CN108626036B - 改进lr-egr激活的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于内燃机的废气再循环系统和方法。该系统包括第一导管，其被配置为从内燃机接收废气的至少一部分；冷却回路，其选择性地流体联接至所述第一导管；旁路回路，其选择性地流体联接至所述第一导管并且包括旁路导管；以及第二导管，其流体联接以接收流过冷却回路并且流过旁路回路的废气。冷却阀具有旁路位置，其用于将来自第一导管的废气引导通过旁路回路；冷却位置，其用于将来自第一导管的废气引导通过冷却回路；以及关闭位置，其用于防止废气流入旁路回路或冷却回路中的任一个。该系统进一步包括用于选择性地对旁路导管进行加热的加热装置。

Description

改进LR-EGR激活的系统和方法
技术领域
本公开总体上涉及一种内燃机、通常是机动车辆的内燃机，并且更具体地涉及用于内燃机的废气再循环系统。
背景技术
内燃机可燃烧一个或多个燃烧室内的空气与燃料的混合物，并且产生废气。一些汽车系统可包括废气再循环系统，其被配置用于使废气再循环返回至内燃机中，由此提供减少排放的可能性。
因此，希望提供改进的废气再循环系统，包括可被激活以在更宽阔范围的条件下操作的系统。另外，从以下结合附图和前面的技术领域及背景技术进行的详细描述和所附权利要求书中将更清楚地明白本发明的其它理想特征和特性。
发明内容
提供了一种用于内燃机的废气再循环系统。该系统包括第一导管，其被配置为从内燃机接收废气的至少一部分；冷却回路，其选择性地流体联接至第一导管；旁路回路，其选择性地流体联接至第一导管并且包括旁路导管；以及控制阀，其联接至第一导管、冷却回路和旁路导管。冷却阀具有至少一个旁路位置，其用于将来自第一导管的废气引导通过旁路回路；冷却位置，其用于将来自第一导管的废气引导通过冷却回路；以及关闭位置，其用于防止废气流入旁路回路或冷却回路中的任一个。该系统进一步包括加热装置以及第二导管，该加热装置联接至旁路导管用于选择性地对旁路导管加热，该第二导管流体联接以接收流过冷却回路和旁路回路的废气。第二导管流体联接以将废气引导返回至内燃机。
提供了一种用于操作内燃机的废气再循环系统的方法。废气再循环系统包括旁路回路和冷却回路。该方法包括确定与旁路回路的旁路导管相关联的旁路导管壁温；将旁路导管壁温与露点温度进行比较；当旁路导管壁温低于露点温度时，用加热装置对旁路导管的壁进行加热；以及当旁路导管壁温满足或超过露点温度时，将控制阀定位至旁路位置中使得废气再循环通过旁路回路。
附图说明
下文将结合以下附图描述示例性实施例，其中相同标号表示相同元件。
图1是根据示例性实施例的汽车系统的示意图；
图2是属于图1的汽车系统的内燃机的截面A-A；
图3是根据示例性实施例的图1的汽车系统的EGR系统的旁路导管的一部分的等距视图。
图4是根据另一个示例性实施例的汽车系统的EGR系统的旁路导管的一部分的等距视图。
图5是根据示例性实施例的图1的汽车系统的EGR控制单元的示意框图；且
图6是根据示例性实施例的用于操作EGR系统的方法的流程图。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，并且不旨在限制本文公开的发明或本文公开的本发明的应用和用途。另外，除非明确陈述为所要求保护的主题，否则无意受到在前述技术领域、背景技术、发明内容或具体实施方式中呈现的任何原则或理论的约束，无论是明确的还是暗示的。
一些实施例可包括具有内燃机102的汽车系统100，如图1和2中所示。将明白的是，发动机102和整个系统100的各个方面本质上仅仅是示例性的，并且本文描述的实施例可在各种发动机系统中实施。
在所描绘的实施例中，发动机102包括限定至少一个汽缸112的发动机缸体110，该汽缸112具被联接为使曲轴116旋转的活塞114。汽缸盖118与活塞114配合以限定燃烧室120。燃料和空气混合物(未示出)被设置在燃烧室120中并且被点燃，由此导致热膨胀废气，从而迫使活塞114往复运动。通过至少一个进气口124提供空气，且经由至少一个燃料喷射器122从与高压燃料泵128和燃料源130流体连通的燃料轨126提供燃料。每个汽缸112具有由在时间上随着曲轴116旋转的凸轮轴134驱动的至少两个阀132。阀132选择性地允许空气从端口124进入燃烧室120。在一些示例中，凸轮相位器136可选择性地改变凸轮轴134与曲轴116之间的正时。
