CN107355298B - 用于排气热回收的方法和*** - Google Patents

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Abstract

本申请涉及用于排气热回收的方法和***。提供用于在不同工况下控制排气流并从排气中回收热的方法和***。在一个示例中，经由联接到排气旁路组件的喷射器的新鲜空气的动力流可以用于在冷启动状况期间使排气转向通过热交换器，并且从排气提取的热可以用于乘客舱室加热和其他车辆加热需求。排气旁路组件还可以用于EGR递送，其中排气热交换器可以用作EGR冷却器。

Description

用于排气热回收的方法和***
技术领域
本说明书总体涉及用于控制车辆发动机以在不同工况下从排气中回收热的方法和***。
背景技术
发动机可以配置有用于从在内燃发动机处产生的排气中回收热的排气热回收***。热通过排气热交换器***从热排气传递到冷却剂。来自冷却剂的热可以用于诸如加热汽缸盖和使乘客舱室变暖的功能。还可以在排气再循环(EGR)冷却器处重新获得排气热。EGR冷却器可以联接到EGR递送***，以在将再循环的排气递送到进气歧管之前降低再循环的排气的温度。EGR可以用于减少排气NOx排放。进一步地，可以使用EGR帮助减少在低负荷下的节流损失，并且提高耐爆震性。
提供了各种方法用于排气热回收和EGR冷却。在一个示例中，如US20120017575中所示，Sloss公开了具有排气旁路通道的排气组件，该排气旁路通道具有用于控制进入主排气通道和/或旁路通道的排气的流动的换向阀。热交换器可以联接到主排气通道。在诸如期望排气热回收时的冷启动的状况期间，换向阀用于选择性地引导排气流通过热交换器。在不需要排气热回收和/或已经达到热交换器工作极限的状况期间，换向阀可以被定位成经由旁路通道传送排气，从而使排气绕过热交换器。在其他方法中，可以将热交换器定位在旁路通道中，并且在冷启动状况期间，换向阀可以用于重新引导排气通过旁路中的热交换器，然后一旦发动机足够暖，就重新引导排气通过主排气通道。
然而，本发明人在此已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，在需要换向阀以将排气传送通过联接到排气通道的热交换器的方法中，增加了部件成本。由此，电气致动阀和气动致动阀增加了显著的部件成本。对于电气致动阀，阀会更昂贵。对于气动致动阀，由于此类阀的真空致动所需的相关联的硬件，所以部件成本可增加。阀也可难以密封而无泄漏。与其他发动机***部件协调换向阀的操作也可以导致附加的控制复杂性。此外，在US20120017575的***中，即使在热交换器处从排气中提取热，但是未再循环冷却的排气，从而导致需要附加的EGR冷却器。
在进一步的方法中，在冷启动状况期间，打开联接在排气涡轮两端的废气门阀，以使得能够将加热的排气引导到排气催化剂(以加快催化剂起燃)和热交换器(用于热回收)。在本文，通过不将排气引导通过涡轮，在涡轮处的排气热损失减小，从而允许在热交换器处回收较大部分的排气热。
然而，本发明人也已经意识到此类方法的潜在问题。作为一个示例，在冷启动期间打开废气门以实现增加的排气热回收能够导致涡轮旋转加速的延迟(涡轮迟滞)，并且从而导致延迟提供所需的升压压力。如果关闭废气门以加快涡轮绕转，则排气热回收将受到限制，从而导致不能满足舱室加热需求。另外，到达涡轮后的催化剂的排气将更冷，从而延迟催化剂起燃。由此，这可使冷启动排放劣化。
发明内容
本发明人已经意识到一种方法，通过该方法可以至少部分地解决上述问题。用于升压发动机的一个示例方法包括：在发动机冷启动状况期间，关闭联接在排气涡轮两端的废气门，同时使空气从进气压缩机下游经由喷射器流到尾管；并且经由喷射器产生的真空将排气流从排气催化剂下游抽吸到联接在排气旁路中的热交换器中。以这种方式，在冷启动期间，在涡轮绕转加速的同时可以回收排气热用于发动机加热。
在一个示例中，发动机***可以被配置有热交换器，该热交换器被定位在与主排气通道平行设置的排气旁路中的催化转化器下游。喷射器可以联接到排气旁路组件，例如在热交换器的下游。如本文所详细描述的，通过喷射器的动力流可以用于产生喷射器真空，然后该真空用于将排气从主排气通道抽吸到热交换器中。因此，较低成本的喷射器用于执行较高成本的换向阀的功能。在冷启动状况期间，可以关闭联接到排气涡轮的废气门通道的废气门阀，从而允许涡轮绕转加速。同时，进气空气的一部分可以从压缩机下游经由喷射器传送到排气尾管。通过使空气流过喷射器，可以在热交换器两端产生低压区域，这有利于将热排气抽吸到热交换器中，然后排气经由尾管排出到大气。在排气流过热交换器期间，热可以传递到循环通过热交换器的冷却剂，然后热的冷却剂用于诸如舱室加热的功能。基于在冷启动下的加热需求(例如，舱室加热需求)，可以调节经由喷射器对升压空气的传送。当不再期望排气热回收时，诸如当满足舱室加热需求时，可以暂停通过喷射器的空气流。由于缺乏通过喷射器的动力流，排气可以重新通过主排气通道直接流到尾管，而不需要转向进入具有热交换器的旁路。现在可以通过在绕过喷射器的同时将排气经由热交换器再循环到发动机进气管，将热交换器用作EGR冷却器。可选地，在EGR流动期间在热交换器处回收的热也可以传递到循环冷却剂。在替代实施例中，喷射器可以被定位在旁路组件中的热交换器上游，使得经由喷射器引导所有流动(包括进气空气的流动和EGR的流动)通过热交换器。
以这种方式，通过利用联接到排气旁路组件的喷射器，可以在冷启动状况期间满足发动机***的加热要求，从而减少对昂贵的排气换向阀的需要。通过将喷射器联接到旁路组件中的热交换器，可以使用通过喷射器的动力流以将至少一些排气从主排气通道抽吸到热交换器中，从而允许排气热回收增加。通过使用在冷启动状况期间回收的用于舱室加热的排气热，可以减少发动机的电负荷。在冷启动状况期间关闭废气门阀的技术效果在于能够加快涡轮旋转加速，并且可以在发动机操作期间更早地提供升压的进气空气。通过将热交换器和喷射器定位在排气催化剂的下游，即使存在较小的泄漏，也可以不使排放量劣化。另外，通过减少对换向阀的依赖，减少了泄漏的发生。通过在某些状况期间操作热交换器以用于排气热回收，以及在其他状况期间将EGR冷却器作为热交换器进行操作，减少了对专用EGR冷却器的需要，从而提供了减少部件的益处。总的来说，通过使用较少的部件提高能够从排气中回收的废热的量，可以改进发动机燃料经济性和性能。另外，通过在绕转加速涡轮的同时实现回收排气热，改进了升压控制。
应当理解，提供上述发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并非意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中所指出的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1A至图1B示出包括具有喷射器和热交换器的排气旁路组件的发动机***的示例实施例。
图2A至图2D示出包括具有喷射器和热交换器的排气旁路组件的发动机***的另一示例实施例。
图3示出说明可以实施用于调节通过排气旁路组件的排气流的示例方法的流程图。
图4示出说明可以实施用于在需要加热的进气空气期间调节通过排气旁路组件的空气流的示例方法的流程图。
图5示出说明排气旁路组件和EGR***的不同操作模式的表。
图6示出根据本公开的排气旁路组件和EGR***的示例操作。
具体实施方式
以下描述涉及***和方法，该***和方法用于使用联接到排气旁路的单个热交换器提高排气热回收而不需要(一个或多个)排气换向阀。在图1A至图1B和图2A至图2D中示出包括排气旁路组件及其不同操作模式的示例发动机***。在图1A至图1B中，喷射器容纳在热交换器下游的排气旁路组件中，以在不同的发动机工况期间使得排气能够流动通过热交换器。在图2A至图2D中，喷射器容纳在热交换器上游的排气旁路组件中，以在不同的发动机工况期间使得排气和加热的进气空气能够流动通过热交换器。发动机控制器可被配置为执行控制程序，诸如图3和图4的示例程序，以改变通过图1A至图1B和图2A至图2D的***中的热交换器的排气和加热的进气空气的流动。在图5处用表格列出排气旁路组件的不同操作模式。参照图6示出排气旁路组件的示例操作。
图1A至图1B示意性地示出包括发动机10的示例发动机***100的第一实施例的各个方面。在所描绘的实施例中，发动机10是联接到涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机114。具体地，经由空气滤清器112将新鲜空气沿进气通道42引入发动机10中并且该新鲜空气流到压缩机114。节流阀19可以安置在空气滤清器12上游的进气通道42中。压缩机可以是任何合适的进气空气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机***10中，压缩机是经由轴21被机械地联接到涡轮116的涡轮增压器压缩机，涡轮116通过使发动机排气膨胀而被驱动。
如图1A至图1B所示，压缩机114通过增压空气冷却器(CAC)17联接到节流阀20。节流阀20联接到发动机进气歧管22。压缩空气充气通过增压空气冷却器17和节流阀从压缩机流到进气歧管。在图1A至图1B所示的实施例中，通过歧管空气压力(MAP)传感器124感测进气歧管内的空气充气的压力。
一个或多个传感器可以联接到压缩机114的入口。例如，温度传感器55可以联接到该入口，用于估计压缩机入口温度，并且压力传感器56可以联接到该入口，用于估计压缩机入口压力。作为另一示例，湿度传感器57可以联接到该入口，用于估计进入压缩机的空气充气的湿度。其他传感器可以包括例如空燃比传感器等。在其他示例中，可以基于发动机工况推断压缩机入口状况(诸如湿度、温度、压力等)中的一个或多个。另外，当启用排气再循环(EGR)时，传感器可以估计包括在压缩机入口处接收的新鲜空气、再循环压缩空气和排气残余物的空气充气混合物的温度、压力、湿度和空燃比。
可以致动打开废气门阀91，以经由废气门90将来自涡轮上游的至少一些排气压力卸除到涡轮下游的位置。通过减小涡轮上游的排气压力，能够降低涡轮速度，这继而有助于减小升压并且还解决压缩机喘振。
进气歧管22通过一系列进气门(未示出)联接到一系列燃烧室30。燃烧室进一步经由一系列排气门(未示出)联接到排气歧管36。在所描绘的实施例中，示出单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管段。具有多个排气歧管段的配置可以使得能够将来自不同燃烧室的流出物被引导到发动机***中的不同位置。
在一个实施例中，可以电气致动或控制排气门和进气门中的每个。在另一实施例中，可以凸轮致动或控制排气门和进气门中的每个。无论是电气致动还是凸轮致的，均可以根据对期望的燃烧和排放控制性能的需要调节排气门和进气门的打开和关闭的定时。
可以经由喷射器66向燃烧室30供应一种或多种燃料，诸如汽油、醇类燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。可以经由直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或其任何组合向燃烧室供应燃料。在燃烧室中，可以经由火花点火和/或压缩点火开始燃烧。
如图1A至图1B所示，来自一个或多个排气歧管段的排气被引导至涡轮116以驱动涡轮。然后，来自涡轮和废气门的组合流流过容纳在主排气通道102中的排放控制装置170。通常，一个或多个排放控制装置170可以包括一个或多个排气后处理催化剂，排气后处理催化剂被配置为催化处理排气流，并且从而减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，一个排气后处理催化剂可以被配置为当排气流稀时从排气流中捕获NOx，并且当排气流富时还原捕获的NOx。在其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为歧化NOx或者借助于还原剂选择性地还原NOx。在其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为氧化排气流中的残余烃类和/或一氧化碳。具有任何此功能的不同的排气后处理催化剂可以单独或一起设置在排气后处理阶段中的载体涂层或别处。在一些实施例中，排气后处理阶段可以包括被配置为捕获和氧化排气流中的烟灰颗粒的可再生烟灰过滤器。在本示例中，排放控制装置170也可以称为排气催化剂。来自排放控制装置170的经处理的排气的全部或部分可以在经过***172之后经由尾管35释放到大气中。
