專利名稱：用于虛擬液體傳感器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開內(nèi)容涉及一種用于虛擬液體傳感器(virtual liquid sensor)的系統(tǒng)，更具體地，涉及一種用于虛擬液體傳感器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
渦輪增壓和/或增壓式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)燃燒室上游包括壓縮機(jī)和空氣冷卻器。通常，燃燒用空氣包含周圍空氣和再循環(huán)排氣的混合物以減少在燃燒期間產(chǎn)生的不需要的排放。再循環(huán)排氣通常包括大量的水蒸汽，并且，在較冷的環(huán)境下，燃燒用空氣的溫度可能降低到低于燃燒用空氣的露點(diǎn)，從而導(dǎo)致在空氣冷卻器內(nèi)產(chǎn)生冷凝。在較高的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的情況下，例如在大轉(zhuǎn)矩的情況下，燃燒用空氣的空氣流量可能足以吹掃空氣冷卻器中的冷凝。在較低的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷的情況下，例如處于怠速狀態(tài)時(shí)，燃燒用空氣的空氣流量可能不足以吹掃冷凝，這樣，一定量的液體可能積聚在空氣冷卻器中。在發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加的情況下，積聚的液體隨后會(huì)被從空氣冷卻器中吹走，但是，快速的發(fā)動(dòng)機(jī)(載荷)增加會(huì)向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送大量液體，這樣會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和/或空氣冷卻器的耐用性和/或性能產(chǎn)生不利影響。此外，積聚的液體可能殘留在空氣冷卻器中并且可能結(jié)冰，從而對(duì)空氣冷卻器的一個(gè)或多個(gè)部件造成機(jī)械損傷。另外，空氣冷卻器內(nèi)的積聚的液體可能含有氣體，從而潛在地導(dǎo)致物理檢測(cè)的液位不精確和/或液位難以確定。
Gorel等人的美國專利No.6,301,887(’887專利)公開了一種低壓排氣循環(huán)系統(tǒng)?！?87專利所公開的系統(tǒng)包括一中間冷卻器，該中間冷卻器接納來自壓縮機(jī)的經(jīng)壓縮的燃燒用空氣并將經(jīng)冷卻的燃燒用空氣輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室。燃燒用空氣包括經(jīng)過濾的周圍空氣和再循環(huán)排氣的混合物。’887專利的中間冷卻器包括一儲(chǔ)液器，該儲(chǔ)液器將在中間冷卻器中形成的冷凝水從流向燃燒室的燃燒用空氣流中去除?！?87專利的儲(chǔ)液器包括排放裝置，該排放裝置在所檢測(cè)的冷凝水壓力為正壓力時(shí)去除聚積在儲(chǔ)液器內(nèi)的水。
盡管’887專利的方法可從空氣冷卻器中去除積聚的液體，但是仍需要一用于收集液體的儲(chǔ)液器和用于從儲(chǔ)液器去除液體的排放裝置。因?yàn)橐后w可能為酸性，所以儲(chǔ)液器和排放裝置或者防腐蝕或者被損蝕。盡管’887專利的系統(tǒng)可檢測(cè)儲(chǔ)液器內(nèi)的液體壓力，但是，不能確定其中的液體量。因?yàn)椤?87專利的系統(tǒng)不能減少再循環(huán)排氣的量，所以在中間冷卻器內(nèi)形成的液體量也不能減少，并且酸性水會(huì)不期望地排到環(huán)境中。
本發(fā)明目的在于克服上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

發(fā)明內(nèi)容
一方面，本公開內(nèi)容涉及一種用于針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件操作虛擬液位傳感器的方法。該方法包括確定關(guān)于該部件的冷凝物產(chǎn)生率。該方法還包括確定關(guān)于該部件的冷凝物吹掃率。該方法還包括根據(jù)冷凝物產(chǎn)生率和冷凝物吹掃率在一段時(shí)間中的變化確定該部件積聚的冷凝物的量。
