发明内容

本发明的目的是提供一种方法和装置，与已知的方法和装置相比，当进气侧的压力高于排气侧的压力时，该方法/装置在内燃发动机系统中提供更有效且格挡可靠的排气再循环。

根据本发明的第一方面，该目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。根据本发明的第二方面，该目的通过根据独立装置权利要求所述的装置(发动机系统和车辆)来实现。根据本发明的进一步方面，该目的通过用于控制该方法的计算机相关产品/介质或控制单元来实现。

该方法涉及一种用于操作内燃发动机系统的方法，其中，该内燃发动机系统设有进气管道、排气管道和排气再循环(EGR)系统，其中，EGR系统包括EGR导管，该EGR导管流体地连接排气管道和进气管道，并且其中，在EGR导管中布置有气体馈送装置，该气体馈送装置被构造成将排气从排气管道馈送到进气管道。

该方法的特征在于其包括以下步骤：在EGR气体馈送装置上游的EGR导管中提供冲洗液，以便在冲洗液跟随排气朝向EGR气体馈送装置流动并进入该EGR气体馈送装置中时冲洗并清洁该EGR气体馈送装置。

该冲洗液/清洗液在发动机系统的运行期间跟随EGR流朝向气体馈送装置流动并进入该气体馈送装置中，在该气体馈送装置中，冲洗液/清洗液将通过从该气体馈送装置的在发动机的运行期间与EGR流接触的部分清除烟灰和其它积聚的沉积物来清洁气体馈送装置。这改善/确保了气体馈送装置的功能，这是因为：如果不清洁，积聚的沉积物可能会影响气体馈送装置的功能(例如，由于沉积物堆积在旋转部分与固定部分之间的间隙中，可能会阻止旋转部分自由地旋转)。

因而，该方法提供了排气的有效且可靠的再循环，特别是在进气侧的压力高于排气侧的压力的内燃发动机系统中，这是因为该方法消除了或至少减少了与用于馈送再循环的排气的气体馈送装置有关的耐久性问题。简而言之，该方法使EGR气体馈送装置成为商用发动机系统的关注对象。

除了防护功能和减少气体馈送装置的粘附风险等之外，所述冲洗/清洁操作还用于减少性能变化并允许使用较小的公差，这些较小的公差可以用于提高气体馈送装置的效率，例如在(例如罗茨鼓风机类型的)排量泵中使用较小的间隙。此外，至少在使用例如罗茨鼓风机类型的排量泵时，气体馈送装置可以用作EGR阀，这意味着可以省去单独的EGR阀。

在EGR导管中提供液体与EGR系统的常规防护相矛盾，因为通常会采取措施以避免在EGR系统中引入或产生(冷凝)液体，因为这可能会导致腐蚀或其它损害。另外，作为预防措施，通常也避免在旨在馈送气体而不是液体的馈送装置上游的导管中提供液体。

通常，冲洗液是水或水基液体，但也可以是例如酒精或酒精-水混合物或其它类型的液体，其可以储存在单独的罐中。原则上，引入到EGR导管中的冲洗液的一部分可以在引入前和/或引入期间呈气体形式，它例如可以是蒸汽，但当冲洗液/流体与气体馈送装置接触时，该冲洗液/流体应为液体形式，以表现出更高效的清洁性质。使用在引入到EGR导管中之前和期间都是液体形式的冲洗液可能更高效。

在一个冲洗/清洁步骤中使用的冲洗液的量可以变化，并且可以适配于例如EGR导管的尺寸(该EGR导管的尺寸又取决于发动机的尺寸)、发动机的当前和更早的运行条件、以及自上次冲洗操作以来所经过的时间。冲洗操作可以被允许持续一段时间并且可以重复。

在一个实施例中，该方法进一步包括以下步骤：在与EGR导管相关联布置的EGR冷却装置中或下游冷凝排气，以便形成EGR冷凝物，并且使用该EGR冷凝物作为冲洗液。这是一种提供冲洗液的高效方式，因为无论如何，系统中都会包含能够正常产生冷凝物的EGR冷却器。如果将EGR冷却装置布置在EGR气体馈送装置的上游，则在冷却装置中或者在冷却装置与气体馈送装置之间的导管中冷凝的排气因而被提供在气体馈送装置的上游。在这种情况下，不需要附加的硬件。然而，EGR导管可以被设计成对冷凝有特殊影响，例如通过形成在某些位置等处增强冷凝的通路。如果该冷却装置被布置在气体馈送装置的下游，则可以布置用于将冷凝物引导回到气体馈送装置上游的EGR导管中的通道(和阀)。不管该冷却装置和气体馈送装置的相对流动顺序如何，都可以布置某种类型的罐，以积聚所冷凝的排气并形成冲洗液供应。可以布置有通道以将冷凝物以可控方式从这样的储罐引导到EGR气体馈送装置上游的EGR导管的入口。

