СИСТЕМА ДЛЯ ДАТЧИКА КИСЛОРОДА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка в целом относится к датчику газовой составляющей, включенному в систему впуска двигателя внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя могут использовать рециркуляцию отработавших газов из системы выпуска двигателя в систему впуска двигателя (впускной канал), процесс, указываемый ссылкой как рециркуляция отработавших 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 для измерения кислорода, чтобы определять пропорцию подвергнутых сгоранию газов во впускном канале двигателя. Датчик также может использоваться во время условий без EGR для определения содержания кислорода свежего всасываемого воздуха. Система EGR дополнительно или по выбору может включать в себя датчик кислорода отработавших газов, присоединенный к выпускному коллектору, для оценки топливо-воздушного соотношения сгорания.
По существу, когда датчик кислорода на впуске используется для управления EGR, EGR измеряется в качестве функции изменения кислорода, обусловленного EGR в качестве разбавителя. Для определения изменения количества кислорода, требуется опорная точка, соответствующая показанию кислорода, когда отсутствует EGR. Такая опорная точка названа «нулевой точкой» датчика кислорода. Вследствие чувствительности датчика кислорода к давлению, а также старения, могут быть большие отклонения «нулевой точки» в разных условиях эксплуатации двигателя. Поэтому, датчику кислорода может быть необходимо регулярно калиброваться, и может быть необходимо узнавать поправочный коэффициент.
Один из примерных способов для калибровки датчика кислорода всасываемых газов изображен Матсубарой и другими в US 6,742,379 B2, 01.06.2004, озаглавленном «Intake air oxygen concentration sensor calibration device and method» (Устройство калибровки датчика концентрации кислорода во всасываемом воздухе и способ). В нем, калибровочный коэффициент рассчитывается для калибровки выходного сигнала датчика кислорода на впуске и датчика давления на впуске во время выбранных условий двигателя, где давление на впуске стабильно, то есть, находится в пределах порогового значения. Если калибровочный коэффициент находится за пределами порогового значения, может определяться, что датчик подвергнут ухудшению характеристик.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что такой подход не может узнавать поправочный калибровочный коэффициент, если клапан EGR протекает. Более точно, вследствие расположения датчика кислорода на впуске ниже по потоку от клапана EGR и ниже по потоку от выхода канала EGR низкого давления, в случае утечки клапана EGR, отработавшие газы могут вытекать из канала EGR и в датчик. Выходной сигнал датчика кислорода, следовательно, может искажаться, и оцененное разбавление EGR может быть более низким, чем фактическое значение. Как результат, может ухудшаться управление EGR.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В настоящей заявке раскрыта система двигателя, содержащая: двигатель, включающий в себя впускной коллектор; турбонагнетатель, включающий в себя турбину в системе выпуска и компрессор в системе впуска; охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора; датчик кислорода на впуске, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; датчик давления, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; систему рециркуляции отработавших газов (EGR), включающую в себя канал EGR и клапан EGR, для рециркуляции отработавших остаточных газов из местоположения ниже по потоку от турбины в местоположение выше по потоку от компрессора; и контроллер с машинно-читаемыми командами для: во время состояния перекрытия топлива при замедлении двигателя, изучения опорной точки для упомянутого датчика кислорода при опорном давлении на впуске; и настройки открывания клапана EGR на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной упомянутым датчиком относительно изученной опорной точки, и дополнительно, на основании давления на впуске относительно опорного давления на впуске.
Система может дополнительно содержать датчик влажности для оценки влажности окружающей среды, причем контроллер включает в себя дополнительные команды для дополнительной настройки открывание клапана EGR на основании влажности окружающей среды относительно опорной влажности.
В одном из примеров, способ для двигателя содержит: изучение опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время условий без подачи топлива в двигатель; и настройку потока EGR в двигатель на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком, относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске от опорного давления на впуске. Таким образом, датчик кислорода на впуске может калиброваться, не находясь под влиянием утечки клапана EGR.
В качестве примера, во время выбранных условий без подачи топлива в двигатель, таких как во время состояния перекрытия топлива при замедлении, может выполняться адаптация датчика кислорода на впуске. Во время адаптации, выходной сигнал датчика кислорода на впуске может контролироваться в течение продолжительности состояния без подачи топлива в двигатель. Зависимость между выходным сигналом датчика при опорном давлении на впуске может изучаться и подвергаться поправке касательно факторов, таких как влажность. Когда адаптация завершена, выходной сигнал датчика кислорода на впуске может использоваться для оценки концентрации EGR и, тем самым, настройки потока EGR. Более точно, выходной сигнал может корректироваться поправочным коэффициентом давления на основании текущего давления на впуске и опорного давления на впуске, и подвергнутый поправке выходной сигнал датчика кислорода может использоваться для более точной оценки изменения концентрации кислорода на впуске с разбавлением EGR. Посредством внесения поправки на изменения давления, компенсируется влияние давления на показания датчика кислорода. По существу, даже если клапан EGR протекает, во время условий без подачи топлива, заряд, пропускаемый через датчик кислорода на впуске, является воздухом. Поэтому, посредством выполнения адаптации во время условий без подачи топлива, даже если клапан EGR протекает, можно полагаться на выходной сигнал датчика кислорода. В дополнение, на основании сравнения нулевой точки, изученной во время условий DFSO, относительно нулевой точки, изученной во время адаптации холостого хода датчика, может диагностироваться утечка клапана EGR. Например, если значение адаптации холостого хода отличается от значения адаптации DFSO на большую, чем пороговая, величину, может определяться, что клапан EGR протекает. Соответственно, может модифицироваться управление EGR. Например, вместо полагания на выходной сигнал датчика кислорода для регулирования с обратной связью потока EGR, в случае утечки клапана EGR, могут выполняться только настройки с прямой связью в отношении потока EGR.
Таким образом, зависимость между датчиком кислорода на впуске и датчиком давления на впуске может изучаться независимо от точности каждого из датчиков и использоваться для настройки потока EGR. Посредством выполнения изучения во время условий без подачи топлива, искажение выходного сигнала датчика, обусловленное отработавшими остаточными газами, принимаемыми из протекающего клапана EGR, может уменьшаться. Посредством сравнения адаптации DFSO с адаптацией холостого хода, также может выполняться диагностика клапана EGR. В общем и целом, повышается точность оценки EGR, предоставляя возможность для улучшенного регулирования EGR.
Кроме того, в заявке описан способ для системы двигателя, состоящий в том, что: изучают опорную точку для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время условий холостого хода и без подачи топлива в двигатель; и настраивают поток EGR в двигатель на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком, относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске от опорного давления на впуске.
Опорное давление на впуске может являться одним из давления на входе дросселя и давления во впускном коллекторе.
Условия без подачи топлива в двигатель могут включать в себя состояние перекрытия топлива при замедлении (DFSO) двигателя.
Условия холостого хода и без подачи топлива в двигатель могут включать в себя первый холостой ход двигателя или DFSO после установки одного или более из датчика кислорода на впуске и датчика давления на впуске, выполненного с возможностью оценивать опорное давление на впуске.
Каждый из датчика кислорода и датчика давления на впуске могут быть расположены во впускном коллекторе двигателя ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя.
Изучение опорной точки может заключаться в том, что вносят поправку в выходной сигнал датчика кислорода на впуске, оцененный при опорном давлении, с поправочным коэффициентом, основанным на влажности окружающей среды.
Изучение опорной точки дополнительно может заключаться в том, что выполняют адаптацию рекурсивным методом наименьших квадратов для поправки давления.
Настройка потока EGR в двигатель может заключаться в том, что настраивают поток EGR низкого давления по каналу EGR из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины в системе выпуска во впускной коллектор выше по потоку от компрессора системы впуска через клапан EGR.
Изученная опорная точка может являться первой изученной опорной точкой, при этом способ может дополнительно состоять в том, что изучают вторую опорную точку для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время выбранных условий холостого хода двигателя.
