СПОСОБ И СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2019 года по МПК F02D21/08 F02M25/06 F02M25/08 F02M26/08 F02B37/07 

Область техники

Настоящее изобретение относится, в основном, к датчику состава газа, установленному во впускной системе двигателя внутреннего сгорания.

Уровень техники/Сущность изобретения

В системах двигателя могут применять рециркуляцию отработавших газов из выпускной системы двигателя во впускную систему двигателя (впускной канал) - процесс, называемый рециркуляцией отработавших газов (РОГ), - для снижения регулируемых выбросов и/или улучшения экономии топлива. Система РОГ может содержать различные датчики для измерения и/или управления РОГ. В качестве одного примера, система РОГ может содержать датчик состава газов во впускном воздухе, такой как датчик содержания кислорода, который можно использовать при условиях, не соответствующих РОГ, для определения содержания кислорода в свежем впускном воздухе. При условиях, соответствующих РОГ, датчик можно использовать для получения заключения о РОГ на основе изменения концентрации кислорода вследствие введения РОГ в качестве разбавителя. Один пример такого датчика содержания кислорода во впускном воздухе приведен в документе США 6742379 за авторством Матсубара и соавт. Система РОГ может дополнительно или опционально содержать датчик содержания кислорода в отработавших газах, соединенный с выпускным коллектором для оценки воздушно-топливного отношения при сгорании.

Таким образом, в связи с расположением датчика содержания кислорода ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха в воздухозаборной системе высокого давления датчик может быть чувствительным к наличию топливных паров и других восстановителей и окислителей, таких как масляный туман. Например, во время работы двигателя с наддувом продувочный воздух может поступать на впуск компрессора. Углеводороды, поступающие от продувочного воздуха, принудительной вентиляции картера (ПВК) и/или РОГ, богатых летучими соединениями, могут потреблять кислород на каталитической поверхности датчика и уменьшать концентрацию кислорода, показанную датчиком. В некоторых случаях восстановители могут также реагировать с чувствительным элементом датчика содержания кислорода. Снижение содержания кислорода на датчике может быть неправильно интерпретировано как снижение его концентрации при использовании изменения содержания кислорода во время оценки РОГ. Таким образом, на измерения датчика может повлиять множество факторов, поэтому возможно снижение точности, и, следовательно, измерения и/или контроля РОГ.

В одном из примеров некоторые из вышеуказанных проблем могут быть решены способом для двигателя, содержащим: во время работы с наддувом, регулировку рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода, расположенного во впускном канале и подверженного воздействию газов РОГ, и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода, не подверженного воздействию газов РОГ и подверженного воздействию газов принудительной вентиляции картера и продувочного потока. Таким образом, воздействие углеводородов продувки и углеводородов ПВК на выходные сигналы от датчика содержания кислорода во впускном воздухе может быть учтено и применено для более точной оценки РОГ, используя два датчика содержания кислорода во впускном воздухе.

Например, первый датчик содержания кислорода может быть расположен во впускном канале двигателя ниже по потоку от места соединения канала РОГ с впускным каналом. Второй датчик содержания кислорода может быть расположен во впускном канале выше по потоку от соединения канала РОГ с впускным каналом и ниже по потоку от места, в котором углеводороды принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочного потока поступают во впускной канал во время работы двигателя с наддувом. Таким образом, первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе может быть подвержен воздействию углеводородов потока РОГ, продувочного потока и потока ПВК, а второй датчик содержания кислорода может быть подвержен воздействию только углеводородов продувочного потока и потока ПВК, когда двигатель работает с наддувом. Затем может быть произведена оценка РОГ на основе разницы между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода. Затем контроллер может отрегулировать РОГ на основе расчетной РОГ. С учетом разницы между двумя выходными сигналами от датчиков содержания кислорода может быть устранено воздействие углеводородов продувки и ПВК на первый выходной сигнал, тем самым увеличивая точность оценки РОГ и обусловленный этим контроль РОГ.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.

Краткое описание чертежей

На ФИГ. 1-2 показаны блок-схемы системы двигателя.

ФИГ. 3 представляет собой график, изображающий воздействие продувочного воздуха и воздуха ПВК на концентрацию кислорода по оценке датчика содержания кислорода во впускном коллекторе.

ФИГ. 4 представляет собой блок-схему для регулировки РОГ на основе изменения концентрации кислорода во впускном воздухе, измеренной двумя датчиками содержания кислорода во впускном воздухе.

ФИГ. 5 представляет собой график, изображающий изменения выходных сигналов от двух датчиков содержания кислорода во впускном воздухе в ответ на изменения продувочного потока, потока ПВК и потока РОГ.

Осуществление изобретения

Настоящее описание относится к системам и способам для оценки потока рециркуляции отработавших газов (РОГ) в условиях работы двигателя с наддувом и без наддува. Как показано на ФИГ. 1-2, двигатель с турбонагнетателем может содержать датчик содержания кислорода во впускном воздухе, расположенный во впускном канале двигателя, и систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) низкого давления для рециркуляции отработавших газов во впускной канал. В условиях работы двигателя без наддува датчик содержания кислорода может быть использован для оценки потока РОГ посредством сравнения концентраций кислорода датчика содержания кислорода с оценками, выполненными при выключенной РОГ. Однако, в условиях работы с наддувом, при которых продувочные газы (например, газы продувочного потока топливного адсорбера) и газы принудительной вентиляции картера (ПВК) проходят через датчик содержания кислорода, показания датчика содержания кислорода могут быть искажены дополнительными углеводородами в продувочных газах и газах ПВК. Как показано на ФИГ. 3, повышенное количество продувочных газов и газов ПВК в условиях работы с наддувом может привести к пониженной концентрации кислорода по оценке датчика содержания кислорода. В результате, величина потока РОГ может быть переоценена. Поэтому, как показано на ФИГ. 1-2, в системе двигателя может быть установлен второй датчик содержания кислорода и размещен таким образом, что на него не будут поступать газы РОГ, но могут поступать продувочные газы и газы ПВК в условиях работы двигателя с наддувом. ФИГ. 5 показывает, как на концентрацию кислорода по оценкам двух датчиков содержания кислорода может влиять продувочный поток, поток ПВК и поток РОГ в условиях работы с наддувом и без наддува. Любую различия между концентрациями кислорода по оценкам двух датчиков содержания кислорода, расположенных в разных местах, можно использовать для получения заключения о величине потока РОГ в условиях работы двигателя с наддувом и без наддува, как раскрыто в способе на ФИГ. 4. В качестве альтернативного варианта, в условиях работы двигателя без наддува первый датчик содержания кислорода может быть использован исключительно для оценки потока РОГ, как раскрыто ранее.

ФИГ. 1 показывает схематическое изображение примера системы 100 двигателя с турбонагнетателем, содержащей многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и параллельно работающие турбонагнетатели 120 и 130. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, система 100 двигателя может быть использована как часть движительной системы пассажирского автомобиля. Система 100 двигателя выполнена с возможностью получения впускного воздуха через впускной канал 140. Впускной канал 140 может содержать воздушный фильтр 156 и дроссельный клапан 230 РОГ. Система 100 двигателя может быть разветвленной системой двигателя, в которой впускной канал 140 разветвлен ниже по потоку от дроссельного клапана 230 РОГ на первый и второй параллельные впускные каналы, каждый из которых содержит компрессор турбонагнетателя. В частности, по крайней мере одну часть впускного воздуха направляют в компрессор 122 турбонагнетателя 120 по первому параллельному впускному каналу 142, и по крайней мере другую часть впускного воздуха направляют в компрессор 132 турбонагнетателя 130 по второму параллельному впускному каналу 144 впускного канала 140.

Первая часть общего объема впускного воздуха, сжатого компрессором 122, может быть направлена на впускной коллектор 160 по первому параллельному ответвленному впускному каналу 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первое параллельное ответвление впускной системы двигателя. Подобным образом, вторая часть общего объема впускного воздуха может быть сжата компрессором 132 и может быть направлена на впускной коллектор 160 по второму параллельному ответвленному впускному каналу 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 образуют второе параллельное ответвление впускной системы двигателя. Как показано на ФИГ. 1, впускной воздух из впускных каналов 146 и 148 может быть воссоединен по общему впускному каналу 149 перед тем, как попасть во впускной коллектор 160, в котором впускной воздух могут подавать в двигатель.

Первый дроссельный клапан 230 РОГ может быть расположен на впуске двигателя выше по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144, при этом второй 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.

Согласно некоторым примерам, впускной коллектор 160 может содержать датчик 182 давления во впускном коллекторе для определения давления воздуха в коллекторе (ДВК) и/или датчик 183 температуры во впускном коллекторе для определения температуры воздуха в коллекторе (ТВК), каждый из которых связан с контроллером 12. Впускной канал 149 может содержать охладитель 154 наддувочного воздуха (ОНВ) и/или дроссель (например, второй дроссельный клапан 158). Положение дроссельного клапана 158 можно регулировать с помощью системы управления посредством привода дросселя (не показан), соединенного с возможностью связи с контроллером 12. Может быть предусмотрен противопомпажный клапан 152 для выборочного обхода ступеней компрессора турбонагнетателей 120 и 130 по перепускному каналу 150. В одном из примеров противопомпажный клапан 152 выполнен с возможностью открытия для обеспечения пропускания потока через перепускной канал 150, когда давление впускного воздуха ниже по потоку от компрессоров достигнет порогового значения.

Впускной коллектор 160 может дополнительно содержать датчик 172 содержания кислорода во впускных газах (в настоящей заявке также именуемый «датчик содержания кислорода РОГ» или «датчик содержания кислорода во впускном воздухе»). В одном из примеров датчик содержания кислорода представлен датчиком УДКОГ (универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах). Как раскрыто в настоящей заявке, датчик содержания кислорода во впускных газах выполнен с возможностью оценки содержания кислорода в свежем воздухе, поступившем во впускной коллектор. В частности, датчик содержания кислорода выполнен с возможностью применения опорного напряжения и оценки концентрации кислорода на основе тока накачки, вырабатываемого применяемым напряжением. В соответствии с проиллюстрированным примером датчик 172 содержания кислорода расположен выше по потоку от дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха. Однако, в других вариантах осуществления датчик содержания кислорода может быть расположен выше по потоку от ОНВ. Дополнительно, датчик 172 содержания кислорода во впускном воздухе расположен в общем впускном канале 149 ниже по потоку от первого и второго параллельных ответвленных впускных каналов 146 и 148. Рядом с датчиком содержания кислорода может быть расположен датчик 174 давления для определения давления на впуске, при котором может быть получен выходной сигнал от датчика содержания кислорода. Поскольку выходной сигнал от датчика содержания кислорода зависит от давления на впуске, информацию об опорном выходном сигнале от датчика содержания кислорода можно получить по опорному давлению на впуске. В одном примере опорное давление на впуске представляет собой давление на входе дросселя (ДВД), при этом датчик 174 давления представлен датчиком ДВД. В альтернативных примерах опорное давление на впуске представляет собой давление в коллекторе (ДВК), измеряемое с помощью датчика 182 ДВК.