另一方面，本公開內(nèi)容涉及一種用于具有排氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的空氣冷卻器的虛擬液體傳感器。該虛擬液體傳感器包括第一傳感器，該第一傳感器設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生表征流動(dòng)通過空氣冷卻器的燃燒用空氣的流量的第一信號(hào)。該虛擬液體傳感器還包括至少一個(gè)第二傳感器，該至少一個(gè)第二傳感器設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生表征至少一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的參數(shù)的至少一個(gè)第二信號(hào)。該虛擬液體傳感器還包括一控制器，該控制器設(shè)計(jì)用于接收所述第一信號(hào)和所述至少一個(gè)第二信號(hào)，并根據(jù)所述第一信號(hào)和所述至少一個(gè)第二信號(hào)的變化確定空氣冷卻器內(nèi)積聚的冷凝物的量。
又一方面，本公開內(nèi)容涉及一種用于針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)控制排氣再循環(huán)的方法。該方法包括根據(jù)燃燒用空氣冷卻器的至少一個(gè)尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)參數(shù)以及通過燃燒用空氣冷卻器的燃燒用空氣的流量的變化確定燃燒用空氣冷卻器內(nèi)的液位。該方法還包括在所確定的液位大于預(yù)定值時(shí)減少從發(fā)動(dòng)機(jī)下游再循環(huán)到混合器的排氣的量。


圖1是包括本發(fā)明的虛擬液體傳感器的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；圖2是用于由圖1的控制器執(zhí)行的示例性控制算法的圖解說明；以及圖3是用于由圖1的控制器存取的示例性多維特性圖的圖形。
具體實(shí)施例方式
圖1示出示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可包括具有一個(gè)或多個(gè)燃燒室14以及進(jìn)氣歧管16的發(fā)動(dòng)機(jī)12。發(fā)動(dòng)機(jī)12可設(shè)計(jì)用于經(jīng)燃燒過程例如二或四沖程活塞氣缸燃燒設(shè)置將潛在的化學(xué)能例如燃料變換成機(jī)械能例如轉(zhuǎn)矩。排氣可直接從燃燒室14流向并排放到環(huán)境20?？蛇x擇性地將排氣的一部分通過閥18引到混合器24。閥18可包括輸出可調(diào)的電磁致動(dòng)閥，該閥用于使燃燒室14內(nèi)產(chǎn)生的排氣的一部分轉(zhuǎn)向混合器24。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10還可包括空氣過濾器26，該過濾器用于過濾來自環(huán)境22的周圍空氣并將經(jīng)過濾的空氣引到混合器24。環(huán)境20和22可以是相同的或不同的環(huán)境，可以例如包括處于任何環(huán)境條件下的周圍空氣。經(jīng)閥18轉(zhuǎn)向的再循環(huán)排氣和來自過濾器26的經(jīng)過濾的空氣可在混合器24內(nèi)混合以形成引向燃燒室14的燃燒用空氣。燃燒用空氣可經(jīng)壓縮機(jī)28壓縮，流過空氣冷卻器30以降低溫度，流到進(jìn)氣歧管16，隨后通到燃燒室14。
可以設(shè)想，上述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的每個(gè)部件具體為和/或包括本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何常規(guī)類型的部件，例如內(nèi)燃機(jī)-例如汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、包括纖維織物顆粒過濾器的空氣過濾器、氣體混合裝置例如管接頭、換熱器例如空氣或液體冷卻的換熱器和/或渦輪增壓或增壓式壓縮機(jī)系統(tǒng)。因此，不再對(duì)這些部件進(jìn)行詳細(xì)說明。還可以設(shè)想，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可包括任何數(shù)量的本領(lǐng)域已知的附加部件，例如，一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇(未示出)、排氣冷卻器(未示出)、排氣顆粒過濾器(未示出)、消音器(未示出)和/或催化轉(zhuǎn)化器(未示出)。
