、气门升程、持续时间等等)。在另一个示例中，进气凸轮151可包括公共的凸角，或类似的凸角，其提供用于两个进气门中每一个的基本上类似的气门廓线。
另外，用于不同的排气门的不同的凸轮廓线可用来将在低汽缸压力下排出的排气与在排气压力下排出的排气分开。例如，第一排气凸轮廓线可刚好在燃烧室130的动力冲程的BDC(下止点)之前从关闭位置打开第一排气门(例如放气气门)，并且在上止点(TDC)之前很久关闭相同的排气门，从而将放气气体从燃烧室选择性地排出。此外，第二排气凸轮廓线可被定位成在排气冲程的中点之前从关闭的第二排气门(例如，扫气气门)打开，并且在TDC之后关闭，从而将排气的扫气部分选择性地排出。
因此，第一排气门和第二排气门的正时可将汽缸放气气体与排气的扫气部分隔离，同时汽缸余隙容积中的任何残留排气可在进气门和扫气排气门之间正的气门重叠期间借助新鲜的进气直吹而被清除出去。通过使离开汽缸的排气的第一部分(例如，较高压力的排气)流动到(一个或多个)涡轮和较高压力的排气道，并且使排气的稍后的第二部分(例如，较低压力的排气)和直吹空气流动到压缩机入口，提高发动机系统效率。可提高涡轮能量回收率，并且可通过增加EGR和减少爆震来提高发动机效率。
继续参考图1B，排气传感器126被示出耦接到排气道148。传感器126可定位在一个或多个排放控制装置，诸如图1A和图1B的装置70和72上游的排气道中。传感器126可从用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器中选择，例如，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)，双态氧传感器或EGO(如所示)、HEGO(加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。下游排放控制装置可包括三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、GPF、各种其它的排放控制装置，或它们的组合中的一个或多个。
通过位于排气道148中的一个或多个温度传感器(未示出)，可估计排气温度。替换地，基于发动机工况，诸如速度，负载，空燃比(AFR)，火花正时等等，可推断排气温度。
汽缸130可具有压缩比，其是当活塞136在下止点与在上止点时的容积比。常规地，压缩比在9:1到10:1的范围中。但是，在使用不同的燃料的一些示例中，可增加压缩比。例如，这可在使用较高辛烷值燃料或具有较高的潜在汽化焓的燃料时发生。如果使用直接喷射，由于其对发动机爆震的影响，则也可增加压缩比。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于发起燃烧的火花塞92。在选择操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统188可通过火花塞92将点火火花提供到燃烧室130。但是，在一些实施例中，可省略火花塞92，诸如当发动机10可通过自点火或通过燃料的喷射发起燃烧时，如同一些柴油发动机的情况。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可被配置成具有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制示例，汽缸130被示出包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出直接地耦接到燃烧室130，用于与通过电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接地喷射到燃烧室。以这种方式，燃料喷射器66将所谓的燃料的直接喷射(下文也称为“DI”)提供到燃烧汽缸130中。虽然图1示出喷射器66为侧喷射器，但是其也可位于活塞的顶部，诸如靠近火花塞92的位置。当用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料较低的挥发性，这个位置可改善混合和燃烧。替换地，喷射器可位于进气门的顶部且靠近进气门，以改善混合。在替换的实施例中，喷射器66可以是进气道喷射器，其将燃料提供进汽缸130上游的进气端口中。
燃料可从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统180被递送到燃料喷射器66。替换地，燃料可在较低压力下通过单级燃料泵被递送，在该情况下，压缩冲程期间，直接燃料喷射的正时可比如果使用高压燃料系统更受限。此外，虽然未示出，燃料箱可具有压力换能器，其将信号提供到控制器12。燃料系统180中的燃料箱可容纳具有不同燃料品质的燃料，诸如不同的燃料成分。这些差异可包括不同的含醇量，不同的辛烷值，不同汽化热，不同的燃料混合物，和/或它们的组合等等。在一些实施例中，燃料系统180可耦接到燃料蒸汽回收系统，其包括用于存储再加注燃料和昼间燃料蒸汽的滤罐。在满足冲洗条件的发动机操作期间，燃料蒸汽可从滤罐被冲洗到发动机汽缸。例如，冲洗蒸汽可在大气压力下或低于大气压力下经由第一进气道被自然地吸入汽缸。
发动机10可至少部分地通过控制器12并且可通过来自车辆操作者113经由诸如加速踏板116的输入装置118的输入控制。输入装置118向控制器12发送踏板位置信号。控制器12在图1B中被示为微型计算机，其包括：微处理器单元102，输入/输出端口104，在该具体示例中被示为只读存储器106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质，随机存取存储器108、不失效存储器110，以及数据总线。使用计算机可读数据可编程存储介质只读存储器106，所述计算机可读数据表示通过微处理器102可执行的指令，用于执行下面所述的方法和程序以及被预期但没有具体列出的其它变型形式。除了先前讨论的那些信号，控制器12可从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，其包括：来自空气质量流量传感器48的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其它的类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)，来自EGR传感器126的汽缸AFR，以及来自爆震传感器和曲轴加速传感器的异常燃烧。控制器12可从信号PIP产生发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。
基于来自上述传感器中的一个或多个的输入，控制器12可调整一个或多个致动器，诸如燃料喷射器66，节气门62，火花塞92，进气门/排气门和凸轮等等。基于对应于一个或多个程序的在其中编程的指令或代码，控制器可接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且响应于处理的输入数据，触发致动器。
在一些示例中，车辆100可以是具有可用于一个或多个车辆车轮160的多个扭矩源的混合动力车辆。在其它示例中，车辆100是仅具有发动机的常规车辆或仅具有(一个或多个)电机的电动车辆。在图1B所示的示例中，车辆100包括发动机10和电机161。电机161可以是马达或马达/发电机，因此在本文也可称为电动马达。当一个或多个离合器166接合时，发动机10的曲轴140和电机161经由变速器167连接到车辆车轮160。在所示出的示例中，第一离合器166设置在曲轴140与电机161之间，并且第二离合器166设置在电机161与变速器167之间。控制器12可向每个离合器166的致动器发送信号以接合或脱离离合器，以便将曲轴140与电机161及其连接的部件连接或断开，以及/或者将电机161与变速器167及其连接的部件连接或断开。变速器167可以是变速箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力系可以用各种方式配置，其包括并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机161从牵引电池170接收电力，以向车辆车轮160提供扭矩。例如在制动操作期间，电机161也可作为发电机操作，以提供电力对电池170进行充电。
参考图2A，示出了用于内燃发动机10的发动机空燃比控制系统200和流入排气排放装置的空燃比的框图。系统200的至少一部分可结合到如图1A-1B所示的系统，作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令。系统200的其它部分可以是经由图1A-1B所示的控制器12执行的动作，以改变现实世界中的装置或致动器的状态。本文描述的发动机空气-燃料控制器可与先前描述的传感器和致动器协同工作。
在框202输入基本期望的发动机空燃比。框202包括用于多个发动机转速和负载对的经验确定的空燃比。在一个示例中，经验确定的空燃比被存储在控制器存储器中的表中。该表可通过目前的发动机转速和发动机负载值进行索引。该表为目前的发动机转速和负载输出期望的发动机空燃比(例如，14.6:1)。框202将期望的发动机空燃比输出到求和节点204和除法节点203。
通过质量空气流量传感器或进气歧管压力传感器(诸如图1A-1B所示的MAF 48和/或MAP 122)确定的发动机空气质量流量在框201被输入到控制系统200。发动机空气质量流量在除法节点203除以来自框202的期望的发动机空燃比，以提供期望的发动机燃料质量流率。发动机燃料质量流率被输出到乘法节点208。
在求和节点204处，从期望的发动机空燃比减去从氧传感器91确定的实际发动机空燃比以提供空燃比误差。此外，将空燃比偏差或偏移值加到期望的发动机空燃比和实际的发动机空燃比以提高催化剂效率。空燃比偏差是求和节点248的输出。求和节点204将空燃比误差输出到比例/积分控制器206。比例/积分(PI)控制器206对误差进行积分并且将比例和积分增益应用于空燃比误差，以输出燃料流量控制校正或调整到乘法节点208。来自除法节点203的期望的发动机燃料质量流率在乘法节点208处乘以燃料流量控制校正。乘法节点208的输出是经调整的燃料流量，其经由燃料喷射器传递函数在框210处被转换为燃料喷射器脉冲宽度。框210输出燃料脉冲宽度以驱动发动机燃料喷射器(例如，图2A中未示出，在图1A-1B中示为燃料喷射器66)，并且发动机燃料喷射器将经调整的燃料流量或校正的燃料流量喷射到发动机10。
发动机10将排气输出到涡轮增压器涡轮(例如，图1A的163/165)。排气通过涡轮增压器涡轮163/165并进入排放控制装置70。排放控制装置70可以是三元催化剂。排气从排放控制装置70流入排放控制装置72。排放控制装置72可以是三元催化剂、微粒过滤器、氧化催化剂或催化剂和微粒过滤器的组合。在经过排放控制装置72之后，处理后的排气流到大气。如上所述，涡轮增压器涡轮163/165、排放控制装置70和排放控制装置72可以是发动机的排气系统的一部分，并且可沿着发动机的排气道定位。
发动机排出的排气可通过氧传感器91来感测，以提供实际的发动机空燃比。实际的发动机空燃比可用作控制系统200中的反馈。实际的发动机空燃比被输入到求和节点204。通过氧传感器90可对排放控制装置70的下游和排放控制装置72的上游的排气进行采样，以确定排气系统内的空燃比。氧传感器90定位在排气道中，所述排气道在排放控制装置70和排放控制装置72之间延伸。替换地，经由定位在排放控制装置72下游的氧传感器(例如，图1A所示的氧传感器93)代替氧传感器90对排气进行取样。氧传感器90或93的输出被引导到开关222，在该处其然后基于经由模式切换逻辑224确定的开关222的状态被发送到求和节点248或求和节点232。
模式切换逻辑224确定发动机操作状态，并且其可基于发动机操作模式改变开关222的位置或状态。具体地，当发动机空气流量小于阈值并且当不要求排气排放装置再生时，模式切换逻辑将开关222命令到其基本位置。当发动机空气流量小于阈值并且当不要求排气排放装置再生时，模式切换逻辑224还经由第一致动器参考函数226命令被定位在扫气歧管旁路通道98中的图1A的阀97关闭。开关222显示在其基本位置。在其基本位置或第一位置，开关222将氧传感器输出数据发送到求和节点248。当开关222处于第一位置时，空气(例如，直吹)不被供应到排气系统(经由扫气歧管旁路通道98)。
当发动机空气流量大于阈值时，或者当排气排放装置要被再生时，模式切换逻辑224将开关222移动到由模式切换逻辑224指示的箭头250所示的第二位置。在其第二位置，开关222将氧传感器90的输出引导到求和节点232。当发动机空气流量大于阈值时，或者当排气排放装置被再生时，模式切换逻辑224经由从第一参考函数226输出到阀97的控制信号来打开阀97。经由扫气歧管旁路通道98提供到排气系统的气流速率经由第二参考函数228进行开环调整。在一个示例中，第二参考函数228输出气门位置命令，进气门和排气门重叠的量(例如，进气门和排气门同时打开的曲轴角度持续时间)，升压压力命令，或基于发动机空燃比和在发动机中燃烧的燃料和空气的质量流率的其它气流调整命令。例如，发动机中燃烧的燃料和空气的发动机空燃比和质量流率可以用于索引表或函数，该表或函数输出气门位置命令、进气门和排气门重叠量的命令或升压压力命令。经由扫气歧管提供到排气系统的气流速率经由输入到求和节点232的空燃比进行闭环控制。根据从求和节点236输出的控制调整，在发动机10处调整气门打开量、进气门和排气门重叠持续时间、升压压力或可调整通过扫气歧管的气流的其它致动器的致动。因此，PI控制器234通过修改第二参考函数228的输出来调整发动机气流致动器。
替换地，代替氧传感器输出，基于存储在排放控制装置72中的碳烟质量的估计值或排放控制装置72的温度估计值，可对经由扫气歧管提供到排气系统的气流速率进行开环控制。碳烟估计可基于排放控制装置72两端的压差或本领域已知的其它发动机工况。基于诸如发动机转速和负载的发动机工况，可估计排放控制装置72的温度。此外，基于排放控制装置72的温度或排放控制装置72两端的压力差可对空气流率进行闭环控制。在这种示例中，温度或压差代替求和节点232处的氧传感器输入，并且空气-燃料参考值被温度或压力参考值代替。流到排气系统的空气没有参与发动机内的燃烧。
在一个示例中，第二参考函数228向可变气门正时致动器(例如，图1B所示的101和103)输出控制命令，以调整同一汽缸的进气门和扫气排气门之间的气门打开重叠的量，以及因此调整被引导到排放控制装置72的直吹空气(例如，直吹空气的量)。替换地，第二参考函数228将控制信号输出到诸如图1A的气门32或图1A的气门97的气门，每个气门可调整到排气系统和排放控制装置72的气流。此外，在一些示例中，第二致动器参考函数228将控制信号输出到用于调整升压压力的涡轮增压器废气门致动器，其也可用于通过升高和降低升压压力来调整直吹空气以调整到排放控制装置72的空气流量。
从扫气歧管向排气系统递送空气的正时可如下：化学计量或稀发动机空燃比被富化至富化学计量的发动机空燃比，并且在通过富化学计量的发动机空燃比产生的排气到达下游排放装置72的位置之前，供应到排气系统的空气早一个发动机循环被递送到下游排放装置72。在稀化富的或化学计量的发动机空燃比之前，可停止到排气系统的空气递送。
当开关222处于其第二位置时，来自氧传感器90或93的氧传感器数据被输出到求和节点232而不是求和节点248。从参考框230提供的期望的排气空燃比减去来自氧传感器90或93的实际的排气空燃比。从参考框230输出的期望的排气空燃比可不同于从框202输出的期望的发动机空燃比。在一个示例中，期望的排气空燃比被经验地确定并存储到通过发动机转速和负载索引的表。当发动机空燃比在高的发动机转速和负载下为富时(其中发动机空气流量大于阈值)，从框230输出的期望的排气空燃比可以是化学计量的空燃比。当发动机空燃比为化计学量时，并且当请求排气排放装置再生时，从框230输出的期望的排气空燃比可以是稀化学计量的。从期望的发动机排气空燃比减去实际的发动机排气空燃比提供被输入到第二PI控制器234的发动机排气空燃比误差。排气空燃比误差由PI控制器操作，并且向求和节点236提供控制校正。
发动机转速(N)和负载值用于索引表244中的空气燃料偏差值。空气燃料偏差值是存储在控制器存储器中的经验确定的值，并且空气燃料偏差值提供对排气系统中的空气-燃料混合物的调整，以提高催化剂效率。当开关222处于其基本位置时，在求和节点204处将排气系统中的空气燃料偏差和空燃比加到期望的发动机空燃比和发动机排出空燃比。如果开关222不在其基本位置，则求和节点248的输出可被调整到预定的值，诸如零。
在控制系统200可如何操作的第一示例中，来自求和节点236的控制调整输出可以是进气门和排气门重叠的量的调整，其导致空气通过发动机而不参与发动机内的燃烧。通过增加进气门和排气门重叠，可增加通过发动机并且经由扫气歧管旁路通道(例如图1A所示的98)进入排气系统中的空气流量。相反，通过减少进气门和排气门重叠，可减少通过发动机并且经由扫气歧管旁路通道进入排气系统的空气流量。
在控制系统200可如何操作的第二示例中，来自求和节点236的控制调整输出可以是对定位在扫气歧管旁路通道中的气门(例如，图1A的97)或定位在热管(例如，图1A中的30)中的气门(例如，图1A的32)的调整。如果发动机10使用高升压压力在高负载下操作，则进气歧管压力可大于扫气歧管压力和排气系统压力，使得尚未参与燃烧的新鲜空气可通过热管到扫气歧管并进入排气系统以稀化排气并向排放控制装置72提供氧气。替换地，新鲜空气可在不参与燃烧的情况下通过发动机汽缸并进入扫气歧管80。然后空气可通过扫气歧管旁路通道98被引导到排放控制装置72，以稀化排气并向排放控制装置72提供氧气。响应于对再生排放控制装置的请求，空气可以相同的方式被引导到排放控制装置72。在排放控制装置是微粒过滤器的一个示例中，响应于微粒过滤器两端的压降超过阈值压力，可进行对再生微粒过滤器的请求。
以这种方式，系统200可控制由氧传感器91观察到的发动机空燃比和由氧传感器90或93观察到的排气空燃比，同时在第一模式下不将空气引导到排气系统。当空气经由扫气歧管被引导到排气系统时，系统200还可控制由氧传感器91观察到的发动机空燃比和由氧传感器90或93观察到的排气空燃比。提供到排气系统的不参与发动机内的燃烧的空气的量可以基于氧传感器90或93的输出，以及对耦接到扫气歧管的气门的调整，进气门和排气门重叠或升压压力而被闭环反馈控制。
现在参考图2B，示出了用于内燃发动机10的发动机空燃比控制系统250和流入排气排放装置的空燃比的另一个实施例的框图。控制系统250的至少一部分可结合到如图1A-1B所示的系统，作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令。控制系统250的其它部分可以是经由图1A-1B所示的控制器12执行的动作，以改变现实世界中的装置或致动器的状态。本文描述的发动机空气-燃料控制器可与先前描述的传感器和致动器协同工作。
在框252输入基本期望的发动机空燃比。框252包括用于多个发动机转速和负载对的经验确定的空燃比。在一个示例中，经验确定的空燃比被存储在控制器存储器中的表中。该表可通过目前的发动机转速和发动机负载值进行索引。该表输出目前的发动机转速和负载的期望发动机空燃比(例如，14.6:1)。框252将期望的发动机空燃比输出到求和节点254和除法节点253。
在框251，通过质量空气流量传感器或进气歧管压力传感器确定的发动机空气质量流量被输入到控制系统250。发动机空气质量流量在除法节点253除以来自框252的期望发动机空燃比，以提供期望的发动机燃料质量流率。发动机燃料质量流率被输出到乘法节点258。
在求和节点254处，从期望的发动机空燃比减去从氧传感器91确定的实际发动机空燃比以提供空燃比误差。此外，将空燃比偏差或偏移值加到期望的发动机空燃比和实际的发动机空燃比以提高催化剂效率。空燃比偏差是求和节点278的输出。求和节点254将空燃比误差输出到比例/积分控制器256。比例/积分(PI)控制器256对误差进行积分并且将比例和积分增益应用于空燃比误差，以输出燃料流量控制校正或调整到乘法节点258。来自除法节点253的期望的发动机燃料质量流率在乘法节点258处乘以燃料流量控制校正。响应于来自PI控制器274的输出，在乘法节点259处进一步调整乘法节点258的输出。该调整补偿了经由氧传感器90或93确定的排气系统内的排气空燃比的变化。乘法节点259的输出(例如，燃料流量调整)经由燃料喷射器传递函数在框260处被转换为燃料喷射器脉冲宽度。框260输出燃料脉冲宽度以驱动发动机燃料喷射器(例如，图2B中未示出，在图1A-1B中被示为物品66)，并且发动机燃料喷射器将经调整的燃料流量或校正的燃料流量喷射到发动机10。
发动机10将排气输出到涡轮增压器涡轮(例如，图1A的163/165)。排气通过涡轮增压器涡轮163/165并进入排放控制装置70。排放控制装置70可以是三元催化剂。排气从排放控制装置70流入排放控制装置72。排放控制装置72可以是三元催化剂、微粒过滤器、氧化催化剂、或催化剂和微粒过滤器的组合。在经过排放控制装置72之后，处理后的排气流到大气。
发动机排出排气可通过氧传感器91来感测，以提供实际的发动机空燃比。实际的发动机空燃比可用作控制系统250中的反馈。实际的发动机空燃比被输入到求和节点254。通过氧传感器90可对排放控制装置70的下游和排放控制装置72的上游的排气进行采样，以确定排气系统内的空燃比。氧传感器90定位在排气道中，所述排气道在排放控制装置70和排放控制装置72之间延伸。替换地，经由定位在排放控制装置72下游的氧传感器(例如，图1A所示的氧传感器93)代替氧传感器90对排气进行取样。氧传感器90或93的输出被引导到开关262，在该处其然后基于经由模式切换逻辑264确定的开关262的状态被发送到求和节点278或求和节点272。
模式切换逻辑264确定发动机操作状态，并且可基于发动机操作模式改变开关262的位置或状态。具体地，当发动机空气流量小于阈值并且当不要求排气排放装置再生时，模式切换逻辑将开关262命令到其基本位置。当发动机空气流量小于阈值并且当不要求排气排放装置再生时，模式切换逻辑264还命令经由第一致动器参考函数266关闭被定位在扫气歧管旁路通道98中的图1A的阀97。开关262显示在其基本位置。在其基本位置或第一位置，开关262将氧传感器输出数据发送到求和节点278。
当发动机空气流量大于阈值时，或者当排气排放装置要被再生时，模式切换逻辑264将开关262移动到由模式切换逻辑264指示的箭头150所示的第二位置。在其第二位置，开关262将氧传感器90的输出引导到求和节点272。当发动机空气流量大于阈值时，或者当排气排放装置被再生时，模式切换逻辑264经由从第一参考函数266输出到阀97的控制信号来打开阀97。经由扫气歧管旁路通道98提供到排气系统的气流速率经由第二参考函数268进行开环调整。在一个示例中，第二参考函数268输出气门位置命令，进气门和排气门重叠的量(例如，进气门和排气门同时打开的曲轴角度持续时间)，升压压力命令，或基于在发动机中燃烧的燃料和空气的发动机空燃比和质量流率的其它空气流量调整命令。例如，发动机中燃烧的燃料和空气的发动机空燃比和质量流率可以用来索引表或函数，该表或函数输出气门位置命令、进气门和排气门重叠量的命令或升压压力命令。
响应于定位在排放控制装置70上游的排气系统中的氧传感器91的输出，模式切换逻辑264还可控制空气经由扫气歧管旁路通道98被引导到排气系统的路径。例如，如果氧传感器91的输出是第一值(例如，第一空燃比估计)，则可经由发动机汽缸、扫气歧管和扫气歧管旁路管将空气提供到排放装置72的上游和排放装置70的下游的位置处的排气系统。通过调整气门正时可调整供应到排气系统的空气流率。如果氧传感器91的输出是第二值(例如，第二空燃比估计)，则可经由热管30、扫气歧管80和扫气歧管旁路管98将空气提供到排放装置72的上游和排放装置70的下游的位置处的排气系统。通过调整阀32和/或阀97可调整供应到排气系统的空气流率。通过选择性地使尚未参与燃烧的空气通过不同路径，可以在较大范围的发动机工况下将空气递送到排气系统，使得可减少发动机排放。
当开关262处于其第二位置时，来自氧传感器90或93的氧传感器数据被输出到求和节点272而不是求和节点278。从参考框270提供的期望的排气空燃比减去来自氧传感器90或93的实际的排气空燃比。从参考框270输出的期望的排气空燃比可不同于从框252输出的期望的发动机空燃比。在一个示例中，期望的排气空燃比被经验地确定并存储到由发动机转速和负载索引的表。当发动机空燃比在高的发动机转速和负载下为富时，从框270输出的期望的排气空燃比可以是化学计量的空燃比。虽然发动机空燃比为化学计量，但当请求排气排放装置再生时，从框270输出的期望的排气空燃比可以是稀化学计量。从期望的发动机排气空燃比减去实际的发动机排气空燃比提供输入到第二PI控制器274的发动机排气空燃比误差。排气空燃比误差由PI控制器274进行操作，PI控制器274将空气-燃料误差积分，并将比例和积分增益应用于求和节点272的输出，并且将控制校正供应到乘法节点259。
从扫气歧管向排气系统递送空气的正时可如下：化学计量或稀的发动机空燃比被富化至富化学计量的发动机空燃比，并且在从富化学计量的发动机空燃比产生的排气到达下游排放装置72的位置之前，供应到排气系统的空气在一个发动机循环或更早地被递送到下游排放装置72。在贫化富的或化学计量的发动机空燃比之前，可停止到排气系统的空气递送。
发动机转速(N)和负载值用于索引表276中的空燃偏差值。空气燃料偏差值是存储在控制器存储器中的经验确定的值，并且空气燃料偏差值提供对排气系统中的空气-燃料混合物的调整，以提高催化剂效率。当开关262处于其基本位置时，在求和节点254处将排气系统中的空气燃料偏差和空燃比加到期望的发动机空燃比和发动机输出空燃比。如果开关262不在其基本位置，则求和节点278的输出可被调整到预定的值，诸如零。
