Система двигателя
Настоящая полезная модель относится к системе двигателя с системой для оценки накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (САС). В одном из примеров, количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из САС, может быть основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от САС. Кроме того, исполнительные механизмы двигателя могут настраиваться для повышения стабильности сгорания и/или уменьшения формирования конденсата на основании количества воды, выходящей из САС.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Двигатели с нагнетателем и турбонагнетателем могут быть выполнены с возможностью сжимать окружающий воздух, поступающий в двигатель, для того 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 попытки принимать меры в ответ на пропуски зажигания двигателя, обусловленные засасыванием конденсата, включают в себя избегание накопления конденсата. Ближайшим аналогом предлагаемой полезной модели является документ US 6948475 (B1), опубликованный 27.09.2005. Эффективность охлаждения CAC может понижаться, для того чтобы уменьшать формирование конденсата. Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали потенциальные проблемы у таких способов. Более точно, несмотря на то, что некоторые способы могут уменьшать или замедлять 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 настраиваться 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.
В одном из примеров, проблемы, описанные выше, могут быть препоручены способу для настройки исполнительных механизмов двигателя на основании количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, количество воды основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха (CAC). Более точно, датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC. Датчик кислорода может эксплуатироваться в режиме регулируемого напряжения либо базовом режиме на основании потока рециркуляции отработавших газов (EGR). Например, если поток EGR является большим, чем пороговое значение, датчик кислорода может работать в режиме регулируемого напряжения, чтобы измерять содержание кислорода наддувочного воздуха на выходе CAC. Количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC, в таком случае, может определяться на основании тока накачки датчика кислорода. Например, значение насыщенной воды в состоянии температуры на выходе CAC может вычитаться из общего количества воды, измеренной датчиком кислорода, чтобы определять количество воды в форме капелек в наддувочном воздухе. Контроллер двигателя, в таком случае, может настраивать исполнительные механизмы двигателя для повышения стабильности сгорания в ответ на количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC. Например, контроллер может настраивать установку момента зажигания для повышения стабильности сгорания во время засасывания определенного количества воды. Таким образом, пропуски зажигания в двигателе и нестабильность сгорания, обусловленные засасыванием воды, могут уменьшаться.
В предлагаемом изобретении раскрыто решение для двигателя, состоящее в том, что настраивают исполнительные механизмы двигателя на основании количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, количество воды основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. При этом датчик кислорода расположен на выходе охладителя наддувочного воздуха. Дополнительно эксплуатируют датчик кислорода в режиме регулируемого напряжения в ответ на поток рециркуляции отработавших газов, находящийся на или являющийся большим, чем пороговое значение. При этом пороговое значение основано на максимальной интенсивности потока рециркуляции отработавших газов, для которой вода является главным разбавителем в наддувочном воздухе. Причем эксплуатация датчика кислорода в режиме регулируемого напряжения заключается в том, что повышают опорное напряжение датчика кислорода с базового, первого напряжения до второго напряжения, второе напряжение является более высоким, чем первое напряжение. Количество воды может оцениваться на основании разности тока возбуждения при повышении опорного напряжения с первого напряжения до второго напряжения, и при этом, количество воды дополнительно основано на значении насыщенной воды в состоянии температуры на выходе охладителя наддувочного воздуха. Эксплуатируют датчик кислорода в одном или более из базового режима и режима регулируемого напряжения в ответ на поток рециркуляции отработавших газов, являющийся меньшим, чем пороговое значение. Причем настройка исполнительных механизмов двигателя на основании количества воды заключается в одном или более из того, что настраивают установку момента зажигания и/или ограничивают усиление потока воздуха двигателя в ответ на количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, являющееся большим, чем пороговое значение. При этом количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, дополнительно основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Дополнительно возможно настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании параметров накопления воды охладителя наддувочного воздуха, 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, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и выходном сигнале датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха.
Также в предлагаемой заявке раскрывается решение для двигателя, состоящее в том, что настраивают исполнительные механизмы двигателя на основании параметров накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода, расположенного на выходе охладителя наддувочного воздуха. Причем параметры накопления воды могут включать в себя количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, и при этом, настройка исполнительных механизмов двигателя заключается в одном или более из того, что настраивают установку момента зажигания и ограничивают поток воздуха двигателя в ответ на количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, возрастающее выше порогового количества. При этом количество воды может оцениваться на основании тока накачки первого датчика кислорода и значения насыщенной воды в состоянии температуры на выходе охладителя наддувочного воздуха. Причем настройка установки момента зажигания заключается в том, что осуществляют опережение установки момента зажигания, когда положение педали является возрастающим, и осуществляют запаздывание установки момента зажигания, когда положение педали находится ниже порогового положения. При этом параметры накопления воды дополнительно включают 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 входе охладителя наддувочного воздуха. Настройка исполнительных механизмов двигателя заключается в одном или более из того, что настраивают установку момента зажигания и массовый расход воздуха в ответ на скорость сброса воды, возрастающую выше пороговой скорости. Причем настройка исполнительных механизмов двигателя заключается в одном или более из того, что настраивают заслонки облицовки радиатора, охлаждающие вентиляторы двигателя и насос системы охлаждения охладителя наддувочного воздуха, чтобы понижать эффективность охлаждения охладителя наддувочного воздуха, в ответ на скорость накопления воды, возрастающую выше пороговой скорости, и при этом, настройка исполнительных механизмов двигателя заключается в том, что усиливают поток воздуха двигателя для удаления конденсата из охладителя наддувочного воздуха в ответ на величину накопления воды, возрастающую выше пороговой величины.
