Система двигателя - RU155442U1
Код документа: RU155442U1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам оценки накопления воды в охладителе наддувочного воздуха в системе двигателя.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжатия окружающего воздуха, поступающего в двигатель, чтобы повышать мощность. Сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха, таким образом, промежуточный охладитель или охладитель наддувочного воздуха (CAC) могут использоваться для охлаждения нагретого воздуха, тем самым, повышая его плотность и дополнительно увеличивая потенциально возможную мощность двигателя. Конденсат может формироваться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат может накапливаться на дне CAC или во внутренних каналах и охлаждающих турбулизаторах. В определенных условиях потока воздуха, конденсат может выходить из CAC и поступать во впускной коллектор двигателя в качестве капелек воды. Если слишком много конденсата засасывается двигателем, могут возникать пропуски зажигания в двигателе и/или нестабильность сгорания.
Другие подходы для преодоления пропусков зажигания двигателя, обусловленных засасыванием конденсата, включают в себя избегание накопления конденсата. В одном из примеров, эффективность охлаждения CAC может понижаться, чтобы уменьшать формирование конденсата (см. например US 6725848, опубл. 27.04.2004, МПК F02D 21/08, F02D 35/00). Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили потенциальные проблемы у такого подхода. Более точно, несмотря на то, что может уменьшаться или замедляться формирование конденсата в CAC, конденсат все же может накапливаться со временем. Если это накопление не может быть прекращено, засасывание конденсата во время разгона может вызывать пропуски зажигания двигателя. Дополнительно, в еще одном примере, исполнительные механизмы двигателя могут регулироваться для повышения стабильности сгорания во время засасывания конденсата. В одном из примеров, засасывание конденсата может быть основано на массовом расходе воздуха и количестве конденсата в CAC; однако, эти параметры могут не точно отражать количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC и поступающем во впускной коллектор. Как результат, по-прежнему могут возникать пропуски зажигания и/или нестабильное сгорание в двигателе.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В одном из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть преодолены в системе двигателя, содержащей:
впускной коллектор;
охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора;
первый датчик кислорода, расположенный на выпуске охладителя наддувочного воздуха;
второй датчик кислорода, расположенный на впуске охладителя наддувочного воздуха; и
контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки работы двигателя в ответ на параметры накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода и выходном сигнале второго датчика кислорода.
В одном из вариантов предложена система, в которой регулировка работы двигателя включает в себя одно или более из регулировки установки момента зажигания, массового расхода воздуха, заслонок радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя, насос системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха и/или переключения с понижением передачи трансмиссии, при этом параметры накопления воды включают в себя одну или более из величины сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, скорости сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, величины накопления воды в охладителе наддувочного воздуха и скорости накопления воды в охладителе наддувочного воздуха.
Также предложен способ регулировки работы двигателя и формирования диагностики в ответ на параметры накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC), параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и выходном сигнале второго датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Более точно, первый датчик кислорода может быть расположен на выпуске CAC, а второй датчик кислорода может быть расположен на впуске CAC. Датчики кислорода могут подвергаться модуляции между режимом переменного напряжения и базовым режимом на частоте, основанной на потоке рециркуляции выхлопных газов (EGR). Например, если поток EGR больше, чем пороговое значение, датчики кислорода могут работать в режиме регулируемого напряжения в течение более короткого времени (например, чаще осуществлять модуляцию), чтобы измерять содержание кислорода наддувочного воздуха на впуске и выпуске CAC. Контроллер двигателя может использовать выходные сигналы первого датчика кислорода и второго датчика кислорода первого датчика кислорода и второго датчика кислорода для определения параметров накопления воды в CAC. В одном из примеров, параметры накопления воды могут включать в себя одно или более из величины сброса воды из CAC, скорости сброса воды из CAC, величины накопления воды в CAC и скорости накопления воды в CAC. Контроллер двигателя затем может регулировать работу двигателя для повышения стабильности сгорания, уменьшения формирования конденсата в CAC и/или откачивания конденсата из CAC в ответ на определенные параметры накопления воды. Как результат, пропуски зажигания в двигателе и нестабильность сгорания, обусловленные засасыванием воды, могут уменьшаться.
В еще одном примере, ухудшение характеристик первого датчика кислорода и второго датчика кислорода может указываться на основании условий работы двигателя. Более точно, во время работы двигателя, когда конденсат, меньший, чем пороговое значение, формируется в CAC, и конденсат, меньший, чем пороговое значение, отходит из CAC, контроллер двигателя может указывать ухудшение характеристик первого датчика кислорода и второго датчика кислорода на основании выходных сигналов первого и второго датчиков кислорода относительно друг друга. Работа двигателя с конденсатом, меньшим, чем пороговое значение (например, по существу без конденсата), формирующимся в и отходящим из CAC, может идентифицироваться на основании альтернативных моделей конденсации и/или условий работы двигателя. Во время этой работы двигателя, когда выходной сигнал первого датчика кислорода не находится в пределах порогового значения от выходного сигнала второго датчика кислорода, контроллер может указывать ухудшение характеристик одного или более из первого датчика кислорода и второго датчика кислорода. Таким образом, может диагностироваться функционирование датчиков кислорода, тем самым, повышая точность оценок параметров накопления воды.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - схематичное изображение примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа работы датчика кислорода, чтобы определять накопление воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 3-блок-схема последовательности операций способа работы датчиков кислорода, чтобы определять накопление воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций способа регулировки работы двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа указания ухудшения характеристик первого датчика кислорода, расположенного на выпуске САС, и второго датчика кислорода, расположенного на впуске САС, на основании условий работы двигателя.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ логического вывода уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 7-8 показывают график, иллюстрирующий примерные регулировки для работы двигателя, основанные на.накоплении воды в охладителе наддувочного воздуха.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Последующее описание относится к системам и способам оценки накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (САС) в системе двигателя, такой как система по фиг. 1. Первый датчик кислорода может быть расположен на выпуске CAC. В одном из примеров, датчик кислорода может быть датчиком кислорода на впуске с регулируемым напряжением, который может работать между режимом регулируемого напряжения (VVs) и базовым режимом. Способ работы первого датчика кислорода для определения накопления воды в CAC показан на фиг. 2. Более точно, количество сброса воды или количество воды в наддувочном воздухе на выпуске CAC может определяться первым датчиком кислорода. В некоторых примерах, второй датчик кислорода может быть расположен на впуске CAC. Фиг. 3 показывает способ работы первого датчика кислорода и второго датчика кислорода для определения параметров накопления воды в CAC. Параметры накопления воды могут включать в себя скорость накопления воды, скорость сброса воды, величину накопления воды (например, количество воды или конденсата в CAC) и/или величину сброса воды. Контроллер двигателя, в таком случае, может регулировать работу двигателя на основании параметров накопления воды, как показано на фиг. 4. Регулировка работы двигателя может включать в себя регулировку исполнительных механизмов двигателя для понижения эффективности охлаждения CAC, удаление конденсата из CAC и/или повышение стабильности сгорания во время засасывания воды двигателем. Дополнительно, как показано на фиг. 5-6, контроллер двигателя может диагностировать функционирование датчика кислорода посредством сравнения измерений и/или выходных сигналов первого датчика кислорода и второго датчика кислорода в определенных условиях работы двигателя. Например, в условиях работы двигателя, когда не ожидается никакого различия концентрации кислорода между наддувочным воздухом, поступающим в и выходящим из CAC, контроллер может сравнивать показания датчиков кислорода. Если разность выходных сигналов датчиков больше, чем пороговое значение, один или более датчиков могут быть подвержены ухудшению характеристик. Таким образом, расположение первого датчика кислорода на выпуске CAC и/или второго датчика кислорода на впуске CAC может предоставлять возможность для определения параметров накопления конденсата CAC. Регулировки исполнительных механизмов двигателя на основании этих определенных параметров накопления конденсата затем могут уменьшать формирование конденсата в CAC, повышать стабильность сгорания во время удаления конденсата из CAC и/или уменьшать накопление воды внутри CAC.
Фиг. 1 - схематичное изображение, показывающее примерный двигатель 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 показан с четырьмя цилиндрами иди камерами 30 сгорания. Однако, другие количества цилиндров могут использоваться в соответствии с данным раскрытием. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Каждая камера 30 сгорания (например, цилиндр) двигателя 10 может включать в себя стенки камеры сгорания с поршнем (не показан), расположенными в них. Поршни могут быть присоединены к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему 150 трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10. Коленчатый вал 40 также может использоваться для привода генератора переменного тока (не показанного на фиг. 1).
Крутящий момент на выпуске двигателя может передаваться на гидротрансформатор (не показан), чтобы приводить в движение систему 150 автоматической трансмиссии. Кроме того, одна или более муфт могут приводиться в зацепление, в том числе, муфта 154 переднего хода, для приведения в движение автомобиля. В одном из примеров, гидротрансформатор может указываться ссылкой как компонент системы 150 трансмиссии. Кроме того, система 150 трансмиссии может включать в себя множество передаточных муфт 152, которые могут приводиться в зацепление по необходимости, чтобы активировать множество постоянных передаточных отношений трансмиссии. Более точно, посредством настойки включения множества передаточных муфт 152, трансмиссия может переключаться между верхней передачей (то есть, передачей с боле низким передаточным отношением) и нижней передачей (то есть, передачей с более высоким передаточным отношением). По существу, разность передаточных отношений вводит в действие более низкое умножение крутящего момента на трансмиссии, когда на верхней передаче, наряду с предоставлением возможности более высокого умножения крутящего момента на трансмиссии, когда на нижней передаче. Транспортное средство может обладать четырьмя имеющимися в распоряжении передачами, где передача трансмиссии четыре (четвертая передача трансмиссии) является высшей имеющейся в распоряжении передачей, а передача трансмиссии один (первая передача трансмиссии) является низшей имеющейся в распоряжении передачей. В других вариантах осуществления, транспортное средство может иметь больше или меньше, чем четыре имеющихся в распоряжении передач. Как конкретизировано в материалах настоящего описания, контроллер может менять передачу трансмиссии (например, переключать с повышением или переключать с понижением передачу трансмиссии), чтобы регулировать величину крутящего момента, передаваемого через трансмиссию и гидротрансформатор на колеса 156 транспортного средства (то есть, крутящий момент на выходном валу двигателя).