以这种方式，系统250可在第一模式下控制由氧传感器91观察到的发动机空燃比和由氧传感器90或93观察到的排气空燃比，而不将空气引导到排气系统。当空气经由扫气歧管被引导到排气系统时，系统250还可控制由氧传感器91观察到的发动机空燃比和由氧传感器90或93观察到的排气空燃比。响应于未参与发动机内燃烧的提供到排气系统的空气的量，可对递送到发动机的燃料的量进行闭环调整。基于来自氧传感器90或93的输出可调整喷射到发动机的燃料。
作为一个示例，以下各项的技术效果是更精确地控制排放控制装置下游的排气的空燃比，以实现更高效的发动机操作和减少的发动机排放：经由扫气歧管将空气供应到排放控制装置下游的位置处的排气系统；空气不参与发动机中的燃烧；扫气歧管与汽缸的扫气排气门和进气歧管流体连通，汽缸包括与放气歧管流体连通的放气排气门；以及响应于第一氧传感器的输出而调整喷射到发动机的燃料的量，所述第一氧传感器定位在排放控制装置上游的排气系统中。作为另一个示例，以下各项的技术效果是增加进入第二排放控制装置的氧气的量，从而保持进入第二排放控制装置的化学计量的混合物，并且因此增加第二排放控制装置的功能和减少发动机排放：响应于条件，使空气从进气歧管通过多个发动机汽缸流到排气道和旁路通道的接合部，所述接合部沿着排气道定位在第一排放控制装置和第二排放控制装置之间；以及在使空气流到接合部时使排气流到第一排放控制装置。在另一个示例中，这种增加的氧气可有助于再生和燃烧来自第二排放控制装置的碳烟，并且因此也导致第二排放控制装置的功能增加和减少的排放。
现在转到图3A，图300示出了对于包括四个气门的发动机汽缸的关于活塞位置的示例气门正时，所述四个气门为：诸如上面参考图1A-1B所述的两个进气门和两个排气门。图3A的示例基本上按比例绘制，即使每个点没有标记数值。这样，通过附图尺寸可估计正时中的相对差异。但是，如果需要，可使用其它相对正时。
继续参考图3A，汽缸被配置成经由两个进气门接收进气，并且经由第一排气门(例如，诸如图1A所示的第一或放气排气门8)将第一放气部分排放到涡轮入口，经由第二排气门(例如，诸如图1A所示的第二或扫气排气门6)将第二扫气部分排放到进气道，以及经由第二排气门将未燃烧的直吹空气排放到进气道。通过将第二排气门的打开和/或关闭的正时与两个进气门的打开和/或关闭的正时一起调整，汽缸余隙容积中的残留排气可被清除出去，并且与新鲜的进气直吹空气一起作为EGR被再循环。
图300沿x轴以曲柄转角度数(CAD)示出发动机位置。曲线302示出活塞位置(沿y轴)，其参考活塞距上止点(TDC)和/或下止点(BDC)的位置，并且进一步参考它们在发动机循环的四个冲程(进气、压缩、动力和排气)内的位置。
在发动机操作期间，每个汽缸通常经历四个冲程循环，其包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。一般来讲，在进气冲程期间，排气门关闭，并且进气门打开。空气通过对应的进气道被引入汽缸，并且汽缸活塞移动到汽缸的底部，以便增加汽缸内的容积。活塞在汽缸的底部附近并且在其冲程的末端的位置(例如，当燃烧室在其最大容积时)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门和排气门被关闭。活塞朝汽缸盖移动，以便压缩燃烧室内的空气。活塞在其冲程的末端且最靠近汽缸盖的点(例如，当燃烧室在其最小容积时)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在本文被称为喷射的过程中，燃料被引入燃烧室。在本文被称为点火的过程中，喷射的燃料被诸如火花塞的已知的点火装置点燃，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体推动活塞回到BDC。曲轴将这种活塞移动转化成旋转轴的旋转扭矩。在传统的设计中，在排气冲程期间，排气门打开以将残留的燃烧的空气-燃料混合物释放到对应的排气道，并且活塞回到TDC。在本说明书中，第二排气(扫气)气门可在排气冲程开始之后打开，并且保持打开，直到排气冲程结束之后，同时第一排气(放气)气门关闭并且进气门打开，以使用直吹空气冲洗残留排气。
曲线304示出用于第一进气门(Int_1)的第一进气门正时、升程以及持续时间，而曲线306示出用于耦接到发动机汽缸的进气道的第二进气门(Int_2)的第二进气门正时、升程以及持续时间。曲线308示出了耦接到发动机汽缸的第一排气歧管(例如，图1A中所示的放气排气歧管84)的第一排气门(Exh_1，其可对应于图1A所示的第一或放气排气门8)的示例排气门正时、升程和持续时间，而曲线310示出了耦接到发动机汽缸的第二排气歧管(图1A所示的扫气歧管80)的第二排气门(Exh_2，其可对应于图1A所示的第二或扫气排气门6)的示例性排气门正时、升程和持续时间。如先前详细阐述的，第一排气歧管将第一排气门连接到涡轮增压器中的涡轮的入口，并且第二排气歧管经由EGR通道将第二排气门连接到进气道。如上所述，第一排气歧管和第二排气歧管可彼此分开。
在所示的示例中，第一进气门和第二进气门在共同正时(曲线304和306)从关闭位置被完全地打开，靠近进气冲程TDC时开始，刚好在CAD2(例如，在进气冲程TDC或刚好在进气冲程TDC之后)之后，并且在随后的压缩冲程已经开始经过CAD3(例如，在BDC之后)之后被关闭。另外，当完全打开时，两个进气门可打开相同量的气门升程L1达相同的持续时间D1。在其它示例中，基于发动机条件通过调整相位、升程或持续时间，两个气门可借助不同的正时被操作。
现在转向排气门，其中第一排气门和第二排气门的正时相对于彼此错开。具体地，在发动机循环中比第二排气门从关闭打开的正时(曲线310)更早的第一正时(曲线308)，第一排气门从关闭位置打开。具体地，打开第一排气门的第一正时在CAD1之前(例如在排气冲程BDC之前)的动力冲程的TDC和BDC之间，而打开第二排气门的正时刚好在排气冲程BDC之后，在CAD1之后但是在CAD2之前。第一(曲线308)排气门在排气冲程结束之前关闭，而第二(曲线310)排气门在排气冲程结束之后关闭。因此，第二排气门保持打开以与进气门的开口稍微重叠。
详细来讲，在排气冲程开始之前(例如，在BDC之前的90度和40度之间)，第一排气门可从关闭位置完全打开，其被保持完全打开通过排气冲程的第一部分，并且在排气冲程结束之前(例如，在TDC之前的50度和0度之间)可完全关闭，以收集排气脉冲的放气部分。第二排气门(曲线310)刚好在排气冲程开始之后(例如，在经过BDC后的40度和90度之间)可从关闭位置完全打开，保持打开通过排气冲程的第二部分，并且在进气冲程开始之后(例如，在TDC之后的20度和70度之间)可完全关闭，以排出排气的扫气部分。此外，如图3A所示，第二排气门和进气门可具有正重叠相位(例如，在TDC之前的20度与TDC之后40度之间，直到在经过TDC后的40度和90度之间)，以允许直吹与EGR。基于发动机工况，该循环可重复其自身，其中所有的四个气门是可操作的。
另外，第一排气门可在第一正时打开第一气门升程量L2，而第二排气门可打开第二气门升程量L3(曲线310)，其中L3小于L2。此外，第一排气门可在第一正时打开持续时间D2，而第二排气门可打开持续时间D3，其中D3小于D2。应当理解，在替换的实施例中，虽然以不同的相位正时打开，但两个排气门可具有相同的气门升程量和/或相同的打开持续时间。
以这种方式，通过使用交错的气门正时，将在较高压力下(例如，使汽缸中放气排气膨胀)释放的排气与在低压下(例如，放气后保持在汽缸中的排气)的残留排气分开进入不同的通道，可提高发动机效率和功率。通过将作为EGR的低压残留排气与直吹空气一起递送到压缩机入口(经由EGR通道和第二排气歧管)，可降低燃烧室温度，从而减少爆震和来自最大扭矩的火花延迟。此外，因为在冲程的末端，排气被引导到都在较低压力下的涡轮的下游或压缩机的上游，所以可最小化排气泵送损失，以提高发动机效率。
因此，与简单地将汽缸所有的排气引导通过单个、公共的排气端口到涡轮增压器涡轮相比，排气可被更有效地使用。这样，可实现几个优点。例如，通过将放气脉冲分开且引导进入涡轮进口，可增加供应到涡轮增压器的平均排气压力，从而提高涡轮增压器输出。另外，因为直吹空气没有被传送到催化剂，而是被引导到压缩机进口，所以可提高燃料经济性，并且因此，过量的燃料可不被喷射到排气中以保持化学计量比。
图3A可表示发动机系统的基本进气门和排气门正时设置。在不同的发动机工作模式下，进气门和排气门正时可从基本设置进行调整。图3B示出了在不同发动机工作模式下对代表性汽缸的放气排气门(BDV)、扫气排气门(SV)和进气门(IV)的气门正时的示例调整。具体地，图320沿x轴以曲柄转角度数(CAD)示出了发动机位置。图320还示出了每个汽缸的BDV、IV以及SV的正时的变化，其中曲线322针对具有较高EGR的基线直吹燃烧冷却(BTCC)模式，曲线324针对具有较低EGR的基线BTCC模式，曲线326针对第一冷起动模式(A)，曲线328针对第二冷起动模式(B)，曲线330针对减速燃料切断(DFSO)模式，没有扫气歧管旁路通道(例如，图1A中示出的通道98)的发动机系统中的BTCC模式，曲线334针对早期进气门关闭(EIVC)模式，以及曲线336针对压缩机阈值模式。在图3B中示出的示例中，假设SV和BDV一起移动(例如，经由凸轮正时系统的相同凸轮)。以这种方式，虽然SV和BDV可在相对于彼此的不同正时打开和关闭，但是它们可一起调整(例如，提前或延迟)相同的量。然而，在替换的实施例中，BDV和SV可分开控制，因此可彼此分开地调整。
在具有较高EGR的基线BTCC模式期间，如曲线322所示，气门正时可处于其基本设置。SV和BDV完全提前(例如，如气门正时硬件允许的那样提前)。在该模式下，通过延迟SV和/或提前IV(增加IV和SV重叠，以及因此增加直吹)可增加经由SV到进气的直吹。通过延迟BDV和SV，EGR降低，如在具有较低EGR的基线BTCC模式中的曲线324处所示。如在曲线326处所示，在第一冷起动模式(A)期间，可将SV调整为早期打开的/高升程的廓线。在第二冷起动模式(B)期间，如曲线328所示，SV可被停用，使得其不打开。此外，当BDV被延迟时，IV可提前，从而提高燃烧稳定性。
在DFSO模式期间，在曲线330处，BDV可被停用(例如使得其保持关闭并且在其设定的正时不打开)。IV和SV正时可保持在其基本位置，或者SV可被延迟以增加SV和IV之间的重叠，如曲线330处所示。因此，所有的燃烧排气都经由SV被排放到扫气排气歧管，并且被传送回到进气道。曲线334示出了EIVC模式，其中IV被停用并且排气凸轮被定相到最大延迟。因此，SV和BDV一起延迟。如下面参与图7A进一步描述的，该模式允许空气经由SV被引入发动机汽缸并且经由BDV被排出。曲线336示出了用于压缩机阈值模式的示例气门正时。在该模式下，IV的进气凸轮提前，并且SV和BDV的排气凸轮被延迟以减少EGR并减少到压缩机入口的排气流。下面将参考图4-15讨论关于这些操作模式的更多细节。
现在转到图4A-4B，其示出了用于在不同的车辆和发动机操作模式下操作包括分流式排气发动机系统(诸如图1A-1B所示的系统)的车辆的方法400的流程图，其中第一排气歧管(例如图1A所示的扫气歧管80)将排气和直吹空气传送到发动机系统的进气装置，并且第二排气歧管(例如图1A所示的放气歧管84)将排气传送到发动机系统的排气装置。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1-1B所述的传感器)接收的信号，通过控制器(诸如图1A-1B所示的控制器12)可执行用于进行方法400和包括在本文的其余方法的指令。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以调整发动机操作。例如，控制器可致动各种气门的各种气门致动器，以将气门移动到命令的位置，以及/或者致动各种汽缸气门的各种气门正时致动器以调整汽缸气门的正时。
方法400通过估计和/或测量车辆和发动机工况在402开始。发动机工况可包括制动器踏板位置，加速踏板位置，操作者扭矩需求，(混合电动车辆中的)电池荷电状态，环境温度和湿度，大气压力，发动机转速，发动机负载，从电机(如图1B所示的电机161)或发动机的曲轴到安装有发动机的车辆的变速器的输入量，发动机温度，质量空气流量(MAF)，进气歧管压力(MAP)，在发动机系统中各个点处的进气/排气的氧含量，汽缸进气门和排气门的正时，发动机系统的各种气门的位置，一个或多个排放控制装置的温度和/或负载水平，排气歧管中的压力，排气流道，排气道和/或进气道，喷射到发动机汽缸中的燃料的量，电动压缩机(例如，图1A所示的电动压缩机60)的操作状态，涡轮增压器的速度，涡轮增压器压缩机处的冷凝物形成，涡轮增压器压缩机入口和/或出口处的温度等。
在403，方法包括确定车辆是否在电动模式下操作。如上所述，在一个实施例中，车辆可以是混合动力电动车辆。基于估计的工况可确定车辆操作模式。例如，至少基于估计的驾驶员扭矩需求和电池荷电状态，可确定车辆是否以仅发动机模式(其中发动机驱动车辆车轮)操作、以辅助模式(其中电池辅助发动机驱动车辆)操作或以仅电动模式(其中经由电动马达或发电机仅电池驱动车辆)操作。在一个示例中，如果所需求的扭矩可以仅通过电池提供，则车辆可在仅电动模式下操作，其中仅仅使用马达扭矩推进车辆。在另一个示例中，如果所需求的扭矩不能通过电池提供，则车辆可在发动机模式下或辅助模式下操作，其中使用至少一些发动机扭矩推进车辆。因此，车辆可在确定的操作模式下操作。如果在403确认车辆正在仅电动模式下操作，则方法继续到405以在仅电动(例如，电动)模式下操作，该模式包括仅通过马达扭矩(而不是发动机扭矩)推进混合动力车辆。下面参考图14进一步讨论关于在电动模式下操作的细节。
替换地，如果车辆不在电动模式下操作，或者车辆不是混合动力车辆，则车辆可用至少一些(或全部)发动机扭矩来推进，并且进行到404。在404，方法包括确定是否满足冷起动条件。在一个示例中，冷起动条件可包括发动机在低于阈值温度的发动机温度的情况下操作。在一个示例中，发动机温度可以是冷却剂温度。在另一个示例中，发动机温度可以是定位在排气道中的(例如排放控制装置，诸如图1A所示的排放控制装置70和72中的一个)催化剂的温度。如果发动机在冷起动条件下操作，则方法继续到406以在冷起动模式下操作。下面参考图5进一步讨论关于在冷起动模式下操作的细节。
否则，如果不满足冷起动条件(例如，发动机温度高于设定阈值)，则方法继续到408。在408，方法包括确定是否正在发生减速燃料切断(DFSO)事件(或车辆是否正在减速)。作为一个示例，当操作者释放车辆的加速器踏板和/或压下制动器踏板时，可发起和/或指示DFSO事件。在另一示例中，当车辆速度降低阈值量时，可指示DFSO事件。DFSO事件可包括停止对发动机汽缸的燃料喷射。如果DFSO事件正发生，则方法继续到410以在DFSO模式下操作。下面参考图6进一步讨论关于在DFSO模式下操作的细节。
如果不满足DFSO条件，或者DFSO未发生，则方法继续到412。在412，方法包括确定发动机负载是否低于阈值负载。在一个示例中，阈值负载可以是下限阈值负载，在该下限阈值负载下，部分节流条件(例如，此时进气节气门(诸如图1A中所示的节气门62)被至少部分关闭使得其不完全打开)发生，并且/或者在该下限阈值负载下，发动机怠速条件(例如，发动机正在怠速)发生。在一些示例中，阈值负载可基于负载和/或节气门开度，在该负载和/或节气门开度处，反向流可通过EGR通道(例如，图1A所示的通道50)和扫气排气歧管发生。反向流可包括进气，该进气从进气道流动通过EGR通道和扫气排气歧管，并且经由扫气排气门进入发动机汽缸。如果发动机负载低于阈值负载(或者节气门未完全打开，并且因此至少部分关闭)，则方法继续到414，以在部分节流模式下操作。下面参考图7A-7B进一步讨论关于在部分节流模式下操作的细节。
如果在412发动机负载不低于阈值负载，则方法继续到416。在416，方法包括确定发动机系统中的电动压缩机是否正在操作。在一个示例中，电动压缩机可以是定位在进气道中的在(耦接到扫气歧管的)EGR通道耦接到进气道的位置上游并且在涡轮增压器压缩机(诸如图1A中所示的电动压缩机60)上游的电动压缩机。作为一个示例，当电动压缩机通过存储在能量存储装置(诸如电池)的能量进行电驱动时，控制器可确定电动压缩机正在操作。例如，(耦接到能量存储装置的)电动马达可驱动电动压缩机，因此当电动马达正在操作并驱动电动压缩机时，控制器可确定电动压缩机正在操作。响应于对附加升压(例如，一定的压力量，该压力量高于在当前的涡轮增压器速度下可以单独通过涡轮增压器压缩机提供的压力)的请求，通过马达和存储的能量可打开和驱动电动压缩机。如果电动压缩机正由电动压缩机的电动马达驱动并因此操作，则在416，方法继续到418以在电动升压模式下操作。下面参考图8进一步讨论关于在电动升压模式下操作的细节。
如果电动压缩机不在操作(例如，没有被与电动压缩机耦接的电动马达驱动)，则方法继续到420。在420，方法包括确定压缩机(例如，图1A中所示的涡轮增压器压缩机162)是否处于可操作阈值。压缩机的可操作阈值(例如，极限)可包括以下各项中的一个或多个：压缩机的入口温度小于第一阈值温度(其可指示在压缩机入口处的冷凝物形成)，压缩机的出口温度大于第二阈值温度(其中等于或高于该第二阈值温度的温度可导致压缩机的劣化)，以及/或者压缩机的转速(例如，压缩机速度也是涡轮增压器速度)大于阈值速度(其中高于该阈值的速度可导致压缩机的劣化)。当压缩机高于这些可操作阈值操作时，可发生压缩机劣化和/或性能下降。在另一个示例中，此外或替换地，方法在420可包括确定发动机转速(RPM)或发动机负载是否高于相应的阈值。例如，发动机转速和/或负载阈值可与压缩机操作相关联，使得当发动机以这些发动机转速或发动机负载阈值操作时，压缩机可达到上述可操作阈值中的一个或多个。因此，在相对高的发动机功率、速度和/或负载下，压缩机可达到可操作阈值中的一个或多个。如果压缩机处于或高于可操作阈值中的一个，或者发动机转速和/或负载处于其相应的上限阈值，则方法继续到421以在压缩机阈值模式(其在本文中也可称为高功率模式)下操作。在下面将参考图9进一步讨论关于在压缩机阈值模式下操作的细节。
如果压缩机不在可操作阈值中的一个下操作(或发动机转速和/或负载低于其上限阈值)，则方法继续到422。在422，方法包括确定是否存在低RPM瞬时踩加速器踏板条件。作为一个示例，低RPM瞬时踩加速器踏板条件可包括发动机转速低于阈值速度时扭矩需求增加超过阈值扭矩需求。例如，当发动机转速低于阈值速度时，如果来自加速踏板的踏板位置信号大于阈值(表示加速踏板已被压下阈值量，从而指示请求增加发动机的扭矩输出)，则控制器可确定存在低RPM瞬时踩加速器踏板条件。如果确定满足低RPM瞬时踩加速器踏板的条件，则方法继续到423以减小BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)的打开的量，以将扫气歧管压力增加到期望水平，其中期望的水平基于进气歧管压力(MAP)和进气门和排气门的可变凸轮正时(VCT)。例如，方法在423可包括控制器基于估计或测量的MAP以及进气门和排气门(例如扫气气门和放气气门)的当前正时(例如，打开正时和关闭正时)来确定所期望的扫气歧管压力。例如，当BTCC阀完全打开时，扫气歧管接近压缩机入口压力(例如，环境压力)操作。在该模式下，EGR和直吹较高，从而导致较高的发动机效率，但几乎没有过多的储备节流。使所期望的(例如目标)扫气歧管压力升高更接近MAP可减少EGR和直吹，因此更多的进气被捕集在汽缸中。因此，通过使用关于扫气歧管中的压力的反馈，可调制BTCC阀以达到期望的EGR水平。例如，相比于进气门/排气门VCT，用于给定水平的输出扭矩的目标扫气歧管压力可被映射(例如，在存储在控制器的存储器中的表或图中)。以这种方式，控制器可使用扫气歧管压力与进气门/排气门VCT的存储的关系。
作为一个示例，控制器可使用存储在存储器中的第一查找表来确定期望的扫气歧管压力，其中MAP和进气门和排气门正时作为输入，并且期望的扫气歧管压力作为输出。然后，控制器可使用第二查询表以确定命令的BTCC阀位置，其中确定的所期望的扫气歧管压力作为输入，并且期望的BTCC阀位置、完全关闭BTCC阀的持续时间或打开BTCC阀的量的减少量中的一个或多个作为输出。然后，控制器可向BTCC阀的致动器发送信号，以将BTCC阀移动到期望的位置(例如，完全关闭或部分关闭)，并且将BTCC阀保持在该位置达确定的持续时间。作为另一个示例，控制器可基于作为MAP、进气门正时和排气门正时的函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于BTCC阀的位置)。然后，控制器可产生发送到BTCC阀的致动器的控制信号。在一些实施例中，在423方法可包括关闭BTCC阀，直到达到所期望的扫气歧管压力，然后重新打开BTCC阀。在另一个示例中，在423方法可包括在打开位置和关闭位置之间调制BTCC阀，以将扫气歧管压力保持在期望的压力。扫气歧管压力可通过定位在扫气歧管内或在扫气排气门的排气流道中的一个或多个压力传感器来测量，然后测量的扫气歧管压力可被控制器用作反馈，以进一步调整BTCC阀的位置，从而将扫气歧管保持在期望的扫气歧管压力。在一些示例中，控制器可使用另一个查找表，其中测量的扫气歧管压力和期望的扫气歧管压力作为输入，调整的BTCC阀位置作为输出。
如果在422不存在低RPM瞬时踩加速器踏板条件，则方法将代替地继续到图4B的424。在424，方法包括确定是否预期或请求发动机停机。发动机停机可包括钥匙关闭停机(例如，当车辆停车并且操作者关闭发动机时)或启动/停止停机(例如，当车辆停止但未停车并且发动机响应于停止达阈值持续时间而自动关闭时)。因此，在一个示例中，响应于接收到来自车辆的点火的钥匙关闭信号，以及/或者车辆停止达阈值持续时间，控制器可确定停机被请求。如果在控制器处接收到停机请求，则方法继续到426以在停机模式下操作。下面将参考图15进一步讨论关于在停机模式下操作的细节。
如果在424没有接收到停机请求，则方法继续到428。在428，方法包括确定是否期望或当前启用经由扫气排气歧管(例如，经由图1A所示的扫气歧管80和第一EGR通道50)到进气道的直吹燃烧冷却(BTCC)和EGR。例如，如果发动机负载高于第二阈值负载(例如，高于412处的阈值负载)，则可期望并启用到进气道的直吹和EGR。在另一个示例中，如果发动机的BTCC硬件(例如，图1A所示的BTCC阀54和/或扫气排气门6)被激活，则可启用直吹和EGR。例如，如果扫气排气门正在操作(例如，未停用)并且BTCC阀打开或至少部分打开，则可确定BTCC硬件被激活。如果期望直吹和EGR，并且/或BTCC硬件已经被激活，则方法继续到430以在基线BTCC模式下操作。下面参考图10-13进一步描述关于在基线BTCC模式下操作的细节。
替换地，在428，如果不期望BTCC，则方法继续到432，以停用扫气排气门并且在没有直吹的情况下操作发动机。例如，这可包括保持扫气排气门关闭，并且经由放气排气门将排气从发动机汽缸仅仅传送到排气道。作为一个示例，控制器可向扫气气门的气门致动器(例如，图1A所示的排气门正时致动器103)发送停用信号，以停用每个汽缸的SV。此外，在431方法可包括不使用EGR来操作发动机。方法然后继续到434以保持充气运动控制阀(例如，图1A中所示的CMCV 24)打开，使得进气在通过进气流道进入发动机汽缸时不被阻挡。然后方法结束。
现在转向图5，示出了用于在冷起动模式下操作发动机系统的方法500。如上所述，方法500可从方法400的406继续。方法500通过确定扫气排气门(例如，图1A所示的第二排气门6)是否被默认激活在502开始。如果扫气排气门的气门致动机构(例如，诸如如上所述并且在图1B中被示为排气门正时致动器103的各种气门升程和/或VCT机构)被激活使得扫气排气门在其设定的时间被致动以打开，则扫气排气门(SV)可被默认激活(例如，打开)。在一些示例中，气门致动机构可被停用，使得扫气排气门在发动机循环中在其设定正时将不会打开(而是代替地保持关闭)。默认设定可以是发动机停机时扫气排气门的激活状态。以这种方式，扫气排气门可在发动机启动时和冷起动期间被默认激活或停用。如果扫气排气门被默认激活，则方法继续到504以打开BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)用于初始起动转动(例如，曲轴的初始旋转)。
在506，方法包括在点燃第一汽缸之后(例如，在将燃料喷入第一汽缸内并燃烧第一汽缸内的空气和燃料之后)，调制BTCC阀的位置以将通过EGR通道(例如，图1A所示的通道50)并且到压缩机的入口的EGR控制为期望的EGR流量。期望的EGR流量可基于发动机工况(例如，诸如发动机负载、MAF、燃烧A/F和/或设定的排放阈值)来设定。在一个示例中，调制BTCC阀的位置可包括在完全打开和完全关闭位置之间切换BTCC阀的位置，以保持到压缩机上游的进气道的期望的EGR流率。在替换的示例中，BTCC阀是可调整到多于两个位置的连续可变气门，其中调制BTCC阀的位置可包括将BTCC阀的位置连续地调整到完全打开和完全关闭之间的多个位置，以保持期望的EGR流率。此外，方法在506可包括调整BTCC阀的位置以防止反向流(例如，通过EGR通道从进气道到扫气排气歧管的进气气流)通过EGR通道。例如，响应于扫气排气歧管(例如，图1A中所示的第二排气歧管80)的压力小于大气压力，控制器可将BTCC阀致动到完全关闭的位置以阻止通过EGR通道的流。因此，在一些示例中，方法在506可包括控制器基于作为期望的EGR流量和扫气排气门中的压力的函数的逻辑规则进行逻辑确定(例如，关于BTCC阀的位置)。作为另一个示例，控制器可包括存储在存储器中的查找表，其中期望的EGR流量和扫气歧管压力作为输入，并且BTCC阀位置作为输出。然后，控制器可产生控制信号，该控制信号被发送到BTCC阀的致动器，并且导致将BTCC阀(例如，调整BTCC阀的阀板)调整到确定的位置。如果BTCC阀在506关闭，则方法还可包括，打开(或至少部分地打开)扫气歧管旁路阀(例如，在包括扫气歧管旁路通道(诸如图1A所示的通道98和SMBV 97)的发动机系统中)。以这种方式，通过使从扫气排气门排放的排气的至少一部分流动到扫气排气歧管，然后经由扫气歧管旁路通道流到排气道，可减轻扫气排气歧管中的过量压力。
