用于进气湿度传感器的方法和系统的制作方法

用于进气湿度传感器的方法和系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及用于进气湿度传感器的方法和系统。提供了用于在压缩机旁通阀事件期间基于湿度传感器的输出调节发动机运行参数的方法和系统。当压缩机旁通阀关闭时，传感器的当前输出被用于该调节。当压缩机旁通阀打开时，例如为了减轻喘振，自该旁通阀打开之前所储存的传感器的输出被用于该调节。
【专利说明】用于进气湿度传感器的方法和系统

【技术领域】
[0001]本申请涉及在压缩机旁通阀事件期间升压的车辆发动机系统中的湿度传感器的控制。

【背景技术】
[0002]发动机系统可以构造成具有排气再循环(EGR)系统，经由该系统至少一部分排气被再循环至发动机进气装置中。各种传感器可以联接于发动机系统以估计输送至发动机的EGR的量。这些传感器可以包括，例如，联接于发动机进气歧管和/或排气歧管的各种温度传感器、压力传感器、氧传感器和湿度传感器。
[0003]具有进气湿度传感器的升压发动机系统的一个例子由Surnilla等人在美国专利申请2012/0227714中示出。其中，湿度传感器用来推知环境湿度。于是发动机控制器可以根据估计的环境湿度调节一个或更多个发动机运行参数，例如燃料喷射、气门正时、EGR等。
[0004]但是，发明人在此已经认识到用这种方法的潜在问题。作为例子，在升压发动机运行期间，压缩机旁通阀的任何打开(例如，减轻或减少压缩机喘振)能够混淆(confound)湿度传感器输出。具体说，压缩机旁通阀的打开可以形成从增压空气冷却器出口位置到压缩机入口位置的空气的(暂时的)回流。回流的空气可临时升高压缩机入口压力一段短持续时间直到升压压力被充分减小。在压缩机入口处的压力的短持续时间增加能够使空气通过进气空气滤清器回流到大气中。设置在该空气滤清器和压缩机入口之间(或在空气滤清器处)的进气湿度传感器将遭遇这种回流空气。如果当压缩机旁通阀被打开时低压EGR已经在流动，由于EGR的存在该回流的空气可以具有较高的水含量(高于环境湿度)。因此，环境湿度可以被湿度传感器过多估计。因此，这可以干扰各种发动机运行参数的调节同时使发动机性能变差。


【发明内容】

[0005]在一个例子中，上述问题可以通过一种用于发动机的方法至少部分地解决，该方法包括:在EGR启用时响应压缩机旁通阀的打开，基于在该旁通阀打开之前读取的进气湿度传感器的输出调节发动机运行参数。以这种方式，更可靠的环境湿度估计可以用于发动机调节。
[0006]作为例子，在未升压的发动机工况期间，以及选择的压缩机旁通阀不打开的升压条件(例如，当发动机在喘振裕度(margin)内运行时)期间，进气湿度传感器的当前输出可以被储存并且用来估计环境湿度。而且，该当前输出可以用来调节一个或更多个发动机参数，例如，火花正时(或火花校正)、冷凝模型、EGR流率、湿度传感器诊断等。然后，在压缩机旁通阀打开的升压条件期间，例如当发动机在喘振裕度或在喘振裕度之外运行时，可以不利用湿度传感器的当前输出。反而，在旁通阀打开之前立即读取的传感器的输出可以被储存并用来估计环境湿度。而且，各种发动机运行参数可以基于储存的湿度传感器输出来调节。自压缩机旁通阀事件完成以后的阈值持续时间已经过去之后(即，自压缩机旁通阀已经关闭以后的阈值持续时间之后)，湿度传感器的当前输出可以重新用来估计环境湿度和调节发动机运行参数。
[0007]以这种方式，避免湿度传感器的错误读数。具体说，在湿度传感器的输出可能不可靠时的条件期间可以不利用该传感器的输出。通过在压缩机旁通阀打开和回流增加时的条件期间使进气湿度传感器的当前输出不可用，能够减少由于EGR流引起的湿度过高估计。通过从压缩机旁通阀事件之前(紧接着之前)冻结湿度传感器输出并且利用该冻结的传感器输出调节发动机运行，更加精确的环境湿度估计能够用于发动机调节。通过自压缩机旁通阀事件已经过去以后的阈值持续之后(例如，紧接着之后)不冻结湿度传感器输出，依赖湿度信息的发动机功能不受影响。
[0008]应当理解，提供上述概述是以简化形式介绍在【具体实施方式】中进一步描述的一些概念。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由紧随【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。

【专利附图】

【附图说明】
[0009]图1示出包括进气湿度传感器的示范性发动机的示意图。
[0010]图2示出图1的发动机系统的燃烧室的示意图。
[0011]图3示出用于鉴于压缩机旁通阀事件基于图1的湿度传感的当前的或储存的输出调节一个或更多个发动机运行参数的高级别流程图。
[0012]图4示出根据本发明的基于进气湿度传感器的输出的示范性EGR调节。

【具体实施方式】
[0013]下面的描述涉及利用联接于发动机系统(例如图1-2所示)的湿度传感的输出调节一个或更多个发动机运行参数的系统和方法。基于压缩机旁通阀是打开还是关闭，选择传感器当前或储存的输出用来估计环境湿度。发动机控制器可以构造成执行控制程序(例如图3所示的示范性程序)以在当压缩机旁通阀关闭时的条件期间利用湿度传感器的当前输出估计环境湿度。于是可以根据基于当前输出的环境湿度估计调节发动机运行参数。在压缩机旁通阀打开时的条件期间，例如当发动机在喘振处或接近喘振运行时，可以不利用湿度传感器的当前输出。反而，在旁通阀打开之前立即读取的湿度传感器的输出可以被储存并用来估计环境湿度。于是可以根据基于储存的输出的环境湿度估计调节发动机运行参数。示范性调节参考图4被示出。以这种方式，能够提高湿度估计精度并且改善发动机控制。