發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可還包括一控制器32，該控制器設(shè)計(jì)用于虛擬檢測(cè)空氣冷卻器30內(nèi)的液位，并且還用于控制閥18以選擇性地影響導(dǎo)向混合器24的排氣的量?？刂破?2可包括一個(gè)或多個(gè)微處理器、存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存設(shè)備、通訊集線器和/或其它本領(lǐng)域內(nèi)已知的部件。可以設(shè)想，控制器32可集成在能控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的其它功能例如選擇性地控制發(fā)動(dòng)機(jī)12的總控制系統(tǒng)內(nèi)，以及/或者集成在與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10選擇性地相關(guān)聯(lián)例如選擇性地控制傳動(dòng)系統(tǒng)的附加系統(tǒng)內(nèi)。控制器32可設(shè)計(jì)用于接收來自多個(gè)傳感器34、36、38的輸入信號(hào)，執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)算法來確定合適的輸出信號(hào)，并且可將輸出信號(hào)輸送到閥18?？梢栽O(shè)想，控制器32可如本領(lǐng)域內(nèi)已知的經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)通訊線路(未引用)接收和輸送信號(hào)。
傳感器34、36、38可包括任何常規(guī)的用于形成表征物理參數(shù)的信號(hào)的傳感器。具體地，傳感器34可包括設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生表征通過空氣冷卻器30的燃燒用空氣的質(zhì)量流量的質(zhì)量流量傳感器。傳感器36可包括一個(gè)或多個(gè)各自用于產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)表征不同發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)例如發(fā)動(dòng)機(jī)速度、供油率、冷卻劑溫度和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它參數(shù)的信號(hào)的傳感器。傳感器38可包括一個(gè)或多個(gè)各自用于如所期望地產(chǎn)生一個(gè)或多個(gè)表征發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的不同參數(shù)的信號(hào)的傳感器，所述信號(hào)例如質(zhì)量流量—如導(dǎo)向混合器24的排氣的質(zhì)量流量或?qū)蚧旌掀?4的經(jīng)過濾的空氣的質(zhì)量流量、溫度—如壓縮機(jī)出口溫度或周圍空氣溫度、壓力—如周圍空氣壓力、和/或發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的任何其它參數(shù)。可以設(shè)想，傳感器34、36、38可分別關(guān)于空氣冷卻器30、發(fā)動(dòng)機(jī)12和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10設(shè)置在任何位置，所示的特定位置僅作為示例的目的。
圖2示出示例性的控制算法100?？刂扑惴?00可由控制器32執(zhí)行以虛擬檢測(cè)積聚在空氣冷卻器30內(nèi)的液體例如混有一種或多種物質(zhì)的冷凝水蒸汽的液位。控制算法100可根據(jù)虛擬檢測(cè)的液位的變化確定輸出128，以便影響閥18的控制和/或運(yùn)行，并且相應(yīng)地影響朝向進(jìn)氣歧管16的再循環(huán)排氣的量?？刂扑惴?00可包括接收多個(gè)輸入—例如由一個(gè)或多個(gè)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)，并執(zhí)行多個(gè)函數(shù)關(guān)系式—例如算法、等式、子程序、查表圖(look up map)、表格和/或比較以影響閥18的運(yùn)行。可以設(shè)想，下文描述的控制算法100的函數(shù)關(guān)系式可以以任何順序執(zhí)行，并且在此僅作為示例說明了一種特定的順序。還可以設(shè)想，控制算法100可連續(xù)地、周期性地、帶相同頻率或不帶相同頻率地和/或單一地執(zhí)行。
參照?qǐng)D2，輸入102可包括表征環(huán)境20和/或環(huán)境22內(nèi)的周圍空氣的相對(duì)濕度的信號(hào)。可以設(shè)想，輸入102可包括表征周圍空氣的實(shí)際相對(duì)濕度的預(yù)定值。例如，輸入102可設(shè)定為恒定的相對(duì)濕度值，例如100％、90％或80％，而不是由傳感器來產(chǎn)生，以便為隨后的在控制算法100的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)關(guān)系式中的處理提供守恒的和/或不變的周圍空氣相對(duì)濕度。輸入104可包括一個(gè)或多個(gè)表征一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)參數(shù)的信號(hào)，例如來自傳感器36、38的信號(hào)。