使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝物存储的方法_2

文档序号:8250798阅读:来源:国知局
由涡轮62驱动。涡轮62可以沿着排气通道48被布置。可以提供各种布置以驱动压缩机。对于机械增压器,压缩机60可以至少部分地由发动机和/或电机驱动,并且可以不包括涡轮。因此,控制器12可以改变经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量。
[0020]在图1中所示的实施例中,压缩机60可以主要由涡轮62驱动。涡轮62可以由流过排气通道48的排气驱动。因此,涡轮62的驱动运动可以驱动压缩机60。正因如此,压缩机60的速度可以基于涡轮62的速度。随着压缩机60的速度增加,更多的升压可以通过进气通道42被提供给进气歧管44。
[0021]进一步地,排气通道48可以包括废气门26,用于使排气转向离开涡轮62。此外,进气通道42可以包括经配置绕压缩机60转向进气空气的压缩旁通或再循环阀(CRV) 27。例如,当需要较低升压压力时,控制器12可以控制废气门26和/或CRV 27打开。例如,响应压缩机喘振或潜在的压缩机喘振事件,控制器12可以打开CRV 27以降低在压缩机60的出口处的压力。这可以使压缩机喘振减少或停止。
[0022]进气通道42可以进一步包括增压空气冷却器(CAC) 80 (例如,中冷器),以降低涡轮增压或机械增压的进气气体的温度。在一些实施例中,CAC 80可以是空气对空气热交换器。在另一些实施例中,CAC80可以是空气对液体热交换器。CAC 80也可以是可变容积CAC0来自压缩机60的热增压空气(升压空气)进入CAC 80的进口,随着其行进通过CAC而冷却,并且然后离开穿过节气门21,且然后进入发动机进气歧管44。来自车辆外部的周围空气流动可以通过车辆前端进入发动机10,并且横穿CAC,以帮助冷却增压空气。当周围空气温度下降时或者在潮湿或多雨的气象条件期间(此时增压空气冷却到低于水露点),冷凝物可以在CAC中形成并且积聚。进一步地,当进入CAC的增压空气升压(例如,升压压力和/或CAC压力大于大气压力)时,如果CAC温度下降到露点温度以下,则可以形成冷凝物。当增压空气包括再循环排气时,冷凝物能够变酸并且腐蚀CAC外壳。该腐蚀能够导致在增压空气、大气以及在水-空气冷却器的情况下的冷却液之间的泄露。进一步地,如果冷凝物在CAC中累积,在增加气流的时间期间,发动机可以吸收冷凝物。因此,会发生不稳定的燃烧和/或发动机失火。
[0023]发动机10可以进一步包括被放置在进气通道42中的一个或更多个氧传感器。正因如此,所述一个或更多个氧传感器可以被称为进气氧传感器。在所描绘的实施例中,第一氧传感器162被放置在CAC 80的下游。在一个示例中,第一氧传感器162可以被放置在CAC80的出口处。正因如此,第一氧传感器162在此可以被称为CAC出口氧传感器。在另一个示例中,第一氧传感器162可以被放置在CAC 80出口的下游。如在图1中所示,在一些实施例中,可选的第二氧传感器164可以被放置在进气歧管44中。如以下所进一步描述,第二氧传感器164可以被用来估计EGR流量。在另一个实施例中,第二氧传感器164可以被放置在压缩机60和EGR通道140 (或者如果发动机仅包括低压EGR,则为EGR通道157)下游的进气通道42中。在另一些实施例中,第三氧传感器可以被放置在CAC的进口处。
[0024]进气氧传感器162和/或164可以是用于提供增压空气(例如,流经进气通道42的空气)的氧浓度指示的任何合适的传感器,诸如线性氧传感器、进气UEGO (通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器等。在一个示例中,进气氧传感器162和/或进气氧传感器164可以是包括加热元件作为测量元件的进气氧传感器。在操作期间,进气氧传感器的泵送电流可以指示在气流中的氧量。
[0025]在另一个示例中,进气氧传感器162和/或进气氧传感器164可以是可变电压(可变Vs或VVs)进气氧传感器,其中传感器的参考电压可以在检测氧的较低电压或基础电压和在气流中的水分子可以被离解的较高电压之间被调制。例如,在基础操作期间,进气氧传感器可以在基础参考电压下操作。在基础参考电压下,当水撞击传感器时,传感器的加热元件可以使水蒸发并且将其作为局部蒸汽或稀释剂进行测量。这种操作模式在此可以被称为基础模式。进气氧传感器也可以以第二模式操作,在该第二模式中参考电压增加至第二参考电压。第二参考电压可以高于基础参考电压。在第二参考电压下操作进气氧传感器在此可以被称为可变Vs (VVs)模式。当进气氧传感器以VVs模式操作时,传感器的加热元件离解在空气中的水,并且随后测量水浓度。在该模式中,传感器的泵送电流可以指示在气流中的氧量加上来自所离解的水分子的氧量。然而,如果参考电压进一步增加,诸如CO2的附加分子也会离解,并且来自这些分子的氧也可以被传感器测量。在非限制性示例中,较低的基础参考电压可以是450mV,并且较高的第二参考电压可以大于950mV。然而,在图2提出的用于确定在增压空气中的水量的方法中,第二参考电压可以保持在低于CO2也可以被离解的电压处。这样,第二参考电压可以被设置为使得在VVs模式中只测量来自水(而非CO2)的氧。
