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    重庆时时彩单双大小: 在发动机冷启动期间加热冷却剂的冷却的EGR系统.pdf

    关 键 词:
    发动机 冷启动 期间 加热 冷却剂 冷却 EGR 系统
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110126727.0

    申请日:

    2011.05.11

    公开号:

    CN102312755A

    公开日:

    2012.01.11

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F02M 25/07申请日:20110511|||公开
    IPC分类号: F02M25/07 主分类号: F02M25/07
    申请人: 福特环球技术公司
    发明人: G·苏尼拉; D·K·比德纳; D·J·斯泰爱兹
    地址: 美国密歇根州
    优先权: 2010.05.28 US 12/790,569
    专利代理机构: 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 代理人: 赵蓉民
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110126727.0

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2015.05.06|||2013.07.03|||2012.01.11

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明描述了在冷启动期间加热车辆发动机的各种系统和方法。在一个示例中,发动机的热效率通过经由高压排气再循环(HP-EGR)系统加热发动机冷却剂被改进。例如,在排气催化剂起燃之后,排气被引导穿过包括HP-EGR冷却器的HP-EGR系统。然后来自排气的热量被用于经由HP-EGR冷却器加热发动机冷却剂。在发动机冷启动期间,可响应于进入发动机的HP-EGR调整一个或多于一个发动机运行参数,以便保持燃烧稳定性。

    权利要求书

    1: 一种加热涡轮增压发动机的方法, 其包括 : 在发动机冷启动期间并且在排气催化剂起燃之后但在冷却剂温度达到阈值之前, 通 过打开高压排气再循环阀, 即 HP-EGR 阀开始运行 HP-EGR 系统并且将 EGR 流动穿过所述 HP-EGR 系统的冷却器同时发动机冷却剂循环穿过所述冷却器 ; 以及 基于燃烧稳定性调整发动机的运行参数, 以增加 HP-EGR 的量。
    2: 如权利要求 1 所述的方法, 还包括在所述排气催化剂起燃之前, 通过打开 LP-EGR 阀 运行低压排气再循环系统, 即 LP-EGR 系统。
    3: 如权利要求 2 所述的方法, 还包括在所述发动机冷却剂的温度达到所述阈值之后, 基于预热发动机工况运行所述 HP-EGR 系统和 LP-EGR 系统。
    4: 如权利要求 2 所述的方法, 还包括在所述排气催化剂起燃之后并且在所述发动机冷 却剂的温度达到所述阈值之前, 关闭所述 LP-EGR 阀。
    5: 如权利要求 1 所述的方法, 其中所述发动机运行参数包括凸轮正时、 喷射正时、 充气 运动控制阀位置、 双点火系统运行和发动机分层运行中的一个或多于一个。
    6: 如权利要求 5 所述的方法, 还包括配合所述发动机运行参数调整 HP-EGR 的量。
    7: 如权利要求 6 所述的方法, 其中在一种条件下, 所述 HP-EGR 量随为减小气门重叠而 调整的凸轮正时而增加, 并且其中所述 HP-EGR 量在所述充气运动控制阀关闭时进一步增 加。
    8: 如权利要求 1 所述的方法, 其中在所述排气催化剂起燃之后, 循环穿过所述冷却器 的冷却剂经由冷却剂泵被增加。
    9: 一种加热车辆直喷发动机的方法, 其包括 : 在排气催化剂起燃之前, 通过打开低压排气再循环阀, 即 LP-EGR 阀来运行 LP-EGR 系 统; 在所述排气催化剂起燃之后并且在冷却剂温度达到阈值温度之前, 通过打开高压排气 再循环阀, 即 HP-EGR 阀并且关闭所述 LP-EGR 阀开始运行 HP-EGR 系统, 所述 HP-EGR 系统具 有冷却器, 所述冷却器是发动机冷却剂回路的一部分 ; 当所述 HP-EGR 阀打开时, 基于燃烧稳定性调整运行参数, 以便增加穿过所述冷却器的 排气量 ; 一旦冷却剂温度达到所述阈值温度, 基于预热发动机工况运行所述 HP-EGR 系统和 LP-EGR 系统。
    10: 如权利要求 9 所述的方法, 其中所述发动机具有涡轮增压器并且当所述 HP-EGR 系 统被运行以升高所述冷却剂温度时, 所述涡轮增压器增压所述发动机。

