本发明涉及估算增压空气冷却器的冷凝物存储和/或释放的方法。
背景技术：
涡轮增压发动机和机械增压发动机可经配置压缩进入发动机的环境空气，以增加功率。空气的压缩可导致空气温度的增加，因此，中间冷却器或增压空气冷却器(CAC)可用于冷却加热的空气，从而增加其密度，并进一步增加发动机的潜在功率。当环境空气温度降低时，或在潮湿或多雨天气条件期间，其中进气被冷却到低于水的露点，冷凝物可在CAC中形成。冷凝物可在CAC底部或在内部通道和冷却湍流器中聚集。在一定的空气流量条件下，冷凝物可排出CAC并且作为水滴进入发动机的进气歧管。如果太多的冷凝物由发动机摄取，则可发生发动机失火和/或燃烧不稳定。
解决由于冷凝物摄取造成的发动机失火的其他尝试包括避免冷凝物积聚。在一个示例中，CAC的冷却效率可降低以减少冷凝物的形成。然而，本发明人在此已经认识到这种方法的潜在问题。具体地，虽然一些方法可减少或减缓CAC中冷凝物的形成，但冷凝物仍可随着时间积聚。如果不能停止这种积聚，在加速过程中的冷凝物摄取可导致发动机失火。此外，在另一个示例中，发动机致动器可被调节以在冷凝物摄取过程中增加燃烧稳定性。在一个示例中，冷凝物摄取可基于质量空气流率和CAC中的冷凝物的量；然而，这些参数可能不会准确地反映排出CAC并进入进气歧管的增压空气中的水量。结果，发动机失火和/或不稳定的燃烧仍可发生。
技术实现要素：
在一个示例中，通过基于排出增压空气冷却器的增压空气中的水量调节发动机致动器的方法，可解决上述问题，水量基于设置在增压空气冷却器(CAC)下游的氧传感器的输出。具体地，氧传感器可设置在CAC的出口。基于排气再循环(EGR)流量，氧传感器可以可变电压模式或基本模式操作。例如，如果EGR流量大于阈值，则氧传感器可以可变电压模式操作，以测量在CAC出口处的增压空气的氧含量。排出CAC的增压空气中的水量然后可基于氧传感器的泵电流(pumping current)确定。例如，可从由氧传感器测量的总水量中减去在CAC的出口温度条件下的饱和水的值，从而确定增压空气中液滴形式的水量。响应于排出CAC的增压空气中的水量，发动机控制器可调节发动机致动器以增加燃烧稳定性。例如，控制器可调节点火正时以在确定量的水的摄取过程中增加燃烧稳定性。以这种方式，可降低由于水摄取导致的发动机失火以及燃烧不稳定性。
应当理解，提供上述发明内容以便以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由随附权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述或本公开任何部分提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1是包括增压空气冷却器的示例发动机系统的示意图。
图2是用于操作氧传感器以确定在增压空气冷却器处的水存储的方法的流程图。
图3是用于操作氧传感器以确定在增压空气冷却器处的水存储的方法的流程图。
图4是用于基于在增压空气冷却器处的水存储调节发动机操作的方法的流程图。
图5是用于基于发动机工况指示设置在CAC出口的第一氧传感器以及设置在CAC入口的第二氧传感器的衰退的方法的流程图。
图6示出说明用于推断在增压空气冷却器处的冷凝物水平的方法的流程图。
图7示出了说明基于在增压空气冷却器处的水存储对发动机操作进行示例调节的曲线图。
具体实施方式
以下说明涉及用于估算发动机系统中的增压空气冷却器(CAC)中的水存储的系统和方法，如图1的系统。第一氧传感器可设置在CAC的出口。在一个示例中，氧传感器可以是可变电压进气道氧传感器，其可以可变电压(VV)模式或基本模式操作。图2中示出用于操作第一氧传感器以确定在CAC的水存储的方法。具体地，水释放量或在CAC出口的增压空气中的水量可用第一氧传感器确定。在一些示例中，第二氧传感器可设置在CAC的入口。图3示出用于操作第一氧传感器和第二氧传感器以确定在CAC的水存储参数的方法。水存储参数可包括水存储速率、水释放速率、水存储量(例如，在CAC内的水量或冷凝物量)和/或水释放量。然后发动机控制器可基于水存储参数调节发动机操作，如在图4所示。调节发动机操作可包括调节发动机致动器以降低CAC的冷却效率，吹扫来自CAC的冷凝物和/或在通过发动机的水的摄取期间提高燃烧稳定性。另外，如图5至图6所示，通过比较在特定的发动机工况下的第一氧传感器和第二氧传感器的测量值和/或输出，发动机控制器可诊断氧传感器的运行。例如，在发动机工况下，当预期在进入和排出CAC的增压空气之间的氧浓度没有差异时，控制器可比较氧传感器的读数。如果传感器输出的差大于阈值，则传感器中的一个或多个可衰退。以这种方式，在CAC的出口设置第一氧传感器和/或在CAC入口设置第二氧传感器可允许CAC的冷凝物存储参数的确定。基于这些确定的冷凝物存储参数的发动机致动器调节然后可降低CAC中的冷凝物的形成，在从CAC吹扫冷凝物期间提高燃烧稳定性，和/或减少CAC内的水存储。
图1是示出可包括在汽车的推进系统中的示例发动机10的示意图。所示发动机10具有四个汽缸或燃烧室30。然而，可根据当前公开使用其他数量的汽缸。通过包括控制器12的控制系统以及通过交通工具操作员132经由输入装置130的输入，可至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可包括燃烧室壁，在该燃烧室壁中设置有活塞(未示出)。活塞可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统150联接到交通工具的至少一个驱动轮。进一步地，起动机马达可经由飞轮联接到曲轴40，以使能发动机10的起动操作。曲轴40也可用于驱动交流发电机(图1中未示出)。
发动机输出扭矩可传送到液力变矩器(未示出)，以驱动自动变速器系统150。进一步地，可啮合包括前进离合器154的一个或多个离合器，以推进汽车。在一个示例中，液力变矩器可称为变速器系统150的部件。进一步地，变速器系统150可包括可根据需要啮合以激活多个固定变速器齿轮比的多个齿轮离合器152。具体地，通过调节多个齿轮离合器152的啮合，变速器可在较高挡(即，具有较低齿轮比的挡)和较低挡(即具有较高齿轮比的挡)之间变换。因此，当在较高挡时，齿轮比的差使穿过变速器的较低扭矩倍增，而在较低挡时，齿轮比的差使穿过变速器的较高扭矩倍增。交通工具可具有四个可用挡，其中变速器挡四(变速器第四挡)是最高可用挡，并且变速器挡一(变速器第一挡)是最低可用挡。在其他实施例中，交通工具可具有多于或少于四个可用挡。如本文详细描述的，控制器可改变变速器挡(例如使变速器挡升挡或降挡)，以调节穿过变速器输送的扭矩量和到交通工具车轮156的液力变矩器(即，发动机轴输出扭矩)。
当变速器变换到较低挡时，发动机转速(Ne或RPM)增加，从而增加发动机气流。由旋转发动机产生的进气歧管真空可以在较高的RPM下增加。在一些示例中，如下面进一步讨论的，降挡可用于增加发动机气流并且吹扫在增压空气冷却器(CAC)80中积聚的冷凝物。
燃烧室30可接收来自进气歧管44的进气，并且可经由排气歧管46将燃烧气体排放到排气通道48。进气歧管44和排气歧管46可经由相应的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
所示燃料喷射器50直接联接到燃烧室30，该染料喷射器用于与从控制器12接收到的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室中。以这种方式，燃料喷射器50提供到燃烧室30中的所谓的燃料的直接喷射；然而，应当清楚，进气道喷射也是可行的。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)运送到燃料喷射器50。
