專利名稱：用于虛擬結(jié)霜傳感器的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種用于虛擬結(jié)霜傳感器系統(tǒng)的系統(tǒng)，尤其涉及一種用于虛擬結(jié)霜傳感器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
渦輪增壓式和/或增壓式(supercharged)發(fā)動機系統(tǒng)通常在發(fā)動機的一個或多個燃燒室的上游包括壓縮機和空氣冷卻器。通常，燃燒空氣包括環(huán)境空氣和再循環(huán)廢氣的混合物，以試圖減少在燃燒期間產(chǎn)生的不希望的排放物。通常，空氣冷卻器暴露在環(huán)境空氣中并利用環(huán)境空氣來冷卻被壓縮機加熱的燃燒空氣。再循環(huán)廢氣常常包含很大量的水蒸氣，在較冷的環(huán)境中，空氣冷卻器可能使燃燒空氣的溫度降低到水的冰點之下，導致在空氣冷卻器的內(nèi)壁表面上產(chǎn)生霜。霜會增加空氣冷卻器兩端的壓降，并可能不利地和/或不受歡迎地影響發(fā)動機性能。
授予Ciemochowski的美國專利No.3596263(“’263專利”)公開了一種結(jié)冰情況檢測裝置。’263專利的裝置包括感測燃氣輪發(fā)動機的進氣口的表面溫度的第一轉(zhuǎn)換器(傳感器，transducer)，感測環(huán)境空氣溫度的第二轉(zhuǎn)換器，以及判定濕度的第三轉(zhuǎn)換器。第一、第二和第三轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生的信號被發(fā)送到邏輯電路，該邏輯電路輸出控制信號以影響控制廢氣再循環(huán)的閥的操作。該邏輯電路判定進氣口的表面溫度是否低于水的凍結(jié)溫度以及低于環(huán)境空氣的露點。如果答案肯定，則閥打開以使被加熱的廢氣再循環(huán)到燃氣輪發(fā)動機的進氣口以增加進氣口的表面溫度，從而減少霜在表面上的形成。
盡管’263專利的裝置可判定何時可能在進氣口的表面上結(jié)霜，但是該裝置包括設(shè)置在進氣口表面上的轉(zhuǎn)換器，這會降低該表面的整體性和/或需要復雜的機械配置。另外，通過再循環(huán)高溫廢氣來加熱進氣口的表面，’263專利的裝置會將包含很大量水蒸氣的廢氣暴露在較冷的表面上，從而可能增加霜的形成。此外，如果再循環(huán)廢氣包括后處理以降低廢氣的溫度，例如以便減少微粒和/或保護壓縮機部件，則廢氣會具有較低溫度并且不充分地加熱進氣口表面。
本公開旨在克服上述的一個或多個缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面中，本公開涉及一種用于操作關(guān)于發(fā)動機部件的虛擬結(jié)霜傳感器的方法。該方法包括確定表征該部件上游的流體的第一溫度，和確定表征該部件下游的流體的第二溫度。該方法還包括感測至少一個發(fā)動機參數(shù)，并根據(jù)該至少一個發(fā)動機參數(shù)確定第一參數(shù)。該方法還包括根據(jù)該第一溫度、第二溫度和第一參數(shù)確定表征與該發(fā)動機部件相關(guān)聯(lián)的溫度的第三溫度。
在另一方面中，本公開涉及一種用于具有空氣冷卻器的發(fā)動機系統(tǒng)的虛擬結(jié)霜傳感器。該虛擬結(jié)霜傳感器包括設(shè)置成用于分別產(chǎn)生表征第一和第二溫度的第一和第二信號的第一和第二傳感器。該虛擬結(jié)霜傳感器還包括設(shè)置成用于產(chǎn)生表征發(fā)動機系統(tǒng)的至少一個參數(shù)的第三信號的第三傳感器。該虛擬結(jié)霜傳感器還包括設(shè)置成用于接收第一、第二和第三信號并根據(jù)該第一、第二和第三信號確定表征空氣冷卻器的內(nèi)壁溫度的第三溫度的控制器。