    说明书


    在发动机冷启动期间加热冷却剂的冷却的 EGR 系统

        技术领域 本发明涉及在冷启动期间加热发动机, 并且更具体地, 涉及使用排气再循环冷却 器加热发动机冷却剂。
         背景技术 在冷启动条件下, 发动机被冷却至相对热或者冷的环境条件, 并且发动机的每个 部件被预热至期望的运行温度。在此期间, 当发动机相对冷时, 由于发动机液体 ( 例如发动 机油 ) 的高粘度使得在发动机内存在较大摩擦, 并且此外, 热量可能损失于发动机的冷却 剂, 由此降低发动机的热效率。整体上, 这些效果可导致例如更低的燃料经济性。
         发明内容 发明人在此认识到以上问题并且已经想出了一种方法以至少部分解决它们。因 此, 公开了一种加热车辆的涡轮增压发动机的方法。该方法包括, 在发动机冷启动期间并 且在排气催化剂起燃之后, 通过打开高压排气再循环 (HP-EGR) 阀开始运行 HP-EGR 系统, HP-EGR 系统具有作为发动机冷却剂回路一部分的冷却器, 并且基于燃烧稳定性调整发动机 运行参数, 以便增加 HP-EGR 的量。
         通过使用 HP-EGR 来加热冷却剂, 可在没有对发动机系统增加额外部件以用于加 热冷却剂的情况下改进燃料经济性。 此外, 由于与排气温度相比较, 发动机冷却剂温度相对 较低, 所以可迅速升高发动机冷却剂的温度, 从而在冷启动期间改进燃料经济性。此外, 在 发动机被预热之前增加 HP-EGR 的量可以降低燃烧稳定性 ; 因此, 通过调整一个或多于一个 发动机运行参数如凸轮正时和燃料喷射, 可保持燃烧稳定性。
         根据另一方面, 提供了用于加热车辆直喷发动机的方法。该方法包括在排气催化 剂起燃之前, 通过打开低压排气再循环 (LP-EGR) 阀运行 LP-EGR 系统 ; 在排气催化剂起燃 之后并且在冷却剂温度达到阈值温度之前, 通过打开高压排气再循环 (HP-EGR) 阀并且关 闭 LP-EGR 阀开始运行 HP-EGR 系统, HP-EGR 系统具有冷却器, 该冷却器是发动机冷却剂回 路的一部分 ; 当 HP-EGR 阀打开时, 基于燃烧稳定性调整运行参数, 以便增加流动穿过冷却 器的排气量 ; 一旦冷却剂温度达到阈值温度, 则基于预热发动机工况运行 HP-EGR 和 LP-EGR 系统。
         在一个实施例中, 该方法还包括在排气催化剂起燃之后, 打开冷却剂泵以穿过冷 却剂回路循环冷却剂。
         在另一实施例中, 该方法还包括在冷却剂温度达到阈值温度之后, 打开恒温器以 允许冷却剂流动穿过散热器。
         在另一实施例中, 运行参数包括凸轮正时、 喷射正时、 充气 (charge) 运动控制阀 位置、 双点火系统运行和发动机分层运行 (stratified engine operation) 中的一个或多 于一个。
         在另一实施例中, 运行参数包括凸轮正时、 喷射正时、 充气运动控制阀位置、 双点
         火系统运行和发动机分层运行中的一个或多于一个, 其中在至少一个条件下, 喷射是分离 的。
         在另一实施例中, 运行参数包括凸轮正时、 喷射正时、 充气运动控制阀位置、 双点 火系统运行和发动机分层运行中的一个或多于一个, 其中, 在至少一个条件下, 凸轮正时被 调整以减小气门重叠。
         根据另一方面, 车辆的发动机的系统包括涡轮增压器 ; 高压排气再循环 (HP-EGR) 系统, 其包括排气再循环冷却器和 HP-EGR 阀 ; 低压排气再循环 (LP-EGR) 系统, 其包括 LP-EGR 阀 ; 定位在发动机排气歧管中的催化剂 ; 联接至排气再循环冷却器的冷却剂回路 ; 包括计算机可读存储介质的控制系统, 所述介质包括如下指令 : 在催化剂起燃之前, 通过打 开 LP-EGR 阀运行 LP-EGR 系统 ; 在催化剂起燃之后并且在发动机冷却剂温度达到阈值温度 之前, 通过打开 HP-ERG 阀并且关闭 LP-EGR 阀开始运行 HP-EGR 系统 ; 当 HP-EGR 系统正在运 行时, 基于燃烧稳定性调整运行参数, 以便增加流动穿过排气再循环冷却器的排气量, 并且 其中运行参数是燃料喷射并且喷射是分离的 ; 并且一旦发动机冷却剂的温度已经达到阈值 温度, 则基于预热的发动机的工况运行 HP-EGR 和 LP-EGR。
         在一个实施例中, 该方法还包括这样的指令 : 在催化剂起燃之后, 将冷却剂泵打开 以将冷却剂循环穿过冷却剂回路, 并且, 在冷却剂温度达到阈值温度之后, 打开恒温器以允 许冷却剂流动穿过散热器。 在另一实施例中, 该方法还包括这样的指令 : 在冷却剂温度达到阈值温度之后, 起 动涡轮增压器的运行。