在508，方法包括确定是否有可能调整扫气排气门的致动状态。作为一个示例，VCT系统可包括液压控制阀，其依赖于油压来操作和切换气门的激活状态和/或正时廓线。因此，在一些示例中，只有当油压已经达到用于切换扫气排气门的正时廓线或激活状态的阈值压力时，才可切换扫气排气门的激活状态。在替换的实施例中，响应于不同的变量可调整扫气排气门。如果在508确定不能调整扫气排气门的激活状态或正时廓线，则方法继续到510，以保持扫气排气门激活并且继续调制BTCC阀。然而，当扫气排气门的激活状态能够切换时，方法继续到512以确定扫气排气门是否能够在正时廓线之间切换。在一个示例中，扫气排气门可在凸轮正时廓线之间切换(例如，以在发动机循环内调整打开正时和关闭正时)，而不是被停用。如果扫气排气门不能在正时廓线之间切换，则方法继续到514以停用扫气排气门(例如，停用扫气排气门的致动/正时机构，使得扫气排气门保持关闭并且在其指定正时不打开)并且关闭(例如，完全关闭)BTCC阀。在一些示例中，方法在514可包括将一些曲柄烃排放物保持在扫气排气歧管内，直到BTCC阀可再次打开。在发动机正在升温时以这种方式调整扫气排气门和BTCC阀可增加发动机的低负载稳定性，同时减少冷起动期间的排放。
替换地，在512，如果扫气排气门可在正时轮廓之间切换，则方法代替地进行到516。在516，方法包括将扫气排气门的正时切换到早期打开的/高升程廓线(如上所述，如图3B的曲线326所示)并且关闭BTCC阀。在一个示例中，方法在516可包括通过切换凸轮正时廓线来提前扫气排气门的正时(例如，打开正时)和/或增加扫气排气门的升程的量。在一些示例中，方法在516还可包括打开扫气歧管旁路阀，以允许排气在BTCC阀关闭时从扫气歧管流到排气道。在方法的该实施例中，点火催化剂可设置在扫气歧管旁路通道耦接到排气道的位置的下游(诸如图1A所示的排放控制装置72)。因此，在该实施例中，在扫气歧管旁路通道耦接到排气道的位置的上游可不存在附加的点火催化剂(诸如三元催化剂)。
方法在516和514都可继续到530以确定设置在排气道中的催化剂是否处于(例如，已经达到)起燃温度。在一个示例中，催化剂可以是定位在排气装置中的一个或多个排放控制装置(例如，诸如图1A所示的排放控制装置70和72)的一部分。如果一种或多种催化剂处于或高于其起燃温度(例如，为了有效的催化剂操作)，则方法继续到532，以基于发动机条件来调整扫气排气门的正时。在一个示例中，方法在532可包括将扫气排气门调整到其默认或基线正时(例如，诸如图3A所示的正时)。然后方法结束。
替换地，如果一种或多种催化剂的温度低于点火温度，则方法继续到534，从而进一步调整发动机操作以增加催化剂的温度。在一个示例中，如在536所示，方法在534可包括停用外侧汽缸的放气排气门(例如，图1A所示的汽缸12和18的放气排气门8)，同时保持所有扫气排气门(用于所有外侧汽缸和内侧汽缸)有效。例如，内侧汽缸可物理地定位在外侧汽缸之间。以这种方式，只有来自内侧汽缸的排气可流到排气道内的催化剂。在536的方法可另外包括保持燃料加注到放气排气门停用的汽缸，但不会给这些汽缸提供火花(然而火花仍然被递送到放气排气门没有停用的汽缸)。在另一个示例中，如538所示，方法在534可包括减小节气门的开度(例如，图1A所示的节气门62)，并且打开设置在扫气排气歧管和在压缩机的下游且在节气门的上游的进气道之间的第二EGR通道(例如，图1A所示的第二EGR通道58)中的气门。这可导致进气反向流动通过第二EGR通道，从进气道流动到扫气排气歧管，并且经由扫气排气门进入汽缸。这可导致经由放气歧管引导到排气装置的直吹气体的温度升高，从而增加催化剂的温度。方法在538可在此被称为怠速模式，并且可在下面参考图7A-7B更详细地解释。在534，基于发动机系统的架构可选择在536和538中的方法中的一个。例如，如果系统包括第二EGR通道，则可使用在538的方法。否则，可使用在536的方法。在替换的实施例中，在534的方法可基于替换的发动机工况在536和538的方法之间进行选择。
返回到502，如果扫气排气门未被默认激活，则它们可被默认停用(并且因此关闭)。在这种情况下，方法继续到518以提前进气门(例如，图1A所示的进气门2和4)的正时并且延迟排气门的正时。提前进气门的正时可以调整进气门的一个或多个气门正时机构以提前进气门的关闭正时。此外，延迟排气门的正时可包括将扫气排气门和放气排气门两者的打开正时一起延迟(例如，当它们经由凸轮正时系统控制时)或者延迟仅仅放气排气门的打开正时。这些调整可增加冷起动期间的燃烧稳定性。在520，方法包括确定是否有可能调整扫气排气门的激活状态或正时廓线(例如，类似于上述在508的方法)。如果扫气排气门不能调整(例如，由于油压低于用于切换气门激活状态的阈值)，则方法继续到522以保持扫气排气门停用。否则，如果扫气排气门能够被调整(或重新激活)，则方法继续到524以确定是否有可能在正时廓线之间切换扫气排气门(例如，类似于上述在512的方法)。如果扫气排气门不能在廓线之间切换，则方法继续到526以激活扫气排气门，并且调制BTCC阀以将通过EGR通道并且到压缩机入口的EGR流量控制为期望的量。然而，如果扫气排气门能够在廓线之间切换，则方法将代替地继续到528，以将扫气排气门的廓线切换到早期打开的/高升程并且关闭BTCC阀，如上文在516所述。如上所述，在526和528的方法然后都继续到530。
图16示出了在冷起动模式下操作分流式排气发动机系统的图表1600。具体地，图表1600在曲线1602处示出了扫气排气门的激活状态(其中开启是激活并且关闭是停用)，在曲线1604处示出BTCC阀的位置，在曲线1606处示出EGR流量(例如，流过EGR通道50并且流到压缩机入口的EGR的量或流率，如图1A所示)，在曲线1608处示出相对于催化剂的起燃温度的排气催化剂的温度，在曲线1610处示出进气节气门(例如，图1A所示的节气门62)的位置，在曲线1612处示出设置在第二(例如，中压)EGR通道中的第二中压EGR阀(例如，图1A所示的第二EGR通道58中的阀59)的位置，以及在曲线1614处示出进气门相对于其基础正时B1的凸轮正时，以及在曲线1616处示出排气门(当排气门被相同的凸轮正时系统控制时可包括放气排气门和扫气排气门)相对于其基础正时B1(如上所述，在图3B中可示出进气门和排气门的基本凸轮正时的示例)的凸轮正时。所有曲线随着时间沿x轴被示出。
在时间t1之前，发动机从默认激活的扫气排气门起动。因此，扫气排气门可在发动机循环中以其设定正时打开和关闭。在时间t1，BTCC阀打开用于初始起动转动。因此，在时间t1之后，EGR流量开始增加(并且可分别借助BTCC阀的打开和关闭而随时间增加和减小)。在点燃第一汽缸之后，调制BTCC阀以将EGR流量控制到期望的水平。另外，在时间t1和时间t2之间，中压EGR阀关闭，进气门正时和排气门正时都处于其基础正时。在时间t2，可调整扫气排气门(例如，由于油压已经达到调整气门的阈值)，因此扫气排气门被停用(例如关闭)。在时间t2之后，催化剂温度仍然低于其起燃温度T1。因此，节气门开度减小，并且中压EGR阀打开以使流反向通过系统，并且将较暖的直吹空气发送到排气道内的催化剂。这可导致催化剂升温到高于起燃温度T1的温度。
在分流式排气发动机系统中的不同的冷起动期间，发动机可从默认停用(例如关闭)的扫气排气门起动，如时间t3所示。在时间t4，进气门的进气凸轮正时被提前，并且放气排气门的排气凸轮正时被延迟(如图3B中的曲线328所示，如上所述)。在时间t5，响应于扫气排气门能够被调整，扫气排气门被激活，并且BTCC阀被调制以调整EGR流量。
以这种方式，基于期望的EGR流量和扫气排气歧管中的压力，调整扫气排气门的激活状态，同时控制BTCC阀的位置，可减少发动机冷起动期间的排气排放。如上面参考图5和图16所述，一种方法可包括在冷起动期间，基于发动机工况来调整设置在排气再循环(EGR)通道中的第一阀(BTCC阀)的位置，所述EGR通道耦接在耦接到第一组排气门(扫气排气门)的第一排气歧管(扫气歧管)和在压缩机的上游的进气道之间，同时使排气的一部分经由第二组排气门(放气排气门)流到包括涡轮的排气道。在冷起动期间响应于发动机工况来调整第一气门和/或第一组排气门的技术效果是减少冷起动排放，同时还帮助发动机预热，诸如增加发动机汽缸和/或活塞和/或一种或多种排气催化剂的温度。在另一个实施例中，一种方法可包括响应于选择的发动机工况(诸如冷起动和/或催化剂温度低于起燃温度)，停用耦接到与排气道耦接的第一排气歧管的第一组排气门(放气排气门)中的一个或多个气门，同时保持耦接到第二排气歧管的第二组排气门(扫气排气门)中的所有气门激活，所述第二排气歧管经由排气再循环(EGR)通道耦接到进气道。在冷起动期间停用放气排气门(诸如外侧汽缸的放气排气门，如上文在方法500的536处所述)中的一个或多个的技术效果是在冷起动期间增加发动机的温度，因此在冷起动期间减少发动机排放(例如，与如果所有放气排气门保持激活相比，催化剂可更快地达到其起燃温度)。在另一个实施例中，一种方法可包括当汽缸的第一排气门(扫气排气门)和第二排气门(放气排气门)都打开时，将进气传送通过流动通道(例如，中压EGR通道)，所述流动通道耦接在进气道和被耦接到第一排气门的第一排气歧管之间；并且进一步将进气传送通过第一排气门进入汽缸，并且从第二排气门排出至耦接到包括涡轮的排气道的第二排气歧管(放气排气歧管)。响应于设置在涡轮下游的排气道中的催化剂的温度低于阈值温度，在第一排气门和第二排气门都打开时以这种方式传送进气的技术效果是增加到排气道的直吹空气的温度，并且因此增加催化剂的温度。因此，催化剂可更快地达到其起燃温度，并且可减少冷起动期间的发动机排放。
现在转到图6，示出了用于在DFSO模式下操作发动机系统的方法600。方法600可从方法400的410继续，如上所述。在602，方法包括停止向所有汽缸进行燃料加注以发起DFSO模式。方法继续到604，以停用一个或多个汽缸的放气排气门(例如，图1A所示的放气排气门8)，并且保持所有扫气排气门激活。在一个示例中，方法在604包括停用每一个汽缸的放气排气门，使得没有排气被引导到设置在排气道内的(一种或多种)催化剂。因此，可减少到催化剂(例如三元催化剂)的氧气，从而保留催化剂功能。在另一个示例中，方法在604包括停用选择数量的汽缸(例如，所有发动机汽缸中的仅仅一部分)的放气排气门。选择的数量可基于踏板位置(例如，驾驶员扭矩需求)、估计的排气温度、设置在排气道中的涡轮的涡轮速度和/或车辆的减速率(例如，车辆速度的下降速率)。作为一个示例，方法在604可包括停用所有的BDV(例如，每个汽缸的每个BDV)。然而，在该示例中，涡轮可停止旋转，并且催化剂可冷却。因此，方法在602和604处可替换地包括保持一个或多个汽缸的BDV激活，并且点燃对应的一个或多个汽缸，以减少发动机制动，旋转涡轮并且保持催化剂温度(例如，在催化剂温度不降低的情况下)。可延迟(一个或多个)点燃汽缸上的火花的量以减小扭矩并增加排气热量和发动机效率。然后，基于踏板位置、估计的排气温度和车辆减速率，可确定点燃部分(例如，用激活的BDV点燃的汽缸的量)和用于点燃(一个或多个)汽缸的火花。作为另一个示例，如果涡轮速度低于阈值速度，则要停用的BDV的选择数量可小于如果涡轮速度高于阈值速度的选择数量。以这种方式，可减少DFSO事件之后的涡轮迟滞。作为示例，控制器可根据涡轮速度、踏板位置、估计的排气温度和/或车辆减速率对要在604停用的放气排气门的数量和/或停止燃料加注的汽缸的数量进行逻辑确定。然后，控制器可向放气排气门的致动器发送控制信号，以停用确定数量的放气排气门。作为一个示例，每个放气排气门可包括致动器(诸如图1A所示的致动器103)，其可用于停用并且重新激活相关联的放气排气门。
在606，方法包括确定是否是重新激活停用的汽缸的放气排气门的时间。作为一个示例，可确定在DFSO事件结束时是重新激活停用的放气排气门的时间，这可通过车辆速度的增加和/或压下加速器踏板(例如，压下的踏板位置超过阈值位置)指示。如果不是重新激活放气排气门的时间，则方法进行到608以继续用停用的汽缸(例如具有停用的放气排气门的汽缸)来操作发动机。否则，如果DFSO已经结束和/或是重新激活汽缸的时间，则方法继续到610以重新激活停用汽缸的放气排气门。作为示例，重新激活停用的汽缸的放气排气门可包括将信号发送到放气排气门的一个或多个气门致动机构，以在其设定的时间恢复操作放气排气门。此外，重新激活放气排气门可包括在进气门关闭事件之后提供给每个停用的汽缸火花，然后打开停用的放气排气门。在612处，方法包括重新激活对汽缸的燃料喷射并且减少到汽缸的燃料富集的量。在一个示例中，这可包括与DFSO事件之后的标准燃料喷射量(例如，没有任何放气排气门停用)相比，减少喷射到汽缸中的燃料的量。在DFSO期间，由于放气排气门停用，较少的氧气被排放到催化剂，所以在DFSO事件之后可需要较少的燃料富集。因此，燃料经济性与传统的DFSO相比有所增加。
图17示出了在DFSO模式下操作分流式排气发动机系统的图1700。具体地，图1700在曲线1702处示出了踏板位置(例如，加速器踏板位置)，在曲线1704处示出了(喷射到发动机汽缸中)的燃料加注量，在曲线1706处示出了第一汽缸的放气排气门(BDV)的激活状态，在曲线1708处示出了第二汽缸的放气排气门(BDV)的激活状态，在曲线1710处示出了第三汽缸的放气排气门(BDV)的激活状态，在曲线1712处示出了第四汽缸的放气排气门(BDV)的激活状态，在曲线1714处示出了涡轮速度，以及在曲线1716处示出了所有汽缸的扫气排气门(SV)的激活状态。
在时间t1之前，踏板位置相对稳定，并且所有四个汽缸的BDV和SV被激活(例如，打开)。因此，每个BDV可根据发动机循环中的设定正时来打开和关闭。在时间t1，踏板位置减小，表示减速事件。通过切断对发动机汽缸的一部分的燃料加注发起DFSO事件。如时间t1所示，可停止燃料加注到汽缸2-4，但是在汽缸1保持，以便将发动机转速保持在阈值速度，保持涡轮旋转，并且保持催化剂温暖并处于化学计量(并且因此燃料加注在时间t1和时间t2之间不为零)。响应于DFSO事件并且停用对汽缸2-4的燃料加注，汽缸2,3和4的BDV被停用，而SV对于所有汽缸保持激活的。因此，没有排气从汽缸2,3,4行进到排气道。相反，来自停用的汽缸的排气经由SV和扫气排气歧管被引导到进气道。在时间t2，踏板位置增加，并且DFSO事件结束。汽缸2,3和4的BDV被重新激活，并且与没有BDV被停用的DFSO事件相比，对汽缸的燃料加注量可稍微减少。
在时间t3，发生另一个DFSO事件。响应于DFSO事件并且涡轮速度处于较高水平(例如，高于在第一DFSO事件期间的时间t1)，汽缸1,2,3和4的BDV被停用。因此，所有汽缸的所有BDV都被停用(例如，由于在时间t3的较高的涡轮速度，相比于在时间t1，在时间t3停用更多数量的BDV)。响应于DFSO事件在时间t3结束，所有BDV都被重新激活。
以这种方式，响应于选择的发动机工况(诸如其中禁用对发动机汽缸的燃料加注的DFSO条件)，可停用耦接到与排气道耦接的第一排气歧管的第一组排气门(BDV)中的一个或多个气门，同时保持耦接到第二排气歧管的第二组排气门(SV)中所有气门激活，所述第二排气歧管经由排气再循环(EGR)通道耦接到进气道。在DFSO事件期间停用一个或多个BDV的技术效果是减少在DFSO期间被引导到排气道中催化剂的氧气的量。因此，可提高催化剂性能并且可降低发动机排放。此外，减少在DFSO事件期间被引导到催化剂的氧气的量可允许在DFSO事件结束时重新激活BDV时，使用较少的燃料富集，从而提高发动机系统的燃料经济性。
现在转到图7A-7B，示出了用于在部分节流模式下操作发动机系统的方法700。方法700可从方法400的414继续，如上所述。在702，方法包括确定是否满足用于在热管模式下操作的条件。在一个示例中，分流式排气发动机系统可包括在进气节气门的下游耦接在扫气排气歧管和进气道之间的通道(例如，图1A所示的通道30，其在本文称为热管)。然而，在一些实施例中，分流式排气发动机系统可不包括热管，并因此不满足热管模式条件。在一个示例中，热管模式可以是当发动机节流时(例如，当节气门打开量小于节气门全开时)的最佳燃料经济性的默认模式。用于进入热管模式的条件包括发动机系统包含热管，并且还可另外地包括发动机不被爆震限制。例如，当发动机负载低于下限阈值负载(例如，在非常轻的负载下)并且不再有更多的EGR可以被发动机容许时，热管阀可关闭，并且热管条件可不被满足。在另一个示例中，当发动机负载高于上限阈值负载(例如，在高发动机负载下)时，也可发生爆震，因此热管阀可关闭以将更多的EGR推到压缩机入口以用于发动机冷却。因此，用于进入热管模式的条件可包括发动机不处于爆震限制(例如，发动机爆震的机会低于阈值)，并且能够容许增加的EGR。
如果满足用于进入热管模式的条件，则方法继续到704。在704，方法包括关闭(例如，完全关闭)进气节气门，打开BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)，以及打开热管阀(例如，图1A所示的阀32)。因此，来自压缩机上游的进气道的进气可被引导到EGR通道(例如，图1A所示的第一EGR通道50)中，通过EGR冷却器(例如，图1A所示的EGR冷却器52)，进入扫气排气歧管，通过热管(例如，图1A所示的热管30)，进入进气节气门下游的进气歧管，并且进入发动机汽缸。借助通过EGR冷却器，在进入发动机汽缸之前，进气被加热。这可增加MAP，减少发动机的进气泵送功，提高燃料经济性，并且减少发动机排放。此外，该操作还可减少扫气歧管压力，从而增加EGR流量。然后，该进气可在发动机汽缸内燃烧。燃烧气体的第一部分然后经由放气排气门从发动机汽缸排出到放气排气歧管中。燃烧气体的第一部分然后通过排气道行进到涡轮和一个或多个排放控制装置。燃烧气体的第二部分经由扫气排气门从发动机汽缸排出到扫气排气歧管。排气的第二部分与进气在扫气排气歧管内混合，然后混合物经由热管被传送到进气歧管。这种混合可减少任何一个汽缸对EGR混合的影响，并且因此减少回推和歧管调谐。
在706，方法包括基于期望的MAP调整热管阀(例如，调整热管阀的位置)，并且基于发动机负载来调整排气凸轮正时。作为一个示例，方法基于期望的MAP调整热管阀的打开量(或位置)，期望的MAP可以基于发动机工况来确定。例如，基于期望的MAP的确定，控制器可确定要发送到热管阀致动器的控制信号。控制器可通过直接考虑确定的期望的MAP的确定来确定控制信号，诸如随着期望的MAP增加而增加热管阀的打开量。替换地，控制器可基于使用查找表的计算来确定热管阀的打开量，其中输入为期望的MAP，并且输出为热管阀位置的信号。作为另一个示例，控制器可基于作为发动机负载的函数的逻辑规则进行逻辑确定(例如，关于扫气排气门和放气排气门的凸轮正时系统的致动器)。然后，控制器可产生发送到排气门凸轮正时致动器的控制信号。例如，随着发动机负载增加，排气门(例如，放气排气门和扫气排气门，如果它们经由相同的凸轮系统控制)的凸轮正时可提前。
在708，方法包括确定是否满足用于VDE模式的条件，其中一个或多个放气排气门被停用。在一个示例中，用于进入VDE模式的条件可包括涡轮速度高于阈值速度(例如，其可基于扭矩需求增加时涡轮迟滞可发生的速度)和/或发动机负载低于阈值负载中的一个或多个。如果满足用于在VDE模式下操作的条件，则方法继续到710。在710，方法包括停用一个或多个汽缸的放气排气门。在一个示例中，放气排气门被停用的汽缸的数量可基于发动机负载或扭矩需求。具体地，当发动机负载减小时，具有停用的放气排气门的汽缸数量可增加。例如，在第一条件期间，在发动机扭矩需求低于下限阈值水平时的部分节流下，可停用每一个发动机汽缸的放气排气门。在第二个条件期间，在发动机扭矩需求高于下限阈值水平时的部分节流条件下，发动机汽缸的放气排气门的仅一部分可以被停用，其中该部分(以及因此具有停用的放气排气门的汽缸的数量)随着扭矩需求进一步增加到高于下限阈值水平而减小。另外，在710，所有汽缸的所有扫气排气门在放气排气门停用期间保持激活。此外，方法在710可包括禁用到具有停用的放气排气门的汽缸的火花，但是仍然将燃料加注到该汽缸。以这种方式，可在发动机循环中稍后进行点燃决定(因为仍然喷射燃料)。此外，对停用的汽缸进行燃料加注并且将混合物泵送到点燃汽缸(例如，没有停用的放气排气门的汽缸)可增加点燃汽缸上的燃料蒸发(并因此减少烟雾)。此外，方法在710可包括在放气气门停用期间保持热管阀打开并且节气门关闭。在一些示例中，方法在710可包括响应于扭矩需求的增加超过阈值和/或命令节气门完全打开(或节气门开度)，重新激活停用的放气排气门。然后该方法可结束。
返回到702，如果不满足热管模式的条件，则方法继续到712以确定是否满足用于EIVC(早期进气门关闭)模式的条件。在一个示例中，当发动机负载低于阈值负载时，进入EIVC模式的决定可以是MAP、发动机转速和发动机温度的函数。在一个示例中，用于进入EIVC模式的条件可包括发动机负载低于阈值负载并且MAP处于大气压力(例如，当发动机未被升压时)。如果满足用于EIVC模式的条件，则方法继续到714。在714，方法包括停用进气门并且打开扫气排气门(在每个汽缸的设定正时)，以经由扫气排气门而不是经由进气门将空气引入发动机汽缸。具体地，方法在714可包括停用所有发动机汽缸的进气门(例如两个进气门)，使得没有进气经由进气门被引入汽缸。方法在714还可包括打开(例如，完全打开)BTCC阀(如果尚未打开)。
在716，方法包括延迟放气排气门和扫气排气门正时，以使与进气进入汽缸(例如，经由扫气排气门进入汽缸)的方向相反。在一个示例中，方法在716可包括以最大量的排气凸轮延迟(例如，当由相同的凸轮系统控制时)操作扫气排气门和放气排气门两者。作为另一个示例，利用凸轮式控制系统中的凸轮，方法在716可包括将放气排气门关闭设置到TDC，并且提前扫气排气门以减少每个汽缸的扫气排气门与放气排气门之间的重叠。作为另一个示例，利用凸轮廓线变换系统，方法在716可包括将(例如，扫气排气门和放气排气门的)凸轮廓线改变为EIVC的最佳正时。作为这种操作的结果，在EIVC模式下，进气经由EGR通道、扫气排气歧管和扫气排气门从进气道引入发动机汽缸。在发动机汽缸内燃烧之后，排气经由放气排气门被排放到排气道。以这种方式，减少在低负载期间汽缸的泵送功。此外，改善了充气运动以提高燃烧稳定性。
返回到712，如果不满足用于EIVC模式的条件，则方法继续到718以确定是否满足用于关闭耦接到每个汽缸的一个进气流道的进气端口的充气运动控制阀(CMCV)(诸如图1A所示的CMCV 24)的条件。在一个示例中，用于关闭CMCV的条件可包括发动机负载低于下限阈值负载。如果满足用于关闭CMCV的条件，则方法继续到720，以关闭耦接到每个汽缸的进气门的进气端口的CMCV(例如，图1A所示的CMCV 24)。例如，方法在720可包括调整CMCV以至少部分地阻止到每个汽缸的进气门(例如，如图1A所示的一个进气门)的进气流。因此，进入发动机汽缸的进气空气流的湍流(或涡流)可增加，从而允许进气扫气来自发动机汽缸内侧的增加量的排气并且将其扫气到扫气排气歧管。
否则，如果不满足用于关闭CMCV(或它们已经关闭)的条件，则方法继续到722以确定是否满足用于怠速升压模式的条件。在一个示例中，用于进入怠速模式的条件包括当发动机怠速时(例如，当车辆速度低于可为零的阈值车辆速度时，以及/或者当发动机转速低于阈值发动机转速时)。作为一个示例，在怠速升压模式下操作可允许扫气歧管被加压，从而导致空气冲洗被捕集在汽缸中的一些排气。这可增加燃烧稳定性和/或增加被设置在排气道中的一种或多种催化剂的升温。因此，在一个示例中，用于进入怠速升压模式的条件包括当期望冲洗来自发动机汽缸的气体时。如果在722满足条件，则方法继续到724。
方法在724包括关闭涡轮增压器废气门(例如，图1A所示的废气门阀76)以增加升压压力，以及打开怠速升压管中的阀(例如，图1A所示的第二EGR通道58中的阀59)。怠速升压管也可被称为第二或中压EGR通道，并且可耦接扫气排气歧管和在压缩机的下游的进气道之间。通过在发动机负载低于阈值时打开怠速升压管中的阀，来自压缩机下游的进气空气流可流过怠速升压管并且进入扫气排气歧管。然后，当同一汽缸的扫气排气门和放气排气门都打开时，来自怠速升压管的进气可经由扫气排气门流入发动机汽缸，然后经由放气排气门流到排气道。这可被称为到排气装置的直吹。这允许在怠速条件下将残留排气从发动机汽缸内冲洗到排气道，从而提高发动机稳定性。方法在724还可包括调制BTCC阀的位置以在每个汽缸的放气排气门和扫气排气门之间的重叠(例如，开口重叠)时段期间实现期望的直吹量。作为一个示例，基于发动机稳定性可确定重叠时段期间期望的直吹量。例如，冲洗来自汽缸的排气可提高燃烧速率，并且允许汽缸被加注燃料而富化，这可提高稳定性。然而，太多的直吹可降低燃料经济性并且降低催化剂温度。例如，调制BTCC阀的位置包括打开和关闭BTCC阀，以将扫气排气歧管的压力控制到一个水平，当扫气排气门和放气排气门都打开时，该水平产生从扫气排气门到放气排气门的期望量的直吹。作为一个示例，减少BTCC阀的打开量和/或关闭BTCC阀较长的持续时间可增加扫气排气歧管内的压力(例如，高于排气道中的压力)并且增加到排气装置的直吹的量。作为另一个示例，控制器可打开扫气歧管旁路阀(例如，图1A中所示的SMBV 97)并且调整BTCC阀的位置，以将扫气排气歧管压力增加到高于排气压力。由直吹产生的在排气中的过量空气可允许富的汽缸内条件，其提高发动机稳定性，同时仍保持催化剂下游的整体化学计量空燃比以减少排放。在一些示例中，方法在724可另外包括减少进气节气门的打开的量(或完全关闭进气节气门)。
继续到726，方法包括控制排气门和进气门重叠以调节从扫气排气歧管到进气歧管的流量。例如，方法在726可包括调整汽缸的扫气排气门和进气门的正时，以调整进气门和扫气排气门之间的气门重叠的量，并且将从扫气排气歧管到进气歧管的空气的流量控制到期望的水平。到进气歧管的空气的期望水平可根据发动机负载而变化。例如，响应于发动机负载增加，控制器可向扫气排气门和进气门的正时致动器发送信号，以增加每个汽缸的进气门和扫气气门之间的气门重叠量，从而增加从扫气歧管到进气歧管的空气流量。作为一个示例，控制器可基于作为发动机负载的函数的逻辑规则进行关于扫气排气门和进气门的正时的逻辑确定。然后，控制器可产生被发送到进气门和排气门正时致动器的控制信号。