輸入106可表征流過空氣冷卻器30的燃燒用空氣的流量，例如為來自傳感器34的信號(hào)。輸入108可包括一個(gè)或多個(gè)表征空氣冷卻器30的幾何形狀的信號(hào)，例如表征空氣冷卻器30的高度和/或深度的信號(hào)?？梢栽O(shè)想，輸入108可設(shè)計(jì)用于使控制算法100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)關(guān)系式相對(duì)于空氣冷卻器的不同尺寸和/或類型標(biāo)準(zhǔn)化，并且這些信號(hào)可用于表征空氣冷卻器30的最外面的尺寸。例如，輸入108可表征周圍空氣冷卻器的外壁尺寸，在該周圍空氣冷卻器中周圍空氣環(huán)繞含有燃燒用空氣的管并傳遞來自該管的熱量。還可以設(shè)想，高度尺寸的軸線可平行于重力方向，深度尺寸的軸線可垂直于高度尺寸的軸線，并且輸入108可包括一個(gè)或多個(gè)表征空氣冷卻器30的幾何形狀的預(yù)定值。
函數(shù)關(guān)系式110可用于確定燃燒過程中形成的水蒸汽的比率。具體地，函數(shù)關(guān)系式110可將一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)例如一個(gè)或多個(gè)來自輸入104的信號(hào)通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來，從而確定作為燃燒過程的副產(chǎn)品而形成的水蒸汽的量。例如，函數(shù)關(guān)系式110可將燃料量、燃燒用空氣量、發(fā)動(dòng)機(jī)12的溫度和/或任何其它合適的參數(shù)通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來，以確定燃燒產(chǎn)生的水蒸汽的量?？梢栽O(shè)想，在燃燒過程期間產(chǎn)生的水蒸汽的量可利用化學(xué)計(jì)量法來確定，并在函數(shù)上受到燃料類型例如柴油或汽油、燃燒室14內(nèi)氧氣的量以及一個(gè)或多個(gè)本領(lǐng)域已知的其它參數(shù)的影響。
函數(shù)關(guān)系式112可用于確定燃燒用空氣內(nèi)的排氣的量和/或百分比。具體地，函數(shù)關(guān)系式112可將一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)例如一個(gè)或多個(gè)來自輸入104的信號(hào)通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來，以確定經(jīng)由閥18從燃燒室14再循環(huán)到混合器24的排氣的量，并且因此確定排氣占燃燒用空氣的百分比。例如，函數(shù)關(guān)系式112可將閥18的位置、發(fā)動(dòng)機(jī)12的速度、發(fā)動(dòng)機(jī)12的溫度、輸送給發(fā)動(dòng)機(jī)12的供油率和/或任何其它合適的參數(shù)通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來，以確定燃燒用空氣內(nèi)排氣的量和/或百分比。
函數(shù)關(guān)系式114可用于確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物產(chǎn)生率。具體地，函數(shù)關(guān)系式114可將周圍空氣的相對(duì)濕度—例如輸入102、由燃燒形成的水蒸汽的量—例如在函數(shù)關(guān)系式110內(nèi)所確定的值、以及在燃燒用空氣內(nèi)再循環(huán)的排氣的量—如在函數(shù)關(guān)系式112內(nèi)所確定的值通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來。函數(shù)關(guān)系式114可通過將周圍空氣例如空氣過濾器26的上游的空氣的相對(duì)濕度、在燃燒期間產(chǎn)生的水蒸汽以及燃燒用空氣內(nèi)排氣的量由函數(shù)關(guān)聯(lián)起來，以利用函數(shù)估計(jì)燃燒用空氣內(nèi)水蒸汽的量。這樣，經(jīng)過濾的空氣內(nèi)的水蒸汽和排氣內(nèi)的水蒸汽以及由各成分形成的燃燒用空氣的相關(guān)部分可關(guān)聯(lián)起來，以確定燃燒用空氣內(nèi)水蒸汽的量。例如，函數(shù)關(guān)系式114在數(shù)學(xué)上表達(dá)為等式如Rg＝F×k1×y2，其中Rg表示冷凝物產(chǎn)生率，F(xiàn)表示燃料流量，k1表示常數(shù)，y2表示根據(jù)燃燒用空氣內(nèi)排氣量的變化預(yù)先確定的變量因子?？梢栽O(shè)想，k1和y2可由經(jīng)驗(yàn)確定。