В настоящей заявке раскрыта также система двигателя, содержащая впускной коллектор; охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора; первый датчик кислорода, расположенный на выходе охладителя наддувочного воздуха; и контроллер с машинно-читаемыми командами для настройки исполнительных механизмов двигателя на основании количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, количество воды основано на выходном сигнале первого датчика кислорода. Причем система может дополнительно содержать второй датчик кислорода, расположенный на входе охладителя наддувочного воздуха, и при этом исполнительные механизмы двигателя дополнительно настраиваются на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, накопление воды основано на выходном сигнале первого датчика кислорода и выходном сигнале второго датчика кислорода.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 - принципиальная схема примерной системы двигателя, включающей в себя охладитель наддувочного воздуха.
Фиг. 2 - блок-схема последовательности операций способа для эксплуатации датчика кислорода, чтобы определять накопление воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа для эксплуатации датчиков кислорода, чтобы определять накопление воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 4 - блок-схема последовательности операций способа для настройки работы двигателя на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 5 - блок-схема последовательности операций способа для указания ухудшения характеристик первого датчика кислорода, расположенного на выходе CAC, и второго датчика кислорода, расположенного на входе CAC, на основании условий эксплуатации двигателя.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую способ для логического вывода уровня конденсата в охладителе наддувочного воздуха.
Фиг. 7 - график, иллюстрирующий примерные настройки для работы двигателя, основанные на накоплении воды в охладителе наддувочного воздуха.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам для оценки накопления воды в охладителе наддувочного воздуха (CAC) в системе двигателя, такой как система по фиг. 1. Первый датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC. В одном из примеров, датчик кислорода может быть датчиком кислорода на впуске с регулируемым напряжением, который может работать в режиме регулируемого напряжения (VVs) или базовом режиме. Эксплуатация 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 выходе CAC может определяться первым датчиком кислорода. В некоторых примерах, второй датчик кислорода может быть расположен на входе CAC. Фиг. 3 показывает способ для эксплуатации 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 настраивать работу двигателя на основании параметров накопления воды, как показано на фиг. 4. Настройка работы двигателя может включать в себя настройку 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 эксплуатации двигателя. Например, в условиях эксплуатации 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 является большей, чем пороговое значение, один или более датчиков могут быть подвержены ухудшению характеристик. Таким образом, размещение первого датчика кислорода на выходе CAC и/или второго датчика кислорода на входе CAC может предоставлять возможность для определения параметров накопления конденсата CAC. Настройки 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 - принципиальная схема, показывающая 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 выходе 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 настоящей заявки, контроллер может менять передачу трансмиссии (например, переключать с повышением или переключать с понижением передачу трансмиссии), чтобы настраивать 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, число оборотов 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 отработавшие газы через выпускной коллектор 56 в выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной коллектор 46 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные 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, будет принято во внимание, что оконный впрыск 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, из условия 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 настраивать 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 отработавших газов (EGR) может направлять требуемую часть отработавших 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, скомпонованный 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 скомпонована 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 с помощью 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 отработавшими газами, протекающими через выпускной канал 48. Таким образом, движение от механического привода турбины 62 может осуществлять привод компрессора 60. По существу, частота вращения компрессора 60 может быть основана на частоте вращения турбины 62. По мере того, как частота 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 отработавших газов для отведения отработавших 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 отработавших 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 выходе 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 вход 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 рециркулированные отработавшие газы, конденсат может становиться кислотным и подвергать коррозии корпус CAC. Коррозия может приводить к утечкам между зарядом воздуха, атмосферой и возможно охлаждающей жидкостью 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 выходе CAC 80. По существу, первый датчик 162 кислорода может указываться ссылкой в материалах настоящей заявки как датчик кислорода на выходе 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 входе CAC 80. По существу, второй датчик 160 кислорода может указываться ссылкой в материалах настоящей заявки как датчик кислорода на входе 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, необязательный 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 отработавших 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 н 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 настоящей заявки 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. Эксплуатация 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 CO 2, 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, из условия 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 разбавления и/или метода диссоциации (например, эксплуатации в режиме VVs). Оба из этих методов для измерения и/или оценки количества воды в наддувочном воздухе дополнительно обсуждены ниже.
Первый способ для 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. Таким образом, оценка воды в наддувочном воздухе с помощью метода разбавления может использоваться, только когда поток EGR находится ниже порогового значения. В одном из примеров, пороговое значение может быть по существу нулевым. В еще одном примере, пороговое значение может быть некоторой интенсивностью, большей, чем ноль.
Второй способ для 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, и 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 CO 2 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 выходе CAC, может вырабатываться разное количество насыщенной воды. Если насыщенная вода в состоянии температуры на выходе 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 выходе CAC может включать в себя массу воды в состоянии давления насыщенного пара на выходе 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.
