СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель в целом относится к датчику газовой составляющей, включенному в систему впуска двигателя внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя могут использовать рециркуляцию выхлопных газов из системы выпуска двигателя в систему впуска двигателя (впускной канал), процесс, указываемый ссылкой как рециркуляция выхлопных газов (EGR), для снижения регулируемых выбросов. Система EGR может включать в себя различные датчики для измерения и/или регулирования EGR. В качестве одного из примеров, система EGR может включать в себя датчик газовой составляющей на впуске, такой как датчик кислорода, который может применяться в условиях без EGR, чтобы определять содержание кислорода свежего всасываемого воздуха. В условиях с EGR, датчик может использоваться для логического вывода EGR на основании изменения концентрации кислорода вследствие добавления EGR в качестве разбавителя. Один из примеров такого датчика кислорода на впуске показан Матсубарой и другими в US 6,742,379 (МПК F02D 35/00, F02D 41/02, опубл. 01.06.2004). Система EGR дополнительно или по выбору может включать в себя датчик кислорода выхлопных газов, присоединенный к выпускному коллектору, для оценки топливно-воздушного соотношения сгорания.
По существу, вследствие расположения датчика кислорода ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в системе впуска воздуха высокого давления, датчик может быть чувствительным к наличию паров топлива и других восстановителей и окислителей, таких как масляный туман. Например, во время работы двигателя с наддувом, продувочный воздух может приниматься в местоположении входа компрессора. Углеводороды, засасываемые из продувочного воздуха, принудительной вентиляции картера (PCV) и/или обогащенной EGR, могут расходовать кислород на каталитической поверхности датчика и понижать концентрацию кислорода, выявляемую датчиком. В некоторых случаях, восстановители также могут реагировать с чувствительным элементом датчика кислорода. Уменьшение кислорода в датчике может некорректно интерпретироваться в качестве разбавителя при использовании изменения кислорода для оценки EGR. Таким образом, измерения датчика могут расстраиваться различными чувствительностями, и точность датчика, а таким образом, измерение и/или регулирование EGR, могут снижаться.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть преодолены в системе двигателя, содержащей
двигатель, содержащий впускной коллектор и картер двигателя;
турбонагнетатель с впускным компрессором, выпускной турбиной и охладителем наддувочного воздуха;
впускной дроссель, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха;
бачок, выполненный с возможностью приема паров топлива из топливного бака, причем бачок присоединен к впускному коллектору;
систему рециркуляции выхлопных газов (EGR), содержащую канал для рециркуляции выхлопных остаточных газов из положения ниже по потоку от турбины в положение выше по потоку от компрессора через клапан EGR;
датчик кислорода, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; и
контроллер с машиночитаемыми командами для:
регулировки опорного напряжения, приложенного к датчику кислорода, на основании удовлетворения одного из условий продувки и условий вентиляции картера;
оценки разбавления EGR на впуске на основании выходного сигнала датчика кислорода; и
регулировки открывания клапана EGR на основании оцененного разбавления EGR на впуске.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулировка опорного напряжения включает в себя прикладывание более высокого опорного напряжения в ответ на удовлетворение одного из условий продувки и условий вентиляции картера, причем влияние засасываемых углеводородов сведено к нулю, и прикладывание более низкого опорного напряжения в ответ на отсутствие удовлетворения условий продувки и условий вентиляции картера.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер содержит дополнительные команды для регулировки более высокого опорного напряжения на основании количества углеводородов продувки или углеводородов вентиляции картера, засасываемых во впускной коллектор, причем опорное напряжение повышается по мере того, как повышается количество.
Также предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют в ответ на засасывание углеводородов продувки или картера двигателя во время потока EGR, повышают опорное напряжение, прикладываемое к датчику кислорода во впускном коллекторе; и регулировку потока EGR в двигатель на основании выходного сигнала датчика при повышенном опорном напряжении. Таким образом, влияние углеводородов на датчик может сводиться к нулю, и может улучшаться точность оценки EGR.
Например, в условиях EGR, когда продувка и/или принудительная вентиляция картера (PCV) не активированы, более низкое (номинальное) опорное напряжение может прикладываться к датчику кислорода во впускном коллекторе, и EGR может оцениваться на основании тока накачки, выдаваемого датчиком при прикладывании номинального напряжения. Посредством сравнения изменения выходного сигнала датчика при прикладывании более низкого напряжения относительно точки отсчета, указывающей выходной сигнал датчика во время отсутствия EGR, соответствующее изменение концентрации кислорода может использоваться для логического вывода разбавления EGR заряда всасываемого воздуха. Поток EGR затем может регулироваться на основании оцененной EGR относительно требуемого потока EGR. В сравнение, в условиях EGR, когда продувка и/или PCV активированы, более высокое опорное напряжение может прикладываться к датчику кислорода во впускном коллекторе, и EGR может оцениваться на основании тока накачки, выдаваемого датчиком при прикладывании более высокого напряжения. Например, номинальное опорное напряжение может иметь значение 450 мВ наряду с тем, что более высокое напряжение может находиться на или выше 800 мВ. На более высоком напряжении, датчик кислорода на впуске переходит с реагирования углеводородов с кислородом на датчике к диссоциации продуктов реакции (а именно, воды и двуокиси углерода). Выходной сигнал датчика при более высоком напряжении, поэтому, отражает концентрацию кислорода, обусловленную только эффектом разбавления EGR, а не уменьшение кислорода, обусловленное реакцией засасываемых углеводородов на чувствительном элементе. Посредством сравнения изменения выходного сигнала датчика при прикладывании более высокого напряжения относительно точки отсчета, указывающей выходной сигнал датчика во время отсутствия EGR, соответствующее изменение концентрации кислорода может использоваться для оценки разбавления EGR заряда всасываемого воздуха и точной регулировки потока EGR.
Таким образом, посредством прикладывания более высокого опорного напряжения к датчику кислорода во впускном коллекторе в условиях продувки и вентиляции картера, воздействие засасываемых углеводородов на выходной сигнал датчика может быть сведено к нулю. По существу, это уменьшает искажение выходного сигнала датчика при наличии углеводородов продувочного воздуха или прорывных газов. Посредством улучшения точности оценки разбавления EGR при наличии продувочного воздуха или картерных газов, регулирование EGR может улучшаться.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1-2 показывает схематичное изображение системы двигателя.
Фиг. 3 - регулировочная характеристика, изображающая влияние продувочного воздуха на концентрацию кислорода, оцененную датчиком кислорода во впускном коллекторе.
Фиг. 4 изображает блок-схему последовательности операций способа регулировки опорного напряжения, приложенного к датчику во впускном коллекторе, при считывании потока EGR в присутствии углеводородов продувки или картера двигателя.
