用于通過兩個(gè)進(jìn)氣氧傳感器進(jìn)行排氣氣體再循環(huán)估計(jì)的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本描述大體而言涉及包含在內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中的氣體組分傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可利用排氣氣體從發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)至發(fā)動機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(進(jìn)氣通道)的再循環(huán)(被稱為排氣氣體再循環(huán)(EGR)的過程)以減少管制的排放物和/或提高燃料經(jīng)濟(jì)性。EGR系統(tǒng)可包括多種傳感器以測量和/或控制EGR。作為一個(gè)實(shí)例，EGR系統(tǒng)可包括進(jìn)氣氣體組分傳感器，例如氧傳感器，其可在無EGR條件期間使用以確定新鮮進(jìn)氣空氣的氧含量。在EGR條件期間，由于額外的EGR作為稀釋劑，因此可使用該傳感器基于氧濃度的變化來推斷EGR。這種進(jìn)氣氧傳感器的一個(gè)實(shí)例被Matsubara等人在US 6742379中示出。該EGR系統(tǒng)可額外地或可選擇地包括連接至排氣歧管的排氣氣體氧傳感器用于估計(jì)燃燒空氣燃料比。
[0003]照此，由于該氧傳感器位于高壓空氣進(jìn)氣系統(tǒng)中的增壓空氣冷卻器的下游的位置，所以該傳感器可感測燃料蒸汽和其他還原劑和氧化劑(例如油霧)的存在。例如，在增壓發(fā)動機(jī)操作期間，抽取(purge)空氣可在壓縮機(jī)入口位置處被接收。從抽取空氣、強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)(PCV)和/或濃EGR中攝取的碳?xì)浠衔锬軌蛳膫鞲衅鞔呋瘎┍砻娴难鯕獠⑶医档陀稍搨鞲衅魈綔y出的氧濃度。在一些條件中，還原劑還可與氧傳感器的感測元件發(fā)生反應(yīng)。當(dāng)使用氧的變化來估計(jì)EGR時(shí)，可錯(cuò)誤地將傳感器處的氧的減少解釋為稀釋劑。因此，傳感器測量值可被各種靈敏性混淆，并且傳感器的準(zhǔn)確性以及因此EGR的測量和/或控制都會降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個(gè)實(shí)例中，一些以上問題可通過一種用于發(fā)動機(jī)的方法解決，該方法包括:在增壓操作期間，基于定位在進(jìn)氣通道中且暴露于EGR氣體的第一氧傳感器的第一輸出以及未暴露于EGR氣體而暴露于強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)和抽取流氣體的第二氧傳感器的第二輸出來調(diào)節(jié)排氣氣體再循環(huán)(EGR)。以這種方式，抽取和PCV碳?xì)浠衔飳M(jìn)氣氧傳感器輸出的影響可被解決并且可用來確定使用兩個(gè)進(jìn)氣氧傳感器估計(jì)的更準(zhǔn)確的EGR。
[0005]例如，第一氧傳感器可定位在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣通道中，并且位于EGR通道連接至進(jìn)氣通道處的下游。第二氧傳感器可定位在進(jìn)氣通道中，并且位于EGR通道連接至進(jìn)氣通道處的上游以及在增壓發(fā)動機(jī)操作期間強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)(PCV)和抽取流碳?xì)浠衔镞M(jìn)入進(jìn)氣通道處的下游。照此，第一進(jìn)氣氧傳感器可暴露于EGR流和抽取以及PCV流碳?xì)浠衔锊⑶耶?dāng)發(fā)動機(jī)增壓時(shí)第二氧傳感器可只暴露于抽取和PCV流碳?xì)浠衔?。然后可基于第一氧傳感器的第一輸出與第二氧傳感器的第二輸出的差值估計(jì)EGR。然后控制器可基于估計(jì)的EGR調(diào)節(jié)EGR。通過采取兩個(gè)氧傳感器輸出的差值，可去除抽取和PCV碳?xì)浠衔飳Φ谝惠敵龅挠绊?，從而提高EGR估計(jì)值以及產(chǎn)生的EGR控制的準(zhǔn)確性。
[0006]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概要是為了以簡化的形式介紹一組將在詳細(xì)的描述中進(jìn)一步描述的概念。并不意在確定所聲明主題的必要或關(guān)鍵特征，所聲明主題的范圍由跟隨詳細(xì)的說明書的權(quán)利要求唯一限定。此外，所聲明的主題并不限制于解決以上提及的任何缺點(diǎn)或在本公開的任意部分中的實(shí)施例。
【附圖說明】
[0007]圖1至圖2為發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
[0008]圖3為示出了抽取空氣和PCV空氣對由進(jìn)氣歧管氧傳感器估計(jì)的氧濃度的影響的圖表。