空气可通过进气歧管138分配至进气口124。进气管140可将来自周围环境的空气提供给进气歧管138。在一个实施例中，进气管140可包括用于过滤进入的空气的过滤器144，并且进一步地，可提供节气门主体142以调节进入进气歧管138的空气流量。在燃烧之后，废气通过排气歧管222流出排气口146。
在一些实施例中，可提供涡轮增压器200或其它类型的强制空气系统以促进或改进排放和/或效率。涡轮增压器200可包括旋转地联接至涡轮220的压缩机210。例如，空气可从进气管140流动至涡轮增压器进气导管230并进入压缩机210。压缩机210增加空气的压力和温度，并且随后将空气通过涡轮增压器出口管232引导至进气歧管138。中间冷却器234可被设置在涡轮增压器出口管232中以在空气进入进气歧管138之前降低空气的温度。涡轮220联接至发动机102的排气歧管222并且通过从排气歧管222接收废气而旋转。图1的示例描绘了具有VGT致动器224的可变几何涡轮(VGT)，该VGT致动器224被布置为移动叶片以改变通过涡轮220的废气的流量。在其它实施例中，涡轮增压器200可为固定几何形状和/或包括废气门。在离开涡轮220时，废气被引导至后处理系统240中。
后处理系统240可包括具有一个或多个排气后处理装置的排气管242，该排气后处理装置被配置为改变废气的组成。后处理系统240的后处理装置的一些示例包括但不限于催化转化器(二元和三元)、氧化催化剂、贫NOx捕集器、烃吸附器、选择性催化还原(SCR)系统和颗粒过滤器，诸如过滤器上的选择性催化还原(SCRF)。作为示例，后处理系统240的后处理装置可包括用于降解废气中所含的残余碳氢化合物(HC)和碳氧化物(CO)的柴油机氧化催化剂(DOC)244以及用于从废气中捕获和除去柴油颗粒物质的柴油颗粒过滤器(DPF)246。后处理系统240的后处理装置可进一步包括选择性催化还原(SCR)系统部件，诸如被设置在DPF 246下游的排气管中的SCR催化剂248，以及被设置在DPF 246与SCR催化剂248之间的排气管242中的柴油机排气流体(DEF)喷射器252。提供DEF喷射器252用于将DEF喷射至排气管242中，该DEF与废气混合并且由此被转换为气体还原剂。
可提供一个或多个废气再循环(EGR)系统300、390以通过将废气再循环返回至发动机102中来减少汽车系统100中的氮氧化物(NOx)排放。通常，EGR系统300、390包括“长路”(LR)(或低压)EGR系统300和“短路”(SR)EGR系统390，但是在一些实施例中也可省略SR-EGR系统390。在更详细的操作描述之前，将在下面介绍EGR系统300、390。
LR-EGR系统300将废气的一部分再循环返回至涡轮增压器200中并且因此返回至发动机102中。在该实施例中，LR-EGR系统300可包括从排气管242流体地延伸的LR-EGR上游导管302。更具体地，LR-EGR上游导管302从位于涡轮220下游的排气管242的一部分开始分叉。在所描绘的示例中，上游导管302在DPF 246下游和DEF喷射器252上游的位置处从排气管242分叉。
LR-EGR系统300的下游导管304流体联接至进气导管230，以将来自LR-EGR系统300的废气引导返回至涡轮增压器200的压缩机210中。在该示例中，LR-EGR下游导管304在位于空气过滤器144与压缩机210之间的进气导管230的一部分处接合。可位于LR-EGR下游导管304与进气导管230之间的接合处的进气阀306可促进调节进气导管230中的环境空气的流量和/或LR-EGR系统300中的废气。