第一进气通道188可以经由喷射器128将进气通道42联接到尾管35。第一进气通道188的第一端可以在压缩机114和冷却器17之间(压缩机114的上游和冷却器17的下游)联接到进气通道42，并且第一进气通道188的第二端可以通向喷射器128的动力入口。第一阀94可以调整经由第一进气通道188的空气的流动。
包括旁路通道122的排气旁路组件160可以联接到排放控制装置170下游的主排气通道102。旁路组件160可以从排放控制装置170的下游延伸到***172的上游。以这种方式，可以经由主排气通道和旁路通道122中的每个联接排气控制装置170和***172。
排气旁路组件160的入口120可以在接合点119处(排放控制装置170的下游)联接到主排气通道102。入口120通向平行于主排气通道102的旁路通道122。热交换器可以定位在旁路通道122中。冷却剂可以循环通过热交换器110，用于有效地冷却经过热交换器110的排气，循环冷却剂将热交换器流体联接到发动机的冷却***。具体地，循环冷却剂可以在热交换器处吸收热，并且然后在通过加热器芯(以实现舱室加热)和/或汽缸盖(以实现发动机加热)时释放吸收的热。
在第一实施例中，喷射器128可以在热交换器下游定位在排气旁路通道122和第一进气通道188的接合点处，其中喷射器的吸入口联接到排气旁路。喷射器的动力入口可以联接到进气通道188，并且喷射器128的动力出口可以联接到***172上游的排气旁路组件。由于该配置，从进气歧管22流过第一进气通道188的空气流到动力入口中，然后经由喷射器128流到尾管。通过喷射器128到尾管35的新鲜空气的流动在喷射器128的颈部处产生低压区域(并且因此产生真空)。该低压可以用于将排气从主排气通道102抽吸到喷射器128的吸入口中。由于热交换器110定位在喷射器128的吸入口上游，所以进入喷射器128中的排气流经过热交换器110。以这种方式，喷射器128可以被用作换向阀。然后，抽吸到喷射器中的排气可以通过接合点127释放到尾管。由于排气旁路组件的所有部件均位于排放控制装置(包括催化剂)170的下游，所以到达旁路组件的排气可以已经用于催化剂预热(特别是在冷启动状况期间)，因此到达热交换器的全部排气热可以用于加热车辆部件。
发动机***进一步包括排气再循环(EGR)***，用于使排气从排气催化剂170下游再循环到压缩机114的下游和/或上游的进气歧管22。EGR通道联接到热交换器110下游和喷射器128上游的旁路通道122。EGR通道包括用于将EGR递送到压缩机114下游和节气门20下游的进气歧管22的第一分支(第一EGR递送通道)182；以及用于将EGR递送到压缩机114上游的进气歧管22的第二分支(第二EGR递送通道)184。第一EGR阀96可以联接到第一分支182，并且第二阀92可以联接到第二分支184。在需要EGR的状况期间，可以打开EGR阀96和92，以在绕过喷射器128的同时经由热交换器110将排气从催化剂下游抽吸到EGR通道180中。在这些状况期间，热交换器110可以作为EGR冷却器来操作，从而消除了对专用EGR冷却器的需要。
可以打开阀94和阀92以允许受控的排气量分别到压缩机出口和入口，用于期望的燃烧、压缩机性能和排放控制。阀94、92和96中的每个可以被配置为连续可变阀。然而，在替代示例中，阀94、92和96可以被配置为开/关阀。通过基于发动机工况调节阀94、92和96的位置，可以改变通过热交换器的排气的流动。例如，可以将第一量的EGR经由第一通道96在压缩机114下游递送到发动机，并且可以将第二量的EGR经由第二通道92在压缩机114上游递送到发动机，第一量与第二量的比基于发动机工况和压缩机操作调节。作为示例，在压缩机在其喘振极限的阈值距离内操作时的状况期间，可以减小第一量，而增加第二量。作为另一示例，在发动机操作期望更高的升压的状况期间，可以增加第一量，而减小第二量。在进一步的实施例中，发动机***可以包括高压EGR流动路径，其中排气从涡轮116上游被抽吸并再循环到压缩机114下游的发动机进气歧管。
一个或多个传感器可以联接到EGR通道180，用于提供关于EGR的成分和状况的细节。例如，可以提供温度传感器用于确定EGR的温度，可以提供压力传感器用于确定EGR的压力，可以提供湿度传感器用于确定EGR的湿度或含水量，以及可以提供空燃比传感器用于估计EGR的空燃比。替代地，可以由联接到压缩机入口的一个或多个温度、压力、湿度和空燃比传感器55至57推断EGR状况。在一个示例中，空燃比传感器57是氧传感器。
发动机***100可以进一步包括控制***14。所示控制***14从多个传感器16(在本文描述其各种示例)接收信息，并且向多个致动器18(在本文描述其各种示例)发送控制信号。作为一个示例，传感器16可以包括位于排放控制装置上游的排气传感器125、MAP传感器124、排气温度传感器130、排气压力传感器129、压缩机入口温度传感器55、压缩机入口压力传感器56、压缩机入口湿度传感器57和EGR传感器。其他传感器诸如附加压力、温度、空燃比和成分传感器可以联接到发动机***100中的各个位置。致动器81可以包括例如节气门19和20、EGR阀96和92、第一阀94、废气门91和燃料喷射器66。控制***14可以包括控制器12。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并且基于在其中编程的对应于一个或多个程序的指令或代码响应于经处理的输入数据触发各种致动器。例如，基于发动机工况和EGR要求，控制器12可以调整EGR阀96和92的开度，以使冷却的EGR经由排气旁路组件160从主排气通道102流到压缩机下游和上游的发动机进气歧管。作为另一示例，基于从排气温度传感器130推断的催化剂温度，可以调节第一阀94的开度以将新鲜空气传送通过喷射器128，从而在热交换器110两端产生低压区域，低压区域继而促进热排气流过热交换器，在热交换器中可以回收排气热。关于图3和图4描述了示例控制程序。
图1A示出排气旁路组件160的第一操作模式。第一操作模式可以表示在热交换器处实现排气热回收的阀94、92和96的第一设定。在对于舱室加热和/或发动机加热的需求较高时的冷启动状况期间，可以选择第一操作模式。可以从如由排气温度传感器130估计的排气温度或催化剂温度推断冷启动状况。在第一操作模式中，第一阀94处于打开位置。可以基于涡轮速度、升压需求和操作者舱室加热需求中的一个或多个调节第一阀94的打开程度。作为示例，随着涡轮速度增加、发动机升压需求增加以及舱室加热需求增加，可以增大第一阀94的开度。此外，当在第一模式下操作时，废气门阀91被维持在关闭位置。由于废气门阀91的关闭，排气被传送通过涡轮116，这使涡轮旋转加速并在压缩机114出口处产生升压压力。以这种方式，通过在冷启动状况期间关闭废气门阀，能够加快涡轮旋转加速，并且可以在发动机操作期间更早地提供升压的进气空气。通过在冷启动期间旋转涡轮，可以减少涡轮旋转加速的延迟(涡轮迟滞)，并且从而减少提供所需的升压压力的延迟。可以通过调节第一阀94的开度将升压的新鲜空气的一部分经由第一进气通道188传送到喷射器128。可以将新鲜空气从喷射器传送到***172和尾管35。实心箭头示出新鲜空气从压缩机114出口经由喷射器128到尾管的流动路径。
通过喷射器的新鲜空气的动力流在喷射器吸入口、排气旁路通道122和热交换器110处产生低压区域。由于低压区域，可以将流过主排气通道102的热排气抽吸到排气旁路组件160中。然后，热排气可以经由旁路通道122并通过热交换器110流到尾管35。虚线示出排气通过旁路通道122的流动路径。在热交换器110处，可以冷却排气并且来自排气的热可以传递到循环通过热交换器110的冷却剂。具有从排气回收的热的冷却剂可以循环返回发动机(在需要发动机加热的状况下)和/或循环通过车辆的加热器芯，并且此后回收的热可以用于诸如使乘客舱室变暖的功能，从而提高发动机效率。例如，抽吸到舱室中的空气可以在通过加热器芯时被加热。在冷启动状况期间，发动机操作可以不期望EGR。因此，在第一操作模式下，EGR阀96和92可以维持在关闭位置中，从而使排气不能朝向进气歧管22流动。以这种方式，在冷启动状况期间，通过利用经由喷射器的动力流，可以将热排气传送通过热交换器(用于排气热回收)而不需要任何换向阀。
在第一实施例的替代示例中，第一进气通道188可以定位在增压空气冷却器(CAC)17下游。因此，可以经由第一进气通道188吹扫(purge)积聚在增压空气冷却器中的冷凝物。其中，可以响应于CAC处的估计冷凝物水平选择第一操作模式。在第一模式下操作期间，可以通过使冷凝物与升压的新鲜空气一起经由旁路通道122流到尾管35来吹扫积聚在CAC 17中的冷凝物，同时在喷射器处产生真空，用于通过热交换器抽吸排气。以这种方式，通过将冷凝物吹扫到尾管而不是发动机进气歧管，可以减少发动机失火事件的发生。
图1B示出排气旁路组件160的第二操作模式。第二操作模式可以表示在热交换器处实现EGR冷却的阀94、92和96的第二设定。一旦发动机较暖并且发动机加热或舱室加热需求较低，则可以选择第二操作模式。此时，可以期望EGR用于发动机操作。在第二操作模式下，第一阀94可以以较小的开度维持在打开位置中，以便使升压的新鲜空气的较小部分经由第一进气通道188传送到喷射器128。替代地，在第二模式下，可以将第一阀94致动到关闭位置以暂停经由喷射器的动力流。由于通过喷射器的动力流，可以将排气从主排气通道抽吸到旁路通道中的热交换器，并且然后可以使冷却的排气再循环到发动机进气管。另外地，可以将至少一些热排气从主排气通道抽吸到绕过热交换器的EGR通道中。然而，通过调节阀94的开度并允许少量的升压压力泄漏，可以增加抽吸到旁路中并通过热交换器的排气比例，从而提高排气热回收。
可以调节EGR阀96和92的开度以调整通过第一EGR递送通道182和第二EGR递送通道184中的每个的排气的流动。在一个示例中，在压缩机114下游(经由第一EGR递送通道182)递送的EGR与在压缩机114上游(经由第二EGR递送通道184)递送的EGR的比可以取决于压缩机114的喘振极限。作为示例，如果压缩机以更接近于其喘振极限的压力比(在其喘振极限的阈值距离内)操作，则与在压缩机114上游递送的EGR分数相比，在压缩机114下游递送的EGR分数可减小。在压缩机114下游和上游递送的EGR的比可以进一步取决于EGR温度。在EGR较冷的状况下，在压缩机114和CAC 17下游可以递送较大分数的EGR，以便减少在CAC17处发生的冷凝。在压缩机114下游(经由第一EGR递送通道182)递送的EGR与在压缩机114上游(经由第二EGR递送通道184)递送的EGR的比可以进一步取决于引起EGR流的可用压力、发动机转速、发动机负荷和/或期望的升压压力。作为示例，如果发动机负荷、发动机转速和期望的升压压力中的一个或多个增加，则可以在压缩机114下游递送较大分数的EGR，用于提高发动机性能。通过使用阀96作为压缩机旁路阀用于在压缩机114上游递送冷却的EGR，可以减少由于(由节气门20的快速关闭引起的)压缩机118喘振产生的任何不期望的噪声。选择在何处将排气添加到入口空气流(通过96或通过92)可以部分取决于引起EGR流量的可用压力。因此，阀94(或96)可以类似压缩机旁路阀一样操作，同时减少响应于可以使压缩机114喘振的节气门20的快速关闭而产生的粗响噪声。虚线示出排气从主排气通道102经由EGR递送通道180和第一EGR递送通道182到进气歧管22的流动路径，并且实线示出从EGR递送通道180经由第二EGR递送通道184到发动机进气通道42的流动路径。
