СПОСОБЫ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ
METHODS FOR ENGINE AND ENGINE SYSTEM

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжимать окружающий воздух, поступающий в двигатель, для того чтобы повышать мощность. Сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха, таким образом, промежуточный охладитель или охладитель наддувочного воздуха (CAC) могут использоваться для охлаждения нагретого воздуха, тем самым, повышая его плотность и дополнительно увеличивая потенциально возможную мощность двигателя. Конденсат может формироваться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Рециркуляция отработавших газов низкого давления (EGR), кроме того, может увеличивать количество конденсата в CAC, повышая концентрацию водяного пара, а отсюда, повышая температуры, при которых может происходить конденсация. Конденсат может накапливаться на дне CAC или во внутренних каналах и охлаждающих турбулизаторах. В определенных условиях потока воздуха, конденсат может выходить из CAC и поступать во впускной коллектор двигателя в качестве капелек воды. Если слишком много конденсата засасывается двигателем, могут возникать пропуски зажигания в двигателе и/или нестабильность сгорания.
Другие попытки принимать меры в ответ на пропуски зажигания двигателя, обусловленные засасыванием конденсата, включают в себя избегание накопления конденсата. В одном из примеров, эффективность охлаждения CAC может понижаться, для того чтобы уменьшать формирование конденсата. Однако, авторы изобретения в материалах настоящей заявки выявили потенциальные проблемы у таких способов. Более точно, несмотря на то, что некоторые способы могут уменьшать или замедлять формирование конденсата в CAC, конденсат все же может накапливаться со временем. Если это накопление не может быть прекращено, засасывание конденсата во время разгона может вызывать пропуски зажигания двигателя. Дополнительно, в еще одном примере, исполнительные механизмы двигателя могут настраиваться для повышения стабильности сгорания во время засасывания конденсата. В одном из примеров, засасывание конденсата может быть основано на массовом расходе воздуха и количестве конденсата в CAC; однако, эти параметры могут не точно отражать количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC и поступающем во впускной коллектор. Как результат, по-прежнему могут возникать пропуски зажигания и/или нестабильное сгорание в двигателе. Кроме того еще, некоторые системы для оценивания накопления воды внутри CAC могут быть точными, только когда EGR выключена (например, не протекает), поскольку EGR может привносить дополнительную влагу в наддувочный воздух.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть решены с помощью способа, содержащего настройку исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC), причем накопление воды основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от CAC, влажности окружающей среды и потоке рециркуляции отработавших газов (EGR). Более точно, датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC. Контроллер двигателя может использовать выходной сигнал датчика кислорода для определения содержания воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC. Содержание воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, может оцениваться влажностью окружающей среды плюс содержанием воды EGR (например, EGR низкого давления), поступающей во впускной канал выше по потоку от CAC. Содержание воды EGR может быть основано на количестве водяного пара в отработавших газах и количестве отработавших газов, втекающих во впускной канал (например, потока EGR). Поток EGR может определяться по датчику измерения потока EGR (такому как датчик DPOV), расположенный в канале EGR. В одном из примеров, влажность окружающей среды может измеряться датчиком влажности, расположенным выше по потоку от CAC и канала EGR. Разность между содержанием воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, и содержанием воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC, в таком случае, может быть указывающей скорость накопления воды (например, скорость накапливания воды) внутри CAC. Контроллер двигателя затем может настраивать работу двигателя для повышения стабильности сгорания, уменьшения формирования конденсата в CAC и/или откачивания конденсата из CAC в ответ на определенную скорость (или количество) накопления воды. Как результат, формирование конденсата в CAC может понижаться, а пропуски зажигания в двигателе и нестабильность сгорания, обусловленные засасыванием воды, могут уменьшаться.
В одном из аспектов настоящего изобретения раскрывается способ для двигателя, содержащий этап, на котором: настраивают исполнительные механизмы двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC), причем накопление воды основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от CAC, влажности окружающей среды и потоке рециркуляции отработавших газов (EGR).
В одном из вариантов осуществления, поток EGR является определенной ненулевой величиной потока EGR, определенная величина основана на выходном сигнале датчика потока EGR, расположенного в канале EGR низкого давления, расположенном между выпускным каналом ниже по потоку от турбины и впускным каналом выше по потоку от компрессора, в то время как EGR протекает с требуемой величиной потока EGR, определенной на основании условий эксплуатации двигателя.
В одном из вариантов осуществления, датчик потока EGR является датчиком перепада давления на клапане (DPOV), и при этом, поток EGR оценивают на основании выходного сигнала датчика DPOV, температуры EGR и зоны открывания клапана EGR, выявленной датчиком подъема клапана EGR.
В одном из вариантов осуществления, влажность окружающей среды измеряют датчиком влажности, расположенным во впускном канале выше по потоку от CAC и выхода из канала EGR низкого давления и во впускной канал.
В одном из вариантов осуществления, накопление воды основано на разности между содержанием воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, и содержанием воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC, содержание воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, основано на влажности окружающей среды и потоке EGR, в то время как EGR протекает через канал EGR низкого давления, а содержание воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC, основано на выходном сигнале датчика кислорода.
В одном из вариантов осуществления, накопление воды является одним из скорости накопления воды внутри CAC или количества воды, накопленной внутри CAC.
В одном из вариантов осуществления, настройка исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды включает в себя этап, на котором настраивают одно или более из заслонок облицовки радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя или насоса системы охлаждения CAC для понижения эффективности охлаждения CAC в ответ на то, что скорость накопления воды возрастает выше пороговой скорости, и при этом, настройка исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды включает в себя этап, на котором уменьшают открывание клапана EGR, расположенного в канале EGR низкого давления, в ответ на то, что скорость накопления воды возрастает выше пороговой скорости.
В одном из вариантов осуществления, настройка исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды включает в себя этап, на котором увеличивают поток воздуха двигателя, чтобы продувать конденсат из CAC, в ответ на то, что количество воды, накопленной внутри охладителя наддувочного воздуха, возрастает выше порогового количества.
В одном из вариантов осуществления, датчик кислорода является датчиком кислорода на впуске, расположенным на выходе CAC.
В одном из вариантов осуществления, влажность окружающей среды оценивают на основании одного или более из температуры на впуске, давления на впуске и относительной длительности включения стеклоочистителя.
В одном из вариантов осуществления, влажность окружающей среды определяют на основании погодных данных из одного или более из метеостанции, удаленного устройства и установленной на транспортном средстве развлекательной и коммуникационной системы.
В одном из аспектов настоящего изобретения раскрывается способ для двигателя, содержащий этапы, на которых: настраивают исполнительные механизмы двигателя на основании скорости накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC), причем скорость накопления воды основана на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от CAC, измерении влажности и измерении потока рециркуляции отработавших газов (EGR) во время первого состояния, когда протекает EGR, и скорость накопления воды основана на выходном сигнале датчика кислорода и измерении влажности во время второго условия, когда EGR не протекает.
В одном из вариантов осуществления, скорость накопления воды основана на разности между водой, поступающей в CAC, и водой, выходящей из CAC, причем вода, поступающая в CAC, основана на измерении влажности и измерении потока EGR, а вода, выходящая из CAC, основана на выходном сигнале датчика кислорода.
В одном из вариантов осуществления, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя этап, на котором настраивают одно или более из установки момента зажигания или массового расхода воздуха в ответ на то, что скорость накопления воды является отрицательной.
В одном из вариантов осуществления, настройка установки момента зажигания включает в себя этап, на котором осуществляют запаздывание установки момента зажигания, когда положение педали является возрастающим, и осуществляют опережение установки момента зажигания, когда положение педали находится ниже порогового положения.
В одном из вариантов осуществления, настройка исполнительных механизмов двигателя заключается в том, что настраивают одно или более из заслонок облицовки радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя, охлаждающих вентиляторов CAC или насоса системы охлаждения CAC для уменьшения эффективности охлаждения CAC в ответ на то, что скорость накопления воды возрастает выше пороговой скорости.
В одном из вариантов осуществления, способ дополнительно содержит этап, на котором оценивают величину накопления воды на основании скорости накопления воды, и при этом, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя этап, на котором усиливают поток воздуха двигателя, чтобы продувать воду из CAC в ответ на то, что количество накопленной воды возрастает выше пороговой величины.
В одном из вариантов осуществления, измерение потока EGR является одним или более из EGR низкого давления или высокого давления, причем EGR вводят через выход EGR во впускной канал выше по потоку от CAC, и при этом, измерение влажности измеряют датчиком влажности, расположенным выше по потоку от CAC и выше по потоку от выхода EGR.
В одном из аспектов настоящего изобретения раскрывается система двигателя, содержащая:
впускной коллектор;
охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора во впускном канале;
датчик кислорода, расположенный на выходе охладителя наддувочного воздуха;
канал рециркуляции отработавших газов (EGR) низкого давления, присоединенный между выпускным каналом ниже по потоку от турбины и впускным каналом выше по потоку от компрессора, причем канал EGR низкого давления включает в себя клапан EGR низкого давления и датчик DPOV низкого давления для измерения потока EGR низкого давления;
датчик влажности, расположенный во впускном канале выше по потоку от канала EGR низкого давления; и
контроллер, содержащий машиночитаемые команды для настройки работы двигателя в ответ на скорость накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, причем скорость накопления воды основана на выходном сигнале датчика кислорода, выходном сигнале датчика влажности и измеренном потоке EGR низкого давления, когда протекает EGR низкого давления.
