用于当排气再循环正在流动时使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝液存储的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于当排气再循环正流动时使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝液存储的方法。
【背景技术】
[0002]涡轮增压发动机和机械增压发动机可以被配置为压缩进入发动机的环境空气，以便增加功率。空气的压缩可以引起空气温度的增加，因此中间冷却器或增压空气冷却器(CAC)可以被用来冷却被加热的空气，由此增加空气密度，并进一步增加发动机的潜在功率。当环境空气温度降低时，或在潮湿或多雨的天气状况期间(在此状况下进气空气被冷却至水的露点之下)，冷凝液可以在CAC中形成。通过增加水蒸汽浓度并且因此增加冷凝能够发生的温度，低压排气再循环(EGR)能够进一步增加CAC中的冷凝液量。冷凝液可以在CAC的底部处或内部通道和冷却的湍流器中聚集。在某些气流状况下，冷凝液可以离开CAC并作为水滴进入发动机的进气歧管。如果过多冷凝液被发动机吸入，那么发动机失火和/或燃烧不稳定性可以发生。
[0003]解决由于冷凝液吸入引起的发动机失火的其他尝试包括避免冷凝液累积。在一个示例中，可以降低CAC的冷却效率，以便减少冷凝液形成。然而，发明人在此已经意识到此类方法的潜在问题。具体地，尽管一些方法可以减少或减慢CAC中的冷凝液形成，但冷凝液仍会随着时间的推移而累积。如果这种累积不能被停止，在加速期间冷凝液的吸入可以引起发动机失火。此外，在另一示例中，可以调整发动机致动器，以便在冷凝液吸入期间增加燃烧稳定性。在一个示例中，冷凝液吸入可以基于质量空气流率和CAC中的冷凝液量；然而，这些参数可能不会准确地反应离开CAC并进入进气歧管的增压空气中的水量。因此，发动机失火和/或不稳地燃烧仍然可以发生。此外，由于EGR可以将另外的湿气引入增压空气，因此一些用于估计CAC内的水积聚的系统只可以在EGR关闭(例如，不流动)时是准确的。
【发明内容】
[0004]在一个示例中，上述问题可以通过一种用于基于增压空气冷却器(CAC)处的水存储来调整发动机致动器的方法来解决，水存储基于设置在CAC下游的氧传感器的输出、环境湿度和排气再循环(EGR)流量。具体地，氧传感器可以被设置在CAC的出口处。发动机控制器可以使用氧传感器的输出来确定离开CAC的增压空气的水含量。进入CAC的增压空气的水含量可以通过环境湿度加上进入CAC上游的进气通道的EGR(例如，低压EGR)的水含量来估计。EGR的水含量可以基于排气中的水蒸汽量和流入进气通道的排气量(例如，EGR流量)。EGR流量可以根据设置在EGR通道中的EGR流量测量传感器(诸如DPOV传感器)来确定。在一个示例中，环境湿度可以通过设置在CAC和EGR通道上游的湿度传感器来测量。进入CAC的增压空气的水含量与离开CAC的增压空气的水含量之间的差然后可以表示CAC内的水存储率(例如，水积聚率)。响应于经确定的水存储率(或量)，发动机控制器然后可以调整发动机运转，以增加燃烧稳定性、减少CAC中的冷凝液形成和/或从CAC排出冷凝液。因此，可以减少CAC内的冷凝液形成，并且可以降低由于水吸入而引起的发动机失火和燃烧不稳定性。
[0005]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，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基本特征，要求保护的主题的范围被紧随【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。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】
[0006]图1是包括增压空气冷却器的示例发动机系统的示意图。
[0007]图2是用于基于EGR流量和进气氧传感器的输出估计增压空气冷却器处的水存储的方法的流程图。
[0008]图3是用于基于增压空气冷却器处的水存储调整发动机运转的方法的流程图。
[0009]图4示出了图示说明基于增压空气冷却器处的水存储对发动机运转的示例调整的曲线图。
【具体实施方式】
[0010]以下描述涉及用于估计发动机系统(诸如图1的系统)中的增压空气冷却器(CAC)中的水存储的系统和方法。氧传感器可以被设置在CAC的出口处。氧传感器可以被用来确定离开CAC的水量。进入CAC的水量可以基于环境湿度和当EGR正在流动时的EGR流量来估计。例如，低压EGR系统可以将另外的水引入到CAC上游的发动机进气系统内。因此，当EGR流量增加时，进入CAC的增压空气中的水量可以增加。在图2中示出了用于基于进入与离开CAC的水量之间的差来确定CAC中的水积聚率(例如，水存储率或量)的方法。如图3所示，发动机控制器然后可以基于水存储率或量来调整发动机运转。调整发动机运转可以包括调整发动机致动器，以降低CAC的冷却效率、从CAC吹扫(purge)冷凝液和/或增加水被发动机吸入期间的燃烧稳定性。图4示出了基于CAC处的水存储的示例发动机致动器调整。以此方式，使用氧传感器、湿度传感器和EGR流量传感器来估计进入与离开CAC的增压空气中的水含量可以允许当EGR正在流动时确定CAC中的冷凝液存储。基于冷凝液存储的发动机致动器调整然后可以减少CAC中的冷凝液形成，增加从CAC的冷凝液吹扫期间的燃烧稳定性，和/或减少CAC内的水存储。
