识别环境状况的系统和方法

识别环境状况的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及识别环境状况的系统和方法。提供了估算用于确定增压空气冷却器中的冷凝物形成的环境湿度值的方法和系统。根据增压空气冷却器效率和风窗玻璃雨刮器速度阈值确定环境湿度值。湿度值被用于计算增压空气冷却器中的冷凝物的量，并且控制发动机系统，从而减少冷凝物形成和发动机熄火。
【专利说明】识别环境状况的系统和方法
【背景技术】
[0001]涡轮增压发动机可使用增压空气冷却器(CAC)在压缩空气进入发动机之前冷却来自涡轮增压器的压缩空气。依据进气的冷却程度和湿度，尤其在潮湿或下雨天气条件下，当进气冷却至低于水露点时，在CAC中可形成冷凝物。当进气包括再循环排气时，冷凝物会变为酸性并且腐蚀CAC外壳。在水冷空气冷却器的情况中，腐蚀会导致空气充气、大气以及可能的冷却液之间的泄漏。冷凝物可聚集在CAC内，并且然后在增加的空气质量流量时间中被立即抽吸至发动机中，增加了发动机熄火的机会。
[0002]其他解决冷凝物形成的尝试包括限制进气行进通过CAC或者限制冷却至CAC的环境空气流。Craig等人在U.S.6408831中示出了一个示例性方法。其中，进气温度由环境空气流限制系统和进气流限制系统控制。控制器定义这些限制装置的位置，以响应于环境温度和大气温度和湿度。
[0003]然而，本文的发明人已认识到这些系统所存在的潜在问题。具体地，响应于环境空气温度和湿度的上述控制系统在一些情况下会减少冷凝物；然而，这些变量可能不会准确地跟踪CAC中的冷凝物水平。另外，不是所有车辆均会配备湿度传感器。因此，可能使用其他变量调节如上所述的控制系统，这可能不能准确地估算CAC的冷凝物形成。因此，可能不能充分地减少冷凝物形成和发动机熄火。

【发明内容】

[0004]在一个示例中，通过调节工作参数的方法可解决如上所述问题，例如调节格栅百叶窗或者CAC吹扫操作，以响应于CAC中的冷凝物形成。冷凝物形成可基于环境湿度，并且湿度可基于CAC效率。按这种方式，可确定更准确的CAC冷凝物水平，以及使用该更准确的CAC冷凝物水平控制其他发动机系统，从而降低冷凝物形成和发动机熄火。
[0005]如一个示例，响应于CAC冷凝物水平，可调节发动机工作参数。调节发动机工作参数可包括调节格栅百叶窗系统、电扇以及通过CAC的气流。通过增加进气节气门的开启、调节可变容量CAC的阀和/或将变速器档位降档，可以调节通过CAC的气流。CAC中的冷凝物的量还可被用于启动CAC冷凝物吹扫操作，以及控制变速器档位降档操作，从而减少发动机熄火。CAC冷凝物水平可基于可以由CAC效率确定的环境湿度。在一个示例中，当CAC效率大于阈值时，可设定较高的湿度值，推断出雨的存在。在另一个示例中，当CAC效率小于阈值时，可设定较低的湿度值。较高的湿度值可以基本是100%，而较低的湿度值可小于所述较高的湿度值。CAC效率可基于CAC入口和出口温度，这样当车辆速度大于阈值时，提供横跨CAC的充分的流量。另外，当风窗玻璃雨刮器速度高于阈值速度时，湿度值可被估算为所述较高的湿度值。
[0006]在另一个示例中，调节工作参数包括控制变速器档位降档操作，从而减少发动机熄火，以响应于所估算的增压空气冷却器中的冷凝物的量。
[0007]在另一个示例中，基于风窗玻璃雨刮器速度估算增压空气冷却器效率。
[0008]在另一个示例中，风窗玻璃雨刮器速度还与增压空气冷却器效率相关，并且雨刮器速度阈值被用于估算湿度值，以便计算增压空气冷却器冷凝物水平以及充分控制工作参数。
[0009]在另一个示例中，用于发动机的方法包含:在第一状况中，当增压空气冷却器效率大于阈值时，设定高湿度条件，确定增压空气冷却器冷凝物水平，并且调节发动机工作参数；以及在第二状况中，当增压空气冷却器效率小于阈值时，设定低湿度条件，确定增压空气冷却器冷凝物水平，并且调节发动机工作参数。
[0010]在另一个示例中，高湿度条件是100%，而低湿度条件小于100%。
[0011]在另一个示例中，发动机工作参数包括格栅百叶窗系统、电扇、可变容量增压空气冷却器、增压空气冷却器吹扫操作、节气门开启以控制气流速率以及降档操作中的一个或更多个。
[0012]在另一个示例中，本方法还包含响应于风窗玻璃雨刮器速度超过阈值，确认高湿度条件。
[0013]在另一个示例中，增压空气冷却器效率基于增压空气冷却器入口和出口处的温度、阈值范围内的车辆速度以及风窗玻璃雨刮器速度中的一个。
[0014]在另一个示例中，增压空气冷却器效率随着增压空气冷却器出口温度的降低以及风窗玻璃雨刮器速度的增加而增加。
[0015]在另一个示例中，用于发动机的方法包含响应于环境湿度调节工况，所述环境湿度基于增压空气冷却器效率和风窗玻璃雨刮器状况。
[0016]在另一个示例中，所述调节包括通过减小格栅百叶窗系统的开启、减小电扇的旋转速度、启动吹扫程序、控制降档操作以及通过节气门开启速率控制空气质量流率中的一个或更多个来减少冷凝物形成，并且其中环境湿度随着增压空气冷却器效率和风窗玻璃雨刮器速度的增加而增加。
[0017]应该理解，提供上述