函數(shù)關(guān)系式116可用于確定流過空氣冷卻器30的燃燒用空氣的質(zhì)量速度。具體地，函數(shù)關(guān)系式116可將通過空氣冷卻器30的燃燒用空氣的質(zhì)量流量例如輸入106以及空氣冷卻器30的幾何尺寸例如輸入108通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來。例如，函數(shù)關(guān)系式116可根據(jù)空氣冷卻器30的高度和深度的變化確定該空氣冷卻器30的橫截面積，并用燃燒用空氣的質(zhì)量流量除以該橫截面積?？梢栽O(shè)想，該橫截面積可表征燃燒用空氣流過的區(qū)域，例如環(huán)繞多個(gè)含有周圍空氣的管的區(qū)域。還可以設(shè)想，函數(shù)關(guān)系式116可包括一個(gè)或多個(gè)用于計(jì)算空氣流動(dòng)通道例如管內(nèi)的阻力的常數(shù)和/或因子。
函數(shù)關(guān)系式118可用于確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物去除率，例如冷凝物吹掃率。具體地，函數(shù)關(guān)系式118可將燃燒用空氣速度—例如由函數(shù)關(guān)系式116所確定的速度和先前確定的空氣冷卻器30內(nèi)的液位—例如由函數(shù)關(guān)系式124所確定的液位通過函數(shù)關(guān)聯(lián)在一個(gè)或多個(gè)多維查表圖中。例如，函數(shù)關(guān)系式118可包括圖3所示的多維查表圖。圖3示出將質(zhì)量速度(x軸)和吹掃率(y軸)相對(duì)于不同液位(L1，L2，...，L5)通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來的示例性查表圖?？梢栽O(shè)想，用于增加質(zhì)量速度的函數(shù)關(guān)系可以與吹掃率的增加成線性關(guān)系或不與之成線性關(guān)系，如所示，液位L5＞L4＞...＞L1。還可以設(shè)想，圖3的多維圖可標(biāo)有經(jīng)由本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何合適方法根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定的數(shù)據(jù)，例如實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。另外可以設(shè)想，對(duì)于控制算法100的第一序列，空氣冷卻器30內(nèi)的液位可確定到具體值，例如0。
繼續(xù)參照?qǐng)D2，函數(shù)關(guān)系式120可用于確定積聚在空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物的量。具體地，函數(shù)關(guān)系式120可將空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物產(chǎn)生率和從空氣冷卻器30內(nèi)清除的冷凝物吹掃率通過函數(shù)關(guān)聯(lián)起來以根據(jù)函數(shù)確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物積聚率。例如，函數(shù)關(guān)系式120可通過函數(shù)相對(duì)于先前確定的空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物積聚率加上空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物產(chǎn)生率并減去從空氣冷卻器30內(nèi)清除的冷凝物吹掃率。此外，函數(shù)關(guān)系式120可通過函數(shù)來將空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物積聚率相對(duì)于給定時(shí)間段例如對(duì)時(shí)間積分以確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物的量。這樣，控制算法100可虛擬地確定空氣冷卻器30內(nèi)的液體的量。可以設(shè)想，空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物可結(jié)合或不結(jié)合一種或多種氣態(tài)酸性物質(zhì)和/或其它氣態(tài)組分以形成液體溶液。還可以設(shè)想，給定的時(shí)間段可包括任何間段，例如控制算法100的相繼序列之間的時(shí)間和/或預(yù)定的時(shí)間段?；蛘?，還可以設(shè)想，函數(shù)關(guān)系式120通過函數(shù)將空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物產(chǎn)生率以及從空氣冷卻器30清除的冷凝物吹掃率分別相對(duì)于給定時(shí)間段計(jì)算，例如對(duì)時(shí)間積分。這樣，函數(shù)關(guān)系式120可相對(duì)于先前確定的冷凝物的量加上產(chǎn)生的冷凝物的量減去吹掃的冷凝物的量來計(jì)算以確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物的量。
