СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ДЛЯ ДАТЧИКА КИСЛОРОДА НА ВПУСКЕ Российский патент 2018 года по МПК F02D21/08 F02D41/14 F02M26/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка в целом относится к датчику газовой составляющей, включенному в систему впуска двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Системы двигателя могут использовать рециркуляцию отработавших газов из системы выпуска двигателя в систему впуска двигателя (впускной канал), процесс, указываемый ссылкой как рециркуляция отработавших газов (EGR), для снижения регулируемых выбросов и улучшения экономии топлива. Система EGR может включать в себя различные датчики для измерения и/или регулирования EGR. В качестве одного из примеров, система EGR может включать в себя датчик газовой составляющей на впуске, такой как датчик кислорода, который может применяться во время условий без EGR, чтобы определять содержание кислорода свежего всасываемого воздуха. Во время условий с EGR, датчик может использоваться для логического вывода EGR на основании изменения концентрации кислорода вследствие добавления EGR в качестве разбавителя. Один из примеров такого датчика кислорода на впуске показан Матсубарой и другими в US 6,742,379. Система EGR дополнительно или по выбору может включать в себя датчик кислорода отработавших газов, присоединенный к выпускному коллектору, для оценки топливовоздушного соотношения сгорания.

По существу, вследствие расположения датчика кислорода ниже по потоку от выхода канала EGR, датчик может быть чувствительным к топливовоздушному соотношению EGR. Например, когда двигатель работает с обогащенной EGR, имеется избыточное топливо (например, избыточные CO и H₂) в EGR. Избыточное топливо может реагировать с кислородом на чувствительном элементе датчика кислорода на впуске, понижая концентрацию кислорода, выявляемую датчиком. В дополнение к некоторому количеству кислорода в воздухе, становящемуся уравновешенным с CO и H₂ из EGR, также есть вторичный эффект, обусловленный меньшими молекулами H₂, диффундирующими быстрее через диффузионный барьер чувствительного элемента датчика кислорода, делающий выходное показание датчика более обогащенным, чем истинное количество избыточного топлива в EGR. В качестве еще одного примера, когда двигатель работает с обедненной EGR, EGR содержит в себе добавочный воздух и, для данного массового расхода, количество реального разбавителя в EGR является более низким. Добавочный кислорода в обедненной EGR может интерпретироваться датчиком кислорода на впуске в качестве более низкой интенсивности EGR.

Матсубара преподает изучение исходного калибровочного коэффициента для датчика кислорода на впуске во время выбранных условий, когда датчик прогрет в достаточной мере, а кроме того, коррекцию калибровочного коэффициента, если EGR слишком обогащена или слишком обеднена. Скорректированный калибровочный коэффициент затем используется для внесения поправки в выходной сигнал датчика на впуске.

Однако, изобретатели идентифицировали потенциальные проблемы у такого подхода. Один или более других рабочих параметров двигателя также находятся под влиянием неправильного представления EGR датчиком кислорода на впуске при наличии обогащенной или обедненной (относительно стехиометрии) EGR. Например, при наличии обедненной EGR, хотя датчик измеряет более низкую (абсолютную) величину EGR, выходной сигнал датчика правильно отражает долю отработанных газов. Как результат, любые настройки в отношении установки момента зажигания, положения дросселя и/или впрыска топлива, которые основаны на скорректированном калибровочном коэффициенте, могут быть неправильными. В качестве еще одного примера, при наличии обогащенной EGR, датчик не дает точной оценки того, сколько избыточного топлива находится в EGR. По существу, если избыточное топливо не учитывается надлежащим образом при впрыске топлива в цилиндр, впрыскиваемое топливо будет выше, чем требуется. Это может побуждать топливоснабжение двигателя по разомкнутому контуру быть более обогащенным, чем требуется. При управлении топливоснабжением по замкнутому контуру, адаптивное топливоснабжение может приспосабливаться к избыточному топливу в EGR, но адаптационная поправка будет приписываемой ошибке топливной системы. Это может ложно давать начало ошибке топливной системы, если поправка выше порогового значения. Проблема может обостряться вследствие задержке между установкой момента впрыска топлива и считыванием топлива на датчике кислорода на впуске. Подобным образом, может быть задержка между EGR, оцениваемой на датчике кислорода отработавших газов, относительно EGR, оцениваемой на датчике кислорода на впуске. В любом случае, может нарушаться управление топливоснабжением и EGR двигателя.

В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть препоручены способу для двигателя, содержащему: в ответ на топливовоздушное соотношение EGR, являющееся более обогащенным, чем пороговое значение, внесение поправки в выходной сигнал датчика кислорода на впуске с поправочным коэффициентом, основанным на обогащении топливовоздушного соотношения EGR, и настройку каждого из интенсивности EGR и впрыска топлива в цилиндр на основании поправленного выходного сигнала датчика. Таким образом, воздействие отклонения топливовоздушного соотношения EGR на датчик кислорода на впуске может учитываться, а оценка EGR и топливоснабжение двигателя компенсироваться соответствующим образом.

Например, во время условий EGR, топливовоздушное соотношение (AFR) EGR может оцениваться датчиком кислорода отработавших газов наряду с тем, что интенсивность EGR оценивается датчиком кислорода всасываемых газов. Если топливовоздушное соотношение EGR определено являющимся более обогащенным, чем пороговое значение (например, более обогащенным, чем стехиометрия), (первый) поправочный коэффициент может узнаваться на основании степени обогащения EGR, а также содержания спирта (например, этилового спирта) сжигаемого топлива. Поправочный коэффициент затем применяется к выходному сигналу датчика кислорода на впуске для понижения измеренной интенсивности EGR на основании обогащения. Клапан EGR в таком случае может настраиваться с обратной связью, чтобы обеспечивать целевую интенсивность EGR. В дополнение, избыточное содержание топлива обогащенной EGR может оцениваться на основании выходного сигнала датчика на впуске и выходного сигнала датчика отработавших газов. Впрыск топлива в цилиндр может настраиваться на основании избыточного содержания топлива наряду с учетом транспортных задержек между сигналом датчика отработавших газов и установкой момента впрыска топлива на впуске.

В сравнение, если топливовоздушное соотношение EGR определено являющимся более обедненным, чем пороговое значение (например, более обедненным, чем стехиометрия), (второй) поправочный коэффициент может узнаваться на основании степени обеднения EGR, а также содержания спирта (например, этилового спирта) сжигаемого топлива. Поправочный коэффициент затем применяется к выходному сигналу датчика кислорода на впуске для повышения измеренной интенсивности EGR на основании обеднения. Клапан EGR в таком случае может настраиваться с обратной связью, чтобы обеспечивать целевую интенсивность EGR. В качестве альтернативы, поправочный коэффициент может применяться только при наличии обогащенной EGR и поправочный коэффициент может не применяться при наличии обедненной EGR. В дополнение, поскольку выходной сигнал датчика на впуске правильно отражает количество отработанного газа в EGR, установка момента зажигания и поток воздуха в двигатель настраивается на основании выходного сигнала датчика без поправки.