【发明内容】
是以简化的形式介绍所选概念，其将在【具体实施方式】中得到进一步说明。这并不意味着确立要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由所附权利要求唯一限定。另外，要求保护的主题不限于解决上述或在本发明中的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【专利附图】

【附图说明】
[0018]图1是包括增压空气冷却器的示例性发动机系统的示意图。
[0019]图2示出了图示说明用于确定增压空气冷却器中的冷凝物水平的方法的流程图。
[0020]图3呈现出用于估算在冷凝物模型中使用的湿度值的方法。
[0021]图4示出了响应于冷凝物水平的示例性的发动机执行器调节，其中冷凝物水平基于根据CAC效率和雨刮器速度推断的湿度值。
【具体实施方式】
[0022]以下描述涉及使用位于发动机系统(例如图1所示系统)中的增压空气冷却器(CAC)的效率来估算环境湿度的系统和方法。环境湿度值可被用于冷凝物模型中，如图2所示，以确定CAC中的冷凝物形成。冷凝物形成信息然后可被用于调节发动机执行器和启动发动机控制程序，从而减少冷凝物形成和发动机熄火。通过确定更准确的湿度值的方法，例如图3所示方法，可以改进冷凝物模型。风窗玻璃雨刮器速度可被用于确认高湿度值和推断雨的存在。图4呈现出响应于冷凝物形成的示例性发动机执行器调节，所述冷凝物形成基于由CAC效率和雨刮器速度推断的湿度值。
[0023]图1示出了示意性示出的机动车辆102中的发动机系统100的示例性实施例。发动机系统100可被包括在车辆内，例如路面车辆等其他类型的车辆。虽然将参考车辆描述发动机系统100的示例性应用，但应明白可使用各种类型的发动机和车辆推进系统，包括客车、卡车等等。
[0024]在所示实施例中，发动机10是连接至涡轮增压器13的升压发动机，涡轮增压器13包含由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气沿进气道42经空气净化器11被引入发动机10并且流至压缩机14。压缩机可以是合适的进气压缩机，例如马达驱动或者驱动轴驱动的机械增压器压缩机。在发动机系统100中，压缩机示出为涡轮增压器压缩机，其经轴19被机械连接至涡轮16，其中通过膨胀发动机排气来驱动涡轮16。在一个实施例中，压缩机和涡轮可被连接至双涡管涡轮增压器内。在另一个实施例中，涡轮增压器可以是可变几何涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状依据发动机转速和其他工况而主动变化。
[0025]如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18连接至节气门20。例如，CAC可以是空气-空气或者空气-水热交换器。节气门20被连接至发动机进气歧管22。自压缩机，热压缩空气充气进入CAC18的入口，当其行进通过CAC时冷却，并且然后退出通过节气门至进气歧管。来自车辆外部的环境气流116可通过车辆前端处的格栅112并且横穿CAC进入发动机10，从而有助于冷却增压空气。当环境空气温度降低时，或者在潮湿或者下雨天气条件中，冷凝物可形成于和聚集在CAC中，其中增压空气冷却至低于水露点。当增压空气包括再循环排气时，冷凝物会变为酸性并且腐蚀CAC外壳。在水冷空气冷却器的情况中，腐蚀会导致空气充气、大气以及可能的冷却液之间的泄漏。另外，可在CAC底部收集冷凝物，并且然后在加速(或者踩加速器踏板)过程中被立即抽吸至发动机中，从而增加发动机熄火的机会。因此，如本文参考图2-4所述，CAC中的冷凝物形成可被计算并且用于调节其他发动机系统组件，从而控制冷凝物形成和减少发动机熄火的机会。
[0026]CAC18还可以是可变容量CAC。在该情况中，CAC18可包括阀，从而响应于增压空气冷却器内的冷凝物形成以及发动机负荷状况而选择性地调制行进通过增压空气冷却器18的进气量和进气流速。通过调节所述阀，可增加通过CAC的不同区段的气流，吹扫来自CAC的那些区段的冷凝物。通过增加节气门20的开启，可进一步增加通过CAC的气流。
[0027]可实施各种吹扫过程，从而移除CAC中的冷凝物。通过增加通过CAC的气流，冷凝物可从CAC内部去除并进入发动机。在例如踩加速器踏板的车辆驱动状况中，该车辆驱动状况增加空气质量流量和通过CAC的气流，可自动吹扫CAC。变速器档位降档也可增加气流(以下参考变速器系统150进一步描述)。在减速事件中，通过开启节气门和/或使变速器档位降档而增加气流，可吹扫来自CAC的冷凝物。在减速事件中，通过使变速器档位降档，可增加发动机转速，从而增加气流。因此，在减速事件中，可吹扫来自CAC的冷凝物，从而减少发动机熄火的机会。在另一个示例中，可以使用周期性的主动式(pro-active)冷凝物清除循环吹扫来自CAC的冷凝物。可响应于CAC中的冷凝物水平和其他系统变量执行清除循环。在清除循环中，可增加通过CAC的气流，以吹扫冷凝物，同时调节发动机执行器，以维持扭矩和提高发动机性能。[0028]在图1所示的实施例中，由歧管空气压力(MAP)传感器24感测进气歧管内的空气充气的压力，以及由升压传感器124感测升压。压缩机旁通阀(未示出)可以串联连接在压缩机14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是常闭阀，其经配置在所选工况下开启，以释放过多升压。例如，在降低发动机转速的状况期间，可开启压缩机旁通阀，从而避免压缩机喘振。