LR-EGR系统300的上游导管302和下游导管304经由冷却回路320或旁路回路330流体地联接在一起。换言之，在LR-EGR系统300的操作期间，废气从排气管242流过上游导管302、选择性地流过冷却回路320或旁路回路330，并且通过下游导管304流动至进气导管230。提供EGR控制阀310以调节通过冷却回路320和旁路回路330以及进入上游导管302的流量。如下面更详细描述的，EGR控制阀310可具有三个位置或模式。在第一(或关闭)位置中，EGR控制阀310防止废气流过LR-EGR系统300。在第二(或正常)位置中，废气流过冷却回路320，但是不会流过旁路回路330。在第三(或旁路)位置中，废气流过旁路回路330，但是不回流过冷却回路320。
通常，冷却回路320包括在上游导管302与下游导管304之间延伸的冷却导管322。冷却回路320进一步包括冷却组件324，该冷却组件324用于在流过冷却导管322的废气被引导返回至涡轮增压器200和发动机102之前将该废气冷却。例如，冷却组件324包括冷却剂(例如，水、防冻剂或其混合物)流过其中的热交换器326，该冷却剂从废气中除去热量。流过热交换器326的冷却剂可通过与热交换器326流体连通的冷却装置328来冷却。在一个示例性实施例中，冷却装置328和热交换器326可为更大的冷却系统的一部分，例如为汽车系统100和/或车辆的其它部分提供服务的冷却系统。作为示例，冷却装置328可为诸如散热器等另外的热交换器，其将从废气中除去的热量与周围环境的空气交换。另外，虽然未示出，但是可提供诸如叶片和泵等附加部件。
通常，旁路回路330包括在上游导管302于下游导管304之间延伸的旁路导管332。旁路回路330进一步包括加热装置334，其用于提高旁路导管332的壁的温度。下面将提供关于加热装置334的附加细节。
简要参考图3，其是根据示例性实施例的旁路回路330的一部分的局部等距视图。图3中所示的部分特别地包括加热元件形式的加热装置334，其嵌入旁路导管332的壁中或以其它方式与其接触。作为一个示例，加热装置334是盘旋围绕旁路导管332的壁的细长元件。在激活时，加热装置334施加热量以提高旁路导管332的壁的温度。在一个实施例中，加热元件可为电阻元件(例如，实施焦耳加热)，但是也可提供其它加热布置。
在一些实施例中，旁路导管332可被实施为具有围绕内壁342的另外的外壁340(用虚线示出)的双壁导管，该内壁342形成废气的流动路径，使得在外壁340与内壁342之间形成气隙。在该实施例中，加热装置334可被设置在内壁342上，以在激活时提高与废气接触的壁的温度。在一个实施例中，内壁342可相对较薄以实现更快的加热，且外壁340可相对较厚，例如以满足任何结构要求或功能。因而，在一个实施例中，外壁340可比内壁342更厚。
简要参考图4，其是可作为图3中描绘的布置的替代的旁路回路430的一部分的局部等距视图。如上所述，旁路导管432(例如，类似于图3的旁路导管332)被配置为用于废气的流动路径。在该实施例中，加热装置434以网格图案布置在导管432上以对导管432的壁进行加热。虽然未示出，但是导管432可具有诸如如上所述的双壁结构，其中所描绘的旁路导管432形成由附加的外壁包围的内壁。因而，图1的旁路回路330可被实施为具有图3或图4的布置，但是在进一步实施例中，可提供其它加热布置和导管。
返回至图1并且如上所述，LR-EGR系统300可操作以将来自排气管242的废气再循环返回至发动机102中。在正常情况下，EGR控制阀310引导空气通过冷却回路320，以在相对较热的废气进入涡轮增压器200和/或发动机102之前将其冷却。然而，在某些状况下，LR-EGR系统300的这种操作可能不是理想的或期望的。例如，在寒冷环境温度下，冷却导管322和/或旁路导管332的壁可为冷的，并且通常比废气的温度冷得多。类似地，循环通过冷却回路320的冷却剂可能是冷的。冷壁或冷却剂温度与潮湿废气的组合可能导致液体冷凝的形成，且冷凝可能导致许多不期望的问题，特别是在涡轮增压器200的压缩机210的耐用性方面。
在常规的LR-EGR系统中，控制器可延迟LR-EGR的激活，直至冷却剂温度升高至露点温度。然而，在本文描述的示例性实施例中，可有利地修改LR-EGR系统300的操作，以在更宽范围的状况下提供LR-EGR系统300的操作，同时避免或减轻诸如冷凝等问题。下面提供关于EGR控制阀310、冷却组件324和加热装置334的操作的附加细节。
SR-EGR系统390包括导管392，以将来自排气歧管222的废气引导至进气歧管138，但是也可提供其它联接位置。虽然未示出，但是可提供各种阀、冷却器、传感器等以用于操作SR-EGR系统390。