         在另一实施例中, 运行参数还包括凸轮正时、 充气运动控制阀位置、 双点火系统运 行和发动机分层运行中的一个或多于一个。
         在另一实施例中, 运行参数还包括凸轮正时、 充气运动控制阀位置、 双点火系统运 行和发动机分层运行中的一个或多于一个, 当调整凸轮正时减小气门重叠时, 流动穿过排 气再循环冷却器的排气量增加, 其中当发动机运行变化为发动机分层运行时, 流动穿过排 气再循环冷却器的排气量被进一步增加。
         应理解上述概要被提供以简化形式引入在具体实施方式中被进一步描述的方案 选择。这并不是想要指明所要?;ぶ魈獾墓丶蚴抵侍卣?, 所要?;さ闹魈夥段Ы鲇扇ɡ?要求唯一限定。此外, 要求?;さ闹魈獠幌抻诮饩鲆陨匣蛘弑竟娜魏尾糠种刑岬降娜?何缺点的实施方式。
         附图说明
         图 1 显示包括高压排气再循环系统和低压排气再循环系统的发动机的示意图。
         图 2 显示包括发动机冷却剂回路的发动机的框图。
         图 3 显示说明在发动机冷启动期间运行高压排气再循系统的程序的流程图。
         图 4 显示说明在发动机冷启动期间运行冷却剂回路的程序的流程图。
         图 5 显示在发动机冷启动期间各种参数随时间变化的一系列曲线图。
         图 6 显示说明配合发动机运行参数调整 HP-EGR 量的程序的流程图。 具体实施方式以下描述涉及在冷启动期间使用排气再循环 (EGR) 加热车辆发动机的系统和方 法。在一个示例中, 在排气催化剂起燃之后, 当所有排气不再需要加热排气催化剂时, 则运 行高压排气再循环 (HP-EGR) 系统以便经由 HP-EGR 冷却器将热量传递至发动机冷却剂。通 过引导一些排气穿过 HP-EGR 系统, 热交换能够在高温排气和相对低温的发动机冷却剂之 间进行。此外, 在冷启动期间, 可调整一个或多于一个发动机运行参数 ( 例如, 凸轮正时、 燃 料喷射等等 ) 以便在较大量 EGR 进入燃烧室时保持燃烧的稳定性。因此, 发动机的加热可 被加速, 同时发动机的热效率可被改进而不降低燃烧的稳定性。
         现参见图 1, 其显示了多缸发动机 10 的一个汽缸的示意图, 其可被包括在机动车 辆的推进系统中。发动机 10 可至少部分由包括控制器 12 的控制系统和经由输入装置 130 的车辆驾驶员 132 的输入控制。在此示例中, 输入装置 130 包括加速器踏板和产生成比例 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 ( 即, 汽缸 )30 可包括燃烧 室壁 32, 活塞 36 定位其中。在一些实施例中, 汽缸 30 内的活塞 36 的表面可具有碗形?;?塞 36 可被联接至曲轴 40, 以便活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴 40 可经由 中间变速器系统被联接至车辆的至少一个驱动轮。此外, 起动机马达可经由飞轮被联接至 曲轴 40, 以能够启动发动机 10 的运行。
         燃烧室 30 可经由进气通道 42 接收进气歧管 44 的进气并且经由排气通道 48 排出 燃烧气体。进气歧管 44 和排气通道 48 能够经由进气门 52 和排气门 54 选择性与燃烧室 30 连通。 在一些实施例中, 燃烧室 30 可包括两个或更多个进气门和 / 或两个或更多个排气门。
         在此示例中, 进气门 52 和排气门 54 分别经由凸轮致动系统 51 和 53 通过凸轮致 动控制。凸轮致动系统 51 和 53 可均包括一个或多于一个凸轮并且可利用由控制器 12 操 作的凸轮廓线变换 (CPS)、 可变凸轮正时 (VCT)、 可变气门正时 (VVT) 和 / 或可变气门升程 (VVL) 系统中的一个或多于一个来改变气门运行。进气门 52 和排气门 54 的位置可分别由 位置传感器 55 和 57 确定。在可替代实施例中, 进气门 52 和 / 或排气门 54 可由电气门致 动控制。例如, 汽缸 30 可替代地包括经由电气门致动控制的进气门和经由包括 CPS 和 / 或 VCT 系统的凸轮致动控制的排气门。
         燃料喷射器 66 被显示直接联接至燃烧室 30, 以用于与经由电驱动器 68 从控制器 12 接收的信号 FPW 的脉冲宽度成比例地向燃烧室中直接喷射燃料。以此方式, 燃料喷射器 66 提供称作直接喷射的燃料到燃烧室 30 中。燃料喷射器可例如被安装在燃烧室的一侧或 者燃烧室的顶部。 燃料可通过包括燃料箱、 燃料泵和燃料歧管 (fuel rail) 的燃料系统 ( 未 显示 ) 被输送至燃料喷射器 66。
