用于當(dāng)排氣再循環(huán)正在流動(dòng)時(shí)使用進(jìn)氣氧傳感器估計(jì)增壓空氣冷卻器冷凝液存儲(chǔ)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于當(dāng)排氣再循環(huán)正流動(dòng)時(shí)使用進(jìn)氣氧傳感器估計(jì)增壓空氣冷卻器冷凝液存儲(chǔ)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)械增壓發(fā)動(dòng)機(jī)可以被配置為壓縮進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境空氣，以便增加功率?？諝獾膲嚎s可以引起空氣溫度的增加，因此中間冷卻器或增壓空氣冷卻器(CAC)可以被用來(lái)冷卻被加熱的空氣，由此增加空氣密度，并進(jìn)一步增加發(fā)動(dòng)機(jī)的潛在功率。當(dāng)環(huán)境空氣溫度降低時(shí)，或在潮濕或多雨的天氣狀況期間(在此狀況下進(jìn)氣空氣被冷卻至水的露點(diǎn)之下)，冷凝液可以在CAC中形成。通過(guò)增加水蒸汽濃度并且因此增加冷凝能夠發(fā)生的溫度，低壓排氣再循環(huán)(EGR)能夠進(jìn)一步增加CAC中的冷凝液量。冷凝液可以在CAC的底部處或內(nèi)部通道和冷卻的湍流器中聚集。在某些氣流狀況下，冷凝液可以離開(kāi)CAC并作為水滴進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。如果過(guò)多冷凝液被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入，那么發(fā)動(dòng)機(jī)失火和/或燃燒不穩(wěn)定性可以發(fā)生。
[0003]解決由于冷凝液吸入引起的發(fā)動(dòng)機(jī)失火的其他嘗試包括避免冷凝液累積。在一個(gè)示例中，可以降低CAC的冷卻效率，以便減少冷凝液形成。然而，發(fā)明人在此已經(jīng)意識(shí)到此類方法的潛在問(wèn)題。具體地，盡管一些方法可以減少或減慢CAC中的冷凝液形成，但冷凝液仍會(huì)隨著時(shí)間的推移而累積。如果這種累積不能被停止，在加速期間冷凝液的吸入可以引起發(fā)動(dòng)機(jī)失火。此外，在另一示例中，可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器，以便在冷凝液吸入期間增加燃燒穩(wěn)定性。在一個(gè)示例中，冷凝液吸入可以基于質(zhì)量空氣流率和CAC中的冷凝液量；然而，這些參數(shù)可能不會(huì)準(zhǔn)確地反應(yīng)離開(kāi)CAC并進(jìn)入進(jìn)氣歧管的增壓空氣中的水量。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)失火和/或不穩(wěn)地燃燒仍然可以發(fā)生。此外，由于EGR可以將另外的濕氣引入增壓空氣，因此一些用于估計(jì)CAC內(nèi)的水積聚的系統(tǒng)只可以在EGR關(guān)閉(例如，不流動(dòng))時(shí)是準(zhǔn)確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)示例中，上述問(wèn)題可以通過(guò)一種用于基于增壓空氣冷卻器(CAC)處的水存儲(chǔ)來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的方法來(lái)解決，水存儲(chǔ)基于設(shè)置在CAC下游的氧傳感器的輸出、環(huán)境濕度和排氣再循環(huán)(EGR)流量。具體地，氧傳感器可以被設(shè)置在CAC的出口處。發(fā)動(dòng)機(jī)控制器可以使用氧傳感器的輸出來(lái)確定離開(kāi)CAC的增壓空氣的水含量。進(jìn)入CAC的增壓空氣的水含量可以通過(guò)環(huán)境濕度加上進(jìn)入CAC上游的進(jìn)氣通道的EGR(例如，低壓EGR)的水含量來(lái)估計(jì)。EGR的水含量可以基于排氣中的水蒸汽量和流入進(jìn)氣通道的排氣量(例如，EGR流量)。EGR流量可以根據(jù)設(shè)置在EGR通道中的EGR流量測(cè)量傳感器(諸如DPOV傳感器)來(lái)確定。在一個(gè)示例中，環(huán)境濕度可以通過(guò)設(shè)置在CAC和EGR通道上游的濕度傳感器來(lái)測(cè)量。進(jìn)入CAC的增壓空氣的水含量與離開(kāi)CAC的增壓空氣的水含量之間的差然后可以表示CAC內(nèi)的水存儲(chǔ)率(例如，水積聚率)。響應(yīng)于經(jīng)確定的水存儲(chǔ)率(或量)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器然后可以調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，以增加燃燒穩(wěn)定性、減少CAC中的冷凝液形成和/或從CAC排出冷凝液。因此，可以減少CAC內(nèi)的冷凝液形成，并且可以降低由于水吸入而引起的發(fā)動(dòng)機(jī)失火和燃燒不穩(wěn)定性。
[0005]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決在上面或在本公開(kāi)的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說(shuō)明】
[0006]圖1是包括增壓空氣冷卻器的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0007]圖2是用于基于EGR流量和進(jìn)氣氧傳感器的輸出估計(jì)增壓空氣冷卻器處的水存儲(chǔ)的方法的流程圖。