Двигатель 10 может содержать множество цилиндров 14. В изображенном примере двигатель 10 содержит шесть цилиндров с V-образным расположением. В частности, шесть цилиндров расположены в два ряда 13 и 15, по три цилиндра в каждом ряду. В альтернативных примерах двигатель 10 может содержать два или более цилиндров, например 3, 4, 5, 8, 10 или более. В таких вариантах цилиндры могут быть разделены поровну и расположены в альтернативных конфигурациях, например V-образно, в один ряд, в виде квадрата. Каждый цилиндр 14 может быть оснащен топливной форсункой 166. В изображенном примере топливная форсунка 166 представляет собой установленную в цилиндре форсунку непосредственного впрыска. Тем не менее, в других примерах топливная форсунка 166 может быть выполнена в виде топливной форсунки распределенного впрыска.

Впускной воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в настоящей заявке также называемый камерой 14 сгорания) по общему впускному каналу 149, может также быть использован для сгорания топлива, а продукты сгорания могут далее быть выведены через параллельные выпускные каналы, индивидуальные для каждого ряда. Согласно изображенному примеру, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выводить продукты сгорания через первый параллельный выпускной канал 17, и второй ряд 15 цилиндров может выводить продукты сгорания через второй параллельный выпускной канал 19. Любой из первого и второго параллельных выпускных каналов 17 и 19 может дополнительно содержать турбину турбонагнетателя. В частности, продукты сгорания, выводимые через выпускной канал 17 могут быть направлены на газовую турбину 124 турбонагнетателя 120, обеспечивающую в свою очередь механический привод для компрессора 122 посредством вала 126 для обеспечения сжатия впускного воздуха. Альтернативно, часть или весь объем отработавших газов, проходящих через выпускной канал 17, можно направлять в обход турбины 124 по перепускному каналу 123 турбины с помощью регулятора 128 давления наддува. Аналогично, продукты сгорания, выводимые через выпускной канал 19, могут быть направлены через газовую турбину 134 турбонагнетателя 130, обеспечивающую в свою очередь механический привод для компрессора 132 посредством вала 136 для обеспечения сжатия впускного воздуха, проходящего через второе ответвление впускной системы двигателя. Альтернативно, часть или весь объем отработавших газов, проходящих через выпускной канал 19, можно направлять в обход турбины 134 по перепускному каналу 133 турбины с помощью регулятора 138 давления наддува.

В некоторых примерах газовые турбины 124 и 134 могут быть выполнены в виде турбин с изменяемой геометрией, в которых положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины может быть изменено контроллером 12 для регулирования уровня энергии, получаемой от потока отработавших газов и сообщаемой их соответствующему компрессору. Альтернативно, газовые турбины 124 и 134 могут быть выполнены в виде турбин с переменным соплом, в которых положение сопла турбины может быть изменено контроллером 12 для регулирования уровня энергии, получаемой от потока отработавших газов и сообщаемой их соответствующему компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимого регулирования положения лопаток или сопла газовых турбин 124 и 134 посредством соответствующих приводов.

Отработавшие газы в первом параллельном выпускном канале 17 могут быть направлены в атмосферу по ответвленному параллельному выпускному каналу 170, в то время как отработавшие газы во втором параллельном выпускном канале 19 могут быть направлены в атмосферу по ответвленному параллельному выпускному каналу 180. Выпускные каналы 170 и 180 могут содержать одно или более устройств доочистки, таких как катализатор, и один или более датчиков отработавших газов.

Двигатель 10 может дополнительно содержать один или более каналов или контуров рециркуляции отработавших газов (РОГ) для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Для этого могут быть предусмотрены контуры РОГ высокого давления для обеспечения РОГ высокого давления (РОГ-ВД) и контуры РОГ низкого давления для обеспечения РОГ низкого давления (РОГ-НД). В одном примере РОГ-ВД может быть обеспечена при отсутствии наддува от турбонагнетателей 120, 130, тогда как РОГ-НД может быть обеспечена при наличии наддува от турбонагнетателя и/или при температуре отработавших газов выше порогового значения. Согласно еще другим примерам, как РОГ-ВД, так и РОГ-НД могут быть обеспечены одновременно.

В изображенном примере двигатель 10 может содержать контур 202 РОГ низкого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из первого ответвленного параллельного выпускного канала 170, расположенного ниже по потоку от турбины 124, в первый параллельный впускной канал 142, расположенный выше по потоку от компрессора 122. В некоторых вариантах осуществления может быть также предусмотрен второй контур РОГ низкого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из второго ответвленного параллельного выпускного канала 180, расположенного ниже по потоку от турбины 134, во второй ответвленный параллельный впускной канал 144, расположенный выше по потоку от компрессора 132. Контур 202 РОГ-НД может содержать клапан 204 РОГ-НД для контроля потока РОГ (например, величины рециркулированных отработавших газов) через контуры, а также охладитель 206 РОГ для снижения температуры отработавших газов, проходящих через контур РОГ перед рециркуляцией на впуск двигателя. При определенных условиях охладитель 206 РОГ может быть также использован для нагрева отработавших газов, проходящих через контур 202 РОГ-НД, до того, как отработавшие газы войдут в компрессор, во избежание столкновения капель воды с компрессорами.

Двигатель 10 может дополнительно содержать первый контур 208 РОГ высокого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из первого параллельного выпускного канала 17, расположенного выше по потоку от турбины 124, во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. Аналогично, двигатель может содержать второй контур РОГ высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из второго параллельного выпускного канала 18, расположенного выше по потоку от турбины 134, во второй ответвленный параллельный впускной канал 148, расположенный ниже по потоку от компрессора 132. Поток РОГ через контуры 208 РОГ-ВД можно регулировать посредством клапана 210 РОГ-ВД.

Отверстие 102 ПВК может быть выполнено с возможностью доставки газов вентиляции картера (просачивающиеся газы) во впускной коллектор двигателя по второму параллельному впускному каналу 144. В некоторых вариантах осуществления поток ПВК через отверстие 102 ПВК можно контролировать соответствующим клапаном отверстия ПВК. Аналогично, продувочное отверстие 104 может быть выполнено с возможностью доставки продувочных газов от адсорбера топливной системы к впускному коллектору двигателя по каналу 144. В некоторых вариантах осуществления поток продувочного воздуха через продувочное отверстие 104 можно контролировать соответствующим клапаном продувочного отверстия.

Датчик 232 влажности и датчик 234 давления могут быть установлены только в одном из параллельных впускных каналов (в данном случае изображены в первом параллельном впускном воздушном канале 142, а не во втором параллельном впускном канале 144) ниже по потоку от дроссельного клапана 230 РОГ. В частности, датчик влажности и датчик давления могут быть установлены во впускном канале, в который не поступает продувочный воздух и воздух ПВК. Датчик 232 влажности может быть выполнен с возможностью определения относительной влажности впускного воздуха. В соответствии с одним вариантом осуществления датчик 232 влажности представляет собой датчик УДКОГ, выполненный с возможностью определения относительной влажности впускного воздуха на основе выходного сигнала от датчика при одном или более напряжениях. Поскольку продувочный воздух и воздух ПВК могут искажать результаты, получаемые с помощью датчика влажности, продувочное отверстие и отверстие ПВК расположены в отдельном впускном канале и разобщены с датчиком влажности. Датчик 234 давления может быть выполнен с возможностью оценки давления впускного воздуха. В некоторых вариантах осуществления в том же параллельном впускном канале может быть установлен датчик температуры, ниже по потоку от дроссельного клапана 230 РОГ.

Второй датчик 175 содержания кислорода в дополнение к первому датчику 172 содержания кислорода может быть расположен ниже по потоку от отверстия 102 ПВК и продувочного отверстия 104, но выше по потоку от общего впускного канала 149. Второй датчик 175 содержания кислорода во впускных газах выполнен с возможностью оценки содержания кислорода в свежем воздухе, поступающем в параллельный впускной канал 144. В частности, второй датчик 175 содержания кислорода выполнен с возможностью применения опорного напряжения и оценки концентрации кислорода на основе тока накачки, вырабатываемого применяемым напряжением. Второй датчик 175 содержания кислорода может быть расположен выше или ниже по потоку от турбонагнетателя 130. Как изображено, датчик 175 содержания кислорода может быть расположен ниже по потоку от отверстия 102 ПВК и продувочного отверстия 104 и выше по потоку от турбонагнетателя 130 во втором параллельном впускном канале 144. Однако, в другом варианте осуществления датчик 175 содержания кислорода может быть расположен ниже по потоку от турбонагнетателя 130 и выше по потоку от общего впускного канала 149 во втором ответвленном параллельном впускном канале 148. Таким образом, в отличие от первого датчика 172 содержания кислорода второй датчик 175 содержания кислорода расположен в части двигателя 10, через которую может проходить РОГ. Другими словами, второй датчик содержания кислорода может быть не подвержен воздействию отработавших газов (например, потока РОГ), при этом первый датчик 172 содержания кислорода может быть подвержен воздействию как потока РОГ, так и продувочного потока и потока ПВК.