汽车系统100可进一步包括与和发动机102和其它汽车系统部件相关联的一个或多个传感器和/或装置通信的电子控制单元(ECU)450。在图1中，虚线用于指示ECU 450与各种传感器和装置之间的通信，但是为了清楚起见，省略了一些。通常，ECU 450可从各种传感器接收输入信号，这些传感器被配置为产生与发动机102相关联的各种物理参数成比例的信号。传感器包括但不限于质量空气流量和温度传感器260、歧管压力和温度传感器262、燃烧压力传感器264、冷却剂和油温和液位传感器266、燃料轨压力传感器268、凸轮位置传感器270、曲轴位置传感器272、排气压力传感器274、EGR旁路温度传感器276、EGR冷却剂温度传感器278和加速器踏板位置传感器280。另外，ECU 450可向被布置为控制发动机102的操作的各种控制装置产生输出信号，这些控制装置包括但不限于燃料喷射器122、节气门主体142、进气阀306、VGT致动器224和凸轮相位器136。附加的输出信号(特别是与LR-EGR系统300相关联的附加输出信号)可由ECU 450产生。在一个实施例中，EGR控制单元500可由ECU450实施以控制LR-EGR系统300的操作，如将在下面更详细描述的。在这种背景下，ECU 450和/或更具体地EGR控制单元500可产生与EGR控制阀310、加热装置334和/或冷却组件324相关联的输出信号。
通常，ECU 450可包括与存储器系统(诸如数据源460)和接口总线通信的数字处理单元。处理单元被配置为执行作为程序存储在存储器系统中的指令，并且向接口总线发送信号/从接口总线接收信号。存储器系统可包括各种存储装置类型，包括光学存储装置、磁性存储装置、固态存储装置以及其它非易失性存储器。接口总线可被配置为向各种传感器和控制装置发送模拟和/或数字信号/从其接收模拟和/或数字信号，并且调制模拟和/或数字信号。程序可实施本文公开的方法，允许处理单元实行这些方法的步骤并控制汽车系统100。
被存储在存储器系统中的程序可经由电缆或以无线方式从外部传输。在一些情况下，程序可被实施为计算机程序产品，其也被称为本领域中的计算机可读介质或机器可读介质，并且应当被理解为驻留在载体上的计算机程序代码，所述载体的本质是暂时的或非暂时性的，其结果是该计算机程序产品的本质可被认为是暂时性的或非暂时性的。暂时性计算机程序产品的示例是信号，例如，诸如光学信号等电磁信号，该信号是计算机程序代码的暂时性载体。携带这样的计算机程序代码可通过由用于数字数据的常规调制技术(诸如QPSK)调制信号来实现，使得表示所述计算机程序代码的二进制数据被印在暂时性电磁信号上。这样的信号例如在经由Wi-Fi连接以无线方式将计算机程序代码传输至膝上型计算机时被利用。在非暂时性计算机程序产品的情况下，计算机程序代码被实施在有形存储介质中。该存储介质然后是上述非暂时性载体，使得该计算机程序代码永久地或非永久地以可检索方式存储在该存储介质中或该存储介质上。存储介质可为计算机技术中已知的常规类型，诸如闪存、ASIC、CD等。ECU 450可以任何合适形式实施来提供电子逻辑，该任何形式例如嵌入式控制器、车载计算机或可能部署在车辆中的任何处理模块。
如上文所介绍，EGR控制单元500可由ECU 450来实施以控制LR-EGR系统300的操作。因而，EGR控制单元500可被认为是EGR系统300、390、特别是LR-EGR系统300的一部分。
图5是具有说明LR-EGR系统300的各种操作方面的数据流的EGR控制单元500的功能框图。EGR控制单元500可被认为来实施一个或多个功能子单元或模块，其包括起始模块510、旁路模块520和冷却模块530。将明白的是，图5中所示的模块510、520、530可被组合和/或被进一步划分以根据本文描述的功能类似地操作。下面将另外参考图1来描述图5。
通常，操作检查模块510用于控制LR-EGR系统300的操作的启动或起始，该操作可在任何合适状况下、特别是在下面描述的情况下起始。在一个实施例中，操作检查模块510可基于输入数据502起始操作，并且另外，操作检查模块510还可接收表示与冷却回路的冷却装置328相关联的冷却剂温度(TCOOL)的信号504320。作为响应，操作检查模块510可将冷却剂温度(TCOOL)与温度阈值(T0)进行比较。