[0014]图1示出包括多汽缸内燃发动机10和双涡轮增压器120和130的示范性涡轮增压发动机系统100的示意性描述。作为一个非限制性例子，发动机系统100能够作为客车的推进系统的部件被包括。发动机系统100能够经由进气通道140接收进气空气。进气通道140能够包括空气滤清器156和EGR节流阀230。发动机系统100可以是分段式发动机(split-engine)系统，其中进气通道140在EGR节流阀230的下游分支成第一和第二平行的进气通道，每个包括涡轮增压器压缩机。具体说，至少一部分进气空气经由第一平行的进气通道142被引导到涡轮增压器120的压缩机122并且至少另一部分进气空气经由进气通道140的第二平行的进气通道144被引导到涡轮增压器130的压缩机132。
[0015]被压缩机122压缩的总的进气空气的第一部分可以经由第一平行分支的进气通道146供应至进气歧管160。类似地，总的进气空气的第二部分能够经由压缩机132压缩，其中它可以经由第二平行分支的进气通道148供应至进气歧管160。如图1所示，来自进气通道146和148的进气空气在到达进气歧管160之前能够经由共同的进气通道149再结合，其中进气空气可以供应至发动机。
[0016]第一 EGR节流阀230可以设置在第一和第二平行的进气通道142和144上游的发动机进气装置中，而第二空气进气节流阀158可以设置在第一和第二平行的进气通道142和144下游，和第一和第二平行分支的进气通道146和148下游的发动机进气装置中，例如，在共同的进气通道149中。
[0017]在一些例子中，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)的进气歧管温度传感器183，每个传感器与控制器12连通。进气通道149可以包括空气冷却器154和/或节气门(例如第二节流阀158)。节流阀158的位置能够经由通信地联接到控制器12的节气门致动器(未示出)由控制系统调节。可以提供压缩机旁通阀(CBV) 152以经由压缩机旁通通道150选择地绕过涡轮增压器120和130的压缩机级。作为一个例子，CBV 152能够打开，以当压缩机上游的进气空气压力达到阈值值时使流能够通过旁通通道150。作为另一个例子，响应喘振的裕度是在喘振裕度或超过喘振裕度，能够打开CBV 152。如本文所用，打开CBV包括至少部分地打开CBV。在一个例子中，响应压缩机喘振的指示，CBV被完全地打开以基本上立即减轻喘振并且改善通过压缩机的流。因此，可以基于喘振的指示调节CBV的打开，该打开随喘振限制的裕度减小而增加。
[0018]发动机10可以包括多个汽缸14。在所示的例子中，发动机10包括以V型布局设置的六个汽缸。具体说，六个汽缸设置在两组13和15上，其中每组包括三个汽缸。在替代的例子中，发动机10可以包括两个或更多个汽缸，例如，3个、4个、5个、8个、10个或更多个汽缸。这些各个汽缸能够以替代的布局(例如，V型、直列式、箱式)相等地划分或设置。每个汽缸14可以构造成具有燃料喷射器166。在所示的例子中，燃料喷射器166是直接汽缸内喷射器。但是，在其他例子中，燃料喷射器166可以构造成基于进气道的燃料喷射器。单个汽缸的其他细节在下面的图2中示出。
[0019]经由共同的进气通道149供应至每个汽缸14(本文也称为燃烧室14)的进气空气可以用于燃料燃烧并且燃烧的产物然后可以从经由汽缸组规定的平行的排气通道排出。在所示的例子中，发动机10的汽缸的第一组13能够经由第一平行的排气通道17排出燃烧的产物，而汽缸的第二组15能够经由第二平行的排气通道19排出燃烧的产物。第一和第二平行的排气通道17和19的每个还可以包括涡轮增压器涡轮。具体说，经由排气通道17排出的燃烧的产物能够被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮124，这进而能够经由轴126为压缩机122提供机械功，以便对进气空气提供压缩。可替代地，流过排气通道17的一些或全部排气能够经由由废气门128控制的涡轮旁通通道123绕过涡轮124。同样，经由排气通道19排出的燃烧的产物能够被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮134，这进而能够经由轴136为压缩机132提供机械功，以便对流过发动机的进气系统的第二分支的进气空气提供压缩。可替代地，流过排气通道19的一些或全部排气能够经由由废气门138控制的涡轮旁通通道133绕过涡轮134。
[0020]在一些例子中，排气涡轮124和134可以构造成可变几何形状涡轮，其中控制器12可以调节涡轮叶轮叶片(或轮叶)的位置，以改变从排气流中获得的并且传递给其各自的压缩机的能量水平。可替代地，排气涡轮124和134可以构造成可变喷嘴涡轮，其中控制器12可以调节涡轮喷嘴的位置，以改变从排气流中获得的并且传递给其各自的压缩机的能量水平。例如，控制系统能够构造成经由各自的致动器单独改变排气涡轮124和134的轮叶或喷嘴位置。
[0021]第一平行的排气通道17中的排气经由分支的平行排气通道170可以被引导到大气，而第二平行的排气通道19中的排气经由分支的平行的排气通道180可以被引导到大气。排气通道170和180可以包括诸如催化剂的一个或更多个排气后处理装置，和一个或更多个排气传感器，如在图2中详细说明的。