Таким образом, выходной сигнал датчика кислорода может подвергаться поправке на изменения, возникающие вследствие меняющегося топливовоздушного соотношения EGR, текущей через датчик. Посредством внесения поправки в выходной сигнал датчика надлежащим образом для компенсации воздействий обогащенной или обедненной EGR, более точная оценка разбавления может обеспечиваться датчиком, улучшая регулирование EGR. Посредством логического вывода количества избыточного топлива в обогащенной EGR на основании известного или калиброванного состава обогащенной EGR и интенсивности EGR, определенной по подвергнутому поправке выходному сигналу датчика, и соответственной настройки впрыска топлива в двигатель, улучшается управление подачей топлива по разомкнутому и замкнутому контуру. В дополнение, меньшие ошибки топливной системы могут инициироваться ложным образом. Посредством логического вывода количества отработанного газа в обедненной EGR на основании выходного сигнала датчика без поправки и соответственной настройки установки момента зажигания и положения впускного дросселя, улучшается управление искровым зажиганием и потоком воздуха по разомкнутому и замкнутому контуру. В общем и целом, уменьшается искажение выходного сигнала датчика, когда меняется топливовоздушное соотношение EGR. Посредством улучшения точности оценки разбавления EGR при наличии обогащенной или обедненной EGR, могут улучшаться топливоснабжение двигателя и управление EGR.

Должно быть понятно, что сущность изобретения, 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 изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает принципиальные схемы системы двигателя.

Фиг. 3A-C - многомерные характеристики, изображающие влияние меняющегося топливовоздушного соотношения EGR на концентрацию кислорода, оцениваемую датчиком кислорода во впускном коллекторе.

Фиг. 4 изображает блок-схему последовательности операций способа для коррекции выходного сигнала датчика кислорода во впускном коллекторе и настройки одного или более рабочих параметров двигателя при наличии обогащенной или обедненной EGR.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание связано со способами и системой для использования датчика во впускном коллекторе для считывания величины потока EGR в систему двигателя, такую как системы двигателя по фиг. 1-2. Чтобы преодолеть воздействие обогащенной или обедненной EGR, в качестве определяемой датчиком кислорода отработавших газов, на выходной сигнал датчика кислорода всасываемых газов, как показано на фиг. 3A-C, логически выведенная оценка EGR может корректироваться поправочным коэффициентом. Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 4, для изучения количества избыточного топлива в обогащенной EGR или избыточного кислорода в обедненной EGR, засасываемой в двигатель, и настройки потока EGR соответствующим образом. Выходной сигнал датчика, а также разбавление EGR, оцененное датчиком, могут настраиваться для компенсации влияния меняющегося топливовоздушного соотношения EGR на выходной сигнал датчика. Таким образом, точность оценки EGR датчиком кислорода на впуске повышается.

Фиг. 1 показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару одинаковых турбонагнетателей 120 и 130. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Впускной канал 140 может включать в себя воздушный фильтр 156 и дроссельный клапан 230 EGR. Система 100 двигателя может быть раздельной системой двигателя, при этом, впускной канал 140 разветвляется ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR на первый и второй параллельные впускные каналы, каждый включает в себя турбонагнетатель и компрессор. Более точно, по меньшей мере часть всасываемого воздуха направляется в компрессор 122 турбонагнетателя через первый параллельный впускной канал 142, и по меньшей другую часть всасываемого воздуха в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через второй параллельный впускной канал 144 впускного канала 140.

Первая часть общего всасываемого воздуха, которая сжимается компрессором 122, может подаваться во впускной коллектор 160 через первый параллельный ответвленный впускной канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую параллельную ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть общего всасываемого воздуха, может сжиматься посредством компрессора 132 в тех случаях, когда она может подаваться во впускной коллектор 160 через второй параллельный ответвленный впускной канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую параллельную ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг. 1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель.

Первый дроссельный клапан 230 EGR может быть расположен на впуске двигателя выше по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144 наряду с тем, что второй воздушный впускной дроссельный клапан 158 может быть расположен на впуске двигателя ниже по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144, и ниже по потоку от первого и второго параллельных ответвленных впускных каналов 146 и 148, например, в общем впускном канале 149.

В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. Впускной канал 149 может включать в себя охладитель 154 наддувочного воздуха (CAC) и/или дроссель (такой как второй дроссельный клапан 158). Положение дроссельного клапана 158 может настраиваться системой управления посредством привода дросселя (не показан), с возможностью связи присоединенной к контролеру 12. Противопомпажный клапан 152 может быть предусмотрен для избирательного обхода компрессорных каскадов турбонагнетателей 120 и 130 через перепускной канал 150. В качестве одного из примеров, противопомпажный клапан 152 может открываться, чтобы давать возможность потока через перепускной канал 150, когда давление всасываемого воздуха выше по потоку от компрессоров достигает порогового значения.

Впускной коллектор 160 дополнительно может включать в себя датчик 172 кислорода всасываемых газов. В одном из примеров, датчик кислорода является датчиком UEGO. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, датчик кислорода всасываемых газов может быть выполнен с возможностью выдавать оценку касательно содержания кислорода свежего воздуха, принимаемого во впускном коллекторе. В дополнение, когда течет EGR, изменение концентрации кислорода на датчике может использоваться для логического вывода величины EGR и использоваться для точного регулирования потока EGR. В изображенном примере, датчик 162 кислорода расположен выше по потоку от дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, датчик кислорода может быть расположен выше по потоку от CAC. Датчик 174 давления может быть расположен поблизости от датчика кислорода для оценки давления на впуске, при котором принимается выходной сигнал датчика кислорода. Поскольку выходной сигнал датчика кислорода является находящимся под влиянием давления на впуске, опорный выходной сигнал датчика кислорода может узнаваться при опорном давлении на впуске. В одном из примеров, опорное давление на впуске является давлением на входе дросселя (TIP), где датчиком 174 давления является датчик TIP. В альтернативных примерах, опорным давлением на впуске является давление в коллекторе (MAP) в качестве считываемого датчиком 182 MAP.

Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, скомпонованных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров скомпонованы в двух рядах 13 и 15, причем, каждый ряд включает в себя три цилиндра. В альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поровну поделены и скомпонованы в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, рядная, коробчатая, и т.д. Каждый цилиндр 14 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки оконного впрыска.

Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также указываемый ссылкой как камера 14 сгорания) через общий впускной канал 149, может использоваться для сжигания топлива, и продукты сгорания затем могут выпускаться через специфичные ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через первый параллельный выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через второй параллельный выпускной канал 19. Каждый из первого и второго параллельных выпускных каналов 17 и 19 дополнительно могут включать в себя турбину турбонагнетателя. Более точно, продукты сгорания, которые выбрасываются через впускной канал 17, могут направляться через турбину 124 с приводом от отработавших газов турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, для того чтобы обеспечивать сжатие для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 128 для отработавших газов. Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются через выпускной канал 19, могут направляться через турбину 134 с приводом от отработавших газов турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, для того чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 138 для отработавших газов.

В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с переменной геометрией, при этом, контроллер 12 может настраивать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с регулируемым соплом, при этом, контроллер 12 может настраивать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимо изменять положение лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от отработавших газов через соответственные приводы.