Фиг. 5 изображает блок-схему последовательности операций способа оценки содержания продувки или картера двигателя потока EGR.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Настоящее описание связано со способами и системой для использования датчика во впускном коллекторе для считывания величины потока EGR в систему двигателя, такую как системы двигателя по фиг. 1-2. Опорное напряжение, приложенное к датчику, может регулироваться на основании наличия углеводородов продувки или вентиляции картера. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 4-5, для узнавания количества углеводородов продувки и/или картера двигателя, засасываемых в двигатель, и регулировки потока EGR соответствующим образом. Выходной сигнал датчика, а также разбавление EGR, оцененное датчиком, могут регулироваться для компенсации влияния углеводородов продувки и/или картера двигателя на выходной сигнал датчика (фиг. 3). Таким образом, точность оценки EGR датчиком кислорода на впуске повышается.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару одинаковых турбонагнетателей 120 и 130. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Впускной канал 140 может включать в себя воздушный фильтр 156 и дроссельный клапан 230 EGR. Система 100 двигателя может быть раздельной системой двигателя, при этом впускной канал 140 разветвляется ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR на первый и второй параллельные впускные каналы, каждый включает в себя турбонагнетатель и компрессор. Более точно, по меньшей мере часть всасываемого воздуха направляется в компрессор 122 турбонагнетателя через первый параллельный впускной канал 142, и по меньшей другую часть всасываемого воздуха в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через второй параллельный впускной канал 144 впускного канала 140.
Первая часть общего всасываемого воздуха, которая сжимается компрессором 122, может подаваться во впускной коллектор 160 через первый параллельный ответвленный впускной канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую параллельную ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть общего всасываемого воздуха, может сжиматься посредством компрессора 132 в тех случаях, когда она может подаваться во впускной коллектор 160 через второй параллельный ответвленный впускной канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую параллельную ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг.1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель.
Первый дроссельный клапан 230 EGR может быть расположен на впуске двигателя выше по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144 наряду с тем, что второй воздушный впускной дроссельный клапан 158 может быть расположен на впуске двигателя ниже по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144, и ниже по потоку от первого и второго параллельных ответвленных впускных каналов 146 и 148, например, в общем впускном канале 149.
В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. Впускной канал 149 может включать в себя охладитель 154 наддувочного воздуха (CAC) и/или заслонку (такую как второй дроссельный клапан 158). Положение дроссельного клапана 158 может регулироваться системой управления посредством привода дросселя (не показан), с возможностью связи присоединенной к контролеру 12. Противопомпажный клапан 152 может быть предусмотрен для избирательного обхода компрессорных каскадов турбонагнетателей 120 и 130 через перепускной канал 150. В качестве одного из примеров, противопомпажный клапан 152 может открываться, чтобы давать возможность потока через перепускной канал 150, когда давление всасываемого воздуха выше по потоку от компрессоров достигает порогового значения.
Впускной коллектор 160 дополнительно может включать в себя датчик 172 кислорода всасываемых газов. В одном из примеров, датчик кислорода является датчиком UEGO. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, датчик кислорода всасываемых газов может быть выполнен с возможностью выдавать оценку касательно содержания кислорода свежего воздуха, принимаемого во впускном коллекторе. В дополнение, когда течет EGR, изменение концентрации кислорода на датчике может использоваться для логического вывода величины EGR и использоваться для точного регулирования потока EGR. В изображенном примере, датчик 162 кислорода расположен выше по потоку от дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, датчик кислорода может быть расположен выше по потоку от CAC. Датчик 174 давления может быть расположен поблизости от датчика кислорода для оценки давления на впуске, при котором принимается выходной сигнал датчика кислорода. Поскольку выходной сигнал датчика кислорода является находящимся под влиянием давления на впуске, опорный выходной сигнал датчика кислорода может узнаваться при опорном давлении на впуске. В одном из примеров, опорное давление на впуске является давлением на входе дросселя (TIP), где датчиком 174 давления является датчик TIP. В альтернативных примерах, опорным давлением на впуске является давление в коллекторе (MAP) в качестве считываемого датчиком 182 MAP.
Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, расположенных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров расположены в двух рядах 13 и 15, причем, каждый ряд включает в себя три цилиндра. В альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 3, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поровну поделены и расположены в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, рядная, коробчатая, и т.д. Каждый цилиндр 14 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть выполнена в виде топливной форсунки оконного впрыска.
Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как камера 14 сгорания) через общий впускной канал 149, может использоваться для сжигания топлива, и продукты сгорания затем могут выпускаться через специфичные ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через первый параллельный выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через второй параллельный выпускной канал 19. Каждый из первого и второго параллельных выпускных каналов 17 и 19 дополнительно могут включать в себя турбину турбонагнетателя. Более точно, продукты сгорания, которые выбрасываются через впускной канал 17, могут направляться через турбину 124 с приводом от выхлопных газов турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, чтобы обеспечивать сжатие для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 128 для выхлопных газов. Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются через выпускной канал 19, могут направляться через турбину 134 с приводом от выхлопных газов турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы, некоторая часть или все выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 138 для выхлопных газов.
В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от выхлопных газов могут быть выполнены в виде турбин с переменной геометрией, при этом контроллер 12 может регулировать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока выхлопных газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от выхлопных газов могут быть выполнены в виде турбин с регулируемым соплом, при этом контроллер 12 может регулировать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока выхлопных газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть сконфигурирована для независимого изменения положения лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от выхлопных газов через соответствующие приводы.
Выхлопные газы в первом параллельном выпускном канале 17 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 170 наряду с тем, что выхлопные газы во втором параллельном выпускном канале 19 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 180. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более устройств последующей очистки выхлопных газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков выхлопных газов.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции выхлопных газов (EGR), или контуров, для рециркуляции по меньшей мере части выхлопных газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Таковые могут включать в себя контуры EGR высокого давления для обеспечения EGR высокого давления (HP-EGR) и контуры EGR низкого давления для обеспечения EGR низкого давления (LP-EGR). В одном из примеров, HP-EGR может обеспечиваться в отсутствие наддува, обеспечиваемого турбонагнетателями 120, 130, наряду с тем, что LP-EGR может обеспечиваться при наличии наддува турбонагнетателя, и/или когда температура выхлопных газов находится выше порогового значения. В кроме того еще других примерах, обе, HP-EGR и LP-EGR, могут выдаваться одновременно.
В изображенном примере, двигатель 10 может включать в себя контур 202 EGR низкого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества выхлопных газов из первого ответвленного параллельного выпускного канала 170 ниже по потоку от турбины 124 в первый параллельный впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 122. В некоторых вариантах осуществления, второй контур EGR низкого давления (не показан) может быть предусмотрен подобным образом для рециркуляции по меньшей мере некоторой части выхлопных газов из второго ответвленного параллельного выпускного канала 180 ниже по потоку от турбины 134 во второй параллельный впускной канал 144 выше по потоку от компрессора 132. Контур 202 LP-EGR может включать в себя клапан 204 LP-EGR для регулирования потока EGR (то есть, количества подвергнутых рециркуляции выхлопных газов) через контуры, а также охладитель 206 EGR для понижения температуры выхлопных газов, протекающих через контур EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. В определенных условиях, охладитель 206 EGR также может использоваться для подогрева выхлопных газов, протекающих через контур 202 LP-EGR, перед тем, как выхлопные газы поступают в компрессор, чтобы избегать вторжения водяных капель в компрессоры.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя первый контур 208 EGR высокого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества выхлопных газов из первого параллельного выпускного канала 17 выше по потоку от турбины 124 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. Подобным образом, двигатель может включать в себя второй контур EGR высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторой части выхлопных газов из второго параллельного выпускного канала 18 выше по потоку от турбины 134 во второй ответвленный параллельный впускной канал 148, ниже по потоку от компрессора 132. Поток EGR через контуры 208 HP-EGR может управляться посредством клапана 210 HP-EGR
Окно 102 PCV может быть выполнено с возможностью подавать газы вентиляции картера (прорывные газы) во впускной коллектор двигателя по второму параллельному впускному каналу 144. В некоторых примерах, поток воздуха PCV через окно 102 PCV может управляться выделенным клапаном окна PCV. Подобным образом, окно 104 для продувки может быть выполнено с возможностью подавать продувочные газы из бачка топливной системы во впускной коллектор двигателя по каналу 144. В некоторых примерах, поток продувочного воздуха через окно 104 для продувки может управляться выделенным клапаном окна продувки.
