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技术领域

本发明涉及通过使用加热的曲轴箱强制通风装置来加速发动机暖机。

背景技术

在冷起动状况下，车辆发动机和传动系可能已冷却到环境温度。因此， 发动机和传动系中的每个组件需要被加热到期望的工作温度。克服较低的传 动系统温度并达到最佳的工作温度所花费的时间可能相当长。当发动机暖机 时，由于发动机流体(诸如，发动机油)在其相对冷时具有较高的粘度，因 此发动机内可能有高摩擦，且进一步地，热量可能损失到发动机冷却剂，从 而降低发动机的热效率。总之，这些影响可能导致较低的燃料经济性、发动 机磨损的增加以及排气排放的增加。因此，加速发动机暖机能够提供各种益 处。

已经开发出在发动机冷起动期间加速发动机加热的各种方法。例如，可 以经由专用加热器加热发动机进气空气。在另一些方法中，使用燃料喷射和/ 或点火正时调整以在起动期间用于加速加热。发明人在此已经认识到通过加 热进入曲轴箱的新鲜空气能够进一步改善到发动机内组件的热传递。特别地， 这可以允许低环境温度下较高的热传递率。因此，也已经开发出用于加热曲 轴箱气体的各种方法。例如，可以经由耦接到空气供给系统的加热组件加热 进气空气，诸如在US2,797,674中所示。在另一个示例中，如在US20050016474 中所示，进气空气可以在穿过加热箱之后被传送到曲轴箱，加热箱通过来自 发动机汽缸和排气的辐射热来预热。

然而，此类方法具有的问题是需要专用加热器，这可能增加部件复杂度 和成本。此外，加热器的操作可能导致燃料经济性缺陷。更进一步地，进气 歧管空气的加热可能恶化发动机的爆震极限，并减小发动机最大功率输出。 在依赖经由冷却剂的热交换的系统中，最大冷却剂温度可能限制能够传输的 热量。此外，冷却剂的相对缓慢加热可能限制能够被用以加热进气空气或曲 轴箱气体的运行时间(triptime)部分。因此，加热发动机进气空气可能完全 不同于加热有意进入曲轴箱的空气。它也不同于加热曲轴箱空气在离开曲轴 箱时所经过的配件(这么做是为了避免冻结)。

发明内容

在一个示例中，可以通过一种用于发动机的方法至少部分解决上述问题 中的一些，该方法包含：抽吸新鲜空气穿过双重壁排气系统的间隙空间以加 热该空气，然后将加热的空气引导至曲轴箱。以此方式，可以加速发动机加 热。

作为一个示例，发动机可以包括被配置为排气与空气热交换器的双重壁 排气歧管。(升压或未升压的)新鲜进气空气从进气节气门的上游被抽吸穿过 双重壁排气歧管的间隙空间以使用排气热加热该空气。然后该加热的空气被 引导至曲轴箱，用于曲轴箱强制通风(PCV)。这允许热量被传递到发动机内 部。传递率随环境温度减小而增加，从而允许发动机冷起动状况下较高的热 传递。换言之，更多热量在当最需要快速的发动机暖机时的状况期间被意外 地传递到适于发动机加热的位置。然后在进气节气门下游的发动机进气歧管 中接收从曲轴箱释放的曲轴箱蒸汽。然而，曲轴箱蒸汽的温度可以低于进入 曲轴箱的加热的空气的温度。例如，曲轴箱蒸汽可以处于曲轴箱的总体温度 (bulktemperature)。换言之，加热曲轴箱空气不会导致进入发动机的曲轴箱 蒸汽的温度的相应增加。因此，避免了与进气歧管空气的加热相关的问题， 诸如，爆震极限的恶化或发动机最大功率的减小。该方法还可以与在基本恒 定的流量下操作的曲轴箱通风系统一起使用以进一步改善漏气(blow-bygas) 机油分离。

以此方式，如本文描述的双重壁排气歧管建立协同功能，因为加热的进 气空气能够被抽吸到曲轴箱内以在期望发动机加热时精确地加速发动机热传 递，而不会加热传送到发动机进气的曲轴箱气体。通过在发动机冷起动期间 加速发动机加热，实现了燃料经济性、发动机性能和排气排放的改善。因此， 在冷环境温度下可能在出口管道中发生曲轴箱出水的冻结并且可能由于进入 曲轴箱的寒冷、潮湿的通风空气而加重。因此，通过向曲轴箱传送加热的空 气，减小了为防止结冰而加热PCV配件的需求。因此，这导致燃料经济性的 进一步改善和PCV性能的改善。

应当理解，提供上述概要是以简化的形式介绍构思的选择，这些构思在 具体实施方式中进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或 基本特征。要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式之后的权利要求唯 一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面和本公开的任何部分中 提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出根据本公开的实施例的示例发动机的示意图。