Датчики кислорода могут работать в базовом режиме либо режиме VVs на основании условий эксплуатации двигателя. Например, если интенсивность EGR является большей, чем пороговая интенсивность, датчики кислорода могут работать в режиме VVs, чтобы определять количество воды или концентрацию воды в наддувочном воздухе. Однако, если интенсивность EGR является меньшей, чем пороговая интенсивность, датчик кислорода может работать в любом из режима VVs или базового режима, чтобы определять количество воды или концентрацию воды в наддувочном воздухе. Если эксплуатация в режиме VVs возможна (например, датчик является датчиком кислорода на впуске с VVs), контроллер 12 может использовать измерения в режиме VVs для повышения точности оценок величин накопления воды и/или сброса воды. Однако, в некоторых вариантах осуществления, контроллер может использовать измерения из обоих режимов работы, для того чтобы диагностировать датчики и/или определять поток EGR, как дополнительно обсуждено ниже.
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 выходе 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 является большей, 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 является большим, 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 настраивать исполнительные механизмы двигателя, чтобы настраивать параметры сгорания, вводить в действие процедуры удаления конденсата и/или настраивать исполнительные механизмы для повышения или понижения эффективности охлаждения CAC. Настройки 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 настраивать один или более из клапана 142 EGR, клапана 155 EGR, дросселя 21, CRV 27 и/или перепускной заслонки 26 для отработавших 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 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10 для выполнения различных функций для эксплуатации 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 охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, схематически 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 числа оборотов 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 выявленным числом оборотов 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 числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное 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 выходе 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 входе охладителя наддувочного воздуха, и другие датчики. В некоторых примерах, микросхема 106 постоянного запоминающего устройства запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми 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 настоящей заявки 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 выходе охладителя наддувочного воздуха, второй датчик кислорода, расположенный на входе охладителя наддувочного воздуха, и контроллер с машинно-читаемыми командами для настройки 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, настройка работы двигателя включает в себя одно или более из настройки установки момента зажигания, массового расхода воздуха, заслонок облицовки 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 машинно-читаемые команды для настройки 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 для эксплуатации 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 выходе 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 входе CAC (такого как второй датчик 160 кислорода, показанный на фиг. 1).
Способ начинается на 202 оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR, массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуру и давления на входе и/или выходе), влажность, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, и т.д. На 204, способ включает в себя определение, является ли поток EGR меньшим, чем пороговое значение. Пороговое значение может включать в себя пороговую величину EGR или пороговую интенсивность потока EGR. Пороговый поток может быть основан на максимальной интенсивности потока EGR, для которой вода является главным разбавителем наддувочного воздуха (например, разбавителем в наддувочном воздухе главным образом является вода, а EGR в качестве разбавителя может быть незначительной). Таким образом, пороговое значение может быть основано на максимальной интенсивности потока EGR, для которой измерения разбавления датчиком кислорода дают точную оценку воды. Например, как описано выше, метод разбавления может давать неточную оценку воды для разбавления наддувочного воздуха, если EGR присутствует в качестве дополнительного разбавителя. Таким образом, в одном из примеров, пороговая интенсивность потока EGR может быть по существу нулевой. В еще одном примере, пороговое значение может быть интенсивностью или величиной потока EGR, большей чем ноль, но достаточно малой, из условия чтобы датчик кислорода давал точную оценку воды в пределах определенного процента точности.
На 204, если поток EGR не является меньшим, чем пороговое значение, способ продолжается на 206, чтобы эксплуатироваться датчик кислорода в режиме VVs. Способ на 206 может включать в себя повышение опорного напряжения датчика кислорода от базового, первого напряжения до второго напряжения. Способ дополнительно может включать в себя определение изменения тока накачки между базовым опорным напряжением и вторым опорным напряжением. 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). С 206, способ переходит на 208, чтобы определять общую концентрацию воды (например, конденсата) в наддувочном воздухе (например, в наддувочном воздухе на выходе CAC) на основании тока накачки. Затем, на 210, способ включает в себя определение количество жидкой воды (например, капелек воды) в наддувочном воздухе на выходе CAC (например, выходящем из CAC). Это количество воды может быть величиной сброса воды из CAC. Способ на 210 может включать в себя вычитание значения насыщенной воды для температуры на выходе CAC из общей концентрации воды. Значения насыщенной воды могут включать в себя массу воды в состоянии давления насыщенного пара на выходе CAC. Как обсуждено выше, контроллер может определять значение насыщенной воды по справочной таблице значений насыщенной воды при различных температурах на выходе CAC, хранимой в контроллере. На 212, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании величины сброса воды, определенной на 210. Способ для настройки исполнительных механизмов двигателя в ответ на величину сброса воды представлен на фиг. 4.
Возвращаясь на 204, если поток EGR является меньшим, чем пороговое значение, способ продолжается на 214, чтобы эксплуатировать датчик кислорода в базовом режиме или режиме VVs, а затем, оценивать количество воды в наддувочном воздухе, отходящем из CAC (например, величину сброса воды). В одном из примеров, если датчик кислорода не является датчиком с VVs, датчик кислорода может работать на базовом или заранее заданном опорном напряжении и оценивать величину сброса воды с помощью метода разбавления. Как обсуждено выше, метод разбавления может включать в себя измерение количества кислорода в наддувочном воздухе, выходящем из выхода CAC. При условии, что разбавителем в наддувочном воздухе является вода, контроллер может определять количество воды в наддувочном воздухе на основании концентрации кислорода в воздухе в сопоставлении с концентрацией кислорода, измеренной в наддувочном воздухе. Поскольку датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC, количество воды в наддувочном воздухе может быть оценкой величины сброса воды из CAC.