在称为点火的过程中，喷射的燃料由诸如火花塞52的已知点火装置点燃，从而导致燃烧。可控制火花点火正时，以便点火在制造商指定的时间之前(提前)或之后(延迟)发生。例如，点火正时可从最大破坏扭矩(MBT)正时延迟以控制发动机爆震或在高湿度条件下提前。具体地，MBT可提前以解决缓慢的燃烧速率。在一个示例中，点火可在踩加速器踏板期间延迟。在可替代实施例中，压缩点火可用于点燃喷射的燃料。
进气歧管44可接收来自进气通道42的进气。进气通道42包括具有节流板22的节气门21，以调节至进气歧管44的流量。在该具体示例中，节流板22的位置(TP)可由控制器12改变以启动电子节气门控制(ETC)。以这种方式，可操作节气门21以改变提供到燃烧室30的进气。例如，控制器12可调节节流板22以增加节气门21的开口。增加节气门21的开口可增加供给到进气歧管44的空气量。在可替代的示例中，节气门21的开口可以减小或完全关闭，以切断至进气歧管44的气流。在一些实施例中，附加的节气门可存在于进气通道42中，例如压缩机60上游的节气门(未示出)。
进一步地，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可经由EGR通道例如高压EGR通道140将排气的期望部分从排气通道48路由到进气通道42。提供到进气通道42的EGR量可由控制器12经由EGR阀例如高压EGR阀142改变。在一些条件下，EGR系统可用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统，其中EGR通过EGR通道140从涡轮增压器的涡轮的上游路由到涡轮增压器的压缩机的下游。图1还示出低压EGR系统，其中EGR通过低压EGR通道157从涡轮增压器的涡轮的下游路由到涡轮增压器的压缩机的上游。低压EGR阀155可控制提供到进气通道42的EGR量。在一些实施例中，发动机可包括高压EGR和低压EGR系统，如图1所示。在其他实施例中，发动机可包括低压EGR系统或高压EGR系统。当可操作时，EGR系统可促使来自压缩空气的冷凝物的形成，特别是当压缩空气由增压空气冷却器冷却时，如在下面更详细地描述。
发动机10还可包括压缩装置，例如包括沿进气通道42布置的至少一个压缩机60的涡轮增压器或机械增压器。对于涡轮增压器，压缩机60可经由例如轴或其他联接装置由涡轮62至少部分地驱动。涡轮62可沿排气通道48布置。可提供各种布置来驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或多个汽缸的压缩量可由控制器12改变。
在如图1所示的实施例中，压缩机60可主要由涡轮62驱动。涡轮62可由流经排气通道48的排气驱动。因此，涡轮62的驱动运动可驱动压缩机60。因此，压缩机60的速度可基于涡轮62的速度。随着压缩机60的速度增加，更多增压可通过进气通道42提供到进气歧管44。
进一步地，排气通道48可包括用于将排气转移离开涡轮62的废气门26。另外，进气通道42可包括压缩机旁路或再循环阀(CRV)27，其经配置转移压缩机60周围的进气。例如，当需要较低的增压压力时，废气门26和/或CRV 27可由控制器12控制打开。例如，响应于压缩机喘振或潜在的压缩机喘振事件，控制器12可打开CRV 27以减小压缩机60的出口的压力。这可减少或停止压缩机喘振。
进气通道42还可包括增压空气冷却器(CAC)80(例如，中间冷却器)，以降低涡轮增压或机械增压的进气的温度。在一些实施例中，CAC 80可以是空气到空气热交换器。在其他实施例中，CAC 80可以是空气到液体热交换器。CAC 80也可以是可变容积的CAC。来自压缩机60的热增压空气(升压的空气)进入CAC 80的入口，当其经过CAC时冷却，并且然后排出以穿过节气门21，并且然后进入发动机进气歧管44。来自交通工具外部的环境气流可以通过交通工具前端进入发动机10，并穿越CAC，以帮助冷却增压空气。当环境空气温度降低时，或在潮湿或下雨天气条件期间，其中增压空气被冷却到低于水的露点温度，冷凝物可形成并且积聚在CAC中。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温度降到低于露点温度，则冷凝物可形成。当增压空气包括再循环的排气气体，则冷凝物可变成酸性并且腐蚀CAC外壳。腐蚀可导致空气充气、大气以及在水到空气冷却器的情况下的可能的冷却剂之间的泄漏。进一步地，如果冷凝物累积在CAC中，其可由发动机在气流增加期间摄取。结果，可发生不稳定燃烧和/或发动机失火。
发动机10还可包括设置在进气通道42中的一个或多个氧传感器。因此，所述一个或多个氧传感器可称为进气道氧传感器。在所描绘的实施例中，第一氧传感器162设置在CAC 80的下游。在一个示例中，第一氧传感器162可设置在CAC 80的出口，因此，第一氧传感器162在本文中可称为CAC出口氧传感器。在另一个示例中，第一氧传感器162可设置在CAC 80出口的下游。图1还示出设置在CAC80的上游的第二氧传感器160。在一个示例中，第二氧传感器160可设置在CAC 80的入口。因此，第二氧传感器160在本文中可称为CAC入口氧传感器。在另一个示例中，第二氧传感器160可设置在CAC入口的上游和压缩机60的下游。
在一些实施例中，发动机10可包括第一氧传感器162和第二氧传感器160两者。在其他实施例中，发动机10可仅包括第一氧传感器162和第二氧传感器160中的一个。例如，发动机10可仅包括CAC 80下游的第一氧传感器162。在一些实施例中，如图1所示，可选的第三氧传感器164可设置在进气通道42中。第三氧传感器164可设置在压缩机60和EGR通道140(或EGR通道157，如果发动机仅包括低压EGR)的下游。
进气道氧传感器160、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)的氧浓度的指示的任何合适的传感器，例如线性氧传感器、进气道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，进气道氧传感器160、162和/或164可以是包括作为测量元件的加热元件的进气道氧传感器。在操作过程中，进气道氧传感器的泵电流可指示气流中的氧的量。
在另一个示例中，进气道氧传感器160、162和/或164可以是可变电压(可变V或VV)进气道氧传感器，其中所述传感器的参考电压可在较低或基础电压与较高电压之间调制，在较低或基础电压下检测到氧，在较高电压下气流中的水分子可被解离。例如，在基本操作过程中，进气道氧传感器可以基础参考电压操作。在基础参考电压下，当水撞击传感器时，传感器的加热的元件可蒸发水，并将其作为局部蒸汽或稀释剂测量。这种可操作模式在本文中可称为基本模式。进气道氧传感器也可以在第二模式中操作，其中所述参考电压增加至第二参考电压。第二参考电压可比基础参考电压更高。以第二参考电压操作进气道氧传感器在本文中可称为可变电压(VV)模式。当进气道氧传感器以VV模式操作时，传感器的加热的元件解离空气中的水，并随后测量水浓度。以这种模式，传感器的泵电流可指示气流中的氧量加上来自解离的水分子的氧量。然而，如果参考电压进一步增加，诸如CO2的附加的分子也可被解离，并且来自这些分子中的氧也可由传感器测量。在非限制性的示例中，较低的基础参考电压可以是450mV以及更高，第二参考电压可大于950mV。然而，在图2至图3呈现的用于确定增压空气中的水量的方法中，第二参考电压可维持低于其中CO2也可解离的电压。以这种方式，第二参考电压可被设定为使得只有来自水的氧(而不是CO2)可以在VV模式中被测量。