图2描绘示例双重壁排气歧管的示意图。

图3示出图2的双重壁排气歧管的横截面的示意图。

图4表示在自然吸气发动机中加热的空气经由双重壁排气歧管进入曲轴 箱的示意图。

图5示出升压空气在进入曲轴箱之前经由双重壁排气歧管加热的示意图。

图6示出加热的升压空气进入曲轴箱的示意图。

图7示出将加热的进气空气传送到曲轴箱以加速发动机加热的方法的高 级流程图。

图8示出PCV流量与传递到发动机的热量之间的示例关系。

图9示出诊断进气空气传送管的解耦的高级流程图。

图10示出从曲轴箱错位的进气空气传送管的示例检测。

具体实施方式

本申请描述了用于加热发动机系统(诸如，图1的发动机系统)中的曲 轴箱的方法和系统。随着排气循环通过双重壁排气系统(诸如，图2-3中示出 的排气系统)的间隙空间，来自排气的热量可以加热进气空气。自然吸气发 动机中的进气空气可以从进气节气门的上游被抽吸到间隙空间内(图4)。在 强制导通发动机中，进气空气可以从压缩机的下游(图5)和进气节气门的上 游被抽吸到间隙空间内。可替代地，经由压缩机加热的进气空气可以加热曲 轴箱(图6)，而不会经由间隙空间来加热。控制器可以经配置以执行程序(诸 如，图7的程序)以使进气空气流过曲轴箱并基于通过曲轴箱强制通风(PCV) 阀流到进气中的曲轴箱蒸汽量而调整燃料喷射和/或节气门位置。曲轴箱蒸汽 通过PCV阀的质量流量可以随传递到发动机的热量增加而增加(图8)。进一 步地，控制器可以经配置以基于曲轴箱温度诊断将加热的空气传送到曲轴箱 的管的错位，如在图9-10中所讨论。

图1是示出可以包括在汽车的推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸 的示意图。可以通过包括控制器12的控制系统和经由输入设备130来自车辆 操作者132的输入至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入设备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30(或汽缸30)可以包括燃烧室壁32，活塞36被定位在 燃烧室壁32中。活塞36可以耦接到曲轴40，以便活塞的往复运动被转变为 曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速系统(未示出)耦接到车辆的至 少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可以经由飞轮(未示出)耦接到曲轴 140以实现发动机10的起动操作。曲轴40被示出封闭在曲轴箱144内，该曲 轴箱144还包含润滑油78。

燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且可 以经由排气歧管48和排气通道76排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48 能够经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实 施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在该示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和 53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53可以均包括一个或多个凸轮 并可以利用可以由控制器12操作的凸轮廓线变换系统(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 多个来改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器 55和57确定。在可替代实施例中，进气门和/或排气门54可以通过电动气门 致动控制。例如，汽缸30可以可替代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被示出直接耦接到燃烧室30，用于经由电子驱动器68与 从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地向其中直接喷射燃料。以 此方式，燃料喷射器66提供燃料的所谓直接喷射到燃烧室30内。例如，燃 料喷射器可以安装在燃烧室的侧面(如所描述的)或燃烧室的顶部(接近火 花塞)。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出) 被传送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以替代地或附加地包 括布置在进气歧管44中的燃料喷射器，其被构造成提供燃料的所谓进气道喷 射到燃烧室30上游的进气道内。

进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节 流板64的位置可以经由提供给包括有节气门62的电动马达或致动器(即通 常被称为电子节气门控制(ETC)的构造)的信号由控制器12来改变。以此 方式，可以操作节气门62以改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进 气空气。可以通过节气门位置信号TP向发动机12提供节流板64的位置。进 气通道42可以包括空气质量流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用 于将相应的信号MAF和MAP提供给控制器12。

在选择的操作模式下，点火系统88能够经由火花塞92响应于来自控制 器12的火花提前信号SA向燃烧室30提供点火火花。虽然示出了火花点火部 件，但在一些实施例中，燃烧室30或发动机10的一个或多个其它燃烧室可 以以具有或没有点火火花的压缩点火模式操作。

排气传感器126被示出耦接到排放控制设备70上游的排气通道76。传感 器126可以是用于提供排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧 传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热 的EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制设备70被示出沿排气传感器 126下游的排气通道76布置。设备70可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集 器、各种其它排放控制设备或其组合。在一些实施例中，在发动机10的操作 期间，通过在特定空燃比范围内操作发动机的至少一个汽缸，排放控制设备 70可以被周期地重置。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/ 输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在这个特定示例中 被示为只读存储器芯片116)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据 总线。控制器12可以接收来自耦接到发动机10的传感器的各种信号，除了 前面讨论的那些信号，还包括：来自空气质量流量传感器120的导通空气质 量流量(MAF)的测量值；来自耦接到冷却套管114的温度传感器112的发 动机冷却剂温度(ECT)；来自耦接到曲轴箱(图1中未示出)的温度传感器 的曲轴箱温度；来自耦接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)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)；以及 来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号RMP可以由 控制器12根据信号PIP来产生。来自温度歧管压力传感器的歧管压力信号 MAP可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传 感器的各种组合，诸如有MAF传感器而无MAP传感器，反之亦然。在化学 计量操作期间，MAP传感器能够产生发动机转矩的指示。进一步地，该传感 器与检测的发动机转速一起能够提供被引导到汽缸内的充气(包括空气)的 估计值。在一个示例中，也被用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲 轴的每次回转产生预定数量的等间距脉冲。

存储介质只读存储器116可以使用表示处理器102可执行的指令的计算 机可读数据来编程，用于执行下面描述的方法以及预期的但未具体列出的其 它变体。关于图7和图9描述示例方法。

发动机10可以可选地包括压缩设备，诸如包括至少沿进气通道42布置 的压缩机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 以至少部分由沿排气通道76布置的涡轮机164(例如，经由轴)来驱动。对 于机械增压器，压缩机162可以至少部分由发动机和/或电机来驱动，且可以 不包括涡轮机。因此，可以通过控制器12改变经由涡轮增压器或机械增压器 提供给发动机的一个或多个汽缸的压缩量。升压传感器124可以耦接到压缩 机162下游的进气通道42，用于向控制器12提供信号BP。