在又一個方面中，本公開涉及一種用于控制關(guān)于發(fā)動機的廢氣再循環(huán)的方法。該方法包括感測表征空氣過濾器下游的環(huán)境空氣的第一溫度，和感測表征空氣冷卻器下游的燃燒空氣的第二溫度。該方法還包括感測表征發(fā)動機的操作的至少一個參數(shù)，并根據(jù)該第一溫度、第二溫度和該至少一個參數(shù)確定表征該空氣冷卻器的內(nèi)壁溫度的第三溫度。該方法還包括比較該第三溫度和一預定溫度，并且如果該第三溫度低于該預定溫度，則選擇性地限制從發(fā)動機下游再循環(huán)到空氣冷卻器的廢氣的量。


圖1是包括根據(jù)本公開的虛擬結(jié)霜傳感器的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；以及圖2是設(shè)置成由圖1的控制器執(zhí)行的示例性控制算法的示意圖。
具體實施例方式
圖1示出示例性發(fā)動機系統(tǒng)10。發(fā)動機系統(tǒng)10可包括具有燃燒室14和進口歧管16的發(fā)動機12。發(fā)動機12可設(shè)置成用于經(jīng)由燃燒過程-例如兩沖程或四沖程循環(huán)的活塞-氣缸燃燒設(shè)置-將潛在的化學能例如燃料轉(zhuǎn)化成機械能例如力矩。廢氣可從燃燒室14被引導到環(huán)境20以便釋放到環(huán)境中。廢氣的一部分可經(jīng)由閥18被選擇性地引導到混合器24。閥18可包括設(shè)置成用于將在燃燒室14內(nèi)產(chǎn)生的廢氣的一部分引向混合器24的螺線管致動的可變輸出閥。發(fā)動機系統(tǒng)10還可包括設(shè)置成用于過濾從環(huán)境22接收到的空氣并將經(jīng)過濾的空氣引向混合器24的空氣過濾器26。環(huán)境20和22可以是相同或不同的環(huán)境，并且可例如包括在任何環(huán)境條件下的環(huán)境空氣。經(jīng)由閥18引導的再循環(huán)廢氣以及引自過濾器26的經(jīng)過濾的空氣可在混合器24內(nèi)結(jié)合，以形成被引向燃燒室14的燃燒空氣。燃燒空氣可經(jīng)由壓縮機28壓縮，被引導通過空氣冷卻器30以降低溫度，被引導到進口歧管16并隨后被傳送到燃燒室14。
可以設(shè)想，上述發(fā)動機系統(tǒng)10的每個部件可體現(xiàn)為和/或包括本領(lǐng)域中已知的任何傳統(tǒng)類型的部件，例如內(nèi)燃機如汽油機或柴油機，包括纖維織物微粒過濾器的空氣過濾器，氣體混合裝置例如管接頭，熱交換器例如空氣或液體冷卻的熱交換器，和/或渦輪增壓式或增壓式壓縮機系統(tǒng)。因此，沒有更詳細地說明這些部件。還可以設(shè)想，發(fā)動機系統(tǒng)10可包括本領(lǐng)域中已知的任何數(shù)量的附加部件，例如一個或多個風扇(未示出)、廢氣冷卻器(未示出)、廢氣微粒過濾器(未示出)、消聲器(未示出)和/或催化轉(zhuǎn)化器(未示出)。
發(fā)動機系統(tǒng)10還可包括控制器32，該控制器設(shè)置成用于虛擬地感測空氣冷卻器30內(nèi)的結(jié)霜，并且還設(shè)置成用于控制閥18以便選擇性地影響朝混合器24轉(zhuǎn)移的廢氣的量。控制器32可包括一個或多個微處理器、存儲器、數(shù)據(jù)存儲裝置、通信集線器和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它部件?？梢栽O(shè)想，控制器32可集成在總控制系統(tǒng)內(nèi)，總控制系統(tǒng)能夠控制發(fā)動機系統(tǒng)10的附加功能例如發(fā)動機12的選擇性控制，和/或與發(fā)動機系統(tǒng)10操作性地相關(guān)聯(lián)的附加系統(tǒng)例如傳動系統(tǒng)的選擇性控制?？刂破?2可設(shè)置成用于從多個傳感器34、36、38、40接收輸入信號，執(zhí)行一個或多個算法以確定合適的輸出信號，并且可將輸出信號發(fā)送給閥18?？梢栽O(shè)想，控制器32可如本領(lǐng)域內(nèi)已知的那樣經(jīng)由一個或多個通信線路(未被標號)接收和發(fā)送信號。
