用于通过两个进气氧传感器进行排气气体再循环估计的系统和方法
【技术领域】
[0001]本描述大体而言涉及包含在内燃发动机的进气系统中的气体组分传感器。
【背景技术】
[0002]发动机系统可利用排气气体从发动机排气系统至发动机进气系统(进气通道)的再循环(被称为排气气体再循环(EGR)的过程)以减少管制的排放物和/或提高燃料经济性。EGR系统可包括多种传感器以测量和/或控制EGR。作为一个实例，EGR系统可包括进气气体组分传感器，例如氧传感器，其可在无EGR条件期间使用以确定新鲜进气空气的氧含量。在EGR条件期间，由于额外的EGR作为稀释剂，因此可使用该传感器基于氧浓度的变化来推断EGR。这种进气氧传感器的一个实例被Matsubara等人在US 6742379中示出。该EGR系统可额外地或可选择地包括连接至排气歧管的排气气体氧传感器用于估计燃烧空气燃料比。
[0003]照此，由于该氧传感器位于高压空气进气系统中的增压空气冷却器的下游的位置，所以该传感器可感测燃料蒸汽和其他还原剂和氧化剂(例如油雾)的存在。例如，在增压发动机操作期间，抽取(purge)空气可在压缩机入口位置处被接收。从抽取空气、强制曲轴箱通风(PCV)和/或浓EGR中摄取的碳氢化合物能够消耗传感器催化剂表面的氧气并且降低由该传感器探测出的氧浓度。在一些条件中，还原剂还可与氧传感器的感测元件发生反应。当使用氧的变化来估计EGR时，可错误地将传感器处的氧的减少解释为稀释剂。因此，传感器测量值可被各种灵敏性混淆，并且传感器的准确性以及因此EGR的测量和/或控制都会降低。
【发明内容】
[0004]在一个实例中，一些以上问题可通过一种用于发动机的方法解决，该方法包括:在增压操作期间，基于定位在进气通道中且暴露于EGR气体的第一氧传感器的第一输出以及未暴露于EGR气体而暴露于强制曲轴箱通风和抽取流气体的第二氧传感器的第二输出来调节排气气体再循环(EGR)。以这种方式，抽取和PCV碳氢化合物对进气氧传感器输出的影响可被解决并且可用来确定使用两个进气氧传感器估计的更准确的EGR。
[0005]例如，第一氧传感器可定位在发动机的进气通道中，并且位于EGR通道连接至进气通道处的下游。第二氧传感器可定位在进气通道中，并且位于EGR通道连接至进气通道处的上游以及在增压发动机操作期间强制曲轴箱通风(PCV)和抽取流碳氢化合物进入进气通道处的下游。照此，第一进气氧传感器可暴露于EGR流和抽取以及PCV流碳氢化合物并且当发动机增压时第二氧传感器可只暴露于抽取和PCV流碳氢化合物。然后可基于第一氧传感器的第一输出与第二氧传感器的第二输出的差值估计EGR。然后控制器可基于估计的EGR调节EGR。通过采取两个氧传感器输出的差值，可去除抽取和PCV碳氢化合物对第一输出的影响，从而提高EGR估计值以及产生的EGR控制的准确性。
[0006]应当理解，提供以上概要是为了以简化的形式介绍一组将在详细的描述中进一步描述的概念。并不意在确定所声明主题的必要或关键特征，所声明主题的范围由跟随详细的说明书的权利要求唯一限定。此外，所声明的主题并不限制于解决以上提及的任何缺点或在本公开的任意部分中的实施例。
【附图说明】
[0007]图1至图2为发动机系统的示意图。
[0008]图3为示出了抽取空气和PCV空气对由进气歧管氧传感器估计的氧浓度的影响的图表。
[0009]图4为用于基于由两个进气氧传感器测量的进气氧的变化调节EGR操作的流程图。
[0010]图5为示出了响应于抽取流量、PCV流量以及EGR流量的变化的在两个进气氧传感器的输出中的变化的图表。
【具体实施方式】
[0011]以下描述涉及用于在增压和非增压发动机条件期间估计排气气体再循环(EGR)流量的系统和方法。如在图1至图2中所示，涡轮增压发动机可包括位于发动机的进气通道中的进气氧传感器以及将排气气体再循环至进气通道的低压排气气体再循环(EGR)系统。在非增压发动机条件期间，可使用氧传感器通过将该氧传感器的氧浓度与当EGR关闭时产生的估计值进行比较来估计EGR流量。然而，在增压条件期间，当抽取气体(例如，燃料罐抽取流)和强制曲轴箱通风(PCV)气体经过氧传感器时，氧传感器的输出可能被抽取气体和PCV气体中的额外的碳氢化合物破坏。如在图3中所示，在增压条件期间增加的抽取气体和PCV气体可导致由氧传感器估计出的氧浓度减小。因此，可能过高估计了 EGR流量。因此，如在图1至图2中所示，第二氧传感器可包含在发动机系统中并且被定位成在增压发动机条件期间使该第二氧传感器不接收EGR气体但是可接收抽取气体和PCV气体。图5示出了由两个氧传感器估计的氧浓度如何在增压条件和非增压条件下受到抽取流、PVC流和EGR流的影响。在由两个不同定位的氧传感器估计的氧浓度之间的任何差值均可用于推断在增压和非增压发动机条件期间的EGR流量，如在图4的方法中所述。可替代地，在非增压发动机条件期间，可唯一地使用第一氧传感器来估计EGR流量，如之前所述。