[0022]发动机10还可以包括一个或更多个排气再循环(EGR)通道，或回路，用于将至少一部分排气从第一和第二平行的排气通道17和19和/或第一和第二平行分支的排气通道170和180再循环到第一和第二平行的进气通道142和144，和/或平行分支的进气通道146和148。这些可以包括用于提供高压EGR(HP-EGR)的高压EGR回路和用于提供低压EGR(LP-EGR)的低压EGR回路。在一个例子中，在没有由涡轮增压器120和130提供的升压的情况下可以提供HP-ERG，而在有涡轮增压器升压的情况下和/或当排气温度高于阈值时可以提供LP-EGR。在另外的其他例子中，可以同时提供HP-ERG和LP-EG两者。
[0023]在所示的例子中，发动机10可以包括第一低压EGR回路202，用于将至少一些排气从涡轮124下游的第一分支的平行的排气通道170再循环到压缩机122上游的第一平行的进气通道142。同样，发动机可以包括第二低压EGR回路212，用于将至少一些排气从涡轮134下游的第二分支的平行的排气通道180再循环到压缩机132上游的第二平行的进气通道144。第一和第二 LP-EGR回路202和212可以包括各自的LP-EGR阀204和214，用于控制通过该回路的EGR流(S卩，再循环的排气的量)，以及各自的增压空气冷却器206和216，用于在再循环到发动机进气装置之前降低流过各自的EGR回路的排气的温度。
[0024]发动机10还可以包括第一高压EGR回路208，用于将至少一些排气从涡轮124上游的第一平行的排气通道17再循环到压缩机122下游的第一分支的平行的进气通道146。同样，该发动机可以包括第二高压EGR回路218，用于将至少一些排气从涡轮134上游的第二平行的排气通道18再循环到压缩机132下游的第二分支的平行的进气通道148。通过该HP-EGR回路208和218的EGR流可以经由各自的HP-EGR阀210和220来控制。
[0025]湿度传感器232和压力传感器234可以只包含在EGR节流阀230的下游的平行的进气通道中的一个中(在这里，在第一平行的进气通道142中未示出，但是在第二平行的进气通道144中示出)。具体说，湿度传感器232设置在空气滤清器下游和压缩机入口上游(空气滤清器156和压缩机入口之间)的进气通道中。但是，在替代的例子中，湿度传感器232可以设置在空气滤清器处。还有，湿度传感器232可以设置在节流阀158上游在进气歧管160中。湿度传感器232可以构造成估计进气空气的相对湿度(或环境湿度)。在一个例子中，湿度传感器232可以是专用的湿度传感器。在另一个例子中，湿度传感器232可以是进气氧传感器，其在第一组条件期间选择地用于湿度估计，并且在第二组条件期间选择地用于进气氧估计。例如，在湿度估计期间，环境湿度可以基于在调制施加于氧传感器的电压时读取的传感器输出之间的差由进气氧传感器估计。压力传感器234可以构造成估计进气空气的压力。在一些实施例中，温度传感器也可以包括在在EGR节流阀230下游的相同的平行进气通道中。
[0026]如在图3处详细说明的，在压缩机旁通阀152关闭时的条件期间发动机控制器可以利用湿度传感器232的当前输出估计环境湿度。在压缩机旁通阀打开时的条件期间，例如，在响应于操作者送加速器踏板的CBV事件期间，可以暂时忽略湿度传感器的当前输出。这是因为在这些条件期间，湿度传感器可以提供不正确的环境湿度估计。例如，由于从压缩机的出口到压缩机入口的暂时空气回流环境湿度可以过高估计，从而引起压缩机入口压力的瞬时增加。压缩机入口压力的短持续时间的增加能够引起空气充气朝向大气回流，通过空气滤清器和进气湿度传感器。如果当CBV打开时低压EGR已经流动，回流的空气可以具有来自EGR的附加的水含量，从而引起湿度传感器过高估计环境湿度。作为例子，在13%的EGR流动的情况下，来自CBV事件之前的该湿度传感器读数可以指示环境湿度为8 g/kg。响应于该CBV事件，湿度传感器读数可以指示8+10 = 18 g/kg的环境湿度，其中10 g/kg对应于在EO燃料被燃烧的情况下来自13% EGR的水的量。因此，由于乙醇含量改变EGR中的水蒸气的量，因此在CBV期间看到的引起的湿度误差的量还可以根据燃料的乙醇含量而变化。不正确的湿度读数可以影响根据环境湿度估计而调节的发动机功能和参数，例如火花校正、冷凝模型、EGR以及用于湿度传感器的车载诊断(OBD)。因此，在这些条件期间，控制器可以冻结来自CBV打开之前的湿度读数并且利用该冻结的读数执行发动机控制。然后一旦自CBV关闭以后足够的时间量已经过去，湿度传感器的当前输出就可以被读取并且用来执行发动机控制。
[0027]返回至图1，每个汽缸14的进气和排气门的位置可以经由联接至阀推杆的液压致动的提升器，或经由在其中凸轮凸部被使用的凸轮轮廓转换机构来调节。在这个例子中，每个汽缸14的至少进气门可以利用凸轮致动系统由凸轮致动控制。具体说，进气门凸轮致动系统25可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用用于进气和/或排气门的可变的凸轮正时或提升。在替代实施例中，进气门可以由电动气门致动控制。类似地，排气门可以通过凸轮致动系统或电动气门致动控制。