傳感器34、36、38、40可包括設(shè)置成用于生成表征物理參數(shù)的信號的任何常規(guī)的傳感器。具體地說，傳感器34可包括設(shè)置成用于產(chǎn)生表征空氣過濾器26下游的過濾空氣的溫度的信號的溫度傳感器。傳感器36可包括設(shè)置成用于產(chǎn)生表征朝進口歧管16被引導的燃燒空氣的溫度的信號的溫度傳感器。傳感器38可包括設(shè)置成用于產(chǎn)生表征各種發(fā)動機參數(shù)例如發(fā)動機轉(zhuǎn)速、燃料消耗率、冷卻劑溫度和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何其它參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器。傳感器40可包括設(shè)置成用于產(chǎn)生表征發(fā)動機系統(tǒng)10的各種參數(shù)的一個或多個信號的一個或多個傳感器，該參數(shù)例如為被引向混合器24的廢氣或被引向空氣冷卻器30的燃燒空氣的質(zhì)量流量，溫度例如壓縮機出口溫度或環(huán)境空氣溫度，壓力例如環(huán)境空氣壓力，和/或根據(jù)需要的發(fā)動機系統(tǒng)10的任何其它參數(shù)?？梢栽O(shè)想，傳感器34、36可分別設(shè)置在空氣冷卻器30的上游和下游的任何位置，并且所示的特定位置僅是出于舉例的目的。
圖2示出一種示例性的控制算法100?？刂扑惴?00可由控制器32執(zhí)行以便虛擬地感測空氣冷卻器30內(nèi)的結(jié)霜，并根據(jù)虛擬感測的結(jié)霜確定輸出120。輸出120可影響閥18的控制和/或操作，并相應地影響朝進口歧管16再循環(huán)的廢氣量。控制算法100可包括從傳感器34、36、38、40接收多個輸入102、104、106，執(zhí)行多個函數(shù)關(guān)系例如算法、方程、子程序、查閱表(look-up map)、表格和/或比較108、110、112、114、116、118，并生成輸出例如輸出120以影響閥18的操作。
輸入102和104可包括設(shè)置成用于分別表征空氣過濾器26的下游和混合器24的上游的過濾空氣的溫度以及空氣冷卻器30的下游的燃燒空氣的溫度的信號。另外，輸入106可包括表征一個或多個發(fā)動機參數(shù)和/或發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)的一個或多個信號，例如來自傳感器38和/或40的信號。輸入102、104、106可體現(xiàn)為任何信號例如脈沖、電壓電平、數(shù)字信號、磁場、數(shù)字輸入、聲波或光波和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它信號格式。
函數(shù)關(guān)系108可設(shè)置成用于確定從環(huán)境22經(jīng)由空氣過濾器26引導的環(huán)境空氣的溫度。函數(shù)關(guān)系108可通過函數(shù)使過濾空氣的溫度例如輸入102與預定的環(huán)境溫度相關(guān)聯(lián)。例如，函數(shù)關(guān)系108可使輸入102乘以預定系數(shù)，該預定系數(shù)表征空氣過濾器26可能對被引導通過其中的環(huán)境空氣的溫度的影響?？梢栽O(shè)想，函數(shù)關(guān)系108可包括任何數(shù)學關(guān)系例如加、減、除、乘冪(raising to powers)，以便用函數(shù)使過濾空氣的溫度與環(huán)境空氣溫度相關(guān)聯(lián)。還可以設(shè)想，可選擇地，可通過相對于環(huán)境22適當?shù)卦O(shè)置并設(shè)置成用于產(chǎn)生表征環(huán)境空氣溫度的信號的傳感器來確定環(huán)境空氣溫度。