[0012]图1示出了包括多汽缸内燃发动机10和双涡轮增压器120、130的示例性的涡轮增压发动机系统100的示意性描述。作为一个非限制性的实例，发动机系统100可作为乘用车辆的推进系统的一部分而被包括在内。发动机系统100可经由进气通道140接收进气空气。进气通道140可包括空气过滤器156和EGR节气门230。发动机系统100可为分离发动机系统，其中进气通道140在EGR节气门230的下游被分支为并行的第一和第二进气通道，每个第一和第二进气通道都包括涡轮增压器压缩机。具体地，至少一部分的进气空气经由第一并行进气通道142被引导至涡轮增压器120的压缩机122，并且至少另一部分的进气空气经由进气通道140的第二并行进气通道144被引导至涡轮增压器130的压缩机132。
[0013]由压缩机122压缩的总进气空气的第一部分可经由第一并行分支进气通道146被供应至进气歧管160。以这种方式，进气通道142和146形成发动机的进气系统的第一并行分支。类似地，总进气空气的第二部分可经由压缩机132压缩，在此该第二部分的进气空气经由第二并行分支进气通道148被供应至进气歧管160。因此，进气通道144和148形成发动机的进气系统的第二并行分支。如在图1中所示，来自进气通道146和148的进气空气在到达进气歧管160之前可经由共同的进气通道149被重新组合，其中在进气歧管160中进气空气可被提供至发动机。
[0014]第一EGR节气门230可定位在第一和第二并行进气通道142和144的上游的发动机进气道中，而第二进气节气门158可定位在第一和第二并行进气通道142和144的下游，以及第一和第二并行分支进气通道146和148的下游的发动机进气道中(例如，在共同的进气通道149中)。
[0015]在一些实例中，进气歧管160可包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度传感器183，进气歧管压力传感器182和进气歧管温度传感器183都与控制器12通信。进气通道149可包括增压空气冷却器(CAC)154和/或节气门(例如第二节气门158)。节气门158的位置可通过控制系统经由可通信地连接至控制器12的节气门致动器(未示出)调节。可提供防喘振气门152以选择性地经由旁通通道150绕过涡轮增压器120和130的压缩机阶段。作为一个实例，防喘振气门152可打开以当压缩机下游的进气空气压力达到阈值时使气流通过旁通通道150。
[0016]进气歧管160还可包括进气气体氧传感器172 (本文也称为EGR氧传感器或进气氧传感器)ο在一个实例中，氧传感器为UEGO传感器。如本文中详细说明地，该进气气体氧传感器可被构造成提供关于在进气歧管中接收的新鲜空气的氧含量的估计值。具体地，可通过施加参考电压和基于由所施加的电压产生的栗送电流来估计氧浓度来操作该氧传感器。在例示的实例中，氧传感器172定位在节气门158的上游以及增压空气冷却器154的下游。然而，在可替代的实施例中，可将氧传感器定位在CAC的上游。进一步地，进气氧传感器172定位在第一和第二并行分支进气通道146和148的下游的共同的进气通道149中。压力传感器174可定位在氧传感器旁边用于估计氧传感器的输出被接收处的进气压力。由于氧传感器的输出被进气压力影响，因此可得知在参考进气压力处的参考氧传感器输出。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174为TIP传感器。在可替代的实例中，参考进气压力为如由MAP传感器182感测的歧管压力(MAP)。
[0017]发动机10可包括多个汽缸14。在例示的实例中，发动机10包括以V形构造布置的6个汽缸。具体地，该6个汽缸布置成两排13和15，其中每一排包括3个汽缸。在可替代的实例中，发动机10可包括两个或多个汽缸，例如3、4、5、8、10或更多个汽缸。这些多个汽缸可被同样地分开并且可以可替代的构造布置，例如V形的、成直线的、对置的等。每个汽缸14可被构造有燃料喷射器166。在例示的实例中，燃料喷射器166为直接汽缸内喷射器。然而，在其他的实例中，燃料喷射器166可被构造为基于进气道的燃料喷射器。
[0018]经由共同的进气通道149供应至每个汽缸14(本文中还称为燃烧室14)的进气空气可用于燃料燃烧，并且然后燃烧的产物可经由特定排的并行排气通道被排出。在例示的实例中，发动机10的汽缸的第一排13可经由第一并行排气通道17排出燃烧产物，汽缸的第二排15可经由第二并行排气通道19排出燃烧产物。第一和第二并行排气通道17和19中的每一者还可包括涡轮增压器涡轮机。具体地，可将经由排气通道17排出的燃烧产物引导通过涡轮增压器120的排气涡轮机124，这可继而经由轴126向压缩机122提供机械功以便压缩进气空气。可替代地，流动通过排气通道17的一些或全部排气气体可如由废气旁通阀128控制地经由涡轮机旁通通道123而绕过涡轮机124。类似地，可将经由排气通道19排出的燃烧产物引导通过涡轮增压器130的排气涡轮机134，这继而可经由轴136向压缩机132提供机械功以压缩流动通过发动机的进气系统的第二分支的进气空气。可替代地，流动通过排气通道19的一些或全部的排气气体可如由废气旁通阀138控制地经由涡轮机旁通通道133而绕过涡轮机134。
[0019]在一些实例中，排气涡轮机124和134可被构造为可变几何涡轮机，其中控制器12