图1进一步示出具有限定空气可以流过的间隙空间(interstitialspace)142 的双重壁外部140的排气歧管48。该间隙空间可以以类似于液体空间的方式 制造。图2-3的描述提供双重壁排气歧管的进一步细节。管道146被示出将间 隙空间142连接到节气门62上游的进气管道42并且连接到压缩机162(如果 存在)。因此，进气空气可以经由管道146被从进气通道42抽吸到间隙空间 142，在这里进气空气可以经由来自流过排气歧管48的排气的热传递而被加 热。在升压发动机的示例中，进一步的管道148可以从压缩机162和增压空 气冷却器(未示出)的下游抽吸升压进气空气。然后升压进气空气可以流过 管道148中的抽吸装置182，之后被引导到间隙空间142内。在一些实施例中， 抽吸到管道148内的升压进气空气可以被传送到管道146内，其中来自管道 146的升压空气可以行进到排气歧管的间隙空间内。进入间隙空间的进气空气 可以经由横跨排气歧管双重壁的热传递来加热。在升压实施例或自然吸气实 施例两者中，经由穿过间隙空间142而被加热的进气空气可以经由管道154 和油分离器152被引导到曲轴箱144内。曲轴箱144还可以经由管道165流 体耦接至进气歧管44以允许曲轴箱蒸汽流出曲轴箱144且被吸入发动机。曲 轴箱蒸汽可以包括来自汽缸的漏气(blow-bygases)，该漏气可以经由曲轴箱 强制通风(PCV)阀136被传输到进气歧管44。进一步地，在曲轴箱蒸汽被 传送到进气歧管44之前，可以经由油分离器162选择地过滤曲轴箱蒸汽中存 在的油颗粒。

以此方式，新鲜空气可以从进气节气门62的上游被抽吸至用作排气-空气 热交换器的双重壁排气歧管48的间隙空间142内。加热的进气空气可以被传 送到曲轴箱，用于加热的益处。特别地，曲轴箱能够被加热以加速到发动机 内部的热传递，而基本不会加热从曲轴箱释放到发动机进气中的曲轴箱蒸汽。 通过加热曲轴箱，减小了为了阻止结冰而加热PCV配件的需求。在高负荷操 作期间，通过传送进气空气通过间隙空间142，也可以冷却排气歧管48。下 面将参考图4-6进一步描述本公开的附加特征和实施例。

如上所述，图1仅示出多汽缸发动机的一个汽缸，且每个汽缸可以类似 地包括其自身的一组排气门/进气门、燃料喷射器、火花塞等。

现转至图2，其示出具有双重壁外部202的示例排气歧管200。图3示出 图2的排气歧管的横截面，图示说明了进气空气可以流过的双重壁外部的间 隙空间204。应当认识到，间隙空间204与排气可以流过的排气歧管200的内 腔206不同。因此，流过间隙空间204的进气空气可以经由来自在内腔206 内流动的热排气的热传递而被加热。

以此方式，图1-3的发动机系统实现一种用于发动机的方法，其中新鲜空 气被抽吸通过双重壁排气系统的间隙空间以加热该空气，然后加热的新鲜空 气被引导至曲轴箱。然后经由加热的进气空气从曲轴箱释放的曲轴箱蒸汽在 发动机操作期间被引导至进气歧管内并被吸入。

图4-6描绘使用加热的进气空气的曲轴箱暖机(warm-up)的不同实施例。 具体地，图4示出自然吸气发动机中的曲轴箱暖机的示例，而图5和图6示 出包含涡轮增压器的升压或强制导通发动机中的曲轴箱暖机的示例。进一步 地，图4和图5描述从进气通道到曲轴箱且在该曲轴箱之上通到进气歧管内 的单向进气空气流路径。在这些示例中，可能发生到节气门上游的进气通道 内的反向空气流，或者如果反向流被认为是不期望的，则进一步的管道行为 可以阻止反向流。

图4示出经由不包含升压设备的发动机中的双重壁排气歧管440(以横截 面示出)的进气空气加热的示例。在描述的示例中，较大部分的新鲜进气空 气通常进入进气通道418并在流入进气歧管408之前基于发动机工况由进气 节气门406调整。然后经调整的进气空气被从进气歧管408送入汽缸410，用 于与燃料一起燃烧。然后来自燃烧的排气被输出至排气歧管440。如先前图 2-3所详述，排气歧管440包含限定间隙空间416的双重壁外部。

曲轴箱强制通风(PCV)系统450耦接到进气节气门406下游的发动机 进气歧管，使得来自曲轴箱430的曲轴箱气体可以以受控的方式排放至发动 机进气。在正常发动机操作期间，汽缸410中的气体可能绕过活塞逸散。这 些漏气可以包括未燃烧的燃料、燃烧产物和空气。漏气能够稀释和污染油， 从而引起侵蚀发动机组件并有助于油泥堆积，进而弱化机油的保护和润滑性 质。在较高的发动机转速下，漏气能够增加曲轴箱压力，使得可能发生来自 密封的发动机表面的油泄漏。PCV系统450可以有助于以受控的方式从发动 机曲轴箱排放和移除漏气，以便减轻漏气的不良影响且可以将它们与发动机 进气流结合，使得它们在发动机内燃烧。通过将漏气重新引导至发动机进气 管，PCV系统450通过阻止将漏气排放至大气而有助于减小发动机排放。