         在选择的运行模式下, 点火系统 88 可经由火花塞 92 提供点火火花至燃烧室 30, 以 响应于控制器 12 的火花提前信号 SA。虽然显示了火花点火部件, 但是在一些实施例中, 不 管是否具有点火火花, 燃烧室 30 或者发动机 10 的一个或多于一个其他燃烧室可在压缩点 火模式下运行。在一些实施例中, 点火系统可包括每个汽缸带有两个火花塞 ( 未显示 ) 的 双点火系统。
         进气通道 42 可包括分别具有节流板 64 和 65 的节气门 62 和 63。在此具体的示例 中, 节流板 64 和 65 的位置可由提供至包括 (included with) 节气门 62 和 63 中的电动马 达或致动器的信号被控制器 12 改变, 这种配置一般被称作电子节气门控制 (ETC)。以此方 式, 节气门 62 和 63 被操作用来改变提供至燃烧室 30 以及其他发动机汽缸的进气。节流板64 和 65 的位置由节气门位置信号 TP 被提供至控制器 12。进气通道 42 可包括质量空气流 量传感器 120 和歧管空气压力传感器 122, 以提供对应的信号 MAF 和 MAP 至控制器 12。此 外, 进气歧管 44 可包括充气运动控制阀 45, 以控制发生在燃烧室 30 中的充气运动的强度。
         此外, 在所公开的实施例中, 排气再循环 (EGR) 系统可引导期望的排气部分从排 气通道 48 经由高压 EGR(HP-EGR) 通道 140 和 / 或低压 EGR(LP-EGR) 通道 150 至进气通道 44。被提供至进气通道 44 的 EGR 量可由 HP-EGR 阀 142 或 LP-EGR 阀 152 被控制器 12 改变。 在一些实施例中, 节气门可被包括在排气装置 (the exhaust) 中以协助驱动 EGR 系统。此 外, EGR 传感器 144 可被设置在 EGR 通道内并且可提供压力、 温度和排气浓度中一个或多于 一个的指示??商娲?, 可通过基于 MAF 传感器 ( 上游 )、 MAP( 进气歧管 )、 MAT( 歧管气体 温度 ) 和曲轴速度传感器信号的计算的值控制 EGR。 此外, 可基于排气氧传感器和 / 或进气 氧传感器 ( 进气歧管 ) 控制 EGR。在一些条件下, EGR 系统可被用于调整燃烧室内空气和燃 料混合物的温度。图 1 显示了高压 EGR 系统和低压 EGR 系统, 其中高压 EGR 从涡轮增压器 涡轮机的上游输送到涡轮增压器压缩机的下游, 低压 EGR 从涡轮增压器涡轮机的下游输送 到涡轮增压器压缩机的上游, 此外, 如在图 1 中显示的, HP-EGR 系统可包括 HP-EGR 冷却器 146 并且 LP-EGR 系统可包括 LP-EGR 冷却器 158, 以例如从 EGR 排气中排出热量至发动机冷 却剂。在可替代实施例中, 发动机 10 可仅包括 HP-EGR 系统或仅包括 LP-EGR 系统。 因此, 发动机 10 还可包括压缩装置, 诸如包括沿进气歧管 44 设置的至少一个压缩 机 162 的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器, 压缩机 162 可至少部分由沿排气通 道 48 设置的涡轮机 164 驱动 ( 例如, 经由轴 )。对于机械增压器, 压缩机 162 可至少部分由 发动机和 / 或电动机器驱动, 并且可不包括涡轮机。因此, 经由涡轮增压器或机械增压器被 提供至发动机的一个或多于一个汽缸的压缩量可由控制器 12 改变。
         排气传感器 126 被显示联接至排放控制系统 71 上游和涡轮机 164 下游的排气通 道 48。传感器 126 可以是提供排气空 / 燃比指示的任何适当的传感器, 例如线性氧传感器 或 UEGO( 通用或宽域排气氧传感器 ), 双态氧传感器或 EGO, HEGO( 加热的 EGO), NOx、 HC 或 CO 传感器。
         排放控制装置 71 被显示沿排气传感器 126 下游的排气通道 48 设置。排放控制装 置 71 可以是选择性催化还原 (SCR) 系统、 三元催化器 (TWC)、 NOx 捕集器、 各种其他排放控 制装置或其组合。例如, 装置 71 可以是 TWC 和装置 72( 在图 1 中未显示 ) 可以是微粒过滤 器 (PF)。此外, 在一些实施例中, 在发动机 10 的运行期间, 排放控制装置 71 可以通过运行 发动机的至少一个汽缸在特定空 / 燃比内而被定期地重新设定。