Таким образом, в условиях работы с наддувом, при которых газы ПВК и продувочные газы проходят во впускной канал 149, первый датчик 172 содержания кислорода и второй датчик 175 содержания кислорода могут быть использованы для независимых оценок концентрации кислорода. Разница между оценками содержания кислорода от каждого датчика содержания кислорода может затем быть использована для получения заключения о величине потока РОГ через двигатель 10. Первый датчик 172 содержания кислорода может получать данные о потоке ПВК, потоке продувочного воздуха и потоке РОГ во впускном воздухе, который он измеряет. Так как второй датчик 175 содержания кислорода может получать данные только о потоке ПВК и потоке продувочного воздуха, любая разница между содержанием кислорода по оценке первого датчика 172 содержания кислорода и второго датчика 175 содержания кислорода может быть вызвана потоком РОГ. Таким образом, для оценки потока РОГ в условиях работы двигателя с наддувом могут быть использованы два датчика содержания кислорода, как будет показано ниже со ссылкой на ФИГ. 4-5. В условиях работы двигателя без наддува, при которых турбонагнетатели 120 и 130 не работают (например, не нагнетают впускной воздух), продувочный поток и поток ПВК могут поступать непосредственно во впускной коллектор 160, ниже по потоку от первого датчика 172 содержания кислорода и второго датчика 175 содержания кислорода. Когда двигатель работает без наддува, различия в содержании кислорода по оценке первого датчика 172 содержания кислорода и второго датчика 175 содержания кислорода могут быть и далее использованы для оценки потока РОГ. В другом варианте осуществления в условиях работы двигателя без наддува первый датчик 172 содержания кислорода может быть использован исключительно для оценки потока РОГ. В частности, содержание кислорода по оценке первого датчика 172 содержания кислорода можно сравнить с опорным содержанием кислорода, заданным, когда клапан РОГ был закрыт, и поэтому газы РОГ не были рециркулированы во впускной канал 149. Разница между этими двумя измерениями от первого датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе может быть использована для получения заключения о величине потока РОГ.

Что касается ФИГ. 1, положение впускного и выпускного клапанов каждого цилиндра 14 можно регулировать посредством гидравлических толкателей, соединенных со штангами толкателей клапанов, или посредством системы механических поршней прямого действия, где использованы выступы кулачков. Согласно данному примеру, как минимум впускные клапаны каждого из цилиндров 14 могут регулироваться при помощи кулачкового привода. В частности, система 25 кулачкового привода впускного клапана может содержать один или более кулачков и может использовать изменение фаз кулачкового распределения или подъема впускных и/или выпускных клапанов. В соответствии с альтернативными вариантами осуществления впускными клапанами можно управлять системой электропривода клапанов. Аналогично, выпускными клапанами можно управлять системами кулачкового привода или системой электропривода клапанов.

Системой 100 двигателя можно управлять, по меньшей мере, частично посредством системы 15 управления, содержащей контроллер 12, и действиями водителя автомобиля через вводное устройство (не показано). Система 15 управления принимает данные от нескольких датчиков 16 (различные примеры которых раскрываются в настоящей заявке) и посылает сигналы управления на несколько приводов 81. В одном из примеров датчики 16 могут содержать датчик 232 влажности, датчик 234 давления воздуха на впуске, датчик 182 ДВК, датчик 183 ТВК, датчик 174 ДВД и первый датчик 172 содержания кислорода во впускном воздухе. В некоторых примерах общий впускной канал 149 может дополнительно содержать датчик температуры на входе дросселя для определения температуры на входе дросселя (ТВД). Согласно другим примерам, один или более каналов РОК могут содержать датчики давления, температуры и воздушно-топливного отношения для определения характеристик потока РОГ. В качестве другого примера, приводы 81 могут содержать топливную форсунку 166, клапаны 210 РОГ-ВД, клапаны 204 РОГ-НД, дроссельные клапаны 158 и 230 и регуляторы 128, 138 давления наддува. Другие приводы, такие как разнообразные дополнительные клапаны и дроссели, могут быть подсоединены к системе 100 двигателя в различных местах. Контроллер 12 может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и задействовать приводы в ответ на обработанные входные данные на основе инструкции или кода, запрограммированного внутри, в соответствии с одним или более алгоритмами. Примерные алгоритмы управления раскрываются в настоящей заявке в соответствии с ФИГ. 4-5.

Что касается ФИГ. 2, на ней показан другой примерный вариант осуществления 200 двигателя с ФИГ. 1. Таким образом, компоненты, до этого представленные на ФИГ. 1, пронумерованы аналогичным образом и не представлены в данном случае в целях краткости.

Вариант осуществления 200 показывает топливный бак 218, выполненный с возможностью подачи топлива на топливные форсунки двигателя. Топливный насос (не показан), помещенный в топливный бак 218, выполнен с возможностью подачи под давлением топлива на форсунки двигателя 10, например, форсунку 166. Топливо может быть перекачано в топливный бак из внешнего источника через топливозаправочную створку (не показана). Топливный бак 218 может содержать множество топливных смесей, в том числе топливо с разным уровнем концентрации спирта, например, разные смеси этилового бензина, в том числе Е10, Е85, бензин и т.д. и их комбинации. Датчик 219 уровня топлива, расположенный в топливном баке 218, выполнен с возможностью передачи индикации уровня топлива на контроллер 12. Как изображено, датчик 219 уровня топлива может содержать поплавок, соединенный с резистором переменного сопротивления. В качестве альтернативного варианта могут быть использованы другие типы датчиков уровня топлива. Один или более других датчиков могут быть соединены с топливным баком 218, например, датчик 220 давления топливного бака для оценки давления в топливном баке.

Пары, образовавшиеся в топливном баке 218, могут быть направлены в адсорбер 22 топливных паров по каналу 31, до удаления на впуск 23 двигателя. Эти пары могут содержать, например, пары, образовавшиеся в топливном баке за сутки или при заправке. Адсорбер может быть заполнен соответствующим адсорбентом, например, активированным углем, для временного удерживания топливных паров (в том числе выпаренные углеводороды), образовавшихся в топливном баке. Затем при последующей работе двигателя, когда соблюдены условия продувки, например когда адсорбер наполнен, пары топлива могут быть удалены из адсорбера на впуск двигателя посредством открытия продувочного клапана 112 адсорбера (ПКА) и вентиляционного клапана 114 адсорбера.

Адсорбер 22 содержит вентиляционное отверстие 27 для направления газов из адсорбера 22 в атмосферу при сохранении или удержании топливных паров из топливного бака 218. Вентиляционное отверстие 27 также выполнено с возможностью пропускания свежего воздуха в адсорбер 22 топливных паров при удалении скопившихся топливных паров на впуск 23 двигателя по продувочным линиям 90 или 92 (в зависимости от уровня наддува) и через продувочный клапан 112. Несмотря на то, что в этом примере вентиляционное отверстие 27 показано сообщающимся со свежим, не нагретым воздухом, могут быть использованы и другие модификации. Вентиляционное отверстие 27 может содержать вентиляционный клапан 114 адсорбера для регулировки потока воздуха и паров между адсорбером 22 и атмосферой. Вентиляционный клапан может быть открыт во время накопления топливных паров (например, при заправке топливного бака и когда двигатель не работает), чтобы воздух, отделенный от топливных паров после прохождения через адсорбер, можно было вытолкнуть в атмосферу. Аналогично во время продувки (например, во время регенерации адсорбера и во время работы двигателя) может быть открыт вентиляционный клапан, чтобы позволить потоку свежего воздуха отделиться от топливных паров, скопившихся в адсорбере.

Топливные пары, выпущенные из адсорбера 22, например, во время продувки, могут быть направлены во впускной коллектор 160 двигателя по продувочной линии 28. Поток паров по продувочной линии 28 (например, продувочный поток) можно регулировать продувочным клапаном 112 адсорбера, соединенным между адсорбером топливных паров и впуском двигателя. Количество и скорость паров, выпущенных продувочным клапаном 112 адсорбера, можно определить при помощи коэффициента заполнения соответствующего соленоида продувочного клапана адсорбера (не показан). Таким образом, коэффициент заполнения соленоида продувочного клапана адсорбера можно определить при помощи блока управления трансмиссией (БУТ) автомобиля, например, контроллера 12, в соответствии с рабочими условиями двигателя, содержащими, например, частоту вращения-нагрузку двигателя, воздушно-топливное отношение, загрузку адсорбера и т.д. Коэффициент заполнения может содержать частоту (например, скорость) открытия и закрытия продувочного клапана 112 адсорбера.

В продувочной линии 28 может быть установлен вспомогательный обратный клапан адсорбера (не показан) для предотвращения направления газов давлением во впускном коллекторе в обратном направлении по отношению к продувочному потоку. Таким образом, может потребоваться обратный клапан, если продувочный клапан адсорбера не точно отрегулирован по времени, или сам продувочный клапан адсорбера может быть принудительно открыт посредством высокого давления во впускном коллекторе. Оценка абсолютного давления во впускном коллекторе (ДВК) может быть произведена датчиком 182 ДВК, соединенным с впускным коллектором 160 и взаимодействующим с контроллером 12. В качестве альтернативного варианта, заключение о ДВК можно сделать на основе других рабочих условий двигателя, таких как массовый расход воздуха (МРВ), согласно измеренному датчиком МРВ, соединенным с впускным коллектором.

Показан контур 202 РОГ низкого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из выпускного канала 170 на впускной воздушный канал 140 выше по потоку от турбонагнетателя 120, но ниже по потоку от второго датчика 175 содержания кислорода. Таким образом, второй датчик 175 содержания кислорода может быть расположен во впускном воздушном канале 140 ниже по потоку от шланга 252 ПВК с наддувочной стороны и канала 99 и выше по потоку от контура 202 РОГ низкого давления. Таким образом, при условии открытого клапана 204 РОГ-НД поток РОГ может оказывать воздействие на выходной сигнал от первого датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе, но не второго датчика 175 содержания кислорода во впускном воздухе.

Углеводороды продувки могут быть направлены во впускной коллектор 160 по наддувочному тракту 92 или вакуумному тракту 90 на основе рабочих условий двигателя. В частности, при условиях, когда работает турбонагнетатель 120 для подачи наддувочного воздуха во впускной коллектор, повышенное давление во впускном коллекторе приводит к закрытию клапана 94 одностороннего действия в вакуумном тракте 90 и открытию клапана 96 одностороннего действия в наддувочном тракте 92. В результате, продувочный воздух направляют во впускной воздушный канал 140 ниже по потоку от воздушного фильтра 156 и выше по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха по наддувочному тракту 92. В данном случае продувочный воздух вводится выше по потоку от датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе. В некоторых вариантах осуществления, как изображено, в наддувочном тракте может быть установлен расходомер 98 Вентури, чтобы продувочный воздух направлялся на впуск после прохождения через расходомер Вентури и канал 99. Это обеспечивает преимущество для потока продувочного воздуха, состоящее в его использовании для создания вакуума.