发动机系统通常被操作成避免EGR中的冷凝或使EGR中的冷凝最小化。在一个实施例中，根据需要，例如通过以下方式控制发动机系统以产生比正常运行期间(更)多的EGR冷凝物：i)以高效率操作EGR冷却装置(通过增加冷却介质的质量流量和/或降低冷却介质的温度)；ii)增加EGR质量流量(这会导致EGR流中的更大量的水，并因而导致更高的冷凝物产生率)；iii)增加在发动机中燃烧的空气-燃料混合物中的燃料比例，以便产生具有更高浓度的水的排气(例如，通过控制进气节气门以减少空气的量)；和/或iv)在发动机冷(即低于正常运行温度)时操作EGR系统，使得排气也是“冷”的，并且更易于高效地冷凝。

在一个实施例中，在EGR气体馈送装置上游的EGR导管中提供冲洗液的步骤包括以下步骤：经由被布置成与冲洗液罐和EGR导管流体连通的冲洗液通道，将冲洗液的至少一部分引入到EGR导管中。这是通过将EGR在EGR导管中直接冷凝而提供冲洗液的步骤的替代或补充。冲洗液罐内所包含的液体可以是先前已经积聚的EGR冷凝物，或是另一种液体，或者是EGR冷凝物和另一种液体的混合物。

在一个实施例中，该方法在内燃发动机系统的冷起动期间执行。术语“冷起动”是内燃发动机领域中公认的术语，并且其原则上是指发动机的温度低于正常运行温度的所有情形，通常是当发动机冷却介质/水的温度低于一定水平(例如，70℃)时。对气体馈送装置的冲洗/清洁可以用作在冷起动期间始终进行的例程措施。除了可以作为在冷起动时始终去除气体馈送装置中的烟灰等的良好例程之外，EGR冷却器还在发动机冷时产生更多的冷凝物，因此，如果该冷凝物用于冲洗气体馈送装置，则很可能在冷起动期间可以提供良好的冲洗液供应。

用冲洗液冲洗气体馈送装置的步骤也可以在发动机系统的正常运行期间(即，当发动机已经达到其正常运行温度时)执行。该发动机可以设有用于冷却介质的低温路径或回路，以在发动机的正常运行期间也允许产生更大量的冷凝物。

在一个实施例中，气体馈送装置被构造成通过至少一个旋转构件来馈送排气。优选地，气体馈送装置被构造成通过排量泵(优选是具有一对设有啮合凸角的转子的罗茨型鼓风机)来馈送排气。这样的泵适合于馈送排气，但如果不经受定期的清洁动作以去除烟灰等沉积物(例如用冲洗液冲洗)，则在这种特定应用中似乎不可靠。

在一个实施例中，该方法包括以下步骤：通过确定气体馈送装置的旋转构件的旋转摩擦力是否超过阈值来检测气体馈送装置中的烟灰、碳氢化合物或其它污染物的积聚沉积物的指示。

即使例如在每次冷起动时对气体馈送装置进行反复的冲洗/清洁，各种材料也可能在发动机的运行期间逐渐积聚在气体馈送装置中。通常，材料可能积聚在气体馈送装置的旋转构件和固定部分之间的间隙中。如上所述，气体馈送装置例如可以是罗茨鼓风机型的排量泵，其具有一对设有啮合凸角的转子，其中，在凸角与外围壳体之间存在小间隙。当该间隙开始被沉积的材料闭合时，它将逐渐增大旋转构件的旋转摩擦力。在某个时间点，或者直接在开始时(如果旋转构件已被卡住)，旋转摩擦力将高于阈值。因而，该实施例提供了关于气体馈送装置是否需要被清洁或以某种其它方式不能按预期起作用的指示。这可以用作执行用冲洗液冲洗气体馈送装置的步骤的触发器(该步骤也可以在没有任何此类触发器的情况下很好地执行)，但是，如下文进一步所述，在提供了这种指示的情况下，也存在其它可用的选项，例如使旋转构件来回旋转，或者即使气体馈送装置已被卡住或由于其它原因不能工作时，通过绕过气体馈送装置而允许发动机的继续运行。可以在发动机系统的正常运行期间、在发动机系统的起动期间(冷起动)或当发动机系统的“发动机部分”(活塞、气门、涡轮装置等)不运行时执行检测所述积聚沉积物的指示的步骤。气体馈送装置可以包括一个或多个旋转构件，并且可以确定一个或多个旋转构件的旋转摩擦力。

在一个实施例中，在将冲洗液提供到EGR导管中的步骤之前执行检测所述积聚沉积物的指示的步骤。因而，可以将“确定气体馈送装置的旋转构件的旋转摩擦力超过阈值”用作触发器，以便用冲洗液冲洗气体馈送装置。这种冲洗操作可以是无需基于旋转摩擦力的触发就执行的定期冲洗操作的补充。