В то время как трансмиссия переключается на более низкую передачу, скорость вращения двигателя (Ne или RPM) возрастает, увеличивая поток воздуха двигателя. Разрежение во впускном коллекторе, сформированное вращающимся двигателем, может увеличиваться при более высоком RPM. В некоторых примерах, как дополнительно обсуждено ниже, переключение с понижением передачи может использоваться для усиления потока воздуха двигателя и очищения от конденсата, накопленного в охладителе 80 наддувочного воздуха (CAC).
Камеры 30 сгорания могут принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 и могут выпускать выхлопные газы через выпускной коллектор 56 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускные клапаны и выпускные клапаны (не показаны). В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
Топливные форсунки 50 показаны присоединенными непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 50 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания; однако, следует принимать во внимание, что впрыск во впускной канал также возможен. Топливо может подаваться в топливную форсунку 50 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива.
В процессе, указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 52 зажигания, приводя к сгоранию. Установка момента искрового зажигания может управляться, чтобы искра возникала до (с опережением) или после (с запаздыванием) предписанного производителем момента времени. Например, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию от установки момента максимального тормозного момента (MBT) для борьбы с детонацией в двигателе или подвергаться опережению в условиях высокой влажности. В частности, MBT может подвергаться опережению, чтобы учитывать низкую скорость горения. В одном из примеров, искровое зажигание может подвергаться запаздыванию во время нажатия педали акселератора. В альтернативном варианте осуществления, воспламенение от сжатия может использоваться для зажигания впрыснутого топлива.
Впускной канал 44 может принимать всасываемый воздух из впускного канала 42. Впускной канал 42 включает в себя дроссель 21, имеющий дроссельную заслонку 22, чтобы регулировать поток во впускной коллектор 44. В этом конкретном примере, положение (TP) дроссельной заслонки 22 может меняться контроллером 12, чтобы давать возможность электронного управления дросселем (ETC). Таким образом, дроссель 21 может приводиться в действие для изменения всасываемого воздуха, выдаваемого в камеры 30 сгорания. Например, контроллер 12 может регулировать дроссельную заслонку 22 для увеличения открывания дросселя 21. Увеличение открывания дросселя 21 может увеличивать количество воздуха, подаваемого во впускной коллектор 44. В альтернативном примере, открывание дросселя 21 может уменьшаться или полностью закрываться, чтобы перекрывать поток воздуха во впускной коллектор 44. В некоторых вариантах осуществления, дополнительные дроссели могут присутствовать во впускном канале 42, такие как дроссель выше по потоку от компрессора 60 (не показан).
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система рециркуляции выхлопных газов (EGR) может направлять требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной канал 42 через канал EGR, такой как канал 140 EGR высокого давления. Величина EGR, выдаваемая во впускной канал 42, может меняться контроллером 12 посредством клапана EGR, такого как клапан 142 EGR высокого давления. В некоторых условиях, система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания. Фиг. 1 показывает систему EGR высокого давления, где EGR направляется из выше по потоку от турбины турбонагнетателя в ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 140 EGR. Фиг. 1 также показывают систему EGR низкого давления, где EGR направляется из ниже по потоку от турбины турбонагнетателя в выше по потоку от компрессора турбонагнетателя через канал 157 EGR низкого давления. Клапан 155 EGR низкого давления может регулировать величину EGR, подаваемой во впускной канал 42. В некоторых вариантах осуществления, двигатель может включать в себя обе системы, EGR высокого давления и EGR низкого давления, как показано на фиг. 1. В других вариантах осуществления, двигатель может включать в себя любую из системы EGR высокого давления или системы EGR низкого давления. Когда работоспособна, система EGR может вызывать формирование конденсата из сжатого воздуха, особенно когда сжатый воздух охлаждается охладителем наддувочного воздуха, как подробнее описано ниже.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 60, расположенный вдоль впускного канала 42. Что касается турбонагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 62, например, через вал или другое соединительное устройство. Турбина 62 может быть расположена вдоль выпускного канала 48. Различные компоновки могут быть предусмотрены для осуществления привода компрессора. Что касается нагнетателя, компрессор 60 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина сжатия, обеспечиваемого для одного или более цилиндров двигателя посредством турбонагнетателя или нагнетателя, может регулироваться контроллером 12.
В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, компрессор 60 может приводиться в действие главным образом турбиной 62. Турбина 62 может приводиться в действие выхлопными газами, протекающими через выпускной канал 48. Таким образом, движение от механического привода турбины 62 может осуществлять привод компрессора 60. По существу, скорость вращения компрессора 60 может быть основана на скорости вращения турбины 62. По мере того, как скорость вращения компрессора 60 возрастает, больший наддув может выдаваться через впускной канал 42 во впускной коллектор 44.
Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя перепускную заслонку 26 для выхлопных газов для отведения выхлопных газов от турбины 62. Дополнительно, впускной канал 42 может включать в себя перепускной клапан или клапан 27 рециркуляции компрессора (CRV), выполненный с возможностью отводить всасываемый воздух вокруг компрессора 60. Перепускная заслонка 26 для выхлопных газов и/или CRV 27 может управляться контроллером 12, чтобы открываться, например, когда требуется более низкое давление наддува. Например, в ответ на помпаж компрессора или потенциально возможное событие помпажа компрессора, контроллер 12 может открывать CBV 27 для понижения давления на выпуске компрессора 60. Это может ослаблять или прекращать помпаж компрессора.
Впускной канал 42 может дополнительно включать в себя охладитель 80 наддувочного воздуха (CAC) (например, промежуточный охладитель) для понижения температуры нагнетаемых турбонагнетателем или нагнетателем всасываемых газов. В некоторых вариантах осуществления, CAC 80 может быть воздушно-воздушным теплообменником. В других вариантах осуществления CAC 80 может быть воздушно-жидкостным теплообменником. CAC 80 также может быть CAC переменного объема. Горячий наддувочный воздух (подвергнутый наддуву воздух) из компрессора 60 поступает на впуск CAC 80, остывает, по мере того, как он проходит через CAC, а затем, выходит, чтобы проходить через дроссель 21, а затем, поступать во впускной коллектор 44 двигателя. Поток окружающего воздуха извне транспортного средства может поступать в двигатель 10 через переднюю часть транспортного средства и проходить через CAC, чтобы помогать охлаждению наддувочного воздуха. Конденсат может формироваться и накапливаться в CAC, когда понижается температура окружающего воздуха, или во время влажных или дождливых погодных условий, где наддувочный воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Кроме того, когда наддувочный воздух, поступающий в CAC, подвергается наддуву (например, давление наддува и/или давление в CAC являются большими, чем атмосферное давление), конденсат может формироваться, если температура CAC падает ниже температуры конденсации воды. Когда наддувочный воздух включает в себя подвергнутые рециркуляции выхлопные газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус CAC. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно хладагентом в случае охладителей водяным охлаждением наддувочного воздуха. Кроме того, если конденсат накапливается в CAC, он может засасываться двигателем в течение периодов времени повышенного потока воздуха. Как результат, могут происходить нестабильное сгорание и/или пропуски зажигания в двигателе.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более датчиков кислорода, расположенных во впускном канале 42. По существу, один или более датчиков кислорода могут указываться ссылкой как датчики кислорода на впуске. В изображенном варианте осуществления, первый датчик 162 кислорода расположен ниже по потоку от CAC 80. В одном из примеров, первый датчик 162 кислорода может быть расположен на выпуске CAC 80. По существу, первый датчик 162 кислорода может указываться ссылкой в материалах настоящего описания как датчик кислорода на выпуске CAC. В еще одном примере, первый датчик 162 кислорода может быть расположен ниже по потоку от выхода CAC 80. Фиг.1 также показывает второй датчик 160 кислорода, расположенный выше по потоку от CAC 80. В одном из примеров, второй датчик 160 кислорода может быть расположен на впуске CAC 80. По существу, второй датчик 160 кислорода может указываться ссылкой в материалах настоящего описания как датчик кислорода на впуске CAC. В еще одном примере, второй датчик 160 кислорода может быть расположен выше по потоку от входа CAC и ниже по потоку от компрессора 60.
В некоторых вариантах осуществления, двигатель 10 может включать в себя как первый датчик 162 кислорода, так и второй датчик 160 кислорода. В других вариантах осуществления, двигатель 10 может включать в себя только один из первого датчика 162 кислорода и второго датчика 160 кислорода. Например, двигатель 10 может включать в себя первый датчик 162 кислорода ниже по потоку от CAC 80. В некоторых вариантах осуществления, как показано на фиг.1, возможный третий датчик 164 кислорода может быть расположен во впускном канале 42. Третий датчик 164 кислорода может быть расположен ниже по потоку от компрессора 60 и канала 140 EGR (или канала 157 EGR, если двигатель включает в себя только канал EGR низкого давления).
Датчики 160, 162 и/или 164 кислорода на впуске могут быть любым пригодным датчиком для выдачи показания концентрации кислорода наддувочного воздуха (например, воздуха, текущего через впускной канал 42), таким как линейный датчик кислорода, датчик UEGO (универсальный или широкодиапазонный, кислорода выхлопных газов) на впуске, двухрежимный датчик кислорода, и т.д. В одном из примеров, датчики 160, 162 и/или 164 кислорода на впуске могут быть датчиком кислорода на впуске, включающим в себя подогреваемый элемент в качестве измерительного элемента. Во время работы, ток накачки датчика кислорода на впуске может быть указывающим количество кислорода в потоке газов.
В еще одном примере, датчик 160, 162 и/или 164 на впуске могут быть датчиком кислорода на впуске с регулируемым напряжением (регулируемым Vs или VVs), в котором опорное напряжение датчика может модулироваться между более низким или базовым напряжением, на котором выявляется кислород, и более высоким напряжением, при котором могут подвергаться диссоциации молекулы воды в газовом потоке. Например, во время базового режима работы, датчик кислорода на впуске может работать на базовом опорном напряжении. На базовом опорном напряжении, когда вода попадает в датчик, подогреваемый элемент датчика может испарять воду и измерять ее в качестве локального пара или разбавителя. Этот рабочий режим может указываться ссылкой в материалах настоящего описания как базовый режим. Датчик кислорода на впуске также может работать во втором режиме, в котором опорное напряжение повышено до второго опорного напряжения. Второе опорное напряжение может быть более высоким, чем базовое опорное напряжение. Работа датчика кислорода на впуске на втором опорном напряжении может указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как режим регулируемого Vs (VVs). Когда датчик кислорода на впуске работает в режиме VVs, подогреваемый элемент датчика диссоциирует воду в воздухе и впоследствии измеряет концентрацию воды. В этом режиме, ток накачки датчика может быть указывающим количество кислорода в газовом потоке плюс количество кислорода из диссоциированных молекул воды. Однако, если опорное напряжение повышается дальше, дополнительные молекулы, такие как CO2, также могут подвергаться диссоциации, и кислород из этих молекул также может измеряться датчиком. В неограничивающем примере, более низкое базовое опорное напряжение может иметь значение 450 мВ, а более высокое, второе опорное напряжение может быть большим, чем 950 мВ. Однако, в способах, представленных на фиг. 2-3 для определения количества воды в наддувочном воздухе, второе опорное напряжение может поддерживаться ниже, чем напряжение, при котором CO2 также может подвергаться диссоциации. Таким образом, второе опорное напряжение может устанавливаться, чтобы только кислород из воды (а не из CO2) мог измеряться в режиме VVs.