[0029]进气歧管22通过一系列进气阀(未示出)连接至一系列燃烧室31。发动机10的每个燃烧室可包括其中设置有活塞(未示出)的燃烧室壁。活塞可被连接至曲轴140，以便活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经中间变速器系统150连接到车辆的至少一个驱动轮。变速器系统150可包括具有多个分立的齿轮比、离合器等的多个固定档位自动变速器。在一个示例中，变速器可仅具有8个分立的前进档和I个倒档。此外，起动机马达可经飞轮连接至曲轴140，从而能够实现发动机10的起动操作。
[0030]发动机输出扭矩可被传输至液力变矩器(未示出)，从而驱动自动变速器系统150。此外，包括前进离合器154的一个或更多个离合器可被啮合，从而推动汽车。在一个示例中，液力变矩器可被称为变速器系统150的组件。此外，变速器系统150可包括多个齿轮式离合器152，其可按照需要啮合，从而激活多个固定变速器齿轮比。具体地，通过调节多个齿轮式离合器152的啮合，可在较高档位(也就是，具有较低齿轮比的档位)和较低档位(也就是，具有较高齿轮比的档位)之间变换变速器。这样，齿轮比差异能够在较高档位中时实现变速器两端的较低扭矩倍增，而在较低档位中时，实现变速器两端的较高扭矩倍增。车辆可具有六个可用档位，其中变速器档位六(变速器第六档位)是最高的可用档位，而变速器档位一(变速器第一档位)是最低的可用档位。在其他实施例中，车辆可具有多于或少于六个的可用档位。
[0031]控制器可改变所述变速器档位(例如，使变速器档位升档或降档)，从而调节从变速器和液力变矩器两端传输至车轮156的扭矩量(也就是发动机轴输出扭矩)。当车辆使变速器档位降档时，发动机转速增加。伴随着节气门开启，这增加了通过发动机的空气质量流率(例如，空气质量流量或者质量空气流量)。这样，处于较低档位时，空气质量流量增加。空气质量流量可以在多档位降档过程中进一步增加。控制器可根据质量空气流量(MAF)传感器120测量空气质量流量，空气质量流量能够近似于通过增压空气冷却器的气流。这样，空气质量流量增加，通过CAC的气流增加。控制器然后可使用该信息来控制其他发动机组件和处理，例如档位变换。
[0032]燃烧室31经一系列排气门(未示出)进一步连接至排气歧管36。在所示实施例中，示出了单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可包括多个排气歧管区段。具有多个排气歧管区段的配置可使来自不同燃烧室的流出物被引导至发动机系统中的不同位置。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126被示出为连接至涡轮16上游的排气歧管36。可替换地，双态排气氧传感器可替代UEGO传感器126。
[0033]如图1所示，来自一个或更多个排气歧管区段的排气被引导至涡轮16，从而驱动涡轮。当期望减少的涡轮扭矩时，一些排气可被引导改为通过废气门(未示出)，绕过涡轮。来自涡轮和废气门的组合流然后流经排放控制装置70。通常，一个或更多个排放控制装置70可包括一个或更多个排气后处理催化剂，其经配置催化地处理排气流，从而降低排气流中的一种或更多种物质的量。[0034]来自排放控制装置70的所有或部分的被处理排气可经排气管35释放至大气。然而，取决于工况，一些排气可改为转向EGR通道51，通过EGR冷却器50和EGR阀52，到达压缩机14的入口。以这种方式，压缩机经配置接纳自涡轮16下游捕集的排气。可开启EGR阀，从而允许受控的被冷却的排气量到达压缩机入口，以用于期望的燃烧和排放控制性能。以这种方式，发动机系统100适于提供外部的低压(LP) EGR。除了发动机系统100中的相对长的LP EGR流径之外，压缩机的旋转还将具有极好的均匀性的排气提供至进气充气。此外，EGR分支和混合点的布置提供了排气的有效冷却，以用于增加的可用EGR质量和提高的性能。
[0035]机动车辆102还包括冷却系统104，其使冷却液循环通过内燃发动机10来吸收废热，并且分别经冷却液管路82和84将加热的冷却液分布至散热器80和/或加热器核心90。特别地，图1示出了冷却系统104，其连接至发动机10并且经发动机驱动的水泵86将来自发动机10的发动机冷却液循环至散热器80，然后经冷却液管路82返回至发动机10。发动机驱动的水泵86可经前端附件驱动器(FEAD)SS连接至发动机，并且经带子、链条等与发动机转速成比例地旋转。具体地，发动机驱动的水泵86使冷却液循环通过汽缸体、盖等中的通道，从而吸收发动机热量，该热量之后经散热器80传递至环境空气。在发动机驱动的水泵86是离心泵的示例中，所产生的压力(以及所产生的流量)可以与曲轴速度成比例，在图1所示示例中，其直接与发动机转速成比例。在另一个示例中，可使用马达控制的泵，其能够独立于发动机旋转而调节。可以通过位于冷却管路82中的恒温器阀38调节冷却液的温度，所述恒温器阀38可以在冷却液到达阈值温度之前保持关闭。