В одном из вариантов осуществления, система дополнительно содержит систему EGR высокого давления, присоединенную между выпускным каналом выше по потоку от турбины и впускным каналом ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от CAC, причем канал EGR высокого давления включает в себя клапан EGR высокого давления и датчик DPOV высокого давления для измерения потока EGR высокого давления, и при этом, скорость накопления воды дополнительно основана на измеренном потоке EGR высокого давления, когда протекает EGR высокого давления.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, 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 предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - принципиальная схема примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа оценки накопления воды в охладителе наддувочного воздуха на основании потока EGR и выходного сигнала датчика кислорода на впуске.
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа настройки работы двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 4 показывает графики, иллюстрирующие примерные настройки для работы двигателя, основанные на накоплении воды в охладителе наддувочного воздуха.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам оценки накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC) в системе двигателя, такой как система по фиг. 1. Датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC. Датчик кислорода может использоваться для определения количества воды, выходящей из CAC. Количество воды, поступающей в CAC, может оцениваться на основании влажности окружающей среды и потока EGR, когда протекает EGR. Например, система EGR низкого давления может привносить дополнительную воду в систему впуска двигателя выше по потоку от CAC. Как результат, по мере того, как усиливается поток EGR, количество воды в наддувочном воздухе, поступающем в CAC, может увеличиваться. Способ определения скорости накапливания воды (например, скорости или величины накопления воды) в CAC на основании разности между количеством воды, поступающей в и выходящей из CAC, показан на фиг. 2. Контроллер двигателя, в таком случае, может настраивать работу двигателя на основании скорости или количества накопления воды, как показано на фиг. 3. Настройка работы двигателя может включать в себя настройку исполнительных механизмов двигателя для понижения эффективности охлаждения CAC, удаление конденсата из CAC и/или повышение стабильности сгорания во время засасывания воды двигателем. Фиг. 4 показывает примерные настройки исполнительных механизмов двигателя, основанные на накоплении воды в CAC. Таким образом, оценивание содержания воды в наддувочном воздухе, поступающем в и выходящем из CAC, с помощью датчика кислорода, датчика влажности и датчика потока EGR может предоставляет возможность для определения накопления конденсата в CAC, в то время как протекает EGR. Настройки исполнительных механизмов двигателя на основании накопления конденсата, в таком случае, могут уменьшать формирование конденсата в CAC, повышать стабильность сгорания во время удаления конденсата из CAC и/или уменьшать накопление воды внутри CAC.
Фиг. 1 показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару однотипных турбонагнетателей 120 и 130, которые могут быть идентичными. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Несмотря на то, что не изображены в материалах настоящей заявки, другие конфигурации двигателя, такие как двигатель с одиночным турбонагнетателем, могут использоваться, не выходя из объема этого раскрытия.
Система 100 двигателя может управляться, по меньшей мере частично, контроллером 12, и входными сигналами от водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В этом примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающем в себя следующее: микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для хранения выполняемых программ и калибровочных значений (например, микросхему постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство, дежурную память и шину данных. Постоянное запоминающее устройство запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими постоянные команды, исполняемые микропроцессором для выполнения процедур, описанных в материалах настоящей заявки, а также других вариантов, которые предвосхищены, но конкретно не перечислены. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать информацию с множества датчиков 165 и отправлять сигналы управления на множество исполнительных механизмов 175 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). 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. 2-3.
Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Как показано на фиг. 1, впускной канал 40 может включать в себя воздушный фильтр 156 и дроссель 115 системы впуска воздуха (AIS). Положение дросселя 115 AIS может настраиваться системой управления посредством исполнительного механизма 117 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12.
По меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано на 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано на 144. Соответственно, система 100 двигателя включает в себя систему 191 AIS низкого давления (LP-AIS) выше по потоку от компрессоров 122 и 132, и систему 193 AIS высокого давления (HP-AIS) ниже по потоку от компрессоров 122 и 132.
Трубопровод 198 принудительной вентиляции картера (PCV) может присоединять картер двигателя (не показан) к второй ветви 144 впускного канала, из условия чтобы газы в картере двигателя могли выпускаться управляемым образом из картера двигателя. Кроме того, парообразующие выбросы из бачка для паров топлива (не показан) могут выпускаться во впускной канал через трубопровод 195 продувки паров топлива, присоединяющий бачок для паров топлива к второй ветви 144 впускного канала.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 122, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 132, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг. 1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель. В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. В изображенном примере, впускной канал 149 также включает в себя охладитель 154 наддувочного воздуха (CAC) и дроссель 158. Положение дросселя 158 может настраиваться системой управления посредством исполнительного механизма 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12. Как показано, дроссель 158 может быть скомпонован во впускном канале 149 ниже по потоку от CAC 154 и может быть выполнен с возможностью настраивать поток всасываемого газа, поступающий в двигатель 10.
Как показано на фиг. 1, перепускной клапан 152 компрессора (CBV) может быть скомпонован в канале 150 CBV, а CBV 155 может быть скомпонован в канале 151 CBV. В одном из примеров, CBV 152 и 155 могут быть электронными пневматическими CBV (EPCBV). CBV 152 и 155 могут управляться, чтобы давать возможность сброса давления в системе впуска, когда двигатель подвергается наддуву. Расположенный выше по потоку конец канала 150 CBV может быть соединен с впускным каналом 148 ниже по потоку от компрессора 132, а расположенный ниже по потоку конец канала 150 CBV может быть соединен с впускным каналом 144 выше по потоку от компрессора 132. Подобным образом, расположенный выше по потоку конец канала 151 CBV может быть соединен с впускным каналом 146 ниже по потоку от компрессора 122, а расположенный ниже по потоку конец канала 151 CBV может быть соединен с впускным каналом 142 выше по потоку от компрессора 122. В зависимости от положения каждого CBV, воздух, сжатый соответствующим компрессором, может подвергаться рециркуляции во впускной канал выше по потоку от компрессора (например, впускной канал 144 для компрессора 132 и впускной канал 142 для компрессора 122). Например, CBV может открываться для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 132, и/или CBV 155 может открываться для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 122 для сброса давления в системе впуска во время выбранных условий для снижения воздействий помпажной нагрузки компрессора. CBV 155 и 152 могут управляться системой управления активно или пассивно.
Как показано, датчик 196 давления на входе компрессора (CIP) скомпонован во впускном канале 142, а датчик 169 давления HP-AIS скомпонован во впускном канале 149. Однако, в других ожидаемых вариантах осуществления, датчики 196 и 169 могут быть скомпонованы в других местоположениях в пределах LP-AIS и HP-AIS соответственно. В числе других функций, датчик 196 CIP может использоваться для определения давления ниже по потоку от клапана 121 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 общий выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 19.
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 искривлений, в которых используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредством приведения в действие кулачков с использованием системы приведения в действие кулачков. Более точно, система 25 приведения в действие кулачков впускных клапанов может включать в себя один или более кулачков и может использовать переменные установку фаз кулачкового распределения или подъем для впускных и/или выпускных клапанов. В альтернативных вариантах осуществления, впускные клапаны могут управляться электрическим клапанным распределителем. Подобным образом, выпускные клапаны могут управляться системами приведения в действие кулачков или электрическим клапанным распределителем. В еще одном другом альтернативном варианте осуществления, кулачки могут не быть настраиваемыми.
Продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 17, могут направляться через турбину 124 турбонагнетателя 120 в системе выпуска, 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. Положение перепускной заслонки 128 для отработавших газов может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может настраивать положение перепускной заслонки 128 для отработавших газов посредством пневматического привода, управляемого соленоидным клапаном. Например, соленоидный клапан может принимать сигнал для содействия приведению в действие перепускной заслонки 128 для отработавших газов с помощью пневматического привода на основании разности давлений воздуха между впускным каналом 142, скомпонованным выше по потоку от компрессора 122, и впускным каналом 149, скомпонованным ниже по потоку от компрессора 122. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие перепускной заслонки 128 для отработавших газов.
Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 19, могут направляться через выпускную турбину 134 турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может 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. Положение перепускной заслонки 138 для отработавших газов может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может настраивать положение перепускной заслонки 138 для отработавших газов посредством соленоидного клапана, управляющего пневматическим приводом. Например, соленоидный клапан может принимать сигнал для содействия приведению в действие перепускной заслонки 138 для отработавших газов с помощью пневматического привода на основании разности давлений воздуха между впускным каналом 144, скомпонованным выше по потоку от компрессора 132, и впускным каналом 149, скомпонованным ниже по потоку от компрессора 132. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие перепускной заслонки 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.
x
Продукты сгорания, выпускаемые цилиндрами через выпускной канал 19, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 180 ниже по потоку от турбины 134 наряду с тем, что продукты сгорания, выпускаемые через выпускной канал 17, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 170 ниже по потоку от турбины 124. 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. Например, как показано на фиг. 1, выпускной канал 170 может включать в себя устройство 129 снижения токсичности выбросов, скомпонованное ниже по потоку от турбины 124, выпускной канал 180 может включать в себя устройство 127 снижения токсичности выбросов, скомпонованное ниже по потоку от турбины 134. Устройства 127 и 129 снижения токсичности выбросов могут быть устройствами избирательного каталитического восстановления (SCR), трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами (TWC), уловителями NO, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, например, устройства 127 и 129 снижения токсичности выбросов могут периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения.
Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя одну или более систем рециркуляции отработавших газов (EGR) для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Таковые могут включать в себя одну или более систем EGR высокого давления для обеспечения EGR высокого давления (HP-EGR) и одни или более контуров 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, система 100 двигателя может включать в себя систему 108 EGR низкого давления (LP). Система 108 LP-EGR направляет требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 170 во впускной канал 142. В изображенном варианте осуществления, EGR направляется в канале 197 EGR из ниже по потоку от турбины 124 во впускной канал 142 в точке смешивания, расположенной выше по потоку от компрессора 122. Величина EGR, выдаваемой во впускной канал 142, может меняться контроллером 12 с помощью клапана 121 EGR, присоединенного в системе 108 LP-EGR. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, система 108 LP-EGR включает в себя охладитель 113 EGR, расположенный выше по потоку от клапана 121 EGR. Охладитель 113 EGR может отводить тепло из рециркулированных отработавших газов, например, в охлаждающую жидкость двигателя. Система LP-EGR может включать в себя датчик 125 перепада давления на клапане (DPOV). В одном из примеров, интенсивность потока EGR может оцениваться на основании системы DPOV, которая включает в себя датчик 125 DPOV, который выявляет перепад давления между расположенной выше по потоку областью клапана 121 EGR и расположенной ниже по потоку областью клапана 121 EGR. Интенсивность потока EGR (например, интенсивность потока LP-EGR), определенная системой DPOV, дополнительно может быть основана на температуре EGR, выявленной датчиком 135 температуры EGR, расположенным ниже по потоку от клапана 121 EGR, и площади сечения проема клапана EGR, выявленной датчиком 131 подъема клапана EGR. В еще одном примере, интенсивность потока EGR может определяться на основании выходных данных из системы измерения EGR, которая включает в себя датчик 168 кислорода на впуске, датчик массового расхода воздуха (не показан), датчик 182 абсолютного давления в коллекторе (MAP) и датчик 183 температуры коллектора. В некоторых примерах, обе системы измерения EGR (то есть, система DPOV, включающая в себя датчик 125 перепада давления, и система измерения EGR, включающая в себя датчик 168 кислорода на впуске) могут использоваться для определения, контроля и настройки интенсивности потока EGR. В альтернативных вариантах осуществления, система 108 LP-EGR может включать в себя альтернативный тип датчика для измерения и/или оценивания потока EGR (например, датчик типа перепада давления на измерительной диафрагме, анемометр EGR с проволочным термоэлементом или пленочным термоэлементом).
В альтернативном варианте осуществления, система двигателя может включать в себя вторую систему LP-EGR (не показана), которая направляет требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 180 во впускной канал 144. В еще одном альтернативном варианте осуществления, система двигателя может включать в себя обе системы LP-EGR (одна направляет отработавшие газы из выпускного канала 180 во впускной канал 144, а другая направляет отработавшие газы из выпускного канала 170 во впускной канал 142), описанные выше.
В изображенном примере, система 100 двигателя также может включать в себя систему 206 HP-EGR. Система 206 HP-EGR направляет требуемую часть отработавших газов из общего выпускного канала 17 выше по потоку от турбины 124 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. В качестве альтернативы, система 206 HP-EGR может быть расположена между выпускным каналом 17 и впускным каналом 193 ниже по потоку от компрессора 122 и выше по потоку от CAC 154. Величина HP-EGR, выдаваемой во впускной коллектор 160, может меняться контроллером 12 с помощью клапана 210 EGR, присоединенного в канале 208 HP-EGR. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, система 206 HP-EGR включает в себя охладитель 212 EGR, расположенный выше по потоку от клапана 210 EGR. Охладитель 212 EGR может отводить тепло из рециркулированных отработавших газов, например, в охлаждающую жидкость двигателя. Система 206 HP-EGR включает в себя датчик 216 перепада давления на клапане (DPOV). Интенсивность потока EGR (например, интенсивность потока HP-EGR) может оцениваться на основании системы DPOV, которая включает в себя датчик 216 DPOV, который выявляет перепад давления между расположенной выше по потоку областью клапана 210 EGR и расположенной ниже по потоку области клапана 210 EGR. Интенсивность потока EGR, определенная системой DPOV, дополнительно может быть основана на температуре EGR, выявленной датчиком 220 температуры EGR, расположенным ниже по потоку от клапана 210 EGR, и площади сечения проема клапана EGR, выявленной датчиком 214 подъема клапана EGR. Как пояснено выше, в альтернативных вариантах осуществления, система 206 HP-EGR может включать в себя альтернативный тип датчика для оценивания потока EGR.
Подобным образом, двигатель может включать в себя второй контур EGR высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторой части отработавших газов из выпускного канала 19 выше по потоку от турбины 134 во впускной канал 148 ниже по потоку от компрессора 132 или во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. Поток EGR через контуры 208 HP-EGR может управляться посредством клапана 210 HP-EGR
Клапан 121 EGR и клапан 210 EGR могут быть выполнены с возможностью настраивать количество и/или расход отработавших газов, отведенных через соответствующие каналы EGR, для достижения требуемого процента разбавления EGR впускного заряда, поступающего в двигатель, где впускной заряд с более высоким процентом разбавления EGR включает в себя более высокое количественное соотношение рециркулированных отработавших газов и воздуха, чем впускной заряд с более низким процентом разбавления EGR. В дополнение к положению клапанов EGR, будет принято во внимание, что положение дросселя AIS у дросселя 115 AIS и других исполнительных механизмов также может оказывать влияние на процент разбавления EGR впускного заряда. В качестве примера, положение дросселя AIS может повышать падение давления на системе LP-EGR, предоставляя возможность большего потока LP-EGR в систему впуска. Как результат, это может повышать процент разбавления EGR, тогда как меньший поток LP-EGR в систему впуска может уменьшать процент разбавления EGR (например, EGR в процентах). Соответственно, разбавление EGR всасываемого заряда может регулироваться посредством управления одним или более из положения клапана EGR и положения дросселя AIS в числе других параметров. Таким образом, настройка одного или более из клапанов 121 и 210 EGR и/или дросселя 115 AIS может настраивать и величину (интенсивность) потока EGR и, впоследствии, EGR в процентах в массовом расходе воздуха (например, заряде воздуха, поступающем во впускной коллектор).
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более датчиков кислорода, расположенных в общем впускном канале 149. По существу, один или более датчиков кислорода могут указываться ссылкой как датчики кислорода на впуске. В изображенном варианте осуществления, датчик 168 кислорода на впуске расположен ниже по потоку от CAC 154. Более точно, в одном из примеров, датчик 168 кислорода на впуске CAC может быть расположен на выходе CAC. Однако, в других вариантах осуществления, датчик 168 кислорода на впуске может быть скомпонован в другом местоположении вдоль впускного канала 149. В некоторых вариантах осуществления, необязательный второй датчик кислорода может быть расположен во впускном коллекторе 160. Датчик 168 кислорода на впуске (IAO2) может быть любым пригодным датчиком для выдачи указания концентрации кислорода наддувочного воздуха на впуске (например, воздуха, текущего через общий впускной канал 149), такой как линейный датчик кислорода, датчик UEGO на впуске (универсальный или широкодиапазонный, кислорода отработавших газов), двухрежимный датчик кислорода, и т.д. В одном из примеров, датчики 168 кислорода на впуске могут быть датчиком кислорода на впуске, включающим в себя подогреваемый элемент в качестве измерительного элемента. Во время работы, ток накачки датчика кислорода н впуске может быть указывающим количество кислорода в потоке газов.