         控制器 12 在图 1 中被显示为微计算机, 包括微处理器单元 (CPU)102、 输入 / 输出 端口 (I/O)104、 用于可执行程序和标称值的电存储介质 ( 在此具体的示例中被显示为只读 存储芯片 (ROM)106)、 随机存取存储器 (RAM)108、 ?;畲娲⑵?(KAM)110 和数据总线??刂?器 12 可接收来自联接至发动机 10 的传感器的多种信号, 除先前讨论的那些信号, 还包括质 量空气流量传感器 120 的感应质量空气流量 (MAF) 的测量值 ; 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) ; 联接至曲轴 40 的霍尔效应传感器 118( 或其他类 型 ) 的表面点火感测信号 (PIP) ; 节流阀位置传感器的节流阀位置 (TP) ; 以及传感器 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 根据信号 PIP 产生。歧管压 力传感器的歧管压力信号 MAP 可以被用来提供进气歧管中真空或者压力的指示。注意到可
         以使用以上传感器的各种组合, 例如使用 MAF 传感器而不使用 MAP 传感器, 反之亦可。在理 论配比运行期间, MAP 传感器可给出发动机转矩的指示。此外, 传感器与所检测的发动机转 速一起可以提供进入汽缸的充气 ( 包括空气 ) 的估计。在一个示例中, 也可用作发动机转 速传感器的传感器 118 可在曲轴的每次回转中产生预定次数的等间隔脉冲。
         存储介质只读存储器 106 可使用表征可由处理器 102 执行的指令的计算机可读数 据编程, 以实施以下描述的方法以及可预期但并未具体列出的其他变型的方法。
         如以上描述的, 图 1 仅显示多缸发动机的一个汽缸, 并且每个汽缸可相似地包括 其自身的进气 / 排气门、 燃料喷射器、 火花塞组等等。
         图 2 显示了包括发动机冷却剂回路的发动机系统 200 的另一实施例。显示在图 2 中的实施例与显示在图 1 中的实施例具有很多相似的部件 ; 因此, 相似的参考符号将被用 于指示相似的部件并且将不再详细描述那些部件。
         如在图 2 中显示的, 增压空气冷却器 (CAC)60 沿节气门 62 上游的进气通道设置, 以在发动机空气穿过涡轮增压器的涡轮机 164 和压缩机 162 之后冷却发动机空气。在所描 述的实施例中, 发动机系统 200 可包括废气门 166, 从而当闭合时, 排气穿过涡轮机以产生 增压的进气。因此, CAC 60 还可以包括旁通管路 ( 未显示 ) 和 / 或流至 CAC 60 的冷却剂 流可被限制, 从而如果 CAC 是水 - 空气设计, 则进气可不被冷却。 进气系统还包括可减少摩擦颗粒物质进入发动机 10 的汽缸的空气滤清器 61。此 外, EGR 混合器 67 被显示联接至进气歧管, 以便协助 EGR 流入发动机 10 的进气歧管 44。
         发动机系统 200 的排气系统还包括在消声器 174 上游的排气背压阀 172。背压阀 172 可调整排气流, 从而例如在排气系统中保持期望的压力。
         如图 2 中的冷却剂回路由比穿过发动机系统 200 的空气流更细的线表示。如描述 的, 发动机冷却剂回路包括将冷却剂循环穿过回路的冷却剂泵 82。当冷却剂泵 82 打开时, 冷却剂被泵送穿过发动机 10 和 HP-EGR 冷却器 146。虽然未在图 2 中显示, 相同回路中的冷 却剂可额外地被泵送穿过 LP-EGR 冷却器 158 和 CAC 60??商娲?, CAC 可被外部环境空气 或者低温冷却剂回路 ( 未示出 ) 冷却。如所示的, 冷却剂回路还包括恒温器 81。流至散热 器 80 的冷却剂流可经由恒温器 81( 例如, 当恒温器 81 关闭时, 穿过散热器 80 的冷却剂流 动停止 ) 调整。 冷却剂回路可包括一个或多于一个其他阀 ( 未显示 ), 用来调整流动至回路 的其他部件的冷却剂, 诸如以上提到的 CAC 60。
         图 3 和图 4 分别显示说明用于涡轮增压发动机的控制程序 300 和 400 的流程图, 涡轮增压发动机包括高压排气再循环系统和低压排气再循环系统以及冷却剂回路, 例如以 上参考图 1 和图 2 描述的发动机 10。 应该注意控制程序可同时执行, 这在以下将变得清楚。
         图 3 中的流程图说明了在发动机冷启动期间运行高压排气再循环系统的程序 300。具体地, 程序 300 基于例如排气催化剂温度和冷却剂温度的参数在冷启动期间控制 HP-EGR 阀和 LP-EGR 阀, 并且因此控制到发动机的 HP-EGR 和 LP-EGR 的流入。
         在程序 300 的 310 处, 确定发动机是否处于冷启动状态。如在此指代的, “冷启动” 指发动机在发动机冷却至环境条件的条件下被启动, 该环境条件可能相对热或者相对冷。 如果发动机不是在冷启动条件下, 程序 300 移动至 322, 其中 HP-EGR 和 LP-EGR 系统可基于 预热工况运行。预热工况可包括例如冷却剂温度高于阈值温度。
