CN103732902A - 固定比率egr*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于控制在涡轮增压发动机中的EGR流量的方法。该方法包括从中间负载下降至最小发动机负载，即使负载变化，以新鲜空气流的固定EGR百分比运行低压排气再循环（LP-EGR）***。以这种方式，在瞬态状态期间输送的LP-EGR比率中的错误可以通过在固定模式范围内在所有发动机负载下提供新鲜空气流的固定EGR百分比而被缓和。

Description

固定比率EGR***
技术领域
本申请涉及对机动车辆中的排气再循环***的控制。
背景技术
排气再循环（EGR）***分离一部分排气返回至进气从而冷却燃烧温度和降低节流损失，因此改善车辆排放和燃料经济性。在涡轮增压发动机中，EGR***可以包括低压EGR（LP-EGR）回路、高压EGR（HP-EGR）回路或者包括二者。LP-EGR回路在气体经过涡轮增压器的涡轮后分离排气并且在压缩器之前喷射气体，而HP-EGR在涡轮之前分离排气并在进气节气门之后喷射气体。习惯上，通过EGR***的LP-EGR和/或HP-EGR的量基于在发动机运行期间的发动机转速和负载被测量和调整以维持发动机的期望的燃烧稳定性同时提供排放和燃料经济性效益。
然而，本文的发明者已经意识到上面的方法存在的问题。由于排气在到达燃烧室前必须经过涡轮压缩器、高压空气进气管道、增压空气冷却器和进气歧管，LP-EGR回路具有长的输送延迟。作为结果，提供期望量的EGR到汽缸可以是困难的，特别是在瞬态状态期间。这是由于到EGR到达汽缸时，发动机转速/负载状态可能已经改变并且另一个EGR比率可能被期望。
发明内容
因此，在一个示例中，上面的问题可以至少部分地由一种用于控制涡轮增压发动机中的EGR流量的方法解决。该方法包括从中间负载下降至最小发动机负载以新鲜空气流的固定EGR百分比运行低压排气再循环（LP-EGR）***，即使在负载改变并因此空气流或者进气充气改变时。
以这种方式，与不断地改变LP-EGR相对于空气的比率相反的，LP-EGR回路可以在整个转速/负载映射区域具有新鲜空气流的固定EGR百分比，包括与关闭的节气门相对应的最小发动机负载（例如，由于驱动踏板减油门）。在一个实施例中，恒定百分比的LP-EGR可以在最可能经历出现问题的LP-EGR的瞬态控制的区域（比如在驾驶员松开踏板期间遇到的最小负载）内被提供。
本说明书可以提供多个优点。由于瞬态控制问题可以降低EGR可以有效地被利用的转速-负载映射的区域，所以改善瞬态控制可以扩大在更多工况下EGR的使用，从而降低节流损失并提高燃料经济性。而且，EGR降低最高汽缸温度，从而降低NOX的产生。因此，扩大EGR使用到转速-载荷映像中的更多区域可以降低发动机排放物。用固定百分比的新鲜空气操作LP-EGR回路还可以提高部件耐用性。例如，在减油门和加油门期间不打开和关闭LP-EGR降低在EGR冷却器上热循环的量，从而提高其耐用性。附加地，EGR阀关闭事件的次数可以被减少，从而改善阀的耐用性。然后，由于运行不变的LP-EGR量能够允许优化尺寸的EGR和空气流导管从而产生均匀分散的EGR进入空气，所以EGR混合可以被改善。最后，运行固定的LP-EGR可以降低对于EGR阀和传感器的动态范围要求并且简化EGR节气门的控制策略，从而降低***成本和复杂性。
应理解的是，上面的概述是以简化形式被提供以介绍选择性的概念，其将在具体实施方式中被进一步描述。并不旨在指明要求保护的主题的关键或重要特征，其范围只通过具体实施方式后面的权利要求确定。并且，要求保护的主题不局限于解决在本公开在上面或者任何部分中提到的缺点的实施方式。
附图说明
图1示出具有涡轮增压器和排气再循环***的发动机的实施例的示意图。
图2示出具有双汽缸排的发动机的实施例的示意图，该发动机包括排气再循环***。
图3示出描绘用于确定LP-EGR模式的示例方法的流程图。
图4示出描绘根据本公开的一个实施例用于转换到怠速LP-EGR模式的方法流程图。
图5示出描绘根据本公开的一个实施例用于转换到固定LP-EGR模式的方法流程图。
图6示出描绘根据本公开的一个实施例用于转换到可变LP-EGR模式的方法流程图。
图7示出描绘可变和固定LP-EGR模式的示例转速-负载映射。
图8A和图8B示出描述根据本公开的实施例在两个LP-EGR运行模式期间各种发动机运行参数的示例绘图。
具体实施方式
本说明书涉及在机动车辆中联接至涡轮增压发动机的EGR***。在一个非限制示例中，发动机可以配置为图1说明的***的一部分，其中该发动机包括至少一个汽缸、控制***、涡轮增压器和排气再循环***以及其他特征。该发动机可以配置具有图2中所说明的多个汽缸排。图1和图2的***可以用比如图3-6中所说明的示例方法操作。各种EGR运行模式可以由发动机转速-负载映射（比如在图7中所描绘的一个）确定。图8A和图8B说明在图3-图6的方法执行期间各种发动机运行参数。