PCV系统450包括定位在管道436中的PCV阀。PCV阀434可以包括常 规PCV阀或推拉式PCV阀。进一步地，PCV阀可以是确保曲轴箱气体从曲 轴箱430到进气歧管408的单向流动的单向阀。PCV阀434可以经由管道436 流体耦接至曲轴箱430并经由管道436流体耦接至发动机进气歧管408。曲轴 箱气体穿过PCV阀434的流量可以随发动机状况(诸如，发动机转速、发动 机负荷、进气歧管真空和曲轴箱温度)而变化。可以经由耦接至曲轴箱430 的温度传感器462监测曲轴箱温度。PCV系统450额外包含用于使机油蒸汽 与漏气分离的两个油分离器432和452。当曲轴箱空气经由进气歧管进入发动 机时，油分离器432从气流中去除大部分机油。当曲轴箱空气经由发动机的 进气通道418进入发动机时，油分离器452从气流中去除大部分机油。该流 径可能不经常使用并且可以被称为陈旧空气路径(staleairpath)，因为在该状 况下无新鲜空气被有意地引入。

在发动机冷起动期间，曲轴箱430可以经由位于节气门406上游的开口 426将较小部分的冷却器新鲜进气空气(如方形阴影线所指示)抽吸到管道 414内而被加热。冷却器进气空气可以流过管道414到间隙空间416内，在这 里冷却器进气空气可以经由来自排气的热传递通过双重壁排气歧管440的表 面加热，如在424处所指示。然后，加热的曲轴箱新鲜空气(如由交叉阴影 线所指示)可以通过曲轴箱空气传送管422流到曲轴箱430内，曲轴箱空气 传送管422流体耦接至第一上游油分离器452。在曲轴箱中，加热的曲轴箱新 鲜空气可以将热传递到曲轴箱430和发动机外部，从而加速发动机暖机。

传递到曲轴箱且因此传递到发动机内部的热量可以基于曲轴箱与进气空 气之间的温度差(其是环境温度的函数)并且进一步基于曲轴箱通风流量。 因此，在较低的环境温度下(诸如，在发动机冷起动时)，热传递率可以较高。 作为一个示例，在4g/s的曲轴箱通风流量下并具有200℃的温度差的状况下， 增加的热量将是：4g/s×200℃×1J/gK＝800W。由于该热量经由曲轴箱直接 传递到发动机内部，因此在冷起动期间发动机暖机被加速。如(图8中的) 映射图800的曲线802所示，随着PCV流量增加，传递到曲轴箱和发动机内 部的热量也可以相应地增加。

进入排气歧管的间隙空间的空气的温度低于排出排气歧管的间隙空间的 空气的温度，此外，从曲轴箱抽吸(即排出曲轴箱)的曲轴箱蒸汽的温度低 于进入曲轴箱的加热的空气(即加热的曲轴箱新鲜空气)的温度。排出曲轴 箱的曲轴箱蒸汽的温度保持在曲轴箱的整体温度(bulktemperature)。这减少 了与进气歧管空气的意外加热相关联的问题，诸如最大发动机功率的减小和 发动机爆震极限的恶化。这样一来，在由于进气歧管真空接近零而引起PCV 新鲜空气流停止时的高负荷状况下，遭遇爆震极限。因此，正当加热流可能 具有潜在的问题即具有定向的负面影响时，该加热流停止。

加热的曲轴箱新鲜空气被引导至曲轴箱内，在此之后，从曲轴箱抽吸曲 轴箱蒸汽(在曲轴箱温度下)。然后曲轴箱蒸汽经由PCV阀434被引导到进 气歧管408内。第二油分离器432可以在排出曲轴箱430的进气空气和蒸汽 再进入进气歧管408之前从其中过滤机油。曲轴箱新鲜空气和曲轴箱蒸汽通 过PCV阀434的流量可以由发动机真空控制。例如，在较高的发动机转速和 负荷下，当进气真空较高(即歧管压力较低)时，可以增加曲轴箱蒸汽进入 管道414且然后通过PCV阀434的流量。

进一步地，在图4的示例中，曲轴箱新鲜空气可以仅沿一个方向流动。 特别地，该单向流动可以包括使空气从节气门406上游的进气通道418通过 管道414、经由间隙空间416、通过进气空气传送管422且穿过上游油分离器 452流动到曲轴箱430内。单向流动可以继续从曲轴箱430穿过下游油分离器 432、通过管道436、经由PCV阀430到进气节气门406下游的进气歧管408 内。换言之，进气空气可以不从曲轴箱430经由管道422通过间隙空间416 在管道414内流动以进入节气门406上游的进气通道418。在一些实施例中， 由于该单向流动，可以减小对上游油分离器452的需求，从而允许省略油分 离器452。因此，这提供了部件减少的益处。

如上所述，进入图4的自然吸气发动机的进气空气可以处于环境温度， 且因而基本比冷起动下的排气温度冷。因此，在未升压发动机中，进入间隙 空间416的进气空气可以较冷，且因此可以经由来自排气的热传递被加热到 较高的温度。可以通过在曲轴箱空气传送管422的入口侧附近耦接到曲轴箱 430的温度传感器462来估计经由管道422最终进入曲轴箱430的加热的进气 空气(本文也称为曲轴箱新鲜空气)的温度。如图4所示，温度传感器462 可以耦接到曲轴箱430的一侧，即曲轴箱空气传送管422附接的同一侧。在 一个示例中，管道422可以被配置为管(tube)。在另一个示例中，管道422 可以是导管(pipe)。在可替代示例中，温度传感器462可以耦接在管道422 中或管道436中。然而，该温度传感器可以不耦接在曲轴箱430内侧。