         在另一方面, 如果确定发动机在冷启动状态, 程序 300 进行至 312, 在此确定冷却
         剂温度是否小于阈值温度。如果确定冷却剂温度高于阈值温度, 则程序 300 移动至 322 并 且 HP-EGR 系统和 LP-EGR 系统可基于预热工况运行, 如以上描述。
         替代地, 如果冷却剂低于阈值温度, 则程序 300 继续至 314, 在此确定排气催化剂 是否已经起燃。例如一旦排气催化剂已经被加热至期望的温度, 则排气催化剂发生起燃。 如果排气催化剂未发生起燃, 则程序 300 移动至 324, 在此如果期望则可运行 LP-EGR 系统。 在一些实施例中, 并且如在图 2 中显示的, 排气进入排气催化剂下游的 LP-EGR 系统。因此, 排气催化剂能够接收协助加热催化剂的最大排气量。
         一旦确定催化剂起燃已经发生, 图 3 的程序 300 进行至 316, 在此 HP-EGR 阀打开并 且 LP-EGR 阀关闭。因为流动穿过 HP-EGR 系统的排气的温度高于流动穿过 LP-EGR 系统的 排气的温度, 所以仅使用 HP-EGR, 以便最大化经由 HP-EGR 冷却器传递至冷却剂的热量。
         可打开 HP-EGR 阀从而使最大量的排气流动穿过 HP-EGR 系统。由于 EGR 可降低发 动机稳定性, 所以在 318 处基于发动机稳定性调整一个或多于一个运行参数以最大化 EGR 量。例如, 可调整以下参数中的一个或多于一个 : 凸轮正时、 喷射正时、 充气运动控制、 双点 火系统使用、 以及分层运行运行发动机等等。在一些示例中, HP-EGR 量可配合发动机运行 参数被调整 ( 例如, 随着运行参数被调整, HP-EGR 量可被增加 )。作为一个示例, 图 6 显示 用于打开 HP-EGR 阀并且配合运行参数调整 HP-EGR 量的程序 600。 在程序 600 的 610 处, 打开 HP-EGR 阀。一旦 EGR 阀打开, 则程序 600 进行至 612, 在此期望的 EGR 流 ( 例如, EGR 量 ) 基于运行参数被确定。这种运行参数可包括 EGR 温度、 冷却剂温度等等。例如, 如果冷却剂温度相对较高 ( 例如, 接近阈值温度 ), 则可期望较少 EGR 用于加热冷却剂。
         然后, 程序 600 继续至 614, 在此确定期望的 EGR 流是否在当前限制内。例如, EGR 量可由燃烧稳定性或爆震限制。燃烧稳定性可基于例如发动机转速的波动确定。因此, 为 了增加 EGR 而最大化传递至发动机冷却剂的热量, 可调整发动机的运行参数从而例如减小 发动机的不稳定性。如果确定期望的 EGR 流处于当前限制内, 则程序 600 移动至 618 并且 图 3 的程序 300 从 320 执行。
         另一方面, 如果期望的 EGR 流不在当前限制内, 则程序 600 继续至 616, 在此调整发 动机的运行参数。例如, 可关闭充气运动控制阀。通过关闭充气运动控制阀, 包括 EGR 的进 气歧管中的空气的速度可被增加并且可导致增加的燃料蒸发以及燃烧室内增加的燃料燃 烧速度。因此, 当在发动机冷启动期间进入燃烧室的 EGR 增加时, 关闭充气运动控制阀可改 进燃料混合和燃烧稳定性。
         一旦调整了运行参数, 则程序 600 返回至 614, 在此通过调整运行参数, 确定期望 的 EGR 流是否处于当前限制内。如果确定 EGR 流处于当前限制内, 则程序 600 移动至 618 并且程序 300 从 320 执行并且程序 600 结束。如果例如期望的 EGR 流仍然不在当前发动机 稳定限制内, 则程序 600 进行至 616, 在此另一发动机运行参数被调整。 例如, 在充气运动阀 关闭之后, 凸轮正时可以通过可变凸轮正时 (VCT) 系统被调整, 从而内部 EGR( 例如, 残余部 分, 稀释水平 ) 被降低。例如, 由于进入燃烧室的 EGR 量较高, 所以可调整凸轮正时以减小 气门重叠从而存在更少的内部 EGR, 以及因此减少燃烧室内的残余气体, 以保持燃烧的稳定 性。
         程序 600 继续调整运行参数, 直到期望的 EGR 流在当前限制 ( 例如, 燃烧稳定性、
         爆震等等被降低 ) 内。例如, 在调整凸轮正时之后, 喷射正时可以被调整。在一个示例中, 燃料喷射可被分离以便增加发动机的稳定性。例如, 燃料喷射可被分离从而在进气冲程早 期喷射第一次并且在进气冲程晚期喷射第二次。因此, 燃烧室中的燃料混合物可以是更均 质的, 从而当在发动机冷启动期间存在大量 EGR 时产生更稳定的燃烧。
