用于发动机气道冷凝物管理的系统和方法_2

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二位置,而在第三运转模式中引导至沿发动机排气的第三位置,第一、第二和第三运转模式都在车辆运转期间并且都发生在非重叠期间。
[0028]通过控制CAC两边的温度(例如入口和出口充气空气温度),可以减少冷凝物的形成,这减少了发动机失火的机率。在一个示例中,通过在CAC入口处增加充气空气温度,流动通过CAC的空气可以进一步远离冷凝点,从而减少冷凝物的量。在CAC入口处增加空气温度的一个示例可以包括控制来自进气系统的进气温度。例如,进气阀可以从发动机罩下面引导较暖的空气至进气系统并通过压缩器出口管道44至CAC166。
[0029]无分电器点火系统88响应于控制器12经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126显示为连接至涡轮164和起燃(light-off)催化剂70上游的排气歧管48,该起燃催化剂可以是容量小于安装在车身底部的较大容量催化剂转换器的起燃催化剂。(当应用至IEM(集成排气歧管的)汽缸盖时)起燃催化剂70靠近地连接至排气歧管或涡轮增压器并且设计成在发动机起动之后比车身底部的催化剂更迅速地升温。在该特定示例中,车身底部的催化剂是氧化碳氢化合物和一氧化碳并且减少氮氧化物的三元催化剂。在该示例中,车身底部的催化剂包括多个砖。还可以使用其它形式的催化剂转换器。起燃催化剂可以是氧化催化剂、三元催化剂或其它适当的催化剂。可替代地,双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。
[0030]在一些示例中,在混合动力车辆中发动机可以连接至电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有并联配置、串联配置或其变型或组合。此外,在一些示例中,可以利用其它发动机配置,例如柴油发动机。在抽取运转期间可以使用电动马达以维持驾驶员扭矩需求。
[0031]在运转期间,发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程中,通常排气门54关闭且进气门52打开。空气通过进气歧管47流入燃烧室30,并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36接近汽缸的底部并且在其冲程的终点时(例如当燃烧室30处于最大容积时)所处的位置称为下止点(BDC)。在压缩冲程中,进气门52和排气门54关闭。活塞36向汽缸的顶部运动以压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员将活塞36处于其冲程的终点并且接近汽缸的顶部时(例如当燃烧室30处于最小容积时)所处的位置称为上止点(TDC)。在下文称为燃料喷射的过程中,将燃料引入燃烧室。在下文称为点火的过程中,通过已知的点火方式例如火花塞92点燃喷射的燃料致使燃烧。可以控制点火火花正时使得火花出现在制造商指定的正时之前(提前)或之后(延迟)。例如,可以将火花正时从最大扭矩(MBT,maximum brake torque)延迟以控制发动机爆震或者在高湿度状况下提前。特别地,可以提供MBT以解决缓慢的燃烧速率。在膨胀冲程中,膨胀的气体将活塞36推回至下止点。曲轴40将活塞的运动转换为旋转轴的旋转扭矩。曲轴40可以用于驱动交流发电机168。最后,在排气过程期间,排气门54打开以将燃烧过的空气燃料混合物释放至排气歧管48,并且活塞回到上止点。需要指出的是上文仅描述为示例,并且可改变进气门、排气门的打开和/或关闭正时,例如以提供正气门重叠或负气门重叠、推迟进气门关闭或各种其它的示例。