第一氧传感器162和/或第二氧传感器160可用于估算在CAC 80的冷凝物或水存储和/或来自CAC 80的水释放。正如参考图2至图3在下面进一步讨论的，进入和/或离开CAC 80的空气中的氧浓度(例如，分别由第二氧传感器160和第一氧传感器162确定)可用来确定进入和/或离开CAC 80的水浓度。各种方法可用于估算进入和/或离开CAC 80的增压空气中的水。例如，进气道氧传感器可测量增压空气中的氧量，并且然后使用稀释方法估算增压空气中的水量。如果进气道氧传感器是VV进气道氧传感器，则该传感器可使用稀释方法和/或解离方法(例如，以VV模式操作)估算增压空气中的水量。用于测量和/或估算增压空气中的水量的这两种方法在下文将进一步讨论。
使用进气道氧传感器估算在增压空气中的水的第一方法包括稀释方法。当使用稀释方法时，进气道氧传感器可在基础参考电压下以基本模式操作。在一个示例中，基础参考电压可以是450mV。在另一个示例中，基础参考电压可以是大于或小于450mV的电压。进气道氧传感器可基于传感器的泵电流进行测量和确定气体(例如，进气或增压空气)中的氧量。然后，测量的氧浓度与空气量的比较可用于确定作为增压空气中的稀释剂的水量。如果稀释剂包括除水以外的诸如EGR和/或燃料蒸汽的物质，稀释方法可给出不准确的水估算。因此，使用稀释方法估算增压空气中的水只可当EGR流量低于阈值时使用。在一个示例中，阈值可大体上为零。在另一个示例中，阈值可以是大于零的某个速率。
使用进气道氧传感器估算在增压空气中的水的第二种方法包括解离方法。具体地，对于解离方法，VV进气道氧传感器可以VV模式操作，其中所述参考电压从基础参考电压增长到更高的第二参考电压。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，第二参考电压可维持在低于CO2由传感器解离的电压的电压。在VV模式中，进气道氧传感器将水解离为氢气和氧气，并且除了气体中的氧量外，还测量来自解离的水分子中的氧量。通过取第二参考电压和基础参考电压下的测量值之间的差，可确定增压空气中的总水浓度的估算。此外，在CAC出口的每个温度条件下，可产生不同量的饱和水。如果在CAC出口温度条件下的饱和水是已知的(例如，在存储在控制器中的查找表中)，控制器12可从由进气道氧传感器测量的总的水浓度中减去这个值，以确定在增压空气中以水滴形式存在的水量。例如，在CAC出口温度条件下的饱和水可包括在CAC出口的饱和蒸汽压力条件下的大量水。以这种方式，控制器可从进气道氧传感器测量值中确定进入和/或排出CAC的增压空气中的液态水量。
氧传感器可以基于发动机工况以基础模式或VV模式操作。例如，如果EGR速率大于阈值速率，则氧传感器可以VV模式操作，以确定增压空气中的水量或水浓度。然而，如果EGR速率低于阈值速率，则氧传感器可以VV模式或基本模式操作，以确定在增压空气中的水量或水浓度。如果以VV模式操作是可行的(例如，传感器是VV进气道氧传感器)，则控制器12可使用VV模式测量值，以提高水存储量和/或水释放量的估算的准确度。然而，在一些实施例中，控制器可使用来自这两种操作模式的测量值，以便诊断传感器和/或确定EGR流量，如下面进一步讨论的。
控制器12可使用在第一氧传感器162和第二氧传感器160中的一个或两个处的测量值来确定在CAC 80中的水存储速率、来自CAC 80的水释放速率、在CAC 80中的水存储量(例如，在CAC 80中的水量)和/或来自CAC 80的水释放量(例如，离开CAC 80并且行进到进气歧管44的水量或水体积)中的一个或多个。例如，来自CAC 80的水释放量可从来自设置在CAC出口的第一氧传感器162的测量值来估算。控制器12可以通过上述方法中的的一种或多种(例如，稀释方法或解离方法)确定水释放量。在另一个示例中，通过比较第一氧传感器162和第二氧传感器160的测量值，可确定在CAC 80中的水存储速率和/或自CAC 80的水释放速率。具体地，如果在第一氧传感器162处确定的水浓度(或估算的水量)大于在所述第二氧传感器160处确定的水浓度(或估算的水量)，则水离开CAC 80。因此，自CAC 80的水释放速率可基于第一氧传感器162和第二氧传感器160处的水测量值之间的差。相反，如果在第二氧传感器160处确定的水浓度(或估算的水量)大于在第一氧传感器162处确定的水浓度(或估算的水量)，则水被存储在CAC 80中。因此，在CAC 80处的水存储速率可基于在第二氧传感器160和第一氧传感器162处的水测量值之间的差。进一步地，通过将水存储速率和/或水释放速率结合，控制器12可估算储存在CAC 80内的水量(例如，水存储量)。
响应于这些水存储的估算，控制器12可调节发动机致动器以调节燃烧参数，激活冷凝物吹扫程序，和/或调节致动器以增加或降低CAC冷却效率。响应于来自氧传感器的水存储测量值的发动机致动器调节在以下图4中进一步详细地呈现。
第三氧传感器164可用于确定EGR流量。例如，控制器12可基于自第三氧传感器164的反馈而估算EGR流量的稀释百分比。在一些实施例中，控制器12然后可调节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，以达到期望的进气的EGR稀释百分比。在其他示例中，EGR流量可从第一氧传感器162和第二氧传感器160中的一个或两个来确定。
控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在此特定示例中示为只读存储器芯片(ROM)106的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(RAM)108、保活存储器(KAM)110以及数据总线。控制器12可从联接到发动机10的传感器接收各种信号，用于执行各种功能以操作发动机10。除了前面讨论过的那些信号外，这些信号可包括来自MAF传感器120的进气质量空气流量的测量值；来自在发动机10内的一个位置中示意性地示出的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴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)；来自所讨论的节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自所讨论的传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可通过控制器12从信号PIP中产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用来提供在进气歧管44中的真空或压力指示。注意，可使用上述传感器的各种组合，如没有MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。进一步地，该传感器连同检测到的发动机转速可提供被引入汽缸内的充气(包括空气)的估算。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的霍尔效应传感器118可在曲轴40的每转中产生预定数量的等间隔脉冲。
可将信号发送到控制器12的其他传感器包括在增压空气冷却器80的出口的温度和/或压力传感器124、第一氧传感器162、第二氧传感器160、第三氧传感器164以及升压压力传感器126。未示出的其他传感器也可存在，例如用于确定在增压空气冷却器的入口的进气速度的传感器以及其他传感器。在一些示例中，存储介质只读存储器芯片106可用表示通过微处理器单元102可执行的指令的计算机可读数据进行编程，该指令用于执行以下描述的方法以及预期但没有具体列出的其他变体。示例程序在本文中图2至图6处描述。
