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_3

文档序号:8250675阅读:来源:国知局
制。
[0054]例如,当EGR正在流动时,氧传感器162处的氧浓度的变化可被用以推测EGR量或流率,其随后可被用于EGR流量调节(通过EGR阀142和/或155)、火花正时调节和/或节气门位置调节。例如,控制器12可基于来自氧传感器162的反馈估测EGR流量的稀释度百分比。在一些实例中,控制器12可随后调节EGR阀142、EGR阀155、节气门21、CRV 27和/或废气门26中的一个或多个,以获得进气的期望EGR稀释度百分比。在另一实例中,控制器可确定总充气稀释度(无论EGR是否正在流动),总充气稀释度表示因气流中的稀释剂(包括EGR、水蒸气和水滴)造成的充气的总稀释度百分比。在一些实例中,控制器12可假定总充气稀释度为EGR。控制器随后可调节EGR阀142、EGR阀155、节气门21、CRV 27和/或废气门26中的一个或多个,以获得进气的期望总充气稀释度百分比。
[0055]在水从CAC被释放到增压气流中的条件下,水滴形式的水可接触氧传感器162。当水碰到传感器时,氧传感器162的加热元件可使水分蒸发并将其作为增压气流中的局部蒸气或稀释剂进行测量。如下面的进一步描述,这可导致氧传感器162处测量的进气氧降低。因此,当EGR正在流动时,基于氧传感器162处测量的进气氧的EGR流量可能会被高估。当EGR未流动时,可能会高估总充气稀释度水平。该高估的EGR和/或总充气稀释度可导致不精确的节气门调节,这会使到达发动机的气流增加到比扭矩需求的需要更高的水平。
[0056]控制器12在图1中示出为微型计算机,其包括微处理器单元(CPU) 102、输入/输出端口(I/O) 104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质(在该特定实例中示为只读存储芯片(ROM) 106)、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和数据总线。控制器12可从连接至发动机10的传感器接收各种信号用于执行各种功能来运行发动机10。除先前讨论的那些信号之外,这些信号可包括:来自MAF传感器120感测的质量空气流量的测量值;来自温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT),示意性地示出位于发动机10内的一个位置中;来自连接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);正如所讨论的,来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及,正如所讨论的,来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。可通过控制器12由信号PIP生成发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管44中的真空或压力的指示。注意,可采用上述传感器的多种组合,诸如含有MAF传感器而不含MAP传感器,或者相反。在理论配比操作期间,MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。此外,这种传感器连同所检测的发动机转速能够提供被引入到汽缸的增压(包括空气)的估测。在一个实例中,曲轴40每转一周,霍尔效应传感器118 (还被用作发动机转速传感器)可产生预定数量的等间距脉冲。
[0057]可向控制器12传递信号的其它传感器包括位于增压空气冷却器80的出口处的压力传感器124、氧传感器162、湿度传感器164和增压压力传感器126。在一个实例中,压力传感器124还可为温度传感器。还可存在并未描述的其它传感器,诸如用于确定增压空气冷却器的入口处的进气速度的传感器或其它传感器。在一些实例中,存储介质只读存储器106可编程有表示可由微处理器单元102执行的指令的计算机可读数据,其用于执行如下所述的方法以及预期但没有列出来的其他变型。本文会在图2中描述示例性程序。
[0058]图1的系统提供了一种发动机系统,其包括进气歧管、安置在进气歧管上游的进气通道中的增压空气冷却器、连接至增压空气冷却器的下游的进气歧管的进气节气门、包括用于使排气残留物从排气通道经由EGR阀再循环至进气通道的通道的废气再循环(EGR)系统,以及在增压空气冷却器的下游与进气节气门的上游连接至进气通道的氧传感器。该发动机系统进一步包括具有计算机可读指令的控制器,用于基于总充气稀释度相对于稀释度阈值调节进气节气门的位置,总充气稀释度基于氧传感器的输出。在一个实例中,调节进气节气门的位置包括当总充气稀释度低于稀释度阈值时基于总充气稀释度调节进气节气门的位置。在另一实例中,调节进气节气门的位置包括当总充气稀释度大于稀释度阈值时基于稀释度阈值调节进气节气门的位置。