Отработавшие газы в первом параллельном выпускном канале 17 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 170 наряду с тем, что отработавшие газы во втором параллельном выпускном канале 19 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 180. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более устройств последующей очистки отработавших газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков отработавших газов.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции отработавших газов (EGR), или контуров, для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Таковые могут включать в себя контуры EGR высокого давления для обеспечения EGR высокого давления (HP-EGR) и контуры EGR низкого давления для обеспечения EGR низкого давления (LP-EGR). В одном из примеров, HP-EGR может обеспечиваться в отсутствие наддува, обеспечиваемого турбонагнетателями 120, 130, наряду с тем, что LP-EGR может обеспечиваться при наличии наддува турбонагнетателя, и/или когда температура отработавших газов находится выше порогового значения. В кроме того еще других примерах, обе, HP-EGR и LP-EGR, могут выдаваться одновременно.

В изображенном примере, двигатель 10 может включать в себя контур 202 EGR низкого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из первого ответвленного параллельного выпускного канала 170 ниже по потоку от турбины 124 в первый параллельный впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 122. В некоторых вариантах осуществления, второй контур EGR низкого давления (не показан) может быть предусмотрен подобным образом для рециркуляции по меньшей мере некоторой части отработавших газов из второго ответвленного параллельного выпускного канала 180 ниже по потоку от турбины 134 во второй параллельный впускной канал 144 выше по потоку от компрессора 132. Контур 202 LP-EGR может включать в себя клапан 204 LP-EGR для регулирования потока EGR (то есть, количества рециркулированных отработавших газов) через контуры, а также охладитель 206 наддувочного воздуха для понижения температуры отработавших газов, протекающих через контур EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. В определенных условиях, охладитель 206 наддувочного воздуха также может использоваться для подогрева отработавших газов, протекающих через контур 202 LP-EGR, перед тем, как отработавшие газы поступают в компрессор, чтобы избегать вторжения водяных капель в компрессоры.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя первый контур 208 EGR высокого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из первого параллельного выпускного канала 17 выше по потоку от турбины 124 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. Подобным образом, двигатель может включать в себя второй контур EGR высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторой части отработавших газов из второго параллельного выпускного канала 19 выше по потоку от турбины 134 во второй ответвленный параллельный впускной канал 148, ниже по потоку от компрессора 132. Поток EGR через контуры 208 HP-EGR может управляться посредством клапана 210 HP-EGR

Окно 102 PCV может быть выполнено с возможностью подавать газы вентиляции картера (прорывные газы) во впускной коллектор двигателя по второму параллельному впускному каналу 144. В некоторых примерах, поток воздуха PCV через окно 102 PCV может управляться выделенным клапаном окна PCV. Подобным образом, окно 104 для продувки может быть выполнено с возможностью подавать продувочные газы из бачка топливной системы во впускной коллектор двигателя по каналу 144. В некоторых примерах, поток продувочного воздуха через окно 104 для продувки может управляться выделенным клапаном окна для продувки.

Датчик 232 влажности и датчик 234 давления могут быть включены только в один из параллельных впускных каналов (в материалах настоящей заявки, изображены в первом параллельном канале 142 всасываемого воздуха, но не во втором параллельном впускном канале 144), ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR. Более точно, датчик влажности и датчик давления могут быть включены во впускной канал, не принимающий воздух PCV продувочный воздух. Датчик 232 влажности может быть выполнен с возможностью оценивать влажность всасываемого воздуха. В одном из вариантов осуществления, датчик 232 влажности является датчиком UEGO, выполненным с возможностью оценивать относительную влажность всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика на одном или более напряжений. Поскольку продувочный воздух и воздух PCV могут расстраивать результаты датчика влажности, окно для продувки и окно PCV расположены в отдельном впускном канале от датчика влажности. Датчик 234 давления может быть выполнен с возможностью оценивать давление всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, датчик температуры также может быть включен в тот же самый параллельный впускной канал ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR.

По существу, датчик 172 кислорода на впуске может использоваться для оценки концентрации кислорода на впуске и логического вывода величины потока EGR через двигатель на основании изменения концентрации кислорода на впуске при открывании клапана 204 EGR. Более точно, изменение выходного сигнала датчика при открывании клапана EGR сравнивается с точкой отсчета, где датчик является работающим без EGR (нулевой точкой). На основании изменения (например, уменьшения) количества кислорода от времени работы без EGR, может рассчитываться поток EGR, выдаваемый в двигатель на данный момент. Например, при прикладывании опорного напряжения (Vs) к датчику, ток накачки (Ip) выводится датчиком. Изменение концентрации кислорода может быть пропорциональным изменению тока накачки (дельты Ip), выводимого датчиком при наличии EGR, относительно выходного сигнала датчика в отсутствие EGR (нулевой точки). На основании отклонения оцененного потока EGR от ожидаемого (или целевого) потока EGR, кроме того, может выполняться управление EGR.

Оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске может выполняться во время условий холостого хода, где колебания давления на впуске минимальны, и когда нисколько воздуха PCV или продувочного воздуха не засасывается в двигатель. В дополнение, адаптация холостого хода может выполняться периодически, к примеру, при самом раннем холостом ходе вслед за запуском двигателя, чтобы компенсировать влияние старения и нестабильность параметров от партии к партии датчика на выходной сигнал датчика.

Оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске в качестве альтернативы может выполняться во время условий отсутствия топливоснабжения двигателя, таких как во время перекрытия топлива при замедлении (DFSO). Посредством выполнения адаптации во время условий DFSO, в дополнение к пониженным шум-факторам, таким как достигаемые во время адаптации холостого хода, отклонения показаний датчика, обусловленные утечкой клапана EGR, могут уменьшаться.

Возвращаясь к фиг. 1, положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться посредством толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или посредством механизма переключения профиля кулачка, в котором используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредством приведения в действие кулачков с использованием системы приведения в действие кулачков. Более точно, система 25 приведения в действие кулачков впускных клапанов может включать в себя один или более кулачков и может использовать переменные установку фаз кулачкового распределения или подъем для впускных и/или выпускных клапанов. В альтернативных вариантах осуществления, впускные клапаны могут управляться электрическим клапанным распределителем. Подобным образом, выпускные клапаны могут управляться системами приведения в действие кулачков или электрическим клапанным распределителем.

Система 100 двигателя может управляться, по меньшей мере частично, системой 15 управления, включающей в себя контроллер 12 и входными сигналами от водителя транспортного средства через устройство ввода (не показано). Система 15 управления показана принимающей информацию с множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки) и отправляющей сигналы управления на множество исполнительных механизмов 81. В качестве одного из примеров, датчики 16 могут включать в себя датчик 232 влажности, датчик 234 давления всасываемого воздуха, датчик 182 датчик 183 MCT, датчик 174 TIP и датчик 172 кислорода всасываемого воздуха. В некоторых примерах, общий впускной канал 149 дополнительно может включать в себя датчик температуры на входе дросселя для оценки температуры воздуха на дросселе (TCT). В других примерах, один или более каналов EGR могут включать в себя датчики давления, температуры, и топливовоздушного соотношения для определения характеристик потока EGR. В качестве еще одного примера, исполнительные механизмы 81 могут включать в себя топливную форсунку 166, клапаны 210 и 220 HP-EGR, клапаны 204 и 213 LP-EGR, дроссельные клапаны 158 и 230 и перепускные заслонки 128, 138 для отработавших газов. Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 4.

Далее, с обращением к фиг. 2, показан еще один примерный вариант 200 осуществления двигателя по фиг. 1. По существу, компоненты, представленные ранее на фиг. 1, пронумерованы подобным образом и здесь повторно не представлены по соображениям краткости.