图1的系统提供发动机系统，其包括进气歧管、设置在进气歧管上游的增压空气冷却器、设置在增压空气冷却器的出口的第一氧传感器、设置在增压空气冷却器的入口的第二氧传感器、以及具有用于响应于增压空气冷却器处的水存储参数而调节发动机操作的计算机可读指令的控制器，水存储参数基于第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出。在一个示例中，调节发动机操作包括调节点火正时、质量空气流量、交通工具格栅百叶窗、发动机冷却风扇、增压空气冷却器的冷却剂泵中的一个或多个，和/或使变速器挡降挡。进一步地，水存储参数包括来自增压空气冷却器的水释放量、来自增压空气冷却器的水释放速率、在增压空气冷却器中的水存储量以及在增压空气冷却器中的水存储速率中的一个或多个。在可替代的实施例中，发动机系统可不包括第二氧传感器。在本实施例中，控制器可包括用于基于排出增压空气冷却器的增压空气中的水量调节发动机致动器的计算机可读指令，水量基于第一氧传感器的输出。
图2示出用于操作氧传感器以确定在CAC处的水存储的方法200。具体地，氧传感器可以是设置在靠近CAC的出口的氧传感器。在一个示例中，方法200可由图1所示的控制器12执行。方法200可在发动机系统中使用，其中只有在CAC出口处的氧传感器(例如在图1中示出的第一氧传感器162)用于确定在CAC处的水存储参数。例如，发动机系统可不具有设置在CAC入口的氧传感器(例如在图1中示出的第二氧传感器160)。
所述方法在202处开始于通过估算和/或测量发动机工况。发动机工况可包括发动机转速和负载、EGR流率、质量空气流率、增压空气冷却器的条件(例如，入口和/或出口温度和压力)、湿度、环境温度、扭矩需求等。在204处，该方法包括确定EGR流量是否小于阈值。该阈值可包括EGR的阈值量或阈值EGR流率。阈值流量可基于最大EGR流率，其中水是增压空气中的主要稀释剂(例如，增压空气中的稀释剂主要是水并且作为稀释剂的EGR可被忽略)。以这种方式，阈值可基于最大EGR流率，其中氧传感器稀释测量值给出准确的水估算。例如，如上所述，如果EGR作为附加的稀释剂存在，由于增压空气中的稀释剂，稀释方法可能给出不准确的水估算。因此，在一个示例中，阈值EGR流率可大体上为零。在另一个示例中，阈值可以是大于零但足够小的EGR流的速率或量，以便氧传感器给出在一定的准确度百分比内的准确的水估算。
在204处，如果EGR流量不小于阈值，则该方法继续进行到206，从而以VV模式操作氧传感器。方法在206处可包括将氧传感器的参考电压从基础的第一电压增加到第二电压。该方法还可包括确定基础参考电压和第二参考电压之间的泵电流的变化。如上所述，泵电流的变化可指示气体中的氧量以及从气体(例如，增压空气)中的水分子中解离的氧量。该方法从206前进到208，以基于泵电流的变化确定增压空气中(例如，在CAC出口的增压空气中)的总的水(例如，冷凝物)浓度。然后，在210处，该方法包括确定在CAC出口(例如，排出CAC)的增压空气中的液态水(例如，水滴)的量。该水量可以是来自CAC的水释放量。在210处，该方法可包括将CAC出口温度的饱和水值从总的水浓度中减去。饱和水值可包括在CAC出口的饱和蒸汽压力条件下的大量水。如上所讨论的，该控制器可从在存储在控制器中的各种CAC出口温度的饱和水值的查找表中确定饱和水值。在212处，控制器可基于在210处确定的水释放量调节发动机致动器。用于响应于水释放量调节发动机致动器的方法在图4中呈现。
返回到204，如果EGR流量小于阈值，则该方法继续前进到214，从而以基本模式或VV模式操作氧传感器，并且然后估算离开CAC的增压空气中的水量(例如，水释放量)。在一个示例中，如果氧传感器不是VV传感器，则氧传感器可在基本参考电压或预先设定的参考电压下操作，并使用稀释方法估算水释放量。如上面所讨论的，稀释方法可包括测量排出CAC出口的增压空气中的氧量。假设增压空气中的稀释剂是水，控制器可基于空气中的氧浓度与增压空气中测量的氧浓度确定增压空气中的水量。由于氧传感器可设置在CAC出口，所以增压空气中的水量可以是来自CAC的水释放量的估算。
在可替代的示例中，如果氧传感器是VV传感器，则氧传感器可以基本模式或VV模式操作，并分别通过稀释方法或解离法确定水释放量。操作模式可基于EGR流量。在一个示例中，控制器可以VV模式操作VV氧传感器，以增加水估算的准确度。以VV模式操作氧传感器包括将氧传感器的参考电压提高到第二参考电压，并且然后使用解离方法确定水释放量。在214处，该方法可包括与在上面的206-210处所讨论的相同的步骤。在另一个示例中，当不太准确的水测量可被接受时，控制器可以基本模式操作VV氧传感器。例如，如果诸如高湿度和低环境温度的冷凝物形成条件不存在，则氧传感器可以基本模式操作。确定水释放量之后，该方法继续前进到212，以基于水释放量调节发动机致动器。基于水释放量调节发动机致动器的方法在图4呈现，下面将进一步讨论。
图3示出用于操作氧传感器以确定在CAC的水存储的方法300。具体地，氧传感器可以是设置为靠近CAC出口的第一氧传感器(例如，出口氧传感器)和设置为靠近CAC入口的第二氧传感器(例如，入口氧传感器)。在一个示例中，方法300可由图1所示的控制器12执行。方法300可在发动机系统中使用，其中在CAC出口的第一氧传感器(例如图1中所示的第一氧传感器162)和/或在CAC入口的第二氧传感器(例如图1中所示的第二氧传感器160)用来确定在CAC处的水存储参数。
所述方法在302处开始于估算和/或测量发动机工况。发动机工况可包括发动机转速和负载、EGR流率、质量空气流率、增压空气冷却器的条件(例如，入口和/或出口温度和压力)、湿度、环境温度、扭矩需求等。在304处，该方法包括确定EGR流量是否小于阈值。该阈值可包括EGR的阈值量或阈值EGR流率。阈值可基于最大的EGR流率，其中氧传感器稀释测量值给出准确的水估算。例如，如上所述，如果EGR作为附加的稀释剂存在，由于增压空气中的稀释剂，稀释方法可给出不准确的水估算。因此，在一个示例中，阈值EGR流率可大体上为零。在另一个示例中，阈值可以是大于零但足够小的EGR流的速率或量，以便氧传感器给出在一定的准确度百分比内的准确的水估算。
在304处，如果EGR流量处于阈值或大于阈值，则该方法继续前进到306，从而以VV模式操作CAC入口和出口氧传感器以测量增压空气中的氧。在306处，该方法还包括基于设置在CAC出口的氧传感器(例如，出口氧传感器)的输出估算来自CAC的水释放量。以VV模式操作氧传感器和从出口氧传感器估算水释放量可遵循与上文在图2的方法200中的步骤206-210处所概述的相同过程。如上所述，水释放量可基于泵电流的变化，以及在CAC出口温度条件下的饱和水值。CAC出口温度条件可从设置在CAC出口的温度传感器(例如图1中所示的传感器124)确定。
当在306处以VV模式进行测量后，所述方法继续前进到308。在308处，控制器可比较入口氧传感器和出口氧传感器的输出或测量值，以确定水释放速率或水存储速率。在一个示例中，比较传感器输出可包括取水估算值之间的差。水估算值可包括在增压空气中的液态水的量，如上所述。在另一个示例中，水估算值可包括在增压空气中的水的总量(例如，总的水浓度)。在该示例中，在CAC出口温度下的饱和水值可不从该量中减去，如图2中的210处所示。在又一个示例中，水估算值可包括仅基于在较高的第二参考电压的泵电流(而不是当增加参考电压时泵电流的变化)的水估算值。当在水估算值之间取差值时，可使用入口氧传感器和出口氧传感器的相同的水估算值。例如，控制器可从入口氧传感器的水估算值中减去出口氧传感器的水估算值，水估算值是相同类型的水估算值。如果水估算值的差为正，则水可存储在CAC内并且水估算值的差是CAC的水存储速率。可替代地，如果水估算值的差为负，则水可从CAC释放并且水估算值的差是来自CAC的水释放速率。