Способ может дополнительно состоять в том, что указывают ухудшение характеристик клапана EGR на основании разности между первой изученной опорной точкой и второй изученной опорной точкой, изученной во время DFSO, являющейся большей, чем пороговая величина.
Настройка потока EGR в двигатель может заключаться в том, что настраивают с обратной связью поток EGR в двигатель на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком, относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске от опорного давления на впуске, поток EGR настраивается с прямой связью на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя, и при этом, в ответ на указание ухудшения характеристик клапана EGR, способ дополнительно заключается в том, что прекращают настройку с обратной связью потока EGR на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске от опорного давления на впуске, и настраивают поток EGR только с прямой связью.
Оцененная концентрация кислорода на впуске может быть масштабирована в выходной сигнал датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске посредством деления оцененной концентрации кислорода на впуске на поправочный коэффициент давления при текущем показании давления.
Также описан способ для двигателя, состоящий в том, что: указывают утечку клапана EGR на основании первой опорной точки датчика кислорода на впуске, изученной во время условий холостого хода двигателя, относительно второй опорной точки датчика кислорода, изученной во время условий без подачи топлива в двигатель.
Упомянутое указание может заключаться в том, что указывают утечку клапана EGR на основании разности между первой опорной точкой и второй опорной точкой, являющейся большей, чем пороговое значение.
Способ может дополнительно состоять в том, что, в ответ на указание отсутствия утечки клапана EGR, настраивают с прямой связью клапан EGR на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя наряду с тем, что настраивают с обратной связью клапан EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске относительно одной из первой и второй опорных точек; и в ответ на указание утечки клапана EGR, настраивают с прямой связью клапан EGR на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя наряду с тем, что прекращают настройку с обратной связью клапана EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске относительно одной из первой и второй опорных точек.
Клапан EGR может быть присоединен к каналу EGR низкого давления, выполненному с возможностью рециркулировать отработавшие остаточные газы из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины во впускной коллектор выше по потоку от компрессора.
Датчик кислорода на впуске может быть присоединен к впускному коллектору двигателя выше по потоку от впускного дросселя и выше по потоку или ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, причем охладитель присоединен ниже по потоку от компрессора.
Каждая из первой и второй опорных точек могут изучаться при опорном давлении на впуске, опорное давление на впуске может оцениваться датчиком давления на впуске, присоединенным к впускному коллектору двигателя выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальные схемы системы двигателя.
Фиг. 3 - многомерная характеристика, изображающая зависимость между давлением на впуске и током накачки датчика кислорода на впуске.
Фиг. 4 изображает блок-схему последовательности операций способа для выполнения оценки нулевой точки для датчика кислорода на впуске во время условий холостого хода двигателя.
Фиг. 5 изображает блок-схему последовательности операций способа для выполнения оценки нулевой точки для датчика кислорода на впуске во время условий без подачи топлива в двигатель.
Фиг. 6 изображает блок-схему последовательности операций способа для идентификации ухудшения характеристик клапана EGR на основании нулевой точки, оцененной с использованием адаптации холостого хода, и нулевой точки, оцененной с использованием адаптации DFSO.
Фиг. 7 показывает примерную адаптацию холостого хода.
Фиг. 8 изображает блок-схему последовательности операций способа для исправления изученной нулевой точки на основании влажности окружающей среды.
Фиг. 9 изображает блок-схему последовательности операций способа для управления EGR с использованием изученной нулевой точки датчика кислорода на впуске.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее описание имеет отношение к способам и системе для изучения опорной точки, или нулевой точки, для датчика кислорода на впуске, такого как датчик, присоединенный к системам двигателя по фиг. 1-2. Опорная точка может определяться на основании изученной зависимости между выходным сигналом датчика кислорода на впуске и выходным сигналом датчика давления на впуске при выбранных условиях (фиг. 3). Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 4-5, для узнавания нулевой точки для датчика кислорода на впуске во время адаптации холостого хода или во время адаптации DFSO. Изученная опорная точка может подвергаться поправке на основании влажности окружающей среды (фиг. 8). Контроллер также может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру (фиг. 6) для идентификации утечки клапана EGR на основании противоречия между нулевой точкой, оцененной в условиях холостого хода, и нулевой точкой, оцененной в условиях DFSO. В ответ на утечку клапана EGR, управление EGR может настраиваться (фиг. 9), с тем чтобы менять составляющую обратной связи регулирования EGR по датчику кислорода. Примерная адаптация холостого хода показана на фиг. 7. Таким образом, показание датчика кислорода на впуске может подвергаться поправке на старение, разброс деталей внутри партии и воздействий от топлива и восстановителей.
Фиг. 1 показывает схематическое 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 дроссель (такой как второй дроссельный клапан 158). Положение дроссельного клапана 158 может настраиваться 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 ниже 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 настоящей заявки, 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.
Датчик 173 влажности может быть расположен поблизости от датчика кислорода на впуске и датчика давления на впуске. Более точно, как изображено, каждый из датчика 173 влажности, датчика 172 кислорода на впуске и датчика 174 давления на впуске расположен выше по потоку от впускного дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха во впускном коллекторе двигателя. Датчик влажности может быть выполнен с возможностью давать оценку влажности окружающей среды. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 8, контроллер может оценивать влажность окружающей среды наряду с изучением опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске и исправлять изученную опорную точку на основании оцененной влажности окружающей среды. Это предоставляет изменениям выходного сигнала датчика кислорода, обусловленным изменениями влажности окружающей среды, изучаться и использоваться для точной оценки EGR.
Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, скомпонованных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров скомпонованы 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 скомпонованы 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 сконфигурирована в качестве топливной форсунки оконного впрыска.
Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки 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 отработавших газов турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, для того чтобы обеспечивать сжатие для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 128 для отработавших газов. Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются через выпускной канал 19, могут направляться через турбину 134 с приводом от отработавших газов турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, для того чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 138 для отработавших газов.
В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с переменной геометрией, при этом, контроллер 12 может настраивать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с регулируемым соплом, при этом, контроллер 12 может настраивать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимо изменять положение лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от отработавших газов через соответственные приводы.
Отработавшие газы в первом параллельном выпускном канале 17 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 170 наряду с тем, что отработавшие 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 отработавших газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков отработавших газов.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции отработавших газов (EGR), или контуров, для рециркуляции по меньшей мере части отработавших 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 отработавших 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 отработавших 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 отработавших 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 рециркулированных отработавших газов) через контуры, а также охладитель 206 EGR для понижения температуры отработавших газов, протекающих через контур EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. Клапан 204 LP-EGR может быть расположен выше по потоку или ниже по потоку от охладителя 206 LP EGR. В определенных условиях, охладитель 206 EGR также может использоваться для подогрева отработавших газов, протекающих через контур 202 LP-EGR, перед тем, как отработавшие 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 отработавших газов из первого параллельного выпускного канала 17 выше по потоку от турбины 124 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 двигателя. Подобным образом, двигатель может включать в себя второй контур EGR высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из второго параллельного выпускного канала 19 выше по потоку от турбины 134 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 двигателя. Поток EGR через контуры 208 HP-EGR может управляться посредством клапана 210 HP-EGR Если присутствуют два контура HP-EGR, присоединенных к каждой ветви системы впуска воздуха, каждый из них может пользоваться своими собственными клапанами 210 HP-EGR или соединяться друг с другом раньше и совместно использовать один и тот же клапан HP-EGR до ввода во впускной коллектор. Будет принято во внимание, что, в качестве альтернативы описанным выше конфигурациям с одним или двумя контурами HP-EGR, HP-EGR может вводиться во впускные каналы 146 и/или 148 вместо того, чтобы во впускной коллектор 160.
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 для продувки. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, PCV и окна для продувки в трубке впуска воздуха перед компрессором осуществляют поток в трубку впуска только во время условий с наддувом. В условиях без наддува, продувочный воздух и воздух PCV подается непосредственно во впускной коллектор. Другими словами, во время условий с наддувом, продувочные газы и газы PCV принимаются выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, оказывать влияние на выходной сигнал датчика во время условий с наддувом. В сравнение, во время условий без наддува, продувочные газы и газы PCV принимаются ниже по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, не оказывают влияния на выходной сигнал датчика во время условий без наддува.