[0028]发动机系统100可以由包括控制器12的控制系统15和通过经由输入装置(未示出)来自车辆操作者的输入至少部分地控制。控制系统15被示出接收来自多个传感器16 (其各种例子在本文中描述)的信息并且将控制信号发送至多个致动器81。作为一个例子，传感器16可以包括湿度传感器232、进气空气压力传感器234、MAP传感器128和MAT传感器183。在一些例子中，共同的进气通道149可以包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口空气温度传感器。在其他例子中，一个或更多个EGR通道可以包括压力、温度和空气-燃料比传感器，用于确定EGR流特性。附加的系统传感器和致动器在下面参考图2详细说明。作为另一个例子，致动器81可以包括燃料喷射器166、HP-EGR阀210和220、LP-EGR阀204和214、节流阀158和230、以及废气门128和138。其他致动器，例如各种附加的阀和节气门，可以联接于发动机系统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，处理该输入数据、并且响应于该处理的数据基于对应于一个或更多个程序编程在其中的指令或编码触发致动器。示范性控制程序在本文中关于图3进行描述。
[0029]图2示出内燃发动机10的汽缸或燃烧室的示例实施例。发动机10可以接收来自控制器12的控制参数和经由输入装置192来自车辆操作者190的输入，例如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。发动机10的汽缸(本文也叫做“燃烧室”)14可以包括具有其中设置有活塞238的燃烧室壁236。活塞238可以联接于曲轴240，使得活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动。曲轴240可以经由变速器系统联接于客车的至少一个驱动轮。而且，起动器马达可以经由飞轮联接于曲轴240以能够实现发动机10的起动运行。
[0030]汽缸14能够经由一系列进气通道242、244和246接收进气空气。除了汽缸14之夕卜，进气通道246能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多个进气通道可以包括诸如涡轮增压器280的升压装置。例如，图2示出构造成具有涡轮增压器的发动机10，该涡轮增压器包括设置在进气通道242和244之间的压缩机282，和沿着排气通道248设置的排气涡轮284。在升压装置被构造成涡轮增压器的情况下，压缩机282可以经由轴286至少部分地由排气涡轮284驱动。包括节流板164的节流阀158可以沿着发动机的进气通道设置，用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如，节流阀158可以设置在压缩机282的下游(如图2所示)，或可替代地提供在压缩机的上游。
[0031]除了汽缸14之外，排气通道248能够接收来自气发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器228被示出联接至排放控制装置278上游的排气通道248。例如，传感器228可以选自用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器，例如，线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEG0(加热的EGO)、NOx, HC或CO传感器。排放控制装置278可以是三元催化剂(TWC) ,NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。
[0032]排气温度可以由设置在排气通道248中的一个或更多个温度传感器(未示出)估计。可替代地，排气温度可以基于诸如转速、负荷、空气-燃料比(AFR)、火花延迟等的发动机工况推知。而且，排气温度可以由一个或更多个排气传感器228计算。可以理解，排气温度可以可替代地由本文中所列出的温度估计方法的任何组合来估计。
[0033]发动机10的每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。例如，汽缸14被示出包括设置在汽缸14的上部区域处的至少一个进气提升气门250和至少一个排气提升气门256。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸，包括汽缸14，可以包括设置在该汽缸的上部区域处的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。汽缸14的气门可以经由联接于阀推杆的液压致动的提升器，或经由不具有被用于停用的气门的升程的凸轮凸部的凸轮轮廓转换机构来停用。在这个例子中，进气门250和排气门256的停用可以经由各自的凸轮致动系统251和253由凸轮致动控制。凸轮致动系统251和253每个可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用可由控制器12操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个，以改变气门运行。在替代实施例中，进气和/或排气门可以由电动气门致动控制。在一个例子中，汽缸14可以包括经由包括VCT系统的凸轮致动控制的进气门和经由电动气门致动控制的排气门。
[0034]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于点火燃烧的火花塞292。在选择的运行模式下，点火系统290可以响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞292为燃烧室14提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞292可以被省略，例如发动机10可以通过自动点火或通过燃料的喷射点火燃烧，如可以是带有一些柴油发动机的实例。