在确定水释放速率或水存储速率后，该方法继续前进到310，以确定水存储量。在一个示例中，在310处，该方法可包括结合水释放速率和/或水存储速率以确定水存储量。水存储量可以是在CAC中存储的水量或冷凝物量。水存储量可随着冷凝物形成条件的增加而增加。冷凝物形成条件可包括增加环境湿度和/或降低环境温度。
在312处，基于所确定的水释放量、水存储量、水释放速率和/或水存储速率，控制器可调节发动机致动器。在一个示例中，控制器可调节发动机致动器，以随着水存储量增加而降低CAC的冷却效率。在另一个示例中，控制器可调节发动机致动器，以随着水存储增加而从CAC吹扫冷凝物。在又一个示例中，控制器可调节发动机致动器，以随着水释放速率和/或水释放量增加而增加燃烧稳定性。基于在CAC处的水释放量、水存储量、水释放速率和/或水存储速率调节发动机致动器的方法在图4呈现，下面将进一步描述。
返回到304处，如果EGR流量改为小于阈值，则该方法继续前进到314。在314处，所述方法包括在基础的第一电压下操作入口氧传感器和出口氧传感器两者(例如，以基本模式操作)并且测量增压空气的氧浓度。如上所述，该控制器可使用稀释方法，以从分别来自入口氧传感器和出口氧传感器的氧浓度测量值中估算在CAC的入口和出口处的增压空气中作为稀释剂的水量。
在316处，所述方法包括将入口氧传感器和出口氧传感器的参考电压从基础的第一电压增加到第二电压。因此，在316处，该方法包括以VV模式操作入口氧传感器和出口氧传感器。在316处，以VV模式操作氧传感器以及测量增压空气中的氧浓度遵循与在306处和图2中呈现的方法200的206-210处所述的相同过程。
在318处，控制器估算自CAC的水释放量(例如，在排出CAC的增压空气中的水量)。该控制器可基于CAC出口氧传感器测量值以基本模式或VV模式确定水释放量。如上参考图2所述，使用哪一个传感器测量值(例如，基本模式测量值或VV模式测量值)可基于期望的准确度水平和/或附加的发动机工况。
该方法从318继续前进到308，以比较来自入口氧传感器和出口氧传感器的测量值和相应的水估算值，如上所述。除了上述的示例外，水估算值可包括来自入口氧传感器和出口氧传感器的水稀释的估算值。控制器可从水浓度或从入口氧传感器和出口氧传感器中确定的其他水估算值之间的差而确定水释放速率和/或水存储速率。确定在CAC的水释放速率和/或水存储速率后，该方法然后继续前进到310以确定水存储量，并且最后进行到312以基于CAC的确定的水存储参数调节发动机致动器。如上所述，CAC的水存储参数可包括水释放量、水存储量、水释放速率和/或水存储速率中的一个或多个。响应于这些参数的发动机致动器调节的进一步细节参考图4在下面讨论。
现在转向图4，其示出用于基于CAC中的水存储而调节发动机致动器和/或发动机操作的方法400。在一个示例中，方法400可由图1所示的控制器12执行。方法400在402开始于从一个或多个氧传感器获得氧传感器数据。所述一个或多个氧传感器可包括靠近CAC入口的氧传感器(例如图1中所示的第二氧传感器160)和/或设置为靠近CAC出口的氧传感器(例如图1中所示的第一氧传感器162)。例如，在402处，该方法可包括获得分别在图2和图3呈现的方法200或方法300中确定的CAC水存储数据或参数。水存储参数可包括水存储速率(例如，在CAC内水积聚的速率)、水存储量(例如，在CAC中存储的水量)、水释放速率(例如，在增压空气流中水排出CAC的速率)和/或水释放量(例如，在排出CAC的增压空气中的水量)中的一个或多个。
在404处，该方法包括确定水存储速率(例如，冷凝物存储速率)是否大于阈值速率。在一个示例中，阈值水存储速率可基于其中冷凝物的阈值量可在CAC中累积的速率。如果立刻从CAC中吹出并且由发动机摄取，则冷凝物(或水)的阈值量可导致发动机失火或者不稳定燃烧。如果水存储速率大于阈值速率，则该方法继续前进到406，以降低CAC的冷却效率。降低CAC的冷却效率可包括闭合或减小交通工具格栅百叶窗的开口、关闭或减小发动机冷却风扇或专用CAC风扇的速度、和/或降低冷却剂冷却的CAC的冷却剂泵的速度中的一个或多个。也可进行其他发动机致动器的调节以降低CAC的冷却效率，从而减少冷凝物的形成。在一个示例中，控制器可调节上述发动机致动器(例如，风扇、格栅百叶窗等)以将CAC温度增加到高于露点温度。
在降低CAC冷却效率后，该方法继续前进到408，以确定在CAC处的水存储量是否大于阈值量。如上面所讨论的，水存储量可以是CAC内存储或积聚的冷凝物量或水量。在一个示例中，阈值水存储量可基于水量，如果从CAC中吹出并且立刻由发动机全部摄取，则该水量可导致发动机失火和/或不稳定燃烧。如果在CAC的水存储量大于阈值量，则该方法继续前进到410，以从CAC吹扫累积的冷凝物。在410处，基于发动机工况，控制器可激活各种冷凝物吹扫程序以从CAC排出冷凝物。例如，在踩加速器踏板或发动机气流的其他增加过程中，该控制器可限制发动机气流的增加，以可控地从CAC释放冷凝物并且进入发动机的进气歧管。在另一个示例中，即使不存在增加的扭矩请求，该控制器也可增加发动机气流，以从CAC吹扫冷凝物。在一个示例中，控制器可通过使变速器挡降挡而增加发动机气流。在另一个示例中，增加发动机气流可包括增大节气门的开口以增加质量空气流量。在410处，该方法还可包括在各种冷凝物吹扫程序期间调节附加发动机致动器，如点火正时、空燃比等。可替代地，如果在408处水存储量不大于阈值量，则该方法可继续前进到412，以将发动机气流维持在所要求的水平，并维持发动机工况。
返回到404，如果水存储速率不大于阈值速率，则该方法继续前进到414，以确定水释放速率是否大于阈值速率和/或自CAC的水释放量是否大于阈值量。阈值水释放速率和/或阈值水释放量可基于水量，当由发动机摄取时，该水量可造成不稳定燃烧和/或发动机失火。如果在414处满足两个条件中的任何一个，该方法继续前进到416，以调节燃烧参数和/或限制至发动机的气流。在一个示例中，调节燃烧参数可包括调节点火正时以在水摄取(例如，从CAC释放的水)的过程中提高燃烧稳定性。例如，在踩加速器踏板期间，当水释放速率和/或水释放量大于其各自的阈值时，控制器可提前点火正时。在另一个示例中，当水释放速率和/或水释放量大于其各自的阈值时(例如，在冷凝物吹扫程序期间)，如果踏板位置是相对恒定的或低于阈值位置，则控制器可延迟点火正时。点火延迟或点火提前的量可基于水释放速率和/或水释放量。在其他示例中，附加的或可选择的燃烧参数可在水释放条件期间被调节。
如果在414处水释放速率和水释放量不大于其各自的阈值，则该方法继续前进到412，以维持发动机工况。在可替代的实施例中，在414之后，该方法还可包括确定CAC中水存储量是否大于阈值量(如在408处所示)。在该实施例中，该方法可直接从414继续前进到408，并且然后如上所述继续前进。
以这种方式，控制器可调节发动机致动器，以在水从CAC释放期间减少在CAC处的冷凝物形成和/或提高燃烧稳定性。该控制器可将发动机致动器调节基于水存储和/或水释放(例如，在排出CAC的增压空气中的水量)参数。进一步地，基于来自设置在CAC周围(例如，在CAC的入口和/或出口)的一个或多个氧传感器的输出，控制器可确定CAC水存储参数和/或水释放参数。