Датчик 232 влажности и датчик 234 давления могут быть включены только в один из параллельных впускных каналов (в материалах настоящей заявки, 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. Затем, на основании отклонения оцененного потока EGR от ожидаемого (или целевого) потока EGR, кроме того, может выполняться управление EGR. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 9, контроллер может осуществлять настройку с прямой связью открывания клапана EGR на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя наряду с настройкой с обратной связью клапана EGR на основании потока EGR, оцененного датчиком кислорода. Однако, оценка EGR и регулирование EGR требуют точной оценки нулевой точки. Поскольку выходной сигнал датчика кислорода подвергается влиянию изменений давления на впуске, изменений топливо-воздушного соотношения отработавших газов, разброса деталей внутри партии и восстановителей (такие как из газов PCV и продувочные газы), точная оценка нулевой точки может быть осложнена. Однако, без точной оценки нулевой точки, регулирование потока EGR может не выполняться надежно.
Чтобы преодолеть эти проблемы, оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске выполняется во время условий холостого хода, в материалах настоящей заявки также указывается ссылкой как адаптация холостого хода, и обсуждена на фиг. 4. Посредством выполнения адаптации во время условий холостого хода, где колебания давления на впуске минимальны, и когда воздух PCV и продувочный воздух не засасывается в систему впуска воздуха низкого давления выше по потоку от компрессора, изменения показаний датчика, обусловленные этими шум-факторами, уменьшаются. По существу, продувочный воздух и воздух PCV могут течь в двигатель во время холостого хода через впускной коллектор. Однако, они не оказывают влияния на выходной сигнал датчика кислорода на впуске, поскольку они засасываются ниже по потоку от датчика, непосредственно во впускной коллектор. Также посредством периодического выполнения адаптации холостого хода, такого как каждый первый холостой ход вслед за запуском двигателя, воздействие старения датчика и изменчивости деталей внутри партии на выходной сигнал датчика также подвергается поправке. В общем и целом, может узнаваться более точная нулевая точка.
Оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске также выполняется во время условий без подачи топлива в двигатель, таких как во время перекрытия топлива при замедлении (DFSO), в материалах настоящей заявки также указывается ссылкой как адаптация DFSO, и обсуждена на фиг. 5. Посредством выполнения адаптации во время условий DFSO, в дополнение к пониженным шум-факторам, таким как достигаемые во время адаптации холостого хода, изменения показаний датчика, обусловленные утечкой клапана EGR, также уменьшаются.
Возвращаясь к фиг. 1, положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться с помощью толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или с помощью 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 кулачкового привода 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 настоящей заявки) 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 топливо-воздушного соотношения для определения характеристик потока EGR. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы 81 могут включать в себя топливную форсунку 166, клапан 210 HP-EGR, клапан 204 LP-EGR, дроссельные клапаны 158 и 230 и перепускные заслонки 128, 138 для отработавших 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 настоящей заявки со ссылкой на фиг. 4-6 и 8.
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 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 магистраль 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 ассоциативно 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 эксплуатации двигателя, в том числе, например, условия числа оборотов-нагрузки двигателя, топливо-воздушное соотношение, загрузку бачка, и т.д.
Необязательный обратный клапан 116 бачка (не показан) может быть включен в магистраль 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 182 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 эксплуатации двигателя. Более точно, во время условий, когда турбонагнетатель 120 эксплуатируется 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 настоящей заявки, продувочный воздух вводится выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске. В некоторых вариантах осуществления, как изображено, диффузор 98 может быть расположен в тракте наддува, из условия чтобы продувочный воздух направлялся на впуск по прохождению через диффузор и канал 99. Это предоставляет потоку перепускного воздуха компрессора возможность преимущественно использоваться для усиленного потока продувки.
Во время условий, когда двигатель 10 эксплуатируется 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 настоящей заявки, воздух вводится ниже по потоку от датчика 172 кислорода на впуске непосредственно во впускной коллектор 160, а потому, не оказывает влияния на выходной сигнал датчика 172 кислорода. В сравнение, во время условий, когда двигатель 10 эксплуатируется с наддувом, продувочный воздух вводится выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, не оказывает влияние выходной сигнал датчика 172 кислорода.
Углеводороды PCV также могут направляться во впускной коллектор 160 через шланг 252 PCV стороны наддува или шланг 254 PCV стороны разрежения на основании условий эксплуатации двигателя. Более точно, прорывные газы из цилиндров 14 двигателя обтекают поршневые кольца и поступают в картер 255 двигателя. Во время условий, когда турбонагнетатель 120 эксплуатируется 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, 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, во время условий с наддувом, газы PCV вводятся выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, поэтому, оказывают влияние на выходной сигнал датчика 172 кислорода.
В сравнение, во время условий, когда двигатель 10 эксплуатируется без наддува, повышенное разрежение во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 256 в шланге 254 PCV стороны разрежения открываться. Как результат, воздух PCV направляется во впускной коллектор 160 непосредственно, ниже по потоку от дросселя 158 через шланг 254 PCV стороны разрежения. В материалах настоящей заявки, 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 условий холостого хода двигателя, когда подвергнутый наддуву заряд воздуха не выдается, опорная точка (в материалах настоящей заявки также указываемая ссылкой как нулевая точка) датчика кислорода на впуске может изучаться, не подвергаясь мешающему действию от углеводородов воздуха PCV и продувочного воздуха.
По существу, датчик кислорода всасываемого воздуха может использоваться для измерения величины EGR в заряде всасываемого воздуха в качестве функции величины изменения содержания кислорода, обусловленной добавлением EGR в качестве разбавителя. Таким образом, по мере того, как вводится большее количество EGR, может выдаваться выходной сигнал датчика, соответствующий более низкой концентрации кислорода. Однако, чтобы точно определять это изменение количества кислорода, важно знать показание кислорода датчика, когда EGR отсутствует. Этой опорной точке, также известной как нулевая точка, необходимо калиброваться и изучаться. Однако, показание нулевой точки имеет большой диапазон значений, которые меняются на основании давления на впуске, старения датчика, разброса деталей внутри партии, делая измерение EGR затруднительным.
Фиг. 3 изображает это изменение показания датчика на впуске. Более точно, многомерная характеристика 300 изображает давление на впуске по оси x и ток накачки, выдаваемый датчиком при прикладывании опорного напряжения, по оси y. Графики 301a-d показывают первый набор выходных сигналов датчика кислорода на впуске в первом состоянии без EGR. Графики 302a-d, 303a-d и 304a-d показывают выходные сигналы датчиков при постепенно повышающихся уровнях EGR, причем, 304a-d предоставляет номинальное процентное содержание EGR.
Как может быть видно посредством сравнения выходного сигнала любого заданного давления на впуске (сравните 301a с 301b, c и d, и подобным образом для каждого набора), большая величина разброса от экземпляра к экземпляру происходит в базовом измерении кислорода, выдаваемом датчиком. По существу, разброс от экземпляра к экземпляру учитывает наибольшую величину изменения выходного сигнала данного датчика. В дополнение, старение датчика увеличивает изменение. Изменение делает изучение нулевой точки затруднительным, искажая результаты оценки EGR.
Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 4, изменение может уменьшаться посредством выполнения адаптации холостого хода для датчика при каждом запуске двигателя. Более точно, при первом холостом ходе двигателя после каждого запуска двигателя, нулевая точка датчика может изучаться и обновляться. Это предоставляет разбросу деталей внутри партии и старению датчика возможность изучаться и компенсироваться. В таком случае, посредством использования самой последней изученной нулевой точки в качестве начала отсчета для оценки EGR, величины EGR могут определяться точнее и достовернее.