Вариант 200 осуществления показывает топливный бак 218, выполненный с возможностью подавать топливо в топливные форсунки двигателя. Топливный насос (не показан), погруженный в топливный бак 218, может быть выполнен с возможностью повышать давление топлива, подаваемого на форсунки двигателя 10, к примеру, на форсунку 166. Топливо может закачиваться в топливный бак из внешнего источника через лючок дозаправки топлива (не показан). Топливный бак 218 может содержать в себе множество топливных смесей, в том числе, топливо с диапазоном концентраций спиртов, таким как различные бензинэтаноловые смеси, включающие в себя E10, E85, бензин, и т.д., и их комбинации. Датчик 219 уровня топлива, расположенный в топливном баке 218, может выдавать указание уровня топлива в контроллер 12. Как изображено, датчик 219 уровня топлива может содержать поплавок, присоединенный к переменному резистору. В качестве альтернативы, могут использоваться другие типы датчиков уровня топлива. Один или более других датчиков могут быть присоединены к топливному баку 218, такие как измерительный преобразователь 220 давления в топливном баке, для оценки давления в топливном баке.

Пары, вырабатываемые в топливном баке 218, могут направляться в бачок 22 для паров топлива через трубопровод 31, перед продувкой на впуск 23 двигателя. Таковые, например, могут включать в себя суточные пары и пары дозаправки топливного бака. Бачок может быть наполнен надлежащим абсорбентом, таким как активированный уголь, для временного захватывания паров топлива (в том числе, испаренных углеводородов), сформированных в топливном баке. Затем, во время более поздней работы двигателя, когда удовлетворены условия продувки, к примеру, когда бачок насыщен, пары топлива могут продуваться из бачка на впуск двигателя посредством открывания клапана 112 продувки бачка и клапана 114 вентиляции бачка.

Бачок 22 включает в себя в себя вентиляционный канал 27 для направления газов из бачка 22 в атмосферу при накоплении или улавливании паров топлива из топливного бака 218. Вентиляционный канал 27 также может предоставлять свежему воздуху возможность отбираться в бачок 22 для паров топлива при продувке накопленных паров топлива на впуск 23 двигателя через магистрали 90 или 92 продувки (в зависимости от уровня наддува) и клапан 112 продувки. Несмотря на то, что этот пример показывает вентиляционный канал 27, сообщающийся со свежим ненагретым воздухом, также могут использоваться различные модификации. Вентиляционный канал 27 может включать в себя клапан 114 вентиляции бачка для регулирования потока воздуха и паров между бачком 22 и атмосферой. Клапан вентиляции может открываться во время операций накопления паров топлива (например, во время дозаправки топливного бака, и в то время как двигатель не является работающим), так что воздух, освобожденный от паров топлива после прохождения через бачок, может выталкиваться в атмосферу. Подобным образом, во время операции продувки (например, во время восстановления бачка и в то время как является работающим двигатель), клапан вентиляции может открываться, чтобы предоставлять потоку свежего воздуха возможность вычищать пары топлива, накопленные в бачке.

Пары топлива, выпущенные из бачка 22, например, во время операции продувки, могут направляться во впускной коллектор 160 двигателя через магистраль 28 продувки. Поток паров вдоль магистрали 28 продувки может регулироваться клапаном 112 продувки бачка, присоединенным между бачком для паров топлива и впуском двигателя. Количество или скорость паров, выпускаемых клапаном продувки бачка, могут определяться дежурным циклом ассоциативно связанного соленоида клапана продувки бачка (не показанного). По существу, рабочий цикл соленоида клапана продувки бачка может определяться модулем управления силовой передачей (PCM) транспортного средства, таким как контроллер 12, реагирующим на условия эксплуатации двигателя, в том числе, например, условия числа оборотов-нагрузки двигателя, топливовоздушное соотношение, загрузку бачка, и т.д.

Необязательный обратный клапан 116 бачка (не показан) может быть включен в магистраль 28 продувки для предохранения давления во впускном коллекторе от осуществления потока газов в направлении, противоположном потоку продувки. По существу, запорный клапан может быть необходим, если управление клапаном продувки бачка не точно синхронизируется, или сам клапан продувки бачка вынужден открываться высоким давлением во впускном коллекторе. Оценка абсолютного давления в коллекторе (MAP) может получаться с датчика 174 MAP, присоединенного к впускному коллектору 160 и поддерживающего связь с контроллером 12. В качестве альтернативы, MAP может логически выводиться из переменных режимов работы двигателя, таких как массовый расход воздуха (MAF), который измеряется датчиком MAF, присоединенным к впускному коллектору.

Углеводороды продувки могут направляться во впускной коллектор 160 через тракт 92 наддува или вакуумный тракт 90 на основании условий эксплуатации двигателя. Более точно, во время условий, когда турбонагнетатель 120 эксплуатируется для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха во впускной коллектор, повышенное давление во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 94 в вакуумном тракте 90 закрываться наряду с открыванием проточного клапана 96 в тракте 92 наддува. Как результат, продувочный воздух направляется в воздушный впускной канал 140 ниже по потоку от воздушного фильтра 156 и выше по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха через тракт 92 наддува. В материалах настоящей заявки, продувочный воздух вводится выше по потоку от датчика 172 всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, как изображено, диффузор 98 может быть расположен в тракте наддува, из условия чтобы продувочный воздух направлялся на впуск по прохождению через диффузор и канал 99. Это предоставляет потоку продувочного воздуха возможность преимущественно использоваться для формирования разрежения.

Во время условий, когда двигатель 10 эксплуатируется без наддува, повышенное разрежение во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 94 в вакуумном тракте открываться наряду с закрыванием проточного клапана 94 в тракте наддува. Как результат, продувочный воздух направляется во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 через вакуумный тракт 90. В материалах настоящей заявки, продувочный воздух вводится ниже по потоку от датчика 172 всасываемого воздуха.

Углеводороды PCV также могут направляться во впускной коллектор 160 через шланг 252 PCV стороны наддува или шланг 254 PCV стороны разрежения на основании условий эксплуатации двигателя. Более точно, прорывные газы из цилиндров 14 двигателя обтекают поршневые кольца и поступают в картер 255 двигателя. Во время условий, когда турбонагнетатель 120 эксплуатируется для выдачи подвергнутого наддуву заряда воздуха во впускной коллектор, повышенное давление во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 256 в шланге 254 PCV стороны разрежения закрываться. Как результат, во время работы двигателя с наддувом, газы PCV текут в первом направлении (стрелка 262) и принимаются во впуске двигателя ниже по потоку от датчика кислорода на впуске. Более точно, воздух PCV направляется в воздушный впускной канал 140 ниже по потоку от воздушного фильтра 156 и выше по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха через шланг 152 PCV стороны наддува. Поток PCV может направляться во впускной канал по прохождению через маслоотделитель 260 стороны наддува. Маслоотделитель стороны наддува может быть встроен в крышку газораспределительного механизма или может быть внешним компонентом. Таким образом, во время условий с наддувом, газы PCV вводятся выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, оказывают влияние на выходной сигнал датчика 172 кислорода.