Датчик 232 влажности и датчик 234 давления могут быть включены только в один из параллельных впускных каналов (в материалах настоящего описания, изображены в первом параллельном канале 142 всасываемого воздуха, но не во втором параллельном впускном канале 144), ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR. Более точно, датчик влажности и датчик давления могут быть включены во впускной канал, не принимающий воздух PCV продувочный воздух. Датчик 232 влажности может быть выполнен с возможностью оценивать влажность всасываемого воздуха. В одном из вариантов осуществления, датчик 232 влажности является датчиком UEGO, выполненным с возможностью оценивать относительную влажность всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика на одном или более напряжений. Поскольку продувочный воздух и воздух PCV могут расстраивать результаты датчика влажности, окно для продувки и окно PCV расположены в отдельном впускном канале от датчика влажности. Датчик 234 давления может быть выполнен с возможностью оценивать давление всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, датчик температуры также может быть включен в тот же самый параллельный впускной канал ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR.
По существу, датчик 172 кислорода на впуске может использоваться для оценки концентрации кислорода на впуске и логического вывода величины потока EGR через двигатель на основании изменения концентрации кислорода на впуске при открывании клапана 204 EGR. Более точно, изменение выходного сигнала датчика при открывании клапана EGR сравнивается с точкой отсчета, где датчик является работающим без EGR (нулевой точкой). На основании изменения (например, уменьшения) количества кислорода от времени работы без EGR, может рассчитываться поток EGR, выдаваемый в двигатель на данный момент. Например, при прикладывании опорного напряжения (Vs) к датчику, ток накачки (Ip) выводится датчиком. Изменение концентрации кислорода может быть пропорциональным изменению тока накачки (дельты Ip), выводимого датчиком при наличии EGR, относительно выходного сигнала датчика в отсутствие EGR (нулевой точки). На основании отклонения оцененного потока EGR от ожидаемого (или целевого) потока EGR, кроме того, может выполняться управление EGR.
Оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске может выполняться в условиях холостого хода, где колебания давления на впуске минимальны, и когда нисколько воздуха PCV или продувочного воздуха не засасывается в систему впуска низкого давления. В дополнение, адаптация холостого хода может выполняться периодически, к примеру, при самом раннем холостом ходе вслед за запуском двигателя, чтобы компенсировать влияние старения и нестабильность параметров от партии к партии датчика на выходной сигнал датчика.
Оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске в качестве альтернативы может выполняться в условиях отсутствия топливоснабжения двигателя, таких как во время перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Посредством выполнения адаптации в условиях DFSO, в дополнение к пониженным шум-факторам, таким как достигаемые во время адаптации холостого хода, отклонения показаний датчика, обусловленные утечкой клапана EGR, могут уменьшаться.
Возвращаясь к фиг. 1, положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться посредством толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или посредством системы механических уступов прямого действия, в которых используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредством приведения в действие кулачков с использованием системы приведения в действие кулачков. Более точно, система 25 приведения в действие кулачков впускных клапанов может включать в себя один или более кулачков и может использовать переменные установку фаз кулачкового распределения или подъем для впускных и/или выпускных клапанов. В альтернативных вариантах осуществления, впускные клапаны могут управляться электрическим клапанным распределителем. Подобным образом, выпускные клапаны могут управляться системами приведения в действие кулачков или электрическим клапанным распределителем.
Система 100 двигателя может управляться, по меньшей мере частично, системой 15 управления, включающей в себя контроллер 12 и входными сигналами от водителя транспортного средства через устройство ввода (не показано). Система 15 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81. В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 232 влажности, датчик 234 давления всасываемого воздуха, датчик 182 датчик 183 MCT, датчик 174 TIP и датчик 172 кислорода всасываемого воздуха. В некоторых примерах, общий впускной канал 149 дополнительно может включать в себя датчик температуры на входе дросселя для оценки температуры воздуха на дросселе (TCT). В других примерах, один или более каналов EGR могут включать в себя датчики давления, температуры, и топливно-воздушного соотношения для определения характеристик потока EGR. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы 81 могут включать в себя топливную форсунку 166, клапаны 210 и 220 HP-EGR, клапаны 204 и 213 LP-EGR, дроссельные клапаны 158 и 230 и перепускные заслонки 128, 138 для выхлопных газов. Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на фиг. 4-5.
Далее, с обращением к фиг. 2, показан еще один примерный вариант 200 осуществления двигателя по фиг. 1. По существу, компоненты, представленные ранее на фиг. 1, пронумерованы подобным образом и здесь повторно не представлены по соображениям краткости.
Вариант 200 осуществления показывает топливный бак 218, выполненный с возможностью подавать топливо в топливные форсунки двигателя. Топливный насос (не показан), погруженный в топливный бак 218, может быть выполнен с возможностью повышать давление топлива, подаваемого на форсунки двигателя 10, к примеру, на форсунку 166. Топливо может закачиваться в топливный бак из внешнего источника через лючок дозаправки топлива (не показан). Топливный бак 218 может содержать в себе множество топливных смесей, в том числе, топливо с диапазоном концентраций спиртов, таким как различные бензинэтаноловые смеси, включающие в себя E10, E85, бензин, и т.д., и их комбинации. Датчик 219 уровня топлива, расположенный в топливном баке 218, может выдавать указание уровня топлива в контроллер 12. Как изображено, датчик 219 уровня топлива может содержать поплавок, присоединенный к переменному резистору. В качестве альтернативы, могут использоваться другие типы датчиков уровня топлива. Один или более других датчиков могут быть присоединены к топливному баку 218, такие как измерительный преобразователь 220 давления в топливном баке, для оценки давления в топливном баке.
Пары, вырабатываемые в топливном баке 218, могут направляться в бачок 22 для паров топлива через трубопровод 31, перед продувкой на впуск 23 двигателя. Таковые, например, могут включать в себя суточные пары и пары дозаправки топливного бака. Бачок может быть наполнен надлежащим абсорбентом, таким как активированный уголь, для временного захватывания паров топлива (в том числе, испаренных углеводородов), сформированных в топливном баке. Затем, во время более поздней работы двигателя, когда удовлетворены условия продувки, к примеру, когда бачок насыщен, пары топлива могут продуваться из бачка на впуск двигателя посредством открывания клапана 112 продувки бачка и клапана 114 вентиляции бачка.