В альтернативном примере, если датчик кислорода является датчиком с VVs, датчик кислорода может работать в любом из базового режима или режима VVs и определять величину сброса воды методом разбавления или методом диссоциации, соответственно. Способ работы может основываться на этом. В одном из примеров, контроллер может эксплуатировать датчик кислорода с VVs в режиме VVs для повышения точности оценки воды. Эксплуатация датчика кислорода в режиме VVs включает в себя повышение опорного напряжения датчика кислорода до второго опорного напряжения, а затем, определение величины сброса воды с использованием метода диссоциации. Этот метод на 214 может включать в себя такие же этапы, как обсужденные выше на 206-210. В еще одном примере, контроллер может эксплуатировать датчик кислорода с VVs в базовом режиме, когда приемлемы менее точные измерения воды. Например, если условия формирования конденсата, такие как высокая влажность и низкая температура окружающей среды, не присутствуют, датчик кислорода может работать в базовом режиме. После определения величины сброса воды, способ продолжается на 212, чтобы настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании величины сброса воды. Способ для настройки исполнительных механизмов двигателя на основании величины сброса воды представлен на фиг. 4, дополнительно обсужденной ниже.
Фиг. 3 показывает способ 300 для эксплуатации 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 выходе) и вторым датчиком кислорода, расположенным поблизости от входа CAC (например, датчиком кислорода на входе). 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 выходе CAC (такой как первый датчик 162 кислорода, показанный на фиг. 1) и/или второй датчик кислорода на входе CAC (такой как второй датчик 160 кислорода, показанный на фиг. 1) используются для определения параметров накопления воды в CAC.
Способ начинается на 302 оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR, массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуру и давления на входе и/или выходе), влажность, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, и т.д. На 304, способ включает в себя определение, является ли поток EGR меньшим, чем пороговое значение. Пороговое значение может включать в себя пороговую величину EGR или пороговую интенсивность потока EGR. Пороговое значение может быть основано на максимальной интенсивности потока EGR, для которой измерения разбавления датчиком кислорода дают точную оценку воды. Например, как описано выше, метод разбавления может давать неточную оценку воды для разбавления наддувочного воздуха, если EGR присутствует в качестве дополнительного разбавителя. Таким образом, в одном из примеров, пороговая интенсивность потока EGR может быть по существу нулевой. В еще одном примере, пороговое значение может быть интенсивностью или величиной потока EGR, большей чем ноль, но достаточно малой, из условия чтобы датчик кислорода давал точную оценку воды в пределах определенного процента точности.
На 304, если поток EGR находится на или является большим, чем пороговое значение, способ продолжается на 306, чтобы эксплуатировать оба датчика кислорода, на входе и выходе CAC, в режиме VVs для измерения кислорода в наддувочном воздухе. Способ на 306 дополнительно включает в себя оценку величины сброса воды из CAC на основании выходного сигнала датчика кислорода, расположенного на выходе CAC (например, датчика кислорода на выходе). Эксплуатация датчиков кислорода в режиме VVs и оценка величины сброса воды по датчику кислорода на выходе 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 выходе CAC. Состояние температуры на выходе CAC может определяться по датчику температуры, расположенному на выходе CAC (такому как датчик 124, показанный на фиг. 1).
После получения измерений в режиме VVs на 306, способ продолжается на 308. На 308, контроллер может сравнивать выходные сигналы или измерения датчика кислорода на входе и датчика кислорода на выходе, 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 выходе CAC может не вычитаться из этого количества, как показано на 210 на фиг. 2. В еще одном другом примере, оценки воды могут включать в себя оценки воды, основанные на токе накачки при более высоком, втором опорном напряжении все время (а не изменении тока накачки при повышении опорного напряжения). Одинаковые оценки воды для датчиков кислорода на входе и выходе могут использоваться при получении разности между оценками воды. Например, контроллер может вычитать оценку воды датчика кислорода на выходе из оценки воды датчика кислорода на входе, оценки воды являются идентичным типом оценок воды. 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 продолжается на 310, чтобы определять величину накопления воды. В одном из примеров, способ на 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 312, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании определенных величины сброса воды, величины накопления воды, скорости сброса воды и/или скорости накопления воды. В одном из примеров, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя для уменьшения эффективности охлаждения CAC по мере того, как возрастает величина накопления воды. В еще одном примере, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя, чтобы удалять конденсат из CAC, по мере того, как возрастает накопление воды. В еще одном другом примере, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя, чтобы повышать стабильность сгорания по мере того, как возрастает скорость сброса воды и/или величина сброса воды. Способ для настройки 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.