輸入122可包括表征空氣冷卻器30的幾何尺寸的信號(hào)，例如表征空氣冷卻器30的深度的信號(hào)?？梢栽O(shè)想，輸入122可用于使控制算法100內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)函數(shù)關(guān)系式相對(duì)空氣冷卻器的不同尺寸和/或類型標(biāo)準(zhǔn)化，并且，類似于輸入108，輸入122可用作空氣冷卻器30的最外面的尺寸。還可設(shè)想，輸入122可能或可能不是大致相同于輸入108的深度尺寸。
函數(shù)關(guān)系式124可用于確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝的液體的液位。具體地，函數(shù)關(guān)系式124可通過函數(shù)將空氣冷卻器30內(nèi)積聚的液體量—例如如函數(shù)關(guān)系式120內(nèi)所確定的量，與空氣冷卻器30的深度—例如輸入122關(guān)聯(lián)起來。例如，函數(shù)關(guān)系式124可在數(shù)學(xué)上表示為等式，例如，L＝k1+(k2×r)+(k3×r2)+(k4×r3)，其中L表示空氣冷卻器30內(nèi)的液位，k1，k2，k3和k4表示常數(shù)，r表示空氣冷卻器30內(nèi)積聚的液體量相對(duì)于空氣冷卻器30的深度的比率?？梢栽O(shè)想，k1，k2，k3和k4表示任何常數(shù)并可由經(jīng)驗(yàn)確定。
函數(shù)關(guān)系式126可用于將冷凝液體的液位與預(yù)定值相比較，并以其函數(shù)形成輸出128。具體地，函數(shù)關(guān)系式126可將冷凝液體的液位—例如函數(shù)關(guān)系式124內(nèi)所確定的量與表征所期望的和/或可接受的液位的預(yù)定值相比較，以判定所確定的液位是否大于預(yù)定值。例如，如果確定的液位大于預(yù)定值，則輸出128可用于經(jīng)由控制器32通過例如使閥18關(guān)閉而限制或中斷排氣循環(huán)。此外，如果所確定的液位低于或等于預(yù)定值，則輸出128可用于經(jīng)由控制器32不限制或中斷排氣循環(huán)?？梢栽O(shè)想，輸出128可用作標(biāo)志標(biāo)準(zhǔn)，這樣，僅在空氣冷卻器30內(nèi)的液位大于預(yù)定值時(shí)限制或中斷排氣循環(huán)。還可以設(shè)想，函數(shù)關(guān)系式126可包括或不包括誤差因子界限，例如百分比或固定值增加，以考慮本領(lǐng)域內(nèi)已知的數(shù)學(xué)舍入誤差和/或其它計(jì)算誤差。這樣，控制器32、傳感器34、36、38，并且尤其是控制邏輯(算法)100可虛擬檢測(cè)空氣冷卻器30內(nèi)的液位并且影響發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的控制，以在空氣冷卻器30內(nèi)的液位可能大于可接受的值時(shí)限制或中斷排氣的再循環(huán)。
工業(yè)實(shí)用性所公開的虛擬液體傳感器適用于預(yù)測(cè)任何具有排氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的空氣冷卻器內(nèi)的液位。所公開的虛擬液體傳感器可預(yù)測(cè)在空氣冷卻器內(nèi)形成的冷凝物可能積聚的時(shí)刻，并且可根據(jù)燃燒用空氣中的再循環(huán)排氣的量變化而允許控制器限制或中斷該再循環(huán)。下面說明發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行，尤其是控制算法100。
發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可與本領(lǐng)域已知的任何設(shè)備相關(guān)聯(lián)或?yàn)槠涮峁┠芰?，所述設(shè)備例如機(jī)動(dòng)車輛、船只和/或發(fā)電機(jī)。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10可在變化的和/顯著不同的運(yùn)行條件—包括例如較低載荷的條件—下運(yùn)行。在較低載荷條件下，流動(dòng)通過空氣冷卻器30的燃燒用空氣的質(zhì)量流量可能不足以如所期望地將積聚的冷凝物從空氣冷卻器30內(nèi)吹掃到下游部件。隨著載荷增加，流動(dòng)通過空氣冷卻器30的燃燒用空氣的質(zhì)量流量增加，隨后足以如所期望地將冷凝物吹掃到下游部件。但是，載荷突然地增加，例如在較短時(shí)間段內(nèi)從怠速狀態(tài)轉(zhuǎn)變到大轉(zhuǎn)矩狀態(tài)，可能不能如所期望地從空氣冷卻器30內(nèi)傳送大量冷凝物到進(jìn)氣歧管16和/或燃燒室14。這種通常稱為發(fā)動(dòng)機(jī)遲滯(engine slugging)的現(xiàn)象可能不能如所期望地影響發(fā)動(dòng)機(jī)12和/或發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行和/或性能。