[0036]发动机系统100可包括将冷却气流向着CAC18引导的电扇92、发动机冷却系统104或者其他发动机系统组件。在一些实施例中，电扇92可以是发动机冷却风扇。发动机冷却风扇可被连接至散热器80，以便在车辆马达102缓慢移动或者在发动机正在运行时停止的时候维持气流通过散热器80。可以由控制器12控制风扇旋转速度或者方向。在一个示例中，发动机冷却风扇还可向着CAC18引导冷却气流。可替换地，电扇92可被连接至由发动机曲轴驱动的发动机附件驱动系统。在其他实施例中，电扇92可用作专用CAC风扇。在该实施例中，电扇可被连接至CAC或者被放置在将气流直接引导向CAC的位置。在另一个实施例中，可以具有两个或者更多个电扇。例如，一个电扇可被连接至散热器(如图所示)以用于发动机冷却，而其他电扇可被连接至其他地方以用于将冷却空气直接引导向CAC。在该示例中，可分离地控制(例如，以不同的旋转速度)两个或更多个电扇，从而向其各个组件提供冷却。
[0037]如上所述，冷却液可流经冷却液管路82和/或流经冷却液管路84到达加热器核心90，其中热量可被传递至乘客厢106，并且冷却液流回至发动机10。在一些示例中，发动机驱动的水泵86可操作为循环冷却液通过冷却液管路82和84。
[0038]图1还示出了控制系统28。控制系统28可通信地连接至发动机系统100的各种组件，从而实施控制程序和此处所述动作。例如，如图1所示，控制系统28可包括电子数字控制器12。控制器12可以是微型计算机，包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存储器以及数据总线。如图所示，控制器12可接收来自多个传感器30的输入，所述传感器可包括用户输入和/或传感器(例如变速器档位位置、加速器踏板输入、制动器输入、变速器选择器位置、车辆速度、发动机转速、通过发动机的质量气流、升压、环境温度、环境湿度、进气温度、风扇速度等等)、冷却系统传感器(例如，冷却液温度、风扇速度、乘客厢温度、环境湿度等等)、CAC18传感器(例如CAC入口气温和压力、CAC出口气温和压力等)以及其他。另外，控制器12可接收来自GPS34和/或车辆马达102的车载式通信和娱乐系统26的数据。
[0039]车载式通信和娱乐系统26可经各种无线协议与无线通信装置40通信，例如无线网络、基站传输和/或其组合。从车载式通信和娱乐系统26获得的数据可包括实时和预测的天气状况。可从各种无线通信装置应用软件和天气预报网站获得天气状况，例如温度、降水(例如，雨、雪、冰雹等)以及湿度。自车载式通信和娱乐系统获得的数据可包括对当前位置以及沿计划行进路线的未来位置的当前和预测的天气状况。
[0040]在其他实施例中，可以从其他信号或者传感器(例如，降雨传感器)推断雨的存在。在一个示例中，可以从车辆风窗玻璃雨刮器开启/关闭信号推断雨。具体地，在一个示例中，当开启风窗玻璃雨刮器时，信号可被发送至控制器12以表示有雨。控制器可使用该信息来预测CAC中冷凝物形成的可能性，并且调节车辆执行器，例如电扇92和/或格栅百叶窗系统110。
[0041]此外，控制器12可与各种执行器32通信，所述执行器32可包括发动机执行器(例如，燃料喷射器、电子控制的进气节流板、火花塞等等)、冷却系统执行器(例如，乘客厢气候控制系统中的空气处理通气口和/或换向阀等等)以及其他。在一些示例中，存储介质可通过表示可由处理器执行的指令的计算机可读数据编程，以便执行以下所述方法以及可预计但未具体列出的其他变体。
[0042]如本文所述，自发动机传递至冷却液的废热的量可随工况而改变，因此影响传递至气流的热量的量。例如，因为减少了发动机输出扭矩或者燃料流量，所以产生的废热的量也按比例减少。
[0043]机动车辆102还包括提供开口(例如，格栅开口、缓冲器开口等等)的格栅112，以用于接收通过或者接近车辆前端和进入发动机舱室的环境气流116。可以通过散热器80、电扇92以及其他组件使用该环境气流116以保持发动机和/或变速器冷却。此外，环境气流116可抵制来自车辆空调系统的热量，并且能够改善配备有CAC18的涡轮增压/机械增压发动机的性能，其中CAC18降低了进入进气歧管/发动机的空气温度。可调节电扇92以便进一步增加或者减少流至发动机组件的空气。此外，专用的CAC风扇可包括在发动机系统中，并且用于增加或者降低至CAC的空气流量。
[0044]格栅百叶窗系统110包含一个或更多个格栅百叶窗114，其经配置调节通过格栅112接收的气流量。格栅百叶窗114可覆盖车辆的前部区域，例如，恰好从发动机罩的下方跨至缓冲器的底部的区域。通过覆盖CAC进气，减小了阻力，并且减少了外部冷却空气进入CAC0在一些实施例中，通过控制器可协调移动所有格栅百叶窗。在其他实施例中，格栅百叶窗可被分成子区域，并且控制器可独立调节每个区域的开启/关闭。每个子区域可包含一个或更多个格栅百叶窗。格栅百叶窗114可在开启的位置和关闭的位置之间移动，并可被保持在任一位置或者其多个中间位置。