В сравнение, во время условий, когда двигатель 10 эксплуатируется без наддува, повышенное разрежение во впускном коллекторе побуждает проточный клапан 256 в шланге 254 PCV стороны разрежения открываться. Как результат, во время работы двигателя без наддува, газы PCV текут во втором направлении (стрелка 264), отличном от первого направления, и принимаются во впуске двигателя ниже по потоку от датчика кислорода на впуске. В изображенном примере, второе направление потока PCV во время работы двигателя без наддува является противоположным первому направлению потока PCV во время работы двигателя с наддувом (сравните стрелки 262 и 264). Более точно, во время работы без наддува, воздух PCV направляется во впускной коллектор 160 непосредственно ниже по потоку от дросселя 158 через шланг 254 PCV стороны разрежения. В материалах настоящей заявки, воздух PCV вводится ниже по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, не оказывает влияния на выходной сигнал датчика 172 кислорода. Таким образом, вследствие специфичной конфигурации двигателя, во время работы двигателя с наддувом, углеводороды PCV и продувочного воздуха засасываются во впускной коллектор двигателя выше по потоку от датчика кислорода на впуске и засасываются во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от датчика кислорода на впуске во время условий без наддува.

Как обсуждено ранее, датчик кислорода всасываемого воздуха может использоваться для измерения величины EGR в заряде всасываемого воздуха в качестве функции величины изменения содержания кислорода, обусловленной добавлением EGR в качестве разбавителя. Таким образом, по мере того, как вводится большая величина EGR, датчик может выдавать показание или ток накачки, соответствующие более низкой концентрации кислорода. Во время оценки, номинальное опорное напряжение (например, на 450 мВ), или напряжение Nernst, прикладывается к датчику, и записывается выходной сигнал (например, ток накачки, выдаваемый датчиком при прикладывании более низкого опорного напряжения). На основании выходного сигнала датчика относительно нулевой точки датчика (то есть, выходного сигнала датчика в условиях отсутствия EGR), узнается изменение концентрации кислорода, и логически вводится разбавление впуска с помощью EGR.

По существу, оценка предполагает номинальное топливовоздушное соотношение EGR. Например, оценка предполагает, что EGR находится на или около стехиометрии. Однако, выходной сигнал датчика восприимчив к ошибкам, если EGR отклоняется от стехиометрического топливовоздушного соотношения. Например, выходной сигнал датчика может искажаться вследствие избыточного топлива из обогащенной EGR, реагирующего с кислородом окружающей среды на чувствительном элементе датчика на впуске, которое уменьшает (локальную) концентрацию кислорода, считываемую датчиком. Поскольку выходной сигнал датчика и изменение концентрации кислорода используется для логического вывода разбавления EGR заряда всасываемого воздуха, пониженная концентрация кислорода, считанная датчиком кислорода на впуске при наличии обогащенной EGR, может неправильно интерпретироваться в качестве дополнительного разбавителя. Это оказывает влияние на оценку EGR и последующее управление EGR. Более точно, EGR может завышаться. Выходной сигнал датчика также может искажаться вследствие избыточного кислорода из обедненной EGR, который повышает (локальную) концентрацию кислорода, считываемую датчиком. Поскольку выходной сигнал датчика и изменение концентрации кислорода используется для логического вывода разбавления EGR заряда всасываемого воздуха, повышенная концентрация кислорода, считанная датчиком кислорода на впуске при наличии обедненной EGR, может неправильно интерпретироваться в качестве уменьшенного разбавителя. Это оказывает влияние на оценку EGR и последующее управление EGR. Более точно, EGR может даваться заниженная оценка.

Фиг. 3A-C изображают это изменение показания датчика на впуске. Более точно, многомерная характеристика 300 по фиг. 3A изображает концентрацию кислорода, оцениваемую датчиком кислорода во впускном коллекторе, (Концентрация O2) по оси y и топливовоздушное соотношение (AFR) EGR по оси x при заданном уровне EGR. По мере того, как возрастает обогащение EGR, углеводороды реагируют с кислородом на чувствительном элемента датчика кислорода на впуске. Кислород расходуется, и выделяются вода и двуокись углерода. Как результат, оцененная концентрация кислорода понижается, даже если величина потока EGR может оставаться постоянной. Это понижение концентрации кислорода, оцениваемой датчиком кислорода, может подразумеваться в качестве повышенного разбавления (или замещения кислорода на EGR). Таким образом, контроллер может делать вывод, что есть большая величина потока EGR, имеющегося в распоряжении, чем присутствует на самом деле. Если не подвергнут поправке на влияние углеводородов, контроллер может уменьшать поток EGR в ответ на неправильное указание более высокого разбавления EGR, ухудшая управление EGR.

В сравнение, по мере того, как возрастает обеднение EGR, избыточный кислород в EGR может подразумеваться в качестве пониженного разбавления. Таким образом, контроллер может делать вывод, что есть меньшая величина потока EGR, имеющегося в распоряжении, чем присутствует на самом деле. Если не подвергнут поправке на влияние углеводородов, контроллер может уменьшать поток EGR в ответ на неправильное указание более низкого разбавления EGR, ухудшая управление EGR. По существу, выходной сигнал датчика при наличии обедненной EGR может правильно оценивать сгоревшую массовую долю в заряде воздуха.

Многомерная характеристика 320 по фиг. 3B изображает измеренную интенсивность EGR по оси x, которая оценена на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске, в качестве функции топливовоздушного соотношения EGR по оси y. В изображенном примере, интенсивность EGR, измеренная при наличии обедненной EGR, может быть правильной. Поэтому, на стороне обеднения (от стехиометрии), поправочный коэффициент может не требоваться. В сравнение, интенсивность EGR, измеренная при наличии обогащенной EGR, находится выше, чем действующая интенсивность EGR. То есть, EGR оценивается с завышением. Поэтому, на стороне обогащения (от стехиометрии), поправочный коэффициент требуется для уменьшения измеренной интенсивности, чтобы вносить поправку в интенсивность EGR.

Многомерная характеристика 330 по фиг. 3C изображает, каким образом может применяться такой поправочный коэффициент. Более точно, многомерная характеристика 330 изображает поправочный коэффициент (K), применяемый для оценки EGR, по оси y в качестве изученного для меняющегося топливовоздушного соотношения EGR по оси x. Как обсуждено выше со ссылкой на фиг. 3B, поправочный коэффициент может не требоваться на стороне обеднения. Поэтому, на стороне обеднения (от стехиометрии), поправочный коэффициент может быть установлен в значение 1,0. В сравнении, на стороне обогащения, поправочный коэффициент может устанавливаться в значение, меньшее чем 1,0 (например, в 0,8 или 0,9), с тем чтобы уменьшать измеренную интенсивность до правильной интенсивности EGR. Скорректированная интенсивность EGR, в таком случае, может изучаться в качестве: скорректированная интенсивность EGR = (нескорректированная интенсивность EGR) x (поправочный коэффициент K).

Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 4, при наличии обедненной или обогащенной EGR, в качестве оцениваемой датчиком кислорода отработавших газов, поправочный коэффициент может узнаваться и применяться к выходному сигналу датчика кислорода всасываемых газов. Поправленный выходной сигнал датчика затем может использоваться для настройки с обратной связью положения клапана EGR, чтобы выдавать целевую интенсивность EGR. В дополнение, поправленный выходной сигнал датчика может использоваться для узнавания количества избыточного топлива в обогащенной EGR и настройки величины впрыска топлива соответствующим образом. В качестве альтернативы, выходной сигнал датчика без поправки может использоваться для изучения массовой доли отработанных газов в EGR и настройки установки момента зажигания и открывания дросселя соответствующим образом.

