基于氧传感器的输出调节发动机气流的方法和系统的制作方法_2

文档序号:8250675阅读:来源:国知局
被称作传动系统150的部件。此外,传动系统150可包括多个齿轮离合器152,其可根据需求啮合来启用多个固定齿轮传动比。具体地,通过调节多个齿轮离合器152的啮合,变速器可在高档位(即,具有较低传动比的档位)和低档位(即,具有较高传动比的档位)之间转换。由此,传动比差异使得在处于高档时在整个变速器中具有低扭矩倍增,而在处于低档时,在整个变速器中具有高扭矩倍增。车辆可具有四种可用档位,其中,变速器档位四(变速器第四档位)为最高可用档位且变速器档位一(变速器第一档位)为最低可用档位。在其它实施例中,车辆可具有多于或少于四个可用档位的档位。正如本文详细说明的,控制器可使变速器档位变化(例如,使变速器档位升档或降档)以调节通过变速器和扭矩变换器输送至车轮156的扭矩的量(即,发动机轴输出扭矩)。
[0040]当变速器转换至低档位时,发动机转速(Ne或RPM)增加,从而增加发动机气流。在较高RPM下,通过旋转的发动机产生的进气歧管真空可增加。在一些实例中,如下进一步讨论的,降档可被用以增加发动机气流并清除增压空气冷却器(CAC)中所积聚的冷凝液。
[0041]燃烧室30可从进气歧管44接收进气并可经由排气歧管46将燃烧气体排放至排气通道48。进气歧管44和排气歧管46能够经由相应的进气阀和排气阀(未示出)与燃烧室30选择性连通。在一些实施例中,燃烧室30可包括两个或更多进气阀和/或两个或更多排气阀。
[0042]燃料喷射器50被示出直接连接至燃烧室30,用于与从控制器12接收的信号的脉宽FPW成比例地向燃烧室30中直接喷射燃料。通过这种方式,燃料喷射器50向燃烧室30中提供已知的直接燃料喷射;然而,应当理解,还可能为进气口喷射。可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)向燃料喷射器50输送燃料。
[0043]在被称作点火的过程中,所喷射的燃料通过诸如火花塞52的已知点火设备进行点火,从而引起燃烧。火花点火正时可进行控制,使得在制造商指定时间之前(提前)或之后(延迟)产生火花。例如,火花正时可从最大突变扭矩(maximum break torque,MBT)正时延迟以控制发动机爆震或在高湿度条件下提前。特别地,MBT可被提前而导致缓慢燃烧速率。在一个实例中,可在轻点油门(tip-1n)期间延迟火花。在替代实施例中,可采用压缩点火来点燃所喷射的燃料。
[0044]进气歧管44可从进气通道42接收进气。进气通道42和/或进气歧管44包括具有节流板22的节气门21以调节到达进气歧管44的流量。在该特定实例中,节流板22的位置(TP)可通过控制器12进行改变以实现电子节气门控制(ETC)。通过这种方式,节气门21可被操作以改变提供至燃烧室30的进气。例如,控制器12可调节节流板22以增大节气门21的开度。增大节气门21的开度可增加供给至进气歧管44的空气的量。在替代实例中,节气门21的开度可被减小或完全关闭以阻断到达进气歧管44的气流。在一些实施例中,进气通道42中可存在另外的节气门,诸如位于压缩机60的上游的节气门(未示出)。
[0045]此外,在所公开的实施例中,废气再循环(EGR)系统可将期望部分的废气从排气通道48经由EGR通道(诸如高压EGR通道140)引导至进气通道42。提供至进气通道42的EGR的量可通过控制器12经由EGR阀(诸如高压EGR阀142)改变。在一些条件下,该EGR系统可被用以调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出了高压EGR系统,其中,EGR从涡轮增压器的涡轮机的上游通过EGR通道140被引导至涡轮增压器的压缩机的下游。图1还示出了低压EGR系统,其中,EGR从涡轮增压器的涡轮机的下游通过低压EGR通道157被引导至涡轮增压器的压缩机的上游。低压EGR阀155可控制提供至进气通道42的EGR的量。在一些实施例中,如图1所示,发动机可同时包括高压EGR系统和低压EGR系统。在其它实施例中,发动机可包括高压EGR系统或低压EGR系统。当运行时,该EGR系统可引起从压缩空气形成冷凝液,尤其是在压缩空气通过增压空气冷却器进行冷却时,这会在下文进行更为详细地描述。例如,低压EGR通道157可包括低压EGR冷却器159且高压EGR通道140可包括高压EGR冷却器143。
[0046]发动机10可进一步包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩装置,其包括沿着进气通道42布置的至少一个压缩机60。对于涡轮增压器,压缩机60可例如通过轴或其它连接装置至少部分地由涡轮机62驱动。涡轮机62可沿着排气通道48布置。可提供多种装置来驱动压缩机。对于机械增压器,压缩机60可至少部分地由发动机和/或电机驱动并且可不包括涡轮机。因此,经由涡轮增压器或机械增压器提供至发动机的一个或多个汽缸的压缩量可通过控制器12进行改变。