控制器32可接收多個(gè)來自傳感器34、36、38的多個(gè)信號(hào)，執(zhí)行控制算法100，并且可能影響閥18的運(yùn)行以減少和/或消除排氣再循環(huán)，從而減少形成并因此積聚在空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物的量，以便降低發(fā)動(dòng)機(jī)遲滯的可能性。
參照?qǐng)D2，控制器32可接收來自傳感器34、36、38的一個(gè)或多個(gè)輸入—例如輸入104、106，并接收一個(gè)或多個(gè)作為表征環(huán)境20、22的相對(duì)濕度、空氣冷卻器30的幾何尺寸的預(yù)定值的輸入—例如輸入102、108、122。控制器32可經(jīng)由控制算法100確定空氣冷卻器30內(nèi)的冷凝物產(chǎn)生率(114)和冷凝物吹掃率(118)?？刂破?2也可確定冷凝物的量，并因根據(jù)產(chǎn)生率和吹掃率的變化確定積聚在空氣冷卻器30(120)內(nèi)的液體的量?？刂破?2還可確定空氣冷卻器30(124)內(nèi)的液位，并將所確定的液位與預(yù)定值相比較以判定所確定的液位是否大于預(yù)定值。控制器32可根據(jù)所確定的液位與預(yù)定值的比較結(jié)果的變化形成輸出128，并且將輸出128輸入另外的算法以影響閥18的運(yùn)行，由此減少或中斷朝混合器24再循環(huán)的排氣的量。
通過減少朝混合器再循環(huán)的排氣的量，控制器32可減少流動(dòng)通過空氣冷卻器30的燃燒用空氣內(nèi)的水蒸汽的量，并且在空氣冷卻器30內(nèi)形成較少的冷凝物。此外，對(duì)空氣冷卻器30內(nèi)的液位的虛擬檢測(cè)可通過平衡高百分?jǐn)?shù)的排氣再循環(huán)而使發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)行控制更精確，這樣減少釋放到環(huán)境20中的排放以及空氣冷卻器30內(nèi)冷凝物的積聚，該積聚可能降低發(fā)動(dòng)機(jī)12和/或空氣冷卻器30的耐用性和/或性能。
因?yàn)榭刂扑惴?00虛擬地確定空氣冷卻器30內(nèi)的液位，所以液體的充氣不會(huì)對(duì)其判定造成不利影響。此外，通過根據(jù)虛擬確定的液位的變化來控制排氣再循環(huán)，在發(fā)動(dòng)機(jī)載荷條件不能按期望地從空氣冷卻器30吹掃冷凝物時(shí)該控制算法100可減少空氣冷卻器30內(nèi)冷凝物的形成。另外，通過虛擬地確定并相應(yīng)地控制空氣冷卻器30內(nèi)的液位，空氣冷卻器30可不需要用于從其中除去液體的排放裝置和儲(chǔ)液器。
很明顯，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以對(duì)所公開的用于虛擬液體傳感器的系統(tǒng)做出各種修改和變型。根據(jù)所公開的方法和裝置的說明和實(shí)例，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出其它實(shí)施例。本說明和示例僅用于說明示例性的例子，其實(shí)際范圍由所附權(quán)利要求和它們的等效方案來限定。
權(quán)利要求
1.一種用于操作關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)部件的虛擬液位傳感器的方法，該方法包括確定關(guān)于所述部件的冷凝物產(chǎn)生率；確定關(guān)于所述部件的冷凝物吹掃率；以及根據(jù)冷凝物產(chǎn)生率和冷凝物吹掃率在一段時(shí)間中的變化確定關(guān)于所述部件的積聚的冷凝物的量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)在燃燒過程期間形成的水蒸汽的量、再循環(huán)到至少一個(gè)燃燒室中的排氣的量以及導(dǎo)入所述至少一個(gè)燃燒室的周圍空氣的濕度的變化確定所述冷凝物產(chǎn)生率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)流動(dòng)通過所述部件的燃燒用空氣的流量、所述部件的至少一個(gè)尺寸以及先前確定的所述部件內(nèi)的冷凝物液位的變化確定所述冷凝物吹掃率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)積聚的冷凝物的量和所述部件的至少一個(gè)尺寸的變化確定所述部件內(nèi)的冷凝物液位；以及將所確定的冷凝物液位與預(yù)定值相比較。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，還包括如果所確定的冷凝物液位大于所述預(yù)定值，則減少從至少一個(gè)燃燒室再循環(huán)到進(jìn)氣歧管的排氣的量。