[0009]圖4為用于基于由兩個(gè)進(jìn)氣氧傳感器測量的進(jìn)氣氧的變化調(diào)節(jié)EGR操作的流程圖。
[0010]圖5為示出了響應(yīng)于抽取流量、PCV流量以及EGR流量的變化的在兩個(gè)進(jìn)氣氧傳感器的輸出中的變化的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0011]以下描述涉及用于在增壓和非增壓發(fā)動機(jī)條件期間估計(jì)排氣氣體再循環(huán)(EGR)流量的系統(tǒng)和方法。如在圖1至圖2中所示，渦輪增壓發(fā)動機(jī)可包括位于發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣通道中的進(jìn)氣氧傳感器以及將排氣氣體再循環(huán)至進(jìn)氣通道的低壓排氣氣體再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)。在非增壓發(fā)動機(jī)條件期間，可使用氧傳感器通過將該氧傳感器的氧濃度與當(dāng)EGR關(guān)閉時(shí)產(chǎn)生的估計(jì)值進(jìn)行比較來估計(jì)EGR流量。然而，在增壓條件期間，當(dāng)抽取氣體(例如，燃料罐抽取流)和強(qiáng)制曲軸箱通風(fēng)(PCV)氣體經(jīng)過氧傳感器時(shí)，氧傳感器的輸出可能被抽取氣體和PCV氣體中的額外的碳?xì)浠衔锲茐摹Ｈ缭趫D3中所示，在增壓條件期間增加的抽取氣體和PCV氣體可導(dǎo)致由氧傳感器估計(jì)出的氧濃度減小。因此，可能過高估計(jì)了 EGR流量。因此，如在圖1至圖2中所示，第二氧傳感器可包含在發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中并且被定位成在增壓發(fā)動機(jī)條件期間使該第二氧傳感器不接收EGR氣體但是可接收抽取氣體和PCV氣體。圖5示出了由兩個(gè)氧傳感器估計(jì)的氧濃度如何在增壓條件和非增壓條件下受到抽取流、PVC流和EGR流的影響。在由兩個(gè)不同定位的氧傳感器估計(jì)的氧濃度之間的任何差值均可用于推斷在增壓和非增壓發(fā)動機(jī)條件期間的EGR流量，如在圖4的方法中所述?？商娲兀诜窃鰤喊l(fā)動機(jī)條件期間，可唯一地使用第一氧傳感器來估計(jì)EGR流量，如之前所述。
[0012]圖1示出了包括多汽缸內(nèi)燃發(fā)動機(jī)10和雙渦輪增壓器120、130的示例性的渦輪增壓發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100的示意性描述。作為一個(gè)非限制性的實(shí)例，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可作為乘用車輛的推進(jìn)系統(tǒng)的一部分而被包括在內(nèi)。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可經(jīng)由進(jìn)氣通道140接收進(jìn)氣空氣。進(jìn)氣通道140可包括空氣過濾器156和EGR節(jié)氣門230。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)100可為分離發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，其中進(jìn)氣通道140在EGR節(jié)氣門230的下游被分支為并行的第一和第二進(jìn)氣通道，每個(gè)第一和第二進(jìn)氣通道都包括渦輪增壓器壓縮機(jī)。具體地，至少一部分的進(jìn)氣空氣經(jīng)由第一并行進(jìn)氣通道142被引導(dǎo)至渦輪增壓器120的壓縮機(jī)122，并且至少另一部分的進(jìn)氣空氣經(jīng)由進(jìn)氣通道140的第二并行進(jìn)氣通道144被引導(dǎo)至渦輪增壓器130的壓縮機(jī)132。
[0013]由壓縮機(jī)122壓縮的總進(jìn)氣空氣的第一部分可經(jīng)由第一并行分支進(jìn)氣通道146被供應(yīng)至進(jìn)氣歧管160。以這種方式，進(jìn)氣通道142和146形成發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的第一并行分支。類似地，總進(jìn)氣空氣的第二部分可經(jīng)由壓縮機(jī)132壓縮，在此該第二部分的進(jìn)氣空氣經(jīng)由第二并行分支進(jìn)氣通道148被供應(yīng)至進(jìn)氣歧管160。因此，進(jìn)氣通道144和148形成發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的第二并行分支。如在圖1中所示，來自進(jìn)氣通道146和148的進(jìn)氣空氣在到達(dá)進(jìn)氣歧管160之前可經(jīng)由共同的進(jìn)氣通道149被重新組合，其中在進(jìn)氣歧管160中進(jìn)氣空氣可被提供至發(fā)動機(jī)。