Первый датчик 162 кислорода и/или второй датчик 160 кислорода могут использоваться для оценки накопления конденсата или воды в CAC 80 и/или сброса воды из CAC 80. Как дополнительно обсуждено ниже со ссылкой на фиг. 2-3, концентрация кислорода в воздухе, поступающем в и/или отходящем из CAC 80 (например, определяемая вторым датчиком 160 кислорода и первым датчиком 162 кислорода, соответственно) может использоваться для определения концентрации воды, поступающей в и/или отходящей из CAC 80. Различные варианты осуществления могут использоваться для оценки воды в наддувочном воздухе, поступающем в и/или отходящем из CAC 80. Например, датчик(и) кислорода на впуске могут измерять количество кислорода в наддувочном воздухе, а затем, оценивать количество воды в наддувочном воздухе с использованием метода разбавления. Если датчик кислорода на впуске является датчиком кислорода на впуске с VVs, датчик может оценивать количество воды в наддувочном воздухе с использованием метода диссоциации (например, работы в режиме VVs и модуляции между базовым опорным напряжением и более высоким, вторым опорным напряжением). Оба из этих методов для измерения и/или оценки количества воды в наддувочном воздухе дополнительно обсуждены ниже.
Первый способ оценки воды в наддувочном воздухе с использованием датчика кислорода на впуске включает в себя метод разбавления. При использовании метода разбавления, датчик кислорода на впуске может эксплуатироваться в базовом режиме на базовом опорном напряжении. В одном из примеров, базовое опорное напряжение может иметь значение 450 мВ. В еще одном примере, базовое опорное напряжение может быть напряжением, большим или меньшим, чем 450 мВ. Датчик кислорода на впуске может брать измерение и определять количество кислорода в газе (например, всасываемом или наддувочном воздухе) на основании тока накачки датчика. Затем, сравнение измеренной концентрации кислорода в сопоставлении с количеством воздуха может использоваться для определения количества воды в качестве разбавителя в наддувочном воздухе. Метод разбавления может давать неточную оценку воды, если разбавитель включает в себя вещества, иные чем вода, такие как EGR и/или пары воды.
Второй способ оценки воды в наддувочном воздухе с использованием датчика кислорода на впуске включает в себя метод диссоциации. Более точно, что касается метода диссоциации, датчик кислорода на впуске с VVs может работать в режиме VVs, при этом опорное напряжение повышается с базового опорного напряжения до более высокого, второго опорного напряжения. В одном из примеров, второе опорное напряжение может иметь значение 950 мВ. В еще одном примере, второе опорное напряжение может быть напряжением, большим, чем 950 мВ. Однако, второе опорное напряжение может поддерживаться на напряжении, более низком, чем напряжение, при котором CO2 подвергается диссоциации датчиком. В режиме VVs, датчик кислорода на впуске осуществляет диссоциацию воды на водород и кислород, и измеряет количество кислорода из диссоциированных молекул воды в дополнение к количеству кислорода в газе. Посредством взятия разности между измерениями на втором опорном напряжении и базовом опорном напряжении, может определяться оценка общей концентрации воды в наддувочном воздухе. Дополнительно, в каждом состоянии температуры на выпуске CAC, может вырабатываться разное количество насыщенной воды. Если насыщенная вода в состоянии температуры на выпуске CAC известна (например, в справочной таблице, хранимой в контроллере), контроллер 12 может вычитать это значение из общей концентрации воды, измеренной датчиком кислорода на впуске, чтобы определять количество воды в наддувочном воздухе в форме капелек воды. Например, насыщенная вода в состоянии температуры на выпуске CAC может включать в себя массу воды в состоянии давления насыщенного пара на выпуске CAC. Таким образом, контроллер может определять количество жидкой воды в наддувочном воздухе, поступающем в и/или выходящем из CAC, по измерениям датчика кислорода на впуске.
Чтобы определять общую концентрацию воды в датчиках кислорода, датчики кислорода могут модулироваться между опорными напряжениями базового режима и режима VVs. Продолжительность модуляции или продолжительность времени импульса модуляции может быть основана на количестве разбавителей (иных, чем вода) в воздухе. В одном из примеров, иным разбавителем может быть EGR. Например, по мере того, как EGR возрастает, количество разбавителя в воздухе увеличивается. Как результат, концентрация кислорода, измеренная в базовом режиме, может снижаться, наряду с тем, что количество диссоциированного кислорода, измеренного в режиме VVs, может увеличиваться. Таким образом, результирующее измерение между двумя опорными напряжениями может требоваться чаще, чтобы повышать точность измерений концентрации воды. Таким образом, по мере того, как EGR возрастает (например, величина EGR или интенсивность потока EGR), длительность импульса между двумя опорными напряжениями может убывать. Таким образом, режим VVs может приводиться в действие в течение более короткого времени, чем когда EGR находится на более низкой интенсивности потока. В одном из примеров, длительность импульса между базовым напряжением и вторым напряжением (например, напряжением VVs) может быть равной, чтобы одинаковое время проводилось на каждом напряжении. Во втором примере, длительность импульса может быть неравной, чтобы датчик проводил большее время в одном режиме, чем в другом. В этом случае, длительность импульса может быть первой длительностью у импульса режима VVs и второй длительностью импульса у базового режима. В некоторых примерах, если EGR относительно высока и находится выше порогового значения, может быть равное время включения/выключения между режимом VVs и базовым режимом, чтобы первая длительность импульса и вторая длительность импульса были идентичными. Эти две длительности импульса могут быть более короткими, чем если бы EGR была ниже порогового значения. В еще одном другом примере, если EGR в наддувочном воздухе нет (поток EGR является по существу нулевым), датчик кислорода может работать в течение более длительного времени в режиме VVs или может работать только в режиме VVs до тех пор, пока поток EGR не повышается. В этом примере, датчик кислорода может не осуществлять модуляцию между режимами.
Контроллер 12 может использовать измерения на одном или обоих из первого датчика 162 кислорода и второго датчика 160 кислорода для определения одного или более из скорости накопления воды в CAC 80, скорости сброса воды из CAC 80, величины накопления воды в CAC 80 (например, количества воды в CAC 80) и/или величины сброса воды из CAC 80 (например, количества или объема воды, отходящей из CAC 80 и проходящей во впускной коллектор 44). Например, величина сброса воды из CAC 80 может оцениваться по измерениям из первого датчика 162 кислорода, расположенного на выпуске CAC. Контроллер 12 может определять величину сброса воды одним или более способов, описанных выше (например, методом разбавления или диссоциации). В еще одном примере, скорость накопления воды в CAC 80 и/или скорость сброса воды из CAC 80 могут определяться посредством сравнения измерений первого датчика 162 кислорода и второго датчика 160 кислорода. Более точно, если определенная концентрация воды (или оцененное количество воды) на первом датчике 162 кислорода больше, чем определенная концентрация воды (или оцененное количество воды) на втором датчике 160 кислорода, вода является отходящей из CAC 80. Таким образом, скорость сброса воды из CAC 80 может быть основана на разности между измерениями воды на первом датчике 162 кислорода и втором датчике 160 кислорода. Наоборот, если определенная концентрация воды (или оцененное количество воды) на втором датчике 160 кислорода больше, чем определенная концентрация воды (или оцененное количество воды) на первом датчике 162 кислорода, вода накапливается в CAC 80. Таким образом, скорость накопления воды в CAC 80 может быть основана на разности между измерениями воды на втором датчике 160 кислорода и первом датчике 162 кислорода. Кроме того, посредством интегрирования скорости накопления воды и/или сброса воды, контроллер 12 может оценивать количество воды, являющейся накопленной внутри CAC 80 (например, величины накопления воды).
В ответ на эти оценки накопления воды, контроллер 12 может регулировать исполнительные механизмы двигателя, чтобы регулировать параметры сгорания, вводить в действие процедуры удаления конденсата и/или регулировать исполнительные механизмы для повышения или понижения эффективности охлаждения CAC. Регулировки исполнительных механизмов двигателя в ответ на измерения накопления воды из датчиков кислорода подробнее представлены ниже на фиг. 4.
Третий датчик 164 кислорода может использоваться для определения потока EGR. Например, контроллер 12 может оценивать процентное разбавление потока EGR на основании обратной связи с третьего датчика 164 кислорода. В некоторых примерах, контроллер 12 затем может регулировать один или более из клапана 142 EGR, клапана 155 EGR, дросселя 21, CRV 27 и/или перепускной заслонки 26 для выхлопных газов, чтобы добиваться требуемого процента разбавления EGR всасываемого воздуха. В других примерах, поток EGR может определяться по одному или обоим из первого датчика 162 кислорода и второго датчика 160 кислорода.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 112 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10 для выполнения различных функций для работы двигателя 10. В дополнение к таким сигналам, обсужденным ранее, эти сигналы могут включать в себя измерение вводимого массового расхода воздуха с датчика 120 MAF; температуру хладагента двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, схематично показанного в одном месте в пределах двигателя 10; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя, как обсуждено; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122, как обсуждено. Сигнал скорости вращения двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленной скоростью вращения двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118 на эффекте Холла, который также используется в качестве датчика скорости вращения двигателя, может вырабатывать заданное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала 40.
Другие датчики, которые могут отправлять сигналы в контроллер 12, включают в себя датчик 124 температуры и/или давления на выпуске охладителя 80 наддувочного воздуха, первый датчик 162 кислорода, второй датчик 160 кислорода, третий датчик 164 кислорода и датчик 126 давления наддува. Другие не изображенные датчики также могут присутствовать, такие как датчик для определения скорости всасываемого воздуха на впуске охладителя наддувочного воздуха, и другие датчики. В некоторых примерах, микросхема 106 постоянного запоминающего устройства запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые микропроцессорным блоком 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены. Примерные процедуры описаны в материалах настоящего описания на фиг. 2-6.