由于EGR阀96和92的打开，可以将流过主排气通道102的热排气通过接合点119传送到排气旁路组件160中。通过将第一阀94(以较小的开度)维持在打开位置，可以使升压的新鲜空气的较小部分传送通过喷射器128，从而在喷射器128两端产生低压。在喷射器两端的低压可以促进将热排气从主排气通道102传送到旁路通道122中。此外，由于升压的空气经由喷射器128从进气歧管流到尾管35，所以热排气可以不经由出口126进入旁路组件160，因此可以经由入口120将整个体积的热排气传送进入热交换器110，并且然后在作为冷却的EGR(将冷却整个体积的EGR)被递送之前经过热交换器110。以这种方式，喷射器128可以用作流体阀，该流体阀用于减少经由出口126流到旁路组件160中的热排气。由于EGR通道联接在热交换器上游，而喷射器联接在热交换器下游，所以热排气可以经由旁路通道122并通过热交换器110流到EGR通道中，而不会流过喷射器。在热交换器110处，在将排气递送到发动机进气管之前可以将排气冷却。从排气回收的热可以传递到循环通过热交换器110的冷却剂。在热交换器110处回收的热可以用于舱室加热和/或汽缸盖加热的目的。在不需要在热交换器110处回收的热用于加热车辆部件的情况下，可以将热传递到散热器以消散到大气中。以这种方式，基于需求和压缩机114操作，在冷却的EGR经过用作EGR冷却器的热交换器后，可以将冷却的EGR在压缩机下游和上游递送到发动机进气歧管。
在另一示例中，排气旁路组件160的第三操作模式(未描绘)可以表示阀94、92和96的第三设定，其中排气不能流过热交换器。当既不期望EGR也不期望排气热回收时，诸如在高发动机转速和/或发动机负荷状况期间，可以选择第三操作模式。在第三操作模式中，三个阀94、96和92中的每个可以维持在关闭位置中。由于阀的位置，流过主排气通道102的排气可以不进入排气旁路组件160，并且可以直接向下游流向***172和尾管35。因此，在该模式下，在热交换器110处可以不回收来自排气的热。
以这种方式，基于发动机工况，可以将排气传送通过排气旁路组件160而不需要任何换向阀。即使在冷启动状况期间，经由联接到排气旁路组件160的喷射器的动力流仍可以用于使排气转向通过热交换器，从而促进排气热回收。回收的排气热可以用于乘客舱室和/或汽缸盖加热的目的。
将关于图3、图4、图5和图6讨论排气旁路组件160的操作的详细描述。
继续图2A至图2D，其示出发动机***100的第二实施例。类似地对先前在图1A至图1B中介绍的部件编号，并且不重新介绍。类似于图1A至图1B的实施例，图2A至图2D的发动机***200可以包括用于控制发动机操作的控制***14和在排放控制装置170下游联接到主排气通道102的排气旁路组件260。
在所描绘的实施例中，第一进气通道288可以将压缩机下游和增压空气冷却器上游的进气通道42经由喷射器228联接到尾管35。具体地，第一进气通道288经由排气旁路222联接到尾管。第一阀294可以调整经由第一进气通道288的空气的流动。然而，在该实施例中，喷射器228联接在旁路通道260中的热交换器210上游。因此，从进气通道经由通道288流到尾管的进气空气在到达尾管之前首先经过喷射器，然后通过热交换器。
包括旁路通道222的排气旁路组件260可以联接到排放控制装置170下游的主排气通道102。旁路组件160可以从排放控制装置170的下游延伸到***172的上游。
排气旁路组件160的入口220可以在接合点219处(排放控制装置170下游)设置在主排气通道102上。入口220可以通向喷射器220的吸入口。喷射器228可以定位在排气旁路通道122和第一进气通道188的接合点处。旁路通道222可以平行于主排气通道102。在第二实施例中，热交换器210可以联接到喷射器128的动力出口下游的排气旁路通道122。冷却剂可以循环通过热交换器110，用于有效地冷却经过它的排气，循环的冷却剂将热交换器流体联接到发动机的冷却***。作为示例，循环的冷却剂吸收的热可以用于舱室加热和/或汽缸盖加热的目的。
在热交换器210的下游，出口226可以在位于接合点219下游和***172上游的接合点227处将排气组件联接到排气通道102。
由于喷射器的动力入口联接到第一进气通道288，所以从进气歧管22流过第一进气通道288的空气经由喷射器228流到尾管35。当新鲜空气从喷射器228的动力入口经由动力出口流到尾管35时，可以在喷射器228处产生低压区域。该低压可以用于将排气从主排气通道102抽吸到喷射器220的吸入口，并从那里经由排气旁路通道222到尾管35。由于热交换器210定位在喷射器228的吸入口下游，所以从喷射器228流到尾管35的排气经过热交换器210。以这种方式，喷射器228可以用作换向阀。
在经过喷射器228和热交换器210之后，排气可以在接合点227处从旁路组件260流出。在经过***172之后，排气可以通过尾管35释放到大气。
发动机包括排气再循环(EGR)***，用于使排气从排气催化剂170下游再循环到压缩机114下游和上游的进气歧管22。EGR通道联接到热交换器210下游和出口226上游的旁路通道222。EGR通道包括用于将EGR递送到压缩机114和节气门20下游的进气歧管22的第一分支(第一EGR递送通道)282，和用于将EGR递送到压缩机114上游的进气歧管22的第二分支(第二EGR递送通道)284。第一EGR阀296可以联接到第一分支282，并且第二阀292可以联接到第二分支284。在需要EGR时的状况期间，可以打开EGR阀296和292以将排气从催化剂下游经由喷射器228和热交换器110抽吸到EGR通道280中。在此类状况期间，热交换器110可以用于EGR冷却。
通过基于发动机工况调节阀294、292和296的位置，可以改变通过喷射器和热交换器的排气的流动。可以将第一量的EGR经由第一进气通道296在压缩机114下游递送到发动机，并且可以将第二量的EGR经由第二通道292在压缩机114上游递送到发动机。如关于图1A所讨论的，可以基于发动机工况和压缩机操作调节第一量与第二量的比。
图2A中示出排气旁路组件260的第一操作模式。第一操作模式可以表示经由旁路组件260实现排气流控制的阀294、292和296的第一设定。在对于舱室加热和/或发动机加热的需求较高时的冷启动状况期间可以选择第一操作模式。在第一操作模式下，第一阀294处于打开位置。可以基于涡轮速度、升压需求和操作者舱室加热需求中的一个或多个调节第一阀294的打开程度。此外，当在第一模式下操作时，废气门阀91可以维持在关闭位置。由于废气门阀91的关闭，排气被传送通过涡轮116，这使涡轮旋转加速并在压缩机114出口处产生升压压力。以这种方式，通过在冷启动状况期间关闭废气门阀，可以加快涡轮旋转加速，并且可以在发动机操作期间更早地提供升压的进气空气。升压的新鲜空气的一部分可以经由第一阀294进入第一进气通道288。可以将新鲜空气经由第一进气通道288传送到喷射器228。然后，新鲜空气可以离开喷射器并通过出口126流向***172和尾管35。实线箭头示出新鲜空气从压缩机114出口到喷射器228的流动路径。
当新鲜空气经过喷射器228时，动力流在喷射器吸入口、旁路通道222和热交换器210处产生低压区域。由于低压区域，可以将流过主排气通道102的热排气的一部分抽吸到排气旁路通道222中，并且然后通过热交换器210到尾管35。虚线示出经由旁路通道222的排气的流动路径。在热交换器210处，可以冷却排气，并且热可以从排气传递到循环通过热交换器210的冷却剂。具有从排气回收的热的冷却剂可以循环通过车辆的加热器芯，并且此后回收的热可以用于诸如加热乘客舱室的功能，从而提高发动机效率。
在冷启动状况期间，对于发动机操作可以不期望EGR。因此，在第一操作模式下，EGR阀296和292可以被维持在关闭位置，从而使排气不能朝向进气歧管22流动。以这样的方式，在冷启动状况期间，可以将热排气传送通过热交换器(用于排气热回收)，而不需要任何换向阀。
在第二实施例的替代示例中，第一进气通道288可以定位在增压空气冷却器(CAC)17的下游。因此，在第一模式下的操作期间，可以通过使冷凝物与升压的新鲜空气一起经由旁路通道222流到尾管35来吹扫积聚在CAC17中的冷凝物。
图2B中示出排气旁路组件260的第二操作模式。第二操作模式可以表示实现EGR冷却的阀294、292和296的第二设定。一旦发动机较暖并且发动机加热或舱室加热需求较低，则可以选择第二操作模式。在该阶段时，可以期望EGR用于发动机操作。在第二操作模式下，第一阀294可以以较小的开度维持在打开位置，以便将升压的新鲜空气的较小部分经由第一进气通道288传送到喷射器228。替代地，在第二模式下，第一阀294可以处于关闭位置，以暂停经由喷射器的新鲜空气的动力流。可以调节EGR阀296和292的开度以调整通过第一EGR递送通道282和第二EGR递送管284中的每个的排气的流动。在一个示例中，可以基于压缩机114的喘振极限调节(经由第一EGR递送通道182)在压缩机114下游递送的EGR与(经由第二EGR递送通道184)在压缩机116上游递送的EGR的比。作为示例，如果压缩机以更接近其喘振极限的压力比操作，则与在压缩机114上游递送的EGR分数相比，在压缩机114下游递送的EGR分数可减小。虚线示出排气从主排气通道102经由EGR递送通道280和第一EGR递送通道282到进气歧管22的流动路径，并且实线示出从EGR递送通道280经由第二EGR递送通道284到发动机进气通道42的流动路径。
由于EGR阀296和292的打开，可以将流过主排气通道102的热排气在接合点219处传送进入排气旁路组件260的入口120。通过将第一阀294(以较小的开度)维持在打开位置，可以使升压的新鲜空气的较小部分传送通过喷射器228，从而在喷射器228两端产生低压。在喷射器两端的低压可以进一步促进将热排气从主排气通道202传送到旁路通道222中。以这种方式，整个体积的热排气可以经由入口220而不经由出口226进入旁路通道222(经由出口进入的排气将不会被冷却)。在该操作模式下，热排气然后可以在进入EGR递送通道280之前经由喷射器228、旁路通道222和热交换器210流动。在喷射器228处，(经过喷射器228的)升压的新鲜空气的较小部分可以与进入旁路组件260的热排气混合。在热交换器210处，排气可以冷却，并且来自排气的热可以传递到循环通过热交换器210的冷却剂。在热交换器210处回收的热可以用于舱室加热和/或汽缸盖加热的目的。在不需要在热交换器110处回收的热用于加热车辆部件时的情况下，可以将热传递到散热器以消散到大气中。在离开热交换器210之后，冷却的排气可以进入EGR递送通道280，并且从那里EGR可以流到发动机进气歧管22。
在第二模式下，将通过冷却器210抽吸排气的一部分，并且将直接通过226获得排气的一部分。这意味着EGR冷却可不如所期望的那样有效。如果是这种情况，选择部分或全部打开阀294允许所有EGR气体被冷却，尽管稍微用空气稀释。
图2C示出排气旁路组件260的第三操作模式。第三操作模式可以表示实现进气空气加热的阀294、292和296的第三设定。当对于发动机操作不期望EGR而期望热的进气空气(增压空气)时，可以选择第三操作模式。在低进气歧管压力下，可期望进气空气加热，因为它降低了泵送损失，并且在点火时升高了的进气温度，这促进了轻空气充气情况下的可靠燃烧。在轻空气充气(即较轻的发动机负荷)下，空气充气的加热是有利的。在第三操作模式下，第一阀294和第一EGR阀296可以打开，而第二EGR阀292可以维持在关闭位置。
由于第一阀294的打开，升压的新鲜空气可以从压缩机114下游进入第一进气通道288，并且可以经由第一进气通道188流到喷射器228。然后，新鲜空气可以流过热交换器210，在热交换器210中，来自循环冷却剂的热可以传递到新鲜空气，从而增加空气温度。当第一EGR阀296处于打开位置时，加热的空气的较大部分(第一部分)可以在接合点224处进入EGR通道280，并且然后从那里可以将加热的空气经由第一EGR递送通道282递送到发动机进气歧管22。以这样的方式，进气空气可以绕过冷却器17，从而减少进气歧管处的热损失。进一步地，进气空气可以在热交换器210处接收附加的热。实线箭头示出流过第一进气通道288和第一EGR递送通道282的进气空气的流动路径。