然后方法可继续进行到728，以通过以下各项中的一个或多个将升压和直吹进一步控制到期望的水平：激活(和操作)电动压缩机(例如，图1A所示的电动压缩机60)，增加涡轮增压器废气门的开度，调整火花延迟，以及/或者调整凸轮正时以调整扫气气门和放气气门重叠。作为一个示例，方法在728可包括响应于对减小扫气排气歧管的压力以及减少从扫气排气歧管流到放气排气歧管的直吹空气的量的请求，增加废气门的打开量。作为另一个示例，操作电动压缩机可通过向扫气排气歧管提供增加的压力来增强直吹能力。在另一个示例中，响应于对到排气装置的更多的直吹的请求，可使用增加的火花延迟。在另一个示例中，在放气排气门和扫气排气门重叠可改变(例如，经由凸轮式系统中的凸轮)的系统中，可增加重叠以增加直吹。
返回到722，如果不满足用于怠速升压模式的条件，则方法继续到图7B的730。作为一个示例，如果确定是测量进入扫气排气门流道中的EGR回程(pullback)的时间，则可不满足用于怠速升压模式的条件。在730，方法包括确定发动机是否怠速(例如，如果加速踏板未被压下和/或发动机与车辆的传动系解耦)。如果发动机正在怠速，则方法继续到732，以基于经由定位在每个扫气排气门的排气流道中的氧传感器测量的氧水平，确定拉回到每个扫气排气门的流道(例如，排气端口)中的EGR的量。例如，可存在定位在每个汽缸的每个扫气排气门的排气流道中的氧传感器(例如，诸如图1A所示的氧传感器38)，因此每个氧传感器的输出可给出对于每个汽缸的EGR回程的估计。在734，方法包括基于在每个发动机汽缸处的EGR回程的估计量来调整(例如，扫气排气门和放气排气门的)排气门正时以调整EGR流量。例如，这可包括响应于估计的EGR回程增加而提前排气门正时以增加EGR流量。作为另一个示例，控制器可基于作为在扫气气门排气流道中EGR回程的函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于排气门正时)。然后，控制器可产生被发送到排气门正时致动器的控制信号。替换地，在730，如果发动机不怠速，则方法结束。
图18A-18B示出了在部分节流模式下操作分流式排气发动机系统的图表1800。具体地，图表1800在曲线1802处示出发动机负载，在曲线1804处示出进气节气门(例如，图1A中所示的进气节气门62)的位置，在曲线1806处示出BTCC阀(例如，图1A中所示的阀54)的位置，在曲线1808处示出热管阀(例如，图1A中所示的阀32)的位置，在曲线1810处示出相对于大气压力(ATM)的MAP，在曲线1812处示出进气门的激活状态(例如，打开和操作或关闭和禁用)，在曲线1814处示出扫气排气门(例如，图1A所示的气门6)的激活状态，在曲线1816处示出CMCV(例如，图1A中所示的CMCV 24)的位置，在曲线1818处示出怠速升压管阀(例如，图1A所示的阀59)的位置，在曲线1820处示出涡轮增压器废气门(例如，图1A所示的废气门76)的位置，电动压缩机(例如，图1A所示的电动压缩机60，其中打开表示电动压缩机正由电动压缩机的电动马达驱动)的操作状态，在曲线1824处示出扫气排气歧管中的压力(例如，图1A所示的压力传感器34的输出)，在曲线1826处示出涡轮增压器压缩机的压缩机入口处的压力(例如，图1A所示的压力传感器31的输出)，在曲线1828处示出第一汽缸的第一放气排气门(BDV)的激活状态，以及在曲线1830处示出第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸的放气排气门(BDV)的激活状态。尽管气门位置在图18A-18B中可被示出为打开的和关闭的，但是在替换的实施例中，可将气门调整到完全打开和完全关闭之间的多个位置。
在时间t1之前，发动机负载高于下限阈值负载L1，并且节气门完全打开。低于下限阈值负载L1的发动机负载可表示节气门至少部分关闭(例如，未完全打开)的低负载条件。因此，在时间t1之前，发动机负载高于该下负载阈值。在时间t1，发动机负载降低到低于下限阈值负载，并且节气门位置减小(例如，节气门的打开量减小)。发动机也可在时间t1升压(例如，大于ATM的MAP)。响应于在时间t1的该低负载条件，刚好在时间t1之后，节气门关闭，BTCC阀打开，并且热管阀打开以在热管模式下操作发动机。在时间t1的低负载条件期间，CMCV可保持关闭。此外，响应于发动机负载低于下限阈值负载，第一汽缸的BDV可刚好在时间t1之后被停用。然而，第二汽缸、第三汽缸和第四汽缸的BDV可保持激活。因此，在第一汽缸的BDV被停用时，没有排气从第一汽缸行进到排气道。在替换的实施例中，响应于低负载条件可停用附加汽缸的附加BDV。例如，如果在时间t1和时间t2之间的发动机负载进一步低于下限阈值负载L1，则控制器可停用两个或更多个汽缸的BDV(而不是仅仅一个，如在时间t1所示)。
在时间t2，发动机负载增加到高于下限阈值负载L1，并且节气门位置逐渐返回到完全打开的位置(例如，节气门全开)。因此，热管阀在时间t2关闭。此外，CMCV打开，并且所有BDV在时间t2被激活。此外，在时间t2，电动压缩机打开以增加升压。响应于在时间t2压缩机入口压力大于扫气排气歧管压力，BTCC阀关闭。BTCC阀在时间t3之前重新打开。响应于BTCC阀打开，CMCV关闭。
在时间t3，发动机负载再次下降到低于下限阈值负载L1。响应于该低负载条件以及满足用于EIVC模式的条件，所有发动机汽缸的进气门在时间t3被停用。在一些示例中，可延迟BDV和SV的排气凸轮正时，以在EIVC模式期间允许进气经由SV被引入发动机汽缸并排出BDV。在时间t4，发动机负载增加到高于下限阈值负载L1。因此，重新激活进气门。在时间t5之前，废气门打开。在一个示例中，响应于涡轮速度增加到高于阈值涡轮速度，废气门可打开。例如，高于阈值涡轮速度的涡轮速度可导致压缩机出口温度高于上限阈值(例如，用于减少涡轮增压器劣化)。
在时间t5，发动机负载再次下降到低于下限阈值负载L1。响应于该低负载条件以及满足用于怠速升压模式的条件，怠速升压管阀打开，并且废气门关闭。另外，在BDV和SV重叠时段期间，BTCC阀被调制以达到期望的直吹量。在时间t6，发动机负载增加到高于下限阈值负载，并且怠速升压管阀关闭。
以这种方式，可减少在部分节流条件下通过EGR通道经由扫气排气门到发动机汽缸的反向流，其可导致减少的混合和汽缸平衡。作为在部分节流条件期间的方法的一个实施例，一种方法包括将进气从进气道经由排气再循环(EGR)通道传送到耦接到第一组汽缸排气门(扫气排气门)的第一排气歧管(扫气歧管)；当进气通过EGR通道中的EGR冷却器时对进气进行加热；经由耦接在第一排气歧管和进气歧管之间的流动通道(热管)将加热的进气传送到进气节气门下游的进气歧管；以及经由第二组汽缸排气门(放气排气门)将燃烧气体排放到耦接到排气道的第二排气歧管。在部分节流条件期间(或者当发动机负载低于阈值时)，通过热管以这种方式传送进气的技术效果是增加来自每个汽缸的EGR与进入的进气的混合，减少汽缸的泵送功，经由EGR冷却器加热进气以增加MAP，并且进一步减少进气泵送，并提高燃料经济性并减少排放。作为在部分节流条件期间的方法的另一个实施例，一种方法包括，响应于发动机负载低于阈值，停用发动机汽缸的所有进气门，同时以不同的正时操作耦接到与进气道耦接的排气再循环(EGR)通道的第一排气门(扫气排气门)和耦接到排气道的第二排气门(放气排气门)；以及将进气从进气道传送通过EGR通道，并且经由第一排气门进入发动机汽缸。在部分节流条件期间停用所有进气门的技术效果是通过设置在EGR通道中的EGR冷却器来加热进气，减少泵送功，并且提高燃料经济性。作为在部分节流条件期间的方法的另一个实施例，一种方法包括，响应于发动机负载低于下限阈值负载，调整耦接在第一组进气门上游的第一组涡流阀(例如，CMCV)，以至少部分地阻挡到第一组进气门的进气气流，其中每个汽缸包括两个进气门和两个排气门，该两个进气门包括第一组进气门中的一个。调节第一组涡流阀以至少部分地阻挡到第一组进气门的进气气流的技术效果是增加经由第一组进气门进入汽缸时的进气气流的湍流，从而增加来自燃烧室的残留的燃烧排气的扫气。因此，可降低发动机排放并且可增加发动机效率。作为在部分节流条件期间的方法的另一个实施例，一种方法包括响应于发动机负载低于阈值并且当第一组排气门和第二组排气门在同一时间打开时：将进气传送通过耦接在压缩机下游的进气道和第一排气歧管之间的二次流动通道(怠速升压通道)，所述第一排气歧管耦接到第一组排气门；经由耦接到第一排气歧管的EGR冷却器加热被传送通过二次流动通道的进气；以及将加热的进气经由第一组排气门传送通过发动机汽缸并且经由第二组排气门传送到第二排气歧管，所述第二排气歧管耦接到第二组排气门和包括涡轮的排气道。在发动机负载低于阈值期间，以这种方式将进气传送通过二次流动通道的技术效果是使残留排气能够在第二排气门关闭之前被推出汽缸并进入排气道。因此，即使在部分节流条件下，发动机效率和燃料经济性可增加。
图8示出了用于在电动升压模式下操作发动机系统的方法800。方法800可从方法400的418继续，如上所述。因此，在方法800期间，电动压缩机的电动马达可驱动电动压缩机(例如，驱动电动压缩机的转子来增加进气的压力)。在802，方法包括确定压缩机入口压力是否大于扫气歧管压力。作为一个示例，压缩机入口压力可以是涡轮增压器压缩机(例如，图1A所示的压缩机162)的入口(或直接上游)处的压力。作为另一个示例，压缩机入口压力可以是在EGR通道的出口处的压力(例如，其中通道50耦接到压缩机162上游的图1A中的进气道)。在一个示例中，压缩机入口压力可经由定位在涡轮增压器压缩机上游的进气道中的压力传感器(例如，图1A所示的压力传感器31)来测量。在替换的示例中，基于一个或多个替换的发动机操作参数(诸如电动压缩机耦接到进气道的位置上游的压力)，通过控制器可估计压缩机入口压力。另外，扫气歧管压力可以是扫气排气歧管(例如，图1A所示的扫气排气歧管80)的压力。在一个示例中，扫气歧管压力可通过设置在扫气歧管中的压力传感器(例如，图1A所示的压力传感器34)来测量。在另一个示例中，通过定位在扫气排气门的排气流道中的多个压力传感器可估计或测量扫气歧管压力。
如果压缩机入口压力大于扫气歧管压力，则方法继续到804以控制(例如，调整)BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)的位置，以及/或者停用扫气排气门(SV，例如图1A所示的排气门6)以减少到排气装置的直吹。在一个示例中，方法在804可包括当电动马达驱动电动压缩机时，响应于扫气歧管的压力小于涡轮增压器压缩机的入口压力，减少BTCC阀的打开量和停用SV中的一个或多个。在一个示例中，BTCC阀可以是可调整成完全打开和完全关闭位置的二位阀。在另一个示例中，BTCC阀可以是可调整到完全打开位置、完全关闭位置以及完全打开和完全关闭之间的多个位置的可持续调整的阀。在该示例中，随着扫气歧管压力低于压缩机入口压力的量的减少，BTCC阀的打开量的减少量可增加。在另一个示例中，如果扫气歧管压力是低于压缩机入口压力的阈值量，则控制器可停用SV。作为一个示例，该方法基于扫气歧管压力调整减小BTCC阀的开度的量。例如，控制器可基于扫气歧管压力的确定来确定发送到BTCC阀致动器(或控制SV的激活状态的SV致动器)的控制信号。控制器可通过直接考虑确定的扫气歧管压力的确定来确定BTCC阀(打开、关闭或完全打开和完全关闭之间的位置)的位置，诸如在扫气歧管压力减小时减小打开量。基于使用查找表的计算，控制器可替换地确定BTCC阀的位置或SV的激活状态，其中输入是扫气歧管压力，并且输出是BTCC阀位置(或SV激活状态)。作为另一个示例，控制器可基于作为扫气歧管压力的函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于BTCC阀的位置)。然后，控制器可产生发送到BTCC阀(和/或SV)的致动器的控制信号。在804以这种方式调整BTCC阀和/或SV可减少气体经由SV和BDV从扫气歧管到排气歧管和排气道的反向流动，其可由于扫气歧管处于比在压缩机入口处的进气道更低的压力下而发生。
方法继续到808，以确定电动马达是否已经停止驱动电动压缩机(例如，电动压缩机不再操作并且使进气升压)。如果电动马达已经停止驱动电动压缩机，则方法继续到812以重新激活SV(如果它们在804被停用)，以及/或者打开BTCC阀(如果其被关闭或者打开量在804减小)。方法在812还包括基于期望的EGR流量来调整BTCC阀的位置。作为一个示例，控制器可基于作为确定的期望EGR流量的函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于BTCC阀的位置)。然后，控制器可产生发送到BTCC阀的致动器的控制信号。除此之外或替换地，在812，方法可包括返回到方法400的420。
返回到808，如果电动马达仍在驱动电动压缩机，则方法继续到810，以基于扫气歧管压力继续调整BTCC阀和SV，如上文和下文所述。该方法然后可返回到802以重新检查相对于压缩机入口压力的扫气歧管压力。如果压缩机入口压力不再大于扫气歧管压力，则方法可继续到806，从而如果BCTT阀关闭，则重新打开BTCC阀，以及/或者如果SV被停用，则重新激活SV。然后控制(例如调整)BTCC阀以将所请求的(例如，期望的)EGR流和/或直吹递送到进气道。以这种方式，当电动压缩机操作以使进气升压并且当压缩机入口处(并且其中EGR通道耦接到进气道)的进气压力大于扫气歧管压力时，可减少通过EGR通道，通过扫气歧管，通过发动机汽缸并且到排气道的反向流动。
图19示出了在电动升压模式下操作分流式排气发动机系统的图表1900。具体地，图表1900在曲线1902处描绘了电动压缩机(例如，图1A所示的电动压缩机60)的操作状态，在曲线1904处描绘了扫气排气歧管中的压力(例如，来自图1A所示的压力传感器34的输出，在本文中称为扫气歧管压力)，在曲线1906处描绘了涡轮增压器压缩机入口处的压力(例如，来自图1A中所示的压力传感器31的输出，其在本文称为压缩机入口压力)，在曲线1908处描绘了扫气排气门(SV)的激活状态，以及在曲线1910处描绘了BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)的位置(打开、关闭或完全打开和完全关闭之间的位置)。
在时间t1之前，电动压缩机关闭(例如，不被电动马达驱动)，并且扫气歧管压力大于压缩机入口压力。在时间t1，电动马达开始驱动电动压缩机，并且因此，(涡轮增压器压缩机的)压缩机入口压力开始增加。然而，由于在时间t1和时间t2之间扫气歧管压力高于压缩机入口压力，所以基于到进气道的期望的EGR流量和直吹水平(例如，基于发动机工况)调整BTCC阀和SV。在时间t2，当电动压缩机操作时，扫气歧管压力降低到压缩机入口压力以下。作为响应，BTCC阀的打开的量减小。如图19所示，BTCC阀的打开量减小，但是BTCC阀未完全关闭。在替换的实施例中，响应于压缩机入口压力增加到扫气歧管压力以上，BTCC阀可以是完全关闭的，或者SV可被停用。在时间t3，扫气歧管压力增加到压缩机入口压力以上。因此，BTCC阀的打开量返回到基于期望的EGR流量的需求水平。在一个示例中，如在时间t3所示，这可包括完全打开的位置。在时间t3之后(并且在BTCC阀完全打开后)，电动压缩机不再由电动马达驱动。
在时间t4，电动压缩机再次由电动马达驱动。然而，此时，压缩机入口压力小于扫气歧管压力，因此保持BTCC阀的当前位置和SV的激活状态。在时间t5响应于压缩机入口压力增加到扫气歧管压力以上，(所有发动机汽缸)的SV被停用。在时间t5，停止电动压缩机操作。响应于不再由电动马达驱动电动压缩机，SV被重新激活。此后不久，压缩机入口压力降低到扫气歧管压力以下。
以这种方式，响应于电动压缩机的操作可控制BTCC阀的位置和/或扫气排气门的激活状态，以便减少通过EGR通道经由扫气排气门到排气道的反向流。基于扫气排气歧管中的压力，响应于电动马达驱动电动压缩机来调整BTCC阀的位置的技术效果是当压缩机入口压力大于扫气歧管压力时，减少通过EGR通道经由扫气排气门到排气道的反向流，从而提高发动机效率并且减少发动机排放。
图9示出了用于在压缩机阈值模式下操作发动机系统的方法900。如上所述，方法900可从方法400的421继续。该方法通过确定是否满足中压EGR的条件在902开始。在一个示例中，发动机系统可包括在涡轮增压器压缩机的下游耦接在低压EGR通道(例如，图1A所示的第一EGR通道50)和进气道之间的中压EGR通道(例如，图1A所示的第二EGR通道58)。使排气经由中压EGR通道从扫气歧管流到进气道可向发动机的进气系统提供中压EGR。由于排气经由中压EGR通道被递送到压缩机的下游，所以当排气经由中压EGR通道从扫气排气歧管被引导到进气装置时，压缩机处的温度和/或压缩机速度可被减小。在一个示例中，用于启用中压EGR的条件(例如，用于使排气经由中压EGR通道从扫气歧管流到压缩机下游的进气道的条件)可包括以下项中一个或多个：EGR需求(例如，期望的EGR流量)高于阈值水平(例如，高EGR需求)，在EGR系统中不存在EGR冷却器(例如，在第一EGR通道中没有EGR冷却器，诸如图1A所示的EGR冷却器52)，在发动机系统中没有压缩机旁路(例如，图1A所示的压缩机再循环通道41)，来自扫气排气门的排气温度高于上限阈值温度，以及/或者压缩机流量条件(例如，如果通过压缩机的流量高于上限阈值，则EGR不能在不劣化压缩机操作/效率的情况下添加到压缩机入口)。如果满足用于启用中压EGR的条件中的一个或多个，则方法继续到904，以关闭BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)并且打开设置在中压EGR阀中的中压EGR阀(例如，图1A所示的阀59)。例如，打开中压EGR阀可包括控制器向中压EGR阀的致动器发送信号，以完全打开中压EGR阀，或者增加中压EGR阀的(例如，从完全关闭的位置)打开的量。关闭BTCC阀可包括完全关闭BTCC阀，使得没有排气被传送到压缩机上游的进气道。在替换的实施例中，方法在904可包括打开中压EGR阀，并且减小BTCC阀的打开量(但不完全关闭)或者保持BTCC阀打开。例如，响应于压缩机喘振条件，BTCC阀和中压EGR阀都可打开。在另一个实施例中，方法在904可包括增加中压EGR阀的打开量，同时减小BTCC阀的打开量，其中这些阀的打开量的增加和减小的量基于压缩机条件(例如入口温度、出口温度和旋转速度)。例如，控制器可基于压缩机入口温度、压缩机出口温度和/或压缩机的速度的确定来确定发送到BTCC阀和中压EGR阀的致动器的控制信号。这些压缩机条件可经由系统(如图1A所示)中的一个或多个传感器测量，或者基于诸如发动机转速和负载和/或燃烧空燃比的工况来确定。控制器可通过直接考虑所确定的压缩机条件的确定来确定BTCC和中压EGR阀的期望位置，诸如随着压缩机出口温度的增加、压缩机速度的增加和/或压缩机入口温度的减小(例如，高于/低于上文参考图4A中的420所述的阈值)增加中压EGR阀的打开量并且减小BTCC阀的打开量。控制器可基于使用查找表的计算来替换地确定阀位置，其中输入是压缩机条件，并且输出是发送到阀致动器的信号，其对应于BTCC阀和中压EGR阀的阀位置。在904之后，方法结束。在替换的实施例中，该方法可从904继续到906，以确定是否期望附加的发动机致动器调整以移动压缩机远离在可操作阈值处的操作。
返回到902，如果不满足用于中压EGR的条件或者期望附加的致动器调整以移动压缩机远离在可操作阈值处或在操作阈值之上操作，则方法继续到906。在906，方法包括确定冷凝物是否在压缩机处(例如在压缩机入口处)形成。在一个示例中，可响应于压缩机的入口温度(例如，进入压缩机入口的气体的温度)低于第一阈值温度确定在压缩机处形成冷凝物。在另一个示例中，当环境湿度高于阈值湿度值时和/或当环境温度低于阈值温度时，可确定在压缩机处形成冷凝物或预期形成冷凝物。如果冷凝物形成(或在某些示例中预期形成)在压缩机处，则方法继续到908以延迟排气门凸轮(例如，凸轮轴)正时，以减少经由EGR通道从扫气歧管流到压缩机上游的进气道的EGR的量。延迟排气门凸轮正时可包括基于发动机系统的气门正时硬件来延迟仅扫气排气门的正时或延迟扫气排气门和放气排气门两者的正时。通过延迟扫气排气门的正时，每个扫气排气门可在发动机循环中稍后打开和关闭(例如，与大约-135曲柄转角度数相比，在相对于TDC的-90曲柄转角度数处打开，在图3B中所示，如上所述)。如上面参考图1A-1B所解释的，可使用各种可变凸轮轴正时(VCT)系统来实现扫气排气门(以及可能的放气排气门)的正时延迟。在一个示例中，其可以是基础发动机系统，扫气排气门和放气排气门两者通过单个凸轮轴系统一起控制。因此，延迟排气凸轮导致延迟扫气排气门和放气排气门的正时(即使扫气排气门的打开正时和关闭正时不同于放气排气门)。以这种方式，使用单个凸轮系统，将扫气排气门和放气排气门的正时延迟相同的量。在另一个示例中，用于排气门的VCT系统可包括CAM系统中的CAM，其中扫气排气门和放气排气门的正时可独立于设定正时而变化。在另一个示例中，用于排气门的VCT系统可包括用于扫气排气门的多空气型系统。在该系统中，用于扫气排气门的打开正时和升程可与放气排气门分开独立地控制(例如，在这种情况下仅延迟扫气排气门正时)。在另一个示例中，用于排气门的VCT系统可包括对扫气排气门的电动气门升程控制，其中扫气排气门的正时可与放气排气门分开设定(例如，被延迟而放气排气门的正时被保持)。
在910，方法包括确定排气门正时(扫气排气门正时)是否处于最大延迟量。例如，扫气排气门的正时可以仅被延迟设定数量的曲柄转角度数。一旦排气门正时达到最大延迟量(例如，最大调整量)，排气门正时不可被进一步延迟。如果扫气排气门的正时尚未达到最大延迟量，当冷凝物在压缩机处时(例如，当压缩机入口温度低于第一阈值温度时)，则方法继续到912以继续延迟扫气排气门的排气凸轮正时。在一些示例中，这可包括将排气凸轮延迟到最大延迟量。在其它示例中，这可包括将排气凸轮延迟到小于最大延迟量的延迟量。
替换地，在910，如果已经达到排气凸轮的最大延迟量并且扫气排气门正时不能被进一步延迟，则方法继续到914以确定是否可提前进气门的进气凸轮。提前进气门的正时可导致每个汽缸的进气门和扫气排气门之间的更多重叠，从而增加了到压缩机入口的直吹热空气再循环的量。这可增加压缩机入口温度，并且减少压缩机处的冷凝物形成。如果进气凸轮尚未被提前到其最提前的位置(例如，如果进气凸轮尚未处于其最大提前量)，则可以能够提前进气凸轮。如果进气凸轮可被提前以提前进气门的正时，则方法继续到916以提前进气门的正时。这可包括经由进气门正时致动器(例如，图1B所示的进气门正时致动器101)致动进气凸轮(例如，图1B中所示的进气凸轮151)，以提前进气门正时，并且因此在发动机循环中较早地打开和关闭每个进气门。否则，如果不能进一步提前进气凸轮，则方法从914进行到918以关闭BTCC阀。例如，方法在918可包括完全关闭BTCC阀以阻止排气从扫气歧管(例如扫气排气歧管)到压缩机入口的流动，从而减少低压EGR并且减少压缩机处的冷凝物形成。方法在918可进一步包括打开布置在旁路通道中的扫气歧管旁路阀(SMBV)(例如，图1A中所示的旁路通道98中的SMBV 97)，所述旁路通道耦接在扫气歧管和排气道之间。例如，控制器可响应于BTCC阀关闭而向SMBV的致动器发送信号以打开SMBV。因此，当BTCC阀关闭时，来自扫气歧管的排气可被引导到排气道。在替换的实施例中，方法在918可包括减小BTCC阀的打开量(不完全关闭)，并且增加SMBV的打开量(不完全打开)。在一些示例中，SMBV的打开量的增加量可与BTCC阀的打开量的减少量大致相同(例如，成比例)。
返回到906，如果冷凝物未形成或未预期形成在压缩机处(例如，如果压缩机入口温度不低于第一阈值温度)，则方法继续到920以确定压缩机出口温度是否大于第二阈值温度。在一个示例中，压缩机出口温度(例如，离开涡轮增压器压缩机的气体的温度)可经由定位在压缩机的下游或压缩机的出口处的温度传感器(例如，图1A所示的温度传感器43)来测量。在其它示例中，压缩机出口温度可基于各种其它传感器输出和发动机工况(诸如压缩机入口温度和压缩机的旋转速度或进气歧管温度)来估计。如果压缩机出口温度大于第二阈值温度，则方法继续到922。
在922，方法包括调制BTCC阀以减少从扫气歧管到压缩机入口的排气流的量，打开SMBV，和/或打开涡轮废气门(例如图1A所示的废气门76)。在一个示例中，调制BTCC阀可包括在完全打开位置和完全关闭位置之间切换BTCC阀，以将经由EGR通道到压缩机入口的排气流的量减少(与如果使BTCC阀完全打开相比)到第一水平。调制BTCC阀可包括相比于BTCC阀打开的持续时间，增加BTCC阀关闭的持续时间。调制量或BTCC阀关闭的平均持续时间可基于压缩机出口温度和/或期望的EGR流量。例如，当压缩机出口温度进一步增加到第二阈值温度之上时，BTCC阀可关闭较长的持续时间，并且/或者在调制的时段期间BTCC阀关闭的平均时间量可增加。在一些示例中，方法在922可包括完全关闭BTCC阀。在另一个示例中，方法在922可包括减少BTCC阀的打开量(例如，在不调制的情况下减少到完全打开和完全关闭之间的位置)。方法在922可另外包括在BTCC阀关闭或在打开和关闭之间进行调制时打开SMBV或增加SMBV的打开量。除此之外或替换地，方法在922可包括在调制BTCC阀时打开涡轮废气门。打开涡轮废气门阀降低涡轮增压器速度，并且因此可减少压缩机的负载。
方法继续到924以提前进气门的进气凸轮以减小压缩机两端的压力比。例如，当BTCC阀的位置被调制以将到压缩机入口的EGR流减少到第一水平时，进气凸轮可以被提前。方法然后继续到926以延迟排气凸轮以延迟排气门打开正时(例如，至少扫气排气门的正时)，从而进一步减少EGR。例如，延迟排气凸轮可导致到达压缩机入口的EGR流降低到低于第一水平的第二水平。在928，方法包括通过打开BTCC阀来增加冷再循环。因为由于排气门(例如，扫气排气门)正时在926被延迟而EGR流减少，所以在928打开BTCC阀增加回到压缩机入口的加压的较冷空气的流量，从而降低压缩机温度。
