СПОСОБ КОРРЕКТИРОВАНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ДАТЧИКА КИСЛОРОДА НА ВПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR CORRECTING MEASUREMENTS OF OXYGEN SENSOR AT ENGINE INTAKE (VERSIONS)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам корректирования измерений датчика кислорода на впуске двигателя при продувке паров топлива.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя могут использовать рециркуляцию выхлопных газов из системы выпуска двигателя в систему впуска двигателя, процесс, указываемый ссылкой как рециркуляция выхлопных газов (EGR), для снижения регулируемых выбросов. Например, система двигателя с турбонаддувом может включать в себя систему EGR низкого давления (LP), которая осуществляет рециркуляцию выхлопных газов из системы выпуска во впускной канал выше по потоку от компрессора турбонагнетателя. Датчик кислорода на впуске может быть расположен на впуске двигателя ниже по потоку от компрессора, чтобы выдавать показание потока EGR.
Авторы в материалах настоящего описания выявили различные проблемы с вышеприведенной системой. В частности, измерения датчика кислорода на впуске (IAO2) для определения рециркуляции выхлопных газов (EGR) в системах транспортного средства с EGR низкого давления могут искажаться при продувке паров топлива на впускную сторону с наддувом двигателя. Топливные пары продувки могут реагировать на поверхности элемента датчика кислорода и снижать чувствительность элемента датчика кислорода. Соответственно, изменения концентрации кислорода на впуске двигателя, измеренной датчиком кислорода, являются меньшими, чем фактические изменения концентрации кислорода. Уменьшенное изменение концентрации кислорода интерпретируется системой управления двигателя в качестве ошибочного, большего, чем фактическая EGR. Работа двигателя с низкой EGR может приводить к высоким температурам двигателя, пониженной экономии топлива, повышенным выбросам NOx в числе других недостатков.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Для преодоления вышеприведенных проблем, авторы в материалах настоящего описания в одном из аспектов изобретения предложили способ корректирования измерений датчика кислорода на впуске двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
измеряют концентрацию кислорода на впуске датчиком кислорода на впуске, расположенным во впускном канале, расположенном ниже по потоку от компрессора; и
только в условиях с наддувом,
корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске на основании продувки паров топливного бачка во впуск в местоположение выше по потоку от компрессора; и
регулируют рециркуляцию выхлопных газов во впускной канал в местоположение выше по потоку от компрессора в ответ на скорректированную концентрацию кислорода на впуске.
В одном из вариантов предложен способ, в котором измерение концентрации кислорода на впуске включает в себя этап, на котором измеряют концентрацию кислорода на впуске датчиком кислорода на впуске в условиях с наддувом и без наддува.
В одном из вариантов предложен способ, в котором корректирование измеренной концентрации кислорода на впуске только в условиях с наддувом включает в себя этап, на котором корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске при давлении наддува, большем, чем барометрическое давление, и абсолютном давлении в коллекторе, большем, чем барометрическое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором корректирование измеренной концентрации кислорода на впуске выполняют с использованием поправочного коэффициента продувки.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором определяют поправочный коэффициент продувки на основании продувки паров топливного бачка при выключенной рециркуляции выхлопных газов.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором оценивают продувку паров топливного бачка по изменению измеренной концентрации кислорода на впуске.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ корректирования измерений датчика кислорода на впуске двигателя, включающий в себя этапы, на которых:
измеряют концентрацию кислорода на впуске датчиком кислорода на впуске, расположенным во впускном канале, расположенном ниже по потоку от компрессора; и
определяют поправочный коэффициент продувки на основании измеренной концентрации кислорода на впуске только при отключенной рециркуляции выхлопных газов низкого давления и при включенной продувке паров топливного бачка во впуск двигателя,
корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске на основании поправочного коэффициента продувки, и
регулируют рециркуляцию выхлопных газов в ответ на скорректированную концентрацию кислорода на впуске.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этапы, на которых определяют поправочный коэффициент продувки и корректируют концентрацию кислорода на впуске только в условиях с наддувом.
В одном из вариантов предложен способ, в котором корректирование измеренной концентрации кислорода на впуске включает в себя этапы, на которых:
корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске на первую величину, когда пары топлива продувают по первому тракту выше по потоку от датчика кислорода на впуске; и
корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске на вторую величину, когда пары топлива продувают по второму тракту ниже по потоку от датчика кислорода на впуске.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первый тракт содержит тракт с наддувом.
В одном из вариантов предложен способ, в котором второй тракт содержит вакуумный тракт.
В одном из вариантов предложен способ, в котором продуваемые по первому тракту пары топлива проходят через эжектор перед продолжением движения во впуск в местоположение выше по потоку от датчика кислорода и компрессора.