2
2
2
В еще одном примере, датчик 168 кислорода на впуске может быть датчиком кислорода на впуске с регулируемым напряжением (регулируемым Vs или VVs), в котором опорное напряжение датчика может модулироваться между более низким или базовым напряжением, на котором выявляется кислород, и более высоким напряжением, при котором могут подвергаться диссоциации молекулы воды в газовом потоке. Например, во время базового режима работы, датчик кислорода на впуске может работать на базовом опорном напряжении. На базовом опорном напряжении, когда вода попадает в датчик, подогреваемый элемент датчика может испарять воду и измерять ее в качестве локального пара или разбавителя. Этот рабочий режим может указываться ссылкой в материалах настоящей заявки как базовый режим. Датчик кислорода на впуске также может работать во втором режиме, в котором опорное напряжение повышено до второго опорного напряжения. Второе опорное напряжение может быть более высоким, чем базовое опорное напряжение. Эксплуатация датчика кислорода на впуске на втором опорном напряжении может указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как режим регулируемого Vs (VVs). Когда датчик кислорода на впуске работает в режиме VVs, подогреваемый элемент датчика диссоциирует воду в воздухе и впоследствии измеряет концентрацию воды. В этом режиме, ток накачки датчика может быть указывающим количество кислорода в газовом потоке плюс количество кислорода из диссоциированных молекул воды. Однако, если опорное напряжение повышается дальше, дополнительные молекулы, такие как CO, также могут подвергаться диссоциации, и кислород из этих молекул также может измеряться датчиком. В неограничивающем примере, более низкое базовое опорное напряжение может иметь значение 450 мВ, а более высокое, второе опорное напряжение может быть большим, чем 950 мВ. Однако, в способе, представленном на фиг. 2 для определения количества воды в наддувочном воздухе, второе опорное напряжение может поддерживаться ниже, чем напряжение, при котором CO также может подвергаться диссоциации. Таким образом, второе опорное напряжение может устанавливаться, из условия чтобы только кислород из воды (а не из CO) мог измеряться в режиме VVs.
Датчик 168 кислорода может использоваться для оценивания накопления конденсата или воды в CAC 154. Как дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 2, концентрация кислорода в воздухе, выходящем из CAC 154 (например, определенная датчиком 168 кислорода), может использоваться для определения концентрации воды внутри CAC 154. Различные способы могут использоваться для оценивания воды в CAC 154. Например, датчик 168 кислорода на впуске могут измерять количество кислорода в наддувочном воздухе, а затем, оценивать количество воды в наддувочном воздухе с использованием способа разбавления. Если датчик кислорода на впуске является датчиком кислорода на впуске с VVs, датчик может оценивать количество воды в наддувочном воздухе с использованием способа диссоциации (например, эксплуатации в режиме VVs и модуляции между базовым опорным напряжением и более высоким, вторым опорным напряжением). Оба из этих способов измерения и/или оценки количества воды в наддувочном воздухе дополнительно обсуждены ниже.
Первый способ оценки воды в наддувочном воздухе с использованием датчика кислорода на впуске включает в себя способ разбавления. При использовании способа разбавления, датчик кислорода на впуске может эксплуатироваться в базовом режиме на базовом опорном напряжении. В одном из примеров, базовое опорное напряжение может иметь значение 450 мВ. В еще одном примере, базовое опорное напряжение может быть напряжением, большим или меньшим, чем 450 мВ. Датчик кислорода на впуске может брать измерение и определять количество кислорода в газе (например, всасываемом или наддувочном воздухе) на основании тока накачки датчика. Затем, сравнение измеренной концентрации кислорода в сопоставлении с количеством кислорода в сухом воздухе может использоваться для определения количества воды в качестве разбавителя в наддувочном воздухе. Способ разбавления может давать неточную оценку воды, если разбавитель включает в себя вещества, иные чем вода, такие как EGR и/или пары воды.
2
Второй способ оценки воды в наддувочном воздухе с использованием датчика кислорода на впуске включает в себя способ диссоциации. Более точно, что касается способа диссоциации, датчик кислорода на впуске с VVs может работать в режиме VVs, и при этом, опорное напряжение повышается с базового опорного напряжения до более высокого, второго опорного напряжения. В одном из примеров, второе опорное напряжение может иметь значение 950 мВ. В еще одном примере, второе опорное напряжение может быть напряжением, большим, чем 950 мВ. Однако, второе опорное напряжение может поддерживаться на напряжении, более низком, чем напряжение, при котором CO подвергается диссоциации датчиком. В режиме VVs, датчик кислорода на впуске осуществляет диссоциацию воды на водород и кислород, и измеряет количество кислорода из диссоциированных молекул воды в дополнение к количеству кислорода в газе. Посредством взятия разности между измерениями на втором опорном напряжении и базовом опорном напряжении, может определяться оценка общей концентрации воды в наддувочном воздухе. Дополнительно, в каждом состоянии температуры и давления на выходе CAC, разное количество водяного конденсата может вырабатываться на каждую единицу интенсивности потока на основании концентрации насыщенного водяного пара. В одном из примеров, если условия концентрации насыщенного водяного пара на выходе CAC известны (например, в справочной таблице, хранимой в контроллере), контроллер 12 может вычитать это значение из общей концентрации воды, измеренной датчиком кислорода на впуске, чтобы определять количество воды в наддувочном воздухе в форме капелек воды. Например, концентрация насыщенного водяного пара в условиях температуры и давления на выходе CAC может давать в результате концентрацию паров, более низкую, чем общее разбавление водой, измеренное датчиком IAO2, приводя к некоторому количеству воды, выходящему из выхода CAC в жидкой форме. Таким образом, контроллер может определять количество жидкой воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC, по измерениям датчика кислорода на впуске.
Дополнительно, в обоих способах (например, разбавления и диссоциации) оценивание воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC, измерение концентрации кислорода по датчику кислорода на впуске (IAO2) (например, выходному сигналу датчика первого датчика 168 кислорода) может корректироваться на основании дополнительных разбавителей в наддувочном воздухе, таких как пары продувки (например, от событий продувки бачка для топлива), поток принудительной вентиляции картера (PCV), или тому подобное. В некоторых вариантах осуществления, поправочные коэффициенты для продувки и/или потока PCV могут быть предопределены для разных условий эксплуатации двигателя. Поправочные коэффициенты затем могут использоваться для коррекции выходного сигнала IAO2 перед оцениванием концентрации воды. Как результат, любое понижение концентрации кислорода от продувки или потока PCV может исправляться поправочным коэффициентом. Это может давать в результате более точную оценку воды.
Дополнительно, посредством взятия разности между оценкой воды, поступающей в CAC, и воды, выходящей из CAC (определенной выходным сигналом датчика 168 кислорода на впуске), может определяться количество воды, накопленной (например, скапливающейся) внутри CAC. Количество воды, поступающей в CAC, может приближенно выражаться влажностью окружающей среды и вкладом EGR от водяного пара в отработавших газах (если EGR протекает и поступает на впуск двигателя выше по потоку от CAC 154). В одном из примеров, влажность окружающей среды может измеряться датчиком 189 влажности окружающей среды. Как показано на фиг. 1, датчик 189 влажности расположен во впускном канале 142 (например, блоке без PCV впускного канала) выше по потоку от CAC 154 и выхода канала 197 LP-EGR во впускной канал 142 (например, места соединения между каналом 197 LP-EGR и впускным каналом 142, где LP-EGR поступает во впускной канал 142). В альтернативном примере, влажность окружающей среды может оцениваться на основании температуры на впуске, давления на впуске и/или относительной длительности включения стеклоочистителя. В еще одном другом примере, влажность окружающей среды может определяться на основании информации с местных метеостанций или использования показания датчика IAO2, когда EGR не протекает, и не существует влияния PCV или продувки (например, во время отсутствия потока PCV или продувки). Например, влажность окружающей среды определяется, как задано, только когда EGR низкого давления не протекает, и/или во время условий без какого бы то ни было потока EGR низкого давления.
Вклад EGR от водяного пара в отработавших газах может оцениваться на основании измерения (или оценки) потока EGR и оценки количества водяного пара в отработавших газах (например, в воздухе, текущем через выпускной канал 170 из двигателя). Более точно, оценка водяного пара в потоке отработавших газов может оцениваться на основании условий сгорания двигателя, таких как отношение количества воздуха к количеству топлива. В еще одном примере, датчик кислорода отработавших газов может давать оценку содержания водяного пара отработавших газов. Поток EGR, измеренный датчиком DPOV (например, датчиком 125 DPOV) или другим датчиком измерения потока EGR, затем может использоваться для определения количества водяного пара, поступающего во впускной канал 142 из канала EGR (например, канал 197 LP-EGR). Таким образом, водяной пар из LP-EGR плюс измеренная влажность окружающей среды может давать оценку количества воды, поступающей в CAC 154. В одном из примеров, только поток LP-EGR может вносить вклад в водяной пар в наддувочном воздухе, поступающем в CAC 154. Однако в вариантах осуществления, в которых выход канала HP-EGR (например, выход из канала HP-EGR и во впускной канал) предусмотрен выше по потоку от CAC 154, вклад HP-EGR от водяного пара в отработавших газах также может вносить вклад в количество воды, поступающей в CAC 154. В этом варианте осуществления, количество воды, поступающей в CAC 154, может быть основано на влажности окружающей среды, измерении потока LP-EGR, измерении потока HP-EGR и оценке водяного пара в отработавших газах.
В некоторых примерах, двигатель может не быть осуществляющим поток EGR (например, без потока LP- или HP-EGR). Таким образом, скорость накапливания воды в CAC может определяться по разности между влажностью окружающей среды и концентрацией воды в воздухе на выходе CAC, в качестве определенной по выходному сигналу датчика 168 кислорода. Кроме того, количество воды внутри CAC может определяться на основании скорости накапливания воды за период времени. В некоторых примерах, оценивание воды внутри CAC таким образом может выполняться, только когда не протекает EGR. Говоря иначе, оценки воды в CAC на основании влажности окружающей среды и выходного сигнала датчика 168 кислорода могут быть точными, только когда EGR выключена или находится ниже пороговой интенсивности, пороговая интенсивность основана на интенсивности потока EGR, которая может не изменять значительно выходной сигнал датчика кислорода.