返回到920，如果压缩机出口温度不大于第二阈值温度，则方法继续到930以确定压缩机是否在替换的压缩机极限(例如阈值)处操作。例如，压缩机速度(例如，压缩机的旋转速度)可高于可导致压缩机的劣化或降低的性能的阈值速度。如果压缩机以替换的极限操作，诸如压缩机速度高于阀值速度，则方法继续到932以关闭BTCC阀并打开SMBV。在一个示例中，这可包括完全关闭BTCC阀并且完全打开SMBV。在另一个示例中，方法在932可包括减小BTCC阀的打开量(不完全关闭)，并且增加SMBV的打开量(不完全打开)。BTCC阀的打开量的减小量和SMBV打开量的增加量可基于期望的扫气歧管压力，其中期望的扫气歧管压力基于进气歧管压力以及进气门和排气门的正时。例如，当扫气排气门和进气门都打开时之间的重叠量可确定可用于直吹空气的时间，但是进气歧管(例如MAP)和扫气歧管之间的压力差可确定用于直吹流的驱动压力。当MAP大于扫气歧管压力时，过量的氧气可经由扫气歧管旁路通道流到排气道。用于直吹流的期望的驱动压力可基于排气中期望的氧水平，如上面参考图2A-2B所讨论的。因此，当进气歧管压力增加时，期望的扫气歧管压力可针对设定的进气门和排气门正时以及期望的直吹量而降低。例如，控制器可通过直接考虑确定的进气歧管压力和当前进气门和排气门正时的确定来确定期望的扫气歧管压力，然后确定可实现期望的扫气歧管压力的BTCC阀和SMBV的对应位置。作为另一个示例，控制器可基于作为进气歧管压力、进气门正时和排气门正时的函数的逻辑规则来进行逻辑确定(例如，关于BTCC阀和SMBV的位置)。然后，控制器可产生发送到BTCC阀和SMBV的致动器的控制信号。
在934，方法包括在BTCC阀关闭时(或在BTCC阀的打开量减小时)提前扫气排气门正时(例如，扫气排气门的打开正时)。例如，用于扫气排气门打开的提前量可随着到排气道(例如，到排气道中的第二下游催化剂，如图1A所示)的期望的直吹量减小而增加。然后方法继续到936以增加涡轮废气门的开度，从而降低涡轮增压器速度。
替换地，在930，如果压缩机不处于替换的极限，则方法继续到938以保持涡轮废气门关闭。在一些实施例中，涡轮废气门的默认位置可以是关闭的。然后废气门可仅在高涡轮增压器速度下打开。方法在938可包括返回到图4A-4B的方法400。
图20示出了在压缩机阈值模式下操作分流式排气发动机系统的图表2000。具体地，图表2000在曲线2002处描绘了发动机负载，在曲线2004处描绘了EGR需求(例如，到进气道的期望EGR流量)，在曲线2006处描绘了压缩机出口温度，在曲线2008处描绘了压缩机入口温度，在曲线2009处描绘了压缩机(例如涡轮增压器)速度，在曲线2010处描绘了涡轮废气门的位置，在曲线2012处描绘了BTCC阀的位置，在曲线2014处描绘了中压EGR阀的位置，在曲线2016处描绘了SMBV的位置，在曲线2018处描绘了进气门的进气门正时，以及在曲线2020处描绘了扫气排气门的排气门正时。在通过相同的凸轮系统控制扫气排气门和放气排气门的实施例中，曲线2020处的排气门正时可以是用于扫气排气门和放气排气门两者的正时。尽管阀位置在图20中可被示为打开和关闭，但是在替换的实施例中，可将阀调整到完全打开和完全关闭之间的多个位置。
在时间t1之前，压缩机入口温度高于第一阈值温度T1，压缩机出口温度低于第二阈值温度T2，并且压缩机速度低于阈值速度S1。因此，BTCC阀打开，中压EGR阀关闭，并且减压管阀关闭。在时间t1之前，进气门和排气门的正时也处于其默认的正时(如默认线D1所示)，以获得最佳燃料经济性。在时间t1，压缩机入口温度降低到第一阈值温度T1之下，从而表明可在压缩机处形成冷凝物。另外，在这个时候，EGR需求相对高，因此，响应于压缩机入口温度低于第一阈值温度T1的同时EGR需求相对高，BTCC阀关闭，并且中压EGR阀打开。这可减少到压缩机入口的低压EGR流量，从而减少冷凝物形成。在时间t2，压缩机入口温度增加到第一阈值温度T1之上，因此，在时间t2之后不久，BTCC阀重新打开，并且中压EGR阀关闭。
在时间t3，压缩机出口温度增加到第二阈值温度T2之上，而EGR需求处于相对较低的水平(例如低于时间t1的水平)。响应于这些条件，BTCC阀被调制以减少EGR流量，并且当BTCC阀关闭时，SMBV被对应地调制为打开。此外，在时间t3和时间t4之间，提前进气门正时，并且延迟排气门正时。在时间t4，响应于压缩机出口温度降低到第二阈值温度T2之下，BTCC阀打开，并且SMBV关闭，并且进气门正时和排气门正时返回到其默认位置以获得最佳燃料经济性。
在时间t5，当EGR需求处于较低水平(相比于在时间t1的较高的EGR需求水平)时，压缩机入口温度再次降低到第一阈值温度T1之下。因此，排气门正时刚好在时间t5之后被延迟，以减少到压缩机入口的EGR流量。在时间t6，排气门正时达到最大延迟量(例如，不能被进一步延迟)。响应于达到该最大水平，提前进气门正时。在时间t7，压缩机入口温度增加到第一阈值温度之上，并且作为响应，进气门正时和排气门正时返回到其默认正时。
在时间t8，压缩机速度增加到阈值速度S1之上。响应于压缩机速度的这种增加，BTCC阀关闭，并且SMBV打开。另外，在时间t8之后，提前扫气排气门正时，并且打开涡轮废气门。在涡轮转速在时间t9下降回到阈值速度S1之下后，BTCC阀打开，SMBV关闭，并且扫气排气门正时返回到默认正时。以这种方式，响应于压缩机的条件(例如，压缩机达到一个或多个可操作阈值，如上所述)，可协调地调整进气门正时、扫气排气门的排气门正时以及BTCC阀(以及在一些示例中的SMBV)的位置。例如，如在时间t3所示，BTCC阀被调制以将EGR流量减小到第一水平，并且排气门正时被延迟以将EGR流量减小到较低的第二水平。同时，进气门正时提前以降低压缩机两端的压力比。作为将进气门正时、排气门正时和BTCC阀正时与彼此协调地调整的另一个示例，如在时间t5至t7所示，扫气排气门正时被延迟，并且在达到其最大延迟量时但压缩机入口温度仍然低于第一阈值温度，则进气门正时提前。将进气门正时、扫气排气门的排气门正时和BTCC阀的位置彼此协调地调整的技术效果是减少到压缩机入口的EGR流量，并且因此减少压缩机处的冷凝物形成，降低压缩机出口温度，以及/或者降低压缩机速度，从而减少压缩机的劣化。在另一个实施例中，如在时间t1所示，响应于压缩机入口温度低于阈值入口温度，中压EGR阀可打开以将排气从扫气排气门引导到压缩机下游的进气道。响应于压缩机的条件，将排气从扫气排气门传送到压缩机下游的进气道的技术效果是减少到压缩机入口的EGR流量，从而减少在压缩机处的冷凝物形成，增加压缩机出口温度，并且降低压缩机速度。因此，可降低压缩机劣化。在另一个实施例中，如在时间t3和t8所示，当SMBV对应地打开(或调制)以减少到压缩机入口的EGR流量，并且代替地将排气从扫气歧管引导到排气道时，BTCC阀可关闭(或在打开和关闭之间进行调制)。响应于发动机工况(诸如压缩机出口温度大于阈值出口温度，以及/或者压缩机速度大于阈值速度)，减少从扫气排气歧管到压缩机上游的进气道的气流，并且响应于减少的气流，增加经由扫气歧管旁路通道从扫气排气歧管到排气道的气流的技术效果是减少压缩机劣化，同时还减小扫气排气歧管中的压力并且将残留气体捕集在汽缸内。
图10示出了用于在基线BTCC模式下操作发动机系统的方法1000。如上所述，方法1000可从方法400的430继续。通过设定进气门的进气凸轮正时和扫气排气门和放气排气门的排气凸轮正时以获得最佳燃料经济性，方法1000在1002开始。例如，排气门和进气门的正时可被设定为在当前发动机工况下最佳的可实现的制动比燃料消耗(BSFC)。在一个示例中，这可包括设定每个汽缸的扫气排气门、放气排气门和进气门的正时在图3A所示的正时，如上所述。在一些实施例中，排气门和进气门的正时可基于发动机转速和负载从图3A所示的正时略微调整。例如，进气正时可在较轻的发动机负载下被调整至完全延迟，并且当发动机被升压限制或者存在增加直吹以减少爆震的请求时被提前。在另一个实施例中，可调整排气门正时，使得排气门随着发动机转速的增加而较早地打开。然后随着升压降低(例如，在低发动机转速和高发动机负载条件下)或者当发动机转速高并且EGR温度大于阈值温度时，排气门正时可延迟。
在1004，方法包括确定发动机扭矩输出是否处于所需求的水平。在一个示例中，需求的扭矩水平可以是基于车辆的加速器踏板的位置确定的车辆操作者扭矩需求。在一个示例中，控制器可响应于从加速器踏板的踏板位置传感器接收的踏板位置信号来确定所需求的扭矩。如果扭矩不处于需求的水平，则方法继续到1006，以优化用于所需求扭矩的凸轮正时和BTCC阀位置。作为一个示例，这可包括限制扫气排气门流量以增加扭矩输出，并且基于涡轮增压器压缩机的喘振阈值修改限制量。例如，限制扫气排气门流量可包括延迟扫气排气门的凸轮正时以减少EGR流量。在另一个示例中，替换地或除此之外，这可包括延迟进气门的凸轮正时以减少从扫气排气门到进气道的直吹。此外，修改对扫气排气门流量限制的量可包括当压缩机操作(例如，压缩机两端的流率和压降)接近喘振阈值或喘振线时减小限制量。在另一个示例中，除此之外或替换地，方法在1006可包括限制BTCC阀的打开量(例如，关闭或减少打开量)。
如果发动机扭矩输出处于需求的水平，则方法继续到1008以测量扫气歧管(例如，图1A所示的扫气排气歧管80)中的气体的氧含量和压力。在另一个实施例中，除此之外或替换地，方法在1008可包括测量每个扫气排气门的排气流道中的气体的氧含量和/或压力。例如，方法在1008可包括从设置在扫气歧管和/或扫气排气门流道中的一个或多个压力传感器和氧传感器(例如，图1A所示的压力传感器34、氧传感器36和/或氧传感器38)获得压力和氧含量测量值。
如上所述，排气(例如，EGR，在汽缸经由燃烧汽缸中的空气-燃料混合物点燃之后)和直吹空气(在进气门和扫气排气门的打开之间的重叠时段期间)都可通过扫气排气门从发动机汽缸被排放到扫气歧管中。此外，每个发动机汽缸的每个扫气排气门可在与其它发动机汽缸不同的时间(例如，基于一个发动机循环期间的汽缸的设定点火顺序)来排出EGR和直吹空气。如本文所使用的，发动机循环是指某个时段，在该时段期间每个发动机汽缸以汽缸点火顺序点火一次。例如，如果汽缸点火顺序包括按照以下顺序点燃汽缸：汽缸1，汽缸2，汽缸3，然后汽缸4，则扫气排气歧管可在每个发动机循环期间以汽缸点火顺序从每个汽缸接收四个独立的EGR和直吹脉冲。因此，在1010，方法包括估计直吹(BT，例如，在每个汽缸的进气门和扫气排气门之间的重叠时段期间，从扫气排气门进入扫气歧管的未燃烧气体的量)和EGR(例如，燃烧过的排气)。估计BT和EGR可包括针对每个汽缸估计排放到扫气排气歧管中的BT量和EGR量，以及/或者估计在单个发动机循环期间对于所有汽缸进入进气道的BT和EGR的总量(例如，对于四缸发动机中的四个汽缸的BT和EGR总量，或者具有激活的扫气排气门的多个汽缸的BT和EGR总量)。在方法在1010的第一实施例中，方法在1011可包括基于曲轴角度(例如，发动机位置)和扫气歧管压力(例如，基于扫气歧管中的压力传感器的输出)来估计BT和EGR量。方法在1010的第二实施例中，方法在1013可包括基于曲轴角度(或打开和关闭每个汽缸的进气门和扫气排气门的对应时间)和扫气歧管的氧含量(例如，基于扫气歧管或每个扫气排气门流道中的氧传感器的输出)估计BT和EGR量。
图21示出了包括点燃四个汽缸(例如，图21所示的汽缸1-4)的单个发动机循环中的扫气歧管压力和氧含量的变化的图表2100。具体地，图表2100示出了以用于完整的发动机循环(例如，从-360CAD到360CAD)的曲柄转角度数(CAD)沿着x轴的发动机位置，其中代表性的四缸发动机(例如，诸如图1A-1B所示的发动机)的四个汽缸点燃。对于每个汽缸，示出了进气门(IV)、扫气排气门(SV)和放气排气门(BDV)的(相对于发动机位置的)正时、升程和打开持续时间。曲线2102示出了用于第一发动机汽缸，汽缸1的汽缸气门事件；曲线2104示出了用于第二发动机汽缸，汽缸2的汽缸气门事件；曲线2106示出了用于第三发动机汽缸，汽缸3的汽缸气门事件；并且曲线2108示出了用于第四发动机汽缸，汽缸4的汽缸气门事件。测量的扫气歧管压力在发动机循环中的变化在曲线2110处示出，并且测量的扫气歧管氧含量的变化在曲线2112处示出。测量的扫气歧管氧含量也可表示从SV进入扫气排气歧管的气体的空燃比。
如图表2100中所示，每当汽缸中的一个的SV打开时，存在扫气歧管压力的正脉冲，以及扫气歧管氧含量的负脉冲。例如，当SV打开(例如，对于汽缸2在-90CAD)时，燃烧的排气被排放到扫气歧管中。当相同的SV打开时，并且在打开同一汽缸的IV时(例如，如对于汽缸2以2114所示的重叠时段)，直吹空气被排放到扫气歧管中。因此，在打开SV时发生扫气歧管压力的增加，并且由于燃烧的排气进入扫气歧管，扫气歧管氧含量降低。当SV打开时，并且在IV的打开之前，扫气歧管氧含量表示燃烧排气的空燃比(其可以为较富)。然后，由于直吹空气(例如，其不包括燃烧气体，因此比排气有更富的氧)进入扫气歧管，扫气歧管氧含量再次增加。对于每个汽缸当SV和IV同时打开时，扫气歧管氧含量表示比燃烧气体更稀的直吹空气的空燃比。
因此，通过使扫气歧管压力中的脉冲和/或氧含量与CAD相关联，由每个汽缸的排气和直吹空气引起的压力和/或氧气变化可被确定且在两者间区分。通过在将排气或直吹空气排放到扫气歧管中的已知时段(例如，CAD和点火顺序)中观察这些脉冲的大小(例如，幅度)，经由扫气歧管流到进气道的EGR和直吹空气的量可针对每个汽缸或每个发动机循环来确定(例如，通过对脉冲求和)。作为另一个示例，根据扫气歧管氧含量估计直吹和/或EGR流量可包括测量(经由氧传感器)从每个SV排出的气体(例如，燃烧气体)的燃烧空气-燃料含量(例如，曲线2112的谷值或低点)与从每个SV排出的气体(例如，直吹空气)的较稀的空气-燃料含量(例如，曲线2112的峰值或高点)之间的转变。对于每个汽缸，氧传感器输出的峰值(例如最大值)和谷值(例如最小值)之间的转变或变化可表示对于每个汽缸离开SV并且流向进气装置的EGR和直吹空气量。例如，转变可包括从SV排出的直吹空气的氧水平的增加。氧水平的增加可以是从较低的第一氧水平(在谷值处)到较高的第二氧水平(在峰值处)的增加。排出气体的燃烧空气-燃料比含量与气体的较稀的空气-燃料含量之间的转变可在逐缸基础上确定以确定用于每个汽缸的EGR流量和直吹量。此外，对于每个汽缸的每个SV，基于第二氧水平可确定在单个发动机循环期间从扫气歧管流到进气道的直吹空气的总量。
返回到图10的1010，以这种方式，基于与曲柄转角度数(例如发动机位置)相关联的被定位在扫气歧管(或扫气排气门流道)中的压力传感器和/或氧传感器的输出可确定BT量和EGR量。作为一个示例，控制器可基于在打开第一汽缸的进气门的时间和关闭第一汽缸的扫气排气门的时间之间的接收的压力传感器的输出来确定对于第一汽缸的BT量。控制器可对每个发动机汽缸重复该过程，然后对所有值求和以确定对于完整发动机循环到进气道的总BT量。作为另一个示例，基于在打开第一汽缸的扫气排气门的时间与刚好在打开第一汽缸的进气门之前的时间(例如直到进气门打开且因此在BT空气进入扫气歧管之前的时间)之间接收的压力传感器的输出，控制器可确定对于第一汽缸的EGR流量。使用氧传感器而不是压力传感器的输出可执行相同的过程。作为一个示例，控制器可基于作为扫气歧管的压力(或氧含量)的函数(针对每个汽缸的，如上所述的设定的BT或EGR时段)的逻辑规则来进行关于扫气歧管中的EGR或BT的量的逻辑确定。
在1012，方法包括基于估计的直吹和EGR流量(如在1010确定的)、期望的直吹和EGR流量、升压水平(例如，涡轮增压器压缩机下游的升压压力)以及上述气门中每一个的当前位置和正时来调整BTCC阀(例如，调整BTCC阀的位置)、扫气排气门(SV)正时、进气门(IV)正时和/或SMBV(例如，调整SMBV的位置)。作为一个示例，BTCC阀可响应于发动机正被升压(例如，通过涡轮增压器压缩机操作并且导致MAP大于大气压力)而打开。作为另一个示例，如果相对于估计的水平(在1010估计的)期望经由扫气歧管和EGR通道到进气道的更多或更少的EGR流量或直吹，则控制器可调整BTCC阀、SV、IV和SMBV中的一个或多个的位置或正时，以实现期望的EGR流量和直吹流量。下面参考图12-13进一步描述关于调整BTCC阀、SMBV和SV正时以实现期望的EGR和直吹流量的细节。此外，在1012调整阀位置和正时可包括相对于彼此的位置和正时调整阀位置和/或正时。例如，如果BTCC阀关闭并且期望的扫气歧管压力低于当前测量的扫气歧管压力，则在1012的方法可包括打开或增加SMBV的打开量以减小扫气歧管压力。
在1012的方法的另一示例中，在某些SV正时扫气歧管压力可改变BTCC阀、SMBV和/或进气门的控制。例如，基于测量的扫气歧管压力可调整SV正时。在一个示例中，响应于测量的扫气歧管压力大于期望的扫气歧管压力，方法可包括延迟SV正时以减小扫气歧管压力。基于(例如，根据)进气歧管压力、排气压力和/或升压条件(例如，发动机是否被升压)中的一个或多个，可确定期望的扫气歧管压力。此外，响应于基于测量的压力调整SV正时，并且响应于扫气歧管压力，可调整BTCC阀和/或SMBV的位置。例如，在调整SV正时之后，可调整SMBV的位置以将扫气歧管压力保持在期望的扫气歧管压力(基于发动机工况)，并且可调整BTCC阀的位置以将EGR流量保持在期望的EGR流量(例如，基于诸如发动机负载、爆震的发动机工况，以及诸如温度和速度的压缩机工况)。
方法进行到1014以关闭定位在每个汽缸的至少一个进气流道中的充气运动控制阀(例如图1A所示的CMCV 24)。作为一个示例，关闭CMCV可包括控制器致动CMCV的阀致动器以将CMCV移动到关闭位置，该关闭位置限制气流经由进气流道的进气门进入汽缸，CMCV耦接在所述进气流道内。例如，关闭位置可包括当CMCV被完全激活时并且CMCV的阀板可完全倾斜到相应的进气流道(例如，进气端口)中，从而导致最大的空气充气流动阻塞。这可在不将排气从汽缸内部完全扫气的情况下减少空气从进气门直接到SV的短循环。在基线BTCC模式下操作时由于关闭CMCV，可导致更多的排气扫气，从而在随后的汽缸燃烧事件期间增加发动机性能和扭矩输出。
在1016，方法包括确定是否满足用于运行对于BTCC阀、SMBV或SV中的一个或多个的阀诊断的条件。在一个示例中，用于运行阀诊断的条件可包括自前次阀诊断经过的持续时间、发动机操作的持续时间和/或发动机循环的数量中的一个或多个。例如，在每次停机事件之后(例如，在发动机重新起动时)，或者响应于在控制器处设定的诊断标志，阀诊断可以规则的间隔(例如在设定持续时间的发动机操作后或设定数量的发动机循环之后)运行。例如，如果测量的扫气歧管压力是与基于BTCC阀、SMBV和/或SV的当前阀位置和正时预期的阈值不同的阈值量，则可设定诊断标志。如果满足用于运行阀诊断的条件，则方法进行到1018以运行阀诊断，并且基于扫气歧管压力诊断BTCC阀、SMBV和SV的位置或正时。下面参考图11进一步详细地描述关于运行该诊断程序的细节。替换地，在1016，如果不满足用于运行阀诊断的条件，则方法进行到1020以不运行诊断，而是在当前阀位置/正时继续发动机操作。然后方法1000结束。
以这种方式，基于直吹和EGR流量的估计可调整BTCC阀、SV正时、IV正时和/或SMBV，所述直吹和EGR流量的估计基于扫气歧管压力或氧含量测量值(或估计值)来确定。作为一个示例，一种方法包括在逐缸基础上响应于从估计的燃烧空气-燃料含量到直吹空气的较稀的空气-燃料含量的转变，调整进气门和扫气排气门之间的打开重叠的量(例如，经由提前或延迟SV和IV正时，如上面所解释的)。如上所述，对于每个汽缸，可存在从估计的燃烧空气-燃料含量到较稀的空气-燃料含量的转变对应于每个汽缸的SV打开事件。响应于该转变而调整打开重叠的技术效果是将期望量的直吹递送到进气道，并且因此提高发动机效率并且减少发动机爆震。作为另一个示例，方法包括基于扫气排气歧管中的测量压力来调整BTCC阀、SMBV、SV正时和/或IV正时。基于扫气歧管压力来调整这些阀和/或阀正时的技术效果是增加到进气道的直吹和EGR流量的控制的准确度，从而提高发动机效率，减少发动机排放并且减少发动机爆震。
转到图11，示出了方法1100，该方法用于基于扫气歧管压力来诊断分流式排气发动机系统的一个或多个阀。如上所述，方法1100可从方法1000的1018继续。通过确定BTCC阀和SMBV中每一个两端的预期压降，并且确定扫气排气门(SV)的预期正时，方法在1102开始。作为一个示例，基于BTCC阀和SMBV的命令位置以及附加的发动机工况，可确定BTCC阀和SMBV两端的预期压降(例如差)。例如，阀的命令位置可包括完全打开位置，完全关闭位置，或完全打开位置和完全关闭位置之间的多个位置中的一个。在BTCC阀两端的预期压降的情况下，附加的发动机工况可包括在压缩机上游(例如，EGR通道耦接到进气道的位置)的进气道中的压力，大气压力(例如，如果在压缩机上游没有电动压缩机或者电动压缩机不操作)，SMBV的位置(例如，打开或关闭)，排气道内扫气歧管旁路通道耦接到排气道的排气压力，和/或SV的正时。作为一个示例，控制器可基于存储在控制器的存储器中的查找表来确定BTCC阀两端的预期压降，其中查找表包括命令BTCC阀位置、进气压力、大气压力、排气压力、SMBV位置和SV正时中的一个或多个作为输入，以及BTCC阀两端的预期压降作为输出。在另一个示例中，控制器可根据存储在控制器的存储器中的关系来确定预期压降，所述关系是命令BTCC阀位置、进气压力、大气压力、排气压力、SMBV位置和/或SV正时的函数。类似地，控制器可基于命令SMBV位置和发动机工况来确定SMBV两端的预期压降，所述发动机工况可包括以下各项中的一个或多个：BTCC阀的位置，SV的正时以及排气道内扫气歧管旁路通道耦接到排气道处的排气压力(例如，使用查找表或存储的关系，如上所述)。在一个示例中，排气道内扫气歧管旁路通道耦接到排气道的位置的排气压力可以是经由设置在排气道中的压力传感器(诸如图1A所示的压力传感器96)测量的压力。在另一个示例中，EGR通道耦接到进气道的位置的进气压力可以通过设置在压缩机上游的进气道中的压力传感器(诸如图1A所示的压力传感器31)来测量。SV的预期正时可以是SV的当前设定(或最后命令的)正时。例如，控制器可查找或确定SV的最后命令的或基线正时，并将其用作预期的SV正时。
在1104，方法包括基于扫气歧管中测得的压力确定BTCC阀两端以及SMBV两端的实际压降，并且确定SV的实际正时。作为一个示例，扫气歧管压力可通过设置在扫气歧管内的压力传感器(例如，图1A所示的压力传感器34)来测量。控制器可接收扫气歧管压力传感器的时变信号，然后确定瞬时或平均扫气歧管压力(例如，在发动机循环或多个发动机循环中平均压力)。作为一个示例，BTCC阀两端的实际压降可基于扫气歧管压力传感器的输出和大气压力(或者基于设置在进气道中的压力传感器的输出，其中EGR通道耦接到压缩机上游的进气道)来确定。例如，控制器可基于存储在控制器处的查找表来确定BTCC阀两端的实际压降，其中查找表包括作为输入的测量扫气歧管压力和大气(或进气压力)，以及作为输出的实际BTCC阀位置。类似地，控制器可基于定位在扫气歧管中的压力传感器的输出和定位在排气道内扫气歧管旁路通道的出口处的压力传感器(例如，图1A所示的压力传感器96)的输出来确定SMBV两端的实际压降。另外，控制器可基于在单个发动机循环期间扫气歧管压力传感器的输出中的尖峰来确定SV的实际正时(例如，打开正时)。例如，如上面参考图21所述，每次SV打开时，扫气歧管压力传感器的压力信号可以产生脉冲(或尖峰)。控制器可将该脉冲与脉冲发生时的CAD(或发动机位置)相关联，并且因此确定SV的打开正时和关闭正时。
然后，方法进行到1106，以确定在1104确定的实际压降或正时与在1102确定的预期压降或正时之间的差值的绝对值是否大于阈值差值。方法在1106可包括针对BTCC阀、SMBV和SV中每一个确定该差值。阈值差值可以是非零的并且表示阀处于与期望不同的位置或处于与期望不同的正时的差值。例如，该差值可以是表示BTCC阀被错误定位(例如，打开而不是关闭的或者关闭而不是打开的)的差值。在另一个示例中，该差值可以是指示SV的正时是与期望(或命令)不同的阈值量的CAD的差值。这些差值可导致劣化的发动机性能，诸如减小的扭矩输出，增加的排放和/或涡轮增压器或排放控制装置的劣化。
如果实际压降或正时与预期压降或正时之间的差值的绝对值不大于阈值差值，则方法继续到1110以基于当前发动机工况在设定位置和/或正时继续操作阀(例如，根据上面参考图4A-4B所述的方法400)。例如，如果实际压降或正时与预期压降或正时之间的差值不大于阈值差值，则阀可不劣化，并且它们可处于其命令或设定的位置。
替换地，在1106，如果实际压降或正时与预期压降或正时之间的差值大于阈值差值，则方法继续到1108以调整(一个或多个)所识别的阀的命令位置/正时，指示(一个或多个)识别的阀的劣化，以及/或者调整替换的阀以将期望的EGR和直吹量递送到进气道。如上所述，可对SV、BTCC阀和SMBV中的一个或多个或每一个执行方法1100。因此，该方法进行到1108，以对实际压降或正时与预期压降或正时之间的差值大于对应的阈值差值的阀中的任一个和所有执行上述动作。在一个示例中，控制器可通过设定诊断标志和/或警告(例如，经由可听或视觉信号)车辆操作者(一个或多个)所识别的阀需要被维修或更换来指示(一个或多个)所识别的阀的劣化。在另一个示例中，控制器可将(一个或多个)所识别的阀致动到期望的(例如最初命令的)位置或正时。例如，如果BTCC阀被诊断为被错误定位，则方法在1108可包括将阀致动到期望的位置(例如，打开或关闭)，然后控制器可重新运行诊断以查看BTCC阀是否被移动到期望的位置。在另一个示例中，如果所识别的阀是SV，则方法在1108可包括如果实际正时比期望正时更提前，进一步延迟SV正时超过期望的或先前命令的水平。以这种方式，在1108调整阀位置或正时可包括补偿在1106确定的差值，并且因此导致实现期望的阀位置或正时。在另一个示例中，并且如下面参考图12-13进一步详细说明的，方法在1108可包括调整除了所识别的阀之外的替换阀(例如非劣化或正确定位的阀中的一个)以递送所期望的EGR或直吹流量。例如，如果基于在1106处确定的差值将BTCC阀识别为被错误定位，则方法可包括调整SV的正时以递送期望的EGR和直吹并且不调整BTCC阀。在另一个示例中，响应于BTCC两端的实际压降与预期压降之间的差值大于阈值差值，通过调整SMBV的位置和/或SV的正时而不是通过调整BTCC阀的位置，可将到进气道的EGR流量调整到期望水平。在另一个示例中，响应于确定SMBV被错误定位，控制器可替代地调整BTCC阀以递送期望的EGR流量和直吹。在另一个示例中，方法在1108可包括响应于SV的实际打开正时是不同于预期正时的阈值量，通过仅调整BTCC阀而不是SV的正时来调整从SV到进气道的排气的流量。以这种方式，即使上述阀中的一个或多个劣化或错误定位，仍然可将期望的EGR流量和直吹递送到进气道。