现在参照图1，其示出多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，其可以被包括在示出的汽车的推进***中。发动机10可以至少部分由包括控制器12的控制***和由来自车辆操作者132经由输入装置130的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室（也就是汽缸）30可以包括在其中设置活塞36的燃烧室壁32。在一些实施例中，在汽缸30内部的活塞36的表面可以具有碗状。活塞36可以联接到曲轴40以便活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间的传动***联接到车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机马达可以经由飞轮被联接到曲轴40从而启用发动机10的起动操作。
燃烧室30可以经由进气通道从进气歧管44接收进气并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够选择地分别经由进气门52和排气门54与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或者更多进气门和/或两个或者更多排气门。
进气门52可以由控制器12经由电动气门致动器（EVA）53控制。相似的，排气门54可以由控制器12经由EVA53控制。可选地，可变气门致动器可以是电动液压的或者任何其他的启用气门致动的可设想到的机构。在一些状态期间，控制器12可以改变提供到致动器51和53的信号从而控制各自的进气和排气门的打开和关闭。进气门52和排气门54的位置可以分别由气门位置传感器55和57确定。在可选的实施例中，进气门和排气门中的一个或者更多可以由一个或者更多凸轮致动，并且可以使用凸轮轮廓线变换***（CPS）、可变凸轮正时（VCT）、可变气门正时（VVT）和/或可变气门升程（VVL）***中的一个或者更多以改变气门运行。例如，汽缸30可以可选地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器66被示出直接连接到燃烧室30用于在那里喷射与经由电子驱动器68从控制器12接收的FPW信号脉冲宽度成比例的燃料。以这种方式，燃料喷射器66提供被称为直接喷射的燃料至燃烧室30内。例如，燃料喷射器可以被安装在燃烧室的一侧或者燃烧室的顶部。燃料可以由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料***（未示出）被输送到燃料喷射器66。
在选择的运行模式下，点火***88能够响应于来自控制器12的点火提前信号SA经由火花塞提供点火火花到燃烧室30。尽管火花点火部件被示出，但在一些实施例中，发动机10的燃烧室30或者一个或者更多其他燃烧室可以以压缩点火模式运行，有或者没有点火火花。
进气通道42可以包括具有各自的节流板64和65的节气门62和63。在这个具体的示例中，节流板64和65的位置可以由控制器12经由提供到包括节气门62和63的电动马达或者致动器的信号改变，这种配置通常称为电子节气门控制（ETC）。以这种方式，节气门62和63可以***作从而改变节气门提供到燃烧室30以及其他汽缸的进气。节流板64和65的位置可以由节气门位置信号TP被提供到控制器12。压力、温度和空气质量流量可以在沿着进气通道42和排气歧管44的不同的点被测量。例如，进气通道42可以包括用于测量通过节气门63进入的清洁空气质量流量的空气质量流量传感器120。清洁空气质量流量可以经由MAF信号传达至控制器12。
发动机10可以进一步包括比如涡轮增压器或者机械增压器的压缩装置，其包括至少一个布置在进气歧管44上游的压缩器162。对于涡轮增压器，压缩器162可以至少部分地由沿着排气通道48布置的涡轮164（例如，经由轴）驱动。对于机械增压器，压缩器162可以至少部分由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或者机械增压器提供至一个或者更多的发动机汽缸的压缩量可以由控制器12改变。增压空气冷却器154可以被包括在压缩器162的下游和进气门52的上游。增压空气冷却器154可以被配置为冷却例如已经由经由压缩器的压缩加热的气体。在一个实施例中，增压空气冷却器154可以在节气门62的上游。压缩器162的下游的压力、温度和空气质量流量可以用比如传感器145或者147被测量。测量的结果可以从传感器145或者147分别经由信号148和149传达至控制器12。压缩器162上游的压力和温度可以用比如传感器153被测量并且经由信号155被传达至控制器12。