除了控制CAC的冷却效率和/或燃烧参数外，来自入口CAC氧传感器和出口CAC氧传感器的输出可用于各种诊断。在一个示例中，控制器可以使用氧传感器输出来诊断替代模型和/或估算CAC效率、CAC冷凝物，和/或CAC露点。例如，从入口CAC氧传感器和出口CAC氧传感器确定的水存储速率(或量)可与从CAC冷凝物模型中的一个确定的预期的水存储速率进行比较。如果两个水存储速率估算不在彼此的阈值内，则控制器可指示在冷凝物模型中的误差。然后，控制器可以对模型进行调节以提高准确度。示例CAC冷凝物估算和/或模型的说明参考图5至图6在下面描述。
在另一个示例中，通过在一定的工况下比较在CAC入口氧传感器和出口氧传感器的测量值和/或输出，控制器可诊断氧传感器的运行。例如，在发动机工况下，当预期进入和排出CAC的增压空气之间的氧浓度没有差异时，该控制器可比较氧传感器的读数。如果入口氧传感器和出口氧传感器之间的氧浓度测量值存在差异，则控制器可确定传感器中的一个或两个衰退。用于诊断入口氧传感器和出口氧传感器的发动机工况可包括没有EGR流量(或低于阈值的EGR流率)以及在CAC处的冷凝物中没有净变化中的一个或多个。例如，在CAC处的冷凝物中没有净变化可包括没有冷凝物在CAC中形成或没有冷凝物离开CAC(例如，大体上为零的水存储速率和水释放速率)。
图5示出用于基于发动机工况指示设置在CAC出口的第一氧传感器和设置在CAC入口的第二氧传感器的衰退的方法500。在可替代的实施例中，第一氧传感器可设置在CAC的下游和发动机燃烧室的上游，并且第二氧传感器可设置在CAC的上游和压缩机的下游。在一个示例中，方法500可由图1所示的控制器12执行。进一步地，第一氧传感器可称为出口氧传感器，并且第二氧传感器可以称为入口氧传感器。
该方法在502开始于估算和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括发动机转速和负载、EGR流率、质量空气流率、增压空气冷却器的条件(例如，入口和/或出口温度和压力)、湿度、环境温度、扭矩需求等。在504处，该方法包括确定CAC中冷凝物的水平或冷凝物的量。这可包括检索细节，例如环境空气温度、环境空气湿度、入口和出口的增压空气温度、入口和出口的增压空气压力和来自多个传感器的空气质量流率，以及基于检索到的数据确定在CAC中形成的冷凝物的量。在一个示例中，在506处，以及如图6中的模型进一步阐述的，在CAC内的冷凝物形成的速率可基于环境温度、CAC出口温度、质量流量、EGR和湿度。在另一个示例中，在508处，冷凝物形成值可映射到CAC出口温度以及CAC压力与环境压力的比。在可替代的示例中，冷凝物形成值可映射到CAC出口温度和发动机负载。发动机负载可以是空气质量、扭矩、加速器踏板位置和节气门位置的函数，并且因此可提供通过CAC的空气流动速度的指示。例如，由于CAC冷却表面和相对低的进气流动速度，与相对冷却的CAC出口温度结合的中等发动机负载可指示高冷凝物形成值。该映射还可包括用于环境温度的调节剂。
在510处，该方法包括确定是否没有冷凝物在CAC中形成以及是否没有冷凝物离开CAC。在可替代的示例中，在510处，该方法可包括确定低于阈值的冷凝物是否在CAC中形成以及低于阈值的冷凝物是否离开CAC。在一个示例中，阈值可以大体上为零，使得没有冷凝物在CAC中形成以及没有冷凝物离开CAC。在另一个示例中，阈值可以是大于零的冷凝物水平或速率。因此，在一个示例中，在510处，该方法可包括确定如在504确定的冷凝物形成的量和/或速率是否大体上为零。在另一个示例中，在510处，该方法可包括确定冷凝物形成的量和/或速率是否小于阈值。如上所讨论的，该阈值可指示在CAC处没有净冷凝物的形成。在510处，该方法还可包括确定冷凝物释放速率(例如，水释放速率)和/或冷凝物释放量(例如，水释放量)是否小于阈值。冷凝物的释放速率和/或释放量可基于在CAC中确定的冷凝物水平、质量空气流量、湿度、CAC温度等中的一个或多个。例如，如果CAC中的冷凝物水平低于阈值和/或质量空气流量低于用于吹扫冷凝物的流量阈值，则控制器可推断冷凝物释放速率大体上为零。
如果控制器确定冷凝物在CAC中形成和/或冷凝物离开CAC，则该方法继续前进到512，以不诊断氧传感器。该方法可返回到该方法的开始处，并等待直到满足510处的条件。可替代地，如果控制器确定没有冷凝物在CAC中形成并且没有冷凝物离开CAC(例如，从此处吹扫)，则该方法继续前进到514。在514处，该方法包括确定EGR流率是否小于阈值。在一个示例中，阈值EGR流率可大体上为零。因此，如果没有EGR，则氧传感器诊断只可继续前进。在另一个示例中，阈值EGR流速可是大于零但足够小的速率，以便EGR流量不会造成入口氧传感器和出口氧传感器之间的氧传感器输出(例如，氧气浓度)的差。如果在514处EGR不低于阈值，则该方法继续前进到512，以不诊断氧传感器。然后该方法可返回到开始处。
然而，在514处，如果EGR低于阈值，则该方法继续前进到516，以获得在CAC出口氧传感器(OS)和入口氧传感器(IS)处的氧传感器输出。氧传感器输出数据可包括当氧传感器以VV模式操作时经由解离方法获得的氧气浓度和/或当氧传感器以基本模式操作时经由稀释方法获得的氧浓度中的一个或多个，如上所述。当在516处获得用于氧传感器诊断的传感器数据时，入口氧传感器和出口氧传感器两者都可以相同模式操作。
在518处，该方法包括确定在出口氧传感器处估算的氧浓度是否在入口氧传感器处估算的氧浓度的阈值内。在可替代的实施例中，除了氧浓度以外的不同类型的氧传感器输出(例如，泵电流)可在518处进行比较。阈值可预先设定，并且可基于期望的百分比准确度或传感器的准确度公差。如果两个传感器读数都在彼此的阈值内，则该方法继续前进到520，以确定氧传感器没有衰退。然后，用于确定冷凝物存储参数以及响应于冷凝物存储参数调节发动机致动器的氧传感器操作可如上所述继续。
可替代地，在518处，如果由出口氧传感器测量的氧浓度和由入口氧传感器测量的氧浓度不在彼此的阈值内，则该方法继续前进到522。在522处，控制器可指示氧传感器运行的可能的衰退。在522处，该方法可包括将入口氧传感器和出口氧传感器调零和/或重新设定入口氧传感器和出口氧传感器，并且然后重新测量在CAC的入口和出口处的增压空气中的氧。在524处，控制器确定在出口氧传感器处的新的氧浓度估算是否在入口氧传感器处的新的氧浓度估算的阈值内。在一个示例中，在524处的阈值和在518处的阈值可以是相同的。在另一个示例中，在524处的阈值可比在518处的阈值小或大。如果在入口氧传感器和出口氧传感器处的新的氧浓度测量值在彼此的阈值内，则该方法继续前进到520，以确定该传感器没有衰退并且继续氧传感器操作。然而，如果在出口氧传感器处确定的氧浓度不在入口氧传感器处确定的氧浓度的阈值内，则在526处，控制器可确定入口氧传感器和出口氧传感器中的一个或多个衰退。在一个示例中，在526处，控制器可通知交通工具操作员氧传感器需要维修。
在一些实施例中，在502之前，方法500可包括确定是否是执行传感器诊断的时间的步骤。在一个示例中，传感器诊断(例如方法500)可在自上次传感器诊断的发动机操作的持续时间之后由控制器执行。持续时间可以是预先设定的值。可替代地，每当满足传感器诊断条件时，可执行传感器诊断。如上面在510和514处所述，传感器诊断条件可包括没有冷凝物在CAC中形成或没有冷凝物离开CAC，以及EGR流率低于阈值。
以这种方式，在发动机操作期间，当小于阈值的冷凝物在增压空气冷却器中形成并且小于阈值的冷凝物离开增压空气冷却器时，发动机方法可包括指示相对于彼此设置在增压空气冷却器下游的第一氧传感器和设置在增压空气冷却器上游的第二氧传感器的衰退。例如，如果由于大于最大阈值导致传感器彼此不一致，则可确定传感器中的一个和/或两个衰退，并且可产生衰退指示，例如通过存储在控制器的存储器中的诊断代码。在一个示例中，基于增压空气冷却器中的冷凝物量的估算，确定在增压空气冷却器中形成的小于阈值的冷凝物，该估算基于质量空气流量、环境温度、增压空气冷却器出口温度、增压空气冷却器压力、环境压力、排气再循环量和湿度中的每个。在另一个示例中，基于增压空气冷却器中的冷凝物量的估算，确定在增压空气冷却器中形成的小于阈值的冷凝物，该估算基于增压空气冷却器出口温度和增压空气冷却器压力与环境压力的比。进一步地，离开增压空气冷却器的小于阈值的冷凝物基于增压空气冷却器中冷凝物的估算量、质量空气流量、湿度和/或增压空气冷却器温度中的一个或多个。