[0011]图1示出了示例涡轮增压发动机系统100的示意图，涡轮增压发动机系统100包括多缸内燃发动机10和可以完全相同的双涡轮增压器120和130。作为一个非限制性示例，发动机系统100能够被包括作为客车推进系统的一部分。尽管本文中没有描述，但是在不背离本公开的范围的情况下，可以使用其他发动机构造(诸如具有单涡轮增压器的发动机)。
[0012]发动机系统100可以至少部分地被控制器12以及被经由输入装置192来自车辆操作者190的输入控制。在这个示例中，输入装置192包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器194。控制器12可以为微型计算机，其包括以下:微处理器单元(CPU)、输入/输出端口(1/0)、用于可执行程序和校准数值的电子存储介质(例如，只读存储器芯片(R0M))、随机存取存储器(RAM)、保活存储器(KAM)和数据总线。存储介质只读存储器可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由微处理器执行的非临时性指令，用于执行在下文中所描述的程序以及期望但没有具体列出的其他变体。控制器12可以被配置为接收来自多个传感器165的信息，并将控制信号发送至多个致动器175 (在本文中所描述的致动器的各种示例)。其他致动器(诸如各种各样的阀和节气门)可以被耦接至发动机系统100中的各种位置。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并响应于经处理的输入数据基于对应于一个或更多个程序的被编程到其中的指令或代码而触发致动器。在本文中关于图2-3描述了示例控制程序。
[0013]发动机系统100可以经由进气通道140接收进气空气。如图1所示，进气通道140可以包括空气过滤器156和进气系统(AIS)节气门115。控制系统可以经由通信地耦接至控制器12的节气门致动器117调整AIS节气门115的位置。
[0014]至少一部分进气空气可以经由在142处指出的进气通道140的第一分支被引导至涡轮增压器120的压缩机122，并且至少一部分进气空气可以经由在144处指出的进气通道140的第二分支被引导至涡轮增压器130的压缩机132。因此，发动机系统100包括在压缩机122和132上游的低压AIS系统(LP AIS) 191和在压缩122和132下游的高压AIS系统(HP AIS)193。
[0015]曲轴箱强制通风(PCV)管道198可以将曲轴箱(未示出)耦接至进气通道的第二分支144，以便可以以受控的方式从曲轴箱排出曲轴箱中的气体。另外，可以通过将燃料蒸汽罐耦接至进气通道的第二分支144的燃料蒸汽吹扫管道195将来自燃料蒸汽罐(未示出)的蒸汽性排放物排放到进气通道内。
[0016]能够经由压缩机122压缩总进气空气的第一部分，其中可以经由进气空气通道146向进气歧管160供应该第一部分。因此，进气通道142和146形成发动机的空气进气系统的第一分支。类似地，能够经由压缩机132压缩总进气空气的第二部分，其中可以经由进气空气通道148向进气歧管160供应该第二部分。因此，进气通道144和148形成发动机的空气进气系统的第二分支。如图1所示，来自进气通道146和148的进气空气能够在到达进气歧管160之前经由共用的进气通道149而被重新混合，其中进气空气可以被提供给发动机。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。在所描述的示例中，进气通道149还包括增压空气冷却器(CAC) 154和节气门158。控制系统可以经由被通信地耦接至控制器12的节气门致动器157调整节气门158的位置。如图所示，节气门158可以被布置在CAC 154下游的进气通道149中，并且可以被配置为调整进入发动机10的进气空气流的流量。
[0017]如图1所示，压缩机旁通阀(CBV) 152可以被布置在CBV通道150中，而CBV 155可以被布置在CBV通道151中。在一个示例中，CBV 152和155可以是电子气动CBV(EPCBV)。可以控制CBV 152和155，以便当发动机被升压时能够释放进气系统中的压力。CBV通道150的上游端可以与压缩机132下游的进气通道148耦接，而CBV通道150的下游端可以与压缩机132上游的进气通道144耦接。类似地，CBV通道151的上游端可以与压缩机122下游的进气通道146耦接，而CBV通道151的下游端可以与压缩机122上游的进气通道142耦接。取决于每个CBV的位置，由相应压缩机压缩的空气可以再循环到压缩机上游的进气通道(例如，用于压缩机132的进气通道144和用于压缩机122的进气通道142)内。例如，CBV 152可以打开，以使压缩机132上游的压缩空气再循环，且/或CBV 155可以打开，以使压缩机122上游的压缩空气再循环，从而在所选状况期间释放进气系统中的压力，以便降低压缩机喘振载荷的影响。CBV 155和152可以由控制系统主动地或被动地控制。
[0018]如图所示，压缩机入口压力(CIP)传感器196被布置在进气通道142中，而HP AIS压力传感器169被布置在进气通道149中。然而，在另一些预期的实施例中，传感器196和169可以被分别布置在LP AIS和HP AIS内的其他位置处。除了其他功能外，CIP传感器196可以被用来确定EGR阀121下游