以这种方式，基于定位在扫气排气歧管中的压力传感器的输出可诊断BTCC阀和SMBV中的一个或多个的位置和/或SV的正时。被诊断为劣化或错误定位的阀然后可被命令到不同的位置，并且/或者替换的阀可被调整以实现期望的工况(诸如第一排气歧管中期望的EGR流量或压力)。因此，基于扫气歧管压力诊断BTCC阀、SMBV和/或SV的技术效果是增加了确定阀劣化的容易性(例如，确定阀何时可需要维修或更换)，并且即使这些阀中的一个或多个被错误定位或劣化，通过调整替换的阀能够将期望的EGR流量或直吹量递送到进气歧管。以这种方式，即使当一个或多个阀被诊断为劣化或错误定位，也可保持发动机效率和燃料经济性。
在热管阀或中压EGR阀(例如，图1A所示的热管阀32和中压EGR阀59)被包括在分流式排气发动机系内的实施例中，方法1100还可包括诊断这些阀的位置，类似于如上所述的诊断BTCC阀和SMBV。
现在转到图12，示出了方法1200，该方法用于通过发动机系统的一个或多个阀的调整操作控制从扫气歧管到进气道的EGR流量和直吹空气。方法1200可从方法1000的1012或方法1100的1108继续，如上所述。例如，方法1200可响应于变化的发动机工况(其可包括阀位置、汽缸气门正时、系统压力等的变化)而运行，所述变化的发动机工况可导致从扫气排气歧管(例如，扫气歧管)到进气道的期望的EGR流量或流率或期望的直吹流量或流率的变化。除此之外或替换地，方法1200可从(例如，参考图4-10)本文描述的其它方法中的一个或多个继续，所述其它方法描述了改变(例如，增加或减少)到进气道的EGR流量或直吹流量。
方法1200通过确定是否存在增加EGR的请求在1202开始。在一个示例中，当估计的EGR流率小于期望的EGR流率时(如上面参考图10所述)，可存在增加EGR(例如，经由EGR通道50从扫气歧管80到进气道，如图1A所示)的请求。在另一个示例中，在BTCC阀关闭或至少部分关闭的发动机冷起动之后，可存在增加EGR的请求。此外，响应于涡轮增压器压缩机的出口温度降低到阈值出口温度之下，涡轮增压器压缩机的入口温度升高到阈值入口温度以上，并且/或者压缩机的速度下降到阈值速度之下，可产生增加EGR的请求。如果存在增加EGR的请求(例如，增加经由扫气排气门(SV)和扫气歧管从发动机汽缸到进气道的排气流的量)，则方法进行到1204以调整一个或多个发动机致动器以增加从扫气歧管到进气道的EGR流量。在1204增加EGR可包括以下各项中的一个或多个：在1206处打开BTCC阀，在1208处提前SV的正时(例如，打开正时和关闭正时)，以及在1210处关闭SMBV。打开BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)可包括控制器向BTCC阀的致动器发送信号以完全打开BTCC阀或增加BTCC阀的打开量(但不完全打开)。类似地，关闭SMBV(例如，图1A所示的SMBV 97)可包括控制器向SMBV的致动器发送信号以完全关闭SMBV或减少SMBV的打开量(但不完全关闭)。此外，提前SV正时可包括控制器向SV(例如，图1A所示的SV6)的致动器发送信号以单独提前SV的正时或提前所有排气门的正时(例如，当经由相同的致动器和凸轮正时系统控制SV和BDV时)。方法在1204可包括基于发动机工况选择在1206、1208和1210处的调整中的一个或多个，以用于将EGR增加到期望的水平，如下面参考图13进一步描述的。
如果在1202没有增加EGR的请求，则方法继续到1212以确定是否存在减少EGR的请求。在一个示例中，当估计的EGR流率大于期望的EGR流率时(如上面参考图10所述的)，可存在减少EGR(例如，经由EGR通道50来自扫气歧管80的，如图1A所示)的请求。例如，响应于涡轮增压器压缩机的条件，该条件包括以下各项中的一个或多个：在压缩机处形成冷凝物，压缩机入口温度低于下限阈值温度，压缩机出口温度大于上限阈值温度，以及压缩机速度大于阈值速度，可存在减少到压缩机上游的进气道的EGR流量的请求。如果存在减少EGR的请求(例如，减少经由扫气排气门(SV)和扫气歧管从发动机汽缸到进气道的排气流的量)，则方法进行到1214以调整一个或多个发动机致动器以减少从扫气歧管到进气道的EGR流量。在1214减少EGR可包括以下各项中的一个或多个：在1216关闭BTCC阀(或减少BTCC阀的打开量)，在1218延迟SV的正时(例如，打开正时和关闭正时)，以及在1220打开SMBV(或增加SMBV的打开量)。方法在1214可包括基于发动机工况选择在1216、1218和1220处的调整中的一个或多个以用于将EGR减少到期望的水平，如下面参考图13进一步描述的。
如果不存在减少EGR的请求，则方法继续到1222以确定是否存在增加直吹(BT)的请求。如上所述，增加直吹可包括增加在进气门和SV的阀重叠时段期间从进气门流向SV并且然后经由扫气歧管和EGR通道流到进气道的新鲜的未燃烧的空气(或来自进气歧管的混合进气，其中混合进气中的至少一些还未经历燃烧)的量。在一个示例中，响应于压缩机的出口温度高于阈值出口温度，发动机爆震和/或压缩机喘振，可存在增加直吹的请求。如果存在增加直吹的请求，则方法继续到1224，以经由以下各项中的一个或多个增加直吹：在1226延迟SV的正时，在1228提前进气门(IV)的正时，以及在1230关闭SMBV和/或打开BTCC阀。例如，增加同一汽缸的SV和IV之间的打开重叠的量(例如，增加同一汽缸的SV和IV同时打开的时间量)可导致增加到进气装置的直吹的量。具体地，增加IV和SV之间的打开重叠的量可包括延迟SV正时(例如，延迟SV的关闭正时)和/或提前IV正时(例如，提前IV的打开正时)。在一个示例中，增加打开(或完全打开)BTCC阀的量和/或减小打开(或完全关闭)SMBV的量可增加从发动机汽缸流向进气道的直吹空气的量。然而，如果BTCC阀已经完全打开并且SMBV已经完全关闭，则方法在1224可包括延迟SV正时和/或提前IV正时。此外，如果SV正时已经处于最大延迟量，则方法在1224可包括提前IV正时以增加到进气装置的直吹。类似地，如果进气门正时已经完全提前，则方法在1224可包括延迟SV正时以增加直吹。此外，方法在1224可包括首先延迟SV正时，并且然后如果SV正时达到最大延迟量时直吹仍然不处于请求的水平，则提前IV正时。在另一个示例中，在1224处调整多于一个发动机致动器的决定可基于直吹量的所请求的变化量。例如，当所请求的直吹进一步增加到当前水平之上时，方法在1224可包括增加调整SV正时、IV正时和阀位置的量，和/或在1224处调整至少两个或更多个致动器(例如，同时延迟SV正时并提前IV正时以达到期望的直吹量)。以这种方式，在1224增加直吹可包括基于当前正时和彼此位置以及直吹的请求增加的大小来调整SV正时、IV正时、SMBV和BTCC阀中的一个或多个。
如果不存在增加直吹的请求，则方法进行到1232以确定是否存在减少直吹的请求。在一个示例中，响应于涡轮操作低于阈值速度并且高于阈值负载，以及/或者通过压缩机的流率高于阈值流率(其中阈值流率可以是这样的流率，在该流率下压缩机效率降低并且导致充气的加热)，可存在减少直吹的请求。如果存在减少直吹的请求，则方法继续到1234以通过以下各项中一个或多个减少直吹：在1236处提前SV正时，在1238处延迟IV正时，以及在1240处打开SMBV和/或关闭BTCC阀。例如，减小同一汽缸的SV和IV之间的打开重叠的量(例如，减小同一汽缸的SV和IV同时打开的时间量)可导致减小到进气装置的直吹的量。具体地，降低IV与SV之间的打开重叠的量可包括提前SV正时(例如，提前SV的关闭正时)和/或延迟IV正时(例如延迟IV的打开正时)。在一个示例中，减小打开BTCC阀的量(或完全关闭)和/或增加打开SMBV的量(或完全打开)可减少从发动机汽缸流到进气道的直吹空气的量。然而，如果BTCC阀必须保持打开以将所请求的EGR量递送到进气道，则方法在1234可包括提前SV正时和/或延迟IV正时。此外，如果SV正时已经处于最大提前量，则方法在1234可包括延迟IV正时以减少到进气装置的直吹。类似地，如果进气门正时已经完全延迟，则方法在1234可包括提前SV正时以减少直吹。此外，方法在1234可包括首先提前SV正时，并且然后如果SV正时达到最大提前量时直吹仍然不处于请求的水平，则延迟IV正时。在另一个示例中，在1234处调整多于一个发动机致动器的决定可基于直吹量的所请求的变化量。例如，当请求的直吹进一步降低到当前水平以下时，方法在1234可包括增加调整SV正时和IV正时的量，或者同时调整SV正时和IV正时两者以实现期望的直吹量。
如果不存在减少直吹的请求，方法继续到1242以保持当前的阀位置和正时。然后方法1200结束。
图13示出了方法1300，其用于在操作模式之间进行选择的以调整通过扫气排气门和扫气排气歧管从发动机汽缸到进气道的排气流量(例如，EGR流量)。方法1300可从方法1200的1204和1214继续，如上所述。方法1300通过确定是否满足第一模式条件在1302开始。在一个实施例中，用于调整EGR流量的第一模式条件可包括当到进气装置的EGR流量的请求的变化大于阈值水平时。阈值水平可以是仅通过单个致动器调整不可以实现的EGR流量的非零阈值量。在另一个实施例中，用于调整到进气装置的EGR流量的第一模式条件可包括当BTCC阀和SV中的任一个不被诊断为错误定位或劣化时(例如，诸如在方法1100期间，如上面参考图11所述)。如果在1302处满足第一模式条件，则方法继续到1304以调整BTCC阀和SV正时两者，从而调整到进气道的EGR流量。例如，方法在1304可包括同时一起调整BTCC阀的位置和SV的正时，以将EGR流量调整到期望的水平(例如，以增加或减少EGR流量，如上面参考图12所述)。在另一示例中，方法在1304可包括首先调整BTCC阀位置和SV正时中的一个，然后直接在调整第一致动器之后调整BTCC阀位置和SV正时中的另一个。以这种方式，调整BTCC阀(例如，打开)可将EGR流量调整(例如，增加或减少)第一量，并且调整SV正时(例如，提前或延迟)可将EGR流量调整第二量。因此，在第一模式期间通过调整BTCC阀位置和SV正时可实现EGR流量的较大调整。
替换地，在1302，如果不满足第一模式条件，则方法继续到1306，以确定是否满足用于调整EGR流量的第二模式条件。在一个实施例中，第二模式条件可包括以下中的一个或多个：当SV的正时不能被进一步调整用于EGR流量的调整的当前需求方向，以及当BTCC阀处于部分打开位置时，以及存在对从SV到进气道的增加的EGR流量和增加的直吹空气两者的请求。例如，如果SV正时已经处于其最大延迟量(在减少EGR流量的情况下)或其最大提前量(在增加EGR流量的情况下)，则SV正时不能够进一步调整。在另一个实施例中，除此之外或替换地，第二模式条件可包括当SV的实际正时和SV的预期正时之间的差值大于阈值时(例如，如上面参考图11的方法1100所述的)。因此，如果SV被诊断为不处于正确的正时或劣化，则它们可不用于调整EGR流量。在这种情况下，基于SV的实际正时，BTCC阀可以被调整以将EGR流量调整到期望水平。如果在1306满足第二模式条件，则方法进行到1308以仅调整BTCC阀以将EGR流量调整到期望水平。例如，方法在1308可包括仅调整BTCC阀的位置(例如，增加或减少打开量或在完全打开和完全关闭之间调制位置)以将EGR流量调整到期望水平，并且不调整SV正时。
替换地，在1306，如果不满足第二模式条件，则方法继续到1310，以确定是否满足用于调整EGR流量的第三模式条件。在一个实施例中，第三模式条件可包括当BTCC阀已经处于完全打开的位置时，并且响应于增加从SV到进气道的排气流的请求。在另一个实施例中，除此之外或替换地，第三模式条件可以包括当BTCC阀两端的实际压降与BTCC阀两端的预期压降之间的差值大于阈值时(例如，如上面参考图11的方法1100所述的)。因此，如果BTCC阀被诊断为错误定位或劣化，则其可不用于调整EGR流量。如果在1310满足第三模式条件，则方法进行到1312，以仅调整SV正时从而调整EGR流量。例如，方法在1312可包括提前或延迟SV正时以将EGR流量调整到期望水平，并且不调整BTCC阀。作为一个示例，如果BTCC阀已经完全打开并且存在增加EGR流量的请求，则方法在1312包括将BTCC阀保持在完全打开的位置，并且调整SV的正时以将EGR流量调整到期望水平。
如果在1310不满足第三模式条件，则方法继续到1314以将SV正时和BTCC阀位置保持在当前正时/位置。然后方法1300结束。
图22示出了控制一个或多个发动机致动器以调整从扫气排气门到进气道的EGR流量和直吹流量的图表2200。具体地，图表2200在曲线2202处描绘了EGR流量的变化，在曲线2204处描绘了直吹流量(BT)的变化，在曲线2206处描绘了BTCC阀的位置的变化，在曲线2208处描绘了SV正时的变化(相对于最佳燃料经济性的默认正时D1，最大提前量MA，以及最大延迟量MR)，在曲线2210处描绘了SMBV的位置的变化，在曲线2212处描绘了IV正时的变化(相对于最佳燃料经济性的默认正时D2，最大提前量MA，以及最大延迟量MR)，在曲线2214处描绘了BTCC阀两端(例如，在阀诊断期间)的实际压降与预期压降之间的差值的变化，以及在曲线2216处描绘了SV的实际正时和预期正时之间的差值的变化。
在时间t1之前，BTCC阀完全打开，SMBV完全关闭，IV正时处于默认正时D2，并且SV正时处于其默认正时D1。在时间t1，可存在将到进气道的EGR流量增加到第一水平的请求。响应于该请求，并且由于BTCC阀已经处于完全打开的位置，所以SV正时提前以将EGR流量增加到第一水平。提前SV正时也可降低BT。因此，在时间t2，存在增加BT的请求。然而，由于EGR流需求仍然处于第一水平，所以在t2提前进气门正时，同时SV正时保持在提前的正时。
在时间t3之前，SV的实际正时和预期正时之间的差值增加到阈值T2以上。然后，在时间t3，可存在减少EGR流量和直吹的请求。因此，响应于请求和SV正时的诊断，在时间t3，BTCC阀关闭以减少EGR流量和BT。此外，由于BTCC阀关闭，所以进气门正时可返回到默认正时D2。在时间t3和时间t4之间，BTCC阀的位置可在完全打开和完全关闭之间进行调制，以实现到进气装置的期望的EGR流量。在BTCC阀是可调整到完全打开和完全关闭之间的多个位置并且包括完全打开和完全关闭的连续可变阀的替换的实施例中，BTCC阀可被调整到并保持在部分关闭位置，其将期望的EGR流量递送到进气装置(例如，而不是被调制)。在时间t4之前，实际的SV正时和预期的SV正时之间的差值可降低回到阈值T2之下。在时间t4，可再次存在增加EGR的请求，但是将EGR增加到高于在时间t1请求的第一水平的第二水平。响应于可高于EGR流量的阈值增加的这种较高请求，BTCC阀在时间t4打开，并且SV正时提前。IV正时也可在时间t4提前以将BT保持在期望的水平。以这种方式，同时调整BTCC阀和SV正时两者，以将EGR流量调整到所请求的第二水平。
在时间t5，可存在减少EGR流量的请求。然而，刚好在时间t5之前，BTCC阀两端的实际压降和预期压降之间的差值可增加阈值T1。响应于请求和BTCC阀的诊断，SV正时延迟。然而，在时间t6，SV正时可达到其最大延迟量，但仍然可需要进一步减少EGR流量。因此，可打开SMBV以进一步减少到进气道的EGR流量。以这种方式，在不同的操作模式下，可调整一个或多个致动器(例如，BTCC阀、SV正时、IV正时和/或SMBV)以实现期望的EGR流量和BT流量。例如，在第一模式期间，如时间t4所示，SV正时和BTCC阀均被调整以将期望的EGR流量递送到进气道。作为另一个示例，在第二模式期间，如在时间t3所示，由于SV被诊断为不处于正确的正时(并且可能具有劣化的功能)，所以仅调整BTCC阀以递送期望的EGR流量。然而，此时，还调整IV正时以保持期望的BT流量。此外，在第三模式期间，如在时间t5所示，由于BTCC阀被诊断为具有劣化功能和/或被错误定位，因此仅SV正时被调整以调整EGR流量。然而，在时间t6，当SV正时达到其最大延迟量时，除了延迟SV正时之外，还打开SMBV以实现较高的期望EGR水平。将不同的阀致动器彼此协调地调整(例如，基于彼此的当前位置、正时和/或劣化或错误定位状态)可允许经由SV将期望的EGR流量和BT流量两者高效递送到进气道。在上述不同的模式下，通过调整BTCC阀和扫气排气门正时中的一个或两个来调整从扫气排气门到压缩机上游的进气道的排气流量的技术效果是即使当BTCC阀或SV正时中的一个不能够被调整时，也将期望的EGR流量和直吹流量递送到进气装置。此外，在第三模式下通过仅调整SV正时控制EGR流量可提供更一致的EGR流量，其中在每个发动机循环中固定量的EGR被推到进气道。例如，以这种方式控制EGR流量可允许EGR阀成为开/关阀，从而简化EGR阀控制并且降低发动机系统成本。
图14示出了用于在电动模式(例如，纯电动模式)下操作车辆的方法1400。如上所述，方法1400可从方法400的405继续。方法1400通过仅经由马达扭矩推进混合动力电动车辆在1402开始。例如，可移动一个或多个离合器，以将发动机的曲轴与电机和连接到其上的部件断开，并且使电机与车辆的变速器和车轮连接(诸如图1B所示的电机161、变速器167和离合器166)。以这种方式，电机(例如，马达)可向车辆车轮提供扭矩(使用从牵引电池接收的电力)。
在1404，方法包括确定发动机起动是否即将到来。作为一个示例，响应于电池的荷电状态和驾驶员扭矩需求，控制器可确定发动机起动(例如，其中发动机必须起动以开始燃烧，从而提供扭矩来推进车辆)即将到来。例如，如果电池不能提供需求的扭矩(在当前的荷电状态)，则可产生起动发动机并且在发动机模式下操作车辆的请求。在另一个示例中，如果需求的扭矩只能由电池在有限的持续时间内提供，则可产生在该有限持续时间内起动发动机的请求。该持续时间可基于用于将进气歧管压力和/或活塞温度增加到用于用减少的排放起动发动机的阈值水平以上的时间量，如下面进一步描述的。然而，如果仅用电池能够提供所需求的扭矩(例如，长于有限的持续时间)，并且因此发动机起动不会即将到来，则方法可继续到1406以确定车辆是否正在减速。在一个示例中，如果加速器踏板被释放和/或制动踏板被压下，则车辆正在减速。在另一个示例中，如果发动机转速降低，则车辆正减速。如果车辆没有减速，则方法继续到1407，以仅通过马达扭矩继续推进车辆。然而，如果控制器确定车辆正在减速，则方法继续到1408以停用发动机汽缸的所有放气排气门(例如，图1A所示的第一排气门8)，并且使用来自车辆车轮的扭矩来旋转发动机(经由曲轴)代替地对电池充电。在一个示例中，停用所有放气排气门可包括控制器停用放气排气门的一个或多个阀致动系统以保持放气排气门关闭，使得没有气体经由汽缸行进到排气道。结果，没有气体行进通过排气道，从而减少发动机排放。在减速期间旋转(例如转动)发动机可导致发动机升温，从而在发动机起动时提高发动机性能并且减少发动机排放。
返回到1404，如果发动机起动即将到来，则方法继续到1410，以确定在发动机起动之前(例如在发动机点火之前)是否在放气气门停用模式下操作。在一个实施例中，响应于进气歧管压力高于阈值压力，控制器可确定在放气停用模式下操作发动机。阈值压力可基于进气歧管压力，在所述进气歧管压力下在发动机启动时可发生增加的排放。在一个示例中，阈值压力可以是处于大气压力或高于大气压力的压力。在另一个实施例中，响应于活塞温度小于阈值温度，控制器可确定不在放气停用动模式下操作发动机，而是在延长起动转动模式(extended crank mode)下操作。阈值温度可以是用于在减少排放的情况下重新起动发动机的阈值温度。例如，如果发动机在活塞温度低于阈值温度的情况下起动，可导致增加的排放。在一个示例中，基于燃料蒸发的阈值汽缸(或活塞)温度可确定是否在放气气门停用模式或延长起动转动模式下操作。因此，在1410的决定也可基于燃料类型。如果活塞(或汽缸)温度低于可以是蒸发当前燃料类型所需的温度的阈值温度，则控制器可确定在1410用延长起动转动模式操作发动机。
如果在1410选择放气气门停用模式，则方法继续到1412，以在发动机起动转动之前停用所有放气排气门(例如，停用每个汽缸的放气排气门8，如图1A所示)。因此，没有通过发动机汽缸的气体可流到排气道。在1414，方法包括将气体循环通过发动机汽缸并且经由扫气排气歧管(例如，图1A所示的第二排气歧管80)和扫气排气门(例如，图1A所示的扫气排气门6)返回到涡轮增压器压缩机(例如，图1A所示的压缩机162)入口，以将进气歧管压力向下泵送。以这种方式，气体可经由进气歧管进入发动机汽缸，经由每个汽缸的扫气排气门离开发动机汽缸，然后流入扫气排气歧管，通过EGR通道到进气道，并且返回到进气歧管。这可重复用于曲轴的多次旋转。例如，可重复在1414的方法，直到歧管压力降低到下限阈值压力以下，或者直到接收到需要起动发动机的指示。在1416，如果确定是起动发动机的时间(例如，基于进气歧管压降低到用于发动机起动的下限阈值压力以下，以及/或者基于扭矩需求不再能够由电池供应)，则方法继续到1418以确定设置在排气道中的催化剂(例如，图1A所示的排放控制装置70和/或72)是否处于起燃温度。如果催化剂不处于起燃温度，则方法继续到1420以重新激活内侧汽缸的放气排气门，同时保持外侧汽缸的放气排气门停用并且点燃汽缸。作为一个示例，内侧汽缸可包括在发动机的外侧汽缸之间且在发动机内侧取向的汽缸(例如，如图1A所示，汽缸14和16为内侧汽缸，并且汽缸12和18为外侧汽缸)。这可能有助于(一种或多种)催化剂更快地达到其起燃温度。替换地，在1418，如果催化剂处于起燃温度，则方法继续到1422以重新激活所有汽缸的所有放气排气门，将燃料喷射到汽缸中的每一个中，并且在汽缸中的每一个处恢复燃烧。因此，车辆可开始在发动机模式(例如，仅发动机模式或辅助模式)下操作，并且停止在电动模式下操作。
返回到1410，如果确定发动机应该在延长起动转动模式下而不是在放气气门停用模式下操作，则方法从1410继续到1424。在1424，方法包括通过经由马达(例如，电动马达)缓慢旋转未加注燃料的发动机而在延长起动转动模式下操作。方法在1424还包括在汽缸的压缩机冲程期间加热每个汽缸。例如，在1424的方法可包括在仅通过马达扭矩推进混合动力车辆时并且在发动机重新起动之前，通过马达扭矩以低于阈值的速度旋转未加注燃料的发动机。在本文，车辆的电动马达可推进车辆并且旋转发动机。在一个示例中，阈值速度可以是发动机起动转动速度。也就是说，发动机可以用比起动机马达在发动机起动转动和重新起动期间转动发动机的速度慢的速度转动。例如，在发动机起动转动期间，发动机可通过起动机马达以150rpm不加燃料地旋转。相比之下，在缓慢旋转以用于汽缸加热期间，发动机可通过混合动力车辆的电动马达/发电机以10-30rpm的速度旋转。在替换的示例中，基于诸如油温度、环境温度或NVH的操作参数，阈值速度可以更高或更低，在该阈值速度或低于阈值速度发动机缓慢旋转。在一个示例中，缓慢的发动机旋转可在基于汽缸活塞位置相对于压缩冲程TDC的接近度选择的汽缸(例如，第一汽缸)中开始。例如，控制器可识别具有这样活塞的汽缸，所述活塞被定位成最接近压缩冲程TDC，或者处于经历至少阈值水平的压缩的位置。然后使发动机旋转，使得每个汽缸在汽缸的压缩冲程期间被顺序地加热。随着旋转继续，每个汽缸可在紧接在压缩冲程之后的汽缸的膨胀冲程期间冷却。然而，相比于汽缸在膨胀冲程期间被冷却，汽缸在压缩冲程期间可被加热得更多，从而允许通过热泵效应对每个汽缸进行净加热。因此，在每个汽缸的压缩冲程期间，充气被压缩，产生热量。通过旋转发动机使得汽缸保持在压缩冲程中，来自压缩空气的热量可被传递到汽缸壁、汽缸盖和活塞，从而升高发动机温度。
继续到1426，方法包括使BTCC阀(例如，图1A所示的第一EGR阀54)或热管阀(例如，图1A所示的第三阀32)节流，以增加起动转动扭矩，因此进一步加热发动机。在一个示例中，使BTCC阀或热管阀节流可包括至少部分地关闭BTCC阀或热管阀(或减少BTCC阀或热管阀的打开量)。在1426的一些示例中，当热管阀部分关闭(例如节流)以增加起动转动扭矩时，进气节气门和BTCC阀可被关闭以通过热管(而不是EGR通道)使气体再循环通过汽缸。在其它示例中，在BTCC阀部分关闭(例如，节流)以增加起动转动扭矩时，进气节气门可保持打开并且热管阀可完全关闭，以便通过EGR通道(例如，图1A所示的第一EGR通道50)使气体再循环通过汽缸。在1428，方法包括确定是否是起动(例如，重新起动)发动机的时间。在一个示例中，发动机可不起动，直到活塞温度增加到阈值温度以上。如果不是起动发动机的时间，则方法返回到1424和1426以继续在延长起动转动模式下操作。否则，如果是起动发动机的时间，则方法继续到1422以重新起动发动机，如上所述。
图23示出了在电动模式下操作混合动力电动车辆以在起动发动机之前加热发动机系统的图表2300。具体地，图表2300在曲线2302处描绘了车辆速度，在曲线2304处描绘了电池荷电状态(SOC)，在曲线2306处描绘了进气歧管压力(MAP)，在曲线2308处描绘了活塞温度，在曲线2310处描绘了催化剂温度，在曲线2312处描绘了发动机转速，在曲线2314处描绘了汽缸放气排气门(BDV)的激活状态，在曲线2316处描绘了BTCC阀(例如，图1A所示的第一EGR阀54)的位置，在曲线2318处描绘了热管阀(例如，图1A所示的阀32)的位置，以及在曲线2320处描绘了进气节气门(例如，图1A所示的节气门62)的位置。所有曲线随着时间沿x轴被示出。
在时间t1之前，车辆可在电动模式下操作，并且仅通过马达扭矩被推进。例如，在时间t1之前可能不满足发动机起动条件。在时间t1和t2之间，随着操作员扭矩需求和对应的车辆速度变化，电池SOC可以变化，其中当车辆速度增加时，电池SOC以较高速率减小。在时间t1和t2之间使用马达扭矩推进车辆时，活塞温度可低于阈值温度T1，并且MAP可高于阈值压力P1。