Возвращаясь на 304, если поток EGR взамен является меньшим, чем пороговое значение, способ продолжается на 314. На 314, способ включает в себя эксплуатацию обоих датчиков кислорода, на входе и выходе, на базовом, первом напряжении (например, эксплуатацию в базовом режиме) и измерение концентрации кислорода наддувочного воздуха. Как описано выше, контроллер может использовать метод разбавления для оценки количества воды в качестве разбавителя в наддувочном воздухе на входе и выходе CAC по измерениям концентрации кислорода по датчику кислорода на входе и датчику кислорода на выходе соответственно.
На 316, способ включает в себя повышение опорного напряжения датчиков кислорода на входе и выходе с базового, первого напряжения до второго напряжения. Таким образом, способ на 316 включает в себя эксплуатацию датчиков кислорода на входе и выходе в режиме VVs. Эксплуатация датчиков кислорода в режиме VVs и измерение концентрации кислорода в наддувочном воздухе на 316 придерживается прежней процедуры, описанной на 306 и на 206-210 способа 200, представленного на фиг. 2.
На 318, контроллер оценивает величину сброса воды из CAC (например, количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из CAC). Контроллер может определять величину сброса воды на основании измерения датчика кислорода на выходе CAC в любом из базового режима или режима VVs. Как описано выше со ссылкой на фиг. 2, какое измерение датчика следует использовать (например, измерение в базовом режиме или измерение в режиме VVs), может быть основано на требуемом уровне точности и/или дополнительных условиях эксплуатации двигателя.
С 318, способ продолжается на 308, чтобы сравнивать измерения и соответствующие оценки воды из датчика кислорода на входе и датчика кислорода на выходе, как описано выше. В дополнение к примерам, описанным выше, оценки воды могут включать в себя оценки разбавления водой с датчика кислорода на входе и датчика кислорода на выходе. Контроллер может определять скорость сброса воды и/или скорость накопления воды по разности между концентрацией воды, или другими оценками воды, определенными по датчику кислорода на входе и датчику кислорода на выходе. После определения скорости сброса воды и/или скорости накопления воды в CAC, способ затем продолжается на 310, чтобы определять величину накопления воды и, в заключение, на 312, чтобы настраивать исполнительные механизмы двигателя на основании определенных параметров накопления воды CAC. Как описано выше, параметры накопления воды CAC могут включать в себя одну или более из величины сброса воды, величины накопления воды, скорости сброса воды и/или скорости накопления воды. Дополнительные подробности о настройках исполнительных механизмов двигателя в ответ на эти параметры обсуждены ниже со ссылкой на фиг. 4.
Далее, с обращением к фиг. 4, показан способ 400 для настройки 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 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 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 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 является большей, чем пороговая скорость, способ продолжается на 406, чтобы понижать эффективность охлаждения CAC. Понижение эффективности охлаждения CAC может включать в себя одно или более из закрывания или уменьшения открывания заслонок облицовки радиатора транспортного средства, выключения или уменьшения скорости работы охлаждающего вентилятора двигателя или выделенного вентилятора CAC, и/или понижения частоты вращения насоса системы охлаждения CAC с жидкостным охлаждением. Другие настройки исполнительных механизмов двигателя также могут производиться для понижения эффективности охлаждения CAC, тем самым, уменьшая формирование конденсата. В одном из примеров, контроллер может настраивать вышеприведенные исполнительные механизмы двигателя (например, вентилятор, заслонки облицовки радиатора, и т.д.), чтобы повышать температуру CAC выше температуры в точке росы.
После понижения эффективности охлаждения CAC, способ продолжается на 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 является большей, чем пороговая величина, способ продолжается на 410, чтоб удалять накопленный конденсат из CAC. На 410, контроллер может вводить в действие различные процедуры удаления конденсата для откачивания конденсата из CAC на основании условий эксплуатации 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 410 также может включать в себя настройку дополнительных исполнительных механизмов двигателя, таких как установка момента зажигания, топливо-воздушное соотношение, и т.д., во время различных процедур удаления конденсата. В качестве альтернативы, если величина накопления воды не является большей, чем пороговая величина, на 408, способ может продолжаться на 412, чтобы поддерживать поток воздуха двигателя на запрошенном уровне и поддерживать условия эксплуатации двигателя.
Возвращаясь на 404, если скорость накопления воды не является большей, чем пороговая скорость, способ продолжается на 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 414, способ продолжается на 416, чтобы настраивать параметры сгорания и/или ограничивать поток воздуха в двигатель. В одном из примеров, настройка параметров сгорания может включать в себя настройку 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 соответственные 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 соответственные 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 настраиваться во время условий сброса воды.
Если скорость сброса воды и величина сброса воды не являются большими, чем их соответственные пороговые значения, на 414, способ продолжается на 412, чтобы поддерживать условия эксплуатации 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 408). В этом варианте осуществления, способ может продолжаться непосредственно с 414 на 408, а затем продолжаться, как описано выше.
Таким образом, контроллер может настраивать исполнительные механизмы двигателя, чтобы уменьшать формирование конденсата в CAC и/или повышать стабильность сгорания во время сброса воды из CAC. Контроллер может основывать настройки 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 входе и/или выходе CAC).