函數(shù)關(guān)系110可設(shè)置成用于確定被引向或被引導通過空氣冷卻器30的燃燒空氣的質(zhì)量流量。函數(shù)關(guān)系110可用函數(shù)使被引向歧管16的燃燒空氣的溫度例如輸入104與一個或多個發(fā)動機12或發(fā)動機系統(tǒng)10的參數(shù)例如輸入106相關(guān)聯(lián)。例如，函數(shù)關(guān)系110可以在一個或多個預定關(guān)系式中用函數(shù)使燃燒空氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、燃料消耗量、閥定時、和/或環(huán)境空氣壓力相關(guān)聯(lián)，以確定空氣冷卻器的質(zhì)量流量?？梢栽O(shè)想，可選擇地，可通過相對于空氣冷卻器30適當?shù)卦O(shè)置并設(shè)置成用于產(chǎn)生表征其質(zhì)量流量的信號的傳感器來確定空氣冷卻器的質(zhì)量流量。
函數(shù)關(guān)系112可設(shè)置成用于確定空氣冷卻器30的額定質(zhì)量流量。函數(shù)關(guān)系112可用函數(shù)使一個或多個發(fā)動機12和/或發(fā)動機系統(tǒng)10的參數(shù)例如輸入106與預定的質(zhì)量流量相關(guān)聯(lián)。例如，函數(shù)關(guān)系112可在一個或多個預定關(guān)系式中用函數(shù)使發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷、以及一個或多個預定的額定質(zhì)量流量相關(guān)聯(lián)，以確定額定的空氣冷卻器質(zhì)量流量?？梢栽O(shè)想，額定的空氣冷卻器質(zhì)量流量可表征在給定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和載荷下被引向或被引導通過空氣冷卻器30的燃燒空氣的質(zhì)量流量。還可以設(shè)想，可根據(jù)在給定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和載荷下通過經(jīng)驗確定的流量來確定額定的空氣冷卻器質(zhì)量流量。
函數(shù)關(guān)系114可設(shè)置成用于確定表征空氣冷卻器30的內(nèi)壁的溫度系數(shù)的參數(shù)。具體地說，該參數(shù)可包括表征燃燒空氣和環(huán)境空氣可能對空氣冷卻器30的內(nèi)部表面壁-例如暴露在燃燒空氣中的壁表面-的影響的系數(shù)。該參數(shù)可表征壁比率(wall ratio)，并且可根據(jù)與空氣冷卻器30相關(guān)聯(lián)的一個或多個參數(shù)例如空間速度、車輛速度、流體動力學、熱交換效率、和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的影響熱交換裝置內(nèi)的壁溫度的任何其它參數(shù)來確定。例如，函數(shù)關(guān)系114可經(jīng)由一個或多個關(guān)系映射用函數(shù)使空氣冷卻器質(zhì)量流量和額定的空氣冷卻器質(zhì)量流量與一個或多個預定參數(shù)相關(guān)聯(lián)以確立壁比率?？梢栽O(shè)想，函數(shù)關(guān)系114可包括代表例如k1(Mac/Mrtd)-k2的三維映射；其中k1和k2代表常數(shù)，Mac代表空氣冷卻器質(zhì)量流量，而Mrtd代表額定的空氣冷卻器質(zhì)量流量。可以設(shè)想，函數(shù)關(guān)系114可包括任何數(shù)學關(guān)系例如線性或指數(shù)關(guān)系，并且常數(shù)k1和/或k2可以是任何合適的常數(shù)例如通過經(jīng)驗確定的參數(shù)。還可以設(shè)想，壁比率可表現(xiàn)為分數(shù)關(guān)系，例如壁比率可以是被限定在一定范圍-例如大于或等于零且小于或等于1-內(nèi)的無量綱參數(shù)。還可以設(shè)想，所確立的壁比率可根據(jù)與空氣冷卻器30相關(guān)聯(lián)的變化的參數(shù)而改變。