[0035]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以构造成具有为其提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为非限制性的例子，汽缸14被示出包括一个燃料喷射器166。燃料喷射器166被示出直接联接于汽缸14，用于经由电子驱动器168与从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW-1成比例将燃料直接喷射到其中。以这种方式，燃料喷射器166提供称之为到燃烧室里的燃料的直接喷射(下文中称为“DI”)。可替代地，喷射器可以设置在顶部并且靠近进气门以改善混合。燃料可以从包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的高压燃料系统8输送至燃料喷射器166。可替代地，燃料可以经由单级燃料泵以较低压输送，在这种情况下，与如果利用高压燃料系统相比，在压缩冲程期间直接燃料喷射的正时可以被更多地限制。而且，虽然未示出，但是燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力换能器。应当明白，在可替代实施例中，喷射器166可以是将燃料提供给汽缸14上游的进气道中的进气道喷射器。
[0036]在图2中控制器12被示出为微型计算机，包括:微处理器单元(CPU) 106、输入/输出端口(I/o) 108、在这个具体的例子中示为只读存储器(ROM)芯片110用于可执行的程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114和数据总线。存储介质只读存储器110能够用计算机可读数据以及参与但未列出的其他变量编程，该计算机可读数据表示用于执行下面所述的方法由处理器102可执行的指令。控制器12可以接收来自联接于发动机10的传感器的各种信号，除了上面提到的那些信号之外，还包括:来自质量空气流传感器231的感应的质量空气流(MAF)的测量；来自联接于冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自联接于曲轴240的霍尔效应传感器260 (或其他类型)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来传感器182的绝对歧管空气压力信号(MAP)。发动机转速信号RPM可以通过控制器12从信号PIP产生。而且，曲轴位置，以及曲轴加速度和曲轴振荡也可以基于信号PIP来识别。来自歧管压力传感器182的歧管空气压力信号MAP可以用来提供进气歧管中的真空或压力的指示。而且，如在本文中所指出的，例如，歧管压力可以基于其他运行参数(如基于MAF和RPM)来估计。
[0037]发动机10还包括湿度传感器232。该湿度传感器可以检测经由进气通道242进入进气歧管的空气的水蒸气浓度。如先前所详细说明的，湿度传感器232可以设置在EGR节流阀(图1的230)的下游但是在进气节流阀158的上游。基于(图1的)EGR节流阀230和LP-EGR阀和HP-EGR阀的位置，由湿度传感器产生的相对湿度读数指示新鲜进气空气或新鲜空气和再循环的排气空气的组合的环境湿度。
[0038]如上面所描述的，图2只示出多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以同样包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
[0039]图3示出用于基于联接于进气节气门上游的发动机的进气歧管的进气湿度传感器的输出调节一个或更多个发动机运行参数的示范性程序300。该程序允许基于压缩机旁通阀(CBV)是打开还是关闭选择当前的传感器输出或冻结的传感器输出中的一者，用于估计环境湿度和调节发动机运行参数。这样做，减少由于在CBV事件期间的回流引起的湿度估计误差。
[0040]在302处，该程序包括估计和/或测量发动机工况。这可以包括，例如，发动机转速、驾驶员转矩要求、升压压力、点火火花正时、空气-燃料比、发动机温度、排气催化剂温
/又寸。
[0041]在304处，可以基于估计的发动机工况确定目标EGR。这可以包括确定从排气歧管再循环到发动机进气歧管(例如，从平行的排气通道到分段式(split)发动机系统中的相应的平行的进气通道)的排气的量、流率和/或温度。这还可以包括确定希望的EGR量是否作为LP-EGR流、HP-EGR流、或其组合被提供。在306处，可以调节EGR阀以提供目标EGR0这可以包括调节LP-EGR阀和HP-EGR阀中的一个或更多个的打开以分别提供希望的LP-EGR 和 HP-EGR 的量。
[0042]在308处，可以判断是否存在压缩机旁通阀事件。具体说，可以判断是否存在要求压缩机旁通阀打开(例如，部分打开或完全打开)的条件。因此，压缩机旁通阀(CBV)可以设置在将压缩机的出口联接于压缩机的入口的压缩机旁通通道中。在一个例子中，压缩机旁通阀的打开响应于压缩机喘振的指示。例如，压缩机可以在喘振限制之外运行。在另一个例子中，压缩机旁通阀的打开响应于升压压力高于阈值压力。在这里，在升高的升压压力下，可以减小压缩机喘振的裕度并且压缩机喘振会是可能的。因此，在选定的条件期间，例如在松加速器踏板期间，当从具有较高的升压的发动机运行进行到具有较低的升压(或没有升压)的发动机运行时，能够发生压缩机喘振。这是由于在松加速器踏板的情况下当节气门关闭时通过压缩机的减少的流。通过压缩机的减少的向前流能够引起喘振并且使涡轮增压器性能变差。此外，喘振能够导致NVH问题，例如来自发动机进气系统的不希望的噪音。为了减少压缩机喘振，被压缩机压缩的至少一部分空气充气可以通过打开CBV再循环到压缩机入口。这允许过量的升压压力基本上立即被减轻并且改善通过压缩机的向前流。