В условиях работы двигателя 10 без наддува повышенный вакуум во впускном коллекторе приводит к открытию клапана 94 одностороннего действия в вакуумном тракте и закрытию клапана 96 одностороннего действия в наддувочном тракте 96. В результате, продувочный воздух направляют во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 по вакуумному тракту 90. В данном случае продувочный воздух вводят ниже по потоку от первого датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе и второго датчика 175 содержания кислорода и поэтому он не влияет на выходные сигналы от первого датчика 172 содержания кислорода и второго датчика 175 содержания кислорода.

Углеводороды ПВК могут быть также направлены во впускной коллектор 160 по шлангу 252 ПВК с наддувочной стороны или по шлангу 254 ПВК с вакуумной стороны на основе рабочих условий двигателя. В частности, просачивающиеся газы из цилиндров 14 двигателя проходят мимо колец поршня и входят в картер 255. При условиях, когда работает турбонагнетатель 120 для подачи наддувочного воздуха во впускной коллектор, повышенное давление во впускном коллекторе приводит к закрытию клапана 256 одностороннего действия в шланге 254 ПВК с вакуумной стороны. В результате, при работе двигателя с наддувом газы ПВК проходят в первом направлении (стрелка 264) и поступают на впуск двигателя выше по потоку от датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе. В частности, воздух ПВК направляют во впускной воздушный канал 140 ниже по потоку от воздушного фильтра 156 и выше по потоку от второго датчика 175 содержания кислорода по шлангу 252 ПВК с наддувочной стороны. Поток ПВК может быть направлен во впускной канал по каналу через маслоотделитель 260 с наддувочной стороны. Маслоотделитель с наддувочной стороны может быть встроен в крышку кулачка или установлен как внешний компонент. Таким образом, в условиях работы с наддувом газы ПВК входят выше по потоку от первого датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе и второго датчика 175 содержания кислорода и поэтому влияют на выходные сигналы от обоих датчиков содержания кислорода. Условия работы с наддувом могут предусматривать, что давление во впускном коллекторе превышает давление окружающей среды.

Для сравнения, в условиях работы двигателя 10 без наддува повышенный вакуум во впускном коллекторе приводит к открытию клапана 256 одностороннего действия в шланге 254 ПВК с вакуумной стороны. В результате, при работе двигателя без наддува газы ПВК проходят во втором направлении (стрелка 262), отличающемся от первого направления, и поступают на впуск двигателя ниже по потоку от датчика содержания кислорода во впускном воздухе. На изображенном примере второе направление потока ПВК при работе двигателя без наддува противоположно первому направлению потока ПВК при работе двигателя с наддувом (при сравнении стрелок 262 и 264). В частности, при работе без наддува воздух ПВК направляют во впускной коллектор 160 непосредственно ниже по потоку от дросселя 158 по шлангу 254 ПВК с вакуумной стороны. Поток ПВК может быть направлен во впускной коллектор 160 по каналу через маслоотделитель 258 с вакуумной стороны. В данном случае воздух ПВК вводят ниже по потоку от первого датчика 172 содержания кислорода во впускном воздухе и второго датчика 175 содержания кислорода, и поэтому он не влияет на выходные сигналы от первого датчика 172 содержания кислорода и второго датчика 175 содержания кислорода. Таким образом, благодаря определенной конфигурации двигателя, при работе двигателя с наддувом углеводороды ПВК и углеводороды продувочного воздуха вводят во впускной коллектор выше по потоку от датчика содержания кислорода во впускном воздухе и во впускной коллектор двигателя ниже по потоку от датчика содержания кислорода во впускном воздухе в условиях работы без наддува.

Таким образом, системы, представленные на ФИГ. 1-2, предусматривают систему двигателя, содержащую двигатель, содержащий: впускной коллектор; картер, соединенный с впускным коллектором посредством клапана ПВК; турбонагнетатель с впускным компрессором, газовой турбиной и охладителем наддувочного воздуха; впускной дроссель, соединенный с впускным коллектором ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха; адсорбер, выполненный с возможностью приема топливных паров из топливного бака, при этом адсорбер соединен с впускным коллектором посредством продувочного клапана; систему РОГ, содержащую канал для рециркуляции остаточных продуктов выхлопа, начиная ниже по потоку от турбины до места выше по потоку от компрессора, через клапан РОГ; первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе, соединенный с впускным коллектором ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; второй датчик содержания кислорода ниже по потоку от места, в котором газы ПВК поступают во впускной канал, и выше по потоку от места, в котором газы РОГ поступают во впускной канал; контроллер с машиночитаемыми инструкциями для: при первом условии, при котором двигатель работает с наддувом, определения потока РОГ на основе разницы между измерениями содержания кислорода двух датчиков содержания кислорода и изменения положения клапана РОГ на основе определенного потока РОГ, и при втором условии, при котором двигатель работает без наддува, определения потока РОГ на основе либо разницы между выходными сигналами от двух датчиков содержания кислорода, либо только выходных сигналов от первого датчика содержания кислорода. Получение информации о потоке РОГ предполагает определение разницы между содержанием кислорода на двух датчиках содержания кислорода при работе двигателя с наддувом, при этом продувка активирована, и поток РОГ превышает пороговое значение.

Машиночитаемые инструкции могут также содержать инструкции для оценки продувочного потока на основе изменения содержания кислорода во впускном воздухе при изменении положения продувочного клапана, при этом изменение содержание кислорода во впускном воздухе представляет собой изменение содержания кислорода во впускном воздухе, измеренное между первым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода во впускном воздухе при открытом продувочном клапане и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода во впускном воздухе при закрытом продувочном клапане.

Как описано ранее, датчики содержания кислорода во впускном воздухе можно использовать для измерения величины РОГ во впускном наддувочном воздухе в качестве функции разницы между оценками содержания кислорода каждого датчика из-за добавления РОГ как разбавителя. Таким образом, по мере увеличения РОГ один из датчиков может давать выходной сигнал или ток накачки, соответствующий меньшей концентрации кислорода. На основе выходных сигналов от двух датчиков содержания кислорода получают информацию о разнице в концентрации кислорода между двумя датчиками, и делают заключение о разбавлении впускного воздуха посредством РОГ.

На ФИГ. 1-2 дополнительно может быть предусмотрена система для двигателя, содержащая: первый и второй параллельные впускные каналы, содержащие первый и второй турбонагнетатели, соответственно, и выполненные с возможностью пропускания наддувочного воздуха в общий впускной канал, соединенный с впускным коллектором двигателя, картер, соединенный со вторым впускным каналом через наддувочный тракт ПВК, топливный адсорбер, выполненный с возможностью получения топливных паров из топливного бака; при этом топливный адсорбер соединен со вторым впускным каналом через наддувочный тракт продувки, канал рециркуляции отработавших газов (РОГ) низкого давления, присоединенный между выпускным каналом ниже по потоку от газовой турбины первого турбонагнетателя и первым впускным каналом выше по потоку от впускного компрессора первого турбонагнетателя, при этом канал РОГ низкого давления содержит клапан РОГ низкого давления, первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе, расположенный в общем впускном канале, второй датчик содержания кислорода во впускном воздухе, расположенный во втором впускном канале ниже по потоку от места соединения наддувочного тракта ПВК и наддувочного тракта продувки со вторым впускным каналом, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для: во время первого условия, при котором двигатель работает с наддувом, регулировки клапана РОГ низкого давления на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода во впускном воздухе. Машиночитаемые инструкции дополнительно содержат инструкции для, во время второго условия, при котором двигатель работает без наддува, регулировки РОГ на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода или разницы между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода. Система двигателя может дополнительно содержать впускной дроссель, соединенный с впускным коллектором ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе.

На ФИГ. 1-2 дополнительно может быть предусмотрена система, содержащая: первый датчик содержания кислорода, расположенный во впускном канале ниже по потоку от впуска рециркуляции отработавших газов (РОГ) от канала РОГ, второй датчик содержания кислорода, расположенный во впускном канале выше по потоку от впуска РОГ и ниже по потоку от места, в котором газы принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочные газы топливного адсорбера поступают во впускной канал в условиях работы с наддувом, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для: регулировки потока РОГ на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода в условиях работы с наддувом. Машиночитаемые инструкции дополнительно содержат инструкции для регулировки потока РОГ на основе разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом в условиях работы с наддувом. Машиночитаемые инструкции дополнительно содержат инструкции для, в условиях работы без наддува (например, двигатель работает без наддува, чтобы турбонагнетатель не увеличивал давление впускного воздуха), регулировки потока РОГ на основе одного из следующего: первого выходного сигнала, но не второго выходного сигнала или разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом. Система дополнительно содержит турбонагнетатель, содержащий турбину, выполненную с возможностью приведения в работу компрессора, и причем условия работы с наддувом предусматривают приведение компрессора в работу турбиной для обеспечения наддува воздуха во впускном канале. Система дополнительно содержит выпускной канал, и причем канал РОГ направляет отработавшие газы из выпускного канала ниже по потоку от турбины во впускной канал выше по потоку от компрессора. Система дополнительно содержит впускной дроссель, соединенный с впускным коллектором, и причем первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе дополнительно расположен во впускном канале ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускного дросселя. Канал РОГ содержит клапан РОГ, и причем регулировка потока РОГ подразумевает регулировку положения клапана РОГ в соответствии с разницей между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом при работе двигателя с наддувом.

ФИГ. 3 показывает график 300, изображающий воздействие продувочного воздуха и воздуха ПВК на концентрацию кислорода по оценке первого датчика содержания кислорода во впускном коллекторе (например, первый датчик 172 содержания кислорода во впускном воздухе на ФИГ. 1-2). В частности, карта 300 показывает концентрацию кислорода по оценке датчика содержания кислорода во впускном коллекторе по оси y и содержание углеводородов (УВ), как продувки, так и ПВК, по оси х при данном уровне РОГ. По мере увеличения величины УВ продувки и ПВК, входящих в воздухозаборную систему низкого давления, например, когда продувочный клапан и/или клапан ПВК активирован в условиях работы с наддувом, углеводороды реагируют с кислородом на чувствительном элементе датчика содержания кислорода во впускном воздухе. При потреблении кислорода выделяются вода и двуокись углерода. В результате, расчетная концентрация кислорода снижается, даже если величина потока РОГ может оставаться неизменной. Такое снижение концентрации кислорода по оценке датчика кислорода может означать увеличенное разбавление (или замену кислорода посредством РОГ). Таким образом, контроллер может сделать заключение о большей величине потока РОГ, чем присутствует фактически (например, контроллер переоценивает РОГ). При отсутствии коррекции по воздействию углеводородов контроллер может уменьшить поток РОГ в ответ на ошибочную индикацию большего разбавления РОГ, снижая контроль РОГ. Например, в условиях продувочного потока и/или потока ПВК, приводящих к переоценке РОГ, контроллер может уменьшить открытие клапана РОГ в ответ на более высокую оценку РОГ (на основе более низкого измерения содержания кислорода во впускном воздухе датчиком содержания кислорода во впускном воздухе). Однако, фактическая РОГ может быть ниже расчетного уровня. Поэтому поток РОГ может быть ошибочно сокращен вместо его поддержания или увеличения. Это может, в свою очередь, привести к увеличенным выбросам двигателя и/или ухудшенной экономии топлива и/или производительности двигателя.