函數(shù)關(guān)系116可設(shè)置成用于確定表征空氣冷卻器30的表面壁溫度的溫度。具體地說，該壁溫度可根據(jù)環(huán)境空氣溫度、燃燒空氣溫度和壁比率確定。例如，函數(shù)關(guān)系116可用函數(shù)使環(huán)境空氣溫度例如空氣冷卻器的壁可包含的最低溫度與壁比率以及燃燒溫度-例如空氣冷卻器的壁可包含的最高溫度-和環(huán)境空氣溫度之間的差相關(guān)聯(lián)?？梢栽O(shè)想，函數(shù)關(guān)系116可包括數(shù)學關(guān)系式例如Twall＝Tatm+Wratio(Tman-Tatm)；其中Twall代表壁溫度，Tatm代表環(huán)境空氣溫度，Wratio代表壁比率，而Tman代表燃燒空氣溫度。應指出，空氣冷卻器30的壁的內(nèi)表面可包括從空氣冷卻器30的入口到空氣冷卻器30的出口的溫度梯度。因而，可以設(shè)想，在函數(shù)關(guān)系116內(nèi)確定的壁溫度可表征沿此溫度梯度的最低溫度點。還可以設(shè)想，從輸入104確定的燃燒空氣的溫度可表征在空氣冷卻器30的出口處的燃燒空氣的溫度。因而，燃燒空氣的溫度可在相對于空氣冷卻器30的出口的任何位置確定。
函數(shù)關(guān)系108、110、112、114、11 6可以均包括一個或多個關(guān)系映射，該映射的形式可以為例如二維或三維查閱表和/或一個或多個方程。具體地說，函數(shù)關(guān)系108、110、112、116可以均包括用函數(shù)使各個輸入信號102、104、106與預定參數(shù)、變量、值、和/或系數(shù)相關(guān)聯(lián)的方程，以確定發(fā)動機系統(tǒng)10的特定參數(shù)例如環(huán)境空氣溫度、空氣冷卻器30的質(zhì)量流量以及發(fā)動機系統(tǒng)10的額定質(zhì)量流量。另外，函數(shù)關(guān)系114可包括關(guān)系映射例如一個或多個二維或三維映射，該映射用函數(shù)使空氣冷卻器質(zhì)量流量和額定質(zhì)量流量與預定的參數(shù)、變量、值、和/或系數(shù)相關(guān)聯(lián)，以便為空氣冷卻器30確定特定的壁比率?？梢栽O(shè)想，該壁比率可根據(jù)變化的發(fā)動機12和/或發(fā)動機系統(tǒng)10的條件例如變化的環(huán)境溫度、變化的發(fā)動機參數(shù)、和/或與工作的發(fā)動機系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的其它變量而改變。還可以設(shè)想，可使用插值法和/或方程在與函數(shù)關(guān)系114相關(guān)聯(lián)的查閱表中使空氣冷卻器質(zhì)量流量和額定質(zhì)量流量相關(guān)聯(lián)。還可以設(shè)想，函數(shù)關(guān)系108、110、112、114、116可以均包含用試驗設(shè)備確定的數(shù)據(jù)、來自預定關(guān)系式的數(shù)據(jù)、由一個或多個操作員選擇的或需要的數(shù)據(jù)、和/或以任何其它合適方式確定的數(shù)據(jù)。
函數(shù)關(guān)系118可設(shè)置成用于比較壁溫度和一預定值并且可據(jù)此生成輸出120。函數(shù)關(guān)系118可包括一個或多個方程，該方程設(shè)置成用于通過函數(shù)使壁溫度與該預定值相關(guān)聯(lián)以判定壁溫度是否大于該預定值并且可據(jù)此生成輸出120。例如，如果壁溫度小于或等于預定值，則輸出120可經(jīng)由控制器2通過例如使閥18關(guān)閉或保持關(guān)閉來限制-例如禁止或中斷-廢氣再循環(huán)。類似地，如果壁溫度大于預定值，則輸出120可以不經(jīng)由控制器32限制廢氣再循環(huán)?？梢栽O(shè)想，輸出120可設(shè)置成作為旗標標準，因而可設(shè)置成用于僅在壁溫度小于或等于預定值時影響廢氣再循環(huán)。還可以設(shè)想，該預定值可以是任何這樣的值，即，低于該值則希望限制廢氣再循環(huán)，例如表征水的凍結(jié)溫度的值，并且可包括或不包括誤差容限，例如百分比或固定值的增加以解決數(shù)學舍入誤差和/或本領(lǐng)域內(nèi)已知的其它計算不準確的情況。