在一个实施例中，旋转摩擦力的确定包括下列步骤中的一个或多个：

-测量被施加到旋转构件的扭矩；

-测量被布置成驱动气体馈送装置并使旋转构件旋转的驱动源的驱动功率，例如驱动马达电流；

-测量旋转构件的实际转速；和/或

-测量旋转构件在驱动功率的变化与所产生的转速变化之间的响应时间。

因而，能够根据不同的测量和计算及它们的组合间接地确定旋转摩擦力。

在一个实施例中，在检测到积聚沉积物的指示的情况下，该方法进一步包括以下步骤：沿着与正常运行条件下使用的旋转方向相反的反向旋转方向操作所述旋转构件。改变旋转方向可以使沉积物从气体馈送装置松脱。

在一个实施例中，所述旋转构件在短时间段内以脉冲方式沿所述反向旋转方向操作，其中，该脉冲反向操作之后是沿正常运行旋转方向的继续操作。首先，仅在短时间段内使旋转构件沿反向方向操作通常就足以去除沉积物。其次，仅在短时间段内反转方向不会对发动机系统的总体运行有任何重大影响。优选地，旋转构件沿反向方向操作的所述短时间段小于10s，优选小于5s。可以重复以脉冲方式使旋转构件沿反向旋转方向操作的该步骤。作为替代或组合，该方法可以包括以下步骤：以脉冲方式交替地沿反向旋转方向和正常旋转方向操作所述旋转构件。

在一个实施例中，在检测到积聚沉积物的指示的情况下，该方法进一步包括以下步骤：将被布置成驱动气体馈送装置和旋转构件的驱动马达的驱动功率增大到比正常运行条件下使用的功率水平高的功率水平。这可以导致沉积物松脱，并且可以与沿反向方向操作所述旋转构件结合使用或作为其替代来使用。

在一个实施例中，在检测到积聚沉积物的指示的情况下，该方法进一步包括以下步骤：将EGR导管中的排气流引导到旁通导管中，该旁通导管被布置成在气体馈送装置的上游和下游与EGR导管流体连通。当旋转构件已被卡住或气体馈送装置由于其它原因完全不工作时，这可以用作一种紧急解决方案。由此，发动机系统仍可运行，所以车辆仍可以使用且不需要任何立即牵引/救援。可以布置有发动机中断(engine break)或可变几何涡轮以增加排气管道中的压力，以便在没有气体馈送装置的情况下为EGR流提供驱动。进气节气门也可以用于提供EGR驱动。

在一个实施例中，在检测到积聚沉积物的指示的情况下，该方法进一步包括以下步骤：提高流经气体馈送装置的排气的温度。这可用于燃尽可能已积聚在气体馈送装置中的碳氢化合物(燃料和油渣)。为了高效地去除碳氢化合物，EGR导管中的排气的温度可以升高到大约120℃或甚至升高到大约150℃。

为了升高流经气体馈送装置的排气的温度，该方法可以包括以下步骤：操作内燃发动机系统，以便提高排气的温度和/或降低被布置在气体馈送装置上游的EGR导管中的EGR冷却装置的冷却效果。降低EGR冷却装置的冷却效果例如包括关闭该冷却器并使用EGR冷却器旁通通道。

根据第二方面，本发明涉及一种内燃发动机系统，该内燃发动机系统设有进气管道、排气管道以及排气再循环(EGR)系统，其中，EGR系统包括与排气管道和进气管道流体连接的EGR导管，并且其中，在EGR导管中布置有气体馈送装置，该气体馈送装置被构造成将排气从排气管道馈送到进气管道。该发动机系统的特征在于其被配置成控制上述方法步骤中的任一个。

在一个实施例中，该发动机系统包括冲洗液通道，该冲洗液通道被布置成与冲洗液罐和EGR导管流体连通，其中，该冲洗液通道被布置成允许将冲洗液引入到EGR气体馈送装置上游的EGR导管中，以便允许冲洗和清洁EGR气体馈送装置。

在一个实施例中，该发动机系统包括与EGR导管相关联布置的EGR冷却装置。

根据第二方面的变体，本发明涉及一种包括上述类型的内燃发动机系统的车辆。

根据进一步的方面，本发明涉及：

一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时控制上述方法的步骤；

一种计算机可读介质，该计算机可读介质承载有计算机程序，该计算机程序包括程序代码组件，该程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时控制上述方法的步骤；和

一种控制单元，该控制单元用于控制上述类型的内燃发动机系统，该控制单元被构造成控制上述方法的步骤。

在以下描述和从属权利要求中公开了本发明的进一步的优点和有利特征。