         作为另一示例, 在调整喷射正时之后, 发动机可以使用分层运行被运行。例如, 将 燃烧室中包括 EGR 的空燃混合物分层。因此, 燃料的混合和燃料的燃烧速度可被改进, 从而 增加燃烧稳定性。此外, 在发动机开始分层运行之后, 可使用双点火系统。例如, 稳定燃烧 可经由燃烧混合物的快速燃烧 ( 例如, 缩短燃烧时间 ) 获得。因此, 在一个汽缸内引起两个 点火火花可缩短燃烧时间并且降低燃料和空气的未燃混合物离开燃烧室的可能性。
         应该理解如以上描述的调整发动机运行参数的顺序仅是示例并且发动机运行参 数可以以任何适当的顺序被调整。此外, 以上没有描述的其他适当的发动机运行参数也可 以被调整。
         继续参考图 3, 在程序 300 的 320 处, 确定冷却剂温度是否大于或等于阈值温度。 如果冷却剂温度未达到阈值温度, 则程序 300 继续调整运行参数, 以便在使用最大量的 EGR 的同时保持发动机的稳定性。
         另一方面, 如果冷却剂温度大于或等于阈值温度, 则程序 300 继续至 322, 在此基 于预热工况运行 HP-EGR 和 LP-EGR 系统并且程序结束。例如, HP-EGR 量可通过例如调整 HP-EGR 阀的打开程度而被降低, 并且 LP-EGR 的量可被增加。
         继续参考图 4, 其显示了说明在发动机冷启动期间运行冷却剂回路的程序 400 的 流程图。具体地, 在发动机冷启动期间, 程序 400 基于诸如排气催化剂温度和冷却剂温度的 参数控制流过冷却剂回路的冷却剂。
         在程序 400 的 410 处, 确定发动机是否处于冷启动状态。如以上描述的, 冷启动指 发动机在被冷却至相对热或冷的环境条件的条件下被启动。如果发动机不在冷启动状态 下, 则程序 400 移动至 418, 在此冷却剂泵被打开并且冷却剂被泵送穿过冷却剂回路。
         另一方面, 如果确定发动机处于冷启动状态, 则程序 400 进行至 412, 在此确定冷 却剂温度是否小于阈值温度。在一些实施例中, 在 412 处的阈值温度可与例如程序 300 的 312 处的阈值冷却剂温度相同。在 412 处如果温度大于阈值温度, 则程序 400 移动至 418 并 且冷却剂泵被打开。 替代地, 如果温度小于阈值温度, 则程序 400 继续至 414, 在此如果冷却 剂泵当前为打开则被关闭。
         一旦冷却剂泵被关闭, 则程序 400 进行至 416, 在此确定催化剂起燃是否已经发 生。如以上描述的, 当催化剂已经被加热至运行的期望温度时, 催化剂起燃发生。如果催化 剂起燃未发生, 则程序 400 返回至 416 并且直到催化剂起燃发生为止。
         如果确定催化剂起燃已经发生或者一旦催化剂起燃发生, 则程序 400 进行至 418, 在此冷却剂泵被打开, 如以上描述的。 因此, 冷却剂被循环穿过冷却剂回路并且穿过发动机 和 HP-EGR 系统和 LP-EGR 系统, 并且排气能够开始加热冷却剂以加速发动机的加热。
         一旦冷却剂泵被打开, 则图 4 的程序 400 继续至 420, 在此确定冷却剂温度是否大 于或等于阈值温度。在一些实施例中, 阈值可与在程序 300 的 320 处的阈值冷却剂温度相 同。如果冷却剂温度未达到阈值温度, 则程序 400 返回至 420 并且直到冷却剂温度达到阈 值温度为止。如果确定冷却剂温度已经达到或超过阈值温度, 或者一旦冷却剂温度达到阈值温 度, 则程序 400 进行至 422, 在此恒温器被打开。 通过打开恒温器, 冷却剂能够流动穿过散热 器, 在此之后冷却剂被冷却。因此, 冷却剂的温度可被保持在预热工况的期望温度。
         因此, 发动机冷却剂加热可通过在发动机冷启动运行期间运行包括冷却器的高压 排气再循环系统而被加速, 其中热量通过冷却器从排气被传递至发动机冷却剂。 此外, 在排 气催化剂的起燃已经发生之后, 可通过增加 HP-EGR 的量 ( 例如, 使用最大量的 HP-EGR) 以 更快速率加热冷却剂。如以上描述的, 在发动机冷启动期间当 HP-EGR 系统正在运行时, 可 通过调整一个或多于一个运行参数保持发动机的稳定性。
         图 5 中的一系列曲线图显示在发动机冷启动期间各种参数随时间的变化。具体 的, 显示了催化剂温度、 冷却剂温度、 HP-EGR 量、 LP-EGR 量和增压。在时间 ta 处的虚线指示 排气催化剂发生起燃的时间。在时间 tb 处的虚线指示冷却剂温度达到阈值温度的时间, 诸 如以上参考图 3 和图 4 描述的阈值温度。
         在 502 处, 显示相对于时间的催化剂温度。在该示例中, 催化剂温度在低温度 ( 例 如, 在冷启动期间的环境温度 ) 下开始并且迅速升高直到达到期望的温度并且催化剂的起 燃在时间 ta 处发生。一旦起燃发生, 催化剂的温度可轻微升高但保持相对恒定。 曲线图 504 显示相对于时间的冷却剂温度。如在该示例中显示的, 冷却剂温度在 低温 ( 如, 在冷启动期间的环境温度 ) 下开始并且缓慢升高穿过时间 ta。在时间 ta 和 tb 之 间, 冷却剂温度较迅速地升高直到在时间 tb 处达到阈值温度。在时间 ta 和 tb 之间温度的 升高至少部分是由于冷却剂经由与流动穿过 HP-EGR 冷却器的排气热交换加热冷却剂。