进一步，在公开的实施例中，EGR***可以引导期望部分的排气从排气通道48到进气歧管44。图1示出HP-EGR***和LP-EGR***，但是可选的实施例可以只包括LP-EGR***。HP-EGR被引导通过从涡轮164上游到压缩器162下游的HP-EGR通道140。提供至进气歧管44的HP-EGR量可以由控制器12经由HP-EGR阀142改变。LP-EGR被引导通过从涡轮164下游到压缩器162上游的LP-EGR通道150。提供到进气歧管44的LP-EGR量可以由控制器12经由LP-EGR阀改变。例如，HP-EGR***可以包括HP-EGR冷却器146和LP-EGR***可以包括例如LP-EGR冷却器158从而拒绝来自EGR气体的热量到发动机冷却液。
在一些条件下，EGR***可以被用于调整在燃烧室30内的空气和燃料混合物的温度。因此，测量或者估计EGR质量流量可能是期望的。EGR传感器可以被布置在EGR通道内并且可以提供质量流量、压力、温度、O2浓度和排气浓度中的一个或者更多的指示。例如，HP-EGR传感器144可以被布置在HP-EGR通道140内。
在一些实施例中，一个或者更多传感器可以被设置在LP-EGR通道150内从而提供压力、温度和再循环通过LP-EGR通道的排气的空气燃料比的一个或者更多的指示。被分离通过LP-EGR通道150的排气可以用新鲜进气在位于LP-EGR通道150与进气通道42的接合点处的混合点被稀释。具体地，通过与第一进气节气门63（设置在发动机进气的进气通道，压缩器上游）协调地调整LP-EGR阀152，EGR流的稀释可以被调整。
LP-EGR流的稀释百分比可以从发动机进气流中的传感器145的输出中推断。具体地，传感器145可以被设置在第一进气节气门63的下游、LP-EGR阀152的下游和第二主进气节气门62的上游，使得在或者靠近主进气节气门的LP-EGR的稀释可以被准确地确定。传感器145例如可以是比如UGEO传感器的氧传感器。
排气氧传感器126被示出联接至涡轮164下游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的任何合适的传感器，比如线性氧传感器或者UGEO（通用或者宽域排气氧传感器）、双态氧传感器或者EGO、HEGO（加热型EGO）、NOx、HC或者CO传感器。
排放控制装置71和72被示出布置在沿着排气氧传感器126下游的排气通道48。装置71和72可以是选择的催化还原（SCR）***、三元催化剂（TWC）、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或者其组合。例如，装置71可以是TWC并且装置72可以是微粒过滤器（PF）。在一些实施例中，PF可以位于TWC71的下游（如图1所示），而在其他实施例中，PF72可以被设置在TWC的下游（在图1中未示出）。
控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理单元102、输入/输出端104、在这个特定的示例中被示出为只读存储芯片106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、保活存储器110和数据总线。控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了上面讨论的那些信号以外，还包括来自空气质量流量传感器120的引入的空气质量流量（MAF）的测量；来自联接至冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度（ECT）；来自连接至曲轴40的霍尔效应传感器118（或者其他类型）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）；和来自传感器122的绝对歧管压力信号、MAP。发动机转速信号、RPM可以由控制器12从信号PP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用于提供进气歧管中的真空或者压力的指示。注意到上面传感器的各种组合可以被使用，比如MAF传感器而没有MAP传感器，或者反之。在化学计量操作中，MAP传感器能够给出发动机扭矩的指示。进一步，这个传感器与检测的发动机转速一起能够提供进入汽缸的进入量（包括空气）的估算。在一个示例中，传感器118，其还可以用作发动机转速传感器，其可以在曲轴的每个循环产生预定量的等距脉冲。
存储介质只读存储器106能够被用代表可以由处理器102执行的用于执行下面描述的方法和预测到但没有具体列出的其他变体的计算机可读数据编程。