当排气再循环流量小于大体上为零的阈值时，该方法还可包括指示第一氧传感器和第二氧传感器的衰退(例如，诊断输出)。响应于第一氧传感器的输出不在第二氧传感器的输出的阈值内，可指示第一氧传感器和第二氧传感器中的一个或多个的衰退。在一个示例中，指示衰退包括通知交通工具操作员一个或多个氧传感器衰退。此外，在指示衰退之前，该方法可包括将第一氧传感器和第二氧传感器归零，以及然后响应于第一氧传感器的输出不在第二氧传感器的输出的阈值内，将第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出重新比较。在一个示例中，第一氧传感器的输出和第二氧传感器的输出包括增压空气的氧浓度。
图6示出用于估算CAC内存储的冷凝物的量的方法600。基于在CAC中的冷凝物形成的量或速率，可执行诸如那些在图5所讨论的氧传感器诊断。
该方法在602处开始于确定发动机工况。这些工况可包括，如先前在502处详述的，环境条件、CAC条件(入口和出口温度和压力、通过CAC的流率等)、质量空气流量、MAP、EGR流量、发动机转速和负载、发动机温度、升压等。接下来，在604处，所述程序确定环境湿度是否是已知的。在一个示例中，基于联接到发动机的湿度传感器的输出，环境湿度可以是已知的。在另一个示例中，湿度可从下游UEGO传感器推断或从信息电子装置(例如，网络连接、交通工具导航系统等)或雨传感器信号/雨刷传感器信号中获得。如果湿度不是已知的(例如，如果发动机不包括湿度传感器)，则在606处，湿度可设定为100％。然而，如果湿度是已知的，如由湿度传感器提供的已知湿度值可用作在608处设定的湿度。
环境温度和湿度可用来确定进气的露点，其可以进一步受到进气中的EGR量的影响(例如，EGR可具有与大气中的空气不同的湿度和温度)。露点与CAC出口温度之间的差指示冷凝物是否将在冷却器内形成，并且质量空气流量可影响多少冷凝物实际上累积在冷却器内。在610处，根据CAC出口温度和压力，算法可计算在CAC出口处的饱和蒸汽压力。然后，该算法在612处计算该饱和蒸汽压力下的水的质量。最后，通过从在环境空气中的水的质量中减去CAC出口处的在饱和蒸汽压力条件下的水的质量，在614处确定CAC出口处的冷凝物形成速率。在616处通过确定冷凝物测量值之间的时间量，方法600可在618处确定自从上次测量后CAC内冷凝物的量。在620处通过将在618处估算的冷凝物值加入到之前的冷凝物值中并且然后减去自上次程序后任何冷凝物损失(即，例如经由吹扫程序去除的冷凝物量)，在622处计算CAC中的当前冷凝物量。如果CAC出口温度高于露点，则冷凝物损失可认为是零。可替代地，在620处，去除的冷凝物量可根据空气质量建模或凭经验确定，并且结合每个软件任务循环(即，与程序600的每次运行结合)。
因此，图6的方法可在图5的程序期间由控制器使用，以使用用于估算在CAC处的冷凝物量的建模方法。在可替代的实施例中，发动机控制系统可使用映射方法，以将在CAC处的冷凝物量映射到CAC入口温度/出口温度、环境湿度和发动机负载。例如，在图5的程序期间这些值可映射并存储在由控制器检索的查找表中(在508处)，并且随后进行更新。
图7示出了基于在CAC处的水存储的发动机操作的调节的图形示例。具体地，曲线图700在曲线702处示出了第一氧传感器的输出的变化、在曲线704处示出第二氧传感器的输出的变化、在曲线706处示出基于氧传感器输出的CAC水存储的变化、在曲线708处示出基于一个或多个冷凝物模型的CAC水存储的变化、在曲线712处示出EGR流量的变化、在曲线714处示出踏板位置(PP)的变化、在曲线716处示出点火正时的变化、在曲线718处示出交通工具格栅百叶窗的位置的变化、在曲线720处示出质量空气流量的变化、以及在曲线722处示出传感器衰退的变化。第一氧传感器可设置在CAC的出口，并且在本文中称为出口氧传感器。第二氧传感器可设置在CAC的入口，并且在本文中称为入口氧传感器。在可替代的实施例中，CAC可仅包括在CAC的入口或出口的一个氧传感器。例如，CAC可仅包括出口氧传感器。
曲线706示出在CAC中的水存储的变化，水存储基于来自入口氧传感器和出口氧传感器的输出。在曲线706处所示的水存储可包括在CAC中的水存储量或在CAC中的水存储速率。曲线708还基于一个或多个冷凝物模型示出了水存储数据。在一个示例中，在曲线708处的水存储可包括从图6处所示的冷凝物模型中估算的水存储量或水存储速率。
在时刻t1之前，在CAC中的水存储可小于阈值T1(曲线706)，并且来自CAC的水释放可小于阈值T2(曲线710)。此外，踏板位置可以是相对恒定的(曲线714)并且格栅百叶窗可关闭(曲线718)。在时刻t1之前，入口氧传感器输出可增加。在一个示例中，入口氧传感器输出可以是在增压空气中的氧浓度或估算的氧量。这可指示进入CAC的增压空气中的增加的水量。结果，CAC水存储水平可在时刻t1之前增加(曲线706)。在时刻t1，CAC水存储水平增加高于阈值T1(曲线706)。作为回应，控制器可关闭格栅百叶窗(曲线718)，以减少CAC中的冷凝物形成。在可替代的实施例中，控制器可调节可替代或附加的发动机致动器，以减少冷凝物形成。例如，在时刻t1，控制器可附加地或可替代地关掉发动机冷却风扇。
在时刻t2和时刻t3之间，CAC水存储水平可降低。在时刻t2，CAC水存储可降低到低于阈值T1(曲线706)。作为回应，控制器可重新打开格栅百叶窗(曲线718)。在可替代的实施例中，格栅百叶窗可在时刻t2维持打开。并且在时刻t2之前，质量空气流量开始增加。在一个示例中，控制器可基于发动机操作增加质量空气流量。在另一个示例中，控制器可增加质量空气流量以吹扫来自CAC的所存储的冷凝物。随着质量空气流量增加，出口氧传感器的输出也增加。输出的这种增加可指示排出CAC的增压空气中的水的增加。结果，自CAC的水释放可在时刻t2和时刻t3之间增加(曲线710)。在时刻t3，CAC水释放增加到高于阈值T2。作为回应，控制器从MBT延迟点火正时(曲线716)。因为踏板位置在时刻t3维持相对恒定，所以控制器可延迟点火正时，而不是提前点火正时。当发动机摄取释放的水(如冷凝物)时，在自CAC的水释放期间延迟点火可增加燃烧稳定性。在时刻t4，自CAC的水释放下降到低于阈值T2(曲线710)。然后控制器停止延迟点火(曲线716)。
在时刻t4和时刻t5之间，EGR流量可降低到低于阈值T3。在一个示例中，阈值T3可大体上为零，使得EGR关闭。在另一个示例中，阈值T3可以为大于零的流率。还在时刻t4和时刻t5之间，基于冷凝物模型，在CAC中的水存储可降低到低于阈值(曲线708)。在一个示例中，阈值可大体上为零。结果，可推断没有冷凝物在CAC中形成。基于发动机工况，控制器也可确定没有冷凝物离开CAC(例如，小于阈值的冷凝物离开CAC)。在发动机操作期间，其中没有冷凝物(或小于阈值的冷凝物)在CAC中形成并且离开CAC，出口氧传感器和入口氧传感器可具有类似的输出。然而，在时刻t5，入口氧传感器的输出和出口氧传感器输出可通过例如在724处指示的阈值等阈值彼此偏离。结果，控制器可指示传感器衰退，如在曲线722处所示。指示传感器衰退可包括指示入口氧传感器和出口氧传感器中的一个或多个衰退。在一个示例中，控制器可在时刻t5通知交通工具操作员传感器衰退。