В одном из вариантов предложен способ, в котором продуваемые по второму тракту пары топлива поступают во впуск в местоположение ниже по потоку от выпуска дросселя.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ корректирования измерений датчика кислорода на впуске двигателя, включающий в себя этапы, на которых
измеряют концентрацию кислорода на впуске датчиком кислорода на впуске, расположенным во впускном канале, расположенном ниже по потоку от компрессора; и
оценивают концентрацию топлива продувки на основании измеренной концентрации кислорода на впуске только при первом условии, при котором рециркуляция выхлопных газов выключена, а продувка бачка включена, и затем
корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске на основании оцениваемой концентрации топлива продувки при втором условии, при котором рециркуляция выхлопных газов включена, и продувка бачка включена.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое условие дополнительно включает в себя давление наддува, большее, чем барометрическое давление, и абсолютное давление в коллекторе, большее, чем барометрическое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором второе условие дополнительно включает в себя давление наддува, большее, чем барометрическое давление, и абсолютное давление в коллекторе, большее, чем барометрическое давление.
В одном из вариантов предложен способ, в котором корректирование измеренной концентрации кислорода на впуске на основании оцениваемой концентрации топлива продувки при втором условии включает в себя этапы, на которых определяют поправочный коэффициент продувки по оцениваемой концентрации топлива продувки и корректируют измеренную концентрацию кислорода на впуске на основании поправочного коэффициента продувки.
В одном из примерных подходов способ включает в себя этап, на котором измеряют концентрацию кислорода на впуске двигателя при первом условии, при котором EGR выключена, давление наддува и давления в коллекторе являются большими, чем барометрическое давление, и включена продувка бачка. Таким образом, концентрация топлива продувки может оцениваться по измеренной концентрации кислорода. Более того, поправочный коэффициент продувки может определяться по оцененной концентрации топлива продувки. При втором условии, при котором EGR выключена, давление наддува и давления в коллекторе являются большими, чем барометрическое давление, и продувка бачка включена, измеренная концентрация кислорода может подвергаться корректированию с использованием поправочного коэффициента продувки для определения надлежащей EGR. Таким образом, можно компенсировать возможное искажение регулирования EGR, вызванное продувкой паров, по-прежнему наряду с предоставлением возможности продолжаться продувке.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя транспортного средства.
Фиг. 2 - схематичное изображение еще одной примерной системы двигателя транспортного средства, включающей в себя систему продувки паров топлива.
Фиг. 3 - примерный график, иллюстрирующий логически выведенную EGR по датчику IAO2 в присутствии продуваемых паров топлива.
Фиг. 4 - примерный график, иллюстрирующий влияние паров топлива на измеренную концентрацию кислорода.
Фиг. 5 - примерная блок-схема последовательности операций способа корректирования измерения IAO2 в присутствии продуваемых паров топлива.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Последующее описание относится к способам и системам для корректирования измерений датчика IAO2 на впуске двигателя при продувке паров топлива. Способ может применяться к различным форсированным системам двигателя транспортного средства с продувкой, таким как система двигателя с однорядной EGR низкого давления, как показанная на фиг. 1, или система двигателя с двухканальной продувкой и бензиновым непосредственным впрыском с турбонаддувом (GTDI), показанная на фиг. 2. Фиг. 3 иллюстрирует пример того, каким образом измерения IAO2 и логически выведенная EGR могут искажаться присутствием паров топлива в условиях продувки. Фиг. 4 иллюстрирует пример характеристики концентрации кислорода FMAN на основании присутствия продуваемых паров топлива на впуске двигателя. Примерный способ определения концентрации топлива при первом условии, при котором EGR выключена, продувка включена, а абсолютное давление в коллекторе (MAP) и давление наддува являются большими, чем барометрическое давление (BP), и определения поправочного коэффициента продувки и скорректированной концентрации кислорода при втором условии, при котором EGR включена, продувка включена, и абсолютное давление в коллекторе (MAP) и давление наддува являются большими, чем барометрическое давление (BP), показан на фиг. 5.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение примерной системы 100 двигателя, например, системы двигателя с однорядной EGR низкого давления, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания, парные турбонагнетатели 120 и 130, и однорядную EGR 112 низкого давления. 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. По меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано позиций 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано позицией 144.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 122, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 132, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 образуют вторую 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. 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 заряда в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. Впускной канал 149 может включать в себя охладитель 154 наддувочного воздуха и/или дроссель 158. Положение дросселя может регулироваться системой управления посредством исполнительного механизма 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12. Как показано на фиг. 1, 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 обеспечивать протекание через перепускной канал 150, когда давление всасываемого воздуха выше по потоку от компрессоров достигает порогового значения.
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, 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 снабжен топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является внутрицилиндровой форсункой непосредственного впрыска. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть выполнена в виде топливной форсунки впрыска во впускной канал.
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 соответствующие ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 19.
Продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускные каналы 17, могут направляться через выпускную турбину 124 турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может обеспечивать механическую работу компрессора 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 регулятором 128 давления наддува. Положение регулятора 128 давления наддува может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может регулировать положение регулятора 128 давления наддува посредством соленоидного клапана. В этом конкретном примере, соленоидный клапан может принимать перепад давлений для облегчения приведения в действие регулятора 128 давления наддува посредством привода от разности давлений воздуха между впускным каналом 142, расположенным выше по потоку от компрессора 122, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 122. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие регулятора 128 давления наддува.
Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 19, могут направляться через выпускную турбину 134 турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может обеспечивать механическую работу компрессора 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 регулятором 138 давления наддува. Положение регулятора 138 давления наддува может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может регулировать положение регулятора 138 давления наддува посредством соленоидного клапана. В этом конкретном примере, соленоидный клапан может принимать перепад давлений для облегчения приведения в действие регулятора 138 давления наддува посредством привода от разности давлений воздуха между впускным каналом 144, расположенным выше по потоку от компрессора 132, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 132. В других примерах, другие пригодные подходы, иные, чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие регулятора 138 давления наддува.
В некоторых примерах, выпускные турбины 124 и 134 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, выпускные турбины 124 и 134 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 выполнена с возможностью независимого изменения положения лопастей или сопла выпускных газовых турбин 124 и 134 через соответствующие приводы.
Продукты сгорания, выпускаемые цилиндрами через выпускной канал 17, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 170 наряду с тем, что продукты сгорания, выпускаемые через выпускной канал 19, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 180. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более выпускных устройств дополнительной обработки, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков выхлопных газов.
Часть продуктов выхлопных газов в выпускных каналах 170 может направляться в EGR 112, которая подвергает рециркуляции часть выхлопных газов обратно во впускной канал 142. Поток EGR может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 116 EGR. Например, контроллер 12 может приводить в действие клапан 116 EGR для регулировки EGR на основании измерения концентрации кислорода датчиком 175 IAO2. В качестве дополнительного примера, измерения датчика IAO2 могут использоваться для логического вывода EGR. В частности, когда концентрация кислорода на впуске снижается, увеличение EGR может логически выводиться, поскольку наличие EGR может разбавлять кислород во впускном потоке на датчике 175 IAO2. Наоборот, когда концентрация кислорода на впуске возрастает, уменьшение EGR может логически выводиться вследствие уменьшения EGR. Продукты выхлопных газов могут охлаждаться охладителем 114 EGR перед поступлением во впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 122 турбонагнетателя.
Двигатель 10 также может включать в себя систему продувки паров топлива (не показана), при этом пары топлива из топлива, хранимого в топливном баке, могут накапливаться в бачке для паров топлива и продуваться из бачка через клапан продувки бачка во впускной канал 144 двигателя через отверстие 143 продувки. Например, в условиях с наддувом, часть впуска с наддувом может направляться через эжектор, который выполнен с возможностью вовлекать продуваемые пары, когда открыт клапан продувки бачка. Кроме того, детализация примерных топливной системы и системы продувки паров топлива описана ниже со ссылкой на еще один пример системы двигателя транспортного средства, изображенной на фиг. 2. Двигатель 10 дополнительно может включать в себя отверстие системы принудительной вентиляции картера (PCV), где прорывные газы из картера двигателя вторично задерживаются и повторно вводятся на впуск двигателя через отверстие 145 PCV. Таким образом, продуваемые пары топлива и прорывные газы могут объединяться с всасываемым воздухом и EGR во впускном коллекторе двигателя.
Положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться посредством толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или посредством механизма переключения профиля кулачка, в котором 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 включать в себя различные другие датчики. Например, каждый из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха (не показан). В некоторых примерах, один из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха (MAF). В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора, каждый поддерживает связь с контроллером 12. В некоторых примерах, общий впускной канал 149 может включать в себя датчик 172 давления на входе дросселя (TIP) для оценки давления на входе дросселя (TIP) и/или датчик 173 температуры заряда дросселя для оценки температуры заряда дросселя (TCT) и датчик 175 (IAO2) кислорода на впуске для измерения концентрации кислорода на впуске, каждый поддерживает связь с контроллером 12.
Двигатель 10 может принимать параметры управления из контроллера 12, и входные данные от водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В этом примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. В ответ на входной сигнал, принятый от водителя транспортного средства, контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать величину наддува, выдаваемого турбонагнетателями 120 и 130, и тем самым, регулировать TIP. В одном из примеров, контроллер 12 может добиваться этого посредством изменения положения дросселя 158 посредством регулировки привода 157 дросселя. В еще одном примере, контроллер 12 может добиваться этого посредством регулировки регуляторов 128 и 138 давления наддува, чтобы, тем самым, регулировать количество выхлопных газов, которые обходят турбины 124 и 134. В еще одном примере, контроллер 12 может добиваться этого посредством регулировки положения лопастей и/или положения сопла турбины с переменной геометрией.