[0043]在310处，该程序包括响应于压缩机旁通阀(CBV)事件打开CBV。发明人已经认识到，当打开CBV允许喘振被减少并且改善通过压缩机的向前流时，可以影响进气湿度传感器的输出。具体说，当CBV打开时，产生充气的瞬时回流。这是由于短持续时间的升高的压缩机入口压力，这引起朝向大气的空气回流，通过进气湿度传感器和空气滤清器。如果当CBV打开时EGR已经是启用的，回流的空气可以包括来自排气剩余物的附加的水分。因此，湿度传感器的当前输出、以及基于当前输出由传感器估计的环境湿度可以高于实际的环境湿度。基于不正确的提高的环境湿度估计执行的发动机控制可以不利地影响发动机性能。
[0044]因此，在312处，响应于在EGR启用时的压缩机旁通阀的打开，该程序包括将在CBV被打开之前读取的湿度传感器的输出储存在控制器的存储器中。在CBV打开之前储存的输出可以是在CBV的打开之前立即储存的输出，在其之间没有任何发动机关闭和EGR阀关闭。换句话说，可以冻结来自该CBV立即打开之前的该传感器输出。此外，湿度传感器的当前输出可以被忽略或不储存。任选地，基于在CBV被打开之前读取的湿度传感器的输出的环境湿度估计也可以被储存或冻结在控制器的存储器中。
[0045]在314处，该程序还包括基于在旁通阀打开之前读取的进气湿度传感器的输出调节发动机运行参数。在一个例子中，这包括基于在该旁通阀的打开之前立即读取的(冻结的)湿度传感器的输出的调节，并且与湿度传感器的当前输出无关。因此，各种发动机运行参数和功能可以基于环境湿度估计来调节。这些可以包括，例如，火花正时，火花校正、EGR、冷凝模型(例如，估计聚集在增压空气冷却器的冷凝物的量)、湿度传感器诊断等。
[0046]在316处，可以判断CBV事件是否已经完成(B卩，CBV已经关闭)并且自CBV关闭以后的阈值持续时间是否已经过去。在一个例子中，该阈值持续时间是2到3秒。例如，如果压缩机出口压力已经充分减小(在CBV打开之后)并且压缩机喘振的裕度已经改善，于是可以关闭CBV。因此，自CBV事件完成以后的阈值持续时间之后，湿度传感器的(当前)输出可以已经稳定并且可以表示比较精确的环境湿度读数。
[0047]如果CBV尚未关闭或自CBV关闭以后的阈值持续时间尚未过去，于是程序返回到314并且基于在旁通阀打开之前立即读取的传感器的输出继续调节发动机运行参数直到自压缩机旁通阀关闭以后的阈值持续时间已经过去。
[0048]相比之下，在自打开压缩机旁通阀以后的阈值持续时间已经过去或压缩机旁通阀关闭之后，在320处该程序包括基于湿度传感器的当前输出调节发动机运行参数。如在这里所用的，发动机运行参数包括EGR估计、进气空气充气估计、燃料醇含量估计、火花正时、火花校正、湿度传感器诊断所用的阈值以及冷凝模型系数中的一个或更多个。
[0049]返回到308，如果CBV事件未被确认，则程序移动到318，以保持CBV关闭。然后程序移动到320以基于该湿度传感器的当前输出、和环境湿度的当前估计调节发动机运行参数。基于湿度传感器的输出的EGR的一种示范性调节参考图4的例子示出。
[0050]在一个例子中，在第一升压发动机运行期间，发动机控制器被构造成在EGR启用时关闭压缩机旁通阀，并且基于进气湿度传感器的当前输出调节发动机运行参数。相比之下，在第二升压发动机运行期间，控制器被构造成在EGR启用时打开压缩机旁通阀，并且基于在旁通阀打开之前(例如，立即打开之前)读取的湿度传感器的输出调节发动机运行参数。在这里，在第二升压发动机运行期间，控制器基于湿度传感器的当前输出不调节发动机运行参数。而且，在第二升压发动机运行期间，在自压缩机旁通阀关闭以后的阈值持续时间已经过去之后，控制器基于湿度传感器的当前输出调节发动机运行参数。该发动机运行参数包括EGR阀打开(例如，打开程度)、火花点火正时、燃料喷射正时、发动机冷凝模型的系数和函数、火花校正模型的系数和函数、以及用于传感器诊断(例如，湿度传感器诊断)的阈值中的一个或更多个。在一个例子中，在第一升压运行期间压缩机旁通阀的关闭响应于高于阈值的喘振的裕度，而在第二升压运行期间压缩机旁通阀的打开响应于低于阈值的喘振的裕度。
[0051 ] 在另一个例子中，一种发动机系统包括发动机、联接于发动机的进气歧管的压缩机和联接在压缩机的出口和入口之间的旁通通道，该压缩机由涡轮驱动，旁路包括旁通阀。发动机系统还包括联接在进气节气门上游的进气歧管的湿度传感器、以及用于经由EGR阀将排气剩余物从涡轮下游的发动机排气歧管再循环到压缩机上游的进气歧管的EGR通道。该发动机系统还包括具有计算机可读指令的控制器，用于当EGR启用时，并且响应于压缩机喘振的指示，打开旁通阀，并且储存在旁通阀打开之前立即读取的湿度传感器的输出。旁通阀的打开可以基于喘振的指示，旁通阀打开随喘振的裕度减小而增加。然后，该控制器可以基于储存的传感器输出调节EGR流。该控制器还可以包括指令，用于在旁通阀打开时不储存湿度传感器的当前输出。换句话说，在CBV打开之前读取的湿度传感器的输出可以被冻结并使用时，直到使当前的湿度传感器输出能够使用的条件被重新储存，湿度传感器的当前输出可以被忽略。如在这里所用的，EGR启用包括EGR阀被至少部分地打开。在这里，EGR阀可以是联接于低压EGR系统的低压EGR阀。控制器还可以包括指令，用于响应于喘振的裕度的增加关闭旁通阀，并且在关闭旁通阀之后的阈值持续时间已经过去之后，储存湿度传感器的当前输出，并且基于当前的湿度传感器输出调节EGR流。换句话说，按照减少到压缩机入口的回流的条件可以重新储存湿度传感器的当前输出。