В дополнение к управлению эффективностью охлаждения CAC и/или параметрами сгорания, выходные сигналы из датчиков кислорода на входе и выходе 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 входе и выходе 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 настройки 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 входе и выходе CAC в определенных условиях эксплуатации. Например, в условиях эксплуатации 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 входе и датчиком кислорода на выходе, контроллер может определять, что один или оба из датчиков подвергнуты ухудшению характеристик. Условия эксплуатации двигателя для диагностирования датчиков кислорода на входе и выходе 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 для указания ухудшения характеристик первого датчика кислорода, расположенного на выходе CAC, и второго датчика кислорода, расположенного на входе CAC, на основании условий эксплуатации 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 выходе, а второй датчик кислорода может указываться ссылкой как датчик кислорода на входе.
Способ начинается на 502 оценкой и/или измерением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, интенсивность потока EGR, массовый расход воздуха, условия охладителя наддувочного воздуха (например, температуры и давления на входе и/или выходе), влажность, температуру окружающей среды, требование крутящего момента, и т.д. На 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 входе и выходе, давление наддувочного воздуха на входе и выходе, и массовый расход, с множества датчиков и определение количества конденсата, сформированного в CAC, на основании извлеченных данных. В одном из примеров, на 506, и как дополнительно конкретизировано в модели по фиг. 6, скорость формирования конденсата внутри CAC может быть основана на температуре окружающей среды, температуре на выходе CAC, массовом расходе, EGR и влажности. В еще одном примере, на 508, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выходе CAC и отношение давления в CAC к давлению окружающей среды. В альтернативном примере, значение формирования конденсата может отображаться в температуру на выходе 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 выходе 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 510, способ включает в себя определение, отсутствует ли формирование конденсата в CAC, и отсутствует ли сброс конденсата из CAC. В альтернативном примере, способ на 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, из условия 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 510 может включать в себя определение, являются ли величина и/или скорость формирования конденсата, в качестве определенных на 504, по существу нулевыми. В еще одном примере, способ на 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 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 продолжается на 512, чтобы не диагностировать датчики кислорода. Способ может возвращаться в начало способа и ожидать до тех пор, пока не удовлетворены условия на 510. В качестве альтернативы, если контроллер определяет, что конденсат не формируется в CAC, и конденсат не отходит из (например, не удаляется из) CAC, способ продолжается на 514. На 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, из условия чтобы поток EGR мог не вызывать различие выходного сигнала датчиков кислорода (например, концентрации кислорода) между датчиком кислорода на входе и датчиком кислорода на выходе. Если EGR не находится ниже порогового значения на 514, способ продолжается на 512, чтобы не диагностировать датчики кислорода. Способ затем может возвращаться в начало.
Однако, если EGR находится ниже порогового значения на 514, способ продолжается на 516, чтобы получать выходные сигналы датчиков кислорода на датчике кислорода на выходе (OS) и датчике кислорода на входе (IS) CAC. Выходные данные датчика кислорода могут включать в себя одно или более из концентрации кислорода, полученной с помощью метода диссоциации, когда датчики кислорода работают в режиме VVs, и/или концентрации кислорода, полученной с помощью метода разбавления, когда датчики кислорода работают в базовом режиме, как описано выше. Оба, датчик кислорода на входе и датчик кислорода на выходе, могут эксплуатироваться в одном и том же режиме при получении данных с датчиков для диагностики датчиков кислорода на 516.
На 518, способ включает в себя определение, находится ли концентрация кислорода, оцененная по датчику кислорода на выходе, в пределах порогового значения от концентрации кислорода, оцененной по датчику кислорода на входе. В альтернативных вариантах осуществления, другой тип выходного сигнала датчика кислорода, иной чем концентрация кислорода (например, ток накачки), может сравниваться на 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 продолжается на 520, чтобы определять, что датчики кислорода не подвергнуты ухудшению характеристик. Задействование датчика кислорода для определения параметров накопления конденсата и настройки исполнительных механизмов двигателя в ответ на параметры накопления конденсата, в таком случае, может продолжаться, как обсуждено выше.
В качестве альтернативы, на 518, если концентрация кислорода, измеренная датчиком кислорода на выходе, и концентрация кислорода, измеренная датчиком кислорода на входе, не находятся в пределах порогового значения друг от друга, способ продолжается на 522. На 522, контроллер может указывать возможное ухудшение характеристик функционирования датчиков кислорода. Способ на 522 может включать в себя установку на ноль и/или возврат в исходное положение обоих датчиков кислорода на входе и выходе, а затем, повторное измерение кислорода в наддувочном воздухе на входе и выходе CAC. На 524, контроллер определяет, находится ли новая оценка концентрации кислорода по датчику кислорода на выходе в пределах порогового значения от новой оценки концентрации кислорода по датчику кислорода на входе. В одном из примеров, пороговое значение на 524 и пороговое значение на 518 могут быть идентичными. В еще одном примере, пороговое значение на 524 может быть меньшим или большим, чем пороговое значение на 518. Если новые измерения концентрации кислорода по датчикам кислорода на входе и выходе находятся в пределах порогового значения друг от друга, способ продолжается на 520, чтобы определять, что датчики не подвергнуты ухудшению характеристик, и продолжать эксплуатацию датчиков кислорода. Однако, если концентрация кислорода, определенная по датчику кислорода на выходе не находится в пределах порогового значения от концентрации кислорода, определенной по датчику кислорода на входе, контроллер может определять, что один или более из датчика кислорода на входе и датчика кислорода на выходе подвергнуты ухудшению характеристик, на 526. В одном из примеров, на 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 502, определяющий, пора ли выполнять диагностику датчиков. В одном из примеров, диагностика датчиков (например, способ 500) может выполняться контроллером через некоторую длительность эксплуатации двигателя после последней диагностики датчиков. Длительность может быть заранее заданным значением. В качестве альтернативы, диагностика датчиков может выполняться всякий раз, когда удовлетворены условия диагностики датчиков. Как описано выше на 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 для 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 выходе охладителя наддувочного воздуха, давления в охладителе наддувочного воздуха, давления окружающей среды, величины рециркуляции отработавших 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 выходе 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 отработавших газов является меньшим, 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 для 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 602 посредством определения условий эксплуатации двигателя. Таковые могут включать в себя, как конкретизировано ранее на 502, условия окружающей среды, условия CAC (температуры и давления на входе и выходе, расход через CAC, и т.д.), массовый расход воздуха, MAP, поток EGR, число оборотов и нагрузка двигателя, температура двигателя, наддув, и т.д. Затем, на 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 606. Однако, если влажность известна, известное значение влажности, в качестве выдаваемого датчиком влажности, может использоваться в качестве установки влажности на 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 выходе CAC указывает, будет ли конденсат формироваться внутри охладителя, и массовый расход воздуха может оказывать влияние на то, сколько конденсата фактически накапливается внутри охладителя. На 610, алгоритм может рассчитывать давление насыщенного пара на выходе CAC в качестве функции температуры и давления на выходе CAC. Алгоритм затем рассчитывает массу воды при этом давлении насыщенного пара на 612. В заключение, скорость формирования конденсата на выходе CAC определяется на 614 посредством вычитания массы воды в условиях давления насыщенного пара на выходе CAC из массы воды в окружающем воздухе. Посредством определения времени между измерениями конденсата на 616, способ 600 может определять количество конденсата внутри CAC после последнего измерения на 618. Текущее количество конденсата в CAC рассчитывается на 622 посредством прибавления значения конденсата, оцененного на 618, к предыдущему значению конденсата, а затем, вычитания всех потерь конденсата после последней процедуры (то есть, количество удаленного конденсата, например, с помощью процедур продувки) на 620. Потери конденсата могут предполагаться нулевыми, если температура на выходе CAC находилась выше точки росы. В качестве альтернативы, на 620, количество удаленного конденсата может моделироваться или определяться опытным путем в качестве функции 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 CAC. В альтернативном варианте осуществления, система управления двигателем может использовать способ отображения для отображения количества конденсата в CAC в температуру на входе/выходе CAC, 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 508) и обновляется после этого.
Фиг. 7 показывает графический пример настроек для работы двигателя на основании накопления воды в CAC. Более очно, график 700 показывает изменения выходного сигнала первого датчика кислорода на кривой 702, изменения выходного сигнала второго датчика кислорода на кривой 704, изменения накопления воды в CAC на основании выходных сигналов датчиков кислорода на кривой 706, изменения CAC накопления воды на основании одной или более моделей конденсации на кривой 708, изменения потока EGR на кривой 712, изменения положения педали (PP) на кривой 714, изменения установки момента зажигания на кривой 716, изменения положения заслонок облицовки радиатора на кривой 718, изменения массового расхода воздуха на кривой 720 и изменения ухудшения характеристик датчика на кривой 722. Первый датчик кислорода может быть расположен на выходе CAC и указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как датчик кислорода на выходе. Второй датчик кислорода может быть расположен на входе CAC и указываться ссылкой в материалах настоящей заявке как датчик кислорода на входе. В альтернативных вариантах осуществления, CAC может включать в себя один датчик кислорода только на входе или выходе CAC. Например, CAC может включать в себя только датчик кислорода на выходе.
Кривая 706 показывает изменения накопления воды в CAC, накопление воды основано на выходных сигналах из датчика кислорода на входе и датчика кислорода на выходе. 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 облицовки радиатора могут быть закрыты (кривая 718). Перед моментом t1 времени, выходной сигнал датчика кислорода на входе может быть возрастающим. В одном из примеров, выходной сигнал датчика кислорода на входе 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). В момент t1 времени, уровень накопления воды CAC возрастает выше порогового значения T1 (кривая 706). В ответ, контроллер может закрывать заслонки облицовки радиатора (кривая 718), чтобы уменьшать формирование конденсата в CAC. В альтернативных примерах, контроллер может настраивать 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, 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 облицовки радиатора (кривая 718). В альтернативных вариантах осуществления, заслонки облицовки 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 выходе. 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. В одном из примеров, пороговое значение T3 может быть по существу нулевым, из условия чтобы EGR была выключена. В еще одном примере, пороговое значение T3 может быть интенсивностью потока, 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 эксплуатации 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 выходе и датчик кислорода на входе могут иметь сходные выходные сигналы. Однако, в момент t5 времени, выходной сигнал датчика кислорода на входе и выходной сигнал датчика кислорода на выходе могут отклоняться друг от друга на пороговое значение, пороговое значение указано на 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 входе и датчика кислорода на выходе 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 выходе 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 выходе CAC, и второй датчик кислорода, расположенный на входе 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 настраивать один или более исполнительных механизмов двигателя в ответ на один или более из вышеприведенных параметров накопления воды CAC. Например, контроллер может настраивать заслонки облицовки 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 настраивать 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 настраивать поток воздуха двигателя посредством настройки 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 для двигателя может включать в себя настройку исполнительных механизмов двигателя на основании количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, количество воды основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха. В одном из примеров, датчик кислорода может быть расположен на выходе охладителя наддувочного воздуха. В первом примере, датчик кислорода может эксплуатироваться в режиме регулируемого напряжения в ответ на поток рециркуляции отработавших газов, находящийся на или являющийся большим, чем пороговое значение. Пороговое значение может быть основано на максимальной интенсивности потока рециркуляции отработавших газов, для которой вода является главным разбавителем в наддувочном воздухе. Эксплуатация датчика кислорода в режиме регулируемого напряжения может включать в себя повышение опорного напряжения датчика кислорода с базового, первого напряжения до второго напряжения, второе напряжение является более высоким, чем первое напряжение. В таком случае, количество воды может оцениваться на основании разности тока накачки при повышении опорного напряжения с первого напряжения до второго напряжения. Количество воды дополнительно может быть основано на значении насыщенной воды в состоянии температуры на выходе охладителя наддувочного воздуха. Во втором примере, датчик кислорода может эксплуатироваться в одном или более из базового режима и режима регулируемого напряжения в ответ на поток рециркуляции отработавших газов, являющийся меньшим, чем пороговое значение.