Система по фиг. 1 предусматривает систему двигателя, включающую в себя впускной коллектор, охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора, первый датчик кислорода, расположенный на выпуске охладителя наддувочного воздуха, второй датчик кислорода, расположенный на впуске охладителя наддувочного воздуха, и контроллер с машиночитаемыми командами для регулировки работы двигателя в ответ на параметры накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода и выходном сигнале второго датчика кислорода. В одном из примеров, регулировка работы двигателя включает в себя одно или более из регулировки установки момента зажигания, массового расхода воздуха, заслонок радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя, насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха и/или переключения с понижением передачи трансмиссии. Кроме того, параметры накопления воды включают в себя одну или более из величины сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, скорости сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, величины накопления воды в охладителе наддувочного воздуха и скорости накопления воды в охладителе наддувочного воздуха. В альтернативном варианте осуществления, система двигателя может не включать в себя второй датчик кислорода. В этом варианте осуществления, контроллер может включать в себя машиночитаемые команды для регулировки исполнительных механизмов двигателя на основании количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, количество воды основано на выходном сигнале первого датчика кислорода.
Фиг. 2 показывает способ 200 работы датчика кислорода, чтобы определять накопление воды в CAC. Более точно, датчик кислорода может быть датчиком кислорода, расположенным поблизости от выхода CAC. В одном из примеров, способ 200 является выполняемым контроллером 12, показанным на фиг. 1. Способ 200 может использоваться в системе двигателя, в которой датчик кислорода на выпуске CAC (такой как первый датчик 162 кислорода, показанный на фиг. 1) используется для определения параметров накопления воды в CAC. Например, система двигателя может не иметь датчика кислорода, расположенного на впуске CAC (такого как второй датчик 160 кислорода, показанный на фиг. 1).
Способ начинается на этапе 202 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR, массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуру и давления на впуске и/или выпуске), влажность, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, и т.д. На этапе 204, способ включает в себя модулирование опорного напряжения датчика кислорода между первым напряжением и вторым напряжением с длительностью импульса, основанной на количестве разбавителя в наддувочном воздухе. Первое напряжение также может указываться ссылкой в материалах настоящего описания как базовое напряжение. В качестве одного из неограничивающих примеров, первое напряжение может иметь значение 450 мВ, а второе напряжение может иметь значение 950 мВ. На 450 мВ, например, ток накачки может быть указывающим количество кислорода в наддувочном воздухе (например, воздухе, выходящем из CAC). На 950 мВ, молекулы воды могут подвергаться диссоциации, так что ток накачки указывает количество кислорода в наддувочном воздухе плюс количество кислорода от диссоциированных молекул воды. Первое напряжение, например, может быть напряжением, на котором может определяться концентрация кислорода в наддувочном воздухе, наряду с тем, что второе напряжение может быть напряжением, на котором молекулы воды могут подвергаться диссоциации.
В одном из примеров, количество разбавителя в наддувочном воздухе может быть величиной EGR в наддувочном воздухе. Величина EGR в наддувочном воздухе может быть основана на интенсивности потока EGR. В еще одном примере, количество разбавителя в наддувочном воздухе может быть количеством другого типа разбавителя в наддувочном воздухе, иного чем вода и EGR. Как обсуждено выше, по мере того, как EGR возрастает, длительность импульса модуляции между первым и вторым опорными напряжениями может убывать. Таким образом, датчик кислорода может проводить более короткое время на втором, более высоком опорном напряжении. По существу, может получаться более точное результирующее измерение между двумя опорными напряжениями, тем самым, давая более точное измерение концентрации воды, как дополнительно обсуждено ниже.
На этапе 206, способ включает в себя определение изменения тока накачки при модуляции. Например, определяется разность тока накачки на первом опорном напряжении и тока накачки на втором опорном напряжении. Как описано выше, изменение тока накачки может быть указывающим количество кислорода в газе и количество кислорода, диссоциированного из молекул воды в газе (например, наддувочном воздухе).
После этапа 206, способ переходит на этап 208, чтобы определять общую концентрацию воды (например, конденсата) в наддувочном воздухе (например, в наддувочном воздухе на выпуске CAC) на основании тока накачки. Затем, на этапе 210, способ включает в себя определение количество жидкой воды (например, капелек воды) в наддувочном воздухе на выпуске CAC (например, выходящем из CAC). Это количество воды может быть величиной сброса воды из CAC. Способ на этапе 210 может включать в себя вычитание значения насыщенной воды для температуры на выпуске CAC из общей концентрации воды. Значения насыщенной воды могут включать в себя массу воды в состоянии давления насыщенного пара на выпуске CAC. Как обсуждено выше, контроллер может определять значение насыщенной воды по справочной таблице значений насыщенной воды при различных температурах на выпуске CAC, хранимой в контроллере. на этапе 212, контроллер может регулировать исполнительные механизмы двигателя на основании величины сброса воды, определенной на этапе 210, и/или величины сброса воды, логически выведенной из общей концентрации воды, определенной на этапе 208. Способ регулировки исполнительных механизмов двигателя в ответ на величину сброса воды представлен на фиг. 4.
В некоторых вариантах осуществления, если поток EGR является по существу нулевым, датчик кислорода может работать только в режиме VVs, без модуляции между двумя опорными напряжениями. По существу, любой добавочный кислород, определенный на датчике, может быть обусловлен водяным паром. В этом примере, сброс воды из CAC может определяться на основании этого измерения, а затем, использоваться для регулировки исполнительных механизмов двигателя, как описано на этапе 212.
Таким образом, способ может включать в себя регулировку работы двигателя в ответ на содержание воды в системе впуска, содержание воды основано на выходном сигнале датчика кислорода на впуске, при этом опорное напряжение датчика кислорода на впуске регулируется между первым напряжением и вторым напряжением на более высокой частоте по мере того, как возрастает поток рециркуляции выхлопных газов. Как описано выше, датчик кислорода может быть расположен в пределах системы впуска (например, во впускном канале 42 и/или впускном коллекторе 44, показанных на фиг. 1). В одном из примеров, датчик кислорода на впуске может быть расположен на впуске или выпуске CAC. В еще одном примере, датчик кислорода на впуске может быть расположен в другом местоположении в системе впуска, таком как ниже по потоку или выше по потоку от CAC. Опорное напряжение датчика кислорода на впуске может регулироваться, или модулироваться, между первым напряжением и вторым напряжением, второе напряжение больше, чем первое напряжение. Первое напряжение, например, может быть напряжением, на котором может определяться концентрация кислорода во всасываемом воздухе, наряду с тем, что второе напряжение может быть напряжением, на котором молекулы воды могут подвергаться диссоциации. Разность тока накачки датчика кислорода на впуске на первом напряжении и втором напряжении может быть указывающей содержание воды в системе впуска. Работа двигателя, такая как установка момента зажигания, поток воздуха, и т.д., в таком случае может регулироваться в ответ на содержание воды, определенное по датчику кислорода на впуске.
Как описано выше, опорное напряжение датчика кислорода на впуске может регулироваться или переключаться между первым напряжением и вторым напряжением и определенной частоте. Посредством повышения частоты регулировки или переключения между первым напряжением и вторым напряжением, датчик кислорода на впуске может проводить меньшее время на одном напряжении. По мере того, как поток (например, интенсивность потока) рециркуляции выхлопных газов возрастает, частота переключения между первым напряжением и вторым напряжением может повышаться, чтобы повышать точность измерения содержания воды. Таким образом, когда поток EGR находится на первом, более низком потоке, частота регулировки между первым напряжением и вторым напряжением может быть на первой, более низкой частоте. В таком случае, когда поток EGR находится на втором, более высоком потоке, частота регулировки между первым напряжением и вторым напряжением может быть на второй, более высокой частоте. Как описано выше, датчик кислорода на впуске может работать в базовом режиме, когда опорное напряжение находится на первом напряжении, и датчик кислорода на впуске может работать в режиме VVs, когда опорное напряжение находится на более высоком втором напряжении.
Фиг. 3 показывает способ 300 работы датчиков кислорода, чтобы определять накопление воды в CAC. Более точно, датчики кислорода могут быть первым датчиком кислорода, расположенным поблизости от выхода CAC (например, датчиком кислорода на выпуске) и вторым датчиком кислорода, расположенным поблизости от входа CAC (например, датчиком кислорода на впуске). В одном из примеров, способ 300 является выполняемым контроллером 12, показанным на фиг. 1. Способ 300 может использоваться в системе двигателя, в которой первый датчик кислорода на выпуске CAC (такой как первый датчик 162 кислорода, показанный на фиг.1) и/или второй датчик кислорода на впуске CAC (такой как второй датчик 160 кислорода, показанный на фиг. 1) используются для определения параметров накопления воды в CAC.
Способ начинается на этапе 302 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR, массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуру и давления на впуске и/или выпуске), влажность, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, и т.д. на этапе 304, способ включает в себя модулирование опорного напряжения датчиков кислорода между первым напряжением (например, базовым напряжением) и вторым напряжением с длительностью импульса, основанной на количестве разбавителя в наддувочном воздухе. Второе напряжение является более высоким, чем первое напряжение. В качестве одного из неограничивающих примеров, первое напряжение может иметь значение 450 мВ, а второе напряжение может иметь значение 950 мВ. Как обсуждено выше со ссылкой на фиг. 2, количество разбавителя в наддувочном воздухе может быть величиной EGR в наддувочном воздухе, величина EGR в наддувочном воздухе основана на интенсивности потока EGR. В еще одном примере, количество разбавителя в наддувочном воздухе может быть количеством другого типа разбавителя в наддувочном воздухе, иного чем вода и EGR. По мере того, как EGR возрастает, длительность импульса модуляции между первым и вторым опорными напряжениями может убывать. В одном из вариантов осуществления, длительность импульса датчика кислорода на впуске и длительность импульса датчика кислорода на выпуске могут быть одинаковыми. В еще одном варианте осуществления, длительность импульса датчика кислорода на впуске и длительность импульса датчика кислорода на выпуске могут не быть одинаковыми. В этом варианте осуществления, разные длительности импульса могут быть основаны на EGR, а также конденсации в CAC.
На этапе 306, способ включает в себя определение изменения тока накачки в каждом из датчика кислорода на впуске и датчика кислорода на выпуске при модуляции. Например, определяется разность тока накачки на первом опорном напряжении и тока накачки на втором опорном напряжении.