[0052]现在转向图4，示出了响应于进气湿度传感器的输出的发动机运行参数(具体说，EGR)的示范性调节。具体说，映射图400在曲线402处示出EGR估计的变化，在曲线404处示出压缩机旁通阀(CBV)的位置(打开或关闭)，在曲线406处示出基于进气湿度传感器的输出的环境湿度估计，以及在曲线408处示出压缩机喘振的裕度。
[0053]在tl之前，发动机可以在低压EGR启用(曲线402)的情况下升压的运行。此外，升压压力可以在阈值内使得压缩比足够在喘振限制409之外，并且因此CBV关闭(曲线404)。在这种条件期间，可以基于湿度传感器的当前输出(曲线406)估计环境湿度。
[0054]在tl处，可以存在压缩比的突然变化并且喘振的裕度可以下降使得压缩比暂时超过喘振限制409。在一个例子中，在tl处压缩比的变化可以是由于操作者突然松加速器踏板事件引起的。在tl处，响应于压缩比移动超过喘振限制409，CBV可以打开(在此完全打开)以基本上立即提供压力减轻。具体说，CBV可以打开使得一部分升压压力能够从压缩机的下游(例如，增压空气冷却器的下游)再循环到该压缩机的上游(例如，到压缩机入口)。这允许在压缩机出口处的升压压力迅速减少并且通过压缩机的向前流被改善，从而改善压缩比。特别地，压缩比可以移动到硬喘振区之外并且可以瞬时移动到软喘振区里直到升压压力充分地减少以消除喘振的所有指示。
[0055]在tl和t2之间，在CBV打开时，湿度传感器的当前输出可以是不正确的并且不稳定的。具体说，由于回流的空气和EGR、以及在压缩机入口处(湿度传感器附近)的压力变化，该传感器的当前输出可以指示比实际存在的环境湿度高的环境湿度估计。如果基于不正确的湿度传感器输出估计或调节EGR，则EGR控制也可以是不正确的和不稳定的(曲线402)。
[0056]在11和t2之间，当关闭CBV时，为了减少湿度估计和EGR控制的误差，该湿度传感器的当前输出被忽略。反而，在CBV打开之前(刚好在tl之前)立即读取的湿度传感器的输出可以被储存并用于在tl和t2之间(见虚线405)估计环境湿度。同样，在tl和t2之间，独立于当前的湿度传感器的输出并且基于湿度传感器的冻结的输出(即，基于虚线405)，执行EGR控制，如在虚线403处所示。
[0057]在t2处，升压压力可以已经充分地被减小并且压缩比可以再一次在喘振限制之夕卜。因此，在t2处，CBV可以被关闭。在关闭CBV之后基于冻结的传感器输出的湿度估计和EGR控制可以继续一段时间(在t2和t3之间的持续时间)，以允许压缩机入口条件和湿度传感器输出变稳定。然后，在t3之后，湿度传感器的当前输出可以再一次被读取并且用于EGR控制。
[0058]以这种方式，在当EGR流动时CBV事件发生期间，可以不利用进气湿度传感器的输出估计环境湿度和调节发动机运行参数。反而通过依靠在CBV打开之前读取的传感器的输出，减小由于在压缩机入口处的充气的回流(包含来自排气剩余物的附加的水)引起的湿度估计的误差(例如湿度过高估计)。通过利用比较可靠的环境湿度估计来调节发动机运行参数，改善发动机控制。
[0059]应当注意，本文所包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令被储存在非临时性存储器中。本文所描述的具体程序可表示任何数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可以所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下省略。同样地，不必需要该处理顺序来实现本文所述的示例实施例的特征和优点，但提供该处理顺序是为了便于说明和描述。所示的动作、操作和/或功能中的一个或更多个可取决于正使用的特定策略重复执行。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形方式表示要编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器中的代码。
[0060]将理解本文公开的配置和例程在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不以限制意义考虑，因为许多变化都是可能的。例如，上面技术可以应用于V_6、1_4、I_6、V_12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合及子组合。
[0061]下列权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可指“一个”元素或“第一”元素或其等同物。此类权利要求应该理解为包括一个或更多个此类元素的合并，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/或属性的其他组合和子组合可以通过本权利要求书的修改或者通过本申请或相关申请中新权利要求的呈现进行要求。此类权利要求无论在范围比原始权利要求更宽、更窄、与其相等或不同也被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于发动机的方法，包括: 在EGR启用时响应于压缩机旁通阀的打开， 基于在所述旁通阀打开之前读取的进气湿度传感器的输出调节发动机运行参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中基于在所述旁通阀打开之前读取的所述进气湿度传感器的输出的所述调节包括独立于所述湿度传感器的当前输出的调节，其中在所述打开之前读取的所述输出是在所述打开之前立即读取的输出，在其之间没有任何发动机关闭和EGR阀关闭。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩机旁通阀的打开响应于压缩机喘振的指/Jn ο