离开热交换器210的加热的空气的较小部分(第二部分)可以经由出口226离开排气旁路组件，并且可以流到尾管35。由于通过喷射器228的新鲜空气的动力流，所以经由入口220进入排气旁路组件的排气的一部分还可以与加热的进气空气混合。应当理解，即使在加热的进气空气的再循环期间从主排气通道获得排气的小部分，但是较大的进气空气加热益处可以超过轻负荷下的(较小的、不期望的)EGR作用。
图2D示出排气旁路组件260的第四操作模式。第四操作模式可以表示实现绕过压缩机114的升压的进气空气的再循环的阀294、292和296的第四设定。当由于快速的节气门关闭而期望压缩机后压力释放时，可以选择第四操作模式。作为示例，在从升压的状况松开加速器踏板期间可以发生此状况，并且可以期望压缩机旁路流动以改进在压缩机两端的空气流动以及用于使压缩机压力比移动远离喘振极限。在第四操作模式下，第一阀294和第二EGR阀292可以打开，而第一EGR阀296可以维持在关闭位置。通过打开第一阀，可以卸除升压压力，从而允许基本上立即的压缩机后的压力释放。此外，可以同时打开废气门阀91以绕过涡轮116将排气直接传送朝向尾管35。由于较大量的排气绕过涡轮，所以涡轮116的速度可降低，并且因此压缩机114的速度也可降低，从而进一步帮助升压压力释放。由于第一阀的打开与EGR阀292的打开协调，升压压力可以从压缩机出口经由使用第一通道288和EGR通道284再循环到入口，从而使得压缩机压力比能够远离喘振极限。
由于第一阀294的打开，升压空气可以从压缩机114的下游进入第一进气通道288，并且可以经由第一进气通道288流到喷射器228。然后，新鲜空气可以流过喷射器228，从而在喷射器吸入口、旁路通道222和热交换器210处产生低压区域。在经过具有热交换器210的旁路通道222之后，由于第二EGR阀292的打开，升压空气的较大部分(第一部分)可以在接合点224处进入EGR通道280，并且然后从那里可以将再循环的空气经由第二EGR递送通道282递送到进气通道42。此外，由于低压区域，可以将流过主排气通道102的热排气的一部分抽吸到排气旁路通道222中，并且然后通过热交换器210到尾管35。在热交换器210处，排气可以被冷却，并且来自排气的热可以用于向多个车辆部件提供热。因此，通过打开第一阀294和第二EGR阀292中的每个，可以释放压缩机后的压力，同时在喷射器处产生低压区域用于提高排气热回收。以这种方式，第一阀294可以用作压缩机旁路阀，从而减少对专用旁路阀的需要。
离开热交换器210的升压空气的较小部分(第二部分)可以经由出口226离开排气旁路组件，并且可以流到尾管35。由于通过喷射器228的新鲜空气的动力流，经由入口220进入排气旁路组件的排气的一部分还可以与加热的进气空气混合。应当理解，即使在加热的进气空气的再循环期间从主排气通道获得排气的小部分，但是压缩机压力释放益处可以超过轻负荷下的(较小的、不期望的)EGR作用。
在另一示例中，排气旁路组件160的第五操作模式(未描绘)可以表示实现排气流控制的阀294、292和296的第五设定。当对于发动机操作既不期望EGR也不期望加热的增压空气时，可以选择第五操作模式。这可以是在高发动机转速和/或发动机负荷状况期间。在第五操作模式下，三个阀94、96和92中的每个维持在关闭位置。由于阀的位置，流过主排气通道102的排气可以不进入排气旁路组件260，并且可以直接向下游流向***172和尾管35。因此，在该操作模式下，来自排气的第一部分的热可以不在热交换器110处回收。
以这种方式，基于发动机工况，可以将排气传送通过排气旁路组件260，而不需要任何换向阀。即使在冷启动状况期间，经由联接到排气旁路组件260的喷射器的动力流仍可以用于使排气转向通过热交换器，从而促进排气热回收。第一进气通道288和第一EGR递送通道282可以用于绕过冷却器17并且递送加热的进气空气。
图1A至图1B和图2A至图2D示出具有各种部件的相对定位的发动机***的示例配置。如果示出为彼此直接接触或直接联接，则至少在一个示例中，此类元件可以分别被称为直接接触或直接联接。类似地，至少在一个示例中，示出为彼此邻接或相邻的元件可以分别彼此邻接或相邻。作为示例，以彼此面共享接触布置的部件可以被称为处于面共享接触。作为另一示例，在至少一个示例中，彼此间隔开定位的仅在其间具有空间而没有其他部件的元件可以被称为这样的元件。作为又一示例，示出为在彼此上方/下方、在彼此相对侧或在彼此左侧/右侧的元件可以相对于彼此被称为这样的元件。进一步地，如图所示，在至少一个示例中，元件的最顶部的元件或点可以被称为部件的“顶部”，并且元件的最底部元件或点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的垂直轴线，并且用于描述附图中的元件相对于彼此的定位。由此，在一个示例中，示出为在其他元件上方的元件垂直地定位在其他元件上方。作为又一示例，附图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形的、直线的、平面的、弯曲的、滚圆的、倒棱的、倾斜的等)。进一步地，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。进一步地，在一个示例中，示出为在另一元件内或示出为在另一元件外部的元件可以被称为这样的元件。
以这种方式，提供图1A至图1B和图2A至图2D的***用于车辆***，该车辆***包括：车辆舱室；包括上游的压缩机和下游的增压空气冷却器的发动机进气歧管；包括经由排气通道和排气旁路中的每个彼此联接的排气催化剂和***的发动机排气歧管，旁路包括热交换器和喷射器；排气催化剂上游的排气涡轮，涡轮驱动压缩机；包括联接在排气涡轮两端的废气门阀的废气门通道；将热交换器流体联接到加热器芯的冷却剂***；包括将发动机进气歧管从压缩机下游连接到排气旁路的第一阀的第一进气通道；以及将热交换器下游的排气旁路联接到进气歧管的EGR***，该EGR***包括具有第一EGR阀的用于在压缩机上游使排气再循环的第一EGR通道和具有第二EGR阀的用于在增压空气冷却器下游使排气再循环的第二EGR通道中的每一个。车辆***可以进一步包括控制器，控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于在第一模式下操作和在第二模式下操作，在第一模式下，废气门阀关闭并且第一阀打开，以使空气从进气歧管经由喷射器朝向***流动，从而使用在喷射器两端产生的低压将排气从催化剂下游经由热交换器传送到***中，以将热从排气传递到冷却剂***，并且使加热的冷却剂循环通过加热器芯，在第二模式下，第一阀、第一EGR阀和第二EGR阀中的每个打开以将排气经由热交换器传送到发动机进气歧管，从而将热从排气传递到冷却剂***，并且使加热器冷却剂循环通过加热器芯。
图3示出可以实施的示例方法300，用于通过图1A至图1B和图2A至图2D所示的排气旁路组件和排气再循环(EGR)通道调节排气流。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机***的传感器诸如以上参照图1A描述的传感器接收的信号来执行用于实行方法300和本文包括的其余方法的指令。根据下述方法，控制器可以采用发动机***的发动机致动器以调节发动机操作。
在302处，程序包括估计和/或测量当前的发动机工况。评估的状况可以包括例如驾驶员需求、发动机温度、发动机负荷、发动机转速、歧管空气压力(MAP)、歧管空气流量(MAF)、排气压力、排气空燃比，等。
在304处，程序包括确定车辆发动机是否在冷启动状况下操作。当在长时间段的发动机休止状态之后启动发动机时、当发动机温度低于阈值(诸如低于排气催化剂起燃温度)时，以及当环境温度在阈值之下时，可以确认发动机冷启动状况。
在冷启动状况期间，发动机可以不期望排气再循环(EGR)，但是可以期望排气热回收以提供用于舱室加热需求。因此，如果确认发动机冷启动状况，则程序移动到308，以便在第一操作模式下操作阀***(如图1A至图1B、图2A至图2D所描述的)。如果未确认冷启动状况，则在306处，程序包括确定是否期望排气热回收。在一个示例中，在对舱室加热的高需求期间，在冷启动状况之外可以期望排气热回收。如果确定期望排气热回收用于车辆操作，则程序也转到步骤308。
在308处，可以关闭废气门阀以将排气传送通过联接到主排气通道的涡轮。因此，涡轮可以旋转加速并且在压缩机出口处可以得到升压压力。
如关于图1A所描述的，在310处，在第一模式下操作包括打开第一阀(阀_1)(诸如图1A中的第一阀94)，第一阀位于将发动机进气歧管联接到喷射器(诸如图1A中的喷射器128)的动力入口的第一进气通道中。另外，由于在发动机冷启动期间不期望EGR，所以EGR阀、阀_2和阀_3(诸如图1A中的第一EGR阀96和第二EGR阀92)可以关闭，使排气不能从排气通道流到发动机进气歧管。
可以基于涡轮速度、升压需求和驾驶舱室加热需求中的一个或多个调节第一阀(阀_1)的打开程度。在一个示例中，阀_1的开度可以随着涡轮速度增加、发动机升压需求增加以及舱室加热需求增加而增加。在312处，基于阀_1的打开程度，升压的新鲜空气的第一部分可以从压缩机出口的下游通过第一进气通道传送到喷射器。当经过喷射器后，新鲜空气可以向下游流向***，并且经由尾管离开到大气。未进入第一进气通道的升压的空气的剩余(第二)部分可以进入发动机进气歧管用于燃烧。
由于通过喷射器的新鲜空气的动力流，在314处，可以在喷射器和热交换器处产生低压区域。也就是说，通过喷射器的进气空气的流动可以产生喷射器真空。在316处，该低压可以用于使热排气从主排气通道经由容纳热交换器的排气旁路组件转向到尾管。也就是说，产生的喷射器真空可以施加到催化剂下游的主排气通道，并且用于将排气抽吸到旁路中，通过热交换器，并且然后经由喷射器到尾管。由于EGR阀关闭，所以没有排气通过EGR通道流向发动机进气歧管。
在318处，可以在热交换器处冷却排气，其中热从排气传递到循环通过热交换器的冷却剂。通过将热从排气传递到冷却剂，在排气催化剂下游的位置处，在加热排气催化剂后剩余的排气热可以有利地用于使循环通过热交换器的冷却剂变暖。在320处，基于需要，从排气回收的热可以用于加热舱室和/或汽缸盖。经由热交换器处的热传递变暖的冷却剂可以循环到加热器芯，使得其可以用于加热车辆舱室空间。另外，由冷却剂回收的热可以用于加热车辆的其他部件诸如汽缸盖和发动机缸体。在冷启动的情况下，车辆舱室温度可以是低的，并且可以需要舱室加热。因此，基于如车辆驾驶员要求的舱室加热需求(例如，基于舱室温度设定)，热可以从加热器芯传递到舱室。例如，可以将空气经由加热器芯抽吸到舱室中，从而使舱室能够变暖。同样地，随着在冷启动情况下下的舱室加热需求和/或发动机加热需求增加，经由喷射器转向到尾管的进气空气量可以增加，以便使用喷射器真空增加转向到旁路和热交换器中的一部分排气。在满足舱室加热需求之后，变暖的冷却剂还可以循环到发动机缸体和汽缸盖以升高发动机温度，从而在冷状况期间提高发动机性能。另外，在满足舱室加热需求之后，可以减少经由喷射器转向到尾管的进气空气量。
如果(在306处)确定不期望排气热回收，则在322处，程序包括确定发动机操作是否期望冷却的EGR。在一个示例中，在发动机预热之后，对排气热回收的需求可以下降。由此，可以在宽范围的预热的发动机工况上期望冷却的EGR，以便减少NOx排放并提高燃料经济性。如果确定发动机操作期望冷却的EGR，则在324处，可以基于发动机工况确定在压缩机出口下游期望的EGR与在压缩机入口上游期望的EGR的比。EGR比可以进一步取决于压缩机相对于压缩机的喘振极限的压力比。作为示例，如果压缩机以更接近喘振极限(在喘振极限的阈值距离之内)的压力比操作，则与在压缩机上游递送的EGR分数相比，在压缩机下游递送的EGR分数可减小。在压缩机下游和上游递送的EGR的比可以进一步取决于EGR温度和/或EGR湿度。作为示例，如果EGR湿度较高，则与在压缩机上游递送的EGR分数相比，在增压空气冷却器下游递送的EGR分数可以增加递送。在一个示例中，控制器可以从由发动机转速、负荷和温度引用的查表中检索所述比。