Способ на этапе 307 включает в себя оценку величины сброса воды из CAC на основании выходного сигнала датчика кислорода, расположенного на выпуске CAC (например, датчика кислорода на выпуске). Работа датчиков кислорода и оценка величины сброса воды по датчику кислорода на выпуске могут предоставлять возможность таких же процедур, как очерченные выше на этапах 206-210 в способе 200 по фиг. 2. Как описано выше, величина сброса воды может быть основана на изменении тока накачки, а также значения насыщенной воды в состоянии температуры на выпуске CAC. Состояние температуры на выпуске CAC может определяться по датчику температуры, расположенному на выпуске CAC (такому как датчик 124, показанный на фиг. 1).
На этапе 308, контроллер может сравнивать выходные сигналы или измерения датчика кислорода на впуске и датчика кислорода на выпуске, чтобы определять скорость сброса воды или накопления воды. В одном из примеров, сравнение выходных сигналов датчиков может включать в себя взятие разности между оценками воды. Оценки воды могут учитывать количество жидкой воды в наддувочном воздухе, как описано выше. В еще одном пример, оценки воды могут включать в себя общее количество воды в наддувочном воздухе (например, общую концентрацию воды). В этом примере, значение насыщенной воды при температуре на выпуске CAC может не вычитаться из этого количества, как показано на этапе 210 на фиг.2. В еще одном другом примере, оценки воды могут включать в себя оценки воды, основанные только на токе накачки при более высоком, втором опорном напряжении (а не изменении тока накачки при повышении опорного напряжения). Контроллер может вычитать оценку воды датчика кислорода на выпуске из оценки воды датчика кислорода на впуске. Если разность оценок воды положительна, вода может накапливаться внутри CAC, и разность оценок воды является скоростью накопления воды CAC. В качестве альтернативы, если разность оценок воды отрицательна, вода может выпускаться из CAC, и разность оценок воды является скоростью сброса воды CAC.
После определения скорости сброса воды или скорости накопления воды, способ переходит на этап 310, чтобы определять величину накопления воды. В одном из примеров, способ на этапе 310 может включать в себя интегрирование скорости сброса воды и/или накопления воды для определения величины накопления воды. Величина накопления воды может быть количеством воды или конденсата, накопленным внутри CAC. Величина накопления воды может возрастать по мере того, как усиливаются условия формирования конденсата. Условия формирования конденсата могут включать в себя повышение влажности окружающей среды и/или понижение температуры окружающей среды.
На этапе 312, контроллер может регулировать исполнительные механизмы двигателя на основании определенной величины сброса воды, величины накопления воды, скорости сброса воды и/или скорости накопления воды. В одном из примеров, контроллер может регулировать исполнительные механизмы двигателя для уменьшения эффективности охлаждения CAC по мере того, как возрастает величина накопления воды. В еще одном примере, контроллер может регулировать исполнительные механизмы двигателя, чтобы удалять конденсат из CAC, по мере того, как возрастает накопление воды. В еще одном другом примере, контроллер может регулировать исполнительные механизмы двигателя, чтобы повышать стабильность сгорания по мере того, как возрастает скорость сброса воды и/или величина сброса воды. Способ регулировки исполнительных механизмов двигателя на основании величины сброса воды, скорости сброса воды и/или скорости накопления воды в CAC представлен на фиг. 4, дополнительно описанной ниже.
Далее, с обращением к фиг. 4, показан способ 400 регулировки исполнительных механизмов двигателя и/или режима работы двигателя на основании накопления воды в CAC. В одном из примеров, способ 400 является выполняемым контроллером 12, показанным на фиг. 1. Способ 400 начинается на этапе 402 получением данных датчика кислорода с одного или более датчиков кислорода. Один или более датчиков кислорода могут включать в себя датчик кислорода поблизости от входа CAC (например, второй датчик 160 кислорода, показанный на фиг. 1) и/или датчик кислорода, расположенный поблизости от выхода CAC (например, первый датчик 162 кислорода, показанный на фиг. 1). Например, способ на этапе 402 может включать в себя получение данных или параметров накопления воды в CAC, определенных в способе 200 или способе 300, представленных на фиг. 2 и фиг. 3, соответственно. Параметры накопления воды могут включать в себя одну или более из скорости накопления воды (например, скорости аккумулирования воды внутри CAC), величины накопления воды (например, количества воды, накопленной в CAC), скорости сброса воды (например, скорости воды, выходящей из CAC в потоке наддувочного воздуха) и/или величины сброса воды (например, количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC).
На этапе 404, способ включает в себя определение, является ли скорость накопления воды (например, скорость накопления конденсата) большей, чем пороговая скорость. В одном из примеров, пороговая скорость накопления воды может быть основана на скорости, с которой пороговое количество конденсата может накапливаться в CAC. Пороговое количество конденсата (или воды) может давать в результате пропуски зажигания или нестабильное сгорание в двигателе, если выдувается из CAC за раз и засасывается двигателем. Если скорость накопления воды больше, чем пороговая скорость, способ переходит на этап 406, чтобы понижать эффективность охлаждения CAC. Понижение эффективности охлаждения CAC может включать в себя одно или более из закрывания или уменьшения открывания заслонок радиатора транспортного средства, выключения или уменьшения скорости работы охлаждающего вентилятора двигателя или выделенного вентилятора CAC, и/или понижения скорости вращения насоса системы охлаждения CAC с жидкостным охлаждением. Другие регулировки исполнительных механизмов двигателя также могут производиться для понижения эффективности охлаждения CAC, тем самым, уменьшая формирование конденсата. В одном из примеров, контроллер может регулировать вышеприведенные исполнительные механизмы двигателя (например, вентилятор, заслонки радиатора, и т.д.), чтобы повышать температуру CAC выше температуры в точке росы.
После понижения эффективности охлаждения CAC, способ переходит на этап 408, чтобы определять, является ли величина накопления воды в CAC большей, чем пороговая величина. Как обсуждено выше, величина накопления воды может быть количеством конденсата или воды, накопленных или собранных внутри CAC. В одном из примеров, пороговая величина накопления воды может быть основан на количестве воды, которое может приводить к пропускам зажигания и/или нестабильному сгоранию в двигателе, если выдувается из CAC и засасывается двигателем все сразу. Если величина накопления воды в CAC больше, чем пороговая величина, способ переходит на этап 410, чтобы продувать накопленный конденсат из CAC. на этапе 410, контроллер может вводить в действие различные процедуры удаления конденсата для откачивания конденсата из CAC на основании условий работы двигателя. Например, во время нажатия педали акселератора или другого усиления потока воздуха двигателя, контроллер может ограничивать усиление потока воздуха двигателя, чтобы регулируемым образом сбрасывать конденсат из CAC и во впускной коллектор двигателя. В еще одном примере, контроллер может усиливать поток воздуха двигателя, даже если нет повышенного запроса крутящего момента, чтобы удалять конденсат из CAC. В одном из примеров, контроллер может усиливать поток воздуха двигателя посредством переключения с понижением передачи трансмиссии. В еще одном примере, усиление потока воздуха двигателя может включать в себя увеличение открывания дросселя для повышения массового расхода воздуха. Способ на этапе 410 также может включать в себя регулировку дополнительных исполнительных механизмов двигателя, таких как установка момента зажигания, топливно-воздушное соотношение, и т.д., во время различных процедур удаления конденсата. В качестве альтернативы, если величина накопления воды не больше, чем пороговая величина, на этапе 408, способ может продолжаться на этапе 412, чтобы поддерживать поток воздуха двигателя на запрошенном уровне и поддерживать условия работы двигателя.
Возвращаясь на этап 404, если скорость накопления воды не больше, чем пороговая скорость, способ переходит на этап 414, чтобы определять, является ли скорость сброса воды большей, чем пороговая скорость, и/или является ли величина сброса воды из CAC большей, чем пороговая величина. Пороговая скорость сброса воды и/или пороговая величина сброса воды могут быть основаны на количестве воды, которое может вызывать нестабильное сгорание и/или пропуски зажигания в двигателе, когда засасывается двигателем. Если удовлетворено любое из условий на этапе 414, способ переходит на этап 416, чтобы регулировать параметры сгорания и/или ограничивать поток воздуха в двигатель. В одном из примеров, регулировка параметров сгорания может включать в себя регулировку установки момента зажигания для повышения стабильности сгорания во время засасывания воды (например, сброса воды из CAC). Например, контроллер может осуществлять опережение установки момента зажигания во время нажатия педали акселератора, когда скорость сброса воды и/или величина сброса воды являются большими, чем их соответствующие пороговые значения. В еще одном примере, контроллер может осуществлять запаздывание установки момента зажигания, если положение педали является относительно постоянным или находится ниже порогового положения, когда скорость сброса воды и/или величина сброса воды являются большими, чем их соответствующие пороговые значения (например, во время процедуры удаления конденсата). Величина запаздывания или опережения зажигания может быть основана на скорости сброса воды и/или величине сброса воды. В других примерах, дополнительные или альтернативные параметры сгорания могут регулироваться во время условий сброса воды.
Если скорость сброса воды и величина сброса воды не являются большими, чем их соответствующие пороговые значения, на этапе 414, способ переходит на этап 412, чтобы поддерживать условия работы двигателя. В альтернативных вариантах осуществления, способ после 414 также может включать в себя определение, является ли величина накопления воды в CAC большей, чем пороговая величина (как показано на этапе 408). В этом варианте осуществления, способ может переходить непосредственно после этапа 414 на этап 408, а затем продолжаться, как описано выше.
Таким образом, контроллер может регулировать исполнительные механизмы двигателя, чтобы уменьшать формирование конденсата в CAC и/или повышать стабильность сгорания во время сброса воды из CAC. Контроллер может основывать регулировки исполнительных механизмов двигателя на параметрах накопления воды и/или сброса воды (например, количестве воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC). Кроме того, контроллер может определять параметры накопления воды и/или сброса воды CAC на основании выходного сигнала из одного или более датчиков кислорода, расположенных около CAC (например, на впуске и/или выпуске CAC).
В дополнение к управлению эффективностью охлаждения CAC и/или параметрами сгорания, выходные сигналы из датчиков кислорода на впуске и выпуске CAC могут использоваться для различной диагностики. В одном из примеров, контроллер может использовать выходной сигнал датчика кислорода для диагностики альтернативных моделей и/или оценок эффективности CAC, конденсата CAC и/или точки росы в CAC. Например, скорость (или величина) накопления воды, определенная по датчикам кислорода на впуске и выпуске CAC, может сравниваться с ожидаемой скоростью накопления воды, определенной из одной из моделей конденсации в CAC. Если две оценки скорости накопления воды не находятся в пределах порогового значения друг от друга, контроллер может указывать ошибку модели конденсации. Контроллер затем может производить регулировки в отношении модели для повышения точности. Описание примерных оценок и/или моделей конденсации в CAC описано ниже со ссылкой на фиг. 5-6.