如上面所描述的，图1示出多汽缸发动机的仅仅一个汽缸，并且每个汽缸可以相似地包括其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。在图2中，包括多个汽缸排和排气再循环***的示例发动机***被示出。在一个实施例中，发动机10可以包括包含压缩器162和涡轮164的涡轮增压器、压缩器162上游的节气门63和低压排气再循环（LP-EGR）***。该LP-EGR***可以引导EGR从涡轮164下游到压缩器162上游和节气门63下游。该发动机***可以进一步包括HP-EGR***，其引导EGR从涡轮164上游到节气门62下游。
转到图2，空气可以通过空气滤清器210进入发动机10。空气滤清器210可以被配置为从空气去除固体微粒以便清洁空气质量流可以进入发动机10。清洁空气质量流可以随着其流过空气质量流量传感器120和随后通过进气节气门63被测量。由空气质量流量传感器120测量的清洁空气质量流量可以被传达至控制器12。在一个实施例中，清洁空气质量可以在进气节气门63下游和涡轮增压器压缩器162上游发动机10的不同的汽缸排的之间分离。EGR***可以在涡轮增压器压缩器的上游喷射排气以便清洁空气和排气的结合能够由涡轮增压器压缩器162压缩。在一个实施例中，涡轮增压器压缩器162可以包括用于第一汽缸排的第一压缩器162a和用于第二汽缸排的第二压缩器162b。
清洁空气和涡轮增压器压缩器162下游的排气的压缩的组合可以由第二节气门62上游的增压空气冷却器（CAC）154冷却。在一个实施例中涡轮增压器压缩器162下游的空气流氧含量可以由CAC154上游的传感器145测量。在可选的实施例中，涡轮增压器压缩器162下游的空气流氧含量可以由CAC154下游的传感器147测量。来自传感器145和/或147的测量值可以被传达至控制器12。
在一个实施例中，高压排气可以与节气门62下游和进气歧管44上游的清洁空气和排气的压缩的组合相结合。气体的组合可以由进气歧管44引导至一个或者更多汽缸排。在汽缸内燃烧后，排气可以被引导通过排气通道48。在一个实施例中，排气通道48排包括用于每个汽缸的排气歧管，比如用于第一汽缸排的排气歧管48a和用于第二汽缸排的排气歧管48b。
至少一部分排气可以驱动涡轮增压器的涡轮164。在一个实施例中，涡轮164可以包括用于第一汽缸排的第一涡轮164a和用于第二汽缸排的第二涡轮164b。在一个实施例中，至少一部分排气可以被引导通过HP-EGR***。例如，HP-EGR***可以包括HP-EGR冷却器146和阀142用于引导进气歧管44上游的冷却的排气。在一个实施例中，HP-EGR***可以包括用于第一汽缸排的第一HP-EGR冷却器146a和阀142a和用于第二汽缸排的第二HP-EGR冷却器146b和阀142b。
涡轮164下游，至少一部分排气可以在下游流动流经排放控制装置71和***220。在一个实施例中，排放控制装置71可以包括用于第一汽缸排的第一起燃催化剂71a和用于第二汽缸排的第二起燃催化剂71b。***220可以被配置为减少来自发动机10的排气噪声。
来自涡轮164下游的至少一部分排气可以由LP-EGR***引导至涡轮增压器压缩器162的上游。例如，LP-EGR***可以包括LP-EGR冷却器158和阀152用于引导压缩器162的上游的冷却的排气。在一个实施例中，LP-EGR***可以包括用于第一汽缸排的第一LP-EGR冷却器158a和阀152a和用于第二汽缸排的第二LP-EGR冷却器158b和阀152b。
因此，发动机10可以包括HP-EGR和LP-EGR***以引导排气返回至进气。在一些实施例中，LP-EGR***可以被控制以在各种模式下基于发动机运行参数运行。图3是说明用于确定LP-EGR模式的方法300的流程图。方法300可以由控制器12执行。方法300包括，在302，确定发动机工况。发动机工况，比如发动机转速、发动机负载、车速、发动机温度等可以从包括节气门位置传感器、踏板位置传感器等的传感器测量和/或估算。方法300随后基于在302确定的发动机运行参数确定EGR在304是否被启用。当例如发动机温度低于阈值，或者当发动机已经在一段延长的时间内在怠速时，EGR可以被禁用。
如果确定EGR不被启用，方法300返回。如果确定EGR被启用，方法300进行至306以基于发动机转速和负载确定HP-EGR比率。输送至进气的HP-EGR量可以基于存储在控制器12的存储器中的发动机转速负载映射。方法300进行至308以基于在302确定的工况确定LP-EGR模式。在一些实施例中，LP-EGR模式可以由存储在控制器12的存储器中的转速-负载查询表确定。描绘两个LP-EGR运行模式、固定和可变模式的示例的发动机转速-负载映射在图7中被示出。在310，发动机转速和负载是否在固定的模式范围内被确定。在一个实施例中，固定的模式范围包括从中间负载下降至最小负载的所有发动机负载和/或低于阈值比如3500RPM的发动机转速。本文中所描述的最小发动机负载包括对于当前工况可允许的最低的可能的负载，例如，对于当前的发动机转速、温度等维持燃烧的最低负载和可以对于当前发动机转速状态对应于关闭的节气门的发动机负载。在一些状态下，最小负载可以低于在怠速的负载。因此，在非怠速状态期间可以遇到最小负载并且可以包括对于避免发动机失火可能的最小进气。
