用于當(dāng)排氣再循環(huán)正在流動時使用進(jìn)氣氧傳感器估計增壓空氣冷卻器冷凝液存儲的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于當(dāng)排氣再循環(huán)正流動時使用進(jìn)氣氧傳感器估計增壓空氣冷卻器冷凝液存儲的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓發(fā)動機和機械增壓發(fā)動機可以被配置為壓縮進(jìn)入發(fā)動機的環(huán)境空氣，以便增加功率。空氣的壓縮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)動機的潛在功率。當(dāng)環(huán)境空氣溫度降低時，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之下)，冷凝液可以在CAC中形成。通過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CAC并作為水滴進(jìn)入發(fā)動機的進(jìn)氣歧管。如果過多冷凝液被發(fā)動機吸入，那么發(fā)動機失火和/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)動機失火的其他嘗試包括避免冷凝液累積。在一個示例中，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)意識到此類方法的潛在問題。具體地，盡管一些方法可以減少或減慢CAC中的冷凝液形成，但冷凝液仍會隨著時間的推移而累積。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)動機失火。此外，在另一示例中，可以調(diào)整發(fā)動機致動器，以便在冷凝液吸入期間增加燃燒穩(wěn)定性。在一個示例中，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)可能不會準(zhǔn)確地反應(yīng)離開CAC并進(jìn)入進(jìn)氣歧管的增壓空氣中的水量。因此，發(fā)動機失火和/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CAC內(nèi)的水積聚的系統(tǒng)只可以在EGR關(guān)閉(例如，不流動)時是準(zhǔn)確的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在一個示例中，上述問題可以通過一種用于基于增壓空氣冷卻器(CAC)處的水存儲來調(diào)整發(fā)動機致動器的方法來解決，水存儲基于設(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)動機控制器可以使用氧傳感器的輸出來確定離開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)的水含量來估計。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流量測量傳感器(諸如DPOV傳感器)來確定。在一個示例中，環(huán)境濕度可以通過設(shè)置在CAC和EGR通道上游的濕度傳感器來測量。進(jìn)入CAC的增壓空氣的水含量與離開CAC的增壓空氣的水含量之間的差然后可以表示CAC內(nèi)的水存儲率(例如，水積聚率)。響應(yīng)于經(jīng)確定的水存儲率(或量)，發(fā)動機控制器然后可以調(diào)整發(fā)動機運轉(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)動機失火和燃燒不穩(wěn)定性。
[0005]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被緊隨【具體實施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0006]圖1是包括增壓空氣冷卻器的示例發(fā)動機系統(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增壓空氣冷卻器處的水存儲的方法的流程圖。
[0008]圖3是用于基于增壓空氣冷卻器處的水存儲調(diào)整發(fā)動機運轉(zhuǎn)的方法的流程圖。
[0009]圖4示出了圖示說明基于增壓空氣冷卻器處的水存儲對發(fā)動機運轉(zhuǎn)的示例調(diào)整的曲線圖。
【具體實施方式】
[0010]以下描述涉及用于估計發(fā)動機系統(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確定離開CAC的水量。進(jìn)入CAC的水量可以基于環(huán)境濕度和當(dāng)EGR正在流動時的EGR流量來估計。例如，低壓EGR系統(tǒng)可以將另外的水引入到CAC上游的發(fā)動機進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)。因此，當(dāng)EGR流量增加時，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CAC的水量之間的差來確定CAC中的水積聚率(例如，水存儲率或量)的方法。如圖3所示，發(fā)動機控制器然后可以基于水存儲率或量來調(diào)整發(fā)動機運轉(zhuǎn)。調(diào)整發(fā)動機運轉(zhuǎn)可以包括調(diào)整發(fā)動機致動器，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)動機吸入期間的燃燒穩(wěn)定性。圖4示出了基于CAC處的水存儲的示例發(fā)動機致動器調(diào)整。以此方式，使用氧傳感器、濕度傳感器和EGR流量傳感器來估計進(jìn)入與離開CAC的增壓空氣中的水含量可以允許當(dāng)EGR正在流動時確定CAC中的冷凝液存儲?；诶淠捍鎯Φ陌l(fā)動機致動器調(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。
[0011]圖1示出了示例渦輪增壓發(fā)動機系統(tǒng)100的示意圖，渦輪增壓發(fā)動機系統(tǒng)100包括多缸內(nèi)燃發(fā)動機10和可以完全相同的雙渦輪增壓器120和130。作為一個非限制性示例，發(fā)動機系統(tǒng)100能夠被包括作為客車推進(jìn)系統(tǒng)的一部分。盡管本文中沒有描述，但是在不背離本公開的范圍的情況下，可以使用其他發(fā)動機構(gòu)造(諸如具有單渦輪增壓器的發(fā)動機)。
[0012]發(fā)動機系統(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來自車輛操作者190的輸入控制。在這個示例中，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PP的踏板位置傳感器194?？刂破?2可以為微型計算機，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)值的電子存儲介質(zhì)(例如，只讀存儲器芯片(R0M))、隨機存取存儲器(RAM)、保活存儲器(KAM)和數(shù)據(jù)總線。存儲介質(zhì)只讀存儲器可以用計算機可讀數(shù)據(jù)編程，該計算機可讀數(shù)據(jù)表示可由微處理器執(zhí)行的非臨時性指令，用于執(zhí)行在下文中所描述的程序以及期望但沒有具體列出的其他變體?？刂破?2可以被配置為接收來自多個傳感器165的信息，并將控制信號發(fā)送至多個致動器175 (在本文中所描述的致動器的各種示例)。其他致動器(諸如各種各樣的閥和節(jié)氣門)可以被耦接至發(fā)動機系統(tǒng)100中的各種位置?？刂破?2可以接收來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)基于對應(yīng)于一個或更多個程序的被編程到其中的指令或代碼而觸發(fā)致動器。在本文中關(guān)于圖2-3描述了示例控制程序。
[0013]發(fā)動機系統(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可以包括空氣過濾器156和進(jìn)氣系統(tǒng)(AIS)節(jié)氣門115?？刂葡到y(tǒng)可以經(jīng)由通信地耦接至控制器12的節(jié)氣門致動器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132。因此，發(fā)動機系統(tǒng)100包括在壓縮機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)動機的空氣進(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)動機的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)的第二分支。如圖1所示，來自進(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)動機。在一些示例中，進(jìn)氣歧管160可以包括用于估計歧管壓力(MAP)的進(jìn)氣歧管壓力傳感器182和/或用于估計歧管空氣溫度(MCT)的進(jìn)氣歧管溫度感器183，每個傳感器均與控制器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)動機10的進(jìn)氣空氣流的流量。
[0017]如圖1所示，壓縮機旁通閥(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。在一個示例中，CBV 152和155可以是電子氣動CBV(EPCBV)?？梢钥刂艭BV 152和155，以便當(dāng)發(fā)動機被升壓時能夠釋放進(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122上游的進(jìn)氣通道142耦接。取決于每個CBV的位置，由相應(yīng)壓縮機壓縮的空氣可以再循環(huán)到壓縮機上游的進(jìn)氣通道(例如，用于壓縮機132的進(jìn)氣通道144和用于壓縮機122的進(jìn)氣通道142)內(nèi)。例如，CBV 152可以打開，以使壓縮機132上游的壓縮空氣再循環(huán)，且/或CBV 155可以打開，以使壓縮機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，以便降低壓縮機喘振載荷的影響。CBV 155和152可以由控制系統(tǒng)主動地或被動地控制。
[0018]如圖所示，壓縮機入口壓力(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可以被用來確定EGR閥121下游