В еще одном примере, контроллер может диагностировать функционирование датчика кислорода, сравнивая измерения и/или выходные сигналы датчиков кислорода на впуске и выпуске CAC в определенных условиях работы. Например, в условиях работы двигателя, когда не ожидается никакого различия концентрации кислорода между наддувочным воздухом, поступающим в и выходящим из CAC, контроллер может сравнивать показания датчиков кислорода. Если есть разность измерений концентрации кислорода между датчиком кислорода на впуске и датчиком кислорода на выпуске, контроллер может определять, что один или оба из датчиков подвергнуты ухудшению характеристик. Условия работы двигателя для диагностирования датчиков кислорода на впуске и выпуске могут включать в себя одно или более из отсутствия потока EGR (или интенсивность потока EGR ниже порогового значения) и отсутствие фактического изменения конденсации в CAC. Например, отсутствие фактического изменения конденсации в CAC может включать в себя отсутствие конденсата, формирующегося в или отходящего из CAC (например, по существу нулевые скорость накопления воды и скорость сброса воды).
Фиг. 5 показывает способ 500 указания ухудшения характеристик первого датчика кислорода, расположенного на выпуске CAC, и второго датчика кислорода, расположенного на впуске CAC, на основании условий работы двигателя. В альтернативных вариантах осуществления, первый датчик кислорода может быть расположен ниже по потоку от CAC и выше по потоку от камер сгорания двигателя, а второй датчик кислорода может быть расположен выше по потоку от CAC и ниже по потоку от компрессора. В одном из примеров, способ 500 является выполняемым контроллером 12, показанным на фиг. 1. Кроме того, первый датчик кислорода может указываться ссылкой как датчик кислорода на выпуске, а второй датчик кислорода может указываться ссылкой как датчик кислорода на впуске.
Способ начинается на этапе 502 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя скорость вращения и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR, массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуры и давления на впуске и/или выпуске), влажность, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, и т.д. на этапе 504, способ включает в себя определение уровня или количества конденсата в CAC. Это может включать в себя извлечение подробностей, таких как температура окружающего воздуха, влажность окружающего воздуха, температура наддувочного воздуха на впуске и выпуске, давление наддувочного воздуха на впуске и выпуске, и массовый расход, с множества датчиков и определение количества конденсата, сформированного в CAC, на основании извлеченных данных. В одном из примеров, на этапе 506, и как дополнительно конкретизировано в модели по фиг. 6, скорость формирования конденсата внутри CAC может быть основана на температуре окружающей среды, температуре на выпуске CAC, массовом расходе, EGR и влажности. В еще одном примере, на этапе 508, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выпуске CAC и отношение давления в CAC к давлению окружающей среды. В альтернативном примере, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выпуске CAC и нагрузку двигателя. Нагрузка двигателя может быть функцией массы воздуха, крутящего момента, положения педали акселератора и положения дросселя, и таким образом, может давать показание скорости потока воздуха через CAC. Например, умеренная нагрузка двигателя, объединенная с относительно холодной температурой на выпуске CAC, может служить признаком высокого значения формирования конденсата вследствие поверхностей охлаждения CAC и относительно низкой скорости потока всасываемого воздуха. Отображение, кроме того, может включать в себя модификатор для температуры окружающей среды.
На этапе 510, способ включает в себя определение, отсутствует ли формирование конденсата в CAC, и отсутствует ли сброс конденсата из CAC. В альтернативном примере, способ на этапе 510 может включать в себя определение, формируется ли конденсат в CAC ниже порогового значения, и отходит ли конденсат из CAC ниже порогового значения. В одном из примеров, пороговое значение может быть по существу нулевым, чтобы конденсат не формировался и не отходил из CAC. В еще одном примере, пороговое значение может быть уровнем конденсата или скоростью конденсации, большими, чем ноль. Таким образом, в одном из примеров, способ на этапе 510 может включать в себя определение, являются ли величина и/или скорость формирования конденсата, в качестве определенных на этапе 504, по существу нулевыми. В еще одном примере, способ на этапе 510 может включать в себя определение, являются ли величина и/или скорость формирования конденсата меньшими, чем пороговое значение. Как обсуждено выше, пороговое значение может указывать отсутствие фактического формирования конденсата в CAC. Способ на этапе 510 также может включать в себя определение, является ли скорость сброса конденсата (например, скорость сброса воды) и/или величина сброса конденсата (например, величина сброса воды) меньшими, чем пороговое значение. Скорость сброса конденсата и/или величина сброса конденсата могут быть основаны на одном или более из определенного уровня конденсата в CAC, массового расхода воздуха, влажности, температуры CAC, и т.д. Например, если уровень конденсата в CAC находится ниже порогового значения, и/или массовый расход воздуха находится ниже нижнего порогового значения для удаления конденсата, контроллер может делать выводы, что скорость сброса конденсата должна быть по существу нулевой.
Если контроллер определяет, что конденсат формируется в CAC, и/или конденсат отходит из CAC, способ переходит на этап 512, чтобы не диагностировать датчики кислорода. Способ может возвращаться в начало способа и ожидать до тех пор, пока не удовлетворены условия на этапе 510. В качестве альтернативы, если контроллер определяет, что конденсат не формируется в CAC, и конденсат не отходит из (например, не удаляется из) CAC, способ переходит на этап 514. На этапе 514, способ включает в себя определение, является ли интенсивность потока EGR меньшей, чем пороговое значение. В одном из примеров, пороговая интенсивность потока EGR может быть по существу нулевой. По существу, диагностика датчиков кислорода может действовать, только если нет EGR. В еще одном примере, пороговая интенсивность потока EGR может быть интенсивностью, большей, чем ноль, но достаточно малой, чтобы поток EGR мог не вызывать различие выходного сигнала датчиков кислорода (например, концентрации кислорода) между датчиком кислорода на впуске и датчиком кислорода на выпуске. Если EGR не находится ниже порогового значения на этапе 514, способ переходит на этап 512, чтобы не диагностировать датчики кислорода. Способ затем может возвращаться в начало.
Однако если EGR находится ниже порогового значения на этапе 514, способ переходит на этап 516, чтобы получать выходные сигналы датчиков кислорода на датчике кислорода на выпуске (OS) и датчике кислорода на впуске (IS) CAC. Выходные данные датчика кислорода могут включать в себя одно или более из концентрации кислорода, полученной посредством метода диссоциации, когда датчики кислорода работают в режиме VVs (с модуляцией между первым опорным напряжением и вторым опорным напряжением), и/или концентрации кислорода, полученной посредством метода разбавления, когда датчики кислорода работают в базовом режиме, как описано выше. Оба, датчик кислорода на впуске и датчик кислорода на выпуске, могут эксплуатироваться в одном и том же режиме при получении данных с датчиков для диагностики датчиков кислорода на этапе 516.
На этапе 518, способ включает в себя определение, находится ли концентрация кислорода, оцененная по датчику кислорода на выпуске, в пределах порогового значения от концентрации кислорода, оцененной по датчику кислорода на впуске. В альтернативных вариантах осуществления, другой тип выходного сигнала датчика кислорода, иной чем концентрация кислорода (например, ток накачки), может сравниваться на этапе 518. Пороговое значение может быть заранее заданным и основанным на требуемой точности в процентах или допустимом отклонении точности датчиков. Если показания обоих датчиков находятся в пределах порогового значения друг от друга, способ переходит на этап 520, чтобы определять, что датчики кислорода не подвергнуты ухудшению характеристик. Действие датчика кислорода для определения параметров накопления конденсата и регулировки исполнительных механизмов двигателя в ответ на параметры накопления конденсата, в таком случае, может продолжаться, как обсуждено выше.
В качестве альтернативы, на этапе 518, если концентрация кислорода, измеренная датчиком кислорода на выпуске, и концентрация кислорода, измеренная датчиком кислорода на впуске, не находятся в пределах порогового значения друг от друга, способ переходит на этап 522. На этапе 522, контроллер может указывать возможное ухудшение характеристик функционирования датчиков кислорода. Способ на этапе 522 может включать в себя установку на ноль и/или возврат в исходное положение обоих датчиков кислорода на впуске и выпуске, а затем, повторное измерение кислорода в наддувочном воздухе на впуске и выпуске CAC. На этапе 524, контроллер определяет, находится ли новая оценка концентрации кислорода по датчику кислорода на выпуске в пределах порогового значения от новой оценки концентрации кислорода по датчику кислорода на впуске. В одном из примеров, пороговое значение на этапе 524 и пороговое значение на этапе 518 могут быть идентичными. В еще одном примере, пороговое значение на этапе 524 может быть меньшим или большим, чем пороговое значение на этапе 518. Если новые измерения концентрации кислорода по датчикам кислорода на впуске и выпуске находятся в пределах порогового значения друг от друга, способ переходит на этап 520, чтобы определять, что датчики не подвергнуты ухудшению характеристик, и продолжать работу датчиков кислорода. Однако, если концентрация кислорода, определенная по датчику кислорода на выпуске не находится в пределах порогового значения от концентрации кислорода, определенной по датчику кислорода на впуске, контроллер может определять, что один или более из датчика кислорода на впуске и датчика кислорода на выпуске подвергнуты ухудшению характеристик, на этапе 526. В одном из примеров, на этапе 526, контроллер может уведомлять водителя транспортного средства, что требуется техническое обслуживание и текущий ремонт датчиков.
В некоторых вариантах осуществления, способ 500 может включать в себя этап перед этапом 502, определяющий, пора ли выполнять диагностику датчиков. В одном из примеров, диагностика датчиков (например, способ 500) может выполняться контроллером через некоторую продолжительность времени работы двигателя после последней диагностики датчиков. Продолжительность времени может быть заранее заданным значением. В качестве альтернативы, диагностика датчиков может выполняться всякий раз, когда удовлетворены условия диагностики датчиков. Как описано выше на этапах 510 и 514, условия диагностики датчиков могут включать в себя отсутствие формирования конденсата в и отхода конденсата из CAC, и интенсивность потока EGR ниже порогового значения.