從而，控制器32，傳感器34、36、38、40以及控制邏輯100可虛擬地感測空氣冷卻器30內(nèi)的結(jié)霜，并在空氣冷卻器30中可能結(jié)霜時影響發(fā)動機系統(tǒng)10的控制以限制廢氣再循環(huán)。還可以設(shè)想，輸出120可影響由控制器32執(zhí)行的附加算法，例如，輸出120可以作為以下算法的輸入，該算法用于確定設(shè)置成用于影響閥18的運動并從而實現(xiàn)廢氣再循環(huán)的量的輸出信號。
工業(yè)實用性所公開的用于虛擬結(jié)霜傳感器的系統(tǒng)可用于虛擬地感測關(guān)于發(fā)動機部件的霜的形成。所公開的用于虛擬結(jié)霜傳感器的系統(tǒng)可虛擬地感測例如預測空氣冷卻器內(nèi)的霜的形成，并可以使控制器據(jù)此限定再循環(huán)廢氣量。下文將說明發(fā)動機系統(tǒng)10尤其是控制算法100的操作。
發(fā)動機系統(tǒng)10可與本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何設(shè)備例如汽車、船舶和/或發(fā)電機相關(guān)聯(lián)并設(shè)置成用于向其提供動力。因此，發(fā)動機系統(tǒng)10可在變化的和明顯不同的環(huán)境包括例如冷氣候中操作。在冷氣候中，大氣的環(huán)境溫度可大約等于或遠低于水的冰點。應指出，冷氣候中的環(huán)境空氣由于露點的作用通常包括少量水蒸氣，但是，作為燃燒過程的副產(chǎn)品而產(chǎn)生的廢氣可包括大量水蒸氣。還應指出，如果水蒸氣接觸其表面溫度低于冰點的物體，則水蒸氣很可能凍結(jié)并在該表面上形成霜。
參照圖1，空氣冷卻器30可設(shè)置成用于降低壓縮機28下游和進口歧管16上游的燃燒空氣的溫度。空氣冷卻器30可暴露在與冷氣候相關(guān)聯(lián)的環(huán)境空氣中，并且可例如經(jīng)由合適的熱交換裝置-例如具有風扇強制通風的空氣冷卻器-利用加壓的環(huán)境空氣來冷卻燃燒空氣。因而，暴露在燃燒空氣中的空氣冷卻器30的壁表面可包括低于預定值例如低于水的凍結(jié)溫度的溫度，并且可形成霜。霜的存在會通過例如增大空氣冷卻器30兩端的壓降、減少被引向進口歧管16的燃燒空氣的量、加重壓縮機28的載荷、和/或增加被用于向歧管16和隨后向燃燒室14供應燃燒空氣的能量的量，從而不利地和/或不受歡迎地影響空氣冷卻器30和發(fā)動機系統(tǒng)10的操作。
控制器32可從傳感器34、36、38、40接收多個輸入，執(zhí)行一個或多個算法例如控制算法100和/或附加算法，并向閥18輸出控制信號?？梢栽O(shè)想，該附加算法可設(shè)置成用于根據(jù)發(fā)動機12、發(fā)動機系統(tǒng)10和/或預定的或所需的關(guān)系式的一個或多個參數(shù)來確定操作輸出信號以控制閥18，例如實現(xiàn)閥18的打開和/或關(guān)閉的程度和/或定時。因而，控制算法100可例如作為輸入或子程序集成在一個或多個附加算法內(nèi)，獨立于該附加算法執(zhí)行，和/或設(shè)置成用于通過操縱-例如使閥18的操作控制信號無效-來限制廢氣再循環(huán)。還可以設(shè)想，控制算法100可通過禁止閥18打開-例如禁止控制器32向閥18傳遞輸出信號以使閥18從關(guān)閉位置朝打開位置移動-來禁止廢氣再循環(huán)，并且可通過使閥18朝關(guān)閉位置移動-例如影響控制器32以便向閥18傳遞輸出信號以使閥18從打開位置朝關(guān)閉位置移動-來中斷廢氣再循環(huán)?？梢栽O(shè)想，設(shè)置成用于實現(xiàn)閥18的運動的附加算法可根據(jù)任何需要的參數(shù)例如發(fā)動機12、發(fā)動機系統(tǒng)10和/或預定關(guān)系式的參數(shù)來確定輸出信號。