[0045]通过调节不同发动机控制或者工作参数，例如格栅百叶窗开启和电扇操作，控制器可调节CAC的效率。CAC效率可以是CAC冷却增压空气的效率如何的一种测量。例如，高CAC效率可指示增加的增压空气冷却，并产生较低的CAC出口温度。可替换地，低CAC效率可指示降低的增压空气冷却，并产生较高的CAC出口温度。随着CAC效率增加和CAC出口处的出口温度的降低，CAC中的冷凝物形成可以增加。
[0046]在例如下雨的高湿度条件期间，冷凝物形成会增加。这是下雨/潮湿增加了 CAC的冷却效率所致。因此，CAC效率可被用于推断下雨和高湿度的存在。类似地，风窗玻璃雨刮器速度也可指示下雨，并且被用于推断高湿度条件。在另一个示例中，风窗玻璃雨刮器开启/关闭信号可指示雨的存在。风窗玻璃雨刮器速度和CAC效率可被用于设置环境湿度值，该值可被用于确定CAC中的冷凝物形成。车辆还可配备有连接至雨刮器马达的雨传感器，其中雨刮器马达速度是降雨强度的函数并且还可用于推断湿度和CAC效率。
[0047]冷凝物形成可以是CAC中的冷凝物形成的速率或者冷凝物的量。基于发动机工况，可确定CAC中的冷凝物的量或水平。这些工况可包括空气质量流量、环境温度和压力、CAC温度和压力(例如，CAC入口和出口处的温度和压力)、EGR量、湿度和发动机负荷。冷凝物水平可以使用上述条件的组合来估算和/或使用冷凝物模型来计算。参考图2-3，以下详细呈现出关于这些方法的细节。图2所呈现的冷凝物模型使用环境湿度来计算CAC中的冷凝物水平。湿度可以根据湿度传感器确定，或者如果湿度传感器不可用，则被假定为100%。然而，在低湿度天气状况下，这可能过高估计CAC中的冷凝物形成。因此，在一些示例中，当响应于冷凝物的量调节发动机执行器、系统或者工作参数时，在冷凝物到达阈值水平之前可做出调节。例如，如果控制器响应于CAC冷凝物水平高于阈值而关闭格栅百叶窗，则在冷凝物实际到达阈值水平之前，可关闭格栅百叶窗。
[0048]用于更准确地估算湿度的方法可改善冷凝物模型，允许发动机执行器调节以响应于仅当CAC中的冷凝物水平实际为高(例如，在高湿度条件期间)时才出现的冷凝。该方法可包括基于发动机工况设置湿度百分比。这些工况可包括CAC效率和风窗玻璃雨刮器速度。可以根据CAC入口或出口温度确定CAC效率。例如，处于高效率水平时，湿度可被设置为较高的百分比。在一些实施例中，如果CAC效率高于阈值水平，则湿度可被假定为高并且设置为100%。在其他实施例中，可以通过风窗玻璃雨刮器开启/关闭信号或者风窗玻璃雨刮器速度确认闻湿度。例如，如果雨刮器开启，或者雨刮器速度闻于阐值速度，则闻湿度可被确认并且设置为100%。在一些示例中，该百分比可以是低于100%的值。在又一个实施例中，可仅用雨刮器速度确定冷凝物模型的湿度。以这种方式，湿度可随着CAC效率和风窗玻璃雨刮器速度的增加而增加。
[0049]车辆速度还可影响CAC效率。在车辆速度窗口内，可更准确地估算CAC效率。在一个示例中，干燥条件下的CAC两端的温差可与相同车辆速度下在下雨或者潮湿条件期间的CAC两端的温差相比较。CAC效率中的增量可指示较高的湿度条件。例如，在缓慢行驶状况期间，CAC外部的水分蒸发可增加效率。比较预期的CAC温度和雨刮器工作时的值可获得在CAC两端的增加的温差，这是因为蒸发/对流作用引起的。在较低的车辆速度或者怠速时，CAC效率估算可能不太准确。因此，当车辆速度低于阈值时，仅雨刮器速度和/或操作可指示下雨和高湿度。在一个实施例中，当车辆速度高于阈值(其中阈值大于零，以便车辆移动至少阈值量)时，直到此时基于所述温差估算CAC效率。
[0050]在一个实施例中，风窗玻璃雨刮器速度可以与CAC效率相关并且被映射到CAC效率。以这种方式，CAC效率可基于风窗玻璃雨刮器速度以及车辆速度。具体地，风窗玻璃雨刮器速度可对应于CAC效率值。例如，快速的雨刮器速度可以对应于高CAC效率值。以这种方式，CAC效率可以随着风窗玻璃雨刮器速度的增加而增大。雨刮器速度阈值可以对应于CAC效率阈值。以这种方式，可单独使用雨刮器速度推断湿度值，以便计算CAC冷凝物水平，并且随后控制发动机执行器。
[0051]在可替换的实施例中，风窗玻璃雨刮器速度和/或CAC效率可被用于推断高湿度或者下雨状况，并且直接控制发动机执行器以增加或者减小CAC效率。例如，如果CAC效率为高并且推断出高湿度，则控制器可假定增加的冷凝物形成。如果CAC效率高于阈值，则控制器可调节不同的发动机执行器来控制CAC中的冷凝物形成。