如图4所示，将新鲜空气抽吸到曲轴箱内包括从进气节气门的上游抽吸 新鲜空气。作为对比，将曲轴箱蒸汽抽吸到进气歧管内包括抽吸进气节气门 下游的曲轴箱蒸汽。

现转至图5和图6，其示出在包括升压设备的发动机系统中的曲轴箱加热 的示例。具体地，当在升压状况下时，进气空气被从压缩机的下游和进气节 气门的上游抽吸至曲轴箱内，并且被引导到曲轴箱，用于发动机暖机。从压 缩机的下游抽吸的进气空气可以在压缩机内的压缩期间被加热。图5的示例 实施例500描述在将加热的进气空气传送到曲轴箱之前进一步通过穿过双重 壁排气歧管的间隙空间而加热压缩的升压空气。图6的示例实施例600可以 不包括在将升压的进气空气引导至曲轴箱之前额外地加热压缩的升压空气。 因此，先前在图4中引入的组件在图5和图6中被类似地编号，且未被重新 介绍。

在图5的示例(实施例500)中，较大部分的新鲜进气空气通常进入进气 通道418且流过压缩机502，在这里空气可以被升压至较高的压力且还可以在 压缩期间被加热。因此，该升压的进气空气可以在通过进气节气门406调整 并流入进气歧管408之前流过增压空气冷却器504。

较小部分的进气空气可以经由第一通道506被从压缩机502的下游抽吸 到管道514内。孔口(或抽吸装置)508可以耦接至第一通道506，以便控制 从压缩机下游的高压位置到管道514内的升压进气空气流。因此，抽吸装置 508可以用作计量孔口。进一步地，一部分进气空气可以在升压和未升压发动 机工况期间被抽吸到管道520内。来自管道520的进气空气可以与从曲轴箱 释放的曲轴箱蒸汽混合并被传送到进气节气门406下游的进气歧管。

在升压状况期间从压缩机502的下游被抽吸到管道514内的进气空气可 以经由压缩加热被加热。因此，从压缩机的下游进入管道514的进气空气的 温度(参见由对角阴影线指示的温暖升压空气)可以比环境空气温度更温暖， 并且比从压缩机的上游进入管道514的空气更温暖。因此，在未升压发动机 工况期间进入管道514的进气空气可以比在升压发动机工况期间吸入的进气 空气更冷。

管道514可以将温暖的升压进气空气引入双重壁排气歧管440的间隙空 间416，其中温暖的进气空气可以经由来自排气的热传递而被进一步加热。然 后加热的进气空气(由交叉阴影线所指示)可以经由在一侧534处进入曲轴 箱430的进气空气传送管422被引导至曲轴箱430。热量从进入曲轴箱的热曲 轴箱新鲜空气直接传递到曲轴箱和发动机内部，从而加速发动机暖机。在将 热传递到发动机内部之后，曲轴箱新鲜空气可以通过油分离器432排出曲轴 箱430。然后曲轴箱蒸汽经由管道436和PCV阀434被引导至在节气门406 下游的某一位置处的进气歧管408内。如在图4的示例中，进气空气在将其 热量传递到曲轴箱内部的部件之后可以在较低的温度下排出曲轴箱430。因 此，排出曲轴箱的曲轴箱流的温度可以低于进入曲轴箱的加热空气的温度。 注意，在图5的示例中曲轴箱包含单个下游油分离器432。在此，通过曲轴箱 的进气空气的单向流动确保在曲轴箱430的出口侧536处使用单个油分离器 432(与图6的示例不同)。进气空气可以沿一个方向从压缩机502的下游通 过管道514和间隙空间416并经由进气空气传送管422流入曲轴箱430。进一 步地，单向流动可以包括进气空气经由出口侧536上的油分离器432排出曲 轴箱430、经由PCV阀434穿过管道436并进入进气节气门下游的进气歧管 408。因此，类似于图4，进气空气可以不从入口侧534排出曲轴箱430、穿 过进气空气传送管422、经过间隙空间416并进入管道514。在升压期间，新 鲜空气被推送通过430进入发动机的入口气道。当未升压时，曲轴箱蒸汽可 以被抽吸通过曲轴箱到进气歧管。以此方式，图5的系统总是(包括在升压 和未升压状况期间)提供单向的曲轴箱强制通风。

以此方式，加热的新鲜空气在发动机冷起动状况期间被抽吸到曲轴箱内。 进一步地，新鲜空气在升压和未升压发动机工况期间被抽吸到曲轴箱内。通 过穿过间隙空间的通道将进气空气引导到曲轴箱内，进气空气能够经由横跨 排气歧管壁的热传递而被加热。通过穿过间隙空间的通道将升压进气空气引 导到曲轴箱内，进气空气能够经由压缩加热以及横跨排气歧管壁的热传递而 被加热。

现转至图6，其描述升压发动机系统中的曲轴箱加热的另一个示例实施例 600。具体地，曲轴箱经由从压缩机的下游抽吸的热升压进气空气而被加热， 而没有经由通过双重壁排气歧管的间隙空间的升压进气空气的额外加热。换 言之，从压缩机的下游抽吸的热升压进气空气直接流到曲轴箱内。

在描述的示例中，虽然较大部分的进气空气可以流过压缩机502、通过增 压空气冷却器504并穿过进气节气门406到进气歧管408内，但较小部分的 升压进气空气可以从压缩机的下游被抽吸以加热曲轴箱430。较小部分的进气 空气可以经由开口625从压缩机502的下游和增压空气冷却器504的上游进 入第一通道606。该较小部分的进气空气可以处于升压压力且由于压缩加热， 还可以处于比环境温度更高的温度(如对角阴影线所示)。因而，抽吸装置608 可以耦接至第一通道606以将计量的空气流从加压源提供到通道606内。第 一通道606流体耦接到管道436，管道436转而经由PCV阀434使曲轴箱430 流体耦接至进气节气门406下游的某一位置处的进气歧管408。