响应于对EGR的需求，在326处，阀***可以以第二模式操作，其中与在第一模式下的打开程度相比，位于第一进气通道中的阀_1的开度可以减小。两个EGR阀(位于第一EGR递送管中的阀_2和位于第二EGR递送管中的阀_3)中的每个可以切换到打开位置。基于(在324处确定的)目标EGR比，在328处，方法包括调节阀_2和阀_3中的每个的开度以允许受控量的冷排气到压缩机上游和下游的进气歧管，用于期望的燃烧和排放控制性能。例如，控制器可以发送信号以致动联接到阀_1、阀_2和阀_3的相应的致动器，致动器将阀_1和EGR阀(阀_2和阀_3)朝向期望的打开位置移动。
通过在第二模式下操作阀***，在330处，方法包括使EGR从主排气通道经由容纳热交换器的排气旁路组件流到进气歧管。由于阀_1的打开，升压的新鲜空气的较小部分可以从进气歧管经由喷射器流到尾管，从而在喷射器两端产生低压区域。由于EGR阀(阀_2和阀_3)的打开以及在喷射器两端的低压区域，可以将流过主排气通道的热排气传送进入排气旁路组件。然后，热排气可以经由容纳热交换器的旁路通道流动。在热交换器处，可以冷却热排气。在离开热交换器之后，冷却的排气可以进入EGR递送通道。基于期望的EGR比，可以将冷却的排气从EGR递送通道递送到压缩机出口下游的发动机进气歧管和压缩机进气口上游的进气通道。
然后，程序可以继续到318，其中来自流过热交换器的热排气的热可以传递到循环通过热交换器的冷却剂。在320处，由循环通过热交换器的冷却剂回收的热可以用于舱室加热和/或汽缸盖加热。在不需要在热交换器处回收的热用于加热车辆部件的情况下，热可以传递到散热器以消散到大气中。
如果(在322处)确定对于发动机操作不期望EGR，则程序继续到332，其中可以确定对加热的进气空气的要求。可以将加热的进气空气绕过增压空气冷却器(诸如图2A至图2D中的冷却器17)传送到进气歧管。图4处提供了关于用于加热的进气空气递送的阀***操作的详细描述。
以这种方式，通过使用经由喷射器的动力流，可以在冷启动状况期间在热交换器处从热排气回收热，而不需要任何换向阀。此外，基于发动机工况和压缩机操作，在使用与EGR冷却器相同的热交换器的同时，可将冷却的排气递送到进气压缩机的下游和上游。
图4示出可以实施的示例方法400，用于在需要加热的进气空气期间调节通过排气旁路组件和EGR***的空气流。方法400可以作为示例程序300的一部分在步骤332处执行。
在402处，程序包括确定对于发动机操作是否期望加热的进气空气。在高发动机转速和/或高发动机负荷状况期间可以期望加热的进气空气。
基于当前的发动机工况，如果确定对于发动机操作不期望加热的进气空气，则在412处，程序包括确定是否期望压缩机旁路流。
在一个示例中，诸如在松开加速器踏板期间，由于突然的节气门关闭，压缩机后压力释放可需要压缩机旁路流。其中为满足扭矩需求突然下降的节气门关闭可以导致具有NVH影响的压缩机喘振。在其他的示例中，可以需要压缩机再循环流用于升压压力控制。在喘振状况期间，可以期望升压的空气再循环以改进通过压缩机的流动，从而使压缩机移动远离喘振区域。传统上，这可以通过打开压缩机旁路阀实现，压缩机旁路阀使升压的空气从压缩机下游经由压缩机旁路通道再循环到压缩机上游。然而，由于快速作用的旁路阀干扰废气门控制回路，因此需要专用的旁路通道和旁路阀也可以增加成本和控制复杂性。另外，旁路阀的频繁循环操作可以导致耐久性和保修问题。如本文详细描述的，通过经由喷射器再循环压缩空气，能够使用现有的阀***解决喘振，同时还实现排气热回收。
如果确定期望压缩机旁路流，则在414在，阀***可以以第五模式操作。在第五模式下操作包括将位于第一进气通道中的第一阀或阀__1(诸如图2A至图2D中的第一阀294)和第二EGR阀或阀_3(诸如图2A至图2D中的EGR阀292)移动到打开位置。此外，可以将第二EGR阀或阀_2(诸如图2A至图2D中的EGR阀296)致动到关闭位置。
可以基于需要的再循环程度(其可以基于到压缩机喘振的余量(margin))调节阀_1的打开程度。由于特定的阀配置，在416处，升压的空气可以从压缩机下游转向到排气旁路中，并且因此经由EGR通道再循环到压缩机入口。在再循环压缩空气的同时，可以有利地在喷射器处产生真空并且该真空用于抽吸排气，从而允许在喘振控制期间进行附加的排气热回收。
应当理解，在替代实施例中，代替再循环压缩空气，可以将升压空气的一部分卸除到大气中以改进通过压缩机的流动。其中，与吹扫CAC冷凝物一样，阀_1可以打开以将压缩空气转向到喷射器入口，而EGR阀、阀_2和阀_3保持关闭。因此，压缩空气经由排气尾管和喷射器转向到大气。此时，喷射器真空可以用于将排气从催化剂下游经由喷射器和热交换器转向到尾管，从而允许附加的排气热回收。
如果(在412处)确定不期望压缩机旁路流，则在418处，程序包括确定是否期望吹扫在增压空气冷却器(CAC)上积聚的冷凝物。在一个示例中，可以基于CAC上的冷凝物积聚高于阈值实行CAC冷凝物的吹扫。在另一示例中，在定期的时间间隔之后，诸如当自CAC的最后吹扫开始已经过去阈值持续时间时，可以实行吹扫。可以在发动机***实施例中实行CAC冷凝物的吹扫，其中第一进气通道从CAC的下游联接到尾管。
如果确定期望吹扫，则在420处，可以以第一模式操作阀***。在第一模式下操作包括将位于第一进气通道中的第一阀或阀_1(诸如图1A至图1B中的第一阀94)移动到打开位置。可以基于CAC处的冷凝物的水平调节阀_1的打开程度。另外，由于在发动机冷启动期间不期望EGR，所以可以关闭EGR阀、阀_2和阀_3(诸如图1A至图1B中的第一EGR阀96和第二EGR阀92)，使排气不能从排气通道流到发动机进气歧管。响应于估计的(或预测的)增压空气冷却器冷凝物水平高于阈值水平，在422处，可以将升压的新鲜空气与冷凝物一起从CAC的下游经由第一进气通道和喷射器传送到尾管，直到将冷凝物吹扫到低于阈值水平。在吹扫冷凝物时，可以有利地在喷射器处产生真空并且该真空用于抽吸排气，从而允许附加的排气热回收。
如果确定不期望CAC冷凝物吹扫，则在424处，可以以第三操作模式操作阀***。由此，如先前(在图3的步骤322处)确定的，在该阶段，对于发动机操作不期望EGR，并且因此可以将两个EGR阀(阀_2和阀_3)致动到关闭位置。此外，可以将定位在第一进气通道中的第一阀(阀_1)维持在关闭位置。第三操作模式可以对应于高发动机转速和/或发动机负荷状况。由于阀的位置，在426处，可以限制经由热交换器的排气流。流过主排气通道的排气的第一较大部分可以直接流到***和尾管。因此，在该操作模式下，可以不在热交换器处回收来自排气的第一部分的热。排气的第二较小部分可以经由入口进入排气旁路组件，并在经由出口离开组件之前经过热交换器。可以在热交换器处回收来自排气的第二部分的热，并且该热可以用于向不同车辆部件诸如汽缸盖和乘客舱室提供热。
如果(在402处)确定对于发动机操作期望加热的进气空气，则在404处，可以以第四操作模式操作阀***。在该模式下，可以将阀_1和第一EGR阀(阀_2)致动到打开位置，同时可以将第二EGR阀(阀_3)维持在关闭位置。由于各个阀的位置，在408处，新鲜空气可以经由喷射器和热交换器从压缩机的下游流到进气歧管节气门(诸如图2A至图2D中的节流阀20)的上游，从而绕过增压空气冷却器。升压的新鲜空气可以从压缩机出口的下游进入第一进气通道。可以将新鲜空气经由第一进气通道传送到喷射器。然后，新鲜空气可以流过热交换器，在热交换器中新鲜空气可以被加热。由于阀_2处于打开位置，所以加热的空气的较大部分(第一部分)可以进入EGR通道。然后，可以将加热的空气经由第一EGR递送管递送到发动机进气歧管。离开热交换器的加热的空气的较小部分(第二部分)可以经由出口离开排气旁路组件，并且可流到尾管。经由入口进入排气旁路组件的排气的较小部分还可以与加热的进气空气混合。
在410处，当流过热交换器时，来自循环冷却剂***的热可以传递到新鲜空气以提供期望的进气空气温度。在该操作模式下，循环通过热交换器的冷却剂将热传递给流过热交换器的空气，以增加进气空气温度(而不是从进气空气吸收热)。以这种方式，进气空气可以绕过增压空气冷却器并在热交换器处被加热。
图5是示出图1A至图1B和图2A至图2D的发动机***和阀***的示例操作模式的表500。发动机控制器可以基于发动机状况和加热要求选择操作模式中的一种。基于选择的操作模式，可以调整第一进气通道阀(阀_1)和两个排气再循环(EGR)阀(阀_2和阀_3)的位置以控制通过热交换器和/或通过两个EGR递送通道的排气的流动。阀***包括联接到第一进气通道的阀_1(诸如图1A至图1B中的阀94)、联接到第一EGR递送管的在进气压缩机下游递送排气的阀_2(诸如图1A至图1B中的第一EGR阀96)、联接到第二EGR递送管的在进气压缩机上游递送排气的阀_3(诸如图1A至图1B中的第二EGR阀92)。
在一个示例中，在第一发动机操作模式期间，诸如在发动机温度和环境空气温度低的冷启动状况期间，控制器可以以第一操作模式操作阀***。在第一操作模式下，EGR阀(阀_2和阀_3)可以处于关闭位置，联接到第一进气通道的阀(阀_1)可以处于打开位置，并且废气门阀可以处于关闭位置。由于阀的位置，通过压缩机升压的空气可以经由第一进气通道流到喷射器的动力入口中，从而在喷射器处产生低压区域。因此，可以将热排气从主排气通道在喷射器的吸入口处抽吸到排气旁路通道中。然后，热排气可以经由热交换器流到尾管，排气可以在热交换器中冷却，并且来自排气的热可以传递到循环通过热交换器的冷却剂。从排气回收的热可以基于要求用于向车辆舱室和其他车辆部件提供热。
在另一示例中，发动机可以以第二发动机操作模式操作。在第一模式和第二模式之间的转变可以基于舱室加热需求、发动机温度和发动机负荷中的一个或多个，转变包括响应于舱室加热需求的减少、发动机温度的升高和发动机负荷的增加中的至少一个从第一模式转变到第二模式，以及响应于舱室加热需求的增加、发动机温度的降低和发动机负荷的降低从第二模式转变到第一模式。
在第二发动机操作模式期间，在包括发动机温度高于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物低于阈值水平、操作者舱室加热需求低于阈值需求中的一个或多个的状况下，以及当对于发动机操作期望冷却的EGR时，可以以第二模式操作阀***。在第二操作模式下，可以将EGR阀(阀_2和阀_3)致动到打开位置，并且阀_1可以以较小的开度维持在打开位置，以减少通过喷射器的进气空气的动力流。在第二操作模式的替代示例中，可以将阀_1致动到关闭位置以暂停动力流。废气门的开度可以基于升压需求调节。由于阀的位置，排气可以从主排气通道经由热交换器再循环到进气歧管，排气在热交换器中被冷却。再循环包括使第一量的排气经由包括第一EGR阀(阀_2)的第一EGR通道再循环到压缩机上游的发动机进气装置，以及使第二量的排气经由包括第二EGR阀(阀_3)的第二EGR通道再循环到压缩机下游的发动机进气装置，其中第一EGR通道和第二EGR通道中的每个联接到热交换器下游的排气旁路，第一量与第二量的比基于发动机转速、发动机负荷和进气压缩机的喘振极限中的一个或多个调节。随着发动机负荷增加、发动机转速增加以及随着压缩机喘振极限的余量降低到阈值以下，第一量与第二量的比减小。
以这种方式，对于如图1A至图1B(具有联接在热交换器下游的喷射器的第一实施例)和图2A至图2D(具有联接在热交换器上游的喷射器的第二实施例)中所示的发动机***，在第一状况(诸如冷启动)期间，进气空气可以通过喷射器流到排气歧管，并且喷射器真空可以用于将排气从排气通道抽吸到排气旁路中的热交换器；在第二状况期间，可以使排气通过热交换器经由联接到排气旁路的EGR通道再循环到进气歧管；并且在这两个状况期间，排气热可以传递到循环通过热交换器的冷却剂。在第一实施例中，在以第一模式和第二模式中的每个进行操作期间，新鲜空气流过喷射器，而在第二实施例中，在以第一模式和第二模式中的每个操作期间，新鲜空气流过喷射器，并且另外，在以第二模式操作期间，热排气流过喷射器。