[0052]响应于CAC效率、雨刮器速度以及CAC中的冷凝物水平，各种发动机工作参数可以被调节以控制冷凝物形成。这些工作参数可控制格栅百叶窗开启、电扇操作、可变容量CAC值、降档操作以及CAC吹扫操作。响应于CAC冷凝物水平，可调节和/或触发上述系统。在一个示例中，响应于冷凝物水平高于阈值，控制器可减少格栅百叶窗的开启和/或减少电扇旋转(或者关闭)。可替换地或者附加地，CAC吹扫操作可以启动并且涉及增加通过CAC的气流。可以通过增加节气门开启、调节可变容量CAC阀或者降档变速器档位而增加气流。还可响应于冷凝物水平控制降档操作，包括多档位降档。例如，响应于冷凝物高于阈值水平，多档位降档可通过中间档位进行。具体地，变速器可从较高档位降档至中间档位，并且然后降档至所请求的更低的档位。以这种方式，在从中间档位降档至更低档位之前，可以在中间档位以较低的气流速率吹扫来自CAC的冷凝物。因此，可降低发动机熄火的机会。
[0053]以这种方式，响应于CAC效率，湿度值可被设置，并且然后用于确定增压空气冷却器中的冷凝物形成。CAC效率可基于CAC入口和出口温度。当CAC效率大于阈值时，可将湿度值设置为较高的湿度值。当风窗玻璃雨刮器速度高于阈值速度时，可确认较高的湿度值。可替换地，当CAC效率小于阈值时，可将湿度值设置为较低的湿度值。冷凝物形成可包括CAC中的冷凝物的量(或者水平)。该冷凝物的量然后可被用作各种控制动作的触发器，从而调节CAC中的冷凝物形成，例如调节格栅百叶窗系统、电扇以及通过CAC的气流中的一个或更多个。通过CAC的气流可以通过增加进气节气门开启、调节可变容量增压空气冷却器的阀和降档变速器档位中的一个或更多个而被调节。CAC中的冷凝物的量还可被用于启动增压空气冷却器冷凝物吹扫操作。CAC中的冷凝物的量可进一步用于控制变速器档位降档操作，以减少发动机熄火。另外或者可替换地，风窗玻璃雨刮器速度可与车辆速度包络内的CAC效率相关。之后可以通过风窗玻璃雨刮器速度和车辆速度估算CAC效率，或者所述效率可基于风窗玻璃雨刮器速度和车辆速度而更新/调节。可替换地，可以基于雨传感器和车辆速度来调节所述效率。
[0054]现在转向图2，其提供了用于估算存储在CAC内的冷凝物的量的方法200。基于CAC处相对于阈值的冷凝物的量，可启动控制CAC冷凝物的不同的调节或者程序。
[0055]本方法在步骤202开始于确定发动机工况。这些工况可包括:环境状况(例如，环境温度和湿度)、CAC状况(例如，入口和出口温度和压力、通过CAC的流速等)、空气质量流量、MAP、EGR流、发动机转速和负荷、发动机温度、升压等等。接下来，在步骤204处，程序确定是否已知环境湿度。在一个示例中，可基于连接至发动机的湿度传感器的输出得知环境湿度。在另一个示例中，湿度可以自下游的UEGO传感器推断或者从信息电子装置(infotronics)(例如，因特网连接、车辆导航系统等等)或者雨/雨刮器传感器信号获得。如果湿度未知(例如，如果发动机不包括湿度传感器)，则在步骤206可基于所推断的状况设置湿度，如图3详细描述的。然而，如果已知湿度，则由湿度传感器提供的已知的湿度值可在步骤208处被用作湿度设置。
[0056]环境温度和湿度可被用于确定进气的露点，其还会进一步受到进气中的EGR量(例如EGR可具有不同于大气中的空气的湿度和温度)的影响。露点和CAC出口温度之间的差异，以及CAC中的压力指示在冷却器中是否将形成冷凝物，并且质量空气流量可以影响在冷却器中实际聚集的冷凝物的量。在步骤210处，算法可根据CAC出口温度和压力计算CAC出口处的饱和蒸气压力。然后在步骤212处，算法计算该饱和蒸气压力下的水的质量。最后，在步骤214处，通过从环境空气中的水的质量中减去CAC出口处的饱和蒸气压力条件下的水的质量以及保持夹带在空气流中的量，确定CAC出口处的冷凝物形成速率。在步骤216处，通过确定冷凝物测量之间的时间量，方法200可以在步骤218处确定自最后的测量起CAC内的冷凝物的量。通过将在步骤218处估算的冷凝物值加入到先前的冷凝物值中，并且然后在步骤220减去自最后的程序起的任何冷凝物损失(也就是，例如经吹扫程序移除的冷凝物的量)，从而在步骤222处计算CAC中的当前的冷凝物量。如果CAC出口温度高于露点，则冷凝物损失可假定为零。如果CAC出口温度高于露点，则可以发生一小部分的蒸发。可替换地，在步骤220处，移除的冷凝物的量可根据空气质量被建模或凭经验确定，并且随每次软件任务循环(也就是，随程序200的每次运行)而积分。
[0057]在步骤224处，响应于在步骤222处确定的冷凝物量的量或水平，控制器可调节一个或多个发动机工作参数。调节工作参数可包括调节格栅百叶窗系统、电扇以及通过CAC的气流中的一个或更多个。可以通过增加进气节气门开启、调节可变容量CAC的阀和/或降档变速器档位中的一个或更多个来调节通过CAC的气流。调节工作参数还可包括启动CAC冷凝物吹扫操作和控制变速器档位降档操作，从而减少发动机熄火。当CAC冷凝物水平高于阈值时，可调节工作参数以减少冷凝物形成。这可包括减小格栅百叶窗的开启、降低电扇的旋转速度、启动吹扫程序以及控制降档操作。在一个示例中，如果在步骤222处发现的冷凝物水平高于阈值，则在步骤224处作为响应，可关闭一个或更多个格栅百叶窗。在另一个示例中，如果冷凝物水平高于阈值，则通过开启进气节气门和吹扫来自CAC的冷凝物，控制器可增加通过CAC的气流。当CAC冷凝物低于阈值时，可响应于额外的发动机工况(例如，发动机温度和发动机驱动状况)调节发动机工作参数。例如，如果冷凝物水平低于阈值，则在步骤224处，在满足其他发动机工况例如发动机温度高于上限阈值的情况下，程序可增大电扇速度。以这种方式，可调节发动机工作参数，以响应于CAC中的冷凝物形成，并且所述冷凝物形成可以基于如图3所确定的环境湿度。