Бачок 22 включает в себя в себя вентиляционный канал 27 для направления газов из бачка 22 в атмосферу при накоплении или улавливании паров топлива из топливного бака 218. Вентиляционный канал 27 также может предоставлять свежему воздуху возможность отбираться в бачок 22 для паров топлива при продувке накопленных паров топлива на впуск 23 двигателя через магистрали 90 или 92 продувки (в зависимости от уровня наддува) и клапан 112 продувки. Несмотря на то, что этот пример показывает вентиляционный канал 27, сообщающийся со свежим ненагретым воздухом, также могут использоваться различные модификации. Вентиляционный канал 27 может включать в себя клапан 114 вентиляции бачка для регулирования потока воздуха и паров между бачком 22 и атмосферой. Клапан вентиляции может открываться во время операций накопления паров топлива (например, во время дозаправки топливного бака, и в то время как двигатель не является работающим), так что воздух, освобожденный от паров топлива после прохождения через бачок, может выталкиваться в атмосферу. Подобным образом, во время операции продувки (например, во время восстановления бачка и в то время как является работающим двигатель), клапан вентиляции может открываться, чтобы предоставлять потоку свежего воздуха возможность вычищать пары топлива, накопленные в бачке.
Пары топлива, выпущенные из бачка 22, например, во время операции продувки, могут направляться во впускной коллектор 160 двигателя через линию 28 продувки. Поток паров вдоль магистрали 28 продувки может регулироваться клапаном 112 продувки бачка, присоединенным между бачком для паров топлива и впуском двигателя. Количество или скорость паров, выпускаемых клапаном продувки бачка, могут определяться дежурным циклом связанного соленоида клапана продувки бачка (не показанного). По существу, рабочий цикл соленоида клапана продувки бачка может определяться модулем управления силовой передачей (PCM) транспортного средства, таким как контроллер 12, реагирующим на условия работы двигателя, в том числе, например, условия скорости вращения-нагрузки двигателя, топливно-воздушное соотношение, загрузку бачка, и т.д.
Возможный обратный клапан 116 бачка (не показан) может быть включен в линию 28 продувки для предохранения давления во впускном коллекторе от осуществления потока газов в направлении, противоположном потоку продувки. По существу, запорный клапан может быть необходим, если управление клапаном продувки бачка не точно синхронизируется, или сам клапан продувки бачка вынужден открываться высоким давлением во впускном коллекторе. Оценка абсолютного давления в коллекторе (MAP) может получаться с датчика 174 MAP, присоединенного к впускному коллектору 160 и поддерживающего связь с контроллером 12. В качестве альтернативы, MAP может логически выводиться из переменных режимов работы двигателя, таких как массовый расход воздуха (MAF), который измеряется датчиком MAF, присоединенным к впускному коллектору.
Углеводороды продувки могут направляться во впускной коллектор 160 через тракт 92 наддува или вакуумный тракт 90 на основании условий работы двигателя. Более точно, в условиях, когда турбонагнетатель 120 работает для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха во впускной коллектор, повышенное давление во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 94 в вакуумном тракте 90 закрываться наряду с открыванием проточного клапана 96 в тракте 92 наддува. Как результат, продувочный воздух направляется в воздушный впускной канал 140 ниже по потоку от воздушного фильтра 156 и выше по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха через тракт 92 наддува. В материалах настоящего описания, продувочный воздух вводится выше по потоку от датчика 172 всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, как изображено, диффузор 98 может быть расположен в тракте наддува, чтобы продувочный воздух направлялся на впуск по прохождению через диффузор и канал 99. Это предоставляет потоку продувочного воздуха возможность преимущественно использоваться для формирования разрежения.
В условиях, когда двигатель 10 работает без наддува, повышенное разрежение во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 94 в вакуумном тракте открываться наряду с закрыванием проточного клапана 94 в тракте наддува. Как результат, продувочный воздух направляется во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 через вакуумный тракт 90. В материалах настоящего описания, продувочный воздух вводится ниже по потоку от датчика 172 всасываемого воздуха.
Углеводороды PCV также могут направляться во впускной коллектор 160 через шланг 252 PCV стороны наддува или шланг 254 PCV стороны разрежения на основании условий работы двигателя. Более точно, прорывные газы из цилиндров 14 двигателя обтекают поршневые кольца и поступают в картер 255 двигателя. В условиях, когда турбонагнетатель 120 работает для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха во впускной коллектор, повышенное давление во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 256 в шланге 254 PCV стороны разрежения закрываться. Как результат, во время работы двигателя с наддувом, газы PCV текут в первом направлении (стрелка 262) и принимаются во впуске двигателя ниже по потоку от датчика кислорода на впуске. Более точно, воздух PCV направляется в воздушный впускной канал 140 ниже по потоку от воздушного фильтра 156 и выше по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха через шланг 152 PCV стороны наддува. Поток PCV может направляться во впускной канал по прохождению через маслоотделитель 260 стороны наддува. Маслоотделитель стороны наддува может быть встроен в крышку газораспределительного механизма или может быть внешним компонентом. Таким образом, в условиях с наддувом, газы PCV вводятся выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, оказывают влияние на выходной сигнал датчика 172 кислорода.
В сравнение, в условиях, когда двигатель 10 работает без наддува, повышенное разрежение во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 256 в шланге 254 PCV стороны разрежения открываться. Как результат, во время работы двигателя без наддува, газы PCV текут во втором направлении (стрелка 264), отличном от первого направления, и принимаются во впуске двигателя ниже по потоку от датчика кислорода на впуске. В изображенном примере, второе направление потока PCV во время работы двигателя без наддува является противоположным первому направлению потока PCV во время работы двигателя с наддувом (сравните стрелки 262 и 264). Более точно, во время работы без наддува, воздух PCV направляется во впускной коллектор 160 непосредственно ниже по потоку от дросселя 158 через шланг 254 PCV стороны разрежения. В материалах настоящего описания, воздух PCV вводится ниже по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, не оказывает влияния на выходной сигнал датчика 172 кислорода. Таким образом, вследствие специфичной конфигурации двигателя, во время работы двигателя с наддувом, углеводороды PCV и продувочного воздуха засасываются во впускной коллектор двигателя выше по потоку от датчика кислорода на впуске и засасываются во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от датчика кислорода на впуске в условиях без наддува.
Как обсуждено ранее, датчик кислорода всасываемого воздуха может использоваться для измерения величины EGR в заряде всасываемого воздуха в зависимости от величины изменения содержания кислорода, обусловленной добавлением EGR в качестве разбавителя. Таким образом, по мере того, как вводится большая величина EGR, датчик может выдавать показание или ток накачки, соответствующие более низкой концентрации кислорода. Во время оценки, номинальное опорное напряжение (например, на 450 мВ), или напряжение Nernst, прикладывается к датчику, и записывается выходной сигнал (например, ток накачки, выдаваемый датчиком при прикладывании более низкого опорного напряжения). На основании выходного сигнала датчика относительно нулевой точки датчика (то есть, выходного сигнала датчика в условиях отсутствия EGR), узнается изменение концентрации кислорода, и логически вводится разбавление впуска посредством EGR.