Фиг. 2 показывает схематичное изображение системы 200 двигателя транспортного средства, например, системы двигателя с двухканальной продувкой и непосредственным впрыском бензина с турбонаддувом. Система 200 двигателя транспортного средства включает в себя двигатель 201, впуск 202 двигателя и выпускной канал 282 двигателя. Впуск 202 двигателя может включать в себя впускной канал 210 выше по потоку от компрессора 260 турбонагнетателя и впускной канал 272 ниже по потоку от компрессора 260 турбонагнетателя и выше по потоку от дросселя 274. Дроссель 274 может быть присоединен по текучей среде к впускному коллектору 280 двигателя через впускной канал 272. Воздушный фильтр 206 может быть расположен на расположенном выше по потоку конце впускного канала 210, чтобы предотвращать поступление абразивных твердых частиц в цилиндры двигателя. Выпускной канал 282 двигателя включает в себя выпускной коллектор 281, ведущий в выпускной канал 282, который направляет выхлопные газы в атмосферу. Выпускной канал 282 двигателя может включать в себя одно или более устройств (не показаны) снижения токсичности выхлопных газов, которые могут быть установлены в плотно соединенном положении в выпускном канале 282. Одно или более устройств снижения токсичности выхлопных газов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных NOx, дизельный сажевый фильтр, окислительный нейтрализатор, и т.д. Часть выхлопных газов двигателя может подвергаться рециркуляции во впускной канал 210 двигателя через EGR 284 низкого давления. Поток EGR может подвергаться рециркуляции посредством клапана 288 EGR, и EGR может охлаждаться охладителем 286 EGR перед достижением впускного канала 210. Следует принимать во внимание, что другие компоненты могут быть включены в двигатель, не выходя из объема изобретения.
Впуск 202 двигателя дополнительно включает в себя устройство наддува, такое как компрессор 260. Компрессор 260 может быть выполнен с возможностью втягивать всасываемый воздух под атмосферным давлением воздуха и наддувать его до более высокого давления. По существу, устройство наддува может быть компрессором турбонагнетателя, где наддувочный воздух вводится перед дросселем. С использованием наддувочного всасываемого воздуха, может выполняться работа двигателя с наддувом. Охладитель 262 наддувочного воздуха может быть расположен во впускном канале 272 ниже по потоку от компрессора 260, чтобы охлаждать наддувочный воздух перед тем, как он поступает в двигатель, чтобы оптимизировать имеющуюся в распоряжении мощность в пользу сгорания.
Топливная система 299 может включать в себя топливный бак 295, присоединенный к системе 297 топливных насосов для повышения давления топлива, подаваемого на форсунки двигателя 201, такие как показанные примерные топливные форсунки 285. Несмотря на то, что показана одиночная топливная форсунка 285, дополнительные форсунки предусмотрены для каждого цилиндра. Следует принимать во внимание, что топливная система 299 может быть безвозвратной топливной системой, возвратной топливной системой или различными другими типами топливной системы. Пары, вырабатываемые в топливной системе 299, могут направляться в бачок 290 для паров топлива, дополнительно описанный ниже, через трубопровод 292 перед продувкой через клапан 298 продувки бачка (CPV) на впуск двигателя. Трубопровод 292 по выбору может включать в себя изолирующий клапан топливного бака (не показан). В числе других функций, изолирующий клапан топливного бака может предоставлять бачку 290 для паров топлива возможность поддерживаться под низким давлением или разрежением, не увеличивая скорость испарения топлива из бака (что иначе происходило бы, если бы понижалось давление в топливном баке) Топливный бак 295 может удерживать 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.
Бачок 290 для паров топлива может быть заполнен надлежащим адсорбирующим веществом и выполнен с возможностью временно улавливать пары топлива (включающие в себя испаренные углеводороды) при дозаправке топливного бака и «потери в процессе работы» (то есть, топливо, испаренное во время работы транспортного средства). В одном из примеров, используемым адсорбирующим веществом является активированный уголь. Бачок 290 паров топлива дополнительно может включать в себя вентиляционный клапан 294 бачка, который может направлять газы из бачка 290 в атмосферу при накоплении или улавливании паров топлива из топливной системы 299. Вентиляционный клапан 294 также может предоставлять свежему воздуху возможность втягиваться в бачок 290 для паров топлива при продувке накопленных паров топлива из топливной системы 299 через клапан 298 продувки бачка. Несмотря на то, что этот пример показывает вентиляционный клапан 294, сообщающийся со свежим ненагретым воздухом, также могут использоваться различные модификации. Поток воздуха и паров между бачком 104 для паров топлива и атмосферой может регулироваться посредством приведения в действие вентиляционного клапана 142 бачка, который может включать в себя соленоидный клапан.
Бачок 290 для паров топлива выполнен с возможностью накопления испаренных углеводородов (HC) из топливной системы 299. В некоторых условиях работы, таких как при дозаправке топливом, пары топлива, присутствующие в топливном баке, могут вытесняться, когда жидкость добавляется в бак. Вытесненный воздух и/или пары топлива могут направляться из топливного бака 295 в бачок 290 для паров топлива, а затем, в атмосферу через вентиляционный клапан 294. Таким образом, повышенное количество испаренных HC может накапливаться в бачке 290 для паров топлива.