6.一種用于與具有排氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的空氣冷卻器的虛擬液體傳感器，該傳感器包括第一傳感器，其用于產(chǎn)生表征流動(dòng)通過所述空氣冷卻器的燃燒用空氣的流量的第一信號(hào)；至少一個(gè)第二傳感器，其用于產(chǎn)生表征至少一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)有關(guān)的參數(shù)的至少一個(gè)第二信號(hào)；控制器，其用于接收所述第一信號(hào)和所述至少一個(gè)第二信號(hào)，并根據(jù)所述第一信號(hào)和所述至少一個(gè)第二信號(hào)的變化確定積聚在所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物的量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的虛擬液體傳感器，其特征在于，所述控制器還用于接收表征所述空氣冷卻器的至少一個(gè)幾何尺寸的至少一個(gè)第三信號(hào)；以及根據(jù)所確定的積聚在所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物的量和所述至少一個(gè)第三信號(hào)的變化確定所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物液位。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的虛擬液體傳感器，其特征在于，所述控制器還用于接收表征導(dǎo)入所述空氣冷卻器內(nèi)的周圍空氣的濕度的第四信號(hào)，并且通過以下方法確定積聚在所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物的量根據(jù)所述至少一個(gè)第二信號(hào)和所述第四信號(hào)的變化確定所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物產(chǎn)生率；根據(jù)所述第一信號(hào)和所述至少一個(gè)第三信號(hào)的變化確定所述空氣冷卻器的冷凝物吹掃率；根據(jù)所述冷凝物產(chǎn)生率和所述冷凝物吹掃率的變化確定積聚在所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物的量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的虛擬液體傳感器，其特征在于，所確定的積聚在所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物的量由這樣的函數(shù)得到先前確定的積聚在所述空氣冷卻器內(nèi)的冷凝物的量加上所述空氣冷卻器內(nèi)形成的冷凝物相對(duì)于過去時(shí)間段的變化率減去從所述空氣冷卻器去除的冷凝物相對(duì)于過去時(shí)間段的變化率。
10.一種用于控制關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣再循環(huán)的方法，該方法包括根據(jù)權(quán)利要求1-3之一，確定燃燒用空氣冷卻器內(nèi)積聚的冷凝物的量；根據(jù)所確定的冷凝物的量的變化確定燃燒用空氣冷卻器內(nèi)的液位；以及當(dāng)所確定的液位大于預(yù)定值時(shí)減少從發(fā)動(dòng)機(jī)下游再循環(huán)到混合器的排氣的量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于虛擬液體傳感器的系統(tǒng)以及一種用于操作該液體傳感器的方法。該方法包括確定關(guān)于部件的冷凝物產(chǎn)生率。該方法還包括確定關(guān)于部件的冷凝物吹掃率。該方法還包括根據(jù)冷凝物產(chǎn)生率和冷凝物吹掃率在給定時(shí)間段中的變化確定關(guān)于所述部件的冷凝物積聚量。
文檔編號(hào)G01F9/00GK101082515SQ200710105529
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者J·C·杜蘭德 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司