以这种方式，来自设置在靠近CAC出口和/或CAC入口的一个或多个氧传感器的输出可用于确定在CAC处的水存储。在一个示例中，设置在CAC出口的氧传感器可用于确定排出CAC的增压空气中的水的存在和/或水量。在另一个示例中，设置在CAC出口的第一氧传感器和设置在CAC入口的第二氧传感器可用于确定离开CAC的水量(例如，水释放量)、水离开CAC的速率(例如，水释放速率)、CAC内的水量(例如，水存储量)、以及CAC内的水累积速率(例如，水存储速率)中的一个或多个。响应于一个或多个上述CAC水存储参数，控制器可调节一个或多个发动机致动器。例如，响应于高于阈值的水存储量或水存储速率，控制器可调节交通工具格栅百叶窗、发动机冷却风扇、和/或发动机冷却剂泵，以降低CAC冷却效率。在另一个示例中，响应于增加高于阈值的水释放量和/或水释放速率，控制器可调节点火正时和/或发动机气流(或质量空气流量)。在又一个示例中，响应于增加高于阈值的水存储量，控制器可经由调节节气门和/或降挡操作而调节发动机气流，从而吹扫来自CAC的冷凝物。以这种方式，可实现确定来自一个或多个氧传感器的CAC的水存储参数的技术效果，从而减少CAC冷凝物的形成并提高燃烧稳定性。
作为一个实施例，发动机方法可包括基于排出增压空气冷却器的增压空气中的水量调节发动机致动器，水量基于设置在增压空气冷却器下游的氧传感器的输出。在一个示例中，氧传感器可设置在增压空气冷却器的出口。在第一示例中，响应于排气再循环流量处于阈值或高于阈值，氧传感器可以可变电压模式操作。所述阈值可基于最大排气再循环流率，其中水是增压空气中的主要稀释剂。以可变电压模式操作氧传感器可包括将氧传感器的参考电压从基础的第一电压增加到第二电压，第二电压高于第一电压。然后，当参考电压从第一电压增加到第二电压时，水量可基于泵电流的差估算。水量还可基于在增压空气冷却器的出口温度条件下的饱和水值。在第二示例中，响应于排气再循环流量小于阈值，氧传感器可以基本模式和可变电压模式中的一个或多个操作。
基于水量调节发动机致动器可包括响应于排出增压空气冷却器的增压空气中的水量大于阈值而调节点火正时和/或限制发动机气流增加中的一个或多个。在一些实施例中，排出增压空气冷却器的增压空气中的水量进一步基于设置在增压空气冷却器上游的氧传感器的输出。该方法然后还可包括基于增压空气冷却器水存储参数调节发动机致动器，水存储参数包括自增压空气冷却器的水释放量、自增压空气冷却器的水释放速率、增压空气冷却器中的水存储量和增压空气冷却器中的水存储速率中的一个或多个，水存储参数基于设置在增压空气冷却器下游的氧传感器的输出和设置在增压空气冷却器上游的氧传感器的输出。
作为另一个实施例，发动机方法可包括基于在增压空气冷却器的水存储参数调节发动机致动器，水存储参数基于设置在增压空气冷却器出口的第一氧传感器的输出。水存储参数包括排出增压空气冷却器的增压空气中的水量。进一步地，调节发动机致动器包括响应于排出增压空气冷却器的增压空气中的水量增加到高于阈值量而调节点火正时和限制发动机气流中的一个或多个。基于第一氧传感器的泵电流以及在增压空气冷却器的出口温度条件下的饱和水值来估算水量。在一个示例中，调节点火正时包括当踏板位置增加时提前点火正时。在另一个示例中，调节点火正时包括当踏板位置低于阈值位置时延迟点火正时。
所述水存储参数还可包括自增压空气冷却器的水释放速率、在增压空气冷却器处的水存储速率、以及在增压空气冷却器处的水存储量。水释放速率、水存储速率和水存储量基于第一氧传感器的输出和设置在增压空气冷却器入口的第二氧传感器的输出。在一个示例中，调节发动机致动器包括响应于水释放速率增加到高于阈值速率而调节点火正时和质量空气流量中的一个或多个。在另一个示例中，调节发动机致动器包括响应于水存储速率增加到高于阈值速率而调节交通工具格栅百叶窗、发动机冷却风扇和增压空气冷却器的冷却液泵中的一个或多个，以降低增压空气冷却器的冷却效率。在又一个示例中，调节发动机致动器包括响应于水存储量增加到高于阈值量而增加发动机气流以吹扫来自增压空气冷却器的冷凝物。
作为又一个实施例，发动机方法可包括响应于在增压空气冷却器的水存储参数而调节发动机操作以及产生诊断，水存储参数基于设置在增压空气冷却器下游的第一氧传感器的输出以及设置在增压空气冷却器上游的第二氧传感器的输出。具体地，第一氧传感器可设置在增压空气冷却器的出口并且第二氧传感器可设置在增压空气冷却器的入口。该方法还可包括响应于排气再循环流量处于阈值或高于阈值而以可变电压模式操作第一氧传感器和第二氧传感器，该阈值基于最大排气再循环流率，其中水是增压空气中的主要稀释剂。以可变电压模式操作第一氧传感器和第二氧传感器包括将第一氧传感器和第二氧传感器的参考电压从基础的第一电压增加到第二电压，第二电压高于第一电压。进一步地，该方法可包括响应于排气再循环流量小于阈值而以基本模式和可变电压模式中的一个或多个操作第一氧传感器和第二氧传感器。
在增压空气冷却器处的水存储参数包括自增压空气冷却器的水释放量、自增压空气冷却器的水释放速率、在增压空气冷却器中的水存储量、以及在增压空气冷却器中的水存储速率中的一个或多个。调节发动机操作包括响应于水释放量增加到高于阈值量或水释放速率增加到高于阈值速率中的一个而调节点火正时和质量空气流量中的一个或多个。调节发动机操作还可包括响应于水存储速率增加到高于阈值速率而调节交通工具格栅百叶窗、发动机冷却风扇和增压空气冷却器的冷却剂泵中的一个或多个，以降低增压空气冷却器的冷却效率。调节发动机操作还可包括响应于水存储量增加到高于阈值量而增加发动机气流以吹扫来自增压空气冷却器的冷凝物。此外，产生诊断包括第一氧传感器和第二氧传感器的诊断功能和/或增压空气冷却器效率和冷凝物模型的诊断误差中的一个或多个。
注意，本文中包括的示例控制和估算程序可用于各种发动机和/或交通工具系统配置。本文所述的具体程序可表示任何数量的处理策略中的一种或多种，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。同样地，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理顺序不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为易于说明和描述而提供。可根据所使用的具体策略重复执行所示动作、操作和/或功能的一种或多种。进一步地，所述动作、操作和/或功能可以图形方式呈现被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂存存储器中的代码。
应该理解，因为能有许多变化，所以本文所公开的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为具有限制意义。例如，上述技术可应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合，以及本文所公开的其他特征、功能和/或性质。
随附权利要求特别指出视为新颖的和非显而易见的特定的组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元素或“第一”元素或其等价物。这些权利要求应理解为包括一个或多个此类元素的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元素。所公开的特征、功能、元素和/或性质的其他组合和子组合可由本权利要求书的修改或通过在本申请或相关申请中提交的新的权利要求而要求保护。这些权利要求，无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、相等或不同，仍视为包括在本公开的主题内。