Однако, если оценка EGR выполняется в условиях, когда активированы продувка и/или вентиляция картера, выходной сигнал датчика искажается. По существу, углеводороды продувочного воздуха и/или принудительной вентиляции картера могут засасываться в условиях работы двигателя с наддувом по тракту 92 наддува и шлангу 252 PCV стороны наддува, когда открыт клапан 112 продувки, и/или закрыт клапан 256 PCV. Выходной сигнал датчика может искажаться, главным образом, вследствие засасываемых углеводородов, реагирующих с окружающим кислородом на чувствительном элементе датчика на впуске. Это понижает (локальную) концентрацию кислорода, считываемую датчиком. Поскольку выходной сигнал датчика и изменение концентрации кислорода используется для логического вывода разбавления EGR заряда всасываемого воздуха, пониженная концентрация кислорода, считанная датчиком кислорода на впуске при наличии продувочного воздуха или PCV, может неправильно интерпретироваться в качестве дополнительного разбавителя. Это оказывает влияние на оценку EGR и последующее управление EGR. Более точно, EGR может завышаться.
Фиг. 3 изображает это отклонение показания датчика на впуске. Более точно, регулировочная характеристика 300 изображает концентрацию кислорода, оцененную датчиком кислорода во впускном коллекторе, по оси y и содержание углеводородов (HC) продувки по оси x при заданном уровне EGR. По мере того, как количество HC продувки, засасываемых в систему впуска низкого давления возрастает, к примеру, когда клапан продувки активирован в условиях продувки, углеводороды реагируют с кислородом на чувствительном элементе датчика кислорода на впуске. Кислород расходуется, и выделяются вода и двуокись углерода. Как результат, оцененная концентрация кислорода понижается, даже если величина потока EGR может оставаться постоянной. Это понижение концентрации кислорода, оцениваемой датчиком кислорода, может подразумеваться в качестве повышенного разбавления (или замещения кислорода на EGR). Таким образом, контроллер может делать вывод, что есть большая величина потока EGR, имеющегося в распоряжении, чем присутствует на самом деле. Если не подвергнут поправке на влияние углеводородов, контроллер может уменьшать поток EGR в ответ на неправильное указание более высокого разбавления EGR, ухудшая управление EGR. По существу, следует принимать во внимание, что углеводороды PCV и продувки втекают (непосредственно) во впускной коллектор в условиях без наддува. Следовательно, в условиях без наддува, поток продувки и PCV принимается ниже по потоку от датчика кислорода на впуске, а потому, не расстраивает результаты датчика. Однако, в условиях с наддувом, поток PCV и продувки принимается в системе впуска воздуха низкого давления выше по потоку от датчика кислорода на впуске. Как результат, только в условиях с наддувом, выходной сигнал датчика расстраивается потоком продувки и PCV.
Как конкретизировано на фиг. 4, для уменьшения влияния углеводородов на датчик кислорода на впуске, оценка EGR может выполняться на более высоком опорном напряжении, когда активированы продувка и/или PCV. Посредством изменения опорного напряжения датчика кислорода на впуске, или напряжения Nernst, датчик переходит с осуществления реакции углеводородов с окружающим кислородом на датчике к диссоциации продуктов реакции (воды и двуокиси углерода). При определенном повышенном опорном напряжении, которое является более высоким, чем номинальное опорное напряжение, такое как на или выше 800 мВ, датчик сводит к нулю влияние углеводородов и считывает показание кислорода, обусловленное только эффектом разбавления (EGR), и не обусловленное влиянием углеводородов продувочного воздуха или воздуха PCV. В дополнение, как конкретизировано на фиг. 5, опорное напряжение может модулироваться между более высоким напряжением и более низким напряжением, при наличии и в отсутствие HC из воздуха продувки и PCV, чтобы оценивать содержание продувки и PCV в заряде всасываемого воздуха. Поток EGR, оцененный датчиком на впуске, затем может подвергаться поправке, чтобы учитывать влияние углеводородов продувки и PCV. По существу, это улучшает точность управления EGR.
Следует принимать во внимание, что, в альтернативном примере, датчик кислорода на впуске может всегда эксплуатироваться на более высоком опорном напряжении, чтобы устранять влияние углеводородов на измерение EGR.
Далее, с обращением к фиг. 4, показана процедура 400 для регулировки опорного напряжения, прикладываемого к датчику кислорода во впускном коллекторе, на основании удовлетворения условий продувки и/или принудительной вентиляции картера. Подход предоставляет возможность, чтобы влияние углеводородов продувочного воздуха и воздуха PCV сводилось к нулю, улучшая точность оценки EGR.
На этапе 402, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий работы двигателя. Таковые, например, могут включать в себя скорость вращения двигателя, требование крутящего момента, наддув, EGR, требуемое разбавление в двигателе, температуру двигателя, BP, MAP, и т.д. На этапе 404, может определяться, активирована ли EGR. В одном из примеров, EGR может активироваться на основании условий скорости вращения-нагрузки двигателя, где могут достигаться преимущества EGR. Например, EGR может быть активирована, когда скорость вращения двигателя находится выше порогового скорости вращения (например, выше скорости вращения холостого хода), и когда нагрузка двигателя находится выше пороговой нагрузки (например, выше минимальной нагрузки). Если EGR не активирована, процедура может заканчиваться.
На этапе 406, может определяться, удовлетворены ли одно или более из условий продувки бачка и условий принудительной вентиляции картера (PCV). Условия продувки бачка могут быть удовлетворены, когда загрузка бачка находится выше, чем пороговое значение, двигатель является работающим, двигатель находится в состоянии с наддувом, а клапан продувки открыт. Условия PCV могут быть удовлетворены, когда двигатель является работающим с наддувом, и закрыт клапан 256 PCV, присоединяющий картер двигателя к впускному коллектору по шлангу PCV стороны разрежения. Во время этих условий, поток PCV может приниматься по шлангу 252 PCV стороны с наддувом. Более точно, клапан 256 PCV стороны разрежения (или запорный клапан) будет закрываться при наддуве, и поток продувки будет идти от положительного давления в картере двигателя к более низкому (~атмосферному) давлению в системе впуска низкого давления. По существу, если продувочный воздух принимается в заряде всасываемого воздуха, углеводороды (HC) продувки могут засасываться наряду с выхлопными остаточными газами в EGR. Подобным образом, если активирована PCV, углеводороды PCV могут засасываться в заряде всасываемого воздуха. Эти углеводороды могут реагировать с кислородом на чувствительном элементе датчика кислорода на впуске, вырабатывая двуокись углерода и воду. Результирующее понижение концентрации кислорода ведет к неправильному представлению о разбавлении в двигателе.
1
Если продувочный воздух или PCV не активированы, то на этапе 408, процедура включает в себя прикладывание более низкого опорного напряжения (V) к датчику кислорода во впускном коллекторе. Например, может прикладываться номинальное напряжение, такое как 450 мВ. Более низкое опорное напряжение может быть напряжением, которое не вызывает диссоциацию продуктов реакции углеводородов-кислорода (воды и двуокиси углерода). Как конкретизировано ниже, контроллер затем может регулировать поток EGR в двигатель на основании выходного сигнала датчика при более низком опорном напряжении.
2
В сравнение, если активированы продувка или PCV, то, на этапе 410, в ответ на засасывание углеводородов продувки или картера двигателя во время течения EGR, процедура включает в себя повышение опорного напряжения, приложенного к датчику кислорода во впускном коллекторе. Контроллер затем может регулировать поток EGR в двигатель на основании выходного сигнала датчика при пониженном опорном напряжении. Повышенное опорное напряжение (V), приложенное к датчику кислорода на впуске, может быть напряжением, где сведено к нулю влияние засасываемых углеводородов на датчик. Более точно, более высокое напряжение может быть напряжением, которое предоставляет возможность для диссоциации продуктов реакции углеводородов-кислорода, воды и двуокиси углерода. В одном из примеров, более высокое опорное напряжение может находиться на или выше порогового напряжения, к примеру, на или выше 800 мВ. Как конкретизировано ниже, контроллер затем может регулировать поток EGR в двигатель на основании выходного сигнала датчика при пониженном опорном напряжении.