В качестве альтернативы, если EGR протекает, накапливание воды в CAC может определяться на основании разности между влажностью окружающей среды плюс вклад EGR по водяному пару из отработавших газов и концентрацией воды воздуха на выходе CAC в качестве определенной по выходному сигналу датчика 168 кислорода. Кроме того, количество воды внутри CAC может определяться на основании скорости накапливания воды за период времени. Таким образом, количество воды, накапливающейся или накопленной внутри CAC, может определяться, в то время как протекает EGR (например, LP-EGR).
Контроллер 12 может использовать измерения на датчике 168 кислорода, измерения датчика 189 влажности (или оцененное значение влажности), измерения потока EGR (например, потока LP-EGR, оцененного по датчику 125 DPOV) и оценку содержания воды отработавших газов для определения скорости накопления воды и/или величины накопления воды в CAC 154 (например, количества воды, накопленной внутри CAC 154).
В ответ на оценки накопления воды, контроллер 12 может настраивать исполнительные механизмы двигателя, чтобы настраивать параметры сгорания, вводить в действие процедуры удаления конденсата и/или настраивать исполнительные механизмы для повышения или понижения эффективности охлаждения CAC. Настройки исполнительных механизмов двигателя в ответ на измерения накопления воды из датчиков кислорода подробнее представлены ниже на фиг. 3.
Система 100 двигателя может включать в себя различные датчики 165 в дополнение к упомянутым выше. Как показано, общий впускной канал 149 может включать в себя датчик 172 давления на входе дросселя (TIP) для оценки давления на входе заслонки (TIP) и/или датчик 173 температуры на входе дросселя для оценки температуры воздуха на дросселе (TCT), каждый находится на связи с контроллером 12. Кроме того, несмотря на то, что не изображено в материалах настоящей заявки, каждый из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха или, в качестве альтернативы, датчик массового расхода воздуха может быть расположен в общем канале 140.
Система по фиг. 1 предусматривает систему двигателя, включающую в себя впускной коллектор, охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора во впускном канале, датчик кислорода, расположенный на выходе охладителя наддувочного воздуха; канал рециркуляции отработавших газов (EGR) низкого давления, присоединенный между выпускным каналом ниже по потоку от турбины и впускным каналом выше по потоку от компрессора, причем канал EGR низкого давления включает в себя клапан EGR низкого давления и датчик DPOV низкого давления для измерения потока EGR низкого давления, датчик влажности, расположенный во впускном канале выше по потоку от канала EGR низкого давления, и контроллер с машинно-читаемыми командами для настройки работы двигателя в ответ на скорость накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, причем скорость накопления воды основана на выходном сигнале датчика кислорода, выходном сигнале датчика влажности и измеренном потоке EGR низкого давления, когда протекает EGR низкого давления. Система дополнительно может содержать систему EGR высокого давления, присоединенную между выпускным каналом выше по потоку от турбины и впускным каналом ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от CAC, причем канал EGR высокого давления включает в себя клапан EGR высокого давления и датчик DPOV высокого давления для измерения потока EGR высокого давления. Скорость накопления воды дополнительно может быть основана на измеренном потоке EGR высокого давления, когда протекает EGR высокого давления.
Фиг. 2 показывает способ 200 для определения накопления воды в CAC с использованием датчика кислорода, измерения потока EGR и значения влажности окружающей среды. В одном из примеров, скорость и величина накапливания воды внутри CAC может определяться на основании выходных сигналов с датчика кислорода на впуске, датчика измерения потока EGR (например, датчика DPOV) и датчика влажности. Более точно, датчик кислорода может быть датчиком кислорода, расположенным поблизости от выхода CAC. В одном из примеров, способ 200 является выполняемым контроллером 12, показанным на фиг. 1. Способ 200 может использоваться в системе двигателя, в которой датчик кислорода на выходе CAC (такой как датчик 168 кислорода, показанный на фиг. 1), датчик измерения потока EGR (такой как датчик 125 DPOV, показанный на фиг. 1) и датчик влажности (такой как датчик 189 влажности, показанный на фиг. 1) используются для определения параметров накопления воды в CAC. В одном из примеров, датчик кислорода является датчиком кислорода VVs, способным к модуляции между опорными напряжениями. В еще одном примере, датчик кислорода может не быть датчиком VVs и может оценивать накопление воды в CAC с использованием способа разбавления. Кроме того, система двигателя может включать в себя систему LP- и/или HP-EGR. Если система HP-EGR вводит EGR во впускной канал выше по потоку от CAC, способ 200 может использовать оба измерения потока LP- и HP-EGR для определения количества воды, поступающей в CAC, как дополнительно описано ниже.
Способ начинается на 202 оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR (LP и/или HP), массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуру и давления на входе и/или выходе), влажность окружающей среды, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, содержание пара отработавших газов, отношение количества воздуха к количеству топлива, и т.д. На 204, способ включает в себя определение, включена ли EGR (например, протекает ли EGR). EGR может быть включена и быть текущей, если оцененный и/или измеренный поток EGR является ненулевым, и/или клапан EGR по меньшей мере частично открыт. В одном из примеров, способ на 204 может включать в себя определение, является ли LP-EGR текущей (например, является ли клапан LP-EGR по меньшей мере частично открытым). В еще одном примере, когда двигатель включает в себя канал HP-EGR, вводящий EGR выше по потоку от CAC, способ на 204 может включать в себя определение, является ли текущей LP-EGR и/или HP-EGR (например, открыты ли по меньшей мере частично клапан LP-EGR и/или клапан HP-EGR). Как обсуждено выше, если EGR протекает, дополнительная вода или водяной пар могут быть поступающими в воздух, втекающий в CAC, а потому, могут увеличивать количество воды, поступающей в CAC. Если EGR не включен и не протекает, способ продолжается на 205, чтобы оценивать воду, поступающую в CAC (например, количество воды, поступающей в CAC), на основании влажности окружающей среды. Например, влажность окружающей среды в одиночку может оценивать количество водяного пара в потоке воздуха, поступающем в CAC, поскольку дополнительный водяной пар не поступает в поток воздуха через один или более каналов EGR. Влажность окружающей среды может оцениваться или измеряться. Например, влажность окружающей среды может измеряться датчиком влажности, расположенным во впускном канале выше по потоку от CAC. Таким образом, датчик влажности может выдавать оценку количества воды, поступающей в CAC.
Однако, если EGR включена и протекает во впускной канал выше по потоку от CAC, способ продолжается на 206, чтобы оценивать концентрацию воды воздуха, поступающего в CAC, на основании влажности окружающей среды и вклада EGR от водяного пара в отработавших газах. Как обсуждено выше, содержание (например, концентрация или количество) воды отработавших газов, текущих через выпускной канал, может оцениваться на основании параметров сгорания (например, отношения количества воздуха к количеству топлива сгорания) и/или выходного сигнала датчика кислорода отработавших газов. Посредством масштабирования оценки содержания воды оценкой (или измерением) потока EGR, контроллер может определять содержание воды EGR, втекающей во впускной канал выше по потоку от CAC. Таким образом, измерение потока EGR и оценка водяного пара отработавших газов могут давать оценку количества водяного пара, поступающего в поток всасываемого воздуха. Поток EGR может измеряться датчиком измерения потока EGR. Точнее, поток EGR может быть определенной ненулевой величиной потока EGR, определенная величина основана на выходном сигнале датчика измерения потока EGR, в то время как EGR протекает с требуемой величиной потока EGR. Требуемая величина потока EGR может определяться на основании условий эксплуатации двигателя (таких как число оборотов и нагрузка двигателя, накопление конденсата в CAC, и т.д.). Кроме того, клапан EGR может настраиваться в ответ на определенную ненулевую величину потока EGR и требуемую величину потока EGR. В одном из примеров, датчик измерения потока EGR может быть датчиком DPOV, расположенным в канале LP- и/или HP-EGR. Вклад водяного пара из EGR плюс влажности окружающей среды затем может давать оценку количества воды, поступающей в CAC. Таким образом, концентрация воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, может быть основана на выходных сигналах одного или более датчиков измерения потока EGR и датчика влажности. В альтернативных вариантах осуществления, влажность окружающей среды может оцениваться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как температура на впуске, давление на впуске и относительная длительность включения стеклоочистителя, или погодных данных, принятых с одного или более из метеостанции, удаленного устройства или установленной в транспортном средстве развлекательной и коммуникационной системы.
После определения концентрации воды в наддувочном воздухе, поступающем в CAC, способ продолжается на 208, чтобы определять общую концентрацию воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC, на основании выходного сигнала датчика кислорода, расположенного на выходе CAC (например, расположенного ниже по потоку от CAC). В одном из примеров, концентрация воды в наддувочном воздухе может оцениваться по выходному сигналу датчика кислорода с использованием способа разбавления. Как обсуждено выше, способ разбавления может включать в себя измерение количества кислорода в наддувочном воздухе, выходящем из выхода CAC. При условии, что разбавителем в наддувочном воздухе является вода, контроллер может определять количество воды в наддувочном воздухе на основании концентрации кислорода в воздухе в сопоставлении с концентрацией кислорода, измеренной в наддувочном воздухе (датчиком кислорода, расположенным на выходе CAC). Поскольку датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC, количество воды в наддувочном воздухе может быть оценкой величины сброса воды из CAC.