Во время более поздней работы двигателя, накопленные пары могут выпускаться обратно на впуск двигателя через CPV 298. В условиях разрежения во впускном коллекторе 280, когда CPV 298 открыт, пары топлива продуваются на стороне 242 разрежения вдоль канала 240 вакуумной продувки на впуск двигателя ниже по потоку от дросселя 274. Соответственно, пары топлива, продуваемые в условиях разрежения, могут не обнаруживаться датчиком 264 IAO2. Запорный клапан 244 в канале 240 вакуумной продувки гарантирует, что продуваемые пары не поворачивают в противоположном направлении поток из впускного коллектора 280 двигателя в канале 240 вакуумной продувки. Условия разрежения могут включать в себя условия разрежения во впускном коллекторе. Например, условия разрежения во впускном коллекторе могут присутствовать в состоянии холостого хода двигателя с давлением в коллекторе ниже барометрического давления.
Свежий воздух поступает на впуск 202 двигателя в воздушном фильтре 206. В условиях с наддувом, компрессор 260 повышает давление воздуха во впускном канале 210, чтобы давление во впускном коллекторе 280 могло быть большим, чем барометрическое давление. Например, условия с наддувом могут включать в себя одно или более из условия высокой нагрузки двигателя и условия гиператмосферного впуска, с давлением наддува и давлением во впускном коллекторе, большими, чем барометрическое давление. В условиях с наддувом, впускная текучая среда (например, воздух, EGR, и т.д.) во впускном канале 210 сжимается компрессором 260 турбонагнетателя. Давление во впускном канале 210 выше по потоку от компрессора 260 находится ниже, чем давление во впускном канале 272 ниже по потоку от компрессора 260 при работе компрессора 260, и этот перепад давления побуждает часть текучей среды из впускного канала 272 протекать через канал 268 в эжектор 225. Эта текучая среда, например, может включать в себя смесь воздуха и топлива и/или EGR. В условиях с наддувом, пары топлива продувки могут продуваться на стороне 220 наддува по каналу 226 продувки через эжектор 225 и вдоль канала 228.
Как показано на увеличенной схеме эжектора 225 на фиг. 2, сжатая впускная текучая среда протекает через эжектор 225 из канала 268 в канал 228. По мере того, как впускная текучая среда втекает в эжектор, она протекает со сходящейся стороны на расходящуюся сторону сопла 230. Так как диаметр сопла постепенно уменьшается на его сходящейся стороне и постепенно увеличивается на расходящейся стороне, область низкого давления создается в области сопла 230. Давление в этой области низкого давления может быть более низким, чем давление в канале 226 наддувочной продувки. Когда присутствует, этот перепад давлений вызывает поток паров топлива из бачка для паров топлива, когда CPV 298 открыт, и в эжектор 225. После поступления в эжектор, пары топлива могут втягиваться или увлекаться впускной текучей средой, поступающей в эжектор из канала 268, выходя из эжектора в канал 228. Действие компрессора 260 затем втягивает текучую среду и пары топлива из канала 228 во впускной канал 210 и через компрессор. После сжатия компрессором 260, впускная текучая среда и пары топлива текут через охладитель 262 наддувочного воздуха для подачи во впускной коллектор 280 через впускной канал 272 и дроссель 274. Запорный клапан 224 в канале 226 наддувочной продувки гарантирует, что продуваемые пары не разворачивают направление своего потока от эжектора 225 в канале 226 наддувочной продувки. Таким образом, продуваемые пары топлива из CPV 298 направляются во впускной канал 210 двигателя через компрессор 260 и впускной коллектор 280 двигателя.
Бачок 104 для паров топлива может быть не присоединен непосредственно к впускному каналу 210 или впуску 202. Скорее, бачок может быть присоединен к эжектору 225 через CPV 298, канал 226 наддувочной продувки и эжектор 225 могут быть присоединены к впускному каналу 210 выше по потоку от компрессора 260 через 228. Кроме того, бачок 290 для паров топлива может быть присоединен (через CPV 298, канал 240 вакуумной продувки) к впускному каналу 272 ниже по потоку от дросселя, а не выше по потоку от дросселя. Таким образом, поток паров продувки из бачка 290 для паров топлива может проходить через эжектор 225 перед продолжением движения во впускной канал 210 через канал 228 или через канал 240 вакуумной продувки перед продолжением движения во впускной канал 272 ниже по потоку от дросселя 274 в зависимости от того, присутствуют ли условия наддува или разрежения.
Система 100 двигателя транспортного средства дополнительно может включать в себя систему 232 управления. Система 232 управления может принимать информацию с множества датчиков 234 и отправлять сигналы управления на множество исполнительных механизмов 236. Датчики 234, например, могут включать в себя датчики давления, температуры топливно-воздушного соотношения и состава. Более того, датчик 264 кислорода всасываемого воздуха может быть расположен ниже по потоку от охладителя 262 наддувочного воздуха. Исполнительные механизмы 236, например, могут включать в себя топливную форсунку 285, CPV 298, клапан 288 EGR и дроссель 274. Система 232 управления может включать в себя контроллер 238. Контроллер 238 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие различные исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или управляющей программы, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Например, контроллер может определять рабочий цикл CPV 298 на основании условий работы двигателя, рабочий цикл CPV определяет расход паров топлива.