在一个示例性实施例中，温度阈值(T0)是LR-EGR系统300内的露点温度(Tdp)。在一个实施例中，露点温度(Tdp)可基于任何合适的参数(诸如温度和压力)来计算。因而，温度阈值(T0)可由相应的模块(例如，上面讨论的模块510或下面讨论的模块520)存储和/或计算。
当冷却剂温度(TCOOL)满足或超过温度阈值(T0)时，操作检查模块510可产生被提供给下面将更详细地讨论的冷却模块530的正常模式信号512。
否则，当冷却剂温度(TCOOL)小于温度阈值(T0)时，操作检查模块510可产生EGR关闭阀信号514和旁路加热启动信号516。EGR关闭阀信号514和旁路加热启动信号516可由EGR控制单元500(例如，ECU 450)输出至相关部件以实行期望功能。在该示例中，EGR关闭阀信号514被提供给EGR控制阀310以将EGR阀置于或保持在关闭位置中。由于废气不会再循环通过LR-EGR回路，所以LR-EGR系统300将不会经受冷凝问题。旁路加热启动信号516被提供给EGR旁路加热装置334，使得加热装置334被激活并且开始对旁路导管332的一部分进行加热。
当冷却剂温度(TCOOL)小于温度阈值(T0)时，操作检查模块510进一步产生用于旁路模块520的壁监控信号518。一旦接收到壁监控信号518，旁路模块520开始接收和/或评估壁温(TWALL)和温度阈值(T0)。如上所述，壁温(TWALL)可由旁路温度传感器276收集并且通常对应于废气将接触的旁路导管332的壁的温度。在一些实施例中，壁温(TWALL)可基于例如环境温度和/或自从激活加热装置334以来经过的时间来估计。
因而，旁路模块520根据温度阈值(T0)来评估壁温(TWALL)。通常，在寒冷的天气中，露点温度最初高于旁路导管332的壁温。在这些情况下，旁路模块520将不采取行动，且EGR控制阀310将保持关闭。然而，当加热装置334操作(例如，由操作检查模块510产生的旁路加热启动信号516引起)以对旁路导管332加热时，壁温(TWALL)将升高。旁路模块520继续监控壁温(TWALL)，且当壁温超过温度阈值(T0)时，旁路模块520产生旁路打开阀信号522、旁路加热关闭信号524和冷却剂监控信号526。旁路打开阀信号522被提供以致动EGR控制阀310进入第二或旁路位置。由于该阀位置，LR-EGR系统300操作以经由旁路回路330将废气再循环返回至发动机102中。提供旁路加热关闭信号524以停用加热装置334。通常，在这一点上，旁路导管332的壁温使得不会发生冷凝。另外，在这一点上，即使没有加热装置334提供的热量，由于废气的温度，旁路导管332的壁也将保持高于露点温度的温度。
实际上，旁路模块520的操作能够以独立于冷却剂温度的方式激活和使用具有旁路回路330的LR-EGR系统300。
冷却模块530接收冷却剂监控信号526。在接收到之后，冷却模块530可进一步接收与冷却剂温度(TCOOL)相关联的信号504并且将冷却剂温度(TCOOL)与温度阈值(T0)进行比较。当冷却剂温度(TCOOL)满足或超过温度阈值(T0)时，冷却模块530产生冷却打开阀信号532。冷却打开阀信号532被提供以将EGR控制阀门310致动至冷却位置。由于该阀位置，旁路导管332被关闭，且废气流过冷却导管322，使得LR-EGR系统300操作以使冷却的废气再循环返回至发动机102中。在进一步操作期间，EGR控制模块500可监控状况(例如，冷却剂温度(TCOOL)和/或壁温(TWALL))以修改LR-EGR系统300的操作，包括如上所述的操作。
如上所述，冷却模块530还可从操作检查模块510接收正常模式信号512。在一个实施例中，操作检查模块510的温度阈值(T0)可与冷却模块530的冷却剂温度(TCOOL)相同，使得实际上冷却模块530可立即产生冷却打开阀信号532和操作信号534。
图6是根据示例性实施例的用于操作EGR系统的方法600的流程图。作为示例，图6的方法600可在图1的汽车系统100内由图5的EGR控制单元500实施。因而，在下面的方法600的讨论中参考图1和5。