В еще одном пример, концентрация воды в наддувочном воздухе может оцениваться по выходному сигналу датчика кислорода с использованием способа диссоциации (если датчик кислорода является датчиком кислорода VVs). Как обсуждено выше, способ диссоциации может включать в себя повышение опорного напряжения датчика кислорода с базового, первого напряжения до второго напряжения. Способ дополнительно может включать в себя определение изменения тока накачки между базовым опорным напряжением и вторым опорным напряжением. Как описано выше, изменение тока накачки может быть указывающим количество кислорода в газе и количество кислорода, диссоциированного из молекул воды в газе (например, наддувочном воздухе). Общая концентрация воды (например, конденсата) в наддувочном воздухе (например, в наддувочном воздухе на выходе CAC) затем может определяться на основании изменения тока накачки.
На 210, способ включает в себя определение разности между количеством воды, поступающей в CAC, и количеством воды, выходящей из CAC, чтобы определять величину накопления воды в CAC. Говоря иначе, разность, между водой, поступающей в CAC, и водой, выходящей из CAC, может быть скоростью накапливания воды внутри CAC. Таким образом, скорость накапливания воды (например, скорость накопления воды) внутри CAC может быть по существу равной разности между влажностью окружающей среды плюс водяной пар от EGR (основанный на интенсивности потока EGR и содержании воды отработавших газов) и концентрацией воды на выходе CAC (например, измерением воды с датчика кислорода на выходе CAC). Затем, способ 210 также может включать в себя определение количество воды, накопленной в CAC на основании скорости накопления воды за период времени.
Если разность между водой, поступающей в CAC, и водой, выходящей из CAC, положительна (например, влажность окружающей среды плюс содержание воды EGR являются большими, чем концентрация воды на выходе CAC), то вода накапливается в CAC. В качестве альтернативы, если разность между водой, поступающей в CAC, и водой, выходящей из CAC, отрицательна (например, влажность окружающей среды плюс содержание воды EGR являются меньшими, чем концентрация воды на выходе CAC), то вода сбрасывается из CAC. В некоторых примерах, способ также может включать в себя оценивание величины и/или скорости сброса воды на основании выходного сигнала датчика кислорода на выходе CAC, влажности окружающей среды и потока EGR (например, потока LP-EGR и/или потока HP-EGR, если EGR поступает в поток воздуха выше по потоку от CAC). Таким образом, отрицательная скорость накопления воды может указывать положительную скорость сброса воды из CAC. Скорость сброса воды дополнительно может быть основана на значении концентрации насыщенного водяного пара для температуры и давления на выходе CAC из общей концентрации воды. Значения концентрации насыщенного водяного пара может включать в себя массу воды в состоянии насыщенного пара, основанного на условиях давления и температуры на выходе CAC. В одном из примеров, контроллер может определять значение концентрации насыщенного водяного пара из справочной таблицы значений концентрации насыщенного водяного пара при различных температурах и давлениях на выходе CAC, хранимой в контроллере.
На 212, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании скорости или величины накопления воды, определенной на 210. В некоторых примерах, контроллер дополнительно или в качестве альтернативы может настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании скорости и/или величины сброса воды из CAC. В одном из примеров, клапан LP и/или HP-EGR может настраиваться в ответ на определенную ненулевую величину потока EGR (например, текущего потока EGR, когда EGR протекает) и требуемую величину потока EGR. Требуемая величина потока EGR частично может определяться на основании скорости или величины накопления, определенной на 210. Способ настройки исполнительных механизмов двигателя в ответ на накопление воды представлен на фиг. 3.
Таким образом, способ может включать в себя настройку работы двигателя в ответ на настройку исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC), причем скорость накопления воды основана на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от CAC, измерении влажности и измерении потока рециркуляции отработавших газов (EGR) во время первого состояния, когда протекает рециркуляция отработавших газов (EGR), и скорость накопления воды основана на выходном сигнале датчика кислорода и измерении влажности во время второго условия, когда EGR не протекает. Говоря иначе, когда EGR не протекает, скорость накопления воды может быть основана на выходном сигнале датчика кислорода и измерении влажности, а не на измерении потока EGR. Скорость накопления воды может быть основана на разности между водой, поступающей в CAC, и водой, выходящей из CAC, причем вода, поступающая в CAC, основана на измерении влажности и измерении потока EGR, а вода, выходящая из CAC, основана на выходном сигнале датчика кислорода. Дополнительно, измерение потока EGR является одним или более из EGR низкого давления или высокого давления, где EGR вводится через выход EGR во впускной канал выше потоку от CAC. Измерение влажности может измеряться датчиком влажности, расположенным выше по потоку от CAC и выше по потоку от выхода EGR. В еще одном примере, влажность может оцениваться на основании условий эксплуатации. Таким образом, накопление воды в CAC может определяться как когда EGR протекает, так и когда EGR не протекает во впускной канал выше по потоку от CAC.
Далее, с обращением к фиг. 3, показан способ 300 для настройки исполнительных механизмов двигателя и/или режима работы двигателя на основании накопления воды (например, скорости накапливания воды) в CAC. В одном из примеров, способ 300 является выполняемым контроллером 12, показанным на фиг. 1. Способ 300 начинается на 302 получением данных датчика с одного или более датчиков кислорода, датчиков потока EGR и/или датчиков влажности всасываемого воздуха. Один или более датчиков кислорода могут включать в себя датчик кислорода, расположенный ближе к выходу CAC (например, датчик 168 кислорода, показанный на фиг. 1). Например, способ на 302 может включать в себя получение данных или параметров накопления воды в CAC, определенных в способе 200, представленном на фиг. 2. Параметры накопления воды могут включать в себя одну или более из скорости накопления воды (например, скорости накапливания воды внутри CAC), и/или величины накопления воды (например, количества воды, накопленной в CAC). В некоторых примерах, параметры накопления воды дополнительно могут включать в себя скорость и/или величину сброса воды.
На 303, способ включает в себя определение, положительна ли скорость накопления воды. Как описано на фиг. 2, скорость накопления воды может быть основана на разности между влажностью окружающей среды плюс вода от EGR, поступающей во впускной канал выше по потоку от CAC (например, водой, поступающей в CAC) и концентрацией воды на выходе CAC (количеством воды, выходящей из CAC, на основании выходного сигнала датчика кислорода). Если содержание воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, является большим, чем содержание воды наддувочного воздуха, выходящего из выхода CAC, то вода накапливается в CAC, и скорость накопления воды положительна. Наоборот, если содержание воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, является меньшим, чем содержание воды наддувочного воздуха, выходящего из выхода CAC, то вода сбрасывается из CAC, и скорость накопления воды может быть отрицательной. Даже если скорость накопления воды отрицательна, общее количество конденсата внутри CAC все еще может быть большим, чем ноль. В некоторых примерах, в которых концентрация воды на входе CAC по существу равна концентрации воды на выходе CAC, скорость накопления воды может быть по существу нулевой, так что вода не сбрасывается и не накапливается внутри CAC. Количество воды в CAC в таком случае может определяться на основании предыдущих данных скорости накопления воды за период времени.
Если скорость накопления воды отрицательна на 303, способ продолжается на 314, чтобы указывать, что вода сбрасывается из CAC. В ответ на отрицательную скорость накопления воды (например, влажность окружающей среды плюс содержание воды EGR, являющиеся меньшими, чем концентрация воды наддувочного воздуха на выходе CAC), способ продолжается на 316, чтобы настраивать параметры сгорания и/или ограничивать поток воздуха в двигатель. В одном из примеров, настройка параметров сгорания может включать в себя настройку установки момента зажигания для повышения стабильности сгорания во время засасывания воды (например, сброса воды из CAC). Например, контроллер может осуществлять запаздывание установки момента зажигания во время нажатия педали акселератора (например, положения педали, большего, чем верхнее пороговое положение), когда скорость сброса воды и/или величина сброса воды являются большими, чем их соответственные пороговые значения. В еще одном примере, контроллер может осуществлять опережение установки момента зажигания, если положение педали является относительно постоянным или находится ниже порогового положения, когда скорость сброса воды и/или величина сброса воды являются большими, чем их соответственные пороговые значения (например, во время процедуры удаления конденсата). Величина запаздывания или опережения зажигания может быть основана на скорости сброса воды и/или величине сброса воды. В других примерах, дополнительные или альтернативные параметры сгорания могут настраиваться во время условий сброса воды.
