用于氧传感器的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请大体涉及被包括在内燃发动机的进气系统中的气体成分传感器。
【背景技术】
[0002]发动机系统可以利用排气从发动机排气系统到发动机进气系统(进气通道)的再循环(被称为排气再循环(EGR)的过程)来减少规定的排放。EGR系统可以包括测量和/或控制EGR的各种传感器。作为一个示例，EGR系统可以包括进气成分传感器，诸如氧传感器，其可以被用来测量氧气以确定发动机的进气通道中的燃烧气体的比例。传感器还可以在非EGR状况期间被用来确定新鲜进气的氧含量。EGR系统可以额外地或可选地包括耦接至排气歧管的排气氧传感器，其用于估计燃烧空燃比。
[0003]因此，当进气氧传感器用于EGR控制时，根据由于作为稀释剂的EGR而导致的氧气的变化来测量EGR。为了确定氧气量的变化，需要对应于EGR不存在时的氧读数的参考点。这样的参考点被称为氧传感器的“零点”。由于氧传感器对例如压力、老化以及件间差异的各种状况的敏感性，因此在不同的发动机工况下会存在大的“零点”偏差。因此，可能需要定期校准氧传感器，以及可能需要获悉修正因子。
[0004]Ishiguro等人在US8, 417，413中描述了一种用于校准排气氧传感器的示例方法。其中，在发动机燃料切断状况期间，基于氧传感器输出来获悉修正因子。然而，发明人已经认识到，用于排气氧传感器的零点估计的方法不能应用于进气氧传感器的零点估计。这是因为，除了对压力和零件间差异敏感外，由于通过催化传感器的感测元件的感测的气体的平衡，进气氧传感器还对环境湿度敏感。具体地，进气充气的水含量会取代氧气。如果读数被用来估计EGR，当湿度增加时，更多稀释会被估计。因此，会降低EGR的测量和/或控制。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，可以通过一种用于发动机的方法来解决一些上述问题，该方法包含:估计环境湿度，同时获悉进气氧传感器在参考进气压力下的参考点；以及基于估计的环境湿度来修正获悉的参考点。以此方式，可以针对变化的环境湿度的影响来修正进气氧传感器的零点读数，从而提高EGR控制的准确度。
[0006]例如，在每次发动机启动之后的第一发动机怠速下，可以执行进气氧传感器的怠速自适应。其中，可以监测进气氧传感器的输出，同时还估计参考进气压力(基于进气歧管压力传感器输出)和环境湿度(基于进气歧管湿度传感器输出)。基于估计的环境湿度修正进气氧传感器的输出，以获悉干燥空气标称氧传感器读数。可替代地，基于估计的环境湿度修正进气氧传感器的输出，以便针对校准的湿气量(例如，针对预先确定的标准湿度水平)获悉氧传感器读数。进气氧传感器在参考进气压力下的修正后的输出之间的关系然后可以被获悉作为参考“零点”，在随后的发动机非怠速状况期间，进气氧传感器的输出与获悉的零点之间的差可以被用来估计EGR浓度，并且由此调整EGR流量。
[0007]以此方式，能够补偿湿度对进气氧传感器输出的影响。通过在获悉进气氧传感器的参考点的时刻测量环境湿度，被环境湿度取代的氧气量能够被获悉，并且被用来修正传感器输出。通过将传感器输出校准为所有湿度的影响被去除的干燥空气状况或标准湿度水平的影响被获悉的标准空气状况，传感器输出能够被调节为预先确定的状况。通过利用湿度校准的零点来估计EGR流量，能够减少由于环境湿度状况的差异而导致的EGR计算误差。总的来说，EGR估计的准确度增加，从而允许EGR控制得以改善。
[0008]在另一示例中，该方法还包含，基于通过传感器相对于修正的参考点估计的进气氧浓度并且进一步基于进气压力自参考进气压力的变化而调整到发动机的EGR流量。
[0009]在另一示例中，调整到发动机的EGR流量包括，调整沿着EGR通道从在排气涡轮下游的排气歧管经由EGR阀到达在进气压缩机上游的进气歧管的低压EGR流量。
[0010]在另一示例中，湿度传感器和进气氧传感器中的每一个均被设置在EGR通道的输出的下游。
[0011]在另一示例中，一种用于发动机的方法包含:基于估计的环境湿度，修正进气氧传感器的第一标称输出，该第一标称输出在选择的发动机怠速状况期间在参考进气压力下获悉；以及基于在第二进气压力下估计的传感器的第二输出相对于修正的第一输出而调整到发动机的EGR流量。
[0012]在另一示例中，基于第二进气压力相对于参考进气压力进一步调整EGR流量，并且其中选择的发动机怠速状况包括自发动机启动起的第一发动机怠速、在进气氧传感器安装之后的第一发动机怠速以及在进气压力传感器安装之后的第一发动机怠速中的一个。
[0013]在另一示例中，修正包括计算被估计的环境湿度取代的氧气量；以及增加第一输出以包括被取代的氧气量，其中增加的第一输出表示干燥空气氧含量。
[0014]在另一示例中，修正还包括基于可被校准的湿度水平取代的氧气量来调整增加的第一输出，经调整的输出表不校准的湿空气氧含量。
[0015]在另一示例中，调整EGR流量包括，基于第二输出与修正的第一输出之间的差估计输送的EGR流量，以及基于输送的EGR流量与目标EGR流量之间的差来调整EGR阀的位置，所述目标EGR流量基于发动机转速-负荷状况。