Таким образом, следует понимать, что углеводороды продувки и/или ПВК поступают во впускной коллектор (непосредственно), в условиях работы без наддува. Следовательно, в условиях работы без наддува, продувочный поток поступает ниже по потоку от датчика содержания кислорода во впускном воздухе и поэтому не искажает показания датчика. Однако, во время условия наддува продувочный поток поступает в воздухозаборную систему низкого давления выше по потоку от датчика содержания кислорода во впускном воздухе. В результате, только в условиях работы с наддувом выходной сигнал от датчика искажается продувочным потоком.

В одном из примеров с помощью регулировки измерения кислорода во входящем воздухе на основе продувочного потока и потока ПВК можно повысить точность оценок потока РОГ. В частности, если двигатель работает с наддувом, контроллер двигателя (такой, как контроллер 12, изображенный на ФИГ. 1) может использовать второй датчик содержания кислорода (такой, как датчик 175 содержания кислорода, изображенный на ФИГ. 1-2), расположенный ниже по потоку от места, в котором газы ПВК и продувочные газы поступают во впускной канал, но выше по потоку от места, в котором газы РОГ поступают во впускной канал. Таким образом, оба датчика содержания кислорода могут испытывать воздействие продувочного потока и потока ПВК. Однако, только первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе может испытывать воздействие потока РОГ. Таким образом, различие между содержаниями кислорода, оцененными каждым датчиком содержания кислорода, может соответствовать потоку РОГ.

Что касается ФИГ. 4, способ 400 показан для регулировки работы РОГ на основе изменения в содержании кислорода во впускном воздухе, измеренному двумя датчиками содержания кислорода, расположенными в различных местах во впускной системе относительно канала РОГ, отверстия ПВК и продувочного отверстия. Канал РОГ может быть каналом РОГ низкого давления, пропускающим отработавшие газы из выпускного канала двигателя, расположенного ниже по потоку от турбины турбонагнетателя, во впускной канал, расположенный выше по потоку от компрессора турбонагнетателя. Как описано выше, во время потока РОГ оценка РОГ основана на разности в оценках содержания кислорода во впускном воздухе, полученных двумя датчиками содержания кислорода, при этом одна оценка получена согласно газам ПВК и продувочным газам, и не газам РОГ, а вторая оценка получена согласно газам ПВК, продувочным газам и газам РОГ. В результате, можно получить более точную оценку потока РОГ, что приводит к усилению контроля системой РОГ и снижению выбросов. Как описано выше, в одном из примеров кислород во впускном воздухе можно измерить двумя датчиками содержания кислорода во впускном воздухе, такими как первый датчик 172 содержания кислорода и второй датчик 175 содержания кислорода во впускном воздухе, показанными на ФИГ. 1-2. Первый датчик содержания кислорода (например, датчик 172 содержания кислорода РОГ) может быть расположен таким образом, что в условиях работы двигателя с наддувом газы ПВК, продувочные газы и газы РОГ проходят мимо датчика. Второй датчик содержания кислорода (например, второй датчик 175 содержания кислорода во впускном воздухе) может быть расположен таким образом, что при условиях работы с наддувом газы ПВК и продувочные газы проходят мимо датчика, а РОГ - нет. Инструкции для выполнения способа 400 могут содержаться в запоминающем устройстве контроллера двигателя, такого как контроллер 12, показанный на ФИГ. 1.

Способ начинается с шага 402 оценкой и/или измерением условий работы двигателя. В одном из примеров, к рабочим условиям двигателя могут быть отнесены частота вращения двигателя и нагрузка, требуемый крутящий момент, массовый расход воздуха, давление в коллекторе (ДВК), РОГ, положение клапана РОГ, клапана ПВК и продувочного клапана топливного адсорбера (ПКА), наддув, требуемое разбавление смеси в двигателе, температура двигателя, БД и т.д. На шаге 404 способ подразумевает определение того, активирована ли РОГ. Как было описано выше, РОГ может быть активирована, если клапан РОГ (например, клапан 204 низкого давления РОГ, показанный на ФИГ. 1), открыт хотя бы частично, а РОГ проходит через канал РОГ низкого давления во впуск двигателя. Если РОГ не активирована (например, клапан РОГ находится в закрытом положении, и РОГ не проходит), способ возвращается. В качестве альтернативы, если РОГ активирована на шаге 404, способ переходит к шагу 406, чтобы определить, подается ли наддув в двигатель. В двигатель может подаваться наддув, когда турбонагнетатель, расположенный между впускным каналом и выпускным каналом (например, турбонагнетатель 130), подает наддув для пропускания наддувочного воздуха через впускной канал. В одном из примеров при определении, подается ли наддув в двигатель, может также определяться, превышает ли давление в коллекторе давление на входе компрессора (ДнВК).

Если на шаге 406 в двигатель подается наддув, способ переходит к шагу 410, считываются измерения содержания кислорода как с первого датчика содержания кислорода (например, первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе), так и второго датчика содержания кислорода (например, второго датчика содержания кислорода во впускном воздухе), как подробно описано ниже. Таким образом, каждый датчик содержания кислорода можно использовать для получения двух различных оценок концентрации кислорода во впускном воздухе. Как описано выше, первый датчик содержания кислорода расположен ниже по потоку от места рециркуляции газов РОГ (например, газов РОГ низкого давления), в то время как второй датчик содержания кислорода расположен выше по потоку от точки ввода РОГ. Таким образом, компоненты впускного воздуха, проходящего мимо двух датчиков, могут отличаться, когда активирована РОГ. Впускной воздух, проходящий мимо первого датчика содержания кислорода, может содержать углеводороды от ПВК, продувки и РОГ, тогда как впускной воздух, проходящий мимо второго датчика содержания кислорода, может содержать только углеводороды от ПВК и продувки. Дополнительные углеводороды от РОГ могут действовать как разбавители таким образом, что содержание кислорода во впускном воздухе, измеренное первым датчиком содержания кислорода, будет иметь меньшую концентрацию, чем во впускном воздухе, проходящем мимо второго датчика содержания кислорода. В результате, два датчика содержания кислорода могут дать различные оценки содержания кислорода во впускном воздухе. В частности, первый датчик содержания кислорода может дать более низкую оценку содержания кислорода во впускном воздухе, чем второй датчик содержания кислорода.

Кроме того, способ на шаге 410 может предусматривать одновременное получение первой оценки содержания кислорода (например, через первый выходной сигнал) от первого датчика содержания кислорода и второй оценки содержания кислорода (например, через второй выходной сигнал) от второго датчика содержания кислорода. Таким образом, можно одновременно и в сравнении друг с другом проводить два измерения содержания кислорода двумя различными датчиками содержания кислорода. В другом примере, получение первой оценки содержания кислорода первым датчиком содержания кислорода может быть немного задержано относительно времени получения второй оценки содержания кислорода вторым датчиком содержания кислорода из-за передаточного запаздывания вследствие разного положения этих двух датчиков вдоль впускного канала. Таким образом, два датчика содержания кислорода могут брать пробы приблизительно одного и того же впускного воздуха.

В качестве альтернативного варианта, если двигатель работает без наддува (например, называемое также условием работы без наддува, при котором ДВК меньше ДнВК), при одном варианте осуществления способ 400 может перейти к шагу 408, чтобы измерить концентрацию кислорода во впускном воздухе посредством первого датчика содержания кислорода и определить изменение в содержании кислорода во впускном воздухе относительно опорной точки. Опорной точкой может быть содержание кислорода, измеренное первым датчиком содержания кислорода, когда был закрыт клапан РОГ (например, клапан 204 РОГ), и газы РОГ не проходили во впускной коллектор. Таким образом, способ на шаге 408 может подразумевать вычитание результата измерения кислорода во впускном воздухе (например, выходного сигнала от датчика содержания кислорода во впускном воздухе) из опорной точки, измеренной при выключенной РОГ. Как было указано выше, опорная точка может быть заранее заданной точкой, при которой датчик работал без РОГ (нулевая точка). Таким образом, полученное значение может быть общим изменением содержания кислорода во впускном воздухе (в датчике содержания кислорода во впускном воздухе) из-за присутствия разбавителей в потоке воздуха (например, наддувочного воздуха). Так как двигатель работает без наддува даже если продувочный поток активирован, он закачивался бы ниже по потоку от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе, не оказывая воздействия тем самым на измерение датчика. Таким образом, в этом случае разбавители в наддувочном воздухе на шаге 408 могут представлять собой только РОГ (или в основном только РОГ), а не углеводороды из продувочного потока или потока ПВК. Изменение концентрации кислорода тогда можно использовать для получения заключения о величине потока РОГ. Способ затем может вернуться.

Однако, в другом варианте осуществления, если двигатель работает без наддува, способ 400 может перейти к шагу 410 вместо шага 408, как описано выше. Так как углеводороды от ПВК и системы продувки поступают во впускной коллектор, ниже по потоку от обоих датчиков содержания кислорода, при выключенном наддуве, они могут оказывать воздействие на измерения какого-либо датчика. Таким образом, углеводороды РОГ могут быть единственным компонентом, присутствующим в датчике содержания кислорода РОГ, а не втором датчике содержания кислорода.

Все компоненты, присутствующие в воздухе, проходящем мимо второго датчика содержания кислорода, могут также присутствовать в воздухе, проходящем мимо датчика содержания кислорода РОГ. Таким образом, любые различия в содержании кислорода, измеренном двумя датчиками, в условиях работы двигателя без наддува, могут быть результатом разбавления посредством углеводородов РОГ и, таким образом, могут указывать на поток РОГ. Таким образом, выходной сигнал от вторых датчиков содержания кислорода могут служить опорой для выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода вместо использования опорной точки, как описано выше на шаге 408. Таким образом, два датчика содержания кислорода могут по-прежнему использоваться для оценки потока РОГ в условиях работы двигателя как с наддувом, так и без наддува.