[0014]第一EGR節(jié)氣門230可定位在第一和第二并行進(jìn)氣通道142和144的上游的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道中，而第二進(jìn)氣節(jié)氣門158可定位在第一和第二并行進(jìn)氣通道142和144的下游，以及第一和第二并行分支進(jìn)氣通道146和148的下游的發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道中(例如，在共同的進(jìn)氣通道149中)。
[0015]在一些實(shí)例中，進(jìn)氣歧管160可包括用于估計(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)氣歧管溫度傳感器183，進(jìn)氣歧管壓力傳感器182和進(jìn)氣歧管溫度傳感器183都與控制器12通信。進(jìn)氣通道149可包括增壓空氣冷卻器(CAC)154和/或節(jié)氣門(例如第二節(jié)氣門158)。節(jié)氣門158的位置可通過控制系統(tǒng)經(jīng)由可通信地連接至控制器12的節(jié)氣門致動器(未示出)調(diào)節(jié)?？商峁┓来駳忾T152以選擇性地經(jīng)由旁通通道150繞過渦輪增壓器120和130的壓縮機(jī)階段。作為一個(gè)實(shí)例，防喘振氣門152可打開以當(dāng)壓縮機(jī)下游的進(jìn)氣空氣壓力達(dá)到閾值時(shí)使氣流通過旁通通道150。
[0016]進(jìn)氣歧管160還可包括進(jìn)氣氣體氧傳感器172 (本文也稱為EGR氧傳感器或進(jìn)氣氧傳感器)ο在一個(gè)實(shí)例中，氧傳感器為UEGO傳感器。如本文中詳細(xì)說明地，該進(jìn)氣氣體氧傳感器可被構(gòu)造成提供關(guān)于在進(jìn)氣歧管中接收的新鮮空氣的氧含量的估計(jì)值。具體地，可通過施加參考電壓和基于由所施加的電壓產(chǎn)生的栗送電流來估計(jì)氧濃度來操作該氧傳感器。在例示的實(shí)例中，氧傳感器172定位在節(jié)氣門158的上游以及增壓空氣冷卻器154的下游。然而，在可替代的實(shí)施例中，可將氧傳感器定位在CAC的上游。進(jìn)一步地，進(jìn)氣氧傳感器172定位在第一和第二并行分支進(jìn)氣通道146和148的下游的共同的進(jìn)氣通道149中。壓力傳感器174可定位在氧傳感器旁邊用于估計(jì)氧傳感器的輸出被接收處的進(jìn)氣壓力。由于氧傳感器的輸出被進(jìn)氣壓力影響，因此可得知在參考進(jìn)氣壓力處的參考氧傳感器輸出。在一個(gè)實(shí)例中，參考進(jìn)氣壓力為節(jié)氣門入口壓力(TIP)，其中壓力傳感器174為TIP傳感器。在可替代的實(shí)例中，參考進(jìn)氣壓力為如由MAP傳感器182感測的歧管壓力(MAP)。
[0017]發(fā)動機(jī)10可包括多個(gè)汽缸14。在例示的實(shí)例中，發(fā)動機(jī)10包括以V形構(gòu)造布置的6個(gè)汽缸。具體地，該6個(gè)汽缸布置成兩排13和15，其中每一排包括3個(gè)汽缸。在可替代的實(shí)例中，發(fā)動機(jī)10可包括兩個(gè)或多個(gè)汽缸，例如3、4、5、8、10或更多個(gè)汽缸。這些多個(gè)汽缸可被同樣地分開并且可以可替代的構(gòu)造布置，例如V形的、成直線的、對置的等。每個(gè)汽缸14可被構(gòu)造有燃料噴射器166。在例示的實(shí)例中，燃料噴射器166為直接汽缸內(nèi)噴射器。然而，在其他的實(shí)例中，燃料噴射器166可被構(gòu)造為基于進(jìn)氣道的燃料噴射器。
[0018]經(jīng)由共同的進(jìn)氣通道149供應(yīng)至每個(gè)汽缸14(本文中還稱為燃燒室14)的進(jìn)氣空氣可用于燃料燃燒，并且然后燃燒的產(chǎn)物可經(jīng)由特定排的并行排氣通道被排出。在例示的實(shí)例中，發(fā)動機(jī)10的汽缸的第一排13可經(jīng)由第一并行排氣通道17排出燃燒產(chǎn)物，汽缸的第二排15可經(jīng)由第二并行排氣通道19排出燃燒產(chǎn)物。第一和第二并行排氣通道17和19中的每一者還可包括渦輪增壓器渦輪機(jī)。具體地，可將經(jīng)由排氣通道17排出的燃燒產(chǎn)物引導(dǎo)通過渦輪增壓器120的排氣渦輪機(jī)124，這可繼而經(jīng)由軸126向壓縮機(jī)122提供機(jī)械功以便壓縮進(jìn)氣空氣?？商娲?，流動通過排氣通道17的一些或全部排氣氣體可如由廢氣旁通閥128控制地經(jīng)由渦輪機(jī)旁通通道123而繞過渦輪機(jī)124。類似地，可將經(jīng)由排氣通道19排出的燃燒產(chǎn)物引導(dǎo)通過渦輪增壓器130的排氣渦輪機(jī)134，這繼而可經(jīng)由軸136向壓縮機(jī)132提供機(jī)械功以壓縮流動通過發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)的第二分支的進(jìn)氣空氣?？商娲兀鲃油ㄟ^排氣通道19的一些或全部的排氣氣體可如由廢氣旁通閥138控制地經(jīng)由渦輪機(jī)旁通通道133而繞過渦輪機(jī)134。
[0019]在一些實(shí)例中，排氣渦輪機(jī)124和134可被構(gòu)造為可變幾何渦輪機(jī)，其中控制器12