Далее, с обращением к фиг. 4, показана примерная процедура 400 для изучения нулевой точки датчика кислорода на впуске во время выбранных условий холостого хода двигателя. Способ предоставляет возможность, чтобы опорная точка датчика точно изучалась без искажения углеводородами PCV или продувки. В дополнение, посредством изучения зависимости между давлением на впуске и выходным сигналом датчика кислорода, концентрации кислорода и поток EGR могут точно измеряться, даже если есть какая-нибудь погрешность в том или другом датчике.
На 402, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, барометрическое давление, температуру двигателя, и т.д. Затем, может определяться, присутствуют ли выбранные условия холостого хода двигателя. Как конкретизировано ниже на 404 и 406, выбранные условия холостого хода двигателя могут включать в себя первый холостой ход двигателя после установки одного из нового датчика кислорода на впуске или нового датчика давления на впуске, или первый холостой ход двигателя после запуска двигателя.
Более точно, на 404, может определяться, был ли новый датчик кислорода всасываемого воздуха (IAO2) или новый датчик давления на впуске установлен на транспортном средстве. Например, может определяться, устанавливался ли новый датчик после последней остановки двигателя и текущего запуска двигателя. В одном из примеров, вслед за установкой нового датчика, указание, что требуется калибровка нового датчика, может приниматься в контроллере.
Если новый датчик кислорода или датчик давления был установлен, то на 405, процедура включает в себя сброс изученных ранее адаптивных значений датчика кислорода всасываемого воздуха. То есть, могут сбрасываться изученные ранее поправочные коэффициенты нулевой точки и давления, сохраненный в справочной таблице памяти контроллера (например, в KAM). Затем, таблица может повторно заполняться данными из текущего изучения нулевой точки и последующими повторениями процедуры.
Если новый датчик кислорода или давления не устанавливался, или после сброса таблицы, если новый датчик устанавливался, процедура переходит на 406, чтобы подтверждать состояние первого холостого хода двигателя после текущего запуска двигателя. Если состояние первого холостого хода двигателя не подтверждено, на 407, справочная таблица в памяти контроллера дальше может не обновляться, и могут использоваться текущие показания нулевой точки. По существу, посредством повторного изучения опорной точки каждый раз, когда установлен новый датчик, расхождения показаний датчика кислорода, обусловленные разбросом деталей внутри партии, могут учитываться лучше. Посредством обновления и повторного изучения опорной точки при каждом запуске двигателя, могут лучше учитываться разбросы показаний датчика кислорода, обусловленные старением датчика.
По подтверждению состояния первого холостого хода двигателя после текущего запуска двигателя, на 408, процедура включает в себя изучение опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время выбранного состояния холостого хода двигателя. Более точно, контроллер может изучать выходной сигнал датчика в состоянии первого холостого хода двигателя и также может отмечать опорное давление на впуске, при котором изучался выходной сигнал датчика кислорода. Контроллер может обновлять справочную таблицу, хранимую в KAM контроллера, с выходным сигналом датчика кислорода, изученным при данном давлении. В одном из примеров, опорное давление на впуске является давлением на входе дросселя, оцененным датчиком TIP, присоединенным к впускному коллектору в местоположении, подобном датчику кислорода (например, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя). В еще одном примере, опорное давление на впуске является давлением в коллекторе, оцененным датчиком MAP, присоединенным к впускному коллектору в местоположении, подобном датчику кислорода.
По существу, изучение опорной точки включает в себя изучение зависимости между первым выходным сигналом датчика кислорода на впуске при первом давлении на впуске во время первого холостого хода после запуска, а затем, с использованием изученной зависимости, рассчитывается опорный кислород холостого хода (iao2_ref) при опорном давлении (iao2_ref_press). Он рассчитывается посредством определения поправочного коэффициента (iao2_press_corr) в качестве:
2
iao2_press_corr=a0+a1∗(iao2_ref_press-iao2_press)+a2∗(iao2_ref_press-iao2_press)
Опорный кислород холостого хода затем рассчитывается в качестве: iao2_ref=iao2_o2∗iao2_press_corr
Посредством выполнения этого изучения во время условий холостого хода, достигаются различные преимущества. Во-первых, уменьшаются любые ошибки, вызванные вследствие шум-факторов от углеводородов продувки или PCV. Во-вторых, поскольку изменения давления в местоположении датчика кислорода на впуске минимальны во время условий холостого хода, изменения выходного сигнала датчика кислорода, обусловленные влиянием давления (как описано на фиг. 3) также сведены к минимуму. В общем и целом, может достигаться более точное изучение нулевой точки.
На 410, выходной сигнал датчика кислорода на впуске подвергается поправке на влажность. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 8, выходной сигнал датчика кислорода на впуске, оцененный при опорном давлении, подвергается поправке поправочным коэффициентом на основании влажности окружающей среды. Это может включать в себя внесение поправки на отсутствие влажности (то есть, условия влажности ноль % или сухие условия), при которой датчик кислорода подвергается поправке посредством удаления всего вклада влажности. В качестве альтернативы, это может включать в себя внесение поправки известным нормальным или опорным уровнем влажности. Например, выходной сигнал датчика кислорода может подвергаться поправке опорными 1,2% влажности.
На 412, может определяться, завершена ли адаптация холостого хода. По существу, показания датчика кислорода на впуске при данном опорном давлении на впуске могут контролироваться в течение длительности первого холостого хода двигателя после запуска двигателя, и справочная таблица может продолжать заполняться в течение длительности показаниями с датчика кислорода на впуске. В одном из примеров, когда адаптация холостого хода инициирована на 408, может запускаться таймер, а на 412, может определяться, истекла ли пороговая длительность в таймере. В одном из примеров, адаптация холостого хода может быть завершена, если истекли 15 секунд.
По подтверждению, что адаптация холостого хода была завершена, на 414, процедура включает в себя расчет поправочного коэффициента давления. Поправочный коэффициент давления является коэффициентом, который компенсирует воздействие давления на впуске на выходной сигнала датчика кислорода на впуске. Поправочный коэффициент давления определяется посредством взятия отношения измеренного кислорода и опорного показания кислорода (iao2_ref), опорное показание кислорода является опорным показанием кислорода датчика кислорода на впуске при опорном давлении. Номинально, опорное давление может иметь значение 100 кПа. Адаптация поправки давления может выполняться посредством расчета поправочного коэффициента давления на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске (iao2_o2) относительно нулевой точки (iao2_ref) датчика (то есть, iao2_o2/iao2_ref). В дополнение, дельта давления также может определяться на основании опорного давления, при этом, дельта давления рассчитывается в качестве TIP - iao2_ref_press. Здесь, TIP может быть таким же, как давление наддува. Дельта давления рассчитывается в качестве разности между измеренным давлением наддува, TIP, и опорным давлением. Дельта давления от опорного давления дает информацию об изменении показания кислорода от iao2_ref в зависимости от изменения давления от опорного давления. Опорное давление соответствует давлению, при котором определялось iao2_ref.
На 418, процедура включает в себя расчет и изучение нулевой точки датчика кислорода на впуске. Это, например, может включать в себя выполнение адаптации рекурсивным методом наименьших квадратов для поправки давления. Поправка может быть обозначена в качестве:
2
Iao2_press_corr_new=a2∗dp_corr+a1∗dp_corr+a0, при этом, a0, a1, и a2 - поправочные коэффициенты давления, а dp_corr - поправка дельты давления (то есть, дельта давления от опорного давления).
Как только нулевая точка изучена, поток EGR в двигатель может настраиваться на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске во время условий EGR, как конкретизировано на фиг. 9. В этом отношении, поток EGR в двигатель настраивается на основании концентрации кислорода на впуске, оцениваемой датчиком кислорода на впуске относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске относительно опорного давления на впуске (где изучалась опорная точка).