В дополнительном варианте осуществления, если двигатель работает без наддува, первый датчик содержания кислорода можно использовать исключительно для оценки потока РОГ, как описано выше на шаге 408, но помимо этого, измерения от второго датчика содержания кислорода могут быть сохранены в памяти контроллера (например, контроллера 12). Таким образом, выходные сигналы от второго датчика содержания кислорода могут быть сохранены в памяти контроллера, в условиях работы двигателя без наддува, при которых газы ПВК и продувочные газы не проходят мимо второго датчика содержания кислорода. Когда двигатель работает с наддувом, выходные сигналы от второго датчика содержания кислорода можно сравнивать с сохраненными опорными выходными сигналами, полученными, при выключенном наддуве для оценки продувочного потока и/или потока ПВК. В частности, концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода при активированном наддуве, может быть ниже, чем концентрация кислорода, измеренная при выключенном наддуве, из-за дополнительных углеводородов из продувочных газов и/или газов ПВК, присутствующих во впускном воздухе. Таким образом, различие между концентрациями кислорода, измеренными при активированной продувке и в условиях отсутствия продувки может указывать на величину продувочных газов и газов ПВК, проходящих мимо второго датчика содержания кислорода, в условиях работы двигателя с наддувом. Продолжая с шага 410, контроллер может использовать различие между двумя оценками датчика содержания кислорода, чтобы определить поток РОГ на шаге 412. В частности, концентрацию кислорода, измеренную первым датчиком содержания кислорода, можно вычесть из концентрации кислорода, измеренной вторым датчиком содержания кислорода. Оставшееся содержание кислорода может быть разбавлено или заменено углеводородами из газа РОГ. Иными словами, различие в оценках концентрации кислорода, полученных двумя датчиками содержания кислорода, может представлять собой концентрацию газа РОГ во впускном воздухе, проходящем мимо датчика содержания кислорода РОГ.

После оценки содержания РОГ во впускном воздухе на шаге 412 способ 400 может перейти к шагу 414 и отрегулировать клапан РОГ и работу двигателя на основе расчетного потока РОГ (определенного на шаге 412) и требуемого потока РОГ. Требуемый поток может быть основан на рабочих параметрах двигателя, таких как нагрузка двигателя, частота вращения двигателя, температура двигателя, температура отработавших газов и т.д., измеряемых множеством датчиков двигателя. Например, если расчетный поток РОГ превышает требуемый поток РОГ, контроллер может уменьшить открытие клапана РОГ, чтобы уменьшить поток РОГ до требуемого потока. В другом примере, если расчетный поток РОГ ниже требуемого потока РОГ, контроллер может увеличить открытие клапана РОГ, чтобы увеличить поток РОГ до требуемого потока. В некоторых примерах можно отрегулировать дополнительные рабочие параметры двигателя на основе определенного потока РОГ. Например, момент зажигания, угол открытия дроссельной заслонки и/или впрыск топлива можно отрегулировать на основе определенного потока РОГ.

Таким образом, ФИГ. 4 может содержать способ для оценки потока РОГ в условиях работы двигателя как с наддувом, так и без наддува. Способ может подразумевать, в условиях работы с наддувом, определение разности между содержанием кислорода во впускном воздухе, измеренном двумя датчиками содержания кислорода. Первый датчик 172 содержания кислорода может быть расположен ниже по потоку от места, в котором газы РОГ рециркулируются во впускной коллектор так, что, в условиях работы двигателя с наддувом, впускной воздух, проходящий мимо датчика содержания кислорода, может содержать углеводороды от ПВК, продувки и РОГ. Другой датчик (второй датчик 175 содержания кислорода) может быть расположен ниже по потоку от впуска ПВК и продувочного впуска, но выше по потоку от впуска РОГ так, что в условиях работы с наддувом только углеводороды ПВК и продувки могут оказывать воздействие на оценку содержания кислорода датчиком содержания кислорода. Таким образом, в условиях работы с наддувом различие между оценками содержания кислорода датчиками содержания кислорода может быть характерным для величины потока РОГ. Когда двигатель работает без наддува, поток РОГ можно оценить, используя либо тот же способ, что и во время условий с наддувом, либо используя только первый датчик 172 содержания кислорода для оценки содержания кислорода во впускном воздухе, и сравнивая содержание кислорода относительно опорного содержания кислорода, измеренного при выключенной РОГ. Кроме того, в условиях работы двигателя с наддувом, второй датчик 175 содержания кислорода можно использовать для оценки величины продувочного потока и/или величины потока ПВК, посредством сравнения содержания кислорода, измеренного вторым датчиком содержания кислорода, с опорным содержанием кислорода, измеренным при выключенном наддуве.

Таким образом, в качестве одного из вариантов осуществления, способ для двигателя содержит: во время работы с наддувом, регулировку рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода, расположенного во впускном канале и подверженного воздействию газов РОГ, и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода, не подверженного воздействию газов РОГ, но при этом подверженного воздействию каждого из газов принудительной вентиляции картера и продувочного потока. Регулировка РОГ на основе первого выходного сигнала и второго выходного сигнала предусматривает регулировку РОГ на основе разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом. Способ дополнительно содержит во время работы двигателя без наддува регулировку РОГ на основе одного из следующего: первый выходной сигнал от первого датчика содержания кислорода или разность между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода.

Первый датчик содержания кислорода подвержен воздействию газов РОГ, проходящих из канала РОГ во впускной канал, а также газов принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочного потока, когда двигатель работает с наддувом. Регулировка РОГ предусматривает регулировку положения клапана РОГ, расположенного внутри канала РОГ, пропускающего газы РОГ из выпускного канала во впускной канал. Первый датчик содержания кислорода расположен во впускном канале ниже по потоку от места соединения канала РОГ с впускным каналом. Второй датчик содержания кислорода расположен во впускном канале выше по потоку от места соединения канала РОГ с впускным каналом и ниже по потоку от места, в котором углеводороды принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочного потока поступают во впускной канал во время работы двигателя с наддувом. Способ дополнительно содержит во время работы двигателя с наддувом оценку одного или более продувочных потоков и потоков ПВК на основе разности между вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода и третьим выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода во время работы двигателя без наддува. В одном из примеров двигатель оснащен двумя турбонагнетателями с первым впускным каналом, соединенным со впуском ПВК и со впуском продувочного потока топливного адсорбера к первому впускному каналу и со вторым впускным каналом, соединенным с каналом РОГ, причем второй датчик содержания кислорода расположен в первом впускном канале ниже по потоку от впуска ПВК и впуска продувочного потока топливного адсорбера; и причем первый датчик содержания кислорода расположен в общем впускном канале, в котором газы из первого и второго впускных каналов поступают в общий впускной канал. Работа с наддувом подразумевает подачу турбонагнетателем, расположенным между впускным каналом и выпускным каналом, наддува для пропускания наддувочного воздуха через впускной канал.

На ФИГ. 5 показан график 500, изображающий изменения в выходных сигналах от двух датчиков содержания кислорода во впускном воздухе в ответ на изменения в продувочном потоке топливного адсорбера, потоке ПВК и потоке РОГ во время работы двигателя с наддувом и без наддува. На графике 500 показаны изменения в наддуве на участке 502, продувочный поток на участке 504, поток ПВК на участке 506 и поток РОГ на участке 508. Кроме того, на графике 500 показано, как концентрация кислорода во впускном воздухе, измеренная первым датчиком содержания кислорода во впускном воздухе (участок 512) и измеренная вторым датчиком содержания кислорода во впускном воздухе (участок 510), может измениться в ответ на изменения в потоке РОГ, наддуве, продувочном потоке и потоке ПВК. Наддув может быть включен, когда работает один или более турбонагнетателей, обеспечивая наддув для пропускания наддувочного воздуха через впускной канал, и может быть выключен, когда указанные турбонагнетатели не работают. Продувочный поток и поток ПВК могут представлять собой величину продувочных газов и газов ПВК, проходящих во впускной коллектор. Продувочные газы и газы ПВК могут проходить непосредственно во впускной коллектор, минуя датчики содержания кислорода в условиях работы без наддува. В условиях работы с наддувом продувочные газы и газы ПВК могут проходить мимо датчиков содержания кислорода. Первым датчиком содержания кислорода во впускном воздухе может быть первый датчик 172 содержания кислорода (ФИГ. 1) и вторым датчиком содержания кислорода во впускном воздухе может быть второй датчик 175 содержания кислорода (ФИГ. 1). Первый и второй датчики содержания кислорода во впускном воздухе могут быть расположены во впускном канале таким образом, что в условиях работы с наддувом газы ПВК и/или продувочные газы могут проходить мимом датчиков и оказывать воздействие на выходные сигналы от датчиков. Однако, в условиях работы без наддува газы ПВК и/или продувочные газы могут проходить непосредственно во впускной коллектор, минуя датчики и не оказывая воздействия на их выходные сигналы. Дополнительно, первый датчик содержания кислорода может быть расположен ниже по потоку от места, в котором рециркулируются газы РОГ таким образом, что газы РОГ могут оказывать воздействие на выходной сигнал от первого датчика содержания кислорода в условиях работы двигателя с наддувом и без наддува, пока клапан РОГ (например, клапан 204 РОГ) открыт, и РОГ рециркулируется во впускной коллектор.