在时间t2，操作者扭矩需求和车辆速度减小。因此，电池SOC可停止减小，或者以缓慢的速率减小。在时间t2后不久，发生车辆减速事件。在该事件期间，代替将车轮扭矩作为热量消散，或者使用其对电池再充电，而是发动机通过车轮适时地旋转，且没有加注燃料，并且所有发动机汽缸的放气排气门都被停用。例如，车轮扭矩的至少一些经由车辆的马达/发电机被施加用于发动机旋转，其中发动机旋转速度瞬时增加。作为旋转发动机并且停用放气气门的结果，空气通过扫气排气门、EGR通道和打开的BTCC阀被再循环通过发动机，并且因此增加活塞温度。一旦车辆速度下降，适时的发动机旋转停止。在替换的实施例中，在包括在进气节气门的下游被耦接在扫气排气歧管和进气歧管之间的热管(例如，图1A所示的热管30)的发动机系统中，当热管中的阀打开时，进气节气门和BTCC阀可关闭，以允许经由扫气排气门和热管使空气再循环通过发动机汽缸。
在时间t3，减速事件结束，并且车辆速度再次增加。在时间t4，可存在发动机起动即将到来的指示。响应于在即将到来的发动机起动的指示期间MAP高于阈值压力P1并且活塞温度高于阈值温度T1，所有发动机汽缸的所有BDV再次被停用。当BTCC阀打开时，经由扫气排气门、扫气排气歧管和EGR通道使气体循环通过发动机汽缸，并且返回到进气道。因此，进气歧管压力降低。在时间t5，进气歧管压力降低到阈值压力P1以下。因此，可启动发动机。然而，由于催化剂温度低于起燃温度T2，所以只有内侧发动机汽缸的BDV可被重新激活，而外侧汽缸的BDV保持停用。然后，当催化剂温度在时间t6增加到起燃温度T2以上时，外侧汽缸的BDV被重新激活。
在一段时间之后(例如，在发动机停机和/或在车辆钥匙关闭停机之后)，车辆可再次用电动模式操作，并且完全经由马达扭矩推进。在时间t7，当活塞温度低于阈值温度T1时可存在发动机起动即将到来的指示。作为响应，车辆可在延长起动转动模式下操作，其中发动机经由电动马达缓慢地(例如，小于起动转动速度)不加燃料地旋转。在旋转发动机的同时，BTCC阀可关闭，热管阀至少部分地打开，并且进气节气门关闭。此外，热管阀可不完全打开(使得其被部分节流)以便增加起动转动扭矩并且进一步增加发动机的加热。作为这种操作的结果，空气在压缩冲程期间在汽缸中变暖，然后经由扫气排气门、扫气排气歧管、热管和进气歧管被再循环通过发动机系统，从而增加活塞温度。在时间t8，活塞温度增加到阈值温度T1以上。因此，发动机重新起动，并且BTCC阀和进气节气门打开，以及热管阀关闭。
以这种方式，混合动力车辆的发动机可在从在电动模式下操作到发动机模式的转变期间使用马达缓慢地起动转动，以在发动机起动之前加热发动机。通过在发动机重新起动之前缓慢地转动未加燃料的发动机一段时间，在压缩冲程期间从在汽缸中压缩的空气产生的热可传递到汽缸壁和活塞，并且有利地用于加热发动机。此外，通过使热管阀(或者如果气体经由EGR通道而不是热管再循环，则为BTCC阀)节流，增加起动转动扭矩，从而进一步增加发动机的加温。因此，经由马达扭矩以小于起动转动速度旋转未加燃料的发动机，同时至少部分地使BTCC阀或热管阀节流的技术效果是增加活塞温度和发动机的其余部分的温度，从而减少冷起动排放，并且更快地起动发动机。在另一个示例中，通过停用放气排气门，并且使空气再循环通过发动机汽缸、扫气排气歧管和EGR通道，可将进气歧管压力向下泵送，并且/或者可增加发动机温度。以这种方式，可更快地起动发动机，并且可改善整体发动机冷起动排气排放和发动机性能。因此，在电动模式期间停用放气排气门并且使空气循环通过发动机汽缸的技术效果是降低进气歧管压力，增加发动机温度，并且因此在减少排放的同时更快地起动发动机。
图15示出了在停机模式下操作发动机系统的方法。如上所述，方法1500可从方法400的426继续。方法1500通过确定检测到的或指示的停机事件是否是钥匙关闭停机在1502开始。在一个示例中，响应于控制器接收到发动机的点火(由用户操作)已被关闭的信号，所指示的停机事件可被确定为钥匙关闭停机事件。在另一个示例中，响应于控制器接收到发动机已经停机的信号(例如，经由点火被关闭)并且车辆被停放，所指示的停机事件可被确定为钥匙关闭停机事件。以这种方式，钥匙关闭停机可以是一种停机，在该停机期间预期发动机将被关闭阈值量的时间，而在一段持续时间内不重新起动。如果在1502处的停机是钥匙关闭停机，则方法继续到1504以关闭进气节气门(例如，图1A中所示的节气门62)，并且打开热管阀(例如，图1A所示的阀32)，以将未燃烧的烃泵送到发动机的排气道中的催化剂(例如，图1A所示的排放控制装置70和72中的一个)。在此期间，放气排气门可保持激活。此外，方法在1504还可包括在关闭进气节气门并且打开第一热管阀期间，关闭BTCC阀(例如，图1A所示的阀54)。因此，未燃烧的烃可通过扫气排气门、扫气排气歧管和热管(例如，图1A所示的通道30)从发动机汽缸再循环回到进气歧管。再循环的未燃烧的烃然后可经由排放排气门从发动机汽缸被泵送到包括催化剂的排气道。这可在发动机关闭时减少发动机中的烃的量，并且可在关闭时将催化剂保持在化学计量，并且用于随后的重新起动。
在1506，方法包括随着发动机停止旋转，打开BTCC阀，并且然后打开节气门。例如，响应于发动机的曲轴停止旋转，控制器可致动BTCC阀的致动器以打开BTCC阀和节气门的致动器以打开节气门。这可减少被拉回到发动机的进气装置(例如，进气道)中的排气的量。此外，方法在1506可包括首先打开BTCC阀，然后响应于BTCC阀打开，打开节气门。
返回到1502，如果停机不是钥匙关闭停机，方法可将停机确定为起动/停止停机，因此继续到1508。作为一个示例，控制器可响应于车辆停止阈值持续时间确定停机是起动/停止停机请求而不是钥匙关闭(例如，当车辆在停车灯处停止时)。在1508，方法包括开始起动/停止停机。然后，该方法继续至1510以在所有发动机汽缸的最后一个汽缸已经被点火燃之后，禁用(例如，停用)发动机的所有放气排气门(例如，图1A所示的阀8)，并且打开BTCC阀。换句话说，一旦最后一个汽缸点燃(例如，在没有更多的汽缸被点燃以及发动机关闭之前经历燃烧的最后一个汽缸)，则控制器可停用放气排气门的阀致动器，使得放气排气门保持关闭，并且不将气体排放到排气道。结果，来自所有发动机汽缸的气体经由扫气排气门和EGR通道再循环到进气歧管。这将在发动机停止转动(rundown)期间(例如，在曲轴的速度减小并且最终停止时)降低(run down)进气歧管中的压力。
在1512，方法包括确定是否存在重新起动发动机的请求。在一个示例中，响应于从车辆的停止位置增加扭矩需求，可产生重新起动发动机的请求。例如，如果制动器踏板被释放和/或车辆的加速器踏板被按下，则可产生重新起动请求。如果不存在重新起动发动机的请求，则方法继续到1516，以保持放气排气门禁用，并且BTCC阀处于打开位置。否则，如果存在重新起动发动机的请求，则方法继续到1514，以在曲轴的初始起动转动操作时重新激活放气排气门。然后恢复正常的发动机操作。例如，该方法可结束和/或返回到方法400。如上所述，重新激活放气排气门可包括控制器向放气排气门的阀致动器发送信号，以在其设定的正时恢复打开和关闭放气排气门。
图24示出了在停机模式下操作车辆的分流式排气发动机系统的图表2400。具体地，图表2400在曲线2402处描绘了车辆的点火处于打开还是关闭，在曲线2404处描绘了车辆速度，在曲线2406处描绘了节气门位置，在曲线2408处描绘了BTCC阀的位置，在曲线2410处描绘了热管阀的位置，在曲线2412处描绘了发动机转速，以及在曲线2414处描绘了放气排气门(BDV)的激活状态(例如，开/关或启用/禁用)。所有曲线随着时间沿x轴被示出。
在时间t1之前，发动机正在操作，并且车辆速度高于静止水平(例如，车辆可以静止并且不移动的水平)。此外，在时间t1之前，所有发动机汽缸的所有BDV都被激活并在其设正时(与扫气排气门的打开正时不同)操作。在时间t1，车辆速度降低到大约为零，从而指示车辆停止。发动机的点火在时间t1保持打开。响应于车辆停止，开始起动/停止停机。这可包括在时间t2点燃最后一个发动机汽缸。然后，响应于点燃最后一个发动机汽缸，所有BDV(例如，每个汽缸的每个BDV)在时间t2禁用，而BTCC阀打开。在此期间，扫气排气门可保持激活，因此来自发动机汽缸的气体经由扫气排气歧管和EGR通道被传送到进气道。当BDV被禁用时，它们可保持关闭，因此来自发动机汽缸的气体不被传送到发动机的排气道。刚好在时间t3之前，控制器可接收重新起动发动机的请求(例如，经由操作者释放制动器踏板并按下加速器踏板，从而指示从停止位置增加扭矩需求)。曲轴在时间t3起动转动，因此发动机转速开始增加。在时间t3的开始起动转动时，BDV被重新激活。汽缸再次开始点燃，并且至少一些排气可经由BDV被引导到排气道。恢复正常的发动机操作。
在一段时间后，在时间t4，车辆速度下降到基本上为零，表示车辆已经停止。在时间t5，关闭(例如，经由车辆操作者手动关闭)发动机的点火。响应于车辆停止(例如停放)并且发动机通过点火装置(例如，钥匙关闭)而关闭，节气门关闭，BTCC阀关闭，并且热管阀打开。因此，发动机气体经由扫气排气歧管和热管再循环，从而减小进气歧管压力。当发动机停止旋转(发动机转速达到大约为零)时，节气门和BTCC阀均打开。
以这种方式，在钥匙关闭发动机停机(如时间t5所示)或起动/停止停机(如时间t1所示)期间，节流阀、BTCC阀、BDV和/或热管阀可调整以减少发动机的进气装置中的烃的量，减少进气歧管压力，并使催化剂达到或接近化学计量。这可在停机期间减少发动机排放，并且在随后的发动机起动或重新起动期间改善发动机操作(并减少排放)。响应发动机停机的请求(例如，钥匙关闭请求)，关闭进气节气门和打开热管阀的技术效果是减少发动机反向(reversal)并且使未燃烃流到排气中的催化剂，从而减少发动机系统的烃并且将催化剂保持在化学计量。停用BDV并且打开BTCC阀的技术效果是使气体再循环通过发动机，从而在发动机停机之前降低进气歧管压力。
图25示出了分流式排气发动机从起动到停机的示例操作的图表2500。具体地，图2500在曲线2502处描绘了扫气排气门(SV，其中打开为激活，并且关闭为停用)的激活状态，在曲线2504处描绘了BTCC阀的位置，在2506处描绘了EGR流量(例如，通过EGR通道50并且到压缩机入口，如图1A所示)，在曲线2508处描绘了相对于起燃温度T1的排气催化剂(诸如，图1A所示的排放控制装置70和72中的一个的催化剂)的温度，在曲线2509处描绘了相对于阈值出口温度T2的涡轮增压器压缩机(例如，图1A中所示的压缩机162)的出口处的温度，在曲线2510处描绘了进气节气门(例如，图1A中所示的节气门62)的位置，在曲线2512处描绘了外侧汽缸(例如，图1A中所示的汽缸12和18)的放气排气门(BDV)的激活状态，在曲线2513处描绘了内侧汽缸(例如，图1A所示的汽缸14和16)的BDV的激活状态，相对于进气门和排气门的基础正时B1(进气门和排气门的基础凸轮正时的示例可在图3B中示出，如上所述)在曲线2514处描绘了进气门的凸轮正时并且在曲线2516处描绘了排气门(当它们在相同的凸轮正时系统上被控制时，其可包括放气排气门和扫气排气门)的凸轮正时，在曲线2518处描绘了热管阀(例如图1A所示的阀32)的位置，SMBV的位置(例如，图1A中示出的SMBV 97)，在曲线2522处描绘了发动机转速，以及在曲线2524处描绘了发动机负载。所有曲线随着时间沿x轴被示出。
在时间t1之前，发动机在扫气排气门被默认激活的情况下起动(例如，响应于车辆的操作者打开点火)。因此，扫气排气门可在发动机循环中以其设定正时打开和关闭。在时间t1，BTCC阀打开用于初始起动转动。因此，在时间t1之后，EGR流量开始增加(并且可分别随着BTCC阀的打开和关闭而随时间增加和减小)。在点燃第一汽缸之后，调制BTCC阀以将EGR流量控制到期望的水平。另外，在时间t1和时间t2之间，热管阀和SMBV关闭，并且进气门正时和排气门正时都处于其基础正时B1。在时间t2，可调整扫气排气门(例如，由于油压已经达到用于调整阀的阈值)，因此扫气排气门被停用(例如关闭)。在时间t2之后，催化剂温度仍然低于其起燃温度T1。因此，外侧汽缸(例如，图1A中所示的汽缸12和18)的BDV被停用以减少催化剂起燃期间的热损失。此外，压缩热量可进一步预热汽缸，因为在BDV停用期间保持到所有汽缸的气流。这可导致催化剂升温到高于起燃温度T1的温度。
在时间t3，催化剂温度增加到其起燃温度T1以上，并且还可存在增加经由EGR通道和扫气歧管到进气道的EGR流量的请求。响应于增加EGR流量的请求，在时间t3，BTCC阀保持打开并且SV正时提前。刚好在时间t4之前，发动机负载降低到阈值负载L1以下，并且节气门位置被调整到部分关闭位置(例如，部分节流)。响应于该低负载条件，在时间t4，节气门关闭，BTCC阀打开，并且热管阀打开以在热管模式下操作发动机。在时间t5，存在扭矩需求的增加(因此发动机负载增加)。因此，可打开电动压缩机以增加升压压力。响应于电动压缩机打开，BTCC阀可关闭。在时间t6，电动压缩机可在达到目标升压压力时关闭，并且也可存在对增加EGR的请求。响应于该请求(其可高于EGR流量的阈值量)，BTCC阀打开并且SV正时被提前以增加EGR流量。在提前SV正时以增加EGR流量时，IV正时也可在时间t6提前以将到进气装置的直吹保持在期望的水平。在时间t6和时间t7之间，发动机负载继续增加，并且因此到压缩机上游的进气道的EGR流量也增加。
在时间t7，压缩机的出口温度增加到阈值出口温度T2以上。响应于这种增加，BTCC阀的位置被调制以减少EGR流量，SMBV打开，SV正时延迟，并且IV正时提前。结果，到压缩机上游的进气道的EGR流量减少，并且压缩机出口温度降低。在时间t8，存在发动机负载的突然下降，其可由于操作者将其脚从加速器踏板取下。因此，可发生减速燃料切断(DFSO)事件，其中停止向发动机的所有汽缸加注燃料。由于在DFSO事件期间停止燃料加注，所有发动机汽缸的所有BDV都被停用。在替换的实施例中，BDV的仅仅一部分可被停用(例如，只有内侧汽缸或外侧汽缸的BDV，或者四分之三的发动机汽缸)。响应于由于在时间t9负载增加导致的DFSO事件结束，BDV被重新激活，并且对发动机汽缸的燃料喷射被重新激活。
在时间t10，车辆停止，并且因此发动机负载降低到零。此时，车辆操作者可将车辆停放并且关闭发动机的点火。由于在时间t10的钥匙关闭停机事件，节气门关闭，BTCC阀关闭，并且热管阀打开。因此，发动机气体经由扫气排气歧管和热管再循环，从而减小进气歧管压力。当发动机在时间t11停止旋转(发动机转速达到大约为零)时，节气门和BTCC阀都被重新打开。
以这种方式，分流式排气发动机可在不同的发动机操作模式下操作，以减少排放，增加扭矩输出，减少爆震，并且增加发动机效率，所述分流式排气发动机具有扫气第一排气歧管和放气第二排气歧管，所述扫气第一排气歧管将EGR和直吹空气传送到涡轮增压器压缩机上游的发动机的进气装置，所述放气第二排气歧管将排气传送到发动机(诸如图1A-1B所示的发动机)的排气道中的涡轮增压器涡轮。
作为一个实施例，一种方法包括当汽缸的第一排气门和第二排气门都打开时，将进气传送通过耦接在进气道和第一排气歧管之间的流动通道，所述第一排气歧管耦接到第一排气门；以及将进气进一步传送通过第一排气门，进入汽缸，并且离开第二排气门至耦接到包括涡轮的排气道的第二排气歧管。在方法的第一示例中，流动通道耦接到压缩机的下游和进气节气门上游的进气道，并且其中将进气传送通过流动通道包括将进气从压缩机的下游传送到流动通道。方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括减小所述进气节气门的打开量，并且调整汽缸的第一排气门和进气门的正时，以调整进气门和第一排气门之间的气门重叠量，并且将从第一排气歧管到进气歧管的空气流量控制到期望的水平。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，并且还包括在第一排气门和第二排气门都打开时的传送进气期间，调制设置在排气再循环(EGR)通道中的第一阀的位置，所述EGR通道耦接在压缩机上游的进气道与第一排气歧管之间。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，并且还包括其中调制第一阀的位置包括打开和关闭第一阀，以将第一排气歧管的压力控制到一定水平，当第一排气门和第二排气门都打开时，所述一定水平产生从第一排气门到第二排气门的期望量的直吹。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，并且还包括当进气从流动通道流到第一排气歧管时经由耦接到第一排气歧管的EGR冷却器加热进气。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，并且还包括在与分别打开和关闭第二排气门的不同时间打开和关闭第一排气门。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，并且还包括其中在第一排气门和第二排气门都打开时传送进气包括打开设置在流动通道中的第二阀。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，并且还包括其中在第一排气门和第二排气门都打开时传送进气响应于发动机怠速条件。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，并且还包括其中在第一排气门和第二排气门都打开时传送进气响应于设置在涡轮下游的排气道中的催化剂的温度低于阈值温度。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，并且还包括当第一排气门和第二排气门都打开时的传送进气期间关闭设置在涡轮周围的旁路通道中的废气门阀。
作为另一个实施例，一种方法包括响应于发动机负载低于阈值并且当第一组排气门和第二组排气门在同一时间打开时：使进气传送通过耦接在压缩机下游的进气道和第一排气歧管之间的二次流动通道，所述第一排气歧管耦接到第一组排气门；经由耦接到第一排气歧管的EGR冷却器加热传送通过二次流动通道的进气；以及经由第一组排气门和第二组排气门将加热的进气传送通过发动机汽缸并且到第二排气歧管，所述第二排气歧管耦接到第二组排气门以及包括涡轮的排气道。在方法的第一示例中，方法还包括关闭设置在涡轮周围的旁路通道中的废气门阀，并且打开设置在二次流动通道中的第一阀。方法的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括响应于降低第一排气歧管的压力并且减少从第一排气歧管流到第二排气歧管的直吹空气的量的请求，增加废气门阀的打开量。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，并且还包括基于从第一排气歧管流到第二排气歧管的直吹空气的期望量，调制设置在排气再循环(EGR)通道中的第二阀的位置，所述EGR通道耦接在第一排气歧管与压缩机上游的进气道之间。
一种用于发动机的系统包括第一排气歧管，其耦接到第一组汽缸排气门和包括涡轮增压器涡轮的排气道；第二排气歧管，其耦接到第二组汽缸排气门并且经由以下各项中的每一个耦接到进气道：排气再循环(EGR通道)，其耦接到涡轮增压器压缩机上游的进气道；以及流动通道，其耦接到进气节气门和涡轮增压器压缩机之间的进气道；以及控制器，其包括具有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令用于：在第一组汽缸排气门和第二组汽缸排气门之间的气门重叠时段期间，将进气传送通过流动通道，到第二排气歧管，进入发动机的汽缸，并且离开至第一排气歧管。在系统的第一示例中，系统还包括设置在涡轮增压器涡轮周围的旁路通道中的废气门阀，并且其中指令还包括用于在气门重叠时段期间关闭废气门阀的指令。系统的第二示例任选地包括第一示例，并且还包括设置在涡轮增压器压缩机下游的进气道中的增压空气冷却器。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，并且还包括其中流动通道耦接到增压空气冷却器上游的进气道。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，并且还包括其中流动通道耦接到增压空气冷却器下游的进气道。
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，并且可由控制系统结合进行，所述控制系统包括与各种传感器、致动器以及其它发动机硬件组合的控制器。本文描述的特定程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，示出的各种动作、操作和/或功能可以按示出的次序、并行地或以其它省略的情况执行。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被提供的。根据使用的特定策略，可重复执行示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。此外，所描述的动作、操作和/或功能可用图表表示被编程进发动机控制系统中计算机可读存储介质的非瞬时存储器的代码，其中通过执行系统中的指令进行所述动作，所述系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。
应该理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体实施例不应视为限制性意义，因为许多变化是可能的。例如，以上技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其它的发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求特别指出被视为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。应该理解，这些权利要求包括一个或更多这些元件的合并，既不要求也不排除两个或更多这些元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过在这个或相关申请的新权利要求的提出被要求保护。这些权利要求，无论是更宽于、更窄于、等于或不同于原始的权利要求的范围，也被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：
当汽缸的第一排气门和第二排气门都打开时，将进气传送通过流动通道，所述流动通道耦接在进气道与耦接到所述第一排气门的第一排气歧管之间；以及
将进气进一步传送通过所述第一排气门，进入汽缸，并且离开所述第二排气门至耦接到包括涡轮的排气道的第二排气歧管。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流动通道耦接到压缩机的下游和进气节气门上游的所述进气道，并且其中将进气传送通过所述流动通道包括将进气从所述压缩机的下游传送到所述流动通道。
3.根据权利要求2所述的方法，其还包括减小所述进气节气门的打开量，并且调整所述汽缸的所述第一排气门和进气门的正时，以调整所述进气门和所述第一排气门之间的气门重叠量，并且将从所述第一排气歧管到进气歧管的空气流量控制到期望的水平。
4.根据权利要求2所述的方法，其还包括在所述第一排气门和所述第二排气门都打开时的传送所述进气期间，调制设置在排气再循环通道即EGR通道中的第一阀的位置，所述EGR通道耦接在所述压缩机上游的所述进气道与所述第一排气歧管之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其中调制所述第一阀的所述位置包括打开和关闭所述第一阀，以将所述第一排气歧管的压力控制到一定水平，当所述第一排气门和所述第二排气门都打开时，所述一定水平产生从所述第一排气门到所述第二排气门的期望量的直吹。
6.根据权利要求1所述的方法，其还包括当所述进气从所述流动通道流到所述第一排气歧管时经由耦接到所述第一排气歧管的EGR冷却器加热所述进气。
7.根据权利要求1所述的方法，其还包括在与分别打开和关闭所述第二排气门不同的时间打开和关闭所述第一排气门。
8.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一排气门和所述第二排气门都打开时传送所述进气包括打开设置在所述流动通道中的第二阀。
9.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一排气门和所述第二排气门都打开时传送进气响应于发动机怠速条件。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在所述第一排气门和所述第二排气门都打开时传送进气响应于设置在所述涡轮下游的所述排气道中的催化剂的温度低于阈值温度。
11.根据权利要求1所述的方法，其还包括在所述第一排气门和所述第二排气门都打开时传送所述进气期间关闭设置在所述涡轮周围的旁路通道中的废气门阀。
12.一种方法，其包括：
响应于发动机负载低于阈值并且当第一组排气门和第二组排气门同时打开时：
将进气传送通过二次流动通道，所述二次流动通道耦接在压缩机下游的进气道与第一排气歧管之间，所述第一排气歧管耦接到所述第一组排气门；
经由耦接到所述第一排气歧管的EGR冷却器加热被传送通过所述二次流动通道的所述进气；以及
通过所述第一组排气门和所述第二组排气门将所述加热的进气传送通过发动机汽缸并且至第二排气歧管，所述第二排气歧管耦接到所述第二组排气门以及包括涡轮的排气道。
13.根据权利要求12所述的方法，其还包括关闭设置在所述涡轮周围的旁路通道中的废气门阀，并且打开设置在所述二次流动通道中的第一阀。
14.根据权利要求13所述的方法，其还包括响应于降低所述第一排气歧管的压力并且减少从所述第一排气歧管流到所述第二排气歧管的直吹空气的量的请求，增加所述废气门阀的打开量。
15.根据权利要求12所述的方法，其还包括基于从所述第一排气歧管流到所述第二排气歧管的直吹空气的期望量，调制设置在排气再循环通道即EGR通道中的第二阀的位置，所述EGR通道耦接在所述第一排气歧管与所述压缩机上游的所述进气道之间。