[0058]图3提供了用于估算在图2所示的冷凝物模型中使用的湿度值的方法。可以根据CAC效率和风窗玻璃雨刮器速度，连同车辆速度来估算湿度。该信息之后可被用于确定CAC中的冷凝物形成，以及控制其他发动机系统，从而减少冷凝物形成和发动机熄火。例如，可调节发动机执行器，从而如上所述地控制冷凝物形成、吹扫操作或者换档操作。
[0059]方法300开始于步骤301，其中控制器确定车辆速度是否在工作窗口内。例如，车辆可能需要在阈值范围内以准确地估算CAC效率。在一个示例中，车辆速度可能需要高于阈值速度，以估算CAC效率。如果车辆速度不在阈值范围内，则程序继续至步骤312以评定风窗玻璃雨刮器操作(以下进一步描述)。例如，如果车辆速度小于阈值速度，例如处于怠速状况，则可根据风窗玻璃雨刮器操作确定湿度。[0060]然而，如果车辆速度在阈值范围内，则程序继续至步骤302，其中控制器确定CAC的入口和出口温度。这些温度可以在步骤304处使用，以通过与相同的车辆速度的干燥条件下的已知温差的比较来估算CAC效率。例如，低CAC出口温度可指示增加的CAC冷却和高CAC效率值。在另一个示例中，较高的CAC出口温度可导致较低的CAC效率值。以这种方式，CAC效率可以随着CAC出口温度的减小而增加。如果CAC效率为高，则CAC中的冷凝物形成可以较高。在下雨或者高湿度环境状况期间，CAC效率可以增加，从而增加冷凝物形成。因此，高CAC效率值可指示高湿度条件。在步骤306处，程序确定CAC效率是否高于阈值。在步骤308处，如果CAC效率小于该阈值，则湿度被设置为低湿度条件(或者较低的湿度值)X%。在一个实施例中，该较低的值可以是0%。在另一个实施例中，该值可以是比100%小的值，例如40%。因为冷凝物吸入(ingestion)与侵入性清除循环，较高的湿度值可以基于熄火风险的评估。例如，如果预测到湿度过高，则可以不必执行清除循环，从而影响车辆驾驶性能。可替换地，如果预测到湿度过低，则当吸入增加的冷凝物水平时，会出现发动机熄火。
[0061]返回至步骤306，如果CAC效率大于阈值，则程序可假定下雨和/或高湿度。在一些实施例中，本方法可在此结束，并且为方法200设置较高的湿度值或者基本为100%的条件。例如，该较高的湿度值可以是大于95%的值。在其他实施例中，如方法300所示，程序可继续至步骤312，从而确定雨刮器速度是否大于阈值速度。在步骤314，如果雨刮器速度不大于阈值速度，则湿度值可被设置成较低的湿度值￥%。在一个示例中，如果雨刮器已经开启，但是小于阈值速度或者小于阈值时间，则该百分比可以是90-95%。该百分比￥%可以是大于0%但是小于较高的湿度值(例如，100%)的值。在一些示例中，湿度值Y%可以大于湿度Χ%。在其他示例中，湿度值Χ%和Υ%可以相同。在又一个示例中，湿度值Υ%可以是40%或者低于最高可获得的压力比的其他一些值，从而形成冷凝物。例如，可以通过最高可行的内部CAC压力比(CAC压力/环境压力)来确定较低的湿度值，从而确保可以不形成冷凝物。在步骤312处，如果雨刮器速度大于阈值速度，则下雨/高湿度条件被确认并且在步骤316处可被设置为基本100%。然后，在方法200中的步骤206处使用该值。在一些实施例中，方法300可仅包括根据雨刮器速`度推断高湿度。在其他实施例中，雨刮器开启信号，而不是雨刮器速度，可指示高湿度，并且将湿度值设置为较高的湿度值。
[0062]图4示出了响应于冷凝物水平的示例性发动机执行器调节，其中冷凝物水平基于根据CAC效率、雨刮器速度(例如，风窗玻璃雨刮器速度)以及车辆速度推断的湿度值。具体地，曲线图400在曲线402处示出了 CAC效率，并且在曲线404处示出了雨刮器速度，其被用于确定曲线406处所示的湿度值。在可替换的示例中，可使用雨刮器开启/关闭信号，而不是曲线404处的雨刮器速度。另外，在曲线408处示出了基于湿度值的CAC中的冷凝物水平。响应于CAC冷凝物水平(CAC中的冷凝物的量)，控制器可调节或触发不同的发动机执行器或者控制程序。具体地，曲线图400示出了曲线410处的格栅百叶窗调节，以响应于冷凝物水平。在其他示例中，控制器可调节其他发动机控制，包括电扇操作、进气节气门的位置、可变容量CAC的阀位置以及变速器档位的降档。
[0063]在时间tl之前，开启格栅百叶窗(曲线410)，并且CAC效率(曲线402)和雨刮器速度(曲线404)增加。结果，CAC冷凝物水平(曲线408)缓慢增加。因为CAC效率和雨刮器速度分别低于阈值水平412和阈值速度414，所以湿度值为X%。在一些示例中，X%可以是0%的湿度。在另一个示例中，x%可以是大于0%但小于100%的值。在时间tl处，CAC效率增加至高于阈值水平412 (曲线402)，并且雨刮器速度增加至高于阈值速度414 (曲线404)。作为响应，湿度值可以被设置为100%，并且被用于计算CAC中的冷凝物水平。在图2所示的冷凝物模型中使用100%的湿度，在时间tl处，冷凝物水平可经计算高于阈值水平416。响应于CAC冷凝物高于阈值水平416，控制器可关闭格栅百叶窗，从而减少CAC效率和减少冷凝物形成。另外或者可替换地，可启动其他发动机控制以响应于冷凝物高于阈值水平416。