[0026]第一氧传感器162可以被用于估计在CAC 80处的冷凝物或水存储。如以下关于图2所进一步讨论,在离开CAC 80的空气中的氧浓度(例如,由第一氧传感器162所确定的)可以被用于确定在CAC 80内的水浓度。可以使用各种方法来估计在CAC 80中的水。例如,进气氧传感器可以测量在增压空气中的氧量,并且然后使用稀释法估计在增压空气中的水量。如果进气氧传感器是VVs进气氧传感器,那么该传感器可以使用离解法估计在增压空气中的水量(例如,以VVs模式操作,并且在基础参考电压和较高的第二参考电压之间调制)。以下进一步讨论了用于测量和/或估计在增压空气中的水量的这两种方法。
[0027]用于使用进气氧传感器估计在增压空气中的水的第一种方法包括稀释法。当使用稀释法时,进气氧传感器可以以基础模式在基础参考电压下操作。在一个示例中,基础参考电压可以是450mV。在另一个不例中,基础参考电压可以是大于或小于450mV的电压。进气氧传感器可以进行测量并且基于传感器的泵送电流确定在气体(进气或增压空气)中的氧量。然后,测量的氧浓度相对于空气量的比较可以被用于确定在增压空气中作为稀释剂的水量。如果稀释剂包括除水之外的物质,诸如EGR和/或燃料蒸汽,则稀释法会给出不准确的水估计。
[0028]用于使用进气氧传感器估计在增压空气中的水的第二种方法包括离解法。特别地,对于离解法,VVs进气氧传感器可以以VVs模式操作,在该模式中,参考电压从基础参考电压增加至较高的第二参考电压。在一个示例中,第二参考电压可以是950mV。在另一个示例中,第二参考电压可以是大于950mV的电压。然而,第二参考电压可以维持在低于传感器离解CO2所处的电压。在VVs模式中,进气氧传感器将水离解成氢和氧,并且除测量在气体中的氧的量之外,还测量来自离解的水分子的氧的量。通过获得在第二参考电压时和基础参考电压时的测量之间的差异,可以确定对增压空气中的总水浓度的估计。此外,在CAC出口处的每个温度条件下,可以产生不同量的饱和水。如果在CAC出口温度条件下的饱和水已知(例如,在储存在控制器中的查找表中),则控制器12可以从由进气氧传感器测量的总水浓度中减去该值,以确定以水滴形式的在增压空气中的水量。例如,在CAC出口温度条件下的饱和水可以包括在CAC出口处的饱和蒸气压条件下的大量水。这样,控制器就可以从进气氧传感器测量确定在离开CAC的增压空气中的液态水的量。
[0029]此外,在估计在离开CAC的增压空气中的水的两种方法(例如,稀释和离解)中,来自进气氧传感器(IA02)的氧浓度测量(例如,第一氧传感器162的传感器输出)可以基于在增压空气中的附加稀释剂被调整,该增压空气诸如净化蒸汽(例如,来自燃料筒净化事件)、曲轴箱强制通风流(PCV)等。在一些实施例中,对于不同的发动机工况,用于净化和/或PCV流的校正因子可以被预先确定。然后,在估计水浓度之前,校正因子可以被用于调整IA02的输出。因此,由于净化或PCV流的任何氧浓度的下降均可以用校正因子被校正。这可以导致更准确的水估计。
[0030]此外,通过获得在进入CAC的水和离开CAC的水(由第一氧传感器的输出确定)的估计之间的差异,可以确定储存(例如,积聚)在CAC内的水量。进入CAC的水量可以由环境湿度逼近。在一个示例中,环境湿度可以用环境湿度传感器测量。在另一个示例中,可以基于进气温度、进气压力和/或雨刷占空比估计环境湿度。在另一个示例中,当EGR未流动并且无PCV或净化的影响存在时(例如,在无PCV或净化流期间),可以基于来自当地气象站的信息或使用IA02传感器读数估计环境湿度。例如,只有当低压EGR未流动时和/或在无任何低压EGR流动的条件期间,环境湿度才按照规定被确定。在另一些示例中,发动机不包括低压EGR。因此,在CAC中的水积聚率可以由在环境湿度和如从第一氧传感器162的输出所确定的CAC出口空气的水浓度之间的差异被确定。进一步地,基于在一段时间内的水积聚率,可以确定在CAC内的水量。在一些示例中,只有当EGR未流动时,才以这种方式估计在CAC内的水。即,只有当EGR关闭或低于阈值比率时,基于环境湿度和第一氧传感器162的输出在CAC处的水估计才会是准确的,其中所述阈值比率基于不会显著改变氧传感器输出的EGR流率。如在以下所进一步讨论,如果EGR正在流动,则可以使用估计在CAC中的水积聚的替代性方法。
[0031]控制器12可以使用在第一氧传感器162处的测量和环境湿度值(估计的或测量的),以确定在CAC 80中的水存储率和/或水存储量(例如,在CAC 80内积聚的水量)。例如,可以由来自被放置在CAC出口处的第一氧传感器162的测量估计在CAC 80
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