Далее, с обращением к фиг. 4, показана процедура 400 для коррекции выходного сигнала датчика кислорода на впуске на основании топливовоздушного соотношения EGR. В дополнение, один или более рабочих параметров двигателя настраиваются на основании того, была ли EGR обогащеннее или обедненнее, чем стехиометрия. Подход предоставляет возможность, чтобы воздействие топливовоздушного соотношения обогащенной или обедненной EGR компенсировалось, улучшая точность оценки EGR, и предоставляя датчику кислорода на впуске возможность использоваться во время условий обогащенной, обедненной и стехиометрической EGR.

На 402, процедура включает в себя оценку и/или измерение условий эксплуатации двигателя. Таковые, например, могут включать в себя число оборотов двигателя, требование крутящего момента, наддув, EGR, требуемое разбавление в двигателе, температуру двигателя, BP, MAP, и т.д. На 404, целевая интенсивность EGR может определяться на основании оцененных условий эксплуатации двигателя. Например, более низкая интенсивность EGR может определяться в условиях более низких числа оборотов-нагрузки двигателя наряду с тем, что более высокая интенсивность EGR может определяться в условиях более высоких числа оборотов-нагрузки двигателя, где разбавление дает большие выигрыши в экономии топлива и выбросах.

На 406, может определяться, была ли активирована EGR. Например, может определяться, побуждался ли клапан EGR открываться. Если EGR не активирована, на 408, EGR может активироваться. Например, может открываться клапан EGR. По подтверждению, что активирована EGR, на 410, топливовоздушное соотношение EGR может логически выводиться на основании выходного сигнала датчика кислорода в выпускном коллекторе. Например, топливовоздушное соотношение EGR может быть основано на токе накачки, выдаваемом датчиком. По существу, датчик кислорода в выпускном коллекторе может быть расположен выше по потоку от входа канала EGR подающего отработавшие остаточные газы из выпускного коллектора ниже по потоку от датчика кислорода отработавших газов и ниже по потоку от турбины в системе выпуска во впускной коллектор выше по потоку от компрессора в системе впуска и выше по потоку от датчика кислорода на впуске.

На 412, может определяться, обедненнее ли считанное топливовоздушное соотношение EGR, чем пороговое значение. В одном из примеров, пороговое значение является стехиометрией, и определяется, обедненнее ли топливовоздушное соотношение EGR, чем стехиометрия. Если нет, на 422, может определяться, обогащеннее ли считанное топливовоздушное соотношение EGR, чем пороговое значение. В одном из примеров, определяется, обогащеннее ли топливовоздушное соотношение EGR, чем стехиометрия.

Если топливовоздушное соотношение EGR обогащеннее, чем стехиометрия, то, на 424, интенсивность EGR может оцениваться на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске. По существу, датчик кислорода на впуске может быть расположен ниже по потоку от выхода канала EGR и выше по потоку от впускного дросселя. Более точно, интенсивность EGR может оцениваться на основании разности между током накачки, выдаваемым датчиком на впуске при активированной EGR, относительно изученной ранее нулевой точки датчика кислорода на впуске (то есть, тока накачки, выдаваемого датчиком на впуске с деактивированной EGR). По мере того, как возрастает разность между токами накачки, контроллер может логически выводить большую величину разбавления (или замещения кислорода на впуске на EGR), а потому, большую интенсивность EGR.

На 426, в ответ на топливовоздушное соотношение EGR, являющееся более обогащенным, чем пороговое значение, процедура включает в себя внесение поправки в выходной сигнал датчика кислорода во впускном коллекторе с поправочным коэффициентом, основанным на обогащении топливовоздушного соотношения EGR. Более точно, внесение поправки включает в себя увеличение выходного сигнала датчика на основании степени обогащения. Это происходит потому, что избыточное топливо в обогащенной EGR реагирует с кислородом и побуждает выходной сигнал, считываемый датчиком кислорода на впуске, дополнительно уменьшаться. Как результат, интенсивности EGR дается завышенная оценка. Таким образом, посредством внесения поправки в выходной сигнал датчика, интенсивность EGR понижается на основании степени обогащения.

На 428, поправленный выходной сигнал датчика используется для регулирования по замкнутому контуру положения клапана EGR по целевой интенсивности EGR (как определено ранее на 404). Настройка по замкнутому контуру включает в себя настройку с обратной связью клапана EGR на основании разности между целевой интенсивностью EGR и интенсивностью EGR, оцененной на основании поправленного выходного сигнала датчика наряду с поддержанием настройки с прямой связью клапана EGR. Например, открывание клапана EGR может настраиваться на основании разности между требуемой целевой интенсивностью EGR и выдаваемой действующей интенсивностью EGR в качестве оцениваемой на основании поправленного выходного сигнала датчика. Если требуемая интенсивность находится выше, чем оцененная интенсивность, открывание клапана EGR увеличивается. Иначе, если требуемая интенсивность находится ниже, чем оцененная интенсивность, открывание клапана EGR уменьшается.

На 430, рассчитывается количество избыточного топлива в EGR. В дополнение, впрыск топлива в цилиндр настраивается на основании рассчитанного количества избыточного топлива. Более точно, количество избыточного топлива в обогащенной EGR оценивается на основании поправленного выходного сигнала датчика на впуске и степени обогащения EGR (или топливовоздушного соотношения EGR). Например, количество избыточного топлива в EGR рассчитывается на основании каждого из выходного сигнала датчика кислорода отработавших газов и датчика кислорода на впуске (или интенсивности EGR).

По существу, выходной сигнал датчика кислорода отработавших газов определяет топливовоздушное соотношение EGR. Что касается EGR с обогащенным топливовоздушным соотношением, несгоревшее топливо присутствует в EGR в форме несгоревших или частично сгоревших углеводородов и оксида углерода. Концентрация несгоревшего топлива для измеренного топливовоздушного соотношения EGR может определяться аналитически контроллером двигателя или может рассчитываться раньше и храниться в контроллере двигателя. Общая концентрация несгоревшего топлива во всасываемом заряде затем определяется посредством умножения интенсивности EGR в качестве определенной по подвергнутому поправке датчику кислорода на впуске на концентрацию несгоревшего топлива в обогащенной EGR, где топливовоздушное соотношение EGR определяется датчиком кислорода отработавших газов. Количество избыточного топлива дополнительно подвергается поправке на транспортную задержку между установкой момента впрыска топлива и установкой момента выходного сигнала с датчика кислорода отработавших газов, чтобы давать возможность выравнивать моменты времени. Затем, величина впрыска топлива в цилиндр уменьшается на основании рассчитанного количества избыточного топлива.

На 432, один или более рабочих параметров двигателя могут настраиваться на основании обогащенного топливовоздушного соотношения EGR и EGR, оцененной датчиком кислорода на впуске. В качестве примера, поправленный выходной сигнал датчика может использоваться для настройки установки момента зажигания и/или открывания впускного дросселя. Это включает в себя настройку установки момента зажигания и/или настройку открывания впускного дросселя по мере того, как возрастает выходной сигнал датчика. Например, в случае охлажденной LP-EGR, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, и/или открывание впускного дросселя может уменьшаться по мере того, как возрастает выходной сигнал датчика (а потому, по мере того, как убывает EGR).