Системы двигателя, показанные на фиг. 1 и 2, являются примерными системами двигателя, и другие системы двигателя также могут использоваться. Например, может использоваться двигатель с двухрядной EGR. Дополнительно, могут использоваться системы двигателя в транспортных средствах с гибридным приводом.
Далее, с обращением к фиг. 3, она иллюстрирует примерный график логически выведенного расхода 330 EGR по датчику IAO2, давление 310 наддува и MAP 320 в условиях, при которых EGR выключена при работе с наддувом в традиционной системе двигателя транспортного средства с использованием традиционного способа расчета EGR. Как описано выше со ссылкой на системы двигателя транспортного средства на фиг. 1 и 2, пары топлива продуваются со стороны 220 наддува (например, канал 226 наддувочной продувки) при давлении наддува больше, чем барометрическое давление, и когда MAP больше, чем барометрическое давление. Фиг. 3 показывает влияние продувки со стороны наддува на измерение IAO2 и логически выведенную EGR. Приблизительно на 289 с, продувка паров топлива начинается, например, посредством открывания CPV. Хотя EGR выключена, присутствие паров топлива со стороны наддува на впуске может искажать измерения с датчика IAO2. В частности, присутствие топлива продувки в датчике IAO2 может снижать чувствительность датчика IAO2, так что разбавление кислорода на впуске и EGR могут логически выводиться, даже когда выключена EGR. Например, как показано на фиг. 3, когда начинается продувка, приблизительно вплоть до 4% EGR может предполагаться по датчику IAO2 вследствие пониженной чувствительности датчика к присутствию кислорода. Другими словами, пары топлива продувки могут побуждать датчик IAO2 измерять уменьшение концентрации кислорода, так что логически выводится увеличение EGR. Соответственно, искажение датчика IAO2 присутствием паров топлива может быть большим, чем разбавление кислорода наличием паров топлива.
2
2
2
2
Далее, с обращением к фиг. 4, показан график, иллюстрирующий спрогнозированную концентрацию кислорода FMAN (O% FMAN) в ответ на присутствие паров топлива продувки. Спрогнозированная O% FMAN может указывать ссылкой на концентрацию кислорода из выхлопных газов двигателя и может логически выводиться по датчику кислорода, такому как датчик IAO2 на впуске двигателя. Реакция O% FMAN на продувку паров топлива может использоваться для определения концентрации паров топлива на впуске. Кривая 430 иллюстрирует теоретическую характеристику O% FMAN при продувке паров топлива, например, с парами бутанового топлива. Сгорание продуваемых паров топлива может потреблять кислород, как представлено следующей химической реакцией, уравнением (1):
4
10
2
2
2
2 CH+13 O→8 CO+10 HO (1)
2
Согласно уравнению (1), стехиометрия реакции сгорания бутана показывает, что 6,5 молей кислорода расходуется на каждый моль потребленного бутана. Стехиометрическое отношение бутана к кислороду, BOSR, может равняться 6,5. Таким образом, в ответ на увеличение на 1% продуваемых паров бутанового топлива, теоретическая O% 430 FMAN может уменьшаться на 6,5%, как показано посредством 430, вследствие сгорания продуваемых паров бутанового топлива.
2
2
2
2
2
2
Фиг. 4 также показывает логически выведенную O% 410 FMAN из измерений датчика IAO2. Логически выведенная O% 410 FMAN снижается в ответ на присутствие паров топлива продувки (например, бутана), но не совпадает с теоретической характеристикой O% 430 FMAN. Расхождение между логически выведенной O% 410 FMAN и теоретической O% 430 FMAN может быть обусловлено искажением датчика IAO2 наличием паров топлива продувки. Например, диффузия молекул паров топлива продувки (например, бутана) может состязаться с диффузией молекул кислорода на поверхности датчика IAO2, тем самым, снижая чувствительность датчика IAO2. Соответственно, поправочный коэффициент диффузии может применяться к теоретической O% 430 FMAN, как показано посредством 420. Например, диффузивность паров топлива продувки (например, паров бутана) может быть более низкой, чем диффузивность кислорода вследствие боле высокой молекулярной массы топлива (например, бутана). Более того, отношение диффузивности (например, отношение скоростей диффузии) паров топлива, например, паров бутанового топлива, к кислороду может быть представлено уравнением (2):
ratio
oxygen
butane
D=(MW/MW) (2)
ratio
oxygen
butane
ratio
2
2
2
где D - отношение скорости диффузии паров бутанового топлива к кислороду, MW - молекулярная масса кислорода (например, 32 г/моль), а MW - молекулярная масса паров бутанового топлива (например, 58 г/моль). Таким образом, D может рассчитываться имеющим значение 0,74. Как показано на фиг. 4, кривые 420 и 410 точно совпадают для низких концентраций бутана (например, паров топлива продувки). Таким образом, посредством корректирования, основанного на отношении скоростей диффузии бутана и кислорода к теоретической O% FMAN, измеренная O% FMAN может точно прогнозировать теоретическую O% FMAN, когда выключена EGR.