结合方法600执行的各种任务可通过软件、硬件，固件或其任何组合来执行。为了说明目的，方法600的以下描述可指代上面结合图1至5提及的元件。应当明白的是，方法600可包括任何数量的附加或替代任务，图6中所示的方法不需要以所说明的顺序执行，且方法600可被结合至具有在本文未详细描述的附加功能的更全面的程序或过程中。另外，方法600的实施例可省略图6中所示的一个或多个任务，前提是预期总体功能保持完整。
在第一步骤605中，EGR控制单元500起始操作。在步骤605中，EGR控制阀通常处于关闭位置，且LR-EGR系统300不将废气再循环返回至发动机102。
在步骤610中，EGR控制单元500开始接收和/或确定一个或多个参数或信号，其包括冷却剂温度(TCOOL)、旁路导管332的壁温(TWALL)以及可用于计算和/或确定下面描述的参数的其它输入数据。
在步骤615中，在示例性实施例中，EGR控制单元500将冷却剂温度(TCOOL)与如上文所讨论的对应于露点温度(Tdp)的温度阈值(T0)进行比较。如果冷却剂温度(TCOOL)满足或超过温度阈值(T0)，那么方法600前进至下面将更详细地讨论的步骤650。如果冷却剂温度(TCOOL)小于温度阈值(T0)，那么方法600前进至步骤620。在一些实施例中，可省略步骤615。
在步骤620中，EGR控制单元500产生EGR阀关闭信号以关闭EGR控制阀310。在第一位置中，EGR控制阀310防止废气被LR-EGR系统300再循环。
在步骤625中，EGR控制单元500产生信号以激活旁路加热装置334。结果，加热装置334开始对旁路导管332的壁进行加热。
在步骤630中，根据温度阈值(T0)，EGR控制单元500评估旁路导管332的壁温(TWALL)。如果壁温(TWALL)小于温度阈值(T0)，那么EGR控制单元500继续监控直至改变这种状况。当壁温(TWALL)满足或超过温度阈值(T0)时，方法600前进至步骤635。在一些实施例中，步骤610、615、620、625和630可被认为是LR-EGR系统300的起始操作模式。
在步骤635中，EGR控制单元500产生信号以将EGR控制阀310置于旁路位置中。在该位置中，LR-EGR系统300将废气再循环通过旁路回路330，且冷却回路320保持关闭。在步骤640中，EGR控制单元500可进一步产生信号以停用加热装置334。
在步骤645中，EGR控制单元500根据温度阈值(T0)再次评估冷却剂温度(TCOOL)。如果冷却剂温度小于预定温度，那么控制单元500根据温度阈值(T0)继续监控冷却剂温度(TCOOL)直至改变状况。当冷却剂温度(TCOOL)满足或超过温度阈值(T0)时，方法600前进至步骤650。在一些实施例中，步骤635、640和645可被认为是LR-EGR系统300的旁路操作模式。
在步骤650中，EGR控制单元500产生信号以将EGR控制阀310置于冷却位置中。在该位置中，LR-EGR系统300将废气再循环通过冷却回路320，且旁路回路330保持关闭。在步骤655中，EGR控制单元500可产生进一步的操作信号以在正常模式下操作LR-EGR系统300。在一些实施例中，步骤650和655可被认为是LR-EGR系统300的正常操作模式。方法600可返回至步骤605，其中EGR控制单元500根据冷却剂温度(TCOOL)和/或壁温(TWALL)继续监控状况，并且必要时修改LR-EGR系统300的操作。
因此，示例性实施例可在更宽范围的状况下提供LR-EGR系统的操作。具体地，示例性实施例可在相对较冷状况下使得LR-EGR系统能够操作，同时避免或减轻冷凝问题。
如本文所使用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或成组)以及执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其它合适部件。
提供示例实施例以使得本公开将是彻底的，并且将范围传达给本领域技术人员。可阐述诸如具体部件、装置和方法的示例等细节以提供对本公开的实施例的透彻理解。本领域技术人员将明白的是，不需要采用具体细节、可以许多不同形式实施示例性实施例，且不应被解释为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，没有详细描述公知过程、公知装置结构和公知技术。