进入第一通道606的进气空气可以经由抽吸装置608计量且可以流过止 回阀610到管道436内。在结合点642处，进气空气可以经由第一油分离器 652朝向曲轴箱430流入管道436内。经由第一油分离器652进入曲轴箱430 的热进气空气可以将热量传递到曲轴箱和发动机内部，从而加速发动机暖机。 然后经由热进气空气的引入而释放的曲轴箱蒸汽可以被引导穿过第二油分离 器632到管道622内。从此处，曲轴箱蒸汽可以经由通道614被传送到压缩 机上游的位置620处的进气通道418。曲轴箱蒸汽可以通过穿过双重壁排气歧 管440中的间隙空间416而被引导至压缩机入口。传送到压缩机入口的曲轴 箱蒸汽可以处于比进入曲轴箱的空气更低的温度。特别地，当空气排出曲轴 箱时，其处于非常接近油温度的曲轴箱温度。这是因为较小流量(4升/秒) 的曲轴箱蒸汽进入较大体积(20升)的进气通道内，且因此气体具有显著的 滞留时间以及迷宫(labyrinth)路径。

在未升压状况期间，曲轴箱新鲜空气可以经由通道614被从节气门406 的上游和压缩机502的上游抽吸。在此，使用进气歧管真空将进气空气吸入 双重壁排气歧管的间隙空间内，然后加热的进气空气被传送到曲轴箱。然后 处于总体曲轴箱温度下的曲轴箱蒸汽可以经由管道436和PCV阀434被传送 到进气节气门406下游的发动机进气。以此方式，在图6的实施例中实现进 气歧管与曲轴箱之间的空气的双向流动。定位在曲轴箱430的任一侧上的油 分离器652和632在双向流动的任一方向期间确保从曲轴箱蒸汽中分离机油。

以此方式，曲轴箱与发动机部件可以一起在发动机冷起动期间被加热。 在自然吸气发动机的示例中，进气空气可以被从进气歧管的上游抽吸且加热 的空气能够通过穿过双重壁排气歧管的间隙空间而被传送至曲轴箱。在升压 发动机的示例中，可以从进气节气门的上游和压缩机的下游抽吸进气空气。 通过从压缩机的下游抽吸进气空气，经由压缩加热而加热且可选地经由穿过 双重壁排气歧管的间隙空间而进一步加热的进气空气被用于对发动机部件的 热传递。通过在发动机冷起动期间加热曲轴箱且将热量直接传递到需要热量 的发动机内部，能够加速发动机暖机。

经由来自加热的进气空气的热传递而加热曲轴箱空气可以不导致进入进 气歧管的曲轴箱蒸汽的温度的相应增加。因此，曲轴箱蒸汽的温度可以保持 处于总体曲轴箱温度，从而减小进气歧管的意外加热的可能性。因此，可以 避免诸如发动机功率减少和劣化爆震极限的影响。

如前所述，耦接到曲轴箱430的温度传感器462可以经配置以测量进入 曲轴箱的空气温度。该传感器可以允许控制器确认接收加热的进气空气。随 着曲轴箱内接收的加热的进气空气量增加，由温度传感器估计的进入曲轴箱 的空气的温度可以更高。此外，由于经由422接收的进气空气通过穿过间隙 空间而被加热，因此随着排气温度增加，经由进气空气传送管422接收的进 气空气的温度也增加。因此，发动机控制器可以基于排气温度并进一步基于 曲轴箱流量来预测预期的曲轴箱温度(或其替代物即发动机油温度)。如本文 在图9中所详述，发动机控制器可以基于估计的曲轴箱温度与预期的曲轴箱 温度的偏差来指示管422的错位。例如，可以基于(如由温度传感器462所 估计的)进入曲轴箱的空气的温度低于(如基于排气温度而估计的)预期的 曲轴箱温度来指示管错位。通过确定管错位，排放到大气的曲轴箱蒸汽被减 少，从而改善发动机排放。关于图10描述管错位的示例检测。

同样如图7所详述，基于曲轴箱蒸汽的烃含量，可以执行燃料和/或空气 流调整以维持汽缸燃烧空燃比。例如，可以基于抽吸到进气歧管内的曲轴箱 蒸汽来调整进气节气门位置，随着进入进气歧管的曲轴箱蒸汽流增加，进气 节气门的打开程度减小。即使曲轴箱被通风，这也允许燃烧空燃比被维持(例 如)在化学计量比。

现转至图7，其示出用于加热曲轴箱和发动机内部且同时维持发动机燃烧 空燃比的示例程序700。具体地，该程序实现经由穿过双重壁排气歧管的间隙 空间而抽吸到曲轴箱内的空气的加热。可以通过使加热的进气空气流动而加 热曲轴箱和发动机内部。然后，使用加热的空气抽吸的曲轴箱蒸汽被引导到 进气歧管内。进一步地，可以基于经由PCV流到进气歧管内的曲轴箱蒸汽的 流量的估计值来调整进气节气门位置以维持燃烧空燃比。