         在 506 处, 显示相对于时间的 HP-EGR 量。在此示例中, HP-EGR 量从零开始并且保 持为零直到时间 ta。 因此, 所有离开发动机的排气可用于加热排气催化剂, 从而排气催化剂 能够在相对短的时间内达到起燃。一旦催化剂起燃在时间 ta 处发生, 则 HP-EGR 的量急剧 增加直到达到最大值。如以上描述的, 通过打开 HP-EGR 阀来允许最大 HP-EGR 量流动穿过 HP-EGR 冷却器并且进入发动机, 最大热量可经由 HP-EGR 冷却剂从排气被传递至冷却剂并 且发动机可以更快速率被加热。当冷却剂在时间 tb 达到阈值温度时, 则 HP-EGR 的量降低 并且在时间 tb 之后, HP-EGR 量可随当前发动机工况改变。
         曲线图 508 显示相对于时间的 LP-EGR 量。如显示的, 一些 LP-EGR 可用于发动机 启动和时间 ta 之间。因为用于 LP-EGR 的排气可从排气催化剂的下游位置被抽出, 如在图 2 中显示的, 所以在冷启动期间使用 LP-EGR, 催化剂的加热未被降低。在该示例中, LP-EGR 量在时间 ta 和 tb 之间被减少至零 LP-EGR 量, 这样相对低温度的 LP-EGR 不会减少通过高温 HP-EGR 提供至冷却剂的热量。一旦冷却剂在时间 tb 处达到阈值温度, 则 LP-EGR 可被恢复 并且 LP-EGR 量可基于当前发动机工况改变。
         在 510 处, 显示了相对于时间的增压水平。如在此示例中显示的, 发动机在发动机 起动和时间 tb 之间未被增压 ( 例如, 涡轮增压器没有运行 )。例如, 为了使排气流动穿过 HP-EGR 系统并且进入进气歧管, 进气歧管中的压力应小于排气中的压力。增压发动机增加 了歧管压力, 并且因此, 当 HP-EGR 阀打开时, 如果发动机被增压则排气不流入进气歧管。在 冷却剂在时间 tb 处达到阈值温度之后, 可运行涡轮增压器, 从而存在对于当前工况的期望 水平的增压??商娲?, 如果增压在期望加热完成之前是期望的, 则 HP-EGR 可被降低或停 止, 从而增压可被提供以满足期望的发动机输出扭矩需求。
         注意到在此包括的示例控制和估计程序可在各种发动机和 / 或车辆系统配置中 使用。 在此描述的特别的程序可代表一个或者多个任何数目的处理策略, 例如事件驱动、 中 断驱动、 多任务、 多线程以及类似物。 就此而言, 所示的各种动作、 操作或功能可以以所示的 顺序实施、 并行实施或者在一些情况下被省略。 类似地, 该处理的顺序并不是实现在此所述 的示例性实施例的特征和优点所必需的, 只不过被提供以便于展示以及说明。根据所使用 的特别策略可以重复实施一个或多于一个所示的动作或者功能。此外, 所述动作可以图表 性地代表有待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。
         应该理解的是, 在此公开的这些配置以及程序本质上是示例性的, 并且这些具体 的实施例不应从限定的角度进行解释, 因为可能存在多种变体。 例如, 上述技术可以应用于 V-6、 L-4、 L-6、 V-12、 对置 4 以及其他发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置以及 在此公开的其他特征、 功能和 / 或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
         随附的权利要求特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组 合。这些权利要求可能提到 “一个” 元件或 “第一” 元件或者其等价物。这种权利要求应该 被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合, 既不必需也不排除两个或多于两个这种元 件。所公开的这些特征、 功能、 元件和 / 或特性的其他组合以及子组合可能通过当前权利要 求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求?;?。
         不管是否比原始权利要求的范围更宽、 更窄、 等同或者不同, 这种权利要求均被视 为包括在本公开的主题内。

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