參照圖2，控制算法100可分別接收表征過濾空氣溫度、燃燒空氣溫度、以及一個或多個發(fā)動機12和/或發(fā)動機系統(tǒng)10的參數(shù)的輸入信號102、104、106?？刂扑惴?00可根據(jù)所接收的輸入信號確定環(huán)境溫度108、空氣冷卻器質(zhì)量流量110和額定空氣冷卻器質(zhì)量流量112。控制算法100還可根據(jù)空氣冷卻器質(zhì)量流量和額定空氣冷卻器質(zhì)量流量確定壁比率?？刂扑惴?00還可根據(jù)環(huán)境溫度、燃燒空氣溫度和壁比率來確定壁溫度116，比較該壁溫度和預定值118，并據(jù)此生成輸出120。
例如，控制算法100可確定壁溫度大約等于30，并可將該壁溫度與基本等于32的預定值相比較。因而，控制算法100可確定在空氣冷卻器30內(nèi)可能發(fā)生結(jié)霜，例如虛擬地感測到空氣冷卻器30內(nèi)結(jié)霜，這是因為30小于32。因此，如果還沒有控制控制閥18(見圖1)以便朝混合器24轉(zhuǎn)移廢氣，則可限制控制閥18，或者如果已經(jīng)控制控制閥18以便朝混合器24轉(zhuǎn)移廢氣，則可中斷控制閥18，從而減少被引導通過空氣冷卻器30的水蒸氣的量并減少在其中形成霜?？梢栽O(shè)想，控制器32和控制算法100可相對于任何所需的單位例如或℃執(zhí)行。還可以設(shè)想，控制算法100可連續(xù)地、周期性地、以統(tǒng)一的頻率或不以統(tǒng)一的頻率、和/或特別地(singularly)執(zhí)行。還可以設(shè)想，控制算法100可包括判定步驟(未示出)，該步驟設(shè)置成用于確定是否應執(zhí)行控制算法100，例如確定環(huán)境溫度是否低于水的凍結(jié)溫度。例如，由于環(huán)境空氣溫度遠高于水的凍結(jié)溫度，例如發(fā)動機系統(tǒng)10不在非常冷的氣候中操作，這種判定步驟可判定不需要執(zhí)行控制算法100。
由于控制算法100虛擬地確定關(guān)于發(fā)動機部件表面的結(jié)霜，所以可保持部件的整體性，和/或不需要復雜的機械配置來確定表面溫度。另外，通過根據(jù)虛擬感測到的結(jié)霜控制廢氣的再循環(huán)，控制算法100可減少在發(fā)動機部件上形成的霜的量，從而可減小對發(fā)動機性能的不利影響。
對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，顯然可對所公開的用于虛擬結(jié)霜傳感器的系統(tǒng)進行各種修改和變型。通過考慮所公開系統(tǒng)的說明和實踐，其它實施例對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。說明書和示例僅應被認為是示例性的，真正的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物表征。
權(quán)利要求
1.一種用于操作關(guān)于發(fā)動機部件的虛擬結(jié)霜傳感器的方法，包括確定表征該部件上游的流體的第一溫度；確定表征該部件下游的流體的第二溫度；感測至少一個發(fā)動機參數(shù)；根據(jù)該至少一個發(fā)動機參數(shù)確定第一參數(shù)；以及根據(jù)該第一溫度、第二溫度和第一參數(shù)確定表征與該發(fā)動機部件相關(guān)聯(lián)的溫度的第三溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，該第一參數(shù)表征該第一溫度和第二溫度對該部件的壁表面的溫度的影響。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，確定該第一參數(shù)包括確定表征被引導通過發(fā)動機部件的流體的質(zhì)量流量的第一質(zhì)量流量；表征作為預定的發(fā)動機載荷和轉(zhuǎn)速的函數(shù)的被引導通過發(fā)動機部件的流體的質(zhì)量流量的第二質(zhì)量流量；以及作為該第一和第二質(zhì)量流量的函數(shù)的經(jīng)由查閱表確定的第一參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，還包括根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷、發(fā)動機閥定時、或燃料消耗量中的至少一個確定第一質(zhì)量流量。