[0047]在图1所示的实施例中,压缩机60可主要由涡轮机62驱动。涡轮机62可由流过排气通道48的废气驱动。因此,驱动涡轮机62的运动可驱动压缩机60。由此,压缩机60的速度可基于涡轮机62的速度。随着压缩机60的速度增加,可通过进气通道42向进气歧管44提供更多的增压。
[0048]此外,排气通道48可包括用于将废气转移远离涡轮机62的废气门26。此外,进气通道42可包括压缩机旁路阀或再循环阀(CRV) 27,其配置成转移压缩机60周围的进气。废气门26和/或CRV 27可由控制器12进行控制以例如在期望较低增压压力时打开。例如,响应于压缩机喘振或可能的压缩机喘振事件,控制器12可打开CBV 27以降低压缩机60的出口处的压力。这可减少或停止压缩机喘振。
[0049]进气通道42可进一步包括增压空气冷却器(CAC)80(例如,中冷器)以降低涡轮增压器或机械增压器进气的温度。在一些实施例中,CAC 80可为空气-空气热交换器。在其它实施例中,CAC 80可为空气-液体热交换器。CAC 80还可为可变容积CAC。来自压缩机60的热增压空气(增压的空气)进入CAC 80的入口,在穿过CAC时冷却,随后离开以穿过节气门21并随后进入发动机进气歧管44。来自车辆的外侧的环境空气流可通过车辆前端进入发动机10并穿过CAC,以辅助冷却增压空气。当环境空气温度降低时或者在潮湿条件或雨天状况下,此时增压空气被冷却到低于水露点温度,冷凝液可在CAC中形成并积聚在其中。此外,当进入CAC的增压空气被增压时(例如,增压压力和/或CAC压力大于大气压强),如果CAC温度降至低于露点温度,则可形成冷凝液。当增压空气包括再循环废气时,冷凝液可变成酸性并腐蚀CAC壳体。这种腐蚀可导致充气、大气以及水-空气冷却器的情况下可能的冷却剂之间的泄露。此外,如果冷凝液在CAC中积累,则可能在多次增加气流期间被发动机摄入。因此,可能发生不稳定燃烧和/或发动机熄火。
[0050]发动机10可进一步包括安置在进气通道42和/或进气歧管44中的一个或多个氧传感器。由此,该一个或多个氧传感器可被称作进气氧传感器。在所述的实施例中,氧传感器162安置在CAC 80的下游和节气门21的上游。在另一实例中,氧传感器162可安置在CAC 80出口的下游和节气门21的下游。在其它实施例中,氧传感器162或第二氧传感器可安置在CAC的入口处。还可在低压EGR通道157的出口与压缩机60的入口之间的进气通道42中安置氧传感器。
[0051]进气氧传感器162可为用于提供增压空气(例如,流过进气通道42的空气)的氧浓度的指示的任意合适的传感器,诸如线性氧传感器、进气UEGO (宽域或宽范围排气氧)传感器、两条件氧传感器等。在一个实例中,进气氧传感器162可为包括作为测量元件的加热元件的进气氧传感器。
[0052]正如本文所详细阐述的,进气氧传感器162可配置成提供有关进气歧管中所接收的新鲜空气(例如,充气)的氧含量的估测。可在氧传感器162旁边安置压力传感器124用于估测进气压力,氧传感器162的输出在该进气压力下被接收。由于氧传感器162的输出受到进气压力的影响,参考氧传感器输出可在参考进气压力下获悉。在一个实例中,参考进气压力为节气门入口压力(TIP),其中,压力传感器124为TIP传感器。在替代实例中,参考进气压力为MAP传感器122所感测的歧管压力(MAP)。另外地,进气通道42可包括配置成估测进气的相对湿度的湿度传感器164。在一个实施例中,湿度传感器164为配置成基于传感器的一伏或多伏的输出估测进气的相对湿度的UEGO传感器。在一些实例中,氧传感器162的输出可基于湿度传感器164的输出修正。
[0053]此外,进气氧传感器162可被用以估测进气氧浓度、总充气稀释度,并在EGR正在流动时(例如,当打开EGR阀142或155时)基于进气氧浓度的变化推测通过发动机的EGR流动的量。具体地,将打开EGR阀142或155时氧传感器162的输出的变化与参考点比较,其中,传感器在参考点处以无EGR的方式运行(零点)。基于从以无EGR的方式运行的时间开始的氧量变化(例如,降低),能够计算当前提供至发动机的EGR流量。例如,当向传感器施加参考电压(Vs)时,通过该传感器输出泵送电流(Ip)。相对于无EGR(零点)时的传感器输出,氧浓度的变化可与存在EGR时由传感器输出的泵送电流的变化(ΛΙρ)成比例。基于所估测的EGR流量与期望(或目标)EGR流量的偏差,可执行进一步的EGR控
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