Таким образом, контроллер настраивает каждое из интенсивности EGR и впрыска топлива в цилиндр на основании поправленного выходного сигнала датчика в ответ на топливовоздушное соотношение EGR, являющееся более обогащенным, чем пороговое значение.

Возвращаясь на 412, если топливовоздушное соотношение EGR является более обедненным, чем пороговое значение, то, на 414, как на 424, интенсивность EGR может оцениваться на основании выходного сигнала датчика кислорода во впускном коллекторе. Более точно, интенсивность EGR может оцениваться на основании разности между током накачки, выдаваемым датчиком на впуске при активированной EGR, относительно изученной ранее нулевой точки датчика кислорода на впуске (то есть, тока накачки, выдаваемого датчиком на впуске с деактивированной EGR). По мере того, как возрастает разность между токами накачки, контроллер может логически выводить большую величину разбавления (или замещения кислорода на впуске на EGR), а потому, большую интенсивность EGR.

На 418, выходной сигнал датчика используется для регулирования по замкнутому контуру положения клапана EGR по целевой интенсивности EGR (как определено ранее на 404). Настройка по замкнутому контуру включает в себя настройку с обратной связью клапана EGR на основании разности между целевой интенсивностью EGR и интенсивностью EGR, оцененной на основании выходного сигнала датчика без поправки, наряду с настройкой с прямой связью клапана EGR на основании степени обеднения топливовоздушного соотношения EGR. Например, открывание клапана EGR может настраиваться на основании разности между требуемой целевой интенсивностью EGR и выдаваемой действующей интенсивностью EGR в качестве оцениваемой на основании выходного сигнала датчика без поправки. Если требуемая интенсивность находится выше, чем оцененная интенсивность, открывание клапана EGR увеличивается. Иначе, если требуемая интенсивность находится ниже, чем оцененная интенсивность, открывание клапана EGR уменьшается.

На 420, процедура включает в себя настройку одного или более рабочих параметров двигателя на основании обедненного топливовоздушного соотношения EGR и EGR, оцененной датчиком кислорода на впуске. В качестве примера, одно или более из установки момента зажигания и положения впускного дросселя настраивается (например, установка момента зажигания подвергается опережению или запаздыванию, а открывание впускного дросселя увеличивается или уменьшается) на основании выходного сигнала датчика без поправки. Здесь, выходной сигнал датчика без поправки используется потому, что выходной сигнал без поправки датчика на впуске правильно отражает сгоревшую массовую долю EGR. В одном из примеров, в случае охлажденной LP-EGR, установка момента зажигания может подвергаться запаздыванию, и/или открывание впускного дросселя может уменьшаться по мере того, как возрастает выходной сигнал датчика (а потому, по мере того, как убывает EGR).

В одном из примеров, во время первого состояния, при подаче EGR, которая обогащеннее, чем пороговое топливовоздушное соотношение, контроллер может вносить поправку в выходной сигнал датчика кислорода на основании обогащения EGR, настраивать каждое из интенсивности EGR и установки момента зажигания на основании поправленного выходного сигнала датчика, и настраивать впрыск топлива на основании поправленного выходного сигнала датчика. Затем, во время второго состояния, при подаче EGR, которая обедненнее, чем пороговое топливовоздушное соотношение, контроллер может вносить поправку в выходной сигнал датчика кислорода на основании обеднения EGR, настраивать интенсивность EGR на основании выходного сигнала датчика без поправки и настраивать каждое из установки момента зажигания и положения впускного дросселя на основании выходного сигнала датчика без поправки. В материалах настоящей заявки, во время каждого из первого и второго условий, выходной сигнал датчика может дополнительно подвергаться поправке на основании содержания этилового спирта сжигаемого топлива. Например, выходной сигнал датчика может корректироваться по мере того, как возрастает содержание этилового спирта сжигаемого топлива.

В качестве используемого в материалах настоящей заявки, внесение поправки в выходной сигнал датчика во время первого состояния включает в себя увеличение выходного сигнала датчика на основании обогащения EGR наряду с тем, что выходной сигнал датчика во время второго состояния не нуждается в том, чтобы подвергаться поправке. В дополнение, настройка впрыска топлива на основании поправленного выходного сигнала датчика во время первого состояния включает в себя оценку количества избыточного топлива в EGR на основании поправленного выходного сигнала датчика и обогащения EGR, и уменьшение впрыска топлива в цилиндр на основании количества избыточного топлива.

В еще одном примере, система двигателя содержит двигатель, включающий в себя впуск и выпускной коллектор, канал EGR, включающий в себя клапан EGR, канал присоединяет выпускной коллектор к впускному коллектору, первый датчик кислорода, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от выхода канала EGR и выше по потоку от компрессора в системе впуска; второй датчик кислорода, присоединенный к выпускному коллектору выше по потоку от входа канала EGR и ниже по потоку от турбины в системе выпуска, и контроллер с машинно-читаемыми командами. Контроллер может быть выполнен с возможностью оценивать топливовоздушное соотношение EGR на основании выходного сигнала второго датчика кислорода. Если оцененное топливовоздушное соотношение является более обогащенным, чем стехиометрия, контроллер может увеличивать выходной сигнал первого датчика на основании степени обогащения наряду с настройкой с прямой связью открывания клапана EGR на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика. Иначе, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обедненным, чем стехиометрия, контроллер может настраивать с обратной связью открывание клапана EGR на основании выходного сигнала с первого датчика без поправки наряду с настройкой с прямой связью открывания клапана EGR на основании степени обеднения второго датчика.

Контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки с обратной связью открывания клапана EGR на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обогащенным, чем стехиометрия, и настройки с прямой связью открывания клапана EGR на основании выходного сигнала первого датчика без поправки, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обедненным, чем стехиометрия. Контроллер также может быть сконфигурирован управляющей программой для осуществления запаздывания установки момента зажигания на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обогащенным, чем стехиометрия, и осуществления запаздывания установки момента зажигания на основании нескорректированного выходного сигнала первого датчика, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обедненным, чем стехиометрия.

Контроллер может быть дополнительно сконфигурирован командами для уменьшения впрыска топлива на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обогащенным, чем стехиометрия, и уменьшения потока всасываемого воздуха двигателя на основании не уменьшенного выходного сигнала первого датчика, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обедненным, чем стехиометрия. В заключение, контроллер может включать в себя дополнительные команды для оценки содержания спирта топлива, сжигаемого в двигателе, на основании выходного сигнала второго датчика, а кроме того, коррекции выходного сигнала первого датчика на основании оцененного содержания спирта, когда оцененное топливовоздушное соотношение является более обедненным, чем стехиометрия.

Таким образом, выходной сигнал датчика кислорода на впуске может подвергаться поправке на воздействие меняющегося топливовоздушного соотношения EGR. Посредством увеличения выходного сигнала датчика с поправочным коэффициентом, когда EGR богаче, чем стехиометрия, могут учитываться ошибки оценки интенсивности EGR из-за избыточного топлива в топливовоздушном соотношении обогащенной EGR. Также посредством уменьшением впрыска топлива в цилиндр в соответствии с количеством избыточного топлива в обогащенной EGR, управление подачей топлива улучшается, и уменьшается вероятность ложного инициирования ошибок топливной системы. Посредством использования выходного сигнала датчика без поправки, когда EGR обедненнее, чем стехиометрия, может улучшаться оценка интенсивности EGR при наличии избыточного воздуха в топливовоздушном соотношении обедненной EGR. По существу, это предоставляет выходному сигналу датчика кислорода во впускном коллекторе возможность использоваться для оценки EGR во время условий стехиометрической, а также обедненной или обогащенной EGR, улучшая управление EGR на более широком диапазоне условий эксплуатации двигателя.

Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. 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-3, 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 изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения 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 изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что в ответ на топливовоздушное соотношение EGR (рециркуляция отработавших газов), являющееся более обогащенным, чем пороговое значение, вносят поправку в выходной сигнал датчика (172) кислорода на впуске с поправочным коэффициентом, основанным на обогащении топливовоздушного соотношения EGR. Настраивают каждое из интенсивности EGR и впрыска топлива в цилиндр (14) на основании поправленного выходного сигнала датчика (172) кислорода на впуске. Раскрыты вариант способа для двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в уменьшении искажения выходного сигнала датчика, когда меняется топливовоздушное соотношение EGR. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ для двигателя, состоящий в том, что:

в ответ на топливовоздушное соотношение EGR (рециркуляция отработавших газов), являющееся более обогащенным, чем пороговое значение,

вносят поправку в выходной сигнал датчика кислорода на впуске с поправочным коэффициентом, основанным на обогащении топливовоздушного соотношения EGR; и

настраивают каждое из интенсивности EGR и впрыска топлива в цилиндр на основании поправленного выходного сигнала датчика кислорода на впуске.

2. Способ по п. 1, дополнительно состоящий в том, что логически выводят топливовоздушное соотношение EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода отработавших газов.

3. Способ по п. 2, в котором датчик кислорода на впуске расположен ниже по потоку от выхода канала EGR, и при этом датчик кислорода отработавших газов расположен выше по потоку от входа канала EGR.

4. Способ по п. 2, в котором внесение поправки заключается в том, что увеличивают выходной сигнал датчика кислорода на впуске по мере того, как возрастает степень обогащения.

5. Способ по п. 4, в котором настройка впрыска топлива в цилиндр заключается в том, что рассчитывают количество избыточного топлива в EGR и уменьшают впрыск топлива в цилиндр на основании рассчитанного количества избыточного топлива.

6. Способ по п. 5, в котором количество избыточного топлива в EGR рассчитывается на основании каждого из выходного сигнала датчика кислорода отработавших газов и интенсивности EGR.

7. Способ по п. 6, в котором количество избыточного топлива дополнительно подвергается поправке на транспортную задержку между установкой момента впрыска топлива и установкой момента выходного сигнала с датчика кислорода в выпускном коллекторе, чтобы давать возможность выравнивать моменты времени.

8. Способ по п. 4, в котором настройка интенсивности EGR заключается в том, что настраивают с обратной связью клапан EGR на основании разности между целевой интенсивностью EGR и интенсивностью EGR, оцененной на основании поправленного выходного сигнала датчика кислорода на впуске наряду с поддержанием настройки с прямой связью клапана EGR.

9. Способ по п. 8, дополнительно состоящий в том, что, в ответ на топливовоздушное соотношение EGR, являющееся более обедненным, чем пороговое значение,

настраивают с обратной связью клапан EGR на основании разности между целевой интенсивностью EGR и интенсивностью EGR, оцененной на основании выходного сигнала датчика без поправки; и

настраивают с прямой связью клапан EGR на основании степени обеднения топливовоздушного соотношения EGR.

10. Способ по п. 9, дополнительно состоящий в том, что настраивают одно или более из установки момента зажигания и положения впускного дросселя на основании выходного сигнала датчика без поправки.

11. Способ по п. 1, в котором пороговое значение включает в себя стехиометрическое топливовоздушное соотношение.

12. Способ для двигателя, состоящий в том, что:

во время первого состояния, при подаче EGR, которая обогащеннее, чем пороговое топливовоздушное соотношение,

вносят поправку в выходной сигнал датчика кислорода на впуске на основании обогащения EGR, настраивают каждую из интенсивности EGR и установки момента зажигания на основании поправленного выходного сигнала датчика на впуске, и настраивают впрыск топлива на основании поправленного выходного сигнала датчика на впуске; и

во время второго состояния, при подаче EGR, которая обедненнее, чем пороговое топливовоздушное соотношение,

настраивают интенсивность EGR на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске без поправки и настраивают каждое из установки момента зажигания и положения впускного дросселя на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске без поправки.

13. Способ по п. 12, в котором, во время каждого из первого и второго состояний, поправленный выходной сигнал датчика кислорода дополнительно подвергается поправке на основании содержания этанола сжигаемого топлива, и причем во время второго состояния не поправленный выходной сигнал датчика кислорода на впуске поправляется на основе содержания этанола сжигаемого топлива.

14. Способ по п. 12, в котором внесение поправки в выходной сигнал датчика кислорода на впуске во время первого состояния включает в себя увеличение выходного сигнала датчика кислорода на впуске на основании обогащения EGR.

15. Способ по п. 14, в котором настройка впрыска топлива на основании поправленного выходного сигнала датчика кислорода на впуске во время первого состояния заключается в том, что оценивают количество избыточного топлива в EGR на основании поправленного выходного сигнала датчика кислорода на впуске и обогащения EGR, и уменьшают впрыск топлива в цилиндр на основании количества избыточного топлива.

16. Система двигателя, содержащая:

двигатель, включающий в себя впускной коллектор и коллектор отработавших газов;

канал EGR, включающий в себя клапан EGR, канал EGR присоединяет коллектор отработавших газов к впускному коллектору;

первый датчик кислорода, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от выхода канала EGR и выше по потоку от впускного дросселя;

второй датчик кислорода, присоединенный к коллектору отработавших газов выше по потоку от входа канала EGR; и

контроллер с машинно-читаемыми командами для:

оценки топливовоздушного соотношения EGR на основании выходного сигнала второго датчика кислорода;

если оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обогащенным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение, увеличивают выходной сигнал первого датчика кислорода на основании степени обогащения наряду с настройкой с прямой связью открывания клапана EGR на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика кислорода; и

если оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обедненным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение, настраивают с прямой связью открывание клапана EGR на основании нескорректированного выходного сигнала первого датчика кислорода.

17. Система по п. 16, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки с обратной связью открывания клапана EGR на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика кислорода, если оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обогащенным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение, и настройки с прямой связью открывания клапана EGR на основании нескорректированного выходного сигнала первого датчика кислорода, если оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обедненным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение.

18. Система по п. 17, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для осуществления запаздывания установки момента зажигания на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика кислорода, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обогащенным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение, и осуществления запаздывания установки момента зажигания на основании нескорректированного выходного сигнала первого датчика кислорода, если оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обедненным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение.

19. Система по п. 18, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для уменьшения впрыска топлива на основании увеличенного выходного сигнала первого датчика кислорода, если оцененное топливовоздушное соотношение является более обогащенным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение, и уменьшения потока всасываемого воздуха двигателя на основании не уменьшенного выходного сигнала первого датчика кислорода, если оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обедненным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение.

20. Система по п. 19, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для оценки содержания спирта топлива, сжигаемого в двигателе, на основании выходного сигнала второго датчика кислорода, и дополнительно коррекции выходного сигнала первого датчика кислорода на основании оцененного содержания спирта, когда оцененное топливовоздушное соотношение EGR является более обедненным или обогащенным, чем стехиометрическое топливовоздушное соотношение.