在702处，可以估计和/或测量发动机工况。可以估计示例工况，诸如操 作者转矩要求、踏板位置、发动机转速、MAP、MAF、BP、升压水平等。在 704处，新鲜进气空气可以经由穿过双重壁排气歧管的间隙空间被从进气节气 门的上游引入曲轴箱。当流过间隙空间时，进气空气可以经由与排气歧管的 热传递而被加热，由于热排气的流动，排气歧管被加热。在一个示例中，从 进气节气门的上游抽吸进气空气包括将环境状况(温度和压力)下的新鲜进 气空气抽吸到曲轴箱内，诸如在图4的自然吸气发动机系统的示例中。在另 一个示例中，从进气节气门的上游抽吸进气空气包括将升压空气从节气门的 上游和压缩机的下游抽吸到曲轴箱内，升压进气空气在压缩机处经由压缩加 热而被加热。例如，如关于图5的升压发动机系统所示，抽吸空气包括从压 缩机的下游抽吸升压加热的进气空气穿过抽吸装置并经过止回阀以在双重壁 排气系统的间隙空间内被进一步加热。

在又一个示例中，抽吸进气空气包括将热升压进气空气直接抽吸到曲轴 箱内，而无需穿过排气歧管的间隙空间。如关于图6的发动机系统所示，这 可以包括将热压缩空气从压缩机的下游通过抽吸装置和止回阀直接抽吸到曲 轴箱内。

接着在706处，加热的进气空气可以流入曲轴箱内同时将热量传递到发 动机内部。以此方式，加速了发动机暖机，特别是在发动机冷起动状况期间。 在图4的自然吸气发动机和图5的升压发动机的示例中，加热的进气空气可 以经由进气空气传送管422进入曲轴箱。在图6的升压发动机的示例中，热 压缩空气可以经由管道436进入曲轴箱。根据升压水平，相对于从图4和图5 的双重壁排气歧管的间隙空间进入曲轴箱的加热的进气空气，在图6的示例 中进入曲轴箱的进气空气可以更冷。

在708处，可以将曲轴箱蒸汽从曲轴箱抽吸到进气歧管内。在曲轴箱温 度下的曲轴箱蒸汽可以流过PCV阀到进气节气门下游的进气歧管内。如先前 关于图4-6所述，从曲轴箱抽吸的曲轴箱蒸汽的温度可以低于加热的进气空气 的温度。例如，曲轴箱蒸汽可以维持处于总体曲轴箱温度。曲轴箱蒸汽可以 基于发动机工况(诸如在未升压状况期间的进气歧管真空水平和在升压状况 期间的升压水平)而被抽吸到进气歧管内。

在710处，可以基于曲轴箱流来调整一个或多个发动机致动器，以便维 持燃烧空燃比处于化学计量或接近化学计量，即使曲轴箱被通风到进气歧管。 例如，可以调整进气节气门位置以补偿PCV流。PCV流量可以基于发动机转 速和负荷。例如，随着进入进气歧管的曲轴箱蒸汽流增加，进气节气门的打 开程度可以减小。因此，在一个示例中，当发动机油温较高时，PCV流的烃 含量可以较高，且燃料喷射器可以在较热的状况期间比在较冷的状况期间使 更少的燃料流动。在另一个示例中，在发动机冷起动期间，当发动机油温较 低时，PCV流的烃含量可以较低，且燃料喷射器可以在较冷的状况期间比在 较热的状况期间使更多的燃料流动。

在712处，可以基于PCV流和节气门位置来调整燃料喷射和/或火花正时 以提供发动机转速控制。例如，随着排气温度增加和PCV流的烃含量增加， 燃料喷射可以减少。还可以基于PCV流和节气门位置来调整火花正时。

现转至图9，其描述用于诊断将加热的进气空气传送到曲轴箱的管的错位 的示例程序900。传送管的错位基于加热的空气的温度小于阈值(或预期)温 度。因此，管的错位可能引起曲轴箱蒸汽被释放至大气中，从而导致增加的 排放。因而，可以定期监测进气空气传送管的位置。

在902处，可以估计曲轴箱温度。在一个示例中，可以在曲轴箱的入口 附近感测曲轴箱温度，其中在单向曲轴箱流动期间在该入口处接收加热的曲 轴箱新鲜空气。如果确定进入曲轴箱的空气未被排气或压缩机加热，则可以 确定曲轴箱空气传送管可能错位。可以经由耦接到曲轴箱的温度传感器(诸 如，图4-6的温度传感器462)来估计曲轴箱温度。该温度传感器可以在接近 曲轴箱空气传送管的某一位置处耦接到曲轴箱。在另一个示例中，该温度传 感器可以位于曲轴箱入口处和任何可能的管错位的曲轴箱侧面上。在904处， 可以至少基于排气温度来确定预期的曲轴箱温度。例如，随着排气温度增加 且更多的热量被从排气歧管传递到流过排气歧管的间隙空间的进气空气，可 以预期曲轴箱温度成比例地增加。如果温度传感器开始感测未被排气或压缩 机加热的曲轴箱新鲜空气，则可以确定某些事情是错误的且曲轴箱空气传送 管可能已经错位。

在906处，将预期的曲轴箱温度与估计的曲轴箱温度相比较以确定估计 值是否低于预期值。在一个示例中，可以确定估计的曲轴箱温度是否小于预 期的曲轴箱温度超过阈值量。在一个示例中，发动机曲轴箱暖机时间可以被 监测并用于诊断管错位。在另一个示例中，可以基于是否存在进入曲轴箱的 热空气来确定管错位。