16.一种用于发动机的系统，其包括：
第一排气歧管，其耦接到第一组汽缸排气门和包括涡轮增压器涡轮的排气道；
第二排气歧管，其耦接到第二组汽缸排气门并且经由以下各项中的每一个耦接到进气道：
排气再循环通道即EGR通道，其耦接到涡轮增压器压缩机上游的所述进气道；以及
流动通道，其耦接到进气节气门和所述涡轮增压器压缩机之间的所述进气道；以及
控制器，其包括具有计算机可读指令的存储器，所述计算机可读指令用于：
在所述第一组汽缸排气门和所述第二组汽缸排气门之间的气门重叠时段期间，将进气传送通过所述流动通道，到所述第二排气歧管，进入所述发动机的汽缸，并且离开至所述第一排气歧管。
17.根据权利要求16所述的系统，其还包括设置在所述涡轮增压器涡轮周围的旁路通道中的废气门阀，并且其中所述指令还包括用于在所述气门重叠时段期间关闭所述废气门阀的指令。
18.根据权利要求16所述的系统，其还包括设置在所述涡轮增压器压缩机下游的所述进气道中的增压空气冷却器。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述流动通道耦接到所述增压空气冷却器上游的所述进气道。
20.根据权利要求18所述的系统，其中所述流动通道耦接到所述增压空气冷却器下游的所述进气道。
CN201711344074.7A 2016-12-16 2017-12-15 用于分流式排气发动机系统的系统和方法 Active CN108204293B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/382,479 2016-12-16
US15/382,479 US10393039B2 (en) 2016-12-16 2016-12-16 Systems and methods for a split exhaust engine system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108204293A true CN108204293A (zh) 2018-06-26
CN108204293B CN108204293B (zh) 2022-07-01

Family

ID=62251009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711344074.7A Active CN108204293B (zh) 2016-12-16 2017-12-15 用于分流式排气发动机系统的系统和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10393039B2 (zh)
CN (1) CN108204293B (zh)
DE (1) DE102017129851A1 (zh)
RU (1) RU2017136995A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111456836A (zh) * 2019-01-22 2020-07-28 上海汽车集团股份有限公司 一种减少发动机废气排放的方法和装置
CN111720212A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 上海汽车集团股份有限公司 一种用于降排放的发动机控制方法和发动机装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10094310B2 (en) 2016-12-16 2018-10-09 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10190507B2 (en) 2016-12-16 2019-01-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10221779B2 (en) 2016-12-16 2019-03-05 Ford Global Technologies, Llc System and method for providing EGR to an engine
US10161332B2 (en) 2016-12-16 2018-12-25 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10683817B2 (en) 2016-12-16 2020-06-16 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10107220B2 (en) 2016-12-16 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10138822B2 (en) 2016-12-16 2018-11-27 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10145315B2 (en) 2016-12-16 2018-12-04 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
US10328924B2 (en) 2016-12-16 2019-06-25 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a split exhaust engine system
DE102017209741B3 (de) * 2017-06-09 2018-12-13 Ford Global Technologies, Llc Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Abgasnachbehandlung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
US10760517B2 (en) * 2018-01-05 2020-09-01 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for cylinder exhaust valve diagnostics
US11261804B2 (en) * 2018-02-16 2022-03-01 Volvo Truck Corporation Internal combustion engine system
US10787949B2 (en) 2018-12-31 2020-09-29 Ford Global Technologies, Llc Systems and method for an exhaust port arrangement of a split exhaust system
US10837395B2 (en) 2019-03-05 2020-11-17 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems to control fuel scavenging in a split exhaust engine
US11118552B2 (en) * 2019-03-21 2021-09-14 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control
US10900405B2 (en) 2019-06-07 2021-01-26 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for estimating a flow of gases in a scavenge exhaust gas recirculation system of a split exhaust engine system
US10954867B2 (en) 2019-06-07 2021-03-23 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for estimating a composition of flow through a scavenge exhaust gas recirculation system of a split exhaust engine system
US10947932B2 (en) 2019-06-24 2021-03-16 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for adjusting a flow of gases in a scavenge exhaust gas recirculation system of a split exhaust engine system
DE102020007000A1 (de) * 2020-11-16 2022-05-19 Daimler Ag Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen
US11959442B2 (en) * 2020-12-16 2024-04-16 Econtrols, Llc Low-pressure EGR system with condensate management
DE102021132507A1 (de) 2021-12-09 2023-06-15 Ford Global Technologies, Llc Verfahren zum Betrieb einer Verbrennungsmaschinenanordnung mit einer Turbinen-Generator-Anordnung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030980A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 Mitsubishi Motors Corp 過給機付きエンジンのｅｇｒ装置
US20110167815A1 (en) * 2010-09-09 2011-07-14 Ford Global Technologies, Llc Method and system for turbocharging an engine
CN102713195A (zh) * 2010-01-22 2012-10-03 博格华纳公司 直接联通的涡轮增压器
CN103195593A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 伍德沃德公司 使用分流排气系统和方法的发动机

Family Cites Families (35)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5950582A (en) 1998-06-08 1999-09-14 Ford Global Technologies, Inc. Internal combustion engine with variable camshaft timing and intake valve masking
SE9902491L (sv) 1999-06-30 2000-12-31 Saab Automobile Förbränningsmotor med avgasåtermatning
US6308671B1 (en) 2000-09-11 2001-10-30 Delphi Technologies, Inc. Method of increasing torque and/or reducing emissions by varying the timing of intake and/or exhaust valves
US7000380B2 (en) 2001-05-09 2006-02-21 Hitachi, Ltd. Controller of cylinder injection type internal combustion engine
DE10202146B4 (de) 2002-01-21 2005-12-22 Siemens Ag Verfahren zur Ansteuerung eines elektrisch angetriebenen Verdichters
US6810866B2 (en) 2002-10-22 2004-11-02 General Motors Corporation Engine with modified cam profiles for internal EGR control
US20070119168A1 (en) * 2004-01-14 2007-05-31 Turner James W G Turbocharged internal combustion engine
US20070074512A1 (en) 2005-10-03 2007-04-05 Deere & Company, A Delaware Corporation Turbocharged internal combustion engine with EGR system having reverse flow
US8495992B2 (en) 2008-02-22 2013-07-30 Borgwarner Inc. Controlling exhaust gas flow divided between turbocharging and exhaust gas recirculating
US8176893B2 (en) 2008-08-30 2012-05-15 Ford Global Technologies, Llc Engine combustion control using ion sense feedback
GB2457326B (en) 2008-10-17 2010-01-06 Univ Loughborough An exhaust arrangement for an internal combustion engine
US20100263639A1 (en) 2009-04-20 2010-10-21 Ford Global Technologies, Llc Engine Control Method and System
US8590514B2 (en) 2010-06-11 2013-11-26 Ford Global Technologies, Llc Airflow generating device for alternator cooling and vapor canister purging
US8601811B2 (en) 2010-09-09 2013-12-10 Ford Global Technologies, Llc Method and system adjusting an exhaust heat recovery valve
US8479511B2 (en) 2010-09-09 2013-07-09 Ford Global Technologies, Llc Method and system for a turbocharged engine
US8701409B2 (en) 2010-09-09 2014-04-22 Ford Global Technologies, Llc Method and system for a turbocharged engine
US9133795B2 (en) * 2012-01-06 2015-09-15 Woodward, Inc. Engine using split flow exhaust system and methods
US9382838B2 (en) * 2012-05-17 2016-07-05 Ford Global Technologies, Llc Boost reservoir and throttle coordination
US8955498B2 (en) * 2012-07-24 2015-02-17 Ford Global Technologies, Llc Variable valve timing for EGR control
US10428745B2 (en) 2013-02-19 2019-10-01 Ford Global Technologies, Llc Charge motion control valve and intake runner system
US9303650B2 (en) 2013-06-24 2016-04-05 Ford Global Technologies, Llc Introduction of exhaust gas recirculation at a compressor blade trailing edge
US9309836B2 (en) 2013-08-13 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9261051B2 (en) 2013-08-13 2016-02-16 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for boost control
US9309837B2 (en) 2013-08-13 2016-04-12 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for EGR control
US9279374B2 (en) 2013-08-13 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for surge control
US9109505B2 (en) 2013-08-13 2015-08-18 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for condensation control
US9739221B2 (en) 2014-01-16 2017-08-22 Ford Global Technologies, Llc Method to improve blowthrough and EGR via split exhaust
US9080523B1 (en) 2014-01-16 2015-07-14 Ford Global Technologies, Llc Method to improve blowthrough via split exhaust
US9759135B2 (en) 2014-04-04 2017-09-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control
US9346451B2 (en) 2014-04-04 2016-05-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for engine control
US9599036B2 (en) 2014-07-31 2017-03-21 Ford Global Technologies, Llc Method and system for diagonal blow-through exhaust gas scavenging
US9797329B2 (en) 2014-11-07 2017-10-24 Ford Global Technologies, Llc Method for diagnosing a vacuum actuator
US9518506B2 (en) 2014-11-10 2016-12-13 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for control of turbine-generator via valve deactivation in a split exhaust engine system
EP3303797A1 (fr) * 2015-06-02 2018-04-11 Psa Automobiles S.A. Ensemble moteur turbocompresse a deux conduits d'echappement munis de vanne de regulation
KR20160149831A (ko) * 2015-06-19 2016-12-28 현대자동차주식회사 엔진 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002030980A (ja) * 2000-07-18 2002-01-31 Mitsubishi Motors Corp 過給機付きエンジンのｅｇｒ装置
CN102713195A (zh) * 2010-01-22 2012-10-03 博格华纳公司 直接联通的涡轮增压器
US20110167815A1 (en) * 2010-09-09 2011-07-14 Ford Global Technologies, Llc Method and system for turbocharging an engine
CN103195593A (zh) * 2012-01-06 2013-07-10 伍德沃德公司 使用分流排气系统和方法的发动机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111456836A (zh) * 2019-01-22 2020-07-28 上海汽车集团股份有限公司 一种减少发动机废气排放的方法和装置
CN111720212A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 上海汽车集团股份有限公司 一种用于降排放的发动机控制方法和发动机装置
CN111720212B (zh) * 2019-03-19 2022-02-18 上海汽车集团股份有限公司 一种用于降排放的发动机控制方法和发动机装置

Also Published As

Publication number Publication date
US10393039B2 (en) 2019-08-27
RU2017136995A (ru) 2019-04-22
RU2017136995A3 (zh) 2020-01-14
CN108204293B (zh) 2022-07-01
US20180171899A1 (en) 2018-06-21
DE102017129851A1 (de) 2018-06-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108204294A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204288A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108223155A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204300A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204303A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204291A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204298A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204293A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204295A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204289A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204299A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204283A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204292A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204264A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204297A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204287A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204290A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204301A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN108204282A (zh) 用于分流式排气发动机系统的系统和方法
CN104975989B (zh) 用于发动机控制的方法和系统
CN103541818B (zh) 用于控制四行程内燃发动机的方法和装置
CN109386408A (zh) 用于分离式排气发动机系统的系统和方法
CN110318895A (zh) 具有怠速止回阀的分流式排气发动机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant