基于壓力診斷進氣氧傳感器的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明一般涉及包括在內燃發(fā)動機的進氣系統(tǒng)中的氣體組分傳感器。
【背景技術】
[0002]發(fā)動機系統(tǒng)可以利用從發(fā)動機排氣系統(tǒng)到發(fā)動機進氣系統(tǒng)(進氣通道)的排氣的再循環(huán)(該過程被稱為排氣再循環(huán)(EGR))減少常規(guī)排放并改善燃料經濟。一種EGR系統(tǒng)可以包括各種傳感器以測量和/或控制EGR。舉一個實例來說，EGR系統(tǒng)可以包括進氣氣體組分傳感器(諸如氧傳感器)，該進氣氣體組分傳感器可以在非EGR狀況過程中用于確定新鮮進氣空氣的氧含量。在EGR狀況過程中，由于作為稀釋劑的EGR的添加，傳感器可以用于基于氧濃度的變化推斷EGRJatsubara等人在US 6,742,379中示出這種進氣氧傳感器的一個實例。EGR系統(tǒng)可以附加地或可選地包括耦接到排氣歧管以用于估計燃燒空燃比的排氣氧傳感器。
[0003]舉一個實例來說，進氣壓力(諸如節(jié)氣門入口壓力(TIP))可以用于調節(jié)進氣氧傳感器(IA02)的輸出以便補償可能影響IA02輸出的空氣進氣系統(tǒng)的壓力波動。由于TIP傳感器和IA02傳感器的時變信號之間的直接相關性，這種補償是可能的。然而，本文的發(fā)明人已經意識到該方法的潛在問題。舉一個實例來說，導致慢響應的IA02傳感器(例如，具有變化時間常量的輸出)的IA02傳感器退化可能降低TIP和IA02信號之間的關聯(lián)性，從而導致不準確校正IA02輸出。更具體地，由于IA02信號的時間常量相對于TIP信號的時間常量變化，基于TIP信號的IA02信號的壓力校正的準確性可能降低。結果，基于校正的IA02信號的EGR估計的準確性可能降低，從而基于EGR流量估計的EGR控制和發(fā)動機控制變弱。
【發(fā)明內容】
[0004]在一個實例中，上述問題可以通過一種基于進氣氧傳感器的輸出的第一時間常量和節(jié)氣門入口壓力傳感器的輸出的第二時間常量指示進氣氧傳感器的退化的方法解決。這樣，當氧傳感器的替換和/或維修必要時，可以通知車輛操作員。附加地，基于來自退化的氧傳感器的不準確的EGR流量估計的EGR控制可以通過使用另一種方法避免以在進氣氧傳感器已經退化時確定EGR流量估計。
[0005]例如，氧傳感器可以安置在發(fā)動機的進氣通道中，在發(fā)動機的下游，EGR通道耦接到進氣通道。如此，進氣氧傳感器可以用于基于進氣氧傳感器相對于當EGR沒有流到進氣通道時確定的參考輸出的輸出來估計EGR流量。TIP傳感器可以安置在氧傳感器下游的進氣通道中和/或臨近氧傳感器的進氣通道中，但在進氣節(jié)氣門上游。如此，TIP傳感器可以用于估計TIP。在發(fā)動機狀況(諸如發(fā)動機增壓時)期間，TIP和氧濃度可以在相同時間間隔上波動。當TIP波動超過閾值量時，可以估計TIP傳感器記錄TIP變化所花的時間量。可以對氧傳感器記錄氧濃度變化所花的時間進行類似估計。基于兩個傳感器的延遲，如果氧傳感器的延遲與TIP傳感器的延遲的差大于閾值量，可以檢測氧傳感器的退化。通過檢測氧傳感器退化，當氧傳感器的替換必要時，可以通知車輛操作員，并且當氧傳感器退化時，可以避免使用氧傳感器進行EGR估計。
[0006]應該理解，上述
【發(fā)明內容】
經提供從而以簡化形式弓I入在【具體實施方式】中進一步描述的概念選擇。其并不意味著確定所要求保護主題的關鍵或重要特征，所要求保護的主題的范圍通過【具體實施方式】后面的權利要求唯一限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上述或本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0007]圖1是包括進氣氧傳感器的一種發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖。
[0008]圖2示出用于估計EGR流量的一種方法。
[0009]圖3示出用于診斷進氣氧傳感器的退化的一種方法。
[0010]圖4示出節(jié)氣門入口壓力和進氣氧傳感器測量的氧濃度的波動圖。
【具體實施方式】