在又一示例中，在第三发动机操作模式期间，诸如当对于发动机操作不期望EGR时，控制器可以以第三操作模式操作阀***。在高发动机转速和/或发动机负荷状况期间可以不期望EGR。在该模式下，可以将所有三个阀(阀_1、阀_2和阀_3)致动到关闭位置。由于阀的位置，流过主排气通道的排气可以不进入排气旁路组件，并且可以继续直接流到尾管。可以在该操作模式下操作如图1A至图1B和图2A至图2D所示的发动机***。
在进一步的示例中，在第四发动机操作模式期间，诸如当对于发动机操作期望加热的进气并且不需要EGR时，控制器可以以第四操作模式操作阀***。这可以在高发动机转速和/或发动机负荷状况期间发生。在第四操作模式下，阀_1和第一EGR阀(阀_2)可以处于打开位置，同时可以将第二EGR阀(阀_3)维持在关闭位置。由于阀的位置，来自进气压缩机下游和增压空气冷却器上游的进气空气可以(经由第一进气通道)流过喷射器，并且然后通过热交换器，其中来自循环通过热交换器的冷却剂的热可以传递到进气空气，并且然后加热的进气空气可以经由第一EGR递送通道再循环到增压空气冷却器下游的进气歧管。可以在该操作模式下操作如图2A至2D所示的发动机***，其中喷射器联接在热交换器上游，以绕过增压空气冷却器将加热的增压空气递送到进气歧管。
在又一示例中，在第五发动机操作模式期间，在期望压缩机旁路流的状况期间，可以以(或转变到)第五操作模式操作阀***。在压缩机喘振的余量可以低于阈值(由于快速的节气门关闭而需要压缩机后压力释放)时的状况下，可期望压缩机旁路流，并且其中第一EGR通道将排气旁路联接到压缩机下游的进气歧管，且第二EGR通道将排气旁路联接到压缩机上游的进气歧管。在一个示例中，这可以在从升压的状况松开加速器踏板期间发生，并且可以期望压缩机旁路流，以改进在压缩机两端的流动并且使压缩机压力比远离喘振极限。在第五操作模式下，使充气再循环到压缩机上游的EGR阀(阀_3)可以处于打开位置，而使充气再循环到压缩机下游的阀(阀_2)可以处于关闭位置，联接到第一进气通道的阀(阀_1)可以处于打开位置，并且废气门阀可以处于打开位置。由于阀的位置，可以使升压空气经由进气通道转向远离发动机(从而允许扭矩的快速下降)，并且在流过喷射器后，升压充气可以再循环到压缩机入口。因此，将空气引导到喷射器的阀_1可以有利地用作压缩机旁路阀，从而减少对专用旁路阀的需要。通过协调阀_1与阀_3的操作，可以解决喘振，同时在喷射器处产生低压区域，用于提高排气热回收。可以以该操作模式操作如图2A至图2D所示的其中喷射器联接在热交换器上游的发动机***，实现压缩机旁路流动。
在进一步的示例中，在第六发动机操作模式期间，在期望对增压空气冷却器(CAC)进行吹扫的状况下，控制器可以以第一操作模式(其中阀_1打开、阀_2和阀_3关闭)操作阀门***。可以在图1A至图1B和图2A至图2D中所示的发动机***的替代实施例中实行CAC冷凝物的吹扫，其中，第一进气通道联接到CAC下游的发动机进气通道。由于阀的位置，升压的新鲜空气以及积聚在CAC中的冷凝物可以从CAC下游的进气歧管经由第一进气通道和喷射器流到尾管。以这种方式，可以将CAC冷凝物吹扫到大气，而不朝向发动机进气歧管。因此，在包括发动机温度低于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物高于阈值水平和驾驶舱室加热需求高于阈值需求中的一个或多个的状况下，可以以第一模式操作阀***。
以这种方式，基于发动机工况，可以将排气传送通过排气旁路组件，而不需要任何换向阀。另外，在喘振状况期间，可以将升压空气传送通过排气旁路组件而不需要压缩机旁路阀。在冷启动状况期间，联接到排气旁路组件的喷射器可以用于将排气传送通过热交换器，从而促进排气热回收。第一进气通道和第一EGR递送管可以用于基于需求绕过冷却器并且将加热的进气空气递送到发动机进气歧管。
图6示出示例操作次序600，该示例操作次序600说明图2A至图2D的排气旁路组件和排气再循环(EGR)***的协调操作。基于发动机操作确定通过热交换器的排气和新鲜空气的流动。水平线(x轴)表示时间，并且垂直标记t1至t4标识排气旁路组件和EGR***的操作中的重要时间。
第一曲线，线602示出发动机转速随时间的变化。第二曲线，线604示出通过联接到排气旁路组件的喷射器的新鲜空气的动力流。虚线606示出通过喷射器的热排气的动力流。第三曲线，线608示出从排气歧管到进气歧管的EGR流用于期望的燃烧和排放控制性能。EGR流动可以取决于发动机工况，诸如发动机负荷、发动机转速、发动机温度等。虚线610示出从排气歧管到压缩机出口下游的EGR流，而虚线612示出从排气歧管到压缩机入口上游的EGR流。可以基于发动机工况和压缩机操作确定在压缩机上游递送到进气歧管的EGR与在压缩机下游递送的EGR的比。第四曲线，线614示出车辆舱室温度随时间的变化。第五曲线，线616指示位于第一进气通道中的第一阀(阀_1)的打开程度。第六曲线，线618指示位于第一EGR递送管中的第一EGR阀(阀_2)的打开程度。第七曲线，线620指示位于第二EGR递送管中的第二EGR阀(阀_3)的打开程度。
在时间t1之前，发动机在一段休止状态之后从静止开始启动，在休止状态期间不使用发动机推进车辆。发动机可以在具有低发动机温度的冷启动状况下启动。从第一曲线(线602)可以看出，随着发动机启动，发动机转速低，并且发动机转速逐渐上升到稳定水平。在冷启动状况期间，对于发动机操作可以不期望EGR，因此，可以将EGR阀(阀_2和阀_3)维持在关闭位置，并且从排气通道到发动机进气歧管几乎没有或没有EGR流。
由于舱室加热在发动机启动之前可尚未进行操作，所以当车辆启动时，车舱室温度可以为低。响应于对车舱室加热的需求，可以关闭联接到排气涡轮的废气门通道的废气门阀，以便经由热交换器传送热排气。
在该时间段期间，由于废气门的关闭，涡轮可以旋转加速并且来自进气压缩机下游的升压的新鲜空气可以经由阀_1进入第一进气通道，并且可以通过喷射器传送到尾管。可以基于涡轮速度、升压需求和操作者舱室加热需求中的一个或多个调节阀_1的打开程度。在该示例中，由于高的舱室加热需求，阀_1的开度可以增加(到最大水平)。由于通过喷射器的新鲜空气的动力流，所以可以在热交换器处产生低压区域，这使得热排气能够流过主排气通道以进入排气旁路组件。然后，热排气可以经由热交换器流到尾管，排气可以在热交换器中冷却，并且来自排气的热可以传递到循环通过热交换器的冷却剂。在该示例中，由于在t1之前车辆舱室温度低，所以来自热交换器的冷却剂可以从热交换器循环到车辆加热器芯，用于将舱室加热到用户所期望的温度水平。
此外，在时间t1之前，对于图2A至图2D的替代实施例，其中第一进气通道联接到增压空气冷却器(CAC)下游的发动机进气通道，可以吹扫积聚在CAC上的冷凝物。可以将积聚的冷凝物与新鲜(升压的)空气一起从进气压缩机下游和增压空气冷却器下游经由喷射器和旁路通道传送到尾管。
在时间t1时，发动机温度可以已经增加到期望水平，并且对于发动机操作可以期望冷却的EGR。响应于对冷却的EGR的需求，可以将两个EGR阀，阀_2和阀_3致动到打开位置。此外，此时，可以减小阀_1的开度。可以基于期望的EGR比(在压缩机下游递送的EGR与在压缩机上游递送的EGR)调节EGR阀中的每个的开度。在时间t1和t2之间，压缩机喘振极限的余量可以在阈值以上，并且因此在该时间期间，可以将阀_2打开到较大程度以将较大分数的EGR递送到压缩机下游，并且可以将阀_3打开到较小程度以将较小分数的EGR递送到压缩机上游。
在该时间期间，(与时间t1之前的动力流的体积相比的)较小体积的升压新鲜空气从进气歧管经由喷射器流到尾管。由于在喷射器两端的低压和EGR阀(阀_2和阀_3)的打开，可以将流过主排气通道的热排气传送进入排气旁路组件的入口管，并且经由喷射器、热交换器流动。在热交换器处，可以冷却排气，并且来自排气的热可以传递到循环通过热交换器的冷却剂。在热交换器处回收的热可以用于舱室加热和/或汽缸盖加热的目的。在离开热交换器之后，冷却的排气可以进入EGR递送通道，以(经由第一EGR递送管)递送到压缩机出口下游的发动机进气歧管和(经由第二EGR递送管)递送到压缩机入口上游的进气通道。
在时间t2时，可以观察到压缩机喘振极限的余量在阈值以下。响应于压缩机压力比的变化，可以调节在压缩机下游递送的EGR体积与在压缩机上游递送的EGR体积的比，以使压缩机操作远离其喘振极限。因此，在时间t2和t3之间，可以将阀_2打开到较小的程度以将较小分数的EGR递送到压缩机下游，并且可以将阀_3打开到较大程度以将较大分数的EGR递送到压缩机上游。在时间t1和t3之间，排气(不是新鲜空气)作为动力流流过喷射器。
在时间t3时，发动机转速可以增加，响应于此，可以不再期望EGR，并且对于发动机操作可以期望加热的进气空气。为向发动机进气歧管供应加热的进气空气，可以将阀_1和阀_2致动到打开位置。可以调整阀中的每个的开度以允许期望的加热增压空气量进入发动机进气歧管。由于阀的位置，进气空气可以从增压空气冷却器(CAC)上游经由第一进气通道、喷射器、热交换器和第一EGR递送通道流到CAC下游。在时间t3和t4之间，较大体积的新鲜空气可以作为动力流流过喷射器。在热交换器处，来自循环冷却剂的热可以传递到新鲜空气，从而增加空气温度。以这种方式，进气空气可以绕过CAC，并且还在热交换器处被附加地加热。
在时间t4时，基于发动机操作参数(例如，发动机转速、负荷、温度)，可以确定对于发动机操作不期望EGR和加热的进气空气。因此，可以将三个阀，阀_1、阀_2和阀_3中的每个致动到关闭位置。在时间t4之后，由于阀的位置，流过主排气通道的排气可以不进入排气旁路组件，并且可以直接向下游流向***和尾管。因此，在该时间期间，没有动力流穿过喷射器。以这种方式，通过将排气和新鲜空气传送通过包括喷射器的排气旁路组件，可以满足加热需求和发动机的EGR要求，而不需要换向阀。
在一个示例中，用于涡轮增压发动机的方法包括在发动机冷启动状况期间，关闭联接在排气涡轮两端的废气门，同时使空气从进气压缩机下游经由喷射器流到尾管；并且经由喷射器产生的真空将排气流从排气催化剂下游抽吸到联接在排气旁路中的热交换器中。前述示例方法可以附加地或可选地进一步包括将热从排气流传递到流动通过热交换器的冷却剂；使加热的冷却剂流过加热器芯；并且通过将进气空气抽吸通过加热器芯加热车辆舱室，其中传递热基于发动机加热需求，发动机加热需求包括操作者舱室加热需求和汽缸盖加热需求。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，使空气从进气压缩机下游流到尾管包括打开第一进气通道中的第一阀，并且使通过压缩机升压的空气流到喷射器的动力入口中，其中第一进气通道将压缩机下游的发动机进气歧管联接到喷射器的动力入口，压缩机由排气涡轮驱动，第一阀的打开程度基于涡轮速度、升压需求和操作者舱室加热需求中的一个或多个调节。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，使空气从进气压缩机下游流动包括使空气从增压空气冷却器上游流动，并且其中调节第一阀的打开程度包括随着涡轮速度增加、发动机升压需求增加和舱室加热需求增加，增大第一阀的开度。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，喷射器联接在排气旁路中的热交换器的下游，该方法进一步包括在满足操作者舱室加热需求之后，减小第一阀的开度以减少在喷射器两端的动力流，并且此后使排气绕过喷射器从排气催化剂的下游经由热交换器再循环到发动机进气歧管。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，再循环包括使第一量的排气经由包括第一EGR阀的第一EGR通道再循环到压缩机上游的发动机进气管，以及包括使第二量的排气经由包括第二EGR阀的第二EGR通道再循环到压缩机下游的发动机进气管，其中第一EGR通道和第二EGR通道中的每个联接到热交换器下游的排气旁路，第一量与第二量的比基于发动机转速、发动机负荷和进气压缩机的喘振极限中的一个或多个调节。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，随着发动机负荷增加、发动机转速增加以及随着压缩机喘振极限的余量降低到阈值以下，减小第一量与第二量的比。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，喷射器联接在旁路中的热交换器的上游，该方法进一步包括在发动机温度高于阈值之后，基于升压需求调节废气门的开度，关闭第一阀以暂停通过喷射器的进气空气的流动，并且使排气从排气催化剂的下游经由喷射器和热交换器中的每个再循环到进气歧管。附加地或可选地，前述示例中的任一个或全部进一步包括响应于对加热的进气空气的需求，打开第一阀以使进气空气从进气压缩机下游和增压空气冷却器上游流过喷射器，并且然后通过热交换器，从而将热从循环通过热交换器的冷却剂传递到进气空气，并且然后使加热的进气空气再循环到增压空气冷却器下游的进气歧管。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，使空气从进气压缩机下游流动包括使空气从压缩机下游和增压空气冷却器下游流动，该方法进一步包括响应于增压空气冷却器冷凝物高于阈值水平，打开第一阀以使空气从增压空气冷却器下游经由第一进气通道和喷射器流到尾管，直到已经将冷凝物吹扫到低于阈值水平。