如果确定发动机转速和负载在固定模式范围内，方法300进行至312以转换到或者继续到在固定的LP-EGR模式运行。用于在固定的模式运行的示例方法将在下面参照图4更具体地被描述。如果发动机不在固定范围的转速和负载运行，方法300进行至314以确定发动机是否在怠速运行。怠速条件可以包括发动机转速和车速低于阈值，以及制动踏板位置超过阈值，变速器在驻车档等。如果确定发动机在怠速运行，方法300进行至316以转换到或者继续在怠速LP-EGR模式运行。用于在怠速模式运行的示例方法将在下面参照图5更加具体地描述。如果发动机不在怠速运行，方法300进行至318以转换到或者继续在可变LP-EGR模式运行。可变LP-EGR模式可以在发动机转速和负载在固定模式范围外时被启用，并且在一些实施例中可以包括高于中间负载（例如，高于50%负载）的所有发动机负载和高于阈值比如3500RPM的所有发动机转速。用于在可变模式运行的示例方法将在下面参照图6更具体地被描述。
因此，方法300提供基于发动机转速和负载确定输送到进气的期望的HP-EGR量，并进一步提供确定要在哪个LP-EGR运行。固定的LP-EGR模式可以通过继续维持固定的EGR百分比的新鲜空气，也就是，维持在包括EGR和新鲜空气流的总空气流中固定EGR百分比的新鲜空气，优化在有问题的瞬态状况期间LP-EGR的输送。通过输送固定的EGR百分比，在期望量的LP-EGR输送中由于LP-EGR***的输送延迟所导致的潜在的错误可以被缓和。在一些实施例中，LP-EGR***的控制可以与HP-EGR***保持独立。因此，在特定的工况下，HP-EGR***可以随着速度和/或负载改变而改变，而即使负载改变，LP-EGR百分比是固定的。在其他的条件下，比如在从固定到可变模式的转换期间，HP-EGR比率可以相应于转换而被调整。
转到图4，用于在固定的LP-EGR模式运行的方法400被示出。方法400可以响应于在固定的LP-EGR模式运行的决定而由控制器12执行，例如在方法300中所指示。方法400包括，在402，确定LP-EGR阀比如阀152是否打开。如果确定LP-EGR阀未打开（例如，如果EGR在之前被禁用），方法400进行至404以启用固定LP-EGR模式。启用固定EGR模式包括，在406，渐变打开LP-EGR阀并调整该阀以便新鲜空气流的固定EGR百分比被保持。该空气流可以在LP-EGR与新鲜空气混合的点的下游的进气通道内和比如CAC154的增压空气冷却器上游被测量。新鲜空气流的EGR百分比可以由比如传感器145的氧传感器确定。当发动机在固定模式范围内运行时，LP-EGR阀可以被调整以输送一定量的LP-EGR以便在进气通道内的新鲜空气的EGR百分比被保持在固定百分比，而不管发动机转速和负载改变。在一些实施例中，新鲜空气流的固定的EGR比率可以是总空气流，其中85%的空气流包括新鲜空气而15%包括EGR，而在其他实施例中，新鲜空气流百分比可以是90%。保持燃料经济性、排放、燃烧稳定性和动力输出在期望水平的任何合适的空气流百分比可以被使用。
启用固定的LP-EGR模式还可以包括在408调整节气门。由于LP-EGR被渐变打开，节气门还可以被调整以提供空气流从而维持扭矩。例如，如果固定的模式由于发动机负载增加被启用，节气门可以被打开以提供对于负载增加期望的空气流量。同样，由于LP-EGR的量经由LP-EGR阀打开而增加，节气门可以以相应的比率被打开以维持发动机扭矩在期望的水平。附加地，火花正时可以在410被提前以适应增加的EGR。
如果在402确定LP-EGR阀当前打开，方法400进行至412以确定发动机之前是否在可变模式运行。如果发动机不在可变模式运行，则发动机当前在固定模式运行，并且方法400进行至414以继续调整LP-EGR阀以维持新鲜空气流的固定EGR百分比。由于进气歧管内的压力变化、排气背压波动等导致的EGR波动，LP-EGR阀可以被调整。