本文所使用的术语仅仅用于描述特定示例实施例的目的并且不旨在限制。如本文中所使用，单数形式“一”、“一个”和“该”也可以旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(including)”和“具有”是包括性的并且因此规定所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件和/或它们的组合的存在或增加。本文描述的方法步骤、过程和操作不应被理解为必须需要以所讨论或说明的特定顺序来执行所述方法步骤、过程和操作，除非具体识别为执行顺序。还应当理解的是，可采用另外或替代的步骤。
虽然前述详细描述中已经提出了至少一个示例性实施例，但是应当明白的是，存在许多变化。还应当明白的是，示例性实施例或多个示例性实施例仅仅是示例并且不旨在以任何方式限制本公开的范围、适用性或配置。实情是，前文详细描述将给本领域技术人员提供用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的便捷指引。应当理解的是，在不脱离所附权利要求书和其合法等同物的范围的情况下，可对元件的功能和设置作出各种改变。

Claims (9)

1.一种用于内燃机的废气再循环系统，包括：
第一导管，其被配置为从所述内燃机接收废气的至少一部分；
冷却回路，其选择性地流体联接至所述第一导管；
旁路回路，其选择性地流体联接至所述第一导管并且包括旁路导管，所述旁路导管具有配置为限定通过旁路导管的流动路径的壁；
控制阀，所述控制阀联接至所述第一导管、所述冷却回路和所述旁路导管，所述控制阀具有至少一个旁路位置，其用于将来自所述第一导管的所述废气引导通过所述旁路回路；冷却位置，其用于将来自所述第一导管的所述废气引导通过所述冷却回路；以及关闭位置，其用于防止所述废气流入所述旁路回路或所述冷却回路中的任一个；
加热装置，其联接至所述旁路导管的壁用于选择性地对所述旁路导管的壁进行加热；
第二导管，其位于冷却回路和旁路回路的下游并且流体联接以接收流过所述冷却回路并且流过所述旁路回路的所述废气，所述第二导管流体联接以将所述废气引导返回至所述内燃机；以及
具有处理器的控制单元，其联接至所述控制阀和所述加热装置，所述控制单元被配置为：
确定所述旁路导管的壁的旁路导管壁温；
将所述旁路导管壁温与露点温度进行比较；
基于所述旁路导管壁温与露点温度的比较，激活所述加热装置对所述旁路导管壁进行加热；以及
根据大于所述露点温度的旁路导管壁温，命令所述控制阀处于旁路位置，以引导来自所述第一导管的废气通过所述旁路回路。
2.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其中所述控制单元被配置为选择性地命令所述控制阀进入所述旁路、冷却和关闭位置并且控制所述加热装置，且其中所述控制单元被配置为确定与所述冷却回路中的冷却剂相关联的冷却剂温度，并且基于所述冷却剂温度来选择性地命令所述控制阀。
3.根据权利要求2所述的废气再循环系统，其中所述控制单元进一步被配置为确定与周围环境相关联的露点温度。
4.根据权利要求3所述的废气再循环系统，其中所述控制单元被配置为当所述旁路导管壁温小于所述露点温度时命令所述控制阀处于所述关闭位置。
5.根据权利要求4所述的废气再循环系统，其中所述控制单元被配置为当所述旁路导管壁温小于所述露点温度时激活所述加热装置。
6.根据权利要求5所述的废气再循环系统，其中所述控制单元被配置为当所述旁路导管壁温超过所述露点温度时停用所述加热装置。
7.根据权利要求5所述的废气再循环系统，其中所述控制单元被配置为当所述冷却剂温度超过所述露点温度时命令所述控制阀处于所述冷却位置。
8.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其中所述加热装置包括盘旋围绕所述旁路导管的电阻加热元件。