[0064]在时间tl和时间t2之间，CAC中的冷凝物水平降低。在时间t2处，CAC效率降低至低于阈值水平412 (曲线402)，并且雨刮器速度降低至低于阈值速度414 (曲线404)。注意阈值可包括滞后现象。结果，湿度值被设置为X% (曲线406)，而冷凝物水平继续降低(曲线408)。响应于其他发动机参数，在时间t2 (曲线410)处，控制器可开启格栅百叶窗。在时间t2和时间t3之间，CAC效率(曲线402)、雨刮器速度(曲线404)以及冷凝物水平(曲线416)可以增加。在时间t3处，CAC效率增加至高于阈值水平412，同时雨刮器速度保持恰好低于阈值速度414。结果，湿度值被设置为￥% (曲线406)。冷凝物水平增加至高于阈值水平416，使得格栅百叶窗关闭(曲线410)。
[0065]以这种方式，可以根据CAC效率和风窗玻璃雨刮器速度估算用于确定CAC中的冷凝物形成的湿度值。当车辆速度在阈值范围内时，可以根据CAC入口和出口温度确定CAC效率，并且然后与阈值比较。当CAC效率大于阈值时，可设置高湿度值，而当CAC效率小于阈值时，可设置低湿度值。风窗玻璃雨刮器速度高于阈值速度可确认为高湿度条件。湿度值可被用于冷凝物模型中，从而确定CAC冷凝物的量。响应于CAC冷凝物水平(或者量)，可控制其他发动机系统以降低冷凝物形成和减少发动机熄火。以这种方式，更准确地估算环境湿度可提高冷凝物模型的准确度，并且最优化对冷凝物的控制以及减少发动机熄火。
[0066]应当注意，本 文所包括的示例性控制程序能够被用于各种发动机和/或车辆系统配置。本文所描述的具体程序可表示任意数量的处理策略中的一个或更多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。类似地，所示的各种动作、操作或功能可按照说明的次序执行、并列执行或在一些情况下省略。同样地，未必需要按照所述的处理顺序实现本文描述的示例性实施例的特征和优势，所述的处理顺序被提供是为了便于解释和说明。基于所使用的特定策略，可重复执行一个或更多个说明的动作或功能。此外，说明的动作可图形化表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
[0067]将意识到的是，因为多种变体均是可行的，所以本文所述配置和程序实质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被视作具有限制意义。例如，上述技术能够应用至V-6、1-4、1-6、V-12，对置4缸以及其他发动机类型。此外，各种系统配置中的一个或更多个可与所描述的诊断程序中的一个或更多个组合使用。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
【权利要求】
1.一种方法，包含: 响应于增压空气冷却器中的冷凝物形成而调节工作参数，所述冷凝物形成基于环境湿度，所述环境湿度基于增压空气冷却器的效率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当车辆速度高于阈值移动速度时，所述增压空气冷却器的效率基于增压空气冷却器入口和出口温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述冷凝物形成是所述增压空气冷却器中的冷凝物的估算量。
4.根据权利要求2所述的方法，其中当增压空气冷却器的效率大于阈值时，将所述环境湿度估算为较高的湿度值，并且当增压空气冷却器的效率小于所述阈值时，将所述环境湿度估算为较低的湿度值。
5.根据权利要求4所述的方法，其中当风窗玻璃雨刮器速度高于阈值速度时，将所述环境湿度估算为所述较高的湿度值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述较高的湿度值基本上为100%，而所述较低的湿度值小于所述较高的湿度值。
7.根据权利要求2所述的方法，其中所述工作参数响应于冷凝物形成量大于阈值而被调节。
8.根据权利要求7所述的方法，其中调节所述工作参数包括调节格栅百叶窗系统、电扇以及通过所述增压空气冷却器的气流中的一个或多个。
9.根据权利要求8所述的方法，其中通过增大进气节气门的开启、调节可变容量增压空气冷却器的阀和将变速器档位降档中的一个或多个而调节通过所述增压空气冷却器的气流。
10.根据权利要求3所述的方法，其中调节所述工作参数包括响应于所述增压空气冷却器中的冷凝物的所述估算量而启动增压空气冷却器的冷凝物吹扫吹扫。
【文档编号】F02B29/04GK103807000SQ201310548225
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2012年11月8日
【发明者】C·P·格鲁格拉, K·载, S·S·山田 申请人:福特环球技术公司