5.一種用于具有空氣冷卻器的發(fā)動機系統(tǒng)的虛擬結(jié)霜傳感器，包括設(shè)置成用于分別產(chǎn)生表征第一和第二溫度的第一和第二信號的第一和第二傳感器；設(shè)置成用于產(chǎn)生表征發(fā)動機系統(tǒng)的至少一個參數(shù)的第三信號的第三傳感器；以及控制器，該控制器設(shè)置成用于接收第一、第二和第三信號；和根據(jù)該第一、第二和第三信號確定表征空氣冷卻器的內(nèi)壁溫度的第三溫度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的虛擬結(jié)霜傳感器，其特征在于，該控制器還設(shè)置成用于根據(jù)該第三信號確定該第一和第二質(zhì)量流量，該第一質(zhì)量流量表征被引導通過空氣冷卻器的燃燒空氣的質(zhì)量流量，該第二質(zhì)量流量表征關(guān)于與預定發(fā)動機轉(zhuǎn)速和載荷相關(guān)聯(lián)的預定質(zhì)量流量的空氣冷卻器的質(zhì)量流量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的虛擬結(jié)霜傳感器，其特征在于，該至少一個發(fā)動機參數(shù)包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速、發(fā)動機載荷、發(fā)動機閥定時或燃料消耗量中的至少一個，并且控制器還設(shè)置成用于根據(jù)該第一和第二質(zhì)量流量確定第一參數(shù)，該第一參數(shù)表征第一溫度和第二溫度對空氣冷卻器入口的壁表面溫度的影響；以及根據(jù)該第一參數(shù)確定第三溫度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的虛擬結(jié)霜傳感器，其特征在于，該虛擬結(jié)霜傳感器與發(fā)動機系統(tǒng)操作性地相關(guān)聯(lián)，該發(fā)動機系統(tǒng)包括空氣過濾器和具有進口歧管的發(fā)動機。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的虛擬結(jié)霜傳感器，其特征在于，該第一信號表征該空氣過濾器下游的溫度；該第二信號表征該進口歧管上游的溫度；以及該第三信號表征發(fā)動機轉(zhuǎn)速、閥定時或燃料消耗量中的至少一個。
10.一種用于控制關(guān)于發(fā)動機的廢氣再循環(huán)的方法，包括根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任何一項操作虛擬結(jié)霜傳感器；以及比較該第三溫度和一預定溫度，并且如果該第三溫度低于該預定溫度，則選擇性地限制從發(fā)動機下游再循環(huán)到空氣冷卻器的廢氣的量。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于虛擬結(jié)霜傳感器的系統(tǒng)，并包括操作虛擬結(jié)霜傳感器的方法。該方法包括確定表征該部件上游的流體的第一溫度，以及確定表征該部件下游的流體的第二溫度。該方法還包括感測至少一個發(fā)動機參數(shù)，并根據(jù)該至少一個發(fā)動機參數(shù)確定第一參數(shù)。該方法還包括根據(jù)該第一溫度、第二溫度和第一參數(shù)確定表征與發(fā)動機部件相關(guān)聯(lián)的溫度的第三溫度。
文檔編號F02B29/04GK101046173SQ200710091360
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者J·C·杜蘭德 申請人:卡特彼勒公司