如果估计的曲轴箱温度不低于预期的曲轴箱温度，则在910处可以确定 曲轴箱空气传送管没有错位。即，曲轴箱空气传送管可以如预期的那样流体 附接到曲轴箱入口处的油分离器。否则，在908处，如果估计的曲轴箱温度 低于预期的曲轴箱温度超过阈值量，则可以指示将进气空气传送到曲轴箱内 的曲轴箱空气传送管错位。额外地，可以设置诊断代码以指示移位且可以激 活故障指示灯(MIL)。此外，响应于曲轴箱空气传送管的错位的指示，可以 减小发动机升压压力。特别地，控制器可以采取各种动作来降低某些管断开 的害处。例如，在图5描述的系统中，如果管在油分离器432处断开，则阻 止发动机进入升压状况将防止曲轴箱气体大量排放到大气中。以此方式，通 过将在曲轴箱处接收的来自双重壁排气歧管的间隙空间的进气空气的温度与 预期的曲轴箱温度比较，能够检测进气空气传送管的移位。

现参考图10描述管错位的示例检测。具体地，映射图1000在曲线1002 上描述排气温度、在曲线1004上描述预期的曲轴箱温度并且在曲线1006上 描述估计的曲轴箱温度。

在t1处，可以存在发动机冷起动状况。在发动机冷起动期间，排气温度 可以是低的且发动机温度可以是低的。在这种状况期间，为了加速发动机加 热，进气空气通过穿过双重壁排气歧管的间隙空间而被传送到发动机曲轴箱。 然后，曲轴箱蒸汽经由PCV阀通风至进气歧管。因此，当在重起动期间排气 温度随汽缸燃烧而上升时，排气歧管的温度可以上升，从而允许更多热传递 到穿过排气歧管的间隙空间的进气空气。然后加热的进气空气被传送至曲轴 箱，从而允许对曲轴箱和发动机内部的直接热传递。因此，随着排气温度上 升且进气空气经由排气歧管的间隙空间被传送到曲轴箱，曲轴箱的温度被预 期增加。在描述的示例中，在排气温度高于阈值之后，预期的曲轴箱温度随 着排气温度增长而增长。

估计实际曲轴箱温度并将其与在进气空气和PCV通风的流动期间的预期 温度进行比较。可以通过耦接至曲轴箱的入口的温度传感器来估计曲轴箱处 的温度。因此，当曲轴箱接收加热的进气空气时，估计的温度可以保持处于 预期温度的阈值或在该阈值之内。在t1处，注意到估计温度的突然下降。特 别地，估计温度偏离(低于)预期温度超过阈值量。响应于该偏差，在t1处， 可以确定曲轴箱的突然冷却是由于从排气歧管的间隙空间传送加热的进气空 气的进气空气管与曲轴箱入口错位。这样一来，由于管的错位，曲轴箱蒸汽 可能被释放到大气，从而劣化发动机排放。因此，响应于错位的检测，在t1 处向车辆操作者提供管错位的指示。以此方式，管相对于曲轴箱的错位在PCV 通风期间被快速检测且能够被迅速解决。

在一个示例中，一种发动机系统包含：发动机进气歧管；进气节气门； 曲轴箱；耦接到曲轴箱的温度传感器，其用于估计在曲轴箱入口处接收的空 气的温度；升压设备；以及排气系统，其具有限定间隙空间的双重壁外部。 该发动机系统可以进一步包含：第一管道，其经配置以从升压设备的下游和 进气节气门的上游的进气歧管抽吸空气，且将空气传送穿过间隙空间到曲轴 箱；第二管道，其经配置以将曲轴箱蒸汽从曲轴箱传送到进气节气门下游的 进气歧管；以及控制器，其配置有存储在非临时性存储器上的计算机可读指 令。这些指令可以使发动机系统能够经由第一管道将进气空气从进气节气门 的上游抽吸至间隙空间内；通过穿过间隙空间来加热所抽吸的进气空气；经 由第一管道将加热的空气引导至曲轴箱；以及使用加热的空气将从曲轴箱抽 吸的曲轴箱蒸汽经由第二管道引导至节气门下游的进气歧管。控制器可以包 括基于在曲轴箱入口处接收的空气的温度低于阈值来指示第一管道的错位的 进一步指令。进一步地，控制器可以基于经由第二管道接收的曲轴箱蒸汽的 量和空燃比来调整进气节气门的位置，该空燃比是基于排气温度估计的。在 一些发动机系统中，第一管道可以进一步包括止回阀以实现升压或未升压空 气到间隙空间的单向流动。

以此方式，可以通过将加热的进气空气传送至曲轴箱内而加速发动机暖 机。同时，处于曲轴箱温度的曲轴箱蒸汽可以流至进气歧管内，而不会加热 进气歧管。因而，可以避免诸如发动机功率的减小和爆震极限的减小的问题。 通过加速发动机暖机，可以实现燃料经济性益处且可以减少发动机磨损。进 一步地，可以改善排气排放和发动机性能。通过使加热的进气空气流动至曲 轴箱内，还可以减少PCV管件的结冰，从而实现改善PCV系统的性能。

注意，包括在本文中的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆 系统构造一起使用。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的 一个或多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此， 所示的各种行为、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行或在某 些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文面描述的实施例的特征和优 点所必需的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的特定策略，所示的 行为、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复地执行。此外，所述的行为、 操作和/或功能可以图形化地被程序化到发动机控制系统的计算机可读存储介 质的非临时性存储器之内的代码。

应当认识到，本文所公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些 具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述 技术可以使用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开 的主题包括本文所公开的各种系统和构造和其它特征、功能和/或性质的所有 新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出被当做新颖的和非显而易见的特定组合和子组 合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样 的权利要求应当被理解为包括一个或多个这样的元件的组合，既不要求也不 排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它 组合和子组合可以通过本申请的修改或通过在这个相关的申请中出现的新权 利要求被要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、 等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。