Как было описано выше, в соответствии с ФИГ. 4, два датчика содержания кислорода во впускном воздухе можно использовать для оценки потока РОГ в двигателе с турбонагнетателем. Выходные сигналы от обоих датчиков содержания кислорода могут испытывать воздействие потока ПВК и/или продувочного потока, в условиях работы двигателя с наддувом. Таким образом, углеводороды из продувочных газов и газов ПВК могут снизить содержание кислорода во впускном воздухе, измеренном двумя датчиками содержания кислорода. Другими словами, впускной воздух может быть разбавлен газами ПВК и продувочными газами, и в результате может иметь более низкую концентрацию кислорода, что может отразиться в оценках датчиков содержания кислорода. Однако, в условиях работы без наддува газы ПВК и/или продувочные газы не проходят мимо датчиков содержания кислорода и, таким образом, не оказывают воздействие на их выходные сигналы. Кроме того, выходные сигналы от первого, а не второго датчика содержания кислорода подвержены воздействию изменений потока РОГ. Таким образом, увеличение потока РОГ может привести к снижению содержания кислорода во впускном воздухе, измеренного первым датчиком содержания кислорода. Таким образом, во время РОГ содержание кислорода во впускном воздухе, измеренное первым датчиком содержания кислорода, может быть ниже содержания кислорода, измеренного вторым датчиком содержания кислорода. Разницу между содержанием кислорода, измеренным каждым датчиком содержания кислорода, можно затем использовать для получения заключения о величине потока РОГ. Это особенно полезно во время условий работы с наддувом, при которых выходные сигналы от первого датчика содержания кислорода могут быть подвержены воздействию потока РОГ, продувочного потока и/или потока ПВК. В условиях работы с наддувом может быть трудно отличить поток РОГ от потока ПВК и/или продувочного потока с помощью только первого датчика содержания кислорода. Таким образом, первый датчик содержания кислорода может зарегистрировать продувочный поток и/или поток ПВК как дополнительный разбавитель РОГ и может дать более высокую оценку для потока РОГ, чем фактическая величина потока РОГ. Таким образом, второй датчик содержания кислорода можно использовать для вычитания компонентов из потока ПВК и/или продувочного потока, которые могут оказывать воздействие на содержание кислорода, измеренное первым датчиком содержания кислорода. Тем самым газы РОГ, проходящие мимо первого датчика содержания кислорода, могут быть изолированы, и можно сделать заключение о величине потока РОГ.

При запуске перед моментом времени t₁ наддув выключен (участок 502), продувочный поток расположен на более низком первом уровне P₁ (участок 504), поток ПВК расположен на более низком первом уровне F₁ (участок 506), а поток РОГ - на более низком первом уровне E₁ (участок 508). P₁ и F₁ могут быть практически нулевыми, такими, что продувочные газы и/или газы ПВК практически не проходят во впускной коллектор. В другом примере Р₁ и/или F₁ могут быть выше нуля, такими, что продувочные газы и/или газы ПВК могут проходить во впускной коллектор. Однако, поскольку наддув выключен до момента времени t₁, любые продувочные газы и/или газы ПВК, проходящие во впускной коллектор, могут не проходить мимо ни одного из датчиков содержания кислорода, и, таким образом, могут не оказывать воздействие на содержание кислорода, измеренное датчиками содержания кислорода. E₁ может быть больше нуля и, таким образом, может оказывать воздействие на выходной сигнал от первого датчика содержания кислорода, как видно на участке 512. В частности, из-за газов РОГ, проходящих на первом уровне E₁ до момента времени t₁, первый датчик содержания кислорода может получить более низкую концентрацию кислорода, чем второй датчик содержания кислорода (участок 510). Второй датчик содержания кислорода может оценить первую более высокую концентрацию О₁ кислорода, и разница между концентрациями кислорода, измеренными двумя датчиками содержания кислорода, может составлять величину D₁ такую, что концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, будет меньше, чем О₁ на меньшую первую величину D₁. Таким образом, D₁ может быть равно или быть относительно такой же величиной, что и величина потока РОГ, Е₁, до момента времени t₁.

В момент времени t₁ поток ПВК увеличивается от более низкого первого уровня F₁ до более высокого второго уровня F₂, как видно на участке 506. Наддув остается выключенным в момент времени t₁, и продувочный поток и поток РОГ остаются на их соответствующих нижних первых уровнях Р₁ и E₁. Поскольку двигатель работает без наддува в момент времени t₁, ни первый, ни второй датчики содержания кислорода не испытывают воздействие от увеличения потока ПВК, и, соответственно, концентрации кислорода, измеренные датчиками содержания кислорода, остаются такими же, как перед моментом времени t₁. Таким образом, концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода, остается равной O₁ после момента времени t₁, а концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, меньше O₁ на ту же величину D₁. Как описано выше, D₁ может представлять собой величину потока Е₁ РОГ, проходящего мимо первого датчика содержания кислорода.

В момент времени t₂ продувочный поток увеличивается от более низкого первого уровня Р₁ до более высокого второго уровня Р₂, как видно на участке 504. При этом сокращение потока ПВК создает более высокий второй уровень F₂ относительно более низкого первого уровня F₁, как видно на участке 506 в момент времени t₂. Наддув остается выключенным в момент времени t₂, и поток РОГ остается на его соответствующем более низком первом уровне Е₁. Поскольку двигатель работает без наддува в момент времени t₂, ни первый, ни второй датчики содержания кислорода не испытывают воздействие от увеличения продувочного потока или снижения потока ПВК, и, соответственно, концентрации кислорода, измеренные датчиками содержания кислорода, остаются такими же после момента времени t₂, как и перед моментом времени t₂. Таким образом, концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода, остается равной O₁ после момента времени t₂, а концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, меньше O₁ на ту же величину D₁. Как описано выше, D1 может представлять собой величину потока Е1 РОГ, проходящего мимо первого датчика содержания кислорода.

В момент времени t₃ продувочный поток снижается от более высокого второго уровня Р₂ до более низкого первого уровня Р₁, как видно на участке 504. При этом рост потока ПВК создает более низкий первый уровень F₁ относительно более высокого второго уровня F₂, как видно на участке 506 в момент времени t₃. Поток РОГ остается на его соответствующем более низком первом уровне E₁. Наддув активируют в момент времени t₃, и, в результате, газы ПВК и незначительные продувочные газы начинают проходить мимо двух датчиков содержания кислорода (например, мимо как первого, так и второго датчика содержания кислорода во впускном воздухе). В ответ на компоненты ПВК и продувки во впускном воздухе концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода (участок 510) снижается от более высокого первого уровня O₁ до более низкого второго уровня O₂. Соответственно, концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода (участок 512), уменьшается на величину, аналогичную величине, измеренной вторым датчиком содержания кислорода, так что она меньше, чем O₂ на величину D₁. Таким образом, в момент времени t₃ концентрация кислорода, измеренная двумя датчиками содержания кислорода, может уменьшиться относительно этой же величины в результате того, что оба датчика подвержены воздействию впускного воздуха, содержащего относительно равные величины газов ПВК и продувочных газов.

В момент времени t₄ наддув остается включенным, продувочный поток продолжает быть на более низком первом уровне P₁, а ПВК продолжает быть на более высоком втором уровне F₂. Таким образом, в момент времени t₄ концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода, остается относительно такой же на втором уровне O₂. Однако в момент времени t₄ поток РОГ увеличивается с более низкого первого уровня E₁ до более высокого второго уровня Е₂. В ответ на рост потока РОГ концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, уменьшается до третьего уровня O₃, который может быть меньше, чем O₂, таким что разница между концентрациями кислорода, измеренными двумя датчиками содержания кислорода, увеличивается с более низкой первой величины D₁ до более высокой второй величины D₂. Разность между D₁ и D₂ может быть пропорциональна разности между Е₁ и Е₂. Таким образом, величина увеличения потока РОГ в момент времени t₄ может привести к соответствующей величине уменьшения концентрации кислорода, измеренной первым датчиком содержания кислорода. Кроме того, разница между концентрациями кислорода O₂ и O₃, измеренными в момент времени t₄, может представлять собой поток Е₂ РОГ в момент времени t₄.

В момент времени t₅ наддув остается включенным, продувочный поток продолжает быть на уровне Р₁, а ПВК продолжает быть на уровне F₂. Таким образом, в момент времени t₅ концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода, остается относительно такой же на втором уровне O₂. Однако в момент времени t₅ поток РОГ снижается с более высокого второго уровня Е₂ до более низкого первого уровня Е₁. В ответ на сокращение потока РОГ концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, увеличивается от O₃ обратно до уровня, аналогичного уровню в момент времени t₃, такого что разница между концентрациями кислорода, измеренными двумя датчиками содержания кислорода, падает с более высокой второй величины D₂ до более низкой первой величины D₁. Таким образом, в момент времени t₅ концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, может быть меньше, чем O₂ на величину D₁, при этом D₁, может представлять собой более низкий первый поток Е₁ РОГ.

В момент времени t₆ наддув остается включенным, поток РОГ продолжает быть на уровне E₁, a ПВК продолжает быть на уровне F₂. Однако, в момент времени t₆ продувочный поток увеличивается с более низкого первого уровня Р₁ до более высокого второго уровня Р₂. Таким образом, в ответ на увеличение продувочного потока в момент времени t₅ концентрация кислорода, измеренная вторым датчиком содержания кислорода, уменьшается с O₂ до более низкого четвертого уровня O₄. Соответственно, концентрация кислорода, измеренная первым датчиком содержания кислорода, уменьшается на величину, аналогичную величине, измеренной вторым датчиком содержания кислорода, такую что она меньше, чем O₄ на величину D₁. D₁ может напрямую относиться к величине потока E₁ РОГ в момент времени t₆.

Таким образом, на ФИГ. 5 показано, как концентрация кислорода, измеренная двумя различными датчиками содержания кислорода во впускном воздухе, при этом первый датчик содержания кислорода расположен ниже по потоку, а второй датчик расположен выше по потоку от впуска РОГ к впускному каналу, может быть подвержена воздействию изменений рабочих условий двигателя. Оба датчика содержания кислорода могут аналогичным образом быть подвержены воздействию изменений потока ПВК и продувочного потока, в условиях работы двигателя с наддувом. В частности, увеличение продувочного потока и/или потока ПВК может привести к снижению концентрации кислорода, измеренной двумя датчиками. В условиях работы двигателя без наддува, концентрации кислорода, измеренные датчиками содержания кислорода, могут быть не подвержены воздействию изменений потока ПВК и продувочного потока. В условиях работы двигателя как с наддувом, так и без наддува, изменения потока РОГ могут оказывать воздействие на выходные сигналы от первого датчика содержания кислорода, расположенного ниже по потоку от места, в котором газ РОГ поступает во впускной канал. В частности, увеличение потока РОГ может привести к снижению концентрации кислорода, измеренной датчиком содержания кислорода. Дополнительно, разница между концентрациями кислорода, измеренными двумя датчиками содержания кислорода, может относиться к величине потока РОГ. Таким образом, поток РОГ можно оценить на основе разницы между концентрациями кислорода, измеренными двумя датчиками содержания кислорода.