В качестве альтернативы, на 303, если скорость накопления воды положительна, способ продолжается на 304, чтобы определять, является ли скорость накопления воды (например, скорость накопления конденсата или скорость накапливания воды в CAC) большей, чем пороговая скорость. В одном из примеров, пороговая скорость накопления воды может быть основана на скорости, с которой пороговое количество конденсата может накапливаться в CAC. Пороговое количество конденсата (или воды) может давать в результате пропуски зажигания или нестабильное сгорание в двигателе, если выдувается из CAC за раз и засасывается двигателем. Если скорость накопления воды является большей, чем пороговая скорость, способ продолжается на 306, чтобы понижать эффективность охлаждения CAC. Понижение эффективности охлаждения CAC может включать в себя одно или более из закрывания или уменьшения открывания заслонок облицовки радиатора транспортного средства, выключения или уменьшения скорости работы охлаждающего вентилятора двигателя и/или выделенного вентилятора CAC, и/или понижения частоты вращения насоса системы охлаждения у насоса системы охлаждения CAC с жидкостным охлаждением. Другие настройки исполнительных механизмов двигателя также могут производиться для понижения эффективности охлаждения CAC, тем самым, уменьшая формирование конденсата. В одном из примеров, контроллер может настраивать вышеприведенные исполнительные механизмы двигателя (например, вентилятор, заслонки облицовки радиатора, и т.д.), чтобы повышать температуру CAC выше температуры в точке росы. В качестве альтернативы или дополнительно, интенсивность EGR может понижаться для уменьшения формирования конденсата. Например, если система включает в себя LP-EGR, способ на 306 может включать в себя уменьшение открывания клапана LP-EGR для уменьшения потока LP-EGR. Если система, дополнительно или в качестве альтернативы, включает в себя канал HP-EGR, присоединенный к впускному каналу выше по потоку от CAC, способ на 306 может включать в себя уменьшение открывания клапана HP-EGR для уменьшения потока HP-EGR.
После понижения эффективности охлаждения CAC, способ продолжается на 308, чтобы определять, является ли величина накопления воды в CAC большей, чем пороговая величина. Как обсуждено выше, величина накопления воды может быть количеством конденсата или воды накопленных (например, собранных) внутри CAC. В одном из примеров, пороговая величина накопления воды может быть основан на количестве воды, которое может приводить к пропускам зажигания и/или нестабильному сгоранию в двигателе, если выдувается из CAC и засасывается двигателем все сразу. Если величина накопления воды в CAC является большей, чем пороговая величина, способ продолжается на 310, чтоб удалять накопленный конденсат из CAC. На 310, контроллер может вводить в действие различные процедуры удаления конденсата для откачивания конденсата из CAC на основании условий эксплуатации двигателя. Например, во время нажатия педали акселератора или другого усиления потока воздуха двигателя, контроллер может ограничивать усиление потока воздуха двигателя, чтобы регулируемым образом сбрасывать конденсат из CAC и во впускной коллектор двигателя. В еще одном примере, контроллер может усиливать поток воздуха двигателя, даже если нет повышенного запроса крутящего момента, чтобы удалять конденсат из CAC. В одном из примеров, контроллер может усиливать поток воздуха двигателя посредством переключения с понижением передачи трансмиссии. В еще одном примере, усиление потока воздуха двигателя может включать в себя увеличение открывания дросселя для повышения массового расхода воздуха. В еще одном другом примере, процедура очистки может включать в себя ввод в действие насоса для конденсата и способа удаления конденсата. Способ на 310 также может включать в себя настройку дополнительных исполнительных механизмов двигателя, таких как установка момента зажигания, отношение количества воздуха к количеству топлива, и т.д., во время различных процедур удаления конденсата. В качестве альтернативы, если величина накопления воды не является большей, чем пороговая величина, на 308, способ может продолжаться на 312, чтобы поддерживать поток воздуха двигателя на запрошенном уровне и поддерживать условия эксплуатации двигателя.
Таким образом, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя, чтобы уменьшать формирование конденсата в CAC и/или повышать стабильность сгорания во время сброса воды из CAC. Контроллер может основывать настройки исполнительных механизмов двигателя на параметрах накопления воды и/или сброса воды (например, количестве воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC). Кроме того, контроллер может определять параметры накопления воды и/или сброса воды CAC на основании выходного сигнала с датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от выхода CAC (например, на выходе CAC), измерения потока EGR и измерения влажности окружающей среды.
В дополнение к управлению эффективностью охлаждения CAC и/или параметрами сгорания, выходной сигнал с датчика кислорода на выходе CAC может использоваться для различной диагностики. В одном из примеров, контроллер может использовать выходной сигнал датчика кислорода для диагностики альтернативных моделей и/или оценок эффективности CAC, конденсата CAC и/или точки росы в CAC. Например, скорость (или величина) накопления воды, определенная по выходному датчику кислорода CAC, влажности окружающей среды и датчику измерения потока EGR, может сравниваться с ожидаемой скоростью накопления воды, определенной по одной из моделей конденсации CAC. Если две оценки скорости накопления воды не находятся в пределах порогового значения друг от друга, контроллер может указывать ошибку модели конденсации. Контроллер затем может производить настройки в отношении модели для повышения точности.
Таким образом, способ для двигателя содержит настройку исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC), накопление воды основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от CAC, влажности окружающей среды и потоке рециркуляции отработавших газов (EGR). Поток EGR может быть основан на выходном сигнале датчика потока EGR, расположенного в канале EGR низкого давления, канал EGR низкого давления расположен между выпускным каналом ниже по потоку от турбины и впускным каналом выше по потоку от компрессора. В одном из примеров, датчик потока EGR является датчиком перепада давления на клапане (DPOV). Поток EGR оценивается на основании выходного сигнала датчика DPOV, температуры EGR и зоны открывания клапана EGR, выявленной датчиком подъема клапана EGR.
Точнее, поток EGR является определенной ненулевой величиной потока EGR, определенная величина основана на выходном сигнале датчика потока EGR, в то время как EGR протекает с требуемой величиной потока EGR. Требуемая величина потока EGR может определяться на основании условий эксплуатации двигателя. Кроме того, клапан EGR может настраиваться в ответ на определенную ненулевую величину потока EGR и требуемую величину потока EGR.
Влажность окружающей среды может измеряться датчиком влажности, расположенным во впускном канале выше по потоку от CAC и выхода из канала EGR низкого давления и во впускной канал. Кроме того, накопление воды основано на разности между содержанием воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, и содержанием воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC, содержание воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC, основано на влажности окружающей среды и потоке EGR, в то время как EGR протекает через канал EGR низкого давления, а содержание воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC, основано на выходном сигнале датчика кислорода.
Накопление воды является одним из скорости накопления воды внутри CAC или количества воды, накопленной внутри CAC. В одном из примеров, настройка исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды включает в себя настройку одного или более из заслонок облицовки радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя или насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха для уменьшения эффективности охлаждения охладителя наддувочного воздуха в ответ на то, что скорость накопления воды возрастает выше пороговой скорости. В еще одном примере, настройка исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды включает в себя уменьшение открывания клапана EGR, расположенного в канале EGR низкого давления, в ответ на то, что скорость накопления воды возрастает выше пороговой скорости. В еще одном другом примере, настройка исполнительных механизмов двигателя на основании накопления воды включает в себя усиление потока воздуха двигателя для удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха в ответ на то, что количество воды, накопленной внутри охладителя наддувочного воздуха, возрастает выше порогового количества.
Датчик кислорода может быть датчиком кислорода на впуске, расположенным на выходе CAC. В альтернативном варианте осуществления, влажность окружающей среды оценивается на основании одного или более из температуры на впуске, давления на впуске или относительной длительности включения стеклоочистителя. В еще одном другом варианте осуществления, влажность окружающей среды определяется на основании погодных данных из одного или более из метеостанции, удаленного устройства и установленной в транспортном средстве развлекательной и коммуникационной системы.
Фиг. 4 показывает графический пример настроек для работы двигателя на основании накопления воды в CAC. Более точно, график 400 показывает изменения выходного сигнала датчика кислорода на кривой 402, изменения влажности на кривой 404, изменения накопления воды в CAC на основании выходного сигнала датчика кислорода, потока EGR и влажности на кривой 406, изменения сброса воды CAC на кривой 410, изменения потока EGR на кривой 412, изменения положения педали (PP) на кривой 414, изменения установки момента зажигания на кривой 416, изменения положения заслонок облицовки радиатора транспортного средства на кривой 418 и изменения массового расхода воздуха на кривой 420. Датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC и указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как датчик кислорода на выходе. Влажность может быть влажностью окружающей среды и может измеряться датчиком влажности или оцениваться на основании условий окружающей среды (например, температуры, давления и стеклоочистителя или внешних погодных данных). Если влажность окружающей среды измеряется датчиком влажности, датчик влажности может быть расположен во впускном канале выше по потоку от входа LP-EGR (например, выше по потоку от места соединения между каналом LP-EGR и впускным каналом) и выше по потоку от CAC. Вход LP-EGR также может указываться ссылкой в материалах настоящей заявки как выход EGR, так как EGR может быть выходящей из канала EGR и поступающей во впускной канал. В некоторых примерах, дополнительный датчик кислорода (отличный от датчика кислорода отработавших газов) может быть расположен во впуске (например, впускном коллекторе) для оценивания потока EGR. В еще одном варианте осуществления, поток EGR может измеряться датчиком измерения потока EGR, расположенным в канале EGR. Например, поток EGR может оцениваться датчиком DPOV. В одном из примеров, поток EGR является потоком LP-EGR. В еще одном примере, поток EGR является потоком HP-EGR, когда выход HP-EGR из канала HP-EGR и во впускной канал находится выше по потоку от CAC. Дополнительно, если датчик кислорода на выходе является датчиком VVs, датчик кислорода на выходе может модулироваться между первым опорным напряжением, V1, и вторым опорным напряжением, V2. Первое опорное напряжение также может указываться ссылкой как базовое опорное напряжение. Концентрация воды в датчике на выходе может быть основана на изменении тока накачки при переключении между V1 и V2. В альтернативных вариантах осуществления, если датчик кислорода не является датчиком VVs, датчик может поддерживаться на базовом опорном напряжении, и концентрация кислорода на выходе CAC может определяться с использованием способа разбавления.