如果在412确定发动机之前在可变模式运行，方法400进行至416以从可变模式转换到固定LP-EGR模式。转换到固定模式包括，在418，调整LP-EGR阀以输送新鲜空气流的固定EGR百分比。在一些工况下，可变模式可以包括以低于固定模式中的比率输送LP-EGR，然后转换到固定模式包括调整LP-EGR阀以增加LP-EGR比率。在其他工况下，可变模式可以包括在高于固定模式的比率输送LP-EGR，然后转换到固定模式将包括调整该阀以减少LP-EGR比率。该转换还包括在420调整节气门和在422调整火花正时。取决于在转换之前输送的LP-EGR量，节气门可以被打开或被关闭。例如，如果EGR的量增加，节气门位置可以被移动以便节气门开度更大；如果EGR量减少，节气门可以被移动至更多关闭的位置。相似的，取决于之前的EGR百分比，火花正时可以被提前或者延迟。
图5说明用于在怠速LP-EGR模式运行的方法500。方法500可以由控制器12响应于确定在怠速LP-EGR模式运行而执行（例如如在方法300中在316所指示的）。方法500包括，在502，确定发动机之前是否在固定或者可变LP-EGR模式运行。如果确定发动机之前不在固定或者可变模式运行，方法500进行至504以维持发动机在怠速LP-EGR模式运行。在一些实施例中，怠速LP-EGR模式包括阻止空气流通过LP-EGR***，因此LP-EGR阀在怠速模式将被关闭。在其他实施例中，怠速LP-EGR模式包括相对于在固定模式期间维持的EGR百分比输送新鲜空气的降低EGR百分比。如果确定发动机之前在固定或者可变模式运行，方法500进行至506以转换到怠速LP-EGR模式。转换到怠速LP-EGR模式包括在508启动怠速控制。怠速控制可以包括附加的***以基于发动机的辅助负载维持发动机在怠速速度。在一些实施例中，怠速控制可以包括电动地调整节气门开度以容许期望的空气流保持怠速。在其他实施例中，怠速运行需要的空气流可以经由节气门旁路提供。在508的怠速控制在发动机仍然在固定或者可变模式时被启动。一旦怠速控制开始，LP-EGR阀在510被渐变关闭，节气门在510被调整，并火花正时在512被延迟。
转到图6，用于在可变LP-EGR模式运行的方法600被示出。方法600可以由控制器12响应于确定在可变LP-EGR模式运行而被执行（例如，在方法300中在318所指示的）。方法600包括，在602确定LP-EGR阀比如阀152是否打开。如果确定LP-EGR阀未打开（例如，如果EGR阀之前被禁用），方法600进行至604以启用可变LP-EGR模式。启用可变EGR模式包括，在606，渐变打开LP-EGR阀以便期望的EGR百分比的新鲜空气流被维持。LP-EGR阀可以被调整以输送一定量的LP-EGR以便进气通道内的新鲜空气流的EGR百分比基于发动机转速和负载改变而改变。
启用可变LP-EGR模式还包括在608调整节气门。随着LP-EGR阀被渐变打开，节气门也可以被打开以允许期望的LP-EGR空气流量。附加的，火花正时可以在610被提前以帮助用于汽缸燃烧的附加的时间。
如果在602确定LP-EGR阀当前打开，方法600进行至612以确定发动机之前是否在固定模式运行。如果发动机不在固定模式运行，因此发动机当前在可变模式运行，并且方法300进行至614以继续调整LP-EGR以基于发动机转速和负载输送新鲜空气流的可变EGR百分比。如果在612确定发动机之前在固定模式运行，方法600进行至616以从固定模式转换到可变LP-EGR模式。转换到可变模式包括，在618，调整LP-EGR以输送期望EGR百分比的新鲜空气流。在一些工况下，可变模式可以包括以低于固定模式的比率输送LP-EGR，并随后转换到可变模式可以包括调整LP-EGR以降低LP-EGR比率。在一些工况下，可变模式将包括已高于固定模式的比率输送LP-EGR，并随后转换到可变模式将包括调整该阀以增加LP-EGR比率。该转换还包括在620调整节气门和在622调整火花正时。取决于在该转换前输送的期望的LP-EGR量，节气门可以被打开或者关闭。相似的，取决于之前的EGR百分比，火花正时可以被提前或者延迟。
因此，在图3-6中描绘的方法提供在三种LP-EGR模式，固定、怠速和可变模式的运行，并还提供在任何运行模式之间转换。通过启用在三个模式的运行，取决于发动机工况，比如发动机转速和负载，新鲜空气流的EGR百分比可以被维持在期望的量。在一个实施例中，从至少中间负载下降至最小发动机负载，即使随着负载改变，LP-EGR***可以在固定模式运行，也就是以新鲜空气流的固定EGR百分比运行。在一个示例中，从相应于节气门全开状态的全负荷下降到相应于关闭的节气门位置的最小负载，该***可以在全部负载范围内在固定模式运行。
在固定模式运行可以特别地允许在有问题的瞬态状态（比如在负载突然增加或者减小期间）LP-EGR错误的最小化。这些暂时的负载变化习惯上使得LP-EGR比率的调整成为必需以便例如维持燃烧稳定性或者维持最高的功率输出。然而，即使下降至最小的发动机负载（比如在节气门关闭时的发动机负载）固定LP-EGR模式继续输送新鲜空气流的固定EGR百分比。在一些实施例中，各种发动机参数可以被调整以允许LP-EGR保持固定并且还避免燃烧不稳定性。包括高能点火、增强的气流运动和/或较高的压缩比的附加的动作可以被使用以提供在低的负载点可接受的燃烧稳定性。例如，在低负载和/或转速条件下，充气运动控制阀可以被调整以增加空气进入燃烧室的速度和旋动，从而改善燃烧，同时包括可变点火能量容量的***可以被控制以增加在低的负载的点火能量以改善点火。