[0032]图1中控制器12显示为微型计算机,包括:微处理器单元(CPU) 102、输入/输出(I/o)端口 104、显示为只读存储器(ROM) 106的用于可以执行程序和校准值的电子存储媒介、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和常规数据总线。控制器12显示为接收来自连接至发动机10的传感器的各种信号,除了上文讨论的那些信号,还包括:来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT);连接至加速踏板130用于感应车辆驾驶员132施加力的踏板位置传感器134的信号;来自连接至进气歧管47的压力传感器122的发动机歧管绝对压力(MAP)的测量值;来自压力传感器123的增压压力(Boost)的测量值;来自空气质量流量传感器120的进汲取的空气质量流量(MAF)的测量值;来自传感器5的节气门位置(TP)的测量值;以及来自温度传感器124的充气空气冷却器166的出口温度。也可感应大气压力(传感器未显示)用于由控制器12处理。在本发明的优选方面,发动机位置传感器118产生表面点火感测信号(PIP)。这在曲轴每个旋转时产生预定数目的等距脉冲,根据其可确定发动机转速(RPM)。注意可以使用上述传感器的各种组合,比如有MAF传感器没有MAP传感器(反之亦然)。在化学计量运转期间,MAP传感器能给出发动机扭矩的指示。此外,该传感器与探测到的发动机转速一起能提供吸进汽缸的(包括空气的)充气的估算。还可以有没有描述的其它传感器,比如用于确定例如充气空气冷却器的入口处进气速度的传感器。
[0033]此外,控制器12可以与多个致动器通信,这些致动器可以包括发动机致动器,比如燃料或冷凝物喷射器、电动控制的进气节流板、火花塞、曲轴等。可以控制多个发动机致动器以提供或保持车辆驾驶员132指定的扭矩需求。这些致动器可以调节某些发动机控制参数,包括:可变凸轮正时(VCT)、空燃比(AFR)、交流发电机负荷、火花塞正时、节气门位置等。例如,当从踏板位置传感器134指示PP增加时(例如在踩加速器踏板期间),扭矩需求增加。
[0034]现在转向图2,显示了包括根据本发明的示例冷凝路径的图1的简化示意图。出于简化,冷凝管理系统200显示为连接至单个涡轮增压器系统和单个排气系统。然而,在一些实施例中,发动机10可以包括与冷凝管理系统200连通的两个或更多个涡轮增压器和/或排气系统。根据本发明,发动机10包括进气系统和连接至发动机排气的催化剂。其中,该方法包含引导空气通过热交换器并进入进气系统;在热交换器中形成冷凝物;以及基于冷凝物中的污染和发动机或催化剂的运转参数将冷凝物引导至进气系统或发动机排气中的位置。
[0035]例如,如图2中的示意图示意性说明的,可以在CAC166的底部处将冷凝物收集在开口罐总成202中。随后,基于冷凝物的成分和/或水平,冷凝物在喷射进发动机10之前可以流动通过一个或多个管道。从而,可以调节控制系统12控制下的第一引导阀210的位置以在第一运转模式下将冷凝物引导至沿发动机进气系统的第一位置(例如进气歧管47),而当不以第一模式运转时引导至发动机排气。此外,还包括第二引导阀212用于在第二运转模式中将冷凝物引导至沿起燃催化剂70上游的发动机排气的第二位置以及在第三运转模式中引导至沿起燃催化剂下游的发动机排气的第三位置。
[0036]关于图2中示例实施例显示的发动机模式,第一位置位于发动机进气歧管47中并且第一运转模式包含发动机以高负荷运转且污染包括发动机机油。所以,当传感器(例如下文详细描述的冷凝物传感器410)探测到冷凝物中存在发动机机油时(例如因为通过连接至冷凝物储存器的传感器探测到发动机机油),可以调节第一引导阀(显示为双通阀门)210以将发动机机油污染的冷凝物引导通过第一通道220,在第一通道220中在冷凝物进入输送进汽缸30的进气流之前通过第一计量阀930雾化冷凝物。从而,在发动机发生燃烧过程期间发动机机油可以更加充分燃烧。可替代地,如果发动机10没有在高负荷下运转(例如因为发动机上的负荷低于阈值)但是冷凝物传感器410仍然探测到污染有发动机机油,发动机10可以仍然在燃料富化状况下以第一运转模式运转。通过额外的燃料在燃料富化状况下运转可以容许吸入冷凝物且不影响燃烧稳定性。