Таким образом, системы и способы, описанные в настоящей заявке, могут повысить точность оценок потока РОГ, в условиях работы двигателя с наддувом. В частности, разницу между концентрациями кислорода, измеренными с помощью двух различных датчиков содержания кислорода во впускном воздухе, можно использовать для получения заключения о потоке РОГ, когда двигатель работает как с наддувом, так и без наддува. Первый датчик содержания кислорода может быть расположен ниже по потоку от места, в котором газ РОГ рециркулируется, и ниже по потоку от места, в котором газы ПВК и продувочные газы поступают в систему двигателя, в условиях работы двигателя с наддувом. Второй датчик содержания кислорода может быть расположен таким образом, что в него не поступают газы РОГ, но при этом в него действительно поступают продувочные газы и/или газы ПВК, в условиях работы двигателя с наддувом. Таким образом, если РОГ активирована, концентрации кислорода, измеренные первым датчиком содержания кислорода, могут быть ниже оценок, полученных с помощью второго датчика содержания кислорода. Выходные сигналы от обоих датчиков содержания кислорода могут аналогичным образом быть подвержены воздействию увеличения потока ПВК и/или продувочного потока, в условиях работы двигателя с наддувом. Разница между оценками концентрации кислорода, полученными двумя датчиками содержания кислорода, может указывать на величину потока РОГ.

Таким образом, технический эффект определения потока РОГ, во время условий работы двигателя с наддувом, достигается путем сравнения оценок концентрации кислорода двумя датчиками содержания кислорода, при этом один датчик содержания кислорода подвержен воздействию потока РОГ, а другой датчик не подвержен такому воздействию. В частности, концентрацию кислорода, измеренную датчиком содержания кислорода в тракте потока РОГ, можно вычесть из концентрации кислорода, измеренной датчиком кислорода, не находящимся в тракте потока РОГ. Разница между двумя оценками концентрации кислорода может напрямую относиться к величине потока РОГ. В условиях работы двигателя без наддува, два датчика можно продолжать использовать для оценки потока РОГ. В качестве альтернативного варианта, в условиях работы двигателя без наддува, первый датчик может быть использован исключительно для оценки потока РОГ. Датчик содержания кислорода может сравнивать текущие оценки концентрации кислорода с оценками, полученными при выключенной РОГ, для установления величины потока РОГ.

В другом представлении способ для двигателя содержит: в условиях работы как с наддувом, так и без наддува, определение потока РОГ на основе разницы между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода, при этом оба датчика подвержены воздействию газов ПВК и продувочных газов во время работы двигателя с наддувом, и причем только один из датчиков подвержен воздействию газов РОГ в условиях работы двигателя как с наддувом, так и без наддува.

Другое представление подразумевает способ для двигателя, содержащий: в условиях работы с наддувом, определение потока РОГ на основе разнице между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода и, в условиях работы без наддува, определение потока РОГ на основе разнице между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от датчика содержания кислорода, при этом второй выходной сигнал от датчика содержания кислорода получают, когда газ РОГ не проходит, причем первый выходной сигнал получают, когда газ РОГ проходит. Первый датчик содержания кислорода может быть подвержен воздействию потока РОГ и продувочного потока, и потока ПВК, в условиях работы двигателя с наддувом. Второй датчик содержания кислорода может быть подвержен воздействию продувочного потока и потока ПВК, в условиях работы двигателя с наддувом, но не воздействию потока РОГ.

Следует отметить, что представленные в настоящей заявке примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, где раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.

Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения содержит в себе все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут содержать один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть помещены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются помещенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для двигателя (10) заключается в том, что во время работы с наддувом осуществляют регулировку рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе первого выходного сигнала и второго выходного сигнала. Первый выходной сигнал поступает от первого датчика (172) содержания кислорода, расположенного во впускном канале (149) и подверженного воздействию газов РОГ. Второй выходной сигнал поступает от второго датчика (175) содержания кислорода, не подверженного воздействию газов РОГ, но подверженного воздействию газов принудительной вентиляции картера и продувочного потока. Раскрыты варианты выполнения системы для двигателя. Технический результат заключается в повышении точности оценки РОГ. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ для двигателя, содержащий:

во время работы с наддувом регулировку рециркуляции отработавших газов (РОГ) на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода, расположенного во впускном канале и подверженного воздействию газов РОГ, и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода, не подверженного воздействию газов РОГ и подверженного воздействию газов принудительной вентиляции картера и продувочного потока.

2. Способ по п. 1, в котором регулировка РОГ на основе первого выходного сигнала и второго выходного сигнала предусматривает регулировку РОГ на основе разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом, и причем второй выходной сигнал от второго датчика содержания кислорода одновременно не подвержен воздействию газов РОГ и подвержен воздействию каждого из газов принудительной вентиляции картера и продувочного потока.

3. Способ по п. 1, дополнительно содержащий во время работы двигателя без наддува регулировку РОГ на основе одного из следующего: первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода или разности между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода.

4. Способ по п. 1, в котором первый датчик содержания кислорода подвержен воздействию как газов РОГ, проходящих из канала РОГ во впускной канал, так и газов принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочного потока, когда двигатель работает с наддувом.

5. Способ по п. 1, в котором регулировка РОГ предусматривает регулировку положения клапана РОГ, расположенного внутри канала РОГ, пропускающего газы РОГ из выпускного канала во впускной канал.

6. Способ по п. 5, в котором первый датчик содержания кислорода расположен во впускном канале ниже по потоку от места соединения канала РОГ с впускным каналом.

7. Способ по п. 5, в котором второй датчик содержания кислорода расположен во впускном канале выше по потоку от места соединения канала РОГ с впускным каналом и ниже по потоку от места, в котором углеводороды принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочного потока поступают во впускной канал во время работы двигателя с наддувом.

8. Способ по п. 7, дополнительно содержащий во время работы двигателя с наддувом оценку одного или более из продувочного потока и потока ПВК на основе разности между вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода и третьим выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода во время работы двигателя без наддува.

9. Способ по п. 5, в котором двигатель оснащен двумя турбонагнетателями с первым впускным каналом, соединенным со впуском ПВК и со впуском продувочного потока топливного адсорбера к первому впускному каналу и со вторым впускным каналом, соединенным с каналом РОГ, причем второй датчик содержания кислорода расположен в первом впускном канале ниже по потоку от впуска ПВК и впуска продувочного потока топливного адсорбера; и причем первый датчик содержания кислорода расположен в общем впускном канале, в котором газы из первого и второго впускных каналов поступают в общий впускной канал.

10. Способ по п. 1, в котором работа с наддувом подразумевает подачу турбонагнетателем, расположенным между впускным каналом и выпускным каналом, наддува для пропускания наддувочного воздуха через впускной канал.

11. Система для двигателя, содержащая:

первый датчик содержания кислорода, расположенный во впускном канале ниже по потоку от впуска рециркуляции отработавших газов (РОГ) от канала РОГ;

второй датчик содержания кислорода, расположенный во впускном канале выше по потоку от впуска РОГ и ниже по потоку от места, в котором газы принудительной вентиляции картера (ПВК) и продувочные газы топливного адсорбера поступают во впускной канал в условиях наддува; и

контроллер с машиночитаемыми инструкциями для:

регулировки потока РОГ на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода в условиях наддува.

12. Система по п. 11, в которой машиночитаемые инструкции дополнительно содержат инструкции для регулировки потока РОГ на основе разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом в условиях наддува.

13. Система по п. 11, в которой машиночитаемые инструкции дополнительно содержат инструкции для: в условиях без наддува, регулировки потока РОГ на основе одного из следующего: первого выходного сигнала, но не второго выходного сигнала или разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом.

14. Система по п. 11, дополнительно содержащая турбонагнетатель, содержащий турбину, выполненную с возможностью приведения в работу компрессора, и причем условия с наддувом предусматривают приведение компрессора в работу турбиной для обеспечения наддува воздуха во впускном канале.

15. Система по п. 14, дополнительно содержащая выпускной канал, и причем канал РОГ направляет отработавшие газы из выпускного канала ниже по потоку от турбины во впускной канал выше по потоку от компрессора.

16. Система по п. 14, дополнительно содержащая впускной дроссель, соединенный с впускным коллектором, и причем первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе дополнительно расположен во впускном канале ниже по потоку от компрессора и выше по потоку от впускного дросселя.

17. Система по п. 11, в которой канал РОГ содержит клапан РОГ, и причем регулировка потока РОГ подразумевает регулировку положения клапана РОГ в соответствии с разницей между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом при работе двигателя с наддувом.

18. Система для двигателя, содержащая:

первый и второй параллельные впускные каналы, содержащие первый и второй турбонагнетатели, соответственно, и выполненные с возможностью пропускания наддувочного воздуха в общий впускной канал, соединенный с впускным коллектором двигателя;

картер, соединенный со вторым впускным каналом через наддувочный тракт ПВК;

топливный адсорбер, выполненный с возможностью получения топливных паров из топливного бака; при этом топливный адсорбер соединен со вторым впускным каналом через наддувочный тракт продувки;

канал рециркуляции отработавших газов (РОГ) низкого давления, присоединенный между выпускным каналом ниже по потоку от газовой турбины первого турбонагнетателя и первым впускным каналом выше по потоку от впускного компрессора первого турбонагнетателя, при этом канал РОГ низкого давления содержит клапан РОГ низкого давления;

первый датчик содержания кислорода во впускном воздухе, расположенный в общем впускном канале;

второй датчик содержания кислорода во впускном воздухе, расположенный во втором впускном канале ниже по потоку от места соединения наддувочного тракта ПВК и наддувочного тракта продувки со вторым впускным каналом; и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для:

во время первого условия, при котором двигатель работает с наддувом, регулировки клапана РОГ низкого давления на основе первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе и второго выходного сигнала от второго датчика содержания кислорода во впускном воздухе.

19. Система по п. 18, в которой машиночитаемые инструкции дополнительно содержат инструкции для: во время второго условия, при котором двигатель работает без наддува, регулировки РОГ на основе одного из следующего: первого выходного сигнала от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе или разницы между первым выходным сигналом от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе и вторым выходным сигналом от второго датчика содержания кислорода.

20. Система по п. 18, в которой регулировка клапана РОГ низкого давления предусматривает регулировку клапана РОГ низкого давления на основе разницы между первым выходным сигналом и вторым выходным сигналом, и при этом система дополнительно содержит впускной дроссель, соединенный с впускным коллектором ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от первого датчика содержания кислорода во впускном воздухе.