转到图8A和图8B，在LP-EGR运行的两个模式期间的示例性的发动机运行参数被描绘。图8A说明示例的踏板位置810、节气门位置820、车速830、发动机转速840和发动机负载850根据本公开的实施例描绘。每个曲线沿着x轴描绘时间，并且在y轴从在底部的0到顶部的最大值描绘每个各自的运行参数。在曲线的开始，发动机负载、发动机转速和车速在稳定状态条件下在低到中间的范围，踏板位置和节气门位置维持在不变的位置。在802，车辆操作者通过压下加速器踏板启动“加油门”事件，并作为结果，节气门增加开度并且发动机负载、发动机转速和车速都增加。在804，当操作者放松踏板时，“减油门”事件发生，并且节气门、车速、负载和发动机转速回到其初始位置和比率。
在806，另一个减油门事件发生，并且车速下降。在这个速度，节气门移动至基本上关闭的位置，并且发动机负载在最小负载。车速在808最终下降至0，并且发动机开始在怠速运行，例如发动机转速和负载低于阈值并且车速为0。
图8B说明在参照图8A描绘的发动机工况期间追踪的示例的总空气进气860、LP-EGR流量比率870和LP-EGR百分比880。总空气进气包括流经LP-EGR***的所有空气并且包括来自进气和EGR的新鲜空气流。LP-EGR流量比率包括流经该***的LP-EGR质量流量比率。LP-EGR百分比包括包含总空气流的相对EGR流量，也就是LP-EGR在总的充气量中的百分比。
直到802当操作员开始加油门时，充气量、LP-EGR流量和LP-EGR百分比被维持在不变的量。然而在802，发动机负载和发动机转速都增加（如参照图8A所描述的），他们仍然在固定模式范围内的水平，并且作为结果，由于发动机在固定模式运行，EGR百分比保持不变。相似的，在804，总充气量和EGR流量在减油门时都降低，并且EGR百分比保持在固定的量。在806，当发动机负载下降至相应于基本上关闭的节气门位置最小的发动机负载时，EGR百分比仍然保持在固定的量，并且充气量和EGR流量降低。在808，当车辆开始在怠速模式运行时，EGR流随着LP-EGR阀渐变关闭而结束，并且EGR百分比下降至零。
如在图8A和图8B中可见的，维持固定的EGR百分比的新鲜空气包括使用前馈控制协调对LP-EGR阀和节气门的调整，并且包括反馈调整以基于从例如进气氧传感器测量的EGR比率维持该百分比。这包括以协调的方式改变进气空气流比率和EGR流比率以便EGR百分比被维持在不变的百分比。由于在控制中的错误可以存在，维持不变的百分比可以包括在EGR百分比中一些小的变化，例如1-2%的变化。在固定模式期间，当空气流增加时，比如在802加油门期间，LP-EGR阀被调整以提供EGR流量相应的增加以维持固定的EGR百分比。
注意本文包括的示例控制和估计程序可以在不同的发动机和/或者汽车***构造中使用。本文描述的具体程序可代表任何数目的处理策略中的一个或更多，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，阐明的不同的动作、运行或者功能可以所阐明的顺序，并行或者在一些情况下省略地执行。同样地，为了达到示例实施例中的特征和优点，处理的顺序不是必要的，只是便于示出和说明。所示步骤或功能中的一个或更多可以根据所使用具体的策略而重复地执行。并且，所说明的动作可图形地表示有待被编入发动机控制***中的计算机可读存储介质中的代码。
将理解本文公开的构造和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不在限制意义上考虑，因为多个变体是可能的。比如上面的技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种***和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求特别指出了被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这种权利要求应理解为包括一个或者更多这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或者更多这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或性能的其他的组合和子组合可通过修改当前权利要求或者在这个或者相关应用的新的权利要求的提出而被保护。这些权利要求，无论比原来的权利要求的范围更宽，更窄，等同或者不同，也被视为包括在现在公开的主题内。