По прикладыванию более высокого опорного напряжения при наличии продувочного воздуха и воздуха PCV на этапе 410 или по прикладыванию более низкого опорного напряжения в отсутствие продувочного воздуха и воздуха PCV на этапе 408, процедура переходит на этап 412, на котором поток EGR во впуск двигателя оценивается на основании выходного сигнала датчика. Оценка потока EGR включает в себя оценку концентрации кислорода на основании выходного сигнала датчика (при более высоком опорном напряжении, если прикладывалось более высокое напряжение, или при более низком напряжении, если прикладывалось более низкое напряжение). Процедура затем оценивает разбавление в двигателе на основании оцененной концентрации кислорода относительно нулевой точки. Нулевая точка отражает концентрацию кислорода, оцененную датчиком кислорода в отсутствие какой бы то ни было EGR. Нулевая точка датчика может узнаваться во время одного из адаптации холостого хода (во время выбранных условий холостого хода двигателя) и адаптации перекрытия топлива при замедлении (во время выбранных условий отсутствия топливоснабжения двигателя). По мере того, как величина разбавления EGR заряда всасываемого воздуха возрастает, большее количество кислорода на впуске может замещаться EGR, и может происходить соответствующее падение выходного сигнала датчика кислорода на впуске. Таким образом, на основании изменения концентрации кислорода, оцененной датчиком кислорода, может оцениваться величина потока EGR. В одном из примеров, выходным сигналом датчика при более высоком или более низком опорном напряжении является ток накачки (Ip), и оценка EGR основана на изменении выходного сигнала датчика при приложенном напряжении относительно нулевой точки (оцененной ранее при прикладывании того же самого опорного напряжения).
Затем, на этапе 414, процедура включает в себя оценку содержания PCV и/или продувки заряда воздуха (в том числе, потока EGR) на основании выходного сигнала датчика кислорода. Как конкретизировано на фиг. 5, контроллер может модулировать опорное напряжение датчика (понижая опорное напряжение, прикладываемое к датчику кислорода с более высокого напряжения до более низкого напряжения) и оценивать количество углеводородов продувки и/или картера двигателя, засасываемых в заряде воздуха, и поток EGR на основании выходного сигнала датчика при повышенном опорном напряжении относительно выходного сигнала датчика при пониженном опорном напряжении.
На этапе 416, процедура может вносить поправку в поток EGR в двигатель (оцененный на этапе 412) на основании оцененного количества углеводородов продувки и вентиляции картера. Например, величина разбавления, соответствующая содержанию углеводородов продувки или картера двигателя, может убавляться из оценки потока EGR.
На этапе 418, положение клапана EGR может регулироваться на основании подвергнутого поправке потока EGR. Например, контроллер может регулировать положение клапана EGR, присоединенного в канале EGR низкого давления, канал рециркулирует выхлопные остаточные газы из положения ниже по потоку от турбины в системе выпуска в положение выше по потоку от компрессора в системе впуска. Поток EGR может регулироваться на основании разности между подвергнутым поправке потоком EGR и требуемым потоком EGR. Таким образом, открывание клапана EGR может увеличиваться, если подвергнутый поправке поток EGR меньше, чем требуемый поток EGR, или уменьшаться, если подвергнутый поправке поток EGR больше, чем требуемый поток EGR. В дополнение, поток EGR может регулироваться относительно потока всасываемого воздуха, чтобы поддерживать постоянное процентное содержание потока EGR относительно потока всасываемого воздуха.
В некоторых вариантах осуществления, контроллер также может регулировать рабочий параметр двигателя на основании выходного сигнала датчика при повышенном опорном напряжении. Подобным образом, контроллер также может регулировать один или более рабочих параметров двигателя на основании количества углеводородов продувки и вентиляции картера (оцененных на этапе 414). Регулируемые рабочие параметры двигателя, например, могут включать в себя одно или более из установки момента зажигания, временных характеристик впрыска топлива и величины впрыска топлива.
В одном из примеров, в первом состоянии EGR, контроллер может оценивать EGR на основании датчика кислорода во впускном коллекторе, работающего на более высоком опорном напряжении, наряду с тем, что, во втором состоянии EGR, контроллер может оценивать EGR на основании датчика кислорода во впускном коллекторе, работающего на более низком опорном напряжении. Первое состояние EGR может включать в себя углеводороды, принимаемые на впуске двигателя из одного или более из бачка топливной системы и картера двигателя, наряду с тем, что второе состояние EGR включает в себя отсутствие приема углеводородов на впуске двигателя. Более высокое опорное напряжение может быть напряжением, где влияние углеводородов на датчик сведено к нулю, наряду с тем, что более низкое опорное напряжение является напряжением, где влияние углеводородов на датчик не сведено к нулю. По существу, во время каждого из первого и второго состояний EGR, клапан EGR может регулироваться на основании оцененной EGR относительно требуемого потока EGR для обеспечения постоянного процентного содержания EGR относительно потока всасываемого воздуха.
В материалах настоящего описания, оценка EGR в первом состоянии включает в себя оценку первой концентрации кислорода заряда всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика при более высоком опорном напряжении и логический вывод разбавления EGR заряда всасываемого воздуха на основании первой концентрации кислорода относительно нулевой точки датчика, оцененной при более высоком опорном напряжении. Оценка EGR во втором состоянии включает в себя оценку второй концентрации кислорода заряда всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика при более низком опорном напряжении и логический вывод разбавления EGR заряда всасываемого воздуха на основании второй концентрации кислорода относительно нулевой точки датчика, оцененной при более низком опорном напряжении. EGR, оцениваемая в первом состоянии EGR при более высоком опорном напряжении, может быть первой величиной EGR. Контроллер, кроме того, может, в первом состоянии EGR, прикладывать более низкое опорное напряжение к датчику, оценивать вторую величину EGR на основании датчика кислорода во впускном коллекторе, работающего на более низком опорном напряжении, и логически выводить количество углеводородов, засасываемых в первом состоянии EGR, на основании разности между первой величиной EGR и второй величиной EGR.
В еще одном примере, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя впускной коллектор и картер двигателя, турбонагнетатель с компрессором в системе впуска, турбиной в системе выпуска и охладителем наддувочного воздуха, впускной дроссель, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и бачок, выполненный с возможностью приема паров топлива из топливного бака, бачок присоединен к впускному коллектору. Система двигателя дополнительно содержит систему EGR, включающую в себя канал для рециркуляции выхлопных остаточных газов из положения ниже по потоку от турбины в положение выше по потоку от компрессора через клапан EGR, датчик кислорода, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; и контроллер с машиночитаемыми командами. Контроллер может быть выполнен с возможностью регулировать опорное напряжение, приложенное к датчику кислорода, на основании удовлетворения одного из условий продувки и условий вентиляции картера, оценивать разбавление EGR на впуске на основании выходного сигнала датчика; и регулировать открывание клапана EGR на основании оцененного разбавления EGR на впуске. В материалах настоящего описания, регулировка опорного напряжения включает в себя, в ответ на удовлетворение одного из условий продувки и условий вентиляции картера, прикладывание более высокого опорного напряжения, где влияние засасываемых углеводородов сведено к нулю, а в ответ на отсутствие удовлетворения условий продувки и условий вентиляции картера, прикладывание более низкого опорного напряжения. Контроллер дополнительно может включать в себя команды для регулировки более высокого опорного напряжения на основании количества углеводородов продувки или углеводородов вентиляции картера, засасываемых во впускной коллектор, опорное напряжение повышается по мере того, как повышается количество.