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述压缩机旁通阀的打开响应于升压压力高于阈值压力。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气湿度传感器位于空气滤清器下游和压缩机入口上游的进气通道中。
6.根据权利要求1所述的方法，其中基于在所述打开之前读取的所述传感器的输出的调节包括基于在所述旁通阀打开之前立即读取的所述传感器的输出的调节。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括，基于在所述旁通阀打开之前立即读取的所述传感器的所述输出继续调节所述发动机运行参数，直到所述压缩机旁通阀关闭并且自所述压缩机旁通阀关闭以后的阈值持续时间已经过去。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括，在所述压缩机旁通阀关闭以后的所述持续时间已经过去之后，基于所述湿度传感器的当前输出调节所述发动机运行参数。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述发动机运行参数包括EGR估计、进气空气充气估计、燃料醇含量估计、火花正时、冷凝模型系数、火花校正系数和用于湿度传感器诊断的阈值中的一个或多个。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述进气湿度传感器是进气氧传感器，并且其中环境湿度基于在调制施加于所述氧传感器上的电压时读取的传感器输出之间的差由所述进气氧传感器来估计。
11.一种用于发动机的方法，包括: 在第一升压发动机运行期间，在EGR启用时关闭压缩机旁通阀，并且基于进气湿度传感器的当前输出调节发动机运行参数；以及 在第二升压发动机运行期间，在EGR启用时打开所述压缩机旁通阀，并且基于在所述旁通阀打开之前读取的所述湿度传感器的输出调节发动机运行参数。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括，在所述第二升压发动机运行期间，不基于所述湿度传感器的所述当前输出调节所述发动机运行参数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述发动机运行参数包括EGR阀开度、火花点火正时和燃料喷射正时中的一个或多个。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括，在所述第二升压发动机运行期间，在打开所述压缩机旁通阀之后，关闭所述旁通阀，并且在自关闭所述压缩机旁通阀以后的阈值持续时间已经过去之后，基于所述湿度传感器的所述当前输出调节所述发动机运行参数。
15.根据权利要求11所述的方法，其中在所述第一升压运行期间关闭所述压缩机旁通阀响应于喘振的裕度高于阈值，并且其中在所述第二升压运行期间打开所述压缩机旁通阀响应于喘振的所述裕度低于所述阈值。
16.—种发动机系统,包括: 发动机； 联接于所述发动机的进气歧管的压缩机，所述压缩机由涡轮驱动； 联接在所述压缩机的出口和进口之间的旁通通道，所述旁通通道包括旁通阀； 联接于进气节气门上游的所述进气歧管的湿度传感器； 低压EGR通道，其用于经由EGR阀将排气剩余物从所述涡轮下游的所述发动机的排气歧管再循环到所述压缩机上游的所述进气歧管；和具有计算机可读指令的控制器，用于: 当EGR启用时，响应于压缩机喘振的指示， 打开所述旁通阀； 储存在所述旁通阀打开之前立即读取的所述湿度传感器的输出；以及 基于所述储存的传感器输出调节EGR流。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器还包括指令，用于: 在所述旁通阀打开时，不储存所述湿度传感器的当前输出。
18.根据权利要求17所述的系统，其中EGR启用包括所述EGR阀至少部分地打开。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述旁通阀的打开基于喘振的所述指示，当喘振的裕度减少时所述旁通阀打开增加。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器还包括指令，用于:响应于喘振的所述裕度的增加关闭所述旁通阀，以及在自关闭所述旁通阀以后的阈值持续时间已经过去之后，储存所述湿度传感器的所述当前输出，以及基于当前的湿度传感器输出调节EGR流。
【文档编号】F02D21/08GK104454249SQ201410468368
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月15日 优先权日:2013年9月23日
【发明者】G·苏尔尼拉, T·J·克拉克, E·斯库拉斯, R·E·索蒂斯 申请人:福特环球技术公司