另一示例方法包括在第一状况期间，使进气空气通过喷射器流到排气歧管，并使用喷射器真空将排气从排气通道抽吸到排气旁路中的热交换器中；在第二状况期间，使排气通过热交换器经由联接到排气旁路的EGR通道再循环到进气歧管；并且在两个状况期间，将排气热传递到循环通过热交换器的冷却剂。在前述示例方法中，附加地或可选地，喷射器联接在热交换器上游，并且其中在第二状况期间使排气通过热交换器再循环到进气歧管包括使排气流过喷射器。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，喷射器联接在热交换器下游，并且其中在第二状况期间使排气通过热交换器再循环到进气歧管包括在绕过喷射器的同时使排气通过排气旁路中的热交换器流到EGR通道中。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，使进气空气流动包括从进气压缩机下游和增压空气冷却器下游流动，其中第一状况包括发动机温度低于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物高于阈值水平以及操作者舱室加热需求高于阈值需求中的一个或多个，并且其中第二状况包括发动机温度高于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物低于阈值水平以及驾驶操作者舱室加热需求低于阈值需求中的一个或多个。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，压缩机由排气涡轮驱动，并且在第一状况期间，完全关闭联接在废气门两端的废气门，并且其中在第二状况期间，至少部分打开废气门。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，EGR通道是第一EGR通道，该方法进一步包括，在第三状况期间，使较冷的进气空气从压缩机下游和增压空气冷却器上游流过喷射器和热交换器中的每个，从而在热交换器处将热从循环的循环冷却剂传递到较冷的进气空气，并且然后使加热的进气空气经由第一EGR通道再循环到增压空气冷却器下游的进气歧管；并且在第四状况期间，使进气空气从压缩机下游经由喷射器、热交换器和第二EGR通道再循环到压缩机上游，其中第四状况包括压缩机喘振的余量低于阈值，并且其中第一EGR通道将排气旁路联接到压缩机下游的进气歧管，并且第二EGR通道将排气旁路联接到压缩机上游的进气歧管。
在又一示例中，车辆***包括：车辆舱室；包括上游的压缩机和下游的增压空气冷却器的发动机进气歧管；包括经由排气通道和排气旁路中的每个彼此联接的排气催化剂和***的发动机排气歧管，旁路包括热交换器和喷射器；排气催化剂上游的排气涡轮，涡轮驱动压缩机；包括联接在排气涡轮两端的废气门阀的废气门通道；将热交换器流体联接到加热器芯的冷却剂***；包括将发动机进气歧管从压缩机下游连接到排气旁路的第一阀的第一通道；将热交换器下游的排气旁路联接到进气歧管的EGR***，EGR***包括具有第一EGR阀的用于在压缩机上游使排气再循环的第一EGR通道以及具有第二EGR阀的用于在增压空气冷却器下游使排气再循环的第二EGR通道中的每一个；以及控制器，其具有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令，用于在第一模式下操作和在第二模式下操作，在第一模式下，废气门阀关闭并且第一阀打开，以使空气从进气歧管经由喷射器流向***，从而使用在喷射器两端产生的低压将排气从催化剂下游经由热交换器传送到***中，将热从排气传递到冷却剂***，以及使加热的冷却剂循环通过加热器芯，在第二模式下，第一阀、第一EGR阀和第二EGR阀中的每个打开以将排气经由热交换器传送到发动机进气歧管，从而将热从排气传递到冷却剂***，并且使加热器冷却剂循环通过加热器芯。在前述示例方法中，附加地或可选地，控制器包括进一步的指令用于：基于舱室加热需求、发动机温度和发动机负荷中的一个或多个在第一模式和第二模式之间转变，转变包括响应于舱室加热需求的减少、发动机温度的升高和发动机负荷的增加中的至少一个从第一模式转变到第二模式，以及响应于舱室加热需求的增加、发动机温度的降低和发动机负荷的降低从第二模式转变到第一模式。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，第一通道联接在CAC下游，并且其中转变到第一模式进一步基于CAC冷凝物水平，CAC冷凝物经由排气旁路和喷射器传送到尾管。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，喷射器联接在热交换器的上游，其中控制器包括进一步的指令，用于响应于对加热的增压空气的需求而转变到第三模式，并且在第三模式下操作，其中增压空气从CAC上游经由热交换器传送到CAC下游，通过将热从冷却剂***传递到增压空气，增压空气在热交换器处被加热。
在进一步的表示中，用于涡轮增压发动机的方法包括：响应于对压缩机旁路流的需求，使升压空气的一部分从压缩机下游经由喷射器再循环到压缩机上游；并且经由喷射器产生的真空将排气流从排气催化剂下游抽吸到联接在排气旁路中的热交换器中。在前述示例中，对压缩机旁路流的需求响应于操作者松开加速器踏板事件和压缩机喘振指示中的一个或多个。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，阀的打开程度和再循环到压缩机上游的升压空气的一部分基于压缩机喘振的余量和发动机加热需求中的每个。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，使升压空气的一部分从压缩机下游经由喷射器再循环到压缩机上游包括打开联接在第一通道中的第一阀，并且进一步打开联接在EGR通道中的第二阀，其中第一通道将压缩机下游的发动机进气通道联接到喷射器的动力入口，喷射器联接在排气旁路中，EGR通道将排气旁路联接到压缩机上游的进气通道。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，该方法进一步包括在使充气混合物再循环到压缩机上游之前将抽吸的排气流与升压空气的一部分混合。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，该方法进一步包括将热从抽吸的排气流传递到流过热交换器的冷却剂。
在进一步的表示中，发动机***包括：联接在排气旁路中的热交换器上游的喷射器，将发动机进气歧管从压缩机下游联接到喷射器的动力入口的第一进气通道；将排气旁路从热交换器下游联接到压缩机下游的发动机进气歧管的第一EGR递送通道，以及将排气旁路从热交换器下游联接到压缩机上游的发动机进气歧管的第二EGR递送通道。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，***进一步包括联接到第一进气通道的第一阀、联接到第一EGR递送通道的第二阀、联接到第二EGR递送通道的第三阀，以及控制器，该控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：经由对第一阀、第二阀和第三阀的调节，以第一模式、第二模式、第三模式和第四模式中的至少一个和可选地每个操作发动机***。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在第一模式下操作包括：打开第一阀，并且关闭第二阀和第三阀中的每个，以使进气空气经由第一进气通道通过喷射器流到排气尾管，使用喷射器真空将排气从排气催化剂下游的排气通道抽吸到排气旁路中的热交换器中，并且将排气热传递到循环通过热交换器的冷却剂。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，当在第一模式下操作时，可以关闭联接到驱动压缩机的涡轮的排气废气门阀。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在一个或多个状况期间实行在第一模式下的操作，所述一个或多个状况包括发动机温度低于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物高于阈值水平以及操作者舱室加热需求高于阈值需求。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在第二模式下操作包括：打开第一阀、第二阀和第三阀中的每个，以使排气通过热交换器经由第一EGR递送通道和第二EGR递送通道中的每个再循环到进气歧管，并且将排气热传递到循环通过热交换器的冷却剂。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在一个或多个状况期间实行在第二模式下的操作，所述一个或多个状况包括发动机温度高于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物低于阈值水平以及操作者舱室加热需求低于阈值需求。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在第三模式下操作包括：打开第一阀和第二阀中的每个，关闭第三阀以使较冷的进气空气从压缩机下游和增压空气冷却器上游流过喷射器和热交换器中的每个，在热交换器处将热从循环冷却剂传递到较冷的进气空气，并且然后使加热的进气空气经由第一EGR通道再循环到增压空气冷却器下游的进气歧管。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在对于增压空气加热高于阈值需求期间实行在第三模式下的操作。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，在第四模式下操作包括：打开第一阀和第三阀中的每个并且关闭第二阀，以使进气空气从压缩机下游经由喷射器、热交换器和第二EGR递送通道再循环到压缩机上游。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，当压缩机喘振的余量低于阈值时实行在第四模式下的操作。在前述示例中的任一个或全部中，附加地或可选地，控制器可以包括响应于发动机工况的变化，诸如升压需求的变化、发动机温度的变化、舱室加热需求的变化和压缩机入口压力的变化在模式之间进行转变的指令。