9.根据权利要求1所述的废气再循环系统，其中所述加热装置包括在所述旁路导管上以网格图案布置的电阻加热元件。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111102060B (zh) * 2018-10-25 2021-06-01 广州汽车集团股份有限公司 增压发动机系统及其冷凝控制方法
DE102020100436A1 (de) 2020-01-10 2021-07-15 Audi Aktiengesellschaft Antriebseinrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung
DE102020208983A1 (de) 2020-07-17 2022-01-20 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit Abgasrückführleitung und Heizvorrichtung

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010048107A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Fuji Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置
CN106286023A (zh) * 2015-06-23 2017-01-04 通用汽车环球科技运作有限责任公司 操作低压排气再循环路线中的低压排气再循环阀的方法
FR3038661A1 (fr) * 2015-07-09 2017-01-13 Valeo Systemes De Controle Moteur Circuit de recirculation de gaz d'echappement pour un moteur thermique a allumage commande

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7195006B2 (en) * 2004-11-29 2007-03-27 Southwest Research Institute Exhaust gas recirculation system with control of EGR gas temperature
US9175600B2 (en) * 2011-08-23 2015-11-03 International Engine Intellectual Property Company, Llc System and method for protecting an engine from condensation at intake
US10125702B2 (en) * 2017-03-07 2018-11-13 GM Global Technology Operations LLC Method of operating an internal combustion engine having a turbocharger

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010048107A (ja) * 2008-08-19 2010-03-04 Fuji Heavy Ind Ltd ディーゼルエンジンの排気ガス再循環装置
CN106286023A (zh) * 2015-06-23 2017-01-04 通用汽车环球科技运作有限责任公司 操作低压排气再循环路线中的低压排气再循环阀的方法
FR3038661A1 (fr) * 2015-07-09 2017-01-13 Valeo Systemes De Controle Moteur Circuit de recirculation de gaz d'echappement pour un moteur thermique a allumage commande

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