Далее, с обращением к фиг. 5, показана процедура 500 для модуляции опорного напряжения, приложенного к датчику кислорода во впускном коллекторе, чтобы оценивать содержание продувки и/или принудительной вентиляции картера заряда воздуха, подаваемого в двигатель, в том числе, содержание втекающей EGR. Подход предоставляет возможность, чтобы оценка EGR подвергалась поправке на содержание углеводородов продувки и PCV, улучшая точность оценки EGR. По существу, процедура по фиг. 5 может выполняться во время работы двигателя с наддувом, когда поток PCV и поток продувки принимаются выше по потоку от датчика кислорода на впуске, где их влияние на оценку EGR может изучаться и компенсироваться.
На этапе 501, может подтверждаться, что двигатель является работающим с наддувом. Например, может подтверждаться, что двигатель работает с давлением наддува, более высоким, чем пороговое значение. На этапе 502, может определяться, активирована ли EGR. Например, может определяться, находятся ли условия скорости вращения-нагрузки двигателя выше порогового значения, где разбавление в двигателе может давать преимущества экономии топлива и выбросов. В дополнение, может определяться, открыт ли клапан EGR. Если EGR не активирована, процедура может заканчиваться.
На этапе 504, может определяться, находится ли топливно-воздушное соотношение сгорания на или около стехиометрии. Если нет, на этапе 506, рабочие параметры двигателя могут регулироваться для работы двигателя на стехиометрии. Например, впускной дроссель и/или клапан EGR могут регулироваться для работы двигателя на стехиометрии. Посредством обеспечения, что выхлопные газы являются стехиометрическими перед переходом дальше по процедуре, уменьшаются влияния обогащенных или обедненных выхлопных газов на выходной сигнал датчика кислорода на впуске.
На этапе 508, определяется, активирована ли принудительная вентиляция картера (PCV). В одном из примеров, PCV может активироваться во время работы двигателя с наддувом, когда клапан PCV в шланге PCV стороны разрежения закрыт. Во время этого состояния, PCV может подаваться выше по потоку от датчика кислорода на впуске, используемого для оценки потока EGR. Если PCV активирована для подачи выше по потоку от датчика кислорода на впуске, на этапе 516, может определяться, активирована ли также продувка. Например, может определяться, были ли удовлетворены условия продувки бачка, и открыт ли клапан продувки бачка.
Если каждый из продувочного воздуха и PCV активирован для подачи выше по потоку от датчика кислорода на впуске, то, на этапе 521, процедура включает в себя измерение выходного сигнала датчика кислорода на впуске, соответствующего комбинации потока EGR, потока PCV и потока продувки на номинальном опорном напряжении, выходной сигнал датчика подвергается поправке на влажность окружающей среды. В материалах настоящего описания, номинальное опорное напряжение является первым, более низким опорным напряжением. Затем, на этапе 522, процедура включает в себя, наряду с течением EGR, модуляцию опорного напряжения датчика кислорода во впускном коллекторе. Модуляция опорного напряжения датчика кислорода включает в себя чередование между прикладыванием первого, более низкого опорного напряжения и второго, более высокого опорного напряжения. Первое напряжение является напряжением (например, 450 мВ), где влияние углеводородов продувки и PCV на датчик не сведено к нулю, наряду с тем, что второе напряжение (например, 800 мВ или выше) является напряжением, где влияние углеводородов сведено к нулю.
На этапе 524, процедура включает в себя оценку количества (общего количества) углеводородов продувки и вентиляции картера в EGR на основании выходного сигнала датчика во время модуляции. Более точно, общее содержание продувки и PCV в EGR оценивается на основании разности (в материалах настоящего описания также указываемой ссылкой как дельта Ip) между первым током накачки, выдаваемым датчиком при прикладывании первого опорного напряжения, и вторым током накачки, выдаваемым датчиком при прикладывании второго опорного напряжения.
На этапе 526, продувка может избирательно регулироваться. Более точно, клапан продувки может закрываться наряду с тем, что клапан PCV удерживается открытым. Затем, на этапе 528, процедура включает в себя повторную модуляцию опорного напряжения датчика кислорода на впуске. Таким образом, несмотря на то, что начальная модуляция опорного напряжения (на этапе 522) выполняется с включенной продувкой, последующая модуляция опорного напряжения выполняется с выключенной продувкой. На этапе 530, количество углеводородов вентиляции картера в EGR разграничивается от количества углеводородов продувки в EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске во время повторной модуляции. Разграничение включает в себя разграничение на основании первой разности между первым и вторым токами накачки, выдаваемыми датчиком во время модуляции, и второй разностью между первым и вторым токами накачки, выдаваемыми датчиком во время повторной модуляции. В материалах настоящего описания, первая разность, оцененная во время модуляции, является указывающей на общее количество углеводородов продувки и вентиляции картера в EGR, наряду с тем, что вторая разность, оцененная во время повторной модуляции, является указывающей на содержание вентиляции картера из общего количества углеводородов продувки и вентиляции картера в EGR. Таким образом, посредством сравнения дельты Ip, полученной с включенной продувкой, с дельтой Ip, полученной с выключенной продувкой, может определяться содержание PCV у EGR. Затем, на основании общего количества углеводородов, оцененного на этапе 524, может вычисляться содержание продувки у EGR.
Например, датчик кислорода на впуске может эксплуатироваться номинально, на более низком опорном напряжении в 450 мВ, в то время как измерение EGR и выходной сигнал могут быть записаны в качестве iao2_ip_nominal. Периодически, опорное напряжение может переключаться на более высокое опорное напряжение для измерения разбавления посредством сведения к нулю влияния углеводородов продувки и PCV. Это измерение на более высоком опорном напряжении может быть записано в качестве iao2_ip_hi_vs. Посредством взятия разности измерения на номинальном опорном напряжении и более высоком опорном напряжении, объединенное влияние углеводородов PCV и продувки (iao2_hc_meas) может быть оценено в качестве:
iao2_hc_meas=iao2_ip_nominal-iao2_ip_hi_vs.
Для дополнительного разделения влияния углеводородов продувки и PCV, вышеприведенная модуляция напряжения сначала повторяется с включенной продувкой, чтобы получать влияние углеводородов в качестве:
iao2_hc_meas_tot=iao2_hc_meas (с включенной продувкой), при этом iao2_hc_meas_tot - измеренное общее количество углеводородов PCV и продувки. Затем, измерение повторяется с выключенной продувкой для оценки содержания PCV в качестве:
iao2_hc_meas_pcv=iao2_hc_meas (с выключенной продувкой).