[0016]在另一示例中，提供了一种发动机系统。该发动机系统包含:发动机，其包括进气歧管；涡轮增压器，其包括排气涡轮和进气压缩机；增压空气冷却器，其被耦接在压缩机的下游；进气氧传感器，其被耦接至在增压空气冷却器下游且在进气节气门上游的进气歧管；压力传感器，其被耦接至在增压空气冷却器下游且在进气节气门上游的进气歧管；湿度传感器，其被耦接至在增压空气冷却器下游且在进气节气门上游的进气歧管；EGR系统，其包括用于使剩余排气从涡轮下游再循环至压缩机上游的EGR通道和EGR阀；以及控制器，其具有计算机可读指令，该指令用于:在自发动机启动起的第一发动机怠速期间，获悉在参考进气压力下的氧传感器输出和湿度传感器输出；基于湿度传感器输出调整氧传感器输出；以及在随后的发动机非怠速状况期间，基于通过进气氧传感器估计的相对于增加的氧传感器输出的进气氧浓度以及进一步基于相对于参考进气压力的进气压力而调整EGR阀的打开。
[0017]在另一示例中，基于湿度传感器输出增加氧传感器输出包括，在第一状况期间，基于湿度传感器输出估计被总湿度取代的第一氧气量，并且使氧传感器输出增加第一氧气量；以及在第二状况期间，基于湿度传感器输出估计被校准的湿度取代的第二氧气量，使氧传感器输出减少第二氧气量。
[0018]在另一示例中，第一状况包括环境湿度高于阈值湿度水平，并且其中第二状况包括环境湿度低于阈值湿度水平。
[0019]应当理解，提供以上
【发明内容】
是为了以简化的形式介绍选择的概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围被所附权利要求唯一地确定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0020]图1-2是发动机系统的示意图。
[0021]图3是描述进气压力与进气氧传感器的泵送电流之间的关系的图示。
[0022]图4描述了用于在发动机怠速状况期间执行进气氧传感器的零点估计的流程图。
[0023]图5描述了用于在发动机非燃料加注状况期间执行进气氧传感器的零点估计的流程图。
[0024]图6描述了用于基于利用怠速自适应估计的零点和利用DFSO自适应估计的零点识别EGR阀的退化的流程图。
[0025]图7示出了示例性怠速自适应。
[0026]图8描述了用于基于环境湿度修正获悉的零点的流程图。
[0027]图9描述了用于利用获悉的进气氧零点的EGR控制的流程图。
【具体实施方式】
[0028]本说明涉及用于获悉进气氧传感器(诸如耦接至图1-2的发动机系统的传感器)的参考点或零点的方法和系统。在所选状况下可以基于获悉的进气氧传感器的输出与进气压力传感器的输出之间的关系来确定参考点(图3)。控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图4-5的程序)以便在怠速自适应期间或在DFSO自适应期间获悉进气氧传感器的零点。可以基于环境湿度修正获悉的参考点(图8)。控制器还可以被配置为执行程序(图6)，以便基于在怠速状况下估计的零点与在DFSO状况下估计的零点之间的偏差来识别EGR阀泄漏。响应于EGR阀泄漏，可以调整EGR控制(图9)，以便根据氧传感器改变EGR控制的反馈组件。在图7处示出了示例性怠速自适应。以此方式，可以针对老化、零件间差异以及来自燃料和还原剂的影响而修正进气氧传感器读数。
[0029]图1示出了包括多缸内燃发动机10与双涡轮增压器120和130的示例性涡轮增压发动机系统100的示意图。作为一个非限制性示例，发动机系统100可以被包括作为客车推进系统的一部分。发动机系统100可以经由进气通道140接收进气。进气通道140可以包括空气滤清器156和EGR节气门230。发动机系统100可以是分体式发动机(split-engine)系统，其中进气通道140在EGR节气门230的下游分支为第一和第二平行进气通道，每个平行进气通道均包括涡轮增压器压缩机。具体地，至少一部分进气经由第一平行进气通道142被引导至涡轮增压器120的压缩机122，并且至少另一部分进气经由进气通道140的第二平行进气通道144被引导至涡轮增压器130的压缩机132。
[0030]可以经由第一平行分支的进气通道146向进气歧管160供应由压缩机122压缩的总进气的第一部分。以此方式，进气通道142和146形成发动机的进气系统的第一平行分支。类似地，可以通过压缩机132压缩总进气的第二部分，其中可以经由第二平行分支的进气通道148向进气歧管160供应该第二部分。因此，进气通道144和148形成发动机的进气系统的第二平行分支。如图1所示，来自进气通道146和148的进气可以在到达进气歧管160之前经由共用的进气通道149而被重新组合，其中进气可以被提供给发动机。
[0031]第一 EGR节气门230可以被设置在第一和第二平行进气通道142和144上游的发动机进气道中，而第二进气节气门158可以被设置在第一和第二平行进气通道142和144下游以及第一和第二平行分支的进气通道146和148下游的发动机进气道中，例如，被设置在共同的进气通道149中。
[0032]在一些示例中，进气歧管160可以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)的进气歧管温度感器183，每个传感器均与控制器12通信。进气通道149可以包括增压空气冷却器154 (CAC)和/或节气门(诸如第二节气门158)。控制系统可以通过被通信地耦接至控制器12的节气门致动器(未示出)调整节气门158的位置。可以提供防喘振阀15