На 420, процедура включает в себя диагностирование клапана EGR на основании нулевой точки, оцененной во время адаптации холостого хода, относительно нулевой точки, оцененной во время выбранных условий без подачи топлива в двигатель, таких как во время адаптации перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Примерная адаптация DFSO описана на фиг. 5. По существу, нулевая точка, изученная во время адаптации холостого хода, может быть первой изученной опорной точкой наряду с тем, что нулевая точка, изученная во время адаптации DFSO, может быть второй изученной опорной точкой (обе изучены при заданном опорном давлении на впуске). Как конкретизировано на фиг. 6, контроллер может указывать ухудшение характеристик клапана EGR на основании разности между первой изученной опорной точкой и второй изученной опорной точкой, являющейся большей, чем пороговая величина.
По существу, несмотря на то, что адаптация холостого хода, выполняемая во время условий холостого хода, устраняет влияние углеводородов продувки и PCV на выходной сигнал датчика кислорода на впуске, а также влияние изменений давления, адаптация холостого хода восприимчива к утечке EGR. Таким образом, если клапан EGR протекает, при условии, что нет обратного потока EGR, EGR может течь через датчик кислорода на впуске даже во время условий холостого хода. Как результат, выходной сигнал с выхода датчика кислорода может быть более низким, чем фактическое значение. В сравнении, адаптация, выполняемая во время DFSO, нечувствительна к влиянию утечки клапана EGR. Это происходит потому, что, даже если бы клапан был протекающим, осуществляющая утечку «EGR» была бы воздухом, поскольку топливо не впрыскивается во время этих условий. Как результат, утечка отработавших газов не оказывает влияния на выходной сигнал датчика кислорода. Таким образом, посредством сравнения нулевой точки, изученной во время адаптации холостого хода, с нулевой точкой, изученной во время адаптации DFSO, может идентифицироваться утечка клапана EGR.
Примерная адаптация холостого хода показана со ссылкой на фиг. 7. Многомерная характеристика 700 изображает таймер адаптации холостого хода на графике 702, а изменение концентрации кислорода, считываемой датчиком кислорода на впуске, на графике 704.
До t1, условия адаптации холостого хода могут отсутствовать. В t1, первый холостой ход двигателя после запуска двигателя может подтверждаться, и может запускаться таймер адаптации холостого хода. График 704 (сплошная линия) показывает нулевую точку датчика кислорода на впуске относительно ожидаемого значения 708. График 706 (пунктирная линия) показывает выходной сигнал датчика на впуске. По существу, до адаптации холостого хода, отклонение оцененной нулевой точки от ожидаемой нулевой точки имеет большее значение. Затем, во время адаптации, на основании показания датчика (график 706), нулевая точка исправляется, и изученная нулевая точка постепенно сливается с ожидаемым значением. В t2, адаптация холостого хода завершается, и изученная нулевая точка используется для точного регулирования EGR.
В одном из примеров, способ для двигателя содержит: изучение зависимости между первым выходным сигналом датчика кислорода на впуске, оцененным при первом давлении на впуске во время первого холостого хода двигателя после запуска двигателя, и настройку потока EGR в двигатель при втором давлении на впуске на основании второго выходного сигнала датчика кислорода на впуске, оцененного при втором давлении на впуске, и изученной зависимости. Настройка включает в себя расчет поправочного коэффициента давления на основании разности между первым давлением на впуске и вторым давлением на впуске, расчет поправочного коэффициента влажности на основании разности между влажностью окружающей среды при втором давлении на впуске и опорной влажностью, модификацию второго выходного сигнала датчика кислорода на впуске на основании каждого из рассчитанного поправочного коэффициента давления, поправочного коэффициента влажности и изученной зависимости, и настройку положения клапана EGR на основании модифицированного второго выходного сигнала датчика кислорода на впуске. Клапан EGR может быть присоединен в канале EGR низкого давления, и при этом, изучение выполняется при первом холостом ходе двигателя вслед за каждым перезапуском двигателя. Здесь, каждый из первого и второго выходного сигнала датчика кислорода на впуске формируется датчиком кислорода на впуске, присоединенным выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и каждое из первого и второго давления на впуске оценивается датчиком давления на впуске, присоединенным выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Изучение выполняется при первом холостом ходе двигателя вслед за установкой одного или более из датчика кислорода на впуске и датчика давления на впуске в двигателе, с тем чтобы вносить поправку на разброс деталей внутри партии, а также старение датчика. В дополнение, ухудшение характеристик клапана EGR может указываться на основании первого выходного сигнала датчика кислорода на впуске, оцененного при первом давлении на впуске во время первого холостого хода двигателя после запуска двигателя, относительно второго выходного сигнала датчика кислорода на впуске, оцененного при первом давлении на впуске во время состояния перекрытия топлива при замедлении двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 5, показана примерная процедура 500 для изучения нулевой точки датчика кислорода на впуске во время выбранных условий без подачи топлива в двигатель. Способ предоставляет возможность, чтобы опорная точка датчика точно изучалась без искажения утечкой клапана EGR.
На 502, как на 402, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, барометрическое давление, температуру двигателя, и т.д. Затем, может определяться, присутствуют ли выбранные условия без подачи топлива в двигатель. Как конкретизировано ниже, выбранные условия без подачи топлива в двигатель могут включать в себя состояние перекрытия топлива при замедлении. Процедура может повторяться при первом событии DFSO после каждого запуска двигателя и/или первом событии DFSO после того, как установлен новый датчик кислорода или давления.
На 504, может определяться, был ли новый датчик кислорода всасываемого воздуха (IAO2) или новый датчик давления на впуске установлен на транспортном средстве. Например, может определяться, устанавливался ли новый датчик после последней остановки двигателя и текущего запуска двигателя. В одном из примеров, вслед за установкой нового датчика, указание, что требуется калибровка нового датчика, может приниматься в контроллере.
Если новый датчик кислорода или датчик давления был установлен, то на 505, процедура включает в себя сброс изученных ранее адаптивных значений датчика кислорода всасываемого воздуха. То есть, могут сбрасываться изученные ранее поправочные коэффициенты нулевой точки и давления, сохраненный в справочной таблице памяти контроллера (например, в KAM). Затем, таблица может повторно заполняться данными из текущего изучения нулевой точки и последующими повторениями процедуры адаптации DFSO.
Если новый датчик кислорода или давления не устанавливался, или после сброса таблицы, если новый датчик устанавливался, процедура переходит на 506, чтобы подтверждать, присутствуют ли условия без подачи топлива в двигатель. Более точно, может подтверждаться состояние перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Если состояние DFSO не подтверждено, на 507, справочная таблица в памяти контроллера дальше может не обновляться, и могут использоваться текущие показания нулевой точки. По существу, посредством повторного изучения опорной точки каждый раз, когда установлен новый датчик, расхождения показаний датчика кислорода, обусловленные разбросом деталей внутри партии, могут учитываться лучше. Посредством обновления и повторного изучения опорной точки при каждом запуске двигателя, могут лучше учитываться разбросы показаний датчика кислорода, обусловленные старением датчика.
По подтверждению состояния DFSO, на 508, процедура включает в себя изучение опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время состояния без подачи топлива. Более точно, контроллер может изучать выходной сигнал датчика в состоянии первого холостого хода двигателя и также может отмечать опорное давление на впуске, при котором изучался выходной сигнал датчика кислорода. Контроллер может обновлять справочную таблицу, хранимую в KAM контроллера, с выходным сигналом датчика кислорода, изученным при данном давлении. В одном из примеров, опорное давление на впуске является давлением на входе дросселя, оцененным датчиком TIP, присоединенным к впускному коллектору в местоположении, подобном датчику кислорода (например, ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя). В еще одном примере, опорное давление на впуске является давлением в коллекторе, оцененным датчиком MAP, присоединенным к впускному коллектору в местоположении, подобном датчику кислорода.