Кривая 406 показывает изменения накопления воды в CAC, накопление воды основано на выходном сигнале с датчика кислорода на выходе, измерении (или оценки) влажности окружающей среды и измерении потока EGR. Накопление воды, показанное на кривой 406, может включать в себя количество воды, накопленной в CAC, или скорость накопления воды CAC. Кривая 410 показывает сброс воды из CAC. Сброс воды может быть величиной или скоростью сброса воды, основанными на значении накопления воды (и, таким образом, основанными на выходном сигнале датчика кислорода на выходе, влажности окружающей среды и интенсивности потока EGR). На кривой 406, по существу нулевое накопление воды показано на нулевой линии 408. Ниже нулевой линии 408, значение накопления воды является отрицательным, тем самым, соответствуя положительному значению сброса воды, как показано на графике 410.
До момента t1 времени, накопление воды в CAC может быть меньшим, чем пороговое значение T1 (кривая 406), а сброс воды из CAC может быть меньшим, чем пороговое значение T2 (кривая 410). Дополнительно, положение педали может быть относительно постоянным (кривая 414), и заслонки облицовки радиатора могут быть открыты (кривая 418). До момента t1 времени, влажность окружающей среды (кривая 404) и поток EGR (кривая 412) могут быть возрастающими. В одном из примеров, влажность окружающей среды может измеряться датчиком влажности выше по потоку от CAC, и система EGR может осуществлять поток EGR во впускной канал выше по потоку от CAC. Как обсуждено выше, количество водяного пара в потоке EGR может быть основано на интенсивности потока EGR и содержании воды отработавших газов. По мере того, как поток EGR возрастает, водяной пар, поступающий в поток всасываемого воздуха через систему EGR, может увеличиваться. Таким образом, влажность плюс количество пара в потоке EGR (на основании потока EGR) может быть оценкой количества воды в наддувочном воздухе, поступающем в CAC. Таким образом, возрастающая влажность окружающей среды и возрастающий поток EGR могут указывать повышающееся количество воды в наддувочном воздухе, поступающем в CAC. Как результат, уровень накопления воды CAC может быть возрастающим перед моментом t1 (кривая 406). В альтернативном примере, если интенсивность потока EGR была ниже порогового значения T3 до момента t1 времени, количество воды в наддувочном воздухе, поступающем в CAC, может быть основано только на влажности окружающей среды (например, выходном сигнале датчика влажности), а не на потоке EGR. В одном из примеров, пороговое значение T3 может быть по существу нулевым, из условия чтобы EGR была выключена. В еще одном примере, пороговое значение T3 может быть интенсивностью потока, большей, чем ноль, но достаточно малой, чтобы поток EGR мог не вносить значительный вклад в количество воды в потоке наддувочного воздуха.
В момент t1 времени, уровень накопления воды CAC возрастает выше порогового значения T1 (кривая 406). В ответ, контроллер может закрывать заслонки облицовки радиатора (кривая 418), чтобы уменьшать формирование конденсата в CAC. В альтернативных примерах, контроллер может настраивать альтернативные или дополнительные исполнительные механизмы двигателя для уменьшения формирования конденсата. Например, контроллер может дополнительно или в качестве альтернативы выключать охлаждающий вентилятор двигателя в момент t1 времени. Дополнительно, в момент t1 времени, контроллер может уменьшать открывание клапана EGR, для того чтобы ослаблять поток EGR (кривая 412) и уменьшения накапливания конденсата внутри CAC.
Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, уровень накопления воды CAC может снижаться. В момент t2 времени, накопление воды в CAC может убывать ниже порогового значения T1 и до значения по существу ноль (кривая 406). В ответ, контроллер может повторно открывать заслонки облицовки радиатора (кривая 418). В альтернативных вариантах осуществления, заслонки облицовки радиатора могут оставаться закрытыми в момент t2 времени. К тому же, перед моментом t2 времени, начинает возрастать массовый расход воздуха. В одном из примеров, контроллер может повышать массовый расход воздуха на основании работы двигателя. В еще одном примере, контроллер может повышать массовый расход воздуха, чтобы удалять накопленный конденсат из CAC. По мере того, как массовый расход воздуха возрастает, также возрастает выходной сигнал датчика кислорода на выходе (кривая 402). Это возрастание выходного сигнала может указывать возрастание воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC. В момент t2 времени, значение накопления воды в CAC становится отрицательным, и сброс воды в CAC начинает повышение между моментом t2 времени и моментом t3 времени (кривая 410). В момент t3 времени, сброс воды CAC возрастает выше порогового значения T2. В ответ, контроллер осуществляет запаздывание установки момента зажигания от MBT (кривая 416). Контроллер может осуществлять запаздывание установки момента зажигания вместо опережения установки момента зажигания, поскольку положение педали остается относительно постоянным в момент t3 времени. Осуществление запаздывания искрового зажигания во время сброса воды из CAC может повышать стабильность сгорания, в то время как двигатель засасывает сбрасываемую воду (например, конденсат). В альтернативном примере, контроллер может осуществлять опережение установки момента зажигания вместо осуществления запаздывания установки момента зажигания в момент t3 времени. В момент t4 времени, сброс воды из CAC уменьшается ниже порогового значения T2 (кривая 410). Контроллер затем может прекращать осуществление запаздывания искрового зажигания (кривая 416).
Как показано на фиг. 4, способ для двигателя включает в себя настройку исполнительных механизмов двигателя на основании скорости накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, скорость накопления воды на основании выходного сигнала датчика кислорода, расположенного на выходе охладителя наддувочного воздуха, выходного сигнала датчика влажности, расположенного во впуске выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выходного сигнала датчика измерения потока EGR, расположенного в канале EGR, присоединенном к впуску выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Как показано в момент t3 времени, в одном из примеров, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя настройку одного или более из установки момента зажигания или массового расхода воздуха в ответ на то, что скорость накопления воды является отрицательной. Кроме того, настройка установки момента зажигания включает в себя осуществление опережения установки момента зажигания, когда положение педали является возрастающим, и осуществление запаздывания установки момента зажигания, когда положение педали находится ниже порогового положения.
В еще одном примере, как показано в момент t1 времени, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя настройку одной или более заслонок облицовки радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя, охлаждающих вентиляторов охладителя наддувочного воздуха или насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха в ответ на то, что скорость накопления воды возрастает выше пороговой скорости (например, порогового значения T1). Способ дополнительно может включать в себя оценивание величины накопления воды на основании скорости накопления воды. В еще одном другом примере, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя усиление потока воздуха двигателя для удаления воды из охладителя наддувочного воздуха в ответ на то, что количество накопленной воды возрастает выше пороговой величины.
Таким образом, выходной сигнал с датчика кислорода, расположенного ближе к выходу CAC, измерение потока EGR и измерение влажности окружающей среды могут использоваться для определения накопления воды в CAC. В одном из примеров, датчик кислорода, расположенный на выходе CAC, может использоваться для определения содержания воды наддувочного воздуха, выходящего из CAC. Измерение влажности окружающей среды и измерение потока EGR затем могут использоваться для оценивания содержания воды наддувочного воздуха, поступающего в CAC. Разность между содержанием воды воздуха, поступающего в CAC, и содержанием воды воздуха, выходящего из CAC, в таком случае может быть указывающей величину или скорость накапливания воды внутри CAC. Контроллер может настраивать один или более исполнительных механизмов двигателя в ответ на накопление воды в CAC (например, количество воды или скорость накапливания воды в CAC). Например, контроллер может настраивать заслонки облицовки радиатора, охлаждающий вентилятор двигателя и/или насос системы охлаждения, чтобы понижать эффективность охлаждения CAC в ответ на величину или скорость накопления воды выше порогового значения. В еще одном другом примере, контроллер может настраивать поток воздуха двигателя посредством настройки дросселя и/или операций переключения с понижением передачи, чтобы удалять конденсат из CAC, в ответ на то, что количество накопленной воды возрастает выше порогового значения. Таким образом, может достигаться технический результат определения накопления воды в CAC, как в то время, как EGR протекает, так и когда EGR не протекает, по датчику кислорода, влажности окружающей среды и потоку EGR, тем самым, повышая формирование конденсата в CAC и повышая стабильность сгорания.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. 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-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.