Влияние углеводородов продувочного воздуха затем рассчитывается в качестве:
iao2_hc_meas_purge=iao2_hc_meas_tot-iao2_hc_meas_pcv.
Возвращаясь на фиг. 5, если только одна из PCV активирована во время EGR, модуляция может использоваться для логического вывода вклада углеводородов такого параметра в EGR. Например, если PCV не активирована на этапе 508, а продувка активирована на этапе 510, то, на этапе 534, процедура включает в себя выходной сигнал датчика кислорода на впуске, соответствующий комбинации потока EGR и потока продувки (и без потока PCV), на номинальном (первом) опорном напряжении, выходной сигнал датчика подвергается поправке на влажность окружающей среды. Затем, на этапе 536, опорное напряжение может модулироваться, а на этапе 538, содержание продувки EGR может оцениваться на основании разности токов накачки (дельты Ip), выдаваемых датчиком кислорода на впуске при более высоком и более низком опорных напряжениях.
Например, ток накачки при более высоком опорном напряжении может узнаваться в качестве Ip_hi_Vs. Затем, выходной сигнал датчика (или ток накачки), соответствующий потоку EGR, может изучаться в качестве:
Ip_egr=(Ip_hi_Vs-Ip_egr_purge)*K,
при этом K - коэффициент преобразования тока накачки (Ip) в EGR при более высоком опорном напряжении, при этом содержание продувки (Ip_purge) узнается в качестве:
Ip_purge=Ip_egr_purge-Ip_egr.
В качестве альтернативы, если PCV активирована на этапе 508, а продувка не активирована на этапе 516, то, на этапе 517, процедура включает в себя выходной сигнал датчика кислорода на впуске, соответствующий комбинации потока EGR и потока PCV (и без потока продувки), на номинальном (первом) опорном напряжении, выходной сигнал датчика подвергается поправке на влажность окружающей среды. Затем, на этапе 518, опорное напряжение может модулироваться, а на этапе 520, содержание PCV у EGR может оцениваться на основании разности токов накачки (дельты Ip), выдаваемых датчиком кислорода на впуске при более высоком и более низком опорных напряжениях.
Например, ток накачки при более высоком опорном напряжении может узнаваться в качестве Ip_hi_Vs. Затем, выходной сигнал датчика (или ток накачки), соответствующий потоку EGR, может изучаться в качестве:
Ip_egr=(Ip_hi_Vs-Ip_egr_PCV)*K,
при этом K - коэффициент преобразования тока накачки (Ip) в EGR при более высоком опорном напряжении, при этом содержание PCV (Ip_PCV) узнается в качестве:
Ip_PCV=Ip_egr_PCV-Ip_egr.
Как конкретизировано на фиг. 4, как только содержание PCV и/или продувки были точно определены, контроллер может вносить поправку в оценку потока EGR на основании содержания PCV и продувки, и регулировать клапан EGR соответствующим образом, чтобы выдавать требуемый поток EGR. Посредством компенсации оценки EGR, определенной с использованием датчика кислорода во впускном коллекторе касательно влияния углеводородов продувки и PCV, может улучшаться управление EGR.
В одном из примеров, в первом состоянии EGR с открытым каждым из клапана продувки и клапана PCV, контроллер может чередовать опорное напряжение датчика кислорода во впускном коллекторе между первым, более низким напряжением и вторым, более высоким напряжением, и оценивать общее содержание углеводородов продувки и PCV в EGR на основании выходного сигнала датчика. Во втором состоянии EGR, при закрытом клапане продувки и открытом клапане PCV, контроллер может изменять опорное напряжение датчика кислорода во впускном коллекторе между первым и вторым напряжением, и разграничивать содержание углеводородов продувки от содержания углеводородов PCV на основании выходного сигнала датчика. В материалах настоящего описания, второе, более высокое напряжение является напряжением, где влияние углеводородов PCV и продувки сведено к нулю, наряду с тем, что первое напряжение является напряжением, где влияние не сведено к нулю. Оценка общего содержания углеводородов продувки и PCV в EGR на основании выходного сигнала датчика в первом состоянии EGR включает в себя оценку общего содержания на основании первой разности между первым током накачки, выдаваемым датчиком при первом напряжении, и вторым током накачки, выдаваемым датчиком при втором напряжении. Разграничение содержания углеводородов продувки от содержания углеводородов PCV на основании выходного сигнала датчика во втором состоянии EGR включает в себя оценку содержания углеводородов PCV на основании второй разности между первым током накачки, выдаваемым датчиком при первом напряжении, и вторым током накачки, выдаваемым датчиком при втором напряжении, и оценку содержания углеводородов продувки на основании разности между общим содержанием, оцененным в первом состоянии EGR, и содержанием углеводородов PCV, оцененным во втором состоянии EGR.
В еще одном примере, система двигателя содержит: двигатель, включающий в себя впускной коллектор, картер двигателя, присоединенный к впускному коллектору через клапан PCV, турбонагнетатель с компрессором в системе впуска, турбиной в системе выпуска и охладителем наддувочного воздуха; и впускной дроссель, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Система дополнительно может включать в себя бачок для паров топлива, выполненный с возможностью приема паров топлива из топливного бака, бачок присоединен к впускному коллектору через клапан продувки; и систему EGR, включающую в себя канал для рециркуляции выхлопных остаточных газов из положения ниже по потоку от турбины в положение выше по потоку от компрессора через клапан EGR. Датчик кислорода может быть присоединен к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя. Контроллер двигателя может быть сконфигурирован машиночитаемыми командами для: регулировки опорного напряжения, приложенного к датчику кислорода, на основании удовлетворения одного из условий продувки и условий вентиляции картера; оценки разбавления EGR на впуске на основании выходного сигнала датчика кислорода во время регулировки; и оценки содержания углеводородов продувки и вентиляции картера разбавления EGR на впуске на основании выходного сигнала датчика кислорода, а кроме того, на основании открывания каждого из клапана PCV и клапана продувки. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для регулировки открывания клапана EGR на основании оцененного разбавления EGR на впуске и оцененного содержания углеводородов продувки и вентиляции картера разбавления EGR на впуске. Регулировка может включать в себя внесение поправки в оцененное разбавление EGR на впуске на основании оцененного содержания углеводородов продувки и вентиляции картера разбавления EGR на впуске, и регулировку открывания клапана EGR, чтобы приводить подвергнутое поправке разбавление EGR к требуемому разбавлению EGR.
Таким образом, более высокое опорное напряжение может прикладываться к датчику кислорода во впускном коллекторе в условиях, когда углеводороды из продувки и вентиляции картера засасываются во впускной коллектор. Более высокое напряжение осуществляет диссоциацию продуктов углеводородов, реагирующих с кислородом на датчике, сводя к нулю влияние засасываемых углеводородов на выходной сигнал датчика. Это улучшает достоверность разбавления EGR, оцениваемого на основании выходного сигнала датчика. В дополнение, опорное напряжение может модулироваться между более высоким напряжением и номинальным напряжением при активированной и деактивированной продувке воздуха, чтобы проводить различие содержания продувки засасываемых углеводородов от содержания PCV. Посредством внесения поправки в оценку разбавления EGR, чтобы учесть содержание PCV и продувки, точность оценки EGR с использованием датчика кислорода на впуске повышается, улучшая управление EGR двигателя.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-3, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.