Таким образом, во время работы двигателя, когда конденсат, меньший, чем пороговое значение, формируется в охладителе наддувочного воздуха, и конденсат, меньший, чем пороговое значение отходит из охладителя наддувочного воздуха, способ двигателя может включать в себя указание ухудшения характеристик первого датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и второго датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха, друг относительно друга. Например, если датчики расходятся один с другим больше, чем на максимальную пороговую величину, один и/или оба датчика могут определяться подвергнутыми ухудшению характеристик, и может формироваться указание этого, такое как посредством диагностического кода, сохраненного в памяти контроллера. В одном из примеров, конденсат, меньший, чем пороговое значение, формирующийся в охладителе наддувочного воздуха, определяется на основании оценки количества конденсата в охладителе наддувочного воздуха, оценка основана на каждом из массового расхода воздуха, температуры окружающей среды, температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха, давления в охладителе наддувочного воздуха, давления окружающей среды, величины рециркуляции выхлопных газов и влажности. В еще одном примере, конденсат, меньший, чем пороговое значение, формирующийся в охладителе наддувочного воздуха, определяется на основании оценки количества конденсата в охладителе наддувочного воздуха, оценка основана на температуре на выпуске охладителя наддувочного воздуха и отношении давления в охладителе наддувочного воздуха к давлению окружающей среды. Кроме того, конденсат, меньший, чем пороговое значение, отходящий из охладителя наддувочного воздуха, основан на одном или более из оцененного количества конденсата в охладителе наддувочного воздуха, массового расхода воздуха, влажности и/или температуры охладителя наддувочного воздуха.
Способ дополнительно может включать в себя указание ухудшения характеристик (например, диагностирование выходного сигнала) первого датчика кислорода и второго датчика кислорода, когда поток рециркуляции выхлопных газов меньше, чем пороговое значение, пороговое значение является по существу нулевым. Ухудшение характеристик одного или более из первого датчика кислорода и второго датчика кислорода может указываться в ответ на выходной сигнал первого датчика кислорода, не находящийся в пределах порогового значения от выходного сигнала второго датчика кислорода. В одном из примеров, указание ухудшения характеристик включает в себя уведомление водителя транспортного средства, что один или более датчиков кислорода подвергнуты ухудшению характеристик. Дополнительно, перед указанием ухудшения характеристик, способ может включать в себя установку на ноль первого датчика кислорода и второго датчика кислорода, а затем, повторное сравнение выходных значений первого датчика кислорода и второго датчика кислорода в ответ на выходной сигнал первого датчика кислорода, не находящийся в пределах порогового значения от выходного сигнала второго датчика кислорода. В одном из примеров, выходной сигнал первого датчика кислорода и выходной сигнал второго датчика кислорода включают в себя концентрацию кислорода наддувочного воздуха.
Фиг. 6 иллюстрирует способ 600 оценки количества конденсата, накопленного внутри CAC. На основании величины или скорости формирования конденсата в CAC, может выполняться диагностика датчика, такая как обсужденная на фиг. 5.
Способ начинается на этапе 602 посредством определения условий работы двигателя. Таковые могут включать в себя, как конкретизировано ранее на этапе 502, условия окружающей среды, условия CAC (температуры и давления на впуске и выпуске, расход через CAC, и т.д.), массовый расход воздуха, MAP, поток EGR, скорость вращения и нагрузка двигателя, температура двигателя, наддув, и т.д. Затем, на этапе 604, процедура определяет, известна ли влажность окружающей среды. В одном из примеров, влажность окружающей среды может узнаваться на основании выходного сигнала датчика влажности, присоединенного к двигателю. В еще одном примере, влажность может логически выводиться по расположенному ниже по потоку датчику UEGO или получаться из информационных источников (например, соединений сети Интернет, навигационной системы транспортного средства, и т.д.) или сигнала датчика дождя/стеклоочистителей. Если влажность не известна (например, если двигатель не включает в себя датчика влажности), влажность может устанавливаться в 100% на этапе 606. Однако, если влажность известна, известное значение влажности, в качестве выдаваемого датчиком влажности, может использоваться в качестве установки влажности на этапе 608.
Температура и влажность окружающей среды могут использоваться для определения точки росы всасываемого воздуха, которая дополнительно может находиться под влиянием количества EGR во всасываемом воздухе (например, EGR может иметь иные влажность и температуру, чем воздух из атмосферы). Разница между точной росы и температурой на выпуске CAC указывает, будет ли конденсат формироваться внутри охладителя, и массовый расход воздуха может оказывать влияние на то, сколько конденсата фактически накапливается внутри охладителя. На этапе 610, алгоритм может рассчитывать давление насыщенного пара на выпуске CAC в зависимости от температуры и давления на выпуске CAC. Алгоритм затем рассчитывает массу воды при этом давлении насыщенного пара на этапе 612. В заключение, скорость формирования конденсата на выпуске CAC определяется на этапе 614 посредством вычитания массы воды в условиях давления насыщенного пара на выпуске CAC из массы воды в окружающем воздухе. Посредством определения времени между измерениями конденсата на этапе 616, способ 600 может определять количество конденсата внутри CAC после последнего измерения на этапе 618. Текущее количество конденсата в CAC рассчитывается на этапе 622 посредством прибавления значения конденсата, оцененного на этапе 618, к предыдущему значению конденсата, а затем, вычитания всех потерь конденсата после последней процедуры (то есть, количество удаленного конденсата, например, посредством процедур продувки) на этапе 620. Потери конденсата могут предполагаться нулевыми, если температура на выпуске CAC находилась выше точки росы. В качестве альтернативы, на этапе 620, количество удаленного конденсата может моделироваться или определяться опытным путем в зависимости от массы воздуха и интегрироваться по каждому циклу задачи программного обеспечения (то есть по каждому выполнению процедуры 600).
По существу, способ по фиг. 6 может использоваться контроллером во время процедуры по фиг. 5, чтобы использовать способ моделирования для оценки количества конденсата в САС. В альтернативном варианте осуществления, система управления двигателем может использовать способ отображения для отображения количества конденсата в САС в температуру на впуске/выпуске САС, влажность окружающей среды и нагрузку двигателя. Например, значения могут отображаться и сохраняться в справочной таблице, которая извлекается контроллером во время процедуры по фиг. 5 (на этапе 508) и обновляется после этого.
Фиг. 7-8 показывают графический пример регулировок для работы двигателя на основании накопления воды в САС. Более точно, график 700 показывает изменения выходного сигнала первого датчика кислорода на кривой 7 02, изменения выходного сигнала второго датчика кислорода на кривой 7 04, изменения накопления воды в САС на основании выходных сигналов датчиков кислорода на кривой 706, изменения САС накопления воды на основании одной или более моделей конденсации на кривой 7 08, изменения потока EGR на кривой 712, изменения положения педали (РР) на кривой 714, изменения установки момента зажигания на кривой 716, изменения положения заслонок радиатора на кривой 718, изменения массового расхода воздуха на кривой 72 0 и изменения ухудшения характеристик датчика на кривой 722. График 72 6 по фиг. 8 продолжается с графика 700 по фиг. 7. Оба, график 726 и график 700, имеют одну и ту же шкалу времени и моменты времени,
указанные ниже. График 726 показывает изменения кислорода, измеренного на датчике на выпуске, когда датчик на выпуске находится в базовом режиме (например, на базовом опорном напряжении) на кривой 728, изменения кислорода, измеренного на датчике на выпуске, когда датчик на выпуске находится в режиме VVs (например, на втором, более высоком опорном напряжении) на кривой 730, изменения опорного напряжения на кривой 732 и изменения тока накачки датчика на выпуске на кривой 734. Первый датчик кислорода может быть расположен на выпуске CAC и указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как датчик кислорода на выпуске. Второй датчик кислорода может быть расположен на впуске CAC и указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как датчик кислорода на впуске. В альтернативных вариантах осуществления, CAC может включать в себя один датчик кислорода только на впуске или выпуске CAC. Например, CAC может включать в себя только датчик кислорода на выпуске. Дополнительно, датчики кислорода на впуске и выпуске могут подвергаться модуляции между первым опорным напряжением, V1, и вторым опорным напряжением, V2. Первое опорное напряжение также может указываться ссылкой как базовое опорное напряжение. Кривая 734 показывает примерный ток накачки датчика кислорода на выпуске. Концентрация воды в датчике на выпуске может быть основана на изменении тока накачки при переключении между V1 и V2. Кривые 728 и 730 показывают примерные показания датчика кислорода у датчика на выпуске во время работы в базовом режиме и режиме VVs соответственно. Подобные изменения тока накачки могут происходить в датчике кислорода на впуске (не показан).
Кривая 706 показывает изменения накопления воды в CAC, накопление воды основано на выходных сигналах из датчика кислорода на впуске и датчика кислорода на выпуске. Накопление воды, показанное на кривой 706, может включать в себя количество воды, накопленной в CAC, или скорость накопления воды CAC. Кривая 708 также показывает данные накопления воды, основанные на одной или более моделей конденсации. В одном из примеров, накопление воды на кривой 708 может включать в себя величину или скорость накопления воды, оцененную по модели конденсации, показанной на фиг. 6.
До момента t1 времени, накопление воды в CAC может быть меньшим, чем пороговое значение T1 (кривая 706), а сброс воды из CAC может быть меньшим, чем пороговое значение T2 (кривая 710). Дополнительно, положение педали может быть относительно постоянным (кривая 714), и заслонки радиатора могут быть закрыты (кривая 718). Перед моментом t1 времени, выходной сигнал датчика кислорода на впуске может быть возрастающим. В одном из примеров, выходной сигнал датчика кислорода на впуске может быть концентрацией кислорода или оцененным количеством кислорода в наддувочном воздухе. Это может указывать увеличенное количество воды в наддувочном воздухе, поступающем в CAC. Как результат, уровень накопления воды CAC может быть возрастающим перед моментом t1 (кривая 706). К тому же, до момента t1 времени, опорное напряжение как датчика кислорода на впуске, так и датчика кислорода на выход может модулироваться с первой частотой (кривая 732). Датчики кислорода могут быть работающими на втором опорном напряжении (в режиме VVs) в течение первой длительности d1. Дополнительно, разность между концентрацией кислорода, измеренной в режиме VVs (кривая 730), и концентрацией кислорода, измеренной в базовом режиме (кривая 728), может быть результирующим выходным сигналом датчика кислорода на выпуске, как показанный на кривой 702.
В момент t1 времени, уровень накопления воды CAC возрастает выше порогового значения T1 (кривая 706). В ответ, контроллер может закрывать заслонки радиатора (кривая 718), чтобы уменьшать формирование конденсата в CAC. В альтернативных примерах, контроллер может регулировать альтернативные или дополнительные исполнительные механизмы двигателя для уменьшения формирования конденсата. Например, контроллер может дополнительно или в качестве альтернативы выключать охлаждающий вентилятор двигателя в момент t1 времени.
Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, поток EGR слегка возрастает (кривая 712). Как результат, длительность импульса или частота модуляции убывает до второй частоты (кривая 732). Между моментом t1 времени и моментом t2 времени, уровень накопления воды CAC может снижаться. В момент t2 времени, накопление воды в CAC может снижаться ниже порогового значения T1 (кривая 706). В ответ, контроллер может повторно открывать заслонки радиатора (кривая 718). В альтернативных вариантах осуществления, заслонки радиатора могут оставаться открытыми в момент t2 времени. К тому же, перед моментом t2 времени, начинает возрастать массовый расход воздуха. В одном из примеров, контроллер может повышать массовый расход воздуха на основании работы двигателя. В еще одном примере, контроллер может повышать массовый расход воздуха, чтобы удалять накопленный конденсат из CAC. По мере того, как массовый расход воздуха возрастает, также возрастает выходной сигнал датчика кислорода на выпуске. Это возрастание выходного сигнала может указывать возрастание воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC. Как результат, сброс воды из CAC может быть возрастающим между моментом t2 времени и моментом t3 времени (кривая 710). В момент t3 времени, сброс воды CAC возрастает выше порогового значения T2. В ответ, контроллер осуществляет запаздывание установки момента зажигания от MBT (кривая 716). Контроллер может осуществлять запаздывание установки момента зажигания вместо опережения установки момента зажигания, поскольку положение педали остается относительно постоянным в момент t3 времени. Осуществление запаздывания искрового зажигания во время сброса воды из CAC может повышать стабильность сгорания, в то время как двигатель засасывает сбрасываемую воду (например, конденсат). В момент t4 времени, сброс воды из CAC уменьшается ниже порогового значения T2 (кривая 710). Контроллер затем может прекращать осуществление запаздывания искрового зажигания (кривая 716).
Между моментом t4 времени и моментом t5 времени, поток EGR может уменьшаться ниже порогового значения T3. По мере того, как поток EGR убывает, частота модуляции между V1 и V2, и длительность импульса модуляции возрастает до третьей частоты (кривая 732). В одном из примеров, пороговое значение T3 может быть по существу нулевым, чтобы EGR была выключена. В еще одном примере, пороговое значение T3 может быть интенсивностью потока, большей, чем ноль. Как только EGR уменьшается ниже порогового значения T3, датчик кислорода на выпуске и датчик кислорода на впуске могут оставаться на втором опорном напряжении V2 и работать исключительно в режиме VVs. В других примерах, датчики кислорода могут продолжать переключаться между работой на первом напряжении и втором напряжении, но частота модуляции может быть более медленной, чем предыдущие частоты, при которых EGR была большей, чем ноль.
К тому же, между моментом t4 времени и моментом t5 времени, накопление воды в CAC, основанное на модели конденсации, может уменьшаться ниже порогового значения (кривая 708). В одном из примеров, пороговое значение может быть по существу нулевым. Как результат, может делаться вывод, что конденсат не формируется в CAC. На основании условий работы двигателя, контроллер также может определять, что конденсат не отходит из CAC (например, конденсат, меньший чем пороговое значение, является отходящим из CAC). Во время работы двигателя, при которой нисколько конденсата не (или конденсат, меньший чем пороговое значение) формируется в и не отходит из CAC, датчик кислорода на выпуске и датчик кислорода на впуске могут иметь сходные выходные сигналы. Однако, в момент t5 времени, выходной сигнал датчика кислорода на впуске и выходной сигнал датчика кислорода на выпуске могут отклоняться друг от друга на пороговое значение, пороговое значение указано на графике 724. Как результат, контроллер может указывать ухудшение характеристик датчиков, как показано на графике 722. Указание ухудшения характеристик датчиков может включать в себя указание, что один или более из датчика кислорода на впуске и датчика кислорода на выпуске подвергнуты ухудшению характеристик. В одном из примеров, контроллер может уведомлять водителя транспортного средства об ухудшении характеристик датчика в момент t5 времени.
Таким образом, выходные сигналы из одного или более датчиков кислорода, расположенных поблизости от выхода CAC и/или входа CAC, могут использоваться для определения накопления воды в CAC. В одном из примеров, датчик кислорода, расположенный на выпуске CAC, может использоваться для определения наличия и/или количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC. В еще одном примере, первый датчик кислорода, расположенный на выпуске CAC, и второй датчик кислорода, расположенный на впуске CAC, могут использоваться для определения одного или более из количества воды, отходящей из CAC (например, величины сброса воды), скорости воды, отходящей из CAC (например, скорости сброса воды), количества воды внутри CAC (например, величины накопления воды) и/или скорости аккумулирования воды в CAC (например, скорости накопления воды). Контроллер может регулировать один или более исполнительных механизмов двигателя в ответ на один или более из вышеприведенных параметров накопления воды CAC. Например, контроллер может регулировать заслонки радиатора, охлаждающий вентилятор двигателя и/или насос системы охлаждения, чтобы понижать эффективность охлаждения CAC в ответ на величину или скорость накопления воды выше порогового значения. В еще одном примере, контроллер может регулировать установку момента зажигания и/или поток воздуха (или массовый расход воздуха) двигателя в ответ на величину сброса воды и/или скорость сброса воды, возрастающую выше порогового значения. В еще одном другом примере, контроллер может регулировать поток воздуха двигателя посредством регулировки дросселя и/или операций переключения с понижением передачи, чтобы удалять конденсат из CAC, в ответ на величину накопления воды, возрастающую выше порогового значения. Таким образом, может достигаться технический результат определения параметров накопления воды CAC по одному или более датчиков кислорода, тем самым, уменьшая формирование конденсата CAC и повышая стабильность сгорания.
В качестве одного из вариантов осуществления, способ двигателя может включать в себя регулировку исполнительных механизмов двигателя на основании параметров накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода, расположенного на выпуске охладителя наддувочного воздуха. Параметр накопления воды включает в себя количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха. Кроме того, регулировка исполнительных механизмов двигателя включает в себя одно или более из регулировки установки момента зажигания и ограничения потока воздуха двигателя в ответ на количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, возрастающее выше порогового количества. Количество воды оценивается на основании тока накачки первого датчика кислорода и значения насыщенной воды в состоянии температуры на выпуске охладителя наддувочного воздуха. В одном из примеров, регулировка установки момента зажигания включает в себя осуществление опережения установки момента зажигания, когда положение педали увеличивается. В еще одном примере, регулировка установки момента зажигания включает в себя осуществление запаздывания установки момента зажигания, когда положение педали находится ниже порогового положения.
Параметры накопления воды дополнительно могут включать в себя скорость сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, скорость накопления воды в охладителе наддувочного воздуха и величину накопления воды в охладителе наддувочного воздуха. Скорость сброса воды, скорость накопления воды и величина накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода и выходном сигнале второго датчика кислорода, расположенного на впуске охладителя наддувочного воздуха. В одном из примеров, регулировка исполнительных механизмов двигателя включает в себя одну или более из регулировки установки момента зажигания и массового расхода воздуха в ответ на скорость сброса воды, возрастающую выше пороговой скорости. В еще одном примере, регулировка исполнительных механизмов двигателя включает в себя одну или более из регулировки заслонок радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя и насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха, чтобы понижать эффективность охлаждения охладителя наддувочного воздуха в ответ на скорость накопления воды, возрастающую выше пороговой скорости. В еще одном другом примере, регулировка исполнительных механизмов двигателя включает в себя усиление потока воздуха двигателя для удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха в ответ на величину накопления воды, возрастающую выше пороговой величины.
В качестве еще одного другого варианта осуществления, способ двигателя может включать в себя регулировку работы двигателя и формирование диагностики в ответ на параметры накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и выходном сигнале второго датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Более точно, первый датчик кислорода может быть расположен на выпуске охладителя наддувочного воздуха, а второй датчик кислорода может быть расположен на впуске охладителя наддувочного воздуха. Способ дополнительно может включать в себя модулирование опорного напряжения первого датчика кислорода и второго датчика кислорода между первым напряжением и вторым напряжением, второе напряжение является более высоким, чем первое напряжение. Способ дополнительно включает в себя модулирование опорного напряжения первого датчика кислорода и второго датчика кислорода с частотой, основанной на потоке рециркуляции выхлопных газов, частота повышается с усилением потока рециркуляции выхлопных газов. В некоторых вариантах осуществления, способ дополнительно включает в себя поддержание первого датчика кислорода и второго датчика кислорода на втором напряжении, когда поток рециркуляции выхлопных газов является по существу нулевым.
Параметры накопления воды в охладителе наддувочного воздуха включают в себя одну или более из величины сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, скорости сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, величины накопления воды в охладителе наддувочного воздуха и скорости накопления воды в охладителе наддувочного воздуха. Регулировка работы двигателя включает в себя одну или более из регулировки установки момента зажигания и массового расхода воздуха в ответ на одну из величины сброса воды, возрастающей выше пороговой величины, или скорости сброса воды, возрастающей выше пороговой скорости. Регулировка работы двигателя также может включать в себя одну или более из регулировки заслонок радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя и насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха, чтобы понижать эффективность охлаждения охладителя наддувочного воздуха в ответ на скорость накопления воды, возрастающую выше пороговой скорости. Регулировка работы двигателя дополнительно может включать в себя усиление потока воздуха двигателя для удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха в ответ на величину накопления воды, возрастающую выше пороговой величины. Дополнительно, формирование диагностики включает в себя одно или более из диагностики функционирования первого датчика кислорода и второго датчика кислорода и/или диагностирования ошибок модели эффективности и конденсации охладителя наддувочного воздуха.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции и/или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машиночитаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.
Реферат
1. Система двигателя, содержащая:впускной коллектор;охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора;первый датчик кислорода, расположенный на выпуске охладителя наддувочного воздуха;второй датчик кислорода, расположенный на впуске охладителя наддувочного воздуха; иконтроллер с машиночитаемыми командами для регулировки работы двигателя в ответ на параметры накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, при этом параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода и выходном сигнале второго датчика кислорода.2. Система по п. 1, в которой регулировка работы двигателя включает в себя одно или более из регулировки установки момента зажигания, массового расхода воздуха, заслонок радиатора транспортного средства, охлаждающих вентиляторов двигателя, насоса системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха и/или переключения с понижением передачи трансмиссии, при этом параметры накопления воды включают в себя одну или более из величины сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, скорости сброса воды из охладителя наддувочного воздуха, величины накопления воды в охладителе наддувочного воздуха и скорости накопления воды в охладителе наддувочного воздуха.
Формула