[0008]圖3是用于基于增壓空氣冷卻器處的水存儲(chǔ)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的方法的流程圖。
[0009]圖4示出了圖示說(shuō)明基于增壓空氣冷卻器處的水存儲(chǔ)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的示例調(diào)整的曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0010]以下描述涉及用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(諸如圖1的系統(tǒng))中的增壓空氣冷卻器(CAC)中的水存儲(chǔ)的系統(tǒng)和方法。氧傳感器可以被設(shè)置在CAC的出口處。氧傳感器可以被用來(lái)確定離開(kāi)CAC的水量。進(jìn)入CAC的水量可以基于環(huán)境濕度和當(dāng)EGR正在流動(dòng)時(shí)的EGR流量來(lái)估計(jì)。例如，低壓EGR系統(tǒng)可以將另外的水引入到CAC上游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)。因此，當(dāng)EGR流量增加時(shí)，進(jìn)入CAC的增壓空氣中的水量可以增加。在圖2中示出了用于基于進(jìn)入與離開(kāi)CAC的水量之間的差來(lái)確定CAC中的水積聚率(例如，水存儲(chǔ)率或量)的方法。如圖3所示，發(fā)動(dòng)機(jī)控制器然后可以基于水存儲(chǔ)率或量來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可以包括調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器，以降低CAC的冷卻效率、從CAC吹掃(purge)冷凝液和/或增加水被發(fā)動(dòng)機(jī)吸入期間的燃燒穩(wěn)定性。圖4示出了基于CAC處的水存儲(chǔ)的示例發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器調(diào)整。以此方式，使用氧傳感器、濕度傳感器和EGR流量傳感器來(lái)估計(jì)進(jìn)入與離開(kāi)CAC的增壓空氣中的水含量可以允許當(dāng)EGR正在流動(dòng)時(shí)確定CAC中的冷凝液存儲(chǔ)?；诶淠捍鎯?chǔ)的發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器調(diào)整然后可以減少CAC中的冷凝液形成，增加從CAC的冷凝液吹掃期間的燃燒穩(wěn)定性，和/或減少CAC內(nèi)的水存儲(chǔ)。
[0011]圖1示出了示例渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的示意圖，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10和可以完全相同的雙渦輪增壓器120和130。作為一個(gè)非限制性示例，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100能夠被包括作為客車推進(jìn)系統(tǒng)的一部分。盡管本文中沒(méi)有描述，但是在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下，可以使用其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造(諸如具有單渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī))。
[0012]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以至少部分地被控制器12以及被經(jīng)由輸入裝置192來(lái)自車輛操作者190的輸入控制。在這個(gè)示例中，輸入裝置192包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器194?？刂破?2可以為微型計(jì)算機(jī)，其包括以下:微處理器單元(CPU)、輸入/輸出端口(1/0)、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)數(shù)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，只讀存儲(chǔ)器芯片(R0M))、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、?；畲鎯?chǔ)器(KAM)和數(shù)據(jù)總線。存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器可以用計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，該計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可由微處理器執(zhí)行的非臨時(shí)性指令，用于執(zhí)行在下文中所描述的程序以及期望但沒(méi)有具體列出的其他變體?？刂破?2可以被配置為接收來(lái)自多個(gè)傳感器165的信息，并將控制信號(hào)發(fā)送至多個(gè)致動(dòng)器175 (在本文中所描述的致動(dòng)器的各種示例)。其他致動(dòng)器(諸如各種各樣的閥和節(jié)氣門)可以被耦接至發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100中的各種位置?？刂破?2可以接收來(lái)自各種傳感器的輸入數(shù)據(jù)，處理輸入數(shù)據(jù)，并響應(yīng)于經(jīng)處理的輸入數(shù)據(jù)基于對(duì)應(yīng)于一個(gè)或更多個(gè)程序的被編程到其中的指令或代碼而觸發(fā)致動(dòng)器。在本文中關(guān)于圖2-3描述了示例控制程序。