2
Таким образом, измерения IAO2 могут дополнительно использоваться для расчета или оценки концентрации паров топлива продувки на впуске, когда EGR выключена. Например, с использованием уравнений (1) и (2), концентрация паров топлива может рассчитываться по характеристике измеренной O% FMAN:
2
measured
ratio
C4
air
Массовый % топлива продувки=Δ(O% FMAN)/(D*BOSR)*MW/MW (3)
2
measured
2
ratio
C4
air
fuel,
Здесь, Δ(O% FMAN ) - изменение измеренной O% FMAN в ответ на пары топлива продувки, D - скорость диффузии бутана в кислород, BOSR - стехиометрическое соотношение сгорания бутана и кислорода, определенное по уравнению (1), приведенному выше, а MW и MW - молекулярные веса бутана и кислорода, соответственно. Затем, с использованием уравнения (3), массовая доля топлива продувки на впуске, massfrac, может рассчитываться посредством уравнения (4):
fuel
massfrac=(массовый % топлива продувки)*AM/100 (4)
Здесь, AM является массовым расходом воздуха в двигатель, например, в качестве измеренного датчиком MAF.
Затем, рассчитанная концентрация топлива продувки может использоваться для определения поправочного коэффициента продувки для корректирования логически выведенной EGR по измеренной концентрации кислорода IAO2 при продувке паров топлива на стороне наддува. Например, поправочный коэффициент продувки может определяться на основании отношения логически выведенного относительного количества топлива продувки по датчику IAO2 (например, уравнения (4)) и оцененного относительного количества топлива продувки, когда потока EGR нет. Когда EGR включен, поправочный коэффициент продувки, в таком случае, может использоваться для корректирования логически выведенной EGR по измерению концентрации IAO2.
Далее, с обращением к фиг. 5, она иллюстрирует примерную блок-схему последовательности операций способа 500 корректирования логически выведенной EGR на основании измерений IAO2 при продувке паров топлива со стороны наддува. Способ 500, например, может выполняться в контроллере системы двигателя транспортного средства. Способ 500 начинается на этапе 510, на котором определяют, включена ли EGR. Когда EGR включена, клапан EGR может частично открываться, и часть выхлопных газов может подвергаться рециркуляции на впуск двигателя. Например, система 232 управления может определять, что клапан 288 EGR частично открыт, указывая, что EGR включена. Когда EGR выключена, клапан EGR может закрываться, и никакая доля выхлопных газов не подвергается рециркуляции на впуск двигателя. Если EGR выключена, то способ 500 переходит на этап 520 и 530, на которых определяют, являются ли давление наддува и абсолютное давление в коллекторе соответственно большими, чем барометрическое давление (BP). Например, если двигатель является работающим в условиях разрежения, то компрессор турбонагнетателя может не быть включенным, и ни давление наддува, ни абсолютное давление в коллекторе не могут быть большими, чем барометрическое давление. Если давление наддува или абсолютное давление в коллекторе меньше, чем барометрическое давление, то способ 500 заканчивается.
Если как давление наддува, так и MAP являются большими, чем BP, способ 500 переходит на этап 540, на котором определяют, включена ли продувка бачка. Когда продувка бачка включена, клапан продувки бачка может открываться, предоставляя парам топлива возможность продуваться из топливного бачка на впуск двигателя. Например, система 232 управления может определять, что клапан 298 продувки бачка может быть открыт, указывая, что продувка бачка включена. Если клапан продувки бачка закрыт, протекание продувки паров топлива бачка прекращено, и продувка бачка выключена. Если продувка бачка выключена, например, если загрузка бачка низка, способ 500 заканчивается. Если продувка бачка включена, способ 500 переходит на этап 546, на котором определяют относительное количество топлива продувки и поправочный коэффициент продувки. Например, стехиометрия сгорания топлива и отношение скорости диффузии паров топлива к кислороду могут использоваться, как описано выше со ссылкой на фиг. 4, для расчета относительного количества топлива, по которому может определяться поправочный коэффициент продувки. После этапа 546 способ 500 заканчивается.
Соответственно, при первом условии, при котором EGR выключен, давление наддува и MAP являются большими, чем BP, и продувка бачка включена, по способу 500 определяют относительное количество топлива продувки и поправочный коэффициент продувки.