По существу, изучение опорной точки включает в себя изучение зависимости между первым выходным сигналом датчика кислорода на впуске при первом давлении на впуске во время первого DFSO после запуска двигателя, а затем, использование изученной зависимости для определения нулевой точки. Изученная зависимость используется для определения нулевой точки посредством расчета показания кислорода при опорном давлении посредством вычитания дельты давления из опорного давления. Посредством выполнения этого изучения во время условий DFSO, достигаются различные преимущества. Во-первых, уменьшаются любые ошибки, вызванные вследствие шум-факторов от углеводородов продувки или PCV. Во-вторых, уменьшаются ошибки, обусловленные утечкой клапана EGR. Это происходит потому, что, во время условий без подачи топлива, любая подвергнутая утечке «EGR» является такой же, как всасываемый воздух. В общем и целом, может достигаться более точное изучение нулевой точки.
На 510, выходной сигнал датчика кислорода на впуске подвергается поправке на влажность. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 8, выходной сигнал датчика кислорода на впуске, оцененный при опорном давлении, подвергается поправке поправочным коэффициентом на основании влажности окружающей среды. По существу, это может включать в себя внесение поправки на отсутствие влажности (то есть, условия влажности ноль % или сухие условия), при которой датчик кислорода подвергается поправке посредством удаления всего вклада влажности. В качестве альтернативы, это может включать в себя внесение поправки известным нормальным или опорным уровнем влажности. Например, выходной сигнал датчика кислорода может подвергаться поправке опорными 1,2% влажности.
На 512, может определяться, завершена ли адаптация DFSO. По существу, показания датчика кислорода на впуске при данном опорном давлении на впуске могут контролироваться в течение длительности DFSO, и справочная таблица может продолжать заполняться в течение длительности показаниями с датчика кислорода на впуске. В одном из примеров, когда адаптация DFSO инициирована на 508, может запускаться таймер, а на 512, может определяться, истекла ли пороговая длительность в таймере. В одном из примеров, адаптация DFSO может быть завершена, если истекли 4 секунды.
По подтверждению, что адаптация DFSO была завершена, на 514, процедура включает в себя расчет поправочного коэффициента давления. Поправочный коэффициент давления является коэффициентом, который компенсирует воздействие давления на впуске на выходной сигнала датчика кислорода на впуске. Адаптация поправки давления может выполняться посредством расчета поправочного коэффициента давления на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске (iao2_o2) относительно нулевой точки (iao2_ref) датчика (то есть, iao2_o2/iao2_ref). В дополнение, дельта давления также может определяться на основании опорного давления, при этом, дельта давления рассчитывается в качестве TIP - iao2_ref_press. Здесь, TIP может быть таким же, как давление наддува. В состоянии холостого хода, определяются опорный кислород на впуске и опорное давление на впуске. Поправочный коэффициент давления в данном состоянии давления рассчитывается в качестве отношения показания датчика кислорода на впуске и опорной концентрации кислорода (то есть, iao2_o2/iao2_ref). Этот поправочный коэффициент изучается в качестве зависимости между дельтой давления и опорным давлением. Действуя таким образом, давление, вводимое в зависимость, нормализуется опорным давлением.
На 518, процедура включает в себя расчет и изучение нулевой точки датчика кислорода на впуске. Это, например, может включать в себя выполнение адаптации рекурсивным методом наименьших квадратов для поправки давления. Поправка может быть обозначена в качестве:
2
Iao2_press_corr_new=a2∗dp_corr+a1∗dp_corr+a0, при этом, a0, a1, и a2 - поправочные коэффициенты давления, а dp_corr - поправка дельты давления.
Как только нулевая точка изучена, поток EGR в двигатель может настраиваться на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске во время условий EGR, как конкретизировано на фиг. 9. В этом отношении, поток EGR в двигатель настраивается на основании концентрации кислорода на впуске, оцениваемой датчиком кислорода на впуске относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске относительно опорной точки.
На 520, процедура включает в себя диагностирование клапана EGR на основании нулевой точки, оцененной во время адаптации DFSO, относительно нулевой точки, оцененной во время адаптации холостого хода. Примерная адаптация холостого хода описана на фиг. 4. По существу, нулевая точка, изученная во время адаптации холостого хода, может быть первой изученной опорной точкой наряду с тем, что нулевая точка, изученная во время адаптации DFSO, может быть второй изученной опорной точкой (обе изучены при заданном опорном давлении на впуске). Как конкретизировано на фиг. 6, контроллер может указывать ухудшение характеристик клапана EGR на основании разности между первой изученной опорной точкой и второй изученной опорной точкой, являющейся большей, чем пороговая величина.
Далее, с обращением к фиг. 8, показана примерная процедура 800 для внесения поправки в номинальный выходной сигнал датчика кислорода на впуске во время изучения нулевой точки на основании оценки влажности окружающей среды. Процедура предоставляет возможность, чтобы учитывался кислород, вытесненный влагой.
На 802, процедура включает в себя подтверждение, что активировано изучение нулевой точки. Более точно, может подтверждаться, что выполняется любая из адаптации холостого хода или адаптации DFSO датчика кислорода на впуске, как обсуждено ранее со ссылкой на фиг. 4-5.
По подтверждению, на 804, процедура включает в себя изучение опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске. Это включает в себя изучение номинального количества кислорода на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время выбранных условий холостого хода двигателя или выбранных условий без подачи топлива в двигатель. По существу, опорное давление на впуске является одним из давления на входе дросселя и давления во впускном коллекторе. Выбранные условия холостого хода двигателя включают в себя первый холостой ход двигателя после запуска двигателя, первый холостой ход двигателя после установки датчика кислорода на впуске или установки датчика давления на впуске, выполненного с возможностью оценивать опорное давление на впуске. Выбранные условия без подачи топлива включают в себя состояние перекрытия топлива при замедлении.
На 806, концентрация кислорода на впуске оценивается на основании выходного сигнала датчика. На 808, оценивается влажность окружающей среды, например, с помощью датчика влажности во впускном коллекторе (такого как датчик 173 по фиг. 1). На 810, процедура включает в себя расчет количества кислорода, вытесненного оцененной влажностью окружающей среды. По существу, изменение концентрации кислорода, обусловленное влажностью, может определяться согласно уравнению:
2
Измеренная концентрация OMeasuredConcentration =21%/1+volume%water,
2
при этом, OMeasuredConcentration - измеренная концентрация кислорода в зависимости от количества (доли) volume%water воды в воздухе (то есть, влажности).
На 812, может определяться, должна ли номинальная концентрация кислорода подвергаться поправке на основании влажности окружающей среды, чтобы отражать сухие условия или условия нормальной влажности. В одном из примеров, во время первого состояния (на 814), опорная точка может калиброваться сухими условиями (нулевой влажностью), где влияние всей влажности удаляется из выходного сигнала датчика кислорода. В еще одном примере, во время второго состояния (на 816), опорная точка может калиброваться условиями нормальной влажности, где влияние влажности на выходной сигнал датчика исправляется предопределенными условиями влажности. Примерное состояние нормальной влажности может быть влажностью 8 г/кг или 1,28%.
Если выбрана калибровка сухого состояния, то, на 814, процедура включает в себя внесение поправки в изученную опорную точку добавлением рассчитанного количества кислорода к изученному номинальному количеству кислорода. Это вносит поправку в опорную точку на условия сухого воздуха (то есть, нулевую влажность), и устраняется влияние всей влажности на выходной сигнал датчика кислорода. Процедура затем переходит на 820, чтобы обновлять значение нулевой точки в таблице адаптивных значений. Более точно, исправленная нулевая точка изучается относительно опорного давления на впуске и сохраняется в памяти контроллера.
Если выбрана калибровка состояния нормальной влажности, то, на 816, процедура включает в себя добавление рассчитанного количества кислорода к изученному номинальному количеству кислорода, как на 814. Затем, на 818, после поправки опорной точки сухим воздухом, процедура включает в себя дополнительную калибровку опорной точки нормальным уровнем влажности. В одном из примеров, нормальный уровень влажности является влажностью 1,2%. Процедура затем переходит на 520, чтобы обновлять значение нулевой точки в таблице адаптивных значений.