[0013]發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可以經(jīng)由進(jìn)氣通道140接收進(jìn)氣空氣。如圖1所示，進(jìn)氣通道140可以包括空氣過(guò)濾器156和進(jìn)氣系統(tǒng)(AIS)節(jié)氣門115。控制系統(tǒng)可以經(jīng)由通信地耦接至控制器12的節(jié)氣門致動(dòng)器117調(diào)整AIS節(jié)氣門115的位置。
[0014]至少一部分進(jìn)氣空氣可以經(jīng)由在142處指出的進(jìn)氣通道140的第一分支被引導(dǎo)至渦輪增壓器120的壓縮機(jī)122，并且至少一部分進(jìn)氣空氣可以經(jīng)由在144處指出的進(jìn)氣通道140的第二分支被引導(dǎo)至渦輪增壓器130的壓縮機(jī)132。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括在壓縮機(jī)122和132上游的低壓AIS系統(tǒng)(LP AIS) 191和在壓縮122和132下游的高壓AIS系統(tǒng)(HP AIS)193。
[0015]曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)(PCV)管道198可以將曲軸箱(未示出)耦接至進(jìn)氣通道的第二分支144，以便可以以受控的方式從曲軸箱排出曲軸箱中的氣體。另外，可以通過(guò)將燃料蒸汽罐耦接至進(jìn)氣通道的第二分支144的燃料蒸汽吹掃管道195將來(lái)自燃料蒸汽罐(未示出)的蒸汽性排放物排放到進(jìn)氣通道內(nèi)。
[0016]能夠經(jīng)由壓縮機(jī)122壓縮總進(jìn)氣空氣的第一部分，其中可以經(jīng)由進(jìn)氣空氣通道146向進(jìn)氣歧管160供應(yīng)該第一部分。因此，進(jìn)氣通道142和146形成發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)的第一分支。類似地，能夠經(jīng)由壓縮機(jī)132壓縮總進(jìn)氣空氣的第二部分，其中可以經(jīng)由進(jìn)氣空氣通道148向進(jìn)氣歧管160供應(yīng)該第二部分。因此，進(jìn)氣通道144和148形成發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)的第二分支。如圖1所示，來(lái)自進(jìn)氣通道146和148的進(jìn)氣空氣能夠在到達(dá)進(jìn)氣歧管160之前經(jīng)由共用的進(jìn)氣通道149而被重新混合，其中進(jìn)氣空氣可以被提供給發(fā)動(dòng)機(jī)。在一些示例中，進(jìn)氣歧管160可以包括用于估計(jì)歧管壓力(MAP)的進(jìn)氣歧管壓力傳感器182和/或用于估計(jì)歧管空氣溫度(MCT)的進(jìn)氣歧管溫度感器183，每個(gè)傳感器均與控制器12通信。在所描述的示例中，進(jìn)氣通道149還包括增壓空氣冷卻器(CAC) 154和節(jié)氣門158?？刂葡到y(tǒng)可以經(jīng)由被通信地耦接至控制器12的節(jié)氣門致動(dòng)器157調(diào)整節(jié)氣門158的位置。如圖所示，節(jié)氣門158可以被布置在CAC 154下游的進(jìn)氣通道149中，并且可以被配置為調(diào)整進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的進(jìn)氣空氣流的流量。
[0017]如圖1所示，壓縮機(jī)旁通閥(CBV) 152可以被布置在CBV通道150中，而CBV 155可以被布置在CBV通道151中。在一個(gè)示例中，CBV 152和155可以是電子氣動(dòng)CBV(EPCBV)?？梢钥刂艭BV 152和155，以便當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被升壓時(shí)能夠釋放進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓力。CBV通道150的上游端可以與壓縮機(jī)132下游的進(jìn)氣通道148耦接，而CBV通道150的下游端可以與壓縮機(jī)132上游的進(jìn)氣通道144耦接。類似地，CBV通道151的上游端可以與壓縮機(jī)122下游的進(jìn)氣通道146耦接，而CBV通道151的下游端可以與壓縮機(jī)122上游的進(jìn)氣通道142耦接。取決于每個(gè)CBV的位置，由相應(yīng)壓縮機(jī)壓縮的空氣可以再循環(huán)到壓縮機(jī)上游的進(jìn)氣通道(例如，用于壓縮機(jī)132的進(jìn)氣通道144和用于壓縮機(jī)122的進(jìn)氣通道142)內(nèi)。例如，CBV 152可以打開(kāi)，以使壓縮機(jī)132上游的壓縮空氣再循環(huán)，且/或CBV 155可以打開(kāi)，以使壓縮機(jī)122上游的壓縮空氣再循環(huán)，從而在所選狀況期間釋放進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓力，以便降低壓縮機(jī)喘振載荷的影響。CBV 155和152可以由控制系統(tǒng)主動(dòng)地或被動(dòng)地控制。
[0018]如圖所示，壓縮機(jī)入口壓力(CIP)傳感器196被布置在進(jìn)氣通道142中，而HP AIS壓力傳感器169被布置在進(jìn)氣通道149中。然而，在另一些預(yù)期的實(shí)施例中，傳感器196和169可以被分別布置在LP AIS和HP AIS內(nèi)的其他位置處。除了其他功能外，CIP傳感器196可以被用來(lái)確定EGR閥121下游