Возвращаясь на этап 510, если EGR включена, способ 500 переходит с этапа 510 на этапы 560 и 570, на которых определяют, являются ли давление наддува и абсолютное давление в коллекторе соответственно большими, чем барометрическое давление (BP). Например, если двигатель является работающим в условиях разрежения, то компрессор турбонагнетателя может не быть включенным, и ни давление наддува, ни абсолютное давление в коллекторе не могут быть большими, чем барометрическое давление. Если давление наддува или абсолютное давление в коллекторе меньше, чем барометрическое давление, то способ 500 заканчивается. Если как давление наддува, так и MAP являются большими, чем BP, способ 500 переходит на этап 580, на котором определяют, включена ли продувка бачка. Если продувка бачка
выключена, например, если загрузка бачка низка, способ 500 заканчивается. Если продувка бачка включена, способ 500 переходит на этап 590.
На этапе 590, измерения IAO2 подвергают корректированию на продувку со стороны наддува на основании узнанного относительного количества топлива продувки и поправочного коэффициента продувки, определенных на этапе 546. Например, EGR, логически выведенная из измерения IAO2, может умножаться на поправочный коэффициент продувки для корректирования логически выведенной EGR на основании потока продувки со стороны наддува.
Соответственно, при втором условии, при котором EGR включена, давление наддува и MAP являются большими, чем BP, и продувка бачка включена, способ 500 может корректировать логически выведенную по датчику IAO2 EGR в условиях продувки.
Следует принимать во внимание, что способ 500 представлен в качестве примера и, таким образом, не подразумевается ограничивающим. Поэтому, следует понимать, что способ 500 может включать в себя дополнительные и/или альтернативные этапы, нежели проиллюстрированные на фиг. 5, не выходя из объема настоящего изобретения. Кроме того, следует принимать во внимание, что способ 500 не ограничен проиллюстрированным порядком; скорее, один или более этапов могут быть расположены иначе или не включены в состав, не выходя из объема настоящего изобретения. Например, способ 500 может выполнять этапы 560-590 после определения поправочного коэффициента продувки на этапах 520-546.
Таким образом, способ может включать в себя этапы, на которых корректируют концентрацию кислорода на впуске на основании продувки паров топливного бачка только в условиях с наддувом и регулируют рециркуляцию выхлопных газов в ответ на концентрацию кислорода на впуске. Измерение концентрации кислорода на впуске может выполняться датчиком кислорода на впуске, расположенным ниже по потоку от впускного компрессора, а корректирование концентрации кислорода на впуске только в условиях с наддувом может включать в себя этап, на котором корректируют концентрацию кислорода на впуске при давлении наддува, большем, чем барометрическое давление, и абсолютном давлении в коллекторе, большем, чем барометрическое давление. Более того, корректирование концентрации кислорода на впуске может выполняться с использованием поправочного коэффициента продувки, основанном на продувке паров топливного бачка при выключенной рециркуляции выхлопных газов. Продувка паров топливного бачка может оцениваться по изменению концентрации кислорода на впуске.
В качестве еще одного примера, способ может включать в себя этап, на котором регулируют рециркуляцию выхлопных газов в ответ на скорректированную концентрацию кислорода на впуске, основанную на условиях выключения рециркуляции выхлопных газов. Способ дополнительно может включать в себя этап, на котором корректируют концентрацию кислорода на впуске только в условиях с наддувом, при этом измерение концентрации кислорода на впуске выполняют датчиком кислорода на впуске, расположенным ниже по потоку от впускного компрессора. Корректирование концентрации кислорода на впуске может включать в себя этапы, на которых корректируют концентрацию кислорода на впуске на первую величину, когда пары топлива продувают по первому тракту выше по потоку от датчика кислорода на впуске, и корректируют концентрацию кислорода на впуске на вторую величину, когда пары топлива продувают по второму тракту ниже по потоку от датчика кислорода на впуске. Кроме того еще, первый тракт может содержать тракт с наддувом, а второй тракт может содержать вакуумный тракт.
В еще одном другом примере, способ может включать в себя этап, на котором при первом условии, при котором рециркуляция выхлопных газов включена, и продувка бачка включена, корректируют концентрацию кислорода на впуске на основании концентрации топлива продувки. При втором условии, при котором рециркуляция выхлопных газов выключена, а продувка бачка включена, способ дополнительно может включать в себя этап, на котором оценивают концентрацию топлива продувки на основании концентрации кислорода на впуске. Первое условие дополнительно может включать в себя давление наддува, большее, чем барометрическое давление, и абсолютное давление в коллекторе, большее, чем барометрическое давление, а второе условие дополнительно может включать в себя давление наддува, большее, чем барометрическое давление, и абсолютное давление в коллекторе, большее, чем барометрическое давление. Кроме того, дополнительно, корректирование концентрации кислорода на впуске может включать в себя этап, на котором корректируют концентрацию кислорода на впуске, измеренную датчиком кислорода на впуске, расположенным ниже по потоку от впускного компрессора.
Необходимо отметить, 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 этапы, операции 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. Один или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, примерные процедуры могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована на машинно-читаемый носитель в контроллере.
Различные воздуховоды и каналы, указываемые ссылкой в материалах настоящего описания, могут охватывать различные формы трубопроводов, каналов, соединений и т.д., и не ограничены никакими специфичными геометриями поперечного сечения, материалом, длиной, и т.д.
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-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения 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 изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.