[0059]当EGR阀打开时,稀释度阈值基于处于进气节气门入口条件的饱和蒸气压力和目标EGR流率,当EGR阀关闭时,稀释度阈值仅基于处于进气节气门入口条件的饱和蒸气压力。在一个实例中,进气节气门入口条件包括增压空气冷却器下游和进气节气门上游的温度。
[0060]如先前所讨论的,进气氧传感器162能够被用以测量作为因添加了 EGR作为稀释剂引起的氧含量改变的量的函数的进气充气中的EGR的量(或总充气稀释度)。在操作期间,进气氧传感器162的泵送电流可表示气流中的氧的量。因此,随着引入更多的EGRJf感器可输出对应于低氧浓度的读数或泵送电流。在估测期间,标称参考电压(例如,处于450mV)或Nernst电压被施加于传感器并记录输出(例如,在施加低参考电压时由传感器输出的泵送电流)。基于传感器相对于传感器的零点(即,处于无EGR条件的传感器输出)的输出,会获悉氧浓度的变化,并推测具有EGR的进气稀释度。
[0061 ] 然而,如果在冷凝液以水滴的形式从CAC被释放的条件期间执行EGR估测,则传感器的输出同时对应于在增压气流中作为稀释剂的EGR和水。当接触氧传感器时,增压空气中的水滴蒸发且进气氧传感器将该水滴作为EGR测量。这可减少由传感器读取的(局部)氧浓度。由于传感器的输出和氧浓度的变化被用以推测进气充气的EGR稀释度,在存在水滴的情况下由进气氧传感器所读取的减少的氧浓度可被错误地解释为额外的稀释剂。这会影响EGR估测和随后的EGR控制。
[0062]EGR估测还可影响节气门控制。例如,节气门可基于诸如扭矩需求的发动机运行条件和由进气氧传感器所估测的EGR进行调节。例如,如果EGR高于目标EGR率,则控制器可增大节气门的开度以便增加总气流并输送扭矩需求所要求的充气。然而,如果由于增压气流中的水而高估EGR,则会高估扭矩需求和目标EGR流率所需的充气的量。由于增加了对EGR的估测,控制器可增大节气门的开度以增加到达发动机汽缸的充气。
[0063]诸如火花正时的另外的发动机运行参数也可响应于进气氧传感器输出进行调节。火花正时也可基于估测的EGR或由进气氧传感器确定的总稀释度进行调节。例如,随着总稀释度水平(例如,比例)或估测EGR增加,火花正时可从MBT进行调节。在轻点油门期间,控制器可在总稀释度水平增加时将火花正时提前。可选地,当踏板位置相对恒定时,控制器可在总稀释度水平增加时将火花正时提前。由于水滴可影响燃烧,即便是在总稀释度包括因水蒸气和水滴引起的稀释的情况下,响应于总稀释度(例如,估测的EGR)调节火花正时也可产生准确的火花正时。因此,基于由进气氧传感器输出所确定的总稀释度高估EGR仍可产生准确的火花正时调节。在另一实施例中,可基于稀释度阈值调节火花正时。例如,如果总稀释度大于稀释度阈值,则控制器可基于稀释度阈值或小于由进气氧传感器所测量的总稀释度水平的另一稀释度水平调节火花。
[0064]在冷凝条件和/或当水从CAC被释放时,基于进气氧传感器的输出的节气门调节可基于处于节气门入口条件的稀释度阈值进行调节。例如,稀释度阈值可基于处于节气门入口温度(例如,CAC出口温度)下的饱和水蒸气压力和目标EGR率(如,设定EGR率)。通过这种方式,相较于氧传感器的氧测量值,稀释度阈值可为对充气的总稀释度的更为准确的估测。如果进气氧传感器处测量的总稀释度(例如,估测EGR率)大于稀释度阈值,则水滴可能存在于充气中。因此,节气门位置和充气可基于稀释度阈值而非较高估测的EGR率进行调节(基于来自进气氧传感器输出的总充气稀释度)。
[0065]在EGR正在流动(例如,EGR阀打开)的条件下,稀释度阈值可基于目标(例如,期望)EGR率和处于节气门入口温度的饱和水蒸气压力进行确定。在EGR未流动的条件下,由于EGR不会促进所测量的进气氧的降低,可仅基于饱和水蒸气阈值确定稀释度阈值。通过这种方式,当所估测的EGR流量或进气氧传感器处所测量的总充气稀释度水平大于稀释度阈值时,控制器可基于稀释度阈值而非总稀释度水平调节节气门。然而,控制器可仍以基于氧传感器输出的总稀释度水平(例如,估测的等效EGR流量)为基础调节火花正时。在替代实施例中,控制器还可基于稀释度阈值而非总稀释度阈值调节火花正时。在其它实施例中,控制器可基于稀释度阈值和总充气稀释度的校准混合值调节火花正时。因此,可调节火花正时和节气门位置来为扭矩需求输送充气和点火正时,从而提高发动机效率。
[0066]现参照图2,方法200被示出用于基于氧传感器输出调节进气节气门。具体地,氧传感器可为在CAC的下游与节气门的上游之间安置在进气通道中的进气氧传感器(IA02)。在该位置,氧传感器可感测从CAC释放到充气中的水滴。充气中的水滴连同EGR和蒸气压力可一起促进由进气氧传感器所测量的总稀释度水平。如上所述,进气氧传感器可测量充气的进气氧水平。诸如水蒸气、EGR和/或水滴的稀释剂的存在可降低氧传感器处所测量的氧的百分比
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