По существу, подвергнутая поправке влажности нулевая точка затем используется для оценки EGR и настройки потока EGR. Например, контроллер впоследствии (то есть, после изучения и во время условий не холостого хода двигателя) может настраивать поток EGR в двигатель на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком, относительно исправленной опорной точки, а кроме того, на основании изменения давления на впуске от опорного давления на впуске.
В одном из примеров, показание датчика кислорода на впуске может соответствовать 19,5% кислорода, а оцененная влажность окружающей среды, считанная датчиком влажности, может иметь значение 30 грамм/кг воздуха. Показание влажности может преобразовываться в молярный процент воды согласно расчету 100∗(30/1000)∗29/18=4,83%, где 29 - молекулярный вес воздуха, а 18 - молекулярный вес воды. 4,83% воды вытесняет количество кислорода, соответствующее 4,83∗21/100=1,01% кислорода, где 21 - атмосферное сухое показание кислорода. Исправленное показание сухого воздуха датчика кислорода на впуске, в таком случае, рассчитывается в качестве 19,5% (показание датчика всасываемого воздуха) +1,01% (поправка влажности) =20,5%.
В качестве альтернативы, показание кислорода сухого воздуха, изученное выше, дополнительно корректируется показанием кислорода нормального уровня влажности. В этом отношении, информация с датчика влажности используется для расчета показания кислорода сухого воздуха, которое затем корректируется количеством кислорода, которое было бы замещаемым калиброванным количеством влаги. Со ссылкой на вышеприведенный пример, если подвергаемая калибровке величина влажности имеет значение 10 г/кг, вытесненный кислород, соответствующий этой величине влажности, имел бы значение 0,34%. Номинальное показание датчика кислорода на впуске, в таком случае, корректировалось бы в соответствии с 20,5% (показание сухого воздуха) -0,34% (вытесненный кислород для калиброванного уровня влажности) =20,16%.
В качестве еще одного примера, система двигателя может содержать двигатель, включающий в себя впускной коллектор, турбонагнетатель, включающий в себя турбину в системе выпуска и компрессор в системе впуска, охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора, и датчик кислорода на впуске, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя. В качестве альтернативы, датчик кислорода на впуске может быть расположен выше по потоку от CAC если общая концентрация LP-EGR, поступающая в двигатель хорошо перемешивается. Система двигателя дополнительно может включать в себя датчик давления, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя, а также датчик влажности, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя. Система EGR может быть включена в двигатель, включающий в себя канал EGR и клапан EGR для рециркуляции отработавших остаточных газов из местоположения ниже по потоку от турбины в местоположение выше по потоку от компрессора. Контроллер двигателя может быть сконфигурирован машинно-читаемыми командами для: во время первого холостого хода двигателя после запуска двигателя, изучения выходного сигнала датчика кислорода и выходного сигнала датчика влажности при опорном давлении на впуске и коррекции выходного сигнала датчика кислорода на основании выходного сигнала датчика влажности. Затем, во время последующих условия не холостого хода двигателя, контроллер может быть выполнен с возможностью настраивать открывание клапана EGR на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком кислорода на впуске, относительно опорного выходного сигнала датчика кислорода, а кроме того, на основании давления на впуске относительно опорного давления на впуске. Здесь, коррекция выходного сигнала датчика кислорода на основании выходного сигнала датчика влажности включает в себя, во время первого состояния на холостом ходу, оценку первого количества кислорода, вытесненного общей влажностью, на основании выходного сигнала датчика влажности и коррекцию (например, повышение) опорного выходного сигнала датчика кислорода для сухих или нормальных условий влажности. В сравнение, во время второго состояния, такого как условия не холостого хода, датчик кислорода может достоверно предсказывать концентрацию кислорода и настраивать клапан EGR соответствующим образом, будучи раньше подвергнутым поправке на разброс деталей внутри партии, изменение со временем и переменные уровни влажности.
Таким образом, контроллер может вносить поправку в первый номинальный выходной сигнал датчика кислорода на впуске, изученный во время выбранных условий холостого хода двигателя при опорном давлении на впуске, на основании измеренной влажности окружающей среды. Выбранные условия холостого хода двигателя включают в себя один из первого холостого хода двигателя от запуска двигателя, первого холостого хода двигателя вслед за установкой датчика кислорода на впуске и первого холостого хода двигателя вслед за установкой датчика давления на впуске. Контроллер затем может настраивать поток EGR в двигатель на основании второго выходного сигнала датчика, оцененного при втором давлении на впуске, относительно подвергнутого поправке первого выходного сигнала. Поток EGR дополнительно может настраиваться на основании второго давления на впуске относительно опорного давления на впуске.
Внесение поправки, выполняемое контроллером, может включать в себя расчет количества кислорода, вытесненного оцененной влажностью окружающей среды, и повышение первого выходного сигнала, чтобы учесть количество вытесненного кислород, при этом, повышенный первый выходной сигнал является указывающим содержание кислорода сухого воздуха. Таким образом, влияние любой влажности удаляется из выходного сигнала датчика кислорода. Внесение поправки, в качестве альтернативы, дополнительно включает в себя настройку повышенного первого выходного сигнала на основании количества кислорода, замещаемого калиброванным уровнем влажности, настроенный выходной сигнал указывает калиброванное содержание кислорода влажного воздуха. Таким образом, выходной сигнал датчика кислорода калибруется нормальным уровнем влажности.
Контроллер может настраивать поток EGR посредством оценки подаваемого потока EGR на основании разности между вторым выходным сигналом и поправленным первым выходным сигналом, и настройки положения клапана EGR на основании разности между подаваемым потоком EGR и целевым потоком EGR, при этом, целевой поток EGR основан на условиях числа оборотов-нагрузки двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 6, показана примерная процедура 600 для диагностирования клапана EGR, присоединенного к системе EGR низкого давления, на основании опорных точек датчика кислорода на впуске, изученных во время адаптации холостого хода и адаптации DFSO. Способ предоставляет утечке клапана EGR возможность идентифицироваться и компенсироваться.
На 602, процедура включает в себя извлечение первой опорной точки, изученной во время адаптации холостого хода (ref_idle), такой как адаптация холостого хода по фиг. 4. На 604, процедура включает в себя извлечение второй опорной точки, изученной во время адаптации DFSO (ref_DFSO), такой как адаптация DFSO по фиг. 5. На 606, две опорных точки могут сравниваться, и может определяться, есть ли какие-нибудь расхождения между ними. Более точно, может определяться, находится ли первая опорная точка в пределах порогового диапазона от второй опорной точки, или отличаются ли они на большую, чем пороговая, величину. Контроллер, в таком случае, может указывать утечку клапана EGR на основании первой опорной точки датчика кислорода на впуске, изученной во время условий холостого хода двигателя, относительно второй опорной точки датчика кислорода, изученной во время условий без подачи топлива в двигатель. Более точно, на 610, утечка клапана EGR указывается на основании разности между первой опорной точкой и второй опорной точкой, являющейся большей, чем пороговое значение. Контроллер может указывать ухудшение характеристик клапана EGR посредством установки диагностического кода. В сравнении, на 608, указывается отсутствие утечки клапана EGR, когда разность является меньшей, чем пороговое значение.
Как обсуждено на фиг. 9, на основании указания утечки клапана EGR, может настраиваться управление EGR в ответ на выходной сигнал датчика кислорода на впуске. Более точно, в ответ на указание отсутствия утечки клапана EGR, клапан EGR может настраиваться с прямой связью на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя и настраиваться с обратной связью на основании выходного сигнала датчика во впускном коллекторе относительно одной из первой и второй опорной точки. В сравнение, в ответ на указание утечки клапана EGR, контроллер может продолжать настройку с прямой связью клапана EGR на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя, но может прекращать настройку с обратной связью клапана EGR на основании выходного сигнала датчика во впускном коллекторе относительно одной из первой и второй опорных точек.