[0037]可替代地,如果冷凝物传感器410基本上没有探测到污染,可以将冷凝物引导至发动机排气用于喷射在排气中。所以,可以调节第一引导阀210以输送在CAC166的底部收集的冷凝物通过第二通道222至发动机排气。此外,因为当不存在污染时收集的冷凝物包含基本上纯净的水,根据本发明的方法包括基于一个或多个发动机或催化剂参数将冷凝物喷射在催化剂的上游。例如,当因为温度高于阈值使得催化剂变得热时,可以将冷凝物喷射进起燃催化剂70上游的排气系统用在其中传输。所以,当发动机上的负荷高时可以将冷凝物引导进催化剂上游的发动机排气以冷却该装置。这样,根据本发明的方法有利地使用在发动机系统内收集的水分来增加充气空气冷却系统的效率。相应地,关于图2,可以相应地调节第二引导阀212以引导排气系统内的冷凝物。因为排气系统内存在两个位置,本发明中第二位置是催化剂上游的位置而第三位置是催化剂下游的位置。
[0038]第二运转模式包含当发动机10以高负荷运转且基本上没有发动机机油污染时在沿催化剂上游的发动机排气的第二位置处喷射冷凝物。所以,当发动机上的负荷高(例如高于负荷阈值)时,催化剂温度可能响应于高负荷而增加使得催化剂温度变得高于温度阈值。当发生这种情况时,可以致动第二引导阀212以引导冷凝物通过第三通道224并进入位于第二位置处的第二计量阀232。如上文描述的,从而当发动机上的负荷高时冷凝物可以用于冷却催化剂。此外,第二运转模式进一步包含催化剂以推断的高于预定温度的温度运转同时基本上没有发动机机油污染。可以从下面的变量中的一者或多者推断催化剂温度:燃烧空燃比、排气再循环、发动机转速、点火正时以及通过发动机的气流。例如,美国专利5,303,168教导了一种在发动机运转期间预测排气温度的方法。其中,当发动机转速、负荷、火花提前、排气再循环百分比和空燃比变化时以基于车辆运转使用预测模型处理多个发动机信息来动态预测排气温度。
[0039]第三运转模式包含当发动机10以低负荷运转并且在冷凝物中没有探测到显著的发动机机油时在沿催化剂下游的沿发动机排气的第三位置处喷射冷凝物。所以,当发动机上的负荷低(例如低于阈值)时,催化剂温度还可能下降到温度阈值以下。当发生这种情况时,可以致动第二引导阀212以引导冷凝物通过第四通道226并进入位于起燃催化剂70下游的第三位置处的第三计量阀234。一旦流动通过第二通道222并进一步通过第四通道226,第三计量阀234可以在冷凝物进入起燃催化剂之后的排气流之前雾化冷凝物。可以这样做以保持起燃催化剂在车辆运转期间暴露在过量的水分中。此外,当以轻发动机负荷运转时,将冷凝物喷射在催化剂的上游会导致催化剂不希望的冷却以及更低效率的催化剂运转。
[0040]尽管本说明书描述的系统和方法可以基于一个或多个发动机和/或催化剂参数以任何位置自由运转,将冷凝物引导至第三位置的第三运转模式可能比将冷凝物引导至第二位置的第二运转模式或者将冷凝物引导到第一位置的第一运转模式发生得更频繁。这样,当发动机在适当的发动机负荷下运转时可以从发动机系统安全地抽取包含基本上纯净的水的冷凝物。此外,发动机已经认识到无论发动机工况以及无论冷凝物中是否存在污染总是引导冷凝物至排气或进气会导致不希望的发动机或催化剂运转,这可以通过使用根据本发明的系统和方法来避免。
[0041 ] 在一些实例中,在冷凝物中探测到的污染可能是发动机冷却剂。然而,在冷凝物中探测到发动机冷却剂意味着发动机系统内的潜在问题,因为可能存在冷却剂泄漏。所以,当探测到污染是发动机冷却剂时,描述的方法进一步包含减少发动机的功率以允许驾驶员驾驶到安全的地方且不损伤发动机。这样,描述的系
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