以这种方式，通过利用通过联接到排气旁路组件的喷射器的进气空气的动力流以用于使排气转向通过热交换器，可以在诸如冷启动的状况期间实行从排气回收热，而不依赖于昂贵的排气换向阀。另外，通过从增压空气冷却器下游抽吸进气空气的动力流，可以有效地吹扫在冷却器处积聚的冷凝物，同时产生喷射器真空，用于排气热回收。通过将冷凝物吹扫到排气歧管，可以减少失火事件的发生。在冷启动状况期间关闭废气门阀同时使进气空气流过排气旁路中的喷射器的技术效果在于能够加快涡轮旋转加速，从而在热交换器处回收排气热时减少涡轮迟滞。因此，能够在回收排气热的同时提供升压压力。另外，在使进气空气经由EGR通道再循环到发动机进气管之前，可以使用在热交换器处回收的热来加热在喷射器处接收的进气空气本身。进一步地，通过减少对用于排气热回收的排气节气门的需要，可以避免与使节气门操作劣化相关联的问题。通过使升压空气在通过联接在排气旁路中的喷射器后从压缩机下游再循环到压缩机上游，压缩机再循环可以与排气热回收协同作用。具体地，可以在不需要专用的压缩机旁路通道或旁路阀的情况下解决压缩机喘振，同时使用用于抽吸排气的压缩机旁路流以加快排气热回收。通过引导EGR通过热交换器，相同的热交换器可以用作排气热回收装置和用作EGR冷却器，从而提供减少部件的益处。总体来说，升压发动机性能得以改进。
注意，本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制***与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合来实行。本文描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等中的一个或多个。由此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以以所示的次序执行、并行地执行或在某些情况下被省略。同样，处理的顺序并非是实现本文描述的示例实施例的特征和优点所必需，而是为便于说明和描述提供。可以根据所使用的具体策略重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以用图形表示待编程到发动机控制***中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中通过与电子控制器结合执行包括各种发动机硬件部件的***中的指令来实行所描述的动作。
应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定实施例不硬被认为是限制性的，因为可能有许多变化。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种***和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求具体指出了被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可以通过本权利要求的修正或者通过在本申请或相关申请中提出的新权利要求来要求所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，仍被视为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于涡轮增压发动机的方法，所述方法包括：
在发动机冷启动状况期间，
在经由喷射器使空气从进气压缩机下游流到尾管的同时，关闭联接在排气涡轮两端的废气门；以及
经由喷射器产生的真空将排气流从排气催化剂下游抽吸到联接在排气旁路中的热交换器中，
其中所述排气旁路布置成与所述排气催化剂和所述尾管之间的主排气通道并联，并且所述喷射器联接在所述排气旁路中。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
将热从所述排气流传递到流过所述热交换器的冷却剂；
使加热的冷却剂流过加热器芯；以及
通过将进气空气抽吸通过所述加热器芯加热车辆舱室，其中传递的热量基于发动机加热需求，所述发动机加热需求包括操作者舱室加热需求和汽缸盖加热需求。
3.根据权利要求1所述的方法，其中使空气从所述进气压缩机下游流到所述尾管包括：打开第一进气通道中的第一阀，所述第一进气通道将所述进气压缩机下游的发动机进气歧管联接到所述喷射器的动力入口；并且使通过所述进气压缩机升压的空气流到所述喷射器的所述动力入口中，所述进气压缩机由所述排气涡轮驱动，所述第一阀的打开程度基于涡轮速度、升压需求和操作者舱室加热需求中的一个或多个调节。
4.根据权利要求3所述的方法，其中使空气从所述进气压缩机下游流到所述尾管包括：使空气从增压空气冷却器上游流出，并且其中调节所述第一阀的所述打开程度包括：随着涡轮速度增加、发动机升压需求增加和舱室加热需求增加，增大所述第一阀的开度。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述喷射器联接在所述排气旁路中的所述热交换器下游，所述方法进一步包括：在满足所述操作者舱室加热需求之后，减小所述第一阀的开度以减少穿过所述喷射器的动力流，并且此后使排气从所述排气催化剂下游绕过所述喷射器经由所述热交换器再循环到所述发动机进气歧管。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述再循环包括使第一量的排气经由包括第一EGR阀的第一EGR通道再循环到所述进气压缩机上游的所述发动机进气歧管，并且使第二量的排气经由包括第二EGR阀的第二EGR通道再循环到所述进气压缩机下游的所述发动机进气歧管，其中所述第一EGR通道和所述第二EGR通道中的每个联接到所述热交换器下游的所述排气旁路，所述第一量与所述第二量的比基于发动机转速、发动机负荷和所述进气压缩机的喘振极限中的一个或多个调节。
7.根据权利要求6所述的方法，其中随着发动机负荷增加、发动机转速增加以及压缩机喘振极限的余量降低到阈值以下，所述第一量与所述第二量的所述比减小。
8.根据权利要求3所述的方法，其中所述喷射器联接在所述排气旁路中的所述热交换器上游，所述方法进一步包括：在发动机温度高于阈值之后，基于升压需求调节所述废气门的开度，关闭所述第一阀以暂停通过所述喷射器的进气空气的流动，并且使排气从所述排气催化剂下游经由所述喷射器和所述热交换器中的每个再循环到所述进气歧管。
9.根据权利要求8所述的方法，其进一步包括：响应于对加热的进气空气的请求，打开所述第一阀以使进气空气从所述进气压缩机下游和增压空气冷却器上游流过所述喷射器，并且然后通过所述热交换器，将热从循环通过所述热交换器的冷却剂传递到所述进气空气，并且然后使加热的进气空气再循环到所述增压空气冷却器下游的所述进气歧管。
10.根据权利要求3所述的方法，其中使空气从所述进气压缩机下游流到所述尾管包括：使空气从所述压缩机下游和增压空气冷却器下游流出，所述方法进一步包括：响应于增压空气冷却器冷凝物高于阈值水平，打开所述第一阀以使空气从所述增压空气冷却器下游经由所述第一进气通道和所述喷射器流到所述尾管，直到所述冷凝物已经被吹扫到所述阈值水平以下。
11.一种用于涡轮增压发动机的方法，所述方法包括：
在发动机加热或舱室加热需求较高的第一状况期间，使进气空气通过与排气通道并联的排气旁路中的喷射器流到排气歧管，并且使用喷射器产生的真空将排气从所述排气通道抽吸到所述排气旁路中的热交换器中；
在发动机加热或舱室加热需求较低的第二状况期间，使排气通过所述热交换器经由联接到所述排气旁路的EGR通道再循环到进气歧管；以及
在两个状况期间，将排气热传递到循环通过所述热交换器的冷却剂。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述喷射器联接在所述热交换器上游，并且其中在所述第二状况期间使排气通过所述热交换器再循环到所述进气歧管包括使排气流过所述喷射器。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述喷射器联接在所述热交换器下游，并且其中在所述第二状况期间使排气通过所述热交换器再循环到所述进气歧管包括使排气通过所述排气旁路中的所述热交换器流到EGR通道中同时绕过所述喷射器。
14.根据权利要求11所述的方法，其中使进气空气流动包括使进气空气从进气压缩机下游和增压空气冷却器下游流出，其中所述第一状况包括发动机温度低于阈值温度、增压空气冷却器冷凝物高于阈值水平以及操作者舱室加热需求高于阈值需求中的一个或多个，并且其中所述第二状况包括所述发动机温度高于所述阈值温度、所述增压空气冷却器冷凝物低于所述阈值水平以及所述操作者舱室加热需求低于所述阈值需求中的一个或多个。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述压缩机由排气涡轮驱动，并且在所述第一状况期间，完全关闭联接在所述排气涡轮两端的废气门，并且其中在所述第二状况期间，至少部分打开所述废气门。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述EGR通道是第一EGR通道，所述方法进一步包括：在期望加热进气空气的第三状况期间，使冷却器进气空气从所述压缩机下游和所述增压空气冷却器上游流过所述喷射器和所述热交换器中的每个，在所述热交换器处将热从循环的所述循环冷却剂传递到所述冷却器进气空气，并且然后使加热的进气空气经由所述第一EGR通道再循环到所述增压空气冷却器下游的进气歧管；并且第四状况期间，使进气空气从所述压缩机下游经由所述喷射器、所述热交换器和第二EGR通道再循环到所述压缩机的上游，其中所述第四状况包括压缩机喘振极限的余量低于阈值，并且其中所述第一EGR通道将所述排气旁路联接到所述增压空气冷却器下游的进气歧管，并且所述第二EGR通道将所述排气旁路联接到所述压缩机上游的进气歧管。
17.一种车辆***，所述车辆***包括：
车辆舱室；
发动机进气歧管，其包括在增压空气冷却器上游的压缩机；
发动机排气歧管，其包括经由排气通道彼此联接的排气催化剂和***，所述排气通道还包括排气旁路，所述排气旁路包括热交换器和喷射器；
所述排气催化剂上游的排气涡轮，所述排气涡轮驱动所述压缩机；
废气门通道，其包括联接在所述排气涡轮两端的废气门阀；
冷却剂***，其将所述热交换器流体地联接到加热器芯；
第一通道，其包括将所述发动机进气歧管从所述压缩机下游连接到所述排气旁路的第一阀；
EGR***，其将所述热交换器下游的所述排气旁路联接到所述进气歧管，所述EGR***包括：具有第一EGR阀的用于在所述压缩机上游使排气再循环的第一EGR通道和具有第二EGR阀的用于在所述增压空气冷却器下游使排气再循环的第二EGR通道中的每一个；和
控制器，其具有存储在非暂时存储器上的计算机可读指令，用于：
以第一模式操作，其中所述废气门阀关闭并且所述第一阀打开，以使空气从所述进气歧管经由所述喷射器流向所述***，使用在所述喷射器两端产生的低压将排气从所述催化剂下游经由所述热交换器传送到所述***中，将热从所述排气传递到所述冷却剂***，并且使加热的冷却剂循环通过所述加热器芯；以及
以第二模式操作，其中所述第一阀、所述第一EGR阀和所述第二EGR阀中的每个打开，以将排气经由所述热交换器传送到所述发动机进气歧管，将热从所述排气传递到所述冷却剂***，并且使加热器冷却剂循环通过所述加热器芯。
18.根据权利要求17所述的***，其中所述控制器包括进一步的指令，用于：基于舱室加热需求、发动机温度和发动机负荷中的一个或多个在所述第一模式和所述第二模式之间转变，所述转变包括响应于舱室加热需求的减少、发动机温度的升高和发动机负荷的增加中的至少一个从所述第一模式转变到所述第二模式，以及响应于舱室加热需求的增加、发动机温度的降低和发动机负荷的降低从所述第二模式转变到所述第一模式。
19.根据权利要求18所述的***，其中所述第一通道联接在所述增压空气冷却器，即CAC的下游，并且其中转变到所述第一模式进一步基于CAC冷凝物水平，CAC冷凝物经由所述排气旁路和所述喷射器被传送到所述***。
20.根据权利要求17所述的***，其中所述喷射器联接在所述热交换器的上游，其中所述控制器包括进一步的指令，用于：响应于对加热的增压空气的需求转变到第三模式，并且在所述第三模式下操作，其中增压空气通过所述第一通道和所述EGR***的所述第二EGR通道从所述CAC上游经由所述热交换器被传送到所述CAC下游，通过从所述冷却剂***传递到所述增压空气的热在所述热交换器处加热所述增压空气冷却器。
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