Claims (20)

1.一种控制涡轮增压发动机内EGR流的方法，所述方法包括：
从中间负载下降至最小发动机负载，即使在负载变化时，以新鲜空气流的固定EGR百分比运行低压排气再循环***，即LP-EGR***。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述最小发动机负载对应于基本上关闭的节气门位置。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括在中间到高发动机负载下以新鲜空气流的可变EGR百分比运行所述LP-EGR***。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括基于在固定和可变模式之间的转换调整高压排气再循环比率，即HP-EGR比率。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括基于发动机转速和负载调整高压排气再循环比率，即HP-EGR比率，同时维持所述固定EGR百分比。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括当发动机转速高于阈值时，以新鲜空气流的可变EGR百分比运行所述LP-EGR***。
7.根据权利要求6所述的方法，其中该阈值是3500RPM。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述发动机在怠速时，相对于所述固定模式降低新鲜空气流的EGR百分比。
9.一种用于运行LP-EGR***的方法，所述方法包括：
在怠速模式期间，阻止EGR流经所述LP-EGR***；
在固定模式期间，运行所述LP-EGR***以在第一范围内的所有发动机负载下维持新鲜空气流的固定EGR百分比；和
在可变模式期间，运行所述LP-EGR***以基于发动机转速和负载输送新鲜空气流的可变EGR百分比。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一负载范围包括中间负载下降至最小负载，并且其中所述固定模式不包括所述怠速模式，所述第一范围包括发动机负载下降至对应于关闭的节气门状况的负载。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述可变模式在中间至高发动机负载和/或发动机转速高于阈值时被启用。
12.根据权利要求9所述的方法，还包括在从所述怠速模式转换到所述固定或者可变模式期间，渐变打开LP-EGR阀以输送期望EGR百分比的新鲜空气流，同时相应地渐变进气节气门以维持扭矩。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括在从所述固定或者可变模式转换到所述怠速模式期间，在所述固定或者可变模式时启动怠速控制，并且在所述LP-EGR阀渐变关闭时维持怠速控制，而且调整所述进气节气门以维持怠速和扭矩。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括基于发动机转速和负载在所述固定和可变模式中的每个期间运行HP-EGR***。
15.一种用于车辆发动机的***，所述***包括：
涡轮增压器；
包括HP-EGR阀的高压排气再循环***，即HP-EGR***；
包括LP-EGR阀的低压排气再循环***，即LP-EGR***，其配置为在怠速、固定或者可变模式下运行；和
包括计算机可读存储介质的控制***，所述计算机可读存储介质包含可读指令以用于：
在所述固定模式期间，控制所述LP-EGR阀的运行以在第一负载范围内的所有发动机负载下维持新鲜空气流的固定EGR百分比通过所述LP-EGR***；和
在所述LP-EGR***的所述固定和可变模式中的每个期间，基于发动机转速和负载控制所述HP-EGR的运行。
16.根据权利要求15所述的***，其中所述第一负载范围是中间负载到最小负载，所述最小发动机负载对应于基本上关闭的节气门位置。
17.根据权利要求15所述的***，其中所述指令还包括在所述怠速模式期间关闭所述LP-EGR阀。
18.根据权利要求15所述的***，其中所述指令还包括，在所述可变模式期间，操作所述LP-EGR阀以输送新鲜空气流的可变EGR百分比。
19.根据权利要求18所述的***，其中所述可变EGR百分比基于发动机转速和负载。
20.根据权利要求18所述的***，其中所述指令还包括基于在所述固定和可变模式之间的转换控制所述HP-EGR阀的运行。
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