В качестве используемого в материалах настоящей заявки, указание ухудшения характеристик клапана EGR включает в себя указание утечки клапана EGR, присоединенного к каналу EGR низкого давления, выполненному с возможностью рециркулировать отработавшие остаточные газы из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины во впускной коллектор выше по потоку от компрессора. Датчик кислорода на впуске может быть присоединен к впускному коллектору двигателя выше по потоку от впускного дросселя и выше по потоку или ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, охладитель присоединен ниже по потоку от компрессора. Здесь, каждая из первой и второй опорных точек изучаются при опорном давлении на впуске, опорное давление на впуске оценивается датчиком давления на впуске, присоединенным к впускному коллектору двигателя выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха.
Далее, с обращением к фиг. 9, процедура 900 изображает примерный способ для выполнения управления EGR с использованием выходного сигнала датчика во впускном коллекторе относительно нулевой точки датчика, изученной во время адаптации холостого хода и/или адаптации DFSO. Способ дополнительно настраивает составляющие прямой связи и обратной связи управления EGR на основании любого указания ухудшения характеристик клапана EGR.
На 902, принимается выходной сигнал датчика кислорода во впускном коллекторе. Давление на впуске, при котором принимался выходной сигнал, также отмечается, поскольку выходной сигнал находится под влиянием давления на впуске. На 904, поправка давления выходного сигнала выполняется на основании давления на впуске, при котором принимался выходной сигнал датчика, относительно опорного давления на впуске. В тому же, на 904, изучается разность между подвергнутым поправке давления выходным сигналом датчика кислорода на впуске и нулевой точкой датчика кислорода. По существу, по мере того, как величина потока EGR возрастает, разбавление отработавшими газами всасываемого воздуха повышается, уменьшая количество кислорода, имеющегося в распоряжении во всасываемом воздухе, и, тем самым, понижая выходной сигнал датчика на впуске. Разбавление EGR может отражаться в качестве падения концентрации кислорода, считываемой датчиком кислорода на впуске.
Таким образом, на 906, изменение концентрации кислорода может определяться на основании определенной разности между выходным сигналом датчика кислорода относительно нулевой точки. На 908, величина разбавления EGR всасываемого воздуха определяется на основании изменения концентрации кислорода. На 910, поток EGR регулируется на основании определенного разбавления EGR и требуемого EGR. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, поток EGR может быть потоком EGR низкого давления по каналу EGR из выпускного коллектора ниже по потоку от турбины в системе выпуска во впускной коллектор выше по потоку от компрессора системы впуска через клапан EGR. В дополнение, EGR может выдаваться с постоянной интенсивностью или переменной интенсивностью относительно потока всасываемого воздуха на основании условий эксплуатации двигателя. Например, во всех условиях числа оборотов-нагрузки двигателя от средней нагрузки до минимальной нагрузки, EGR низкого давления может подаваться с постоянной интенсивностью относительно потока всасываемого воздуха (то есть, с постоянным процентным содержанием EGR). В сравнение, во условиях числа оборотов-нагрузки двигателя выше средней нагрузки, EGR низкого давления может подаваться с переменной интенсивностью относительно потока всасываемого воздуха (то есть, с переменным процентным содержанием EGR).
Регулирование потока EGR включает в себя, на 911, настройку с прямой связью клапана EGR на основании условий эксплуатации двигателя, таких как условия числа оборотов-нагрузки. Например, в условиях более высоких числа оборотов-нагрузки двигателя, открывание клапана EGR может увеличиваться наряду с тем, что, в условиях более низких числа оборотов-нагрузки двигателя, открывание клапана EGR может уменьшаться. В дополнение, на 912, управление включает в себя настройку с прямой связью клапана EGR на основании рассчитанного потока EGR относительно требуемого потока EGR. Например, если действующий поток, оцениваемый датчиком кислорода на впуске, превышает требуемый или ожидаемый поток, открывание клапана EGR может уменьшаться. В качестве еще одного примера, если действующий поток, оцениваемый датчиком кислорода на впуске, находится ниже требуемого или ожидаемого потока, открывание клапана EGR может увеличиваться.
На 914, может определяться, есть ли указание утечки клапана EGR. Как конкретизировано на фиг. 6, утечка клапана EGR может идентифицироваться на основании расхождений между нулевой точкой датчика кислорода, изученной с использованием адаптации холостого хода, и нулевой точкой, изученной с использованием адаптации DFSO. Если идентифицирована утечка клапана EGR, процедура может заканчиваться. Иначе, на 816, в ответ на указание утечки клапана EGR, контроллер может прекращать настройку с обратной связью клапана EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске и временно переключаться на использование управления только с прямой связью клапаном EGR. В альтернативных вариантах осуществления, в ответ на указание утечки клапана EGR, EGR может кратковременно деактивироваться, или может устанавливаться диагностический флажковый признак.
Другими словами, в ответ на указание отсутствия утечки клапана EGR, клапан EGR настраивается с прямой связью на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя и настраивается с обратной связью на основании выходного сигнала датчика во впускном коллекторе относительно по меньшей мере одной из первой и второй опорных точек, изученных во время адаптаций холостого хода и DFSO соответственно. В сравнение, в ответ на указание утечки клапана EGR, клапан EGR настраивается только с прямой связью на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя наряду с тем, что настройка с обратной связью клапана EGR на основании выходного сигнала датчика во впускном коллекторе относительно по меньшей мере одной из первой и второй опорных точек прекращается. Это предоставляет возможность улучшаться регулированию EGR, когда известна утечка клапана EGR.
В одном из примеров, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя впускной коллектор, турбонагнетатель, включающий в себя турбину в системе выпуска и компрессор в системе впуска, охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора, и датчик кислорода на впуске, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя. Датчик давления может быть присоединен к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя. Система двигателя дополнительно может содержать систему EGR, включающую в себя канал EGR и клапан EGR для рециркуляции отработавших остаточных газов из местоположения ниже по потоку от турбины в местоположение выше по потоку от компрессора. Контроллер системы двигателя может быть сконфигурирован машинно-читаемыми командами для: во время первого холостого хода двигателя после запуска, изучения опорной точки для датчика кислорода при опорном давлении на впуске; и настройки открывания клапана EGR на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании давления на впуске относительно опорного давления на впуске. Контроллер может дополнительно или по выбору, во время состояния перекрытия топлива при замедлении двигателя, изучать опорную точку для датчика кислорода при опорном давлении на впуске; и настраивать открывание клапана EGR на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком относительно изученной опорной точки, а кроме того, на основании давления на впуске относительно опорного давления на впуске. Система двигателя дополнительно может содержать датчик влажности для оценки влажности окружающей среды, контроллер, в таком случае, дополнительно настраивает открывание клапана EGR на основании влажности окружающей среды относительно опорной влажности. Контроллер, кроме того, может определять ухудшение характеристик клапана EGR на основании разницы между опорными точками, изученными во время состояния холостого хода относительно состояния DFSO.
Таким образом, зависимость между датчиком кислорода на впуске и датчиком давления на впуске может изучаться при меняющихся условиях влажности, и поток EGR может изучаться на основании изменения выходного сигнала датчика кислорода независимо от точности любого из датчика кислорода или датчика давления. Посредством настройки выходного сигнала датчика кислорода на впуске на основании влажности окружающей среды, оцененной датчиком влажности на впуске, смещение кислорода на впуске влажностью может точно оцениваться и учитываться, улучшая достоверность показания нулевой точки датчика кислорода. Посредством выполнения изучения во время условий холостого хода, уменьшаются шум-факторы, обусловленные засасыванием PCV и продувкой HC, колебаниями давления на впуске, старением датчика, а также изменчивостью деталей внутри партии. Также посредством выполнения изучения во время условий без подачи топлива в двигателя, таких как DFSO, уменьшаются шум-факторы, обусловленные утечкой клапана EGR. Посредством повышения точности показания нулевой точки датчика кислорода на впуске, EGR может оцениваться достовернее, улучшая регулирование EGR.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, 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 настоящей заявки, 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 машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, 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. Объект патентования 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 настоящей заявки.
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. Должно быть понятно, 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 объект патентования настоящего раскрытия.