Настройка исполнительных механизмов двигателя, которая может быть основана на количестве воды, включает в себя одно или более из настройки установки момента зажигания и/или ограничения усиления потока воздуха двигателя в ответ на количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, являющееся большим, чем пороговое значение. В некоторых вариантах осуществления, количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, дополнительно основано на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха. Способ, в таком случае, может дополнительно содержать настройку исполнительных механизмов двигателя на основании параметров накопления воды охладителя наддувочного воздуха, 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, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале датчика кислорода, расположенного ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха, и выходном сигнале датчика кислорода, расположенного выше по потоку от охладителя наддувочного воздуха.
В качестве еще одного варианта осуществления, способ для двигателя может включать в себя настройку исполнительных механизмов двигателя на основании параметров накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, параметры накопления воды основаны на выходном сигнале первого датчика кислорода, расположенного на выходе охладителя наддувочного воздуха. Параметр накопления воды включает в себя количество воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха. Кроме того, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя одно или более из настройки 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 выходе охладителя наддувочного воздуха. В одном из примеров, настройка установки момента зажигания включает в себя осуществление опережения установки момента зажигания, когда положение педали увеличивается. В еще одном примере, настройка 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 входе охладителя наддувочного воздуха. В одном из примеров, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя одну или более из настройки установки момента зажигания и массового расхода воздуха в ответ на скорость сброса воды, возрастающую выше пороговой скорости. В еще одном примере, настройка исполнительных механизмов двигателя включает в себя одну или более из настройки заслонок облицовки 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, настройка 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 для двигателя может включать в себя настройку 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 выходе охладителя наддувочного воздуха, а второй датчик кислорода может быть расположен на входе охладителя наддувочного воздуха. Способ дополнительно может включать в себя эксплуатацию первого датчика кислорода и второго датчика кислорода в режиме регулируемого напряжения в ответ на потоке рециркуляции отработавших газов, находящемся на или являющемся большим, чем пороговое значение, пороговое значение основано на максимальной интенсивности потока рециркуляции отработавших газов, для которого вода является главным разбавителем в наддувочном воздухе. Эксплуатация первого датчика кислорода и второго датчика кислорода в режиме регулируемого напряжения включает в себя повышение опорного напряжение первого датчика кислорода и второго датчика кислорода с базового, первого напряжения до второго напряжения, второе напряжение является более высоким, чем первое напряжение. Кроме того, способ может включать в себя эксплуатацию первого датчика кислорода и второго датчика кислорода в одном или более из базового режима и режима регулируемого напряжения в ответ на поток рециркуляции отработавших газов, являющийся меньшим, чем пороговое значение.
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. Настройка работы двигателя включает в себя одну или более из настройки 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. Настройка работы двигателя также может включать в себя одну или более из настройки заслонок облицовки 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. Настройка 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 настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, 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 настоящей заявки, 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 машинно-читаемого запоминающего носителя в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, 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 настоящей заявки.
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. Должно быть понятно, 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.
1. Система двигателя, содержащая:
впускной коллектор;
охладитель наддувочного воздуха, расположенный выше по потоку от впускного коллектора;
первый датчик кислорода, расположенный на выходе охладителя наддувочного воздуха;
и
контроллер с машиночитаемыми командами для настройки исполнительных механизмов двигателя на основании количества воды в наддувочном воздухе, выходящем из охладителя наддувочного воздуха, количество воды основано на выходном сигнале первого датчика кислорода.
2. Система по п. 1, дополнительно содержащая второй датчик кислорода, расположенный на входе охладителя наддувочного воздуха, и в которой исполнительные механизмы двигателя дополнительно настраиваются на основании накопления воды в охладителе наддувочного воздуха, накопление воды основано на выходном сигнале первого датчика кислорода и выходном сигнале второго датчика кислорода.