[0011]下面的描述涉及用于檢測氧傳感器退化的系統(tǒng)和方法。如圖1所示，渦輪增壓發(fā)動機可以包括位于發(fā)動機進氣通道內的進氣氧傳感器。此外，發(fā)動機可以包括節(jié)氣門入口壓力(TIP)傳感器，其位于氧傳感器下游和/或臨近(例如，緊挨著)氧傳感器但在進氣節(jié)氣門上游。在另一個實例中，TIP傳感器可以耦接到進氣節(jié)氣門的入口。如圖2所述，在假定氧傳感器沒有退化的非增壓狀況期間，氧傳感器可以用于估計EGR流量。如圖4所示，氧濃度和TIP會隨著時間而波動，且在一些發(fā)動機狀況下，諸如當發(fā)動機增壓時，TIP和/或氧濃度會顯著增加。然而，傳感器會花費一些時間記錄TIP和氧濃度的變化。換句話說，傳感器對氧濃度和TIP的變化的響應會延遲。該響應時間可以被估計為時間常量，或傳感器記錄測量變量的變化比例所花的時間量。傳感器測量的延遲量可以為傳感器退化的指示。圖3示出用于確定何時氧傳感器變得退化的方法。具體地，如果氧傳感器的時間常量與TIP傳感器的時間常量的差大于閾值量，可以檢測到氧傳感器退化。
[0012]圖1示出一個示例性渦輪增壓發(fā)動機系統(tǒng)100的示意圖，所述發(fā)動機系統(tǒng)100包括多氣缸內燃發(fā)動機10和可以完全相同的雙渦輪增壓器120和130。舉一個非限制性實例來說，發(fā)動機系統(tǒng)100能夠被包括作為客車的推進系統(tǒng)的部分。雖然這里沒有描述，在不偏離本公開的范圍的情況下，可以使用其它發(fā)動機配置，諸如具有單個渦輪增壓器的發(fā)動機。
[0013]發(fā)動機系統(tǒng)100可以至少部分由控制器12控制并由來自車輛操作員190經由輸入設備192的輸入控制。在該實例中，輸入設備192包括加速踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器194。控制器12可以為微型計算機，其包括下列組件:微處理器單元、輸入/輸出端口、用于可執(zhí)行程序和校準值的電子存儲介質(例如，只讀存儲器芯片)、隨機存取存儲器、保活存儲器和數據總線。存儲介質只讀存儲器可以利用表示永久指令的計算機可讀數據進行編程，所述永久指令由微處理器可執(zhí)行以執(zhí)行本文所述的例程以及其它預期但沒有具體列出的變體?？刂破?2可以經配置以從多個傳感器165接收信息并發(fā)送控制信號到多個致動器175(這里描述致動器的各種實例)。其它致動器(諸如各種額外的閥和節(jié)氣門)可以被耦接到發(fā)動機系統(tǒng)100中的各種位置?？刂破?2可以從各種傳感器接收輸入數據、處理輸入數據并基于其中編程的、對應于一個或更多個例程的指令或代碼觸發(fā)致動器以響應所處理的輸入數據。本文針對圖2至圖3描述實例控制例程。
[0014]發(fā)動機100可以經由進氣通道140接收進氣空氣。如圖1所示，進氣通道140可以包括空氣過濾器156和空氣進氣系統(tǒng)(AIS)節(jié)氣門115AIS節(jié)氣門115的位置可以通過控制系統(tǒng)經由通信地耦接到控制器12的節(jié)氣門致動器117調節(jié)。
[0015]至少一部分進氣空氣可以經由進氣通道140的第一分支(如142處所示的)傳送到渦輪增壓器120的壓縮機122，并且至少一部分進氣空氣可以經由進氣通道140的第二分支(如144處所示的)傳送到渦輪增壓器130的壓縮機132。因此，發(fā)動機系統(tǒng)100包括壓縮機122和壓縮機132上游的低壓AIS系統(tǒng)(LP AIS) 191以及壓縮機122和壓縮機132下游的高壓AIS系統(tǒng)(HP AIS)193o
[0016]曲軸箱強制通風裝置(PCV)導管198可以將曲軸箱(未示出)耦接到進氣通道的第二分支144以使曲軸箱內的氣體可以以受控的方式被從曲軸箱中排放。進一步，來自燃料蒸氣罐(未示出)的蒸發(fā)性排放物可以通過燃料蒸氣凈化導管195被排放到進氣通道中，所述燃料蒸氣凈化導管195將燃料蒸氣罐耦接到進氣通道的第二分支144。
[0017]總的進氣空氣的第一部分能夠經由壓縮機122壓縮，在壓縮機122處，總的進氣空氣的第一部分可以經由進氣空氣通道146供應到進氣歧管160。因此，進氣通道142和進氣通道146形成發(fā)動機的空氣進氣系統(tǒng)的第一分支。類似地，總的進氣空氣的第二部分能夠經由壓縮機132壓縮，在壓縮機132處，總的進氣空氣的第二部分可以經由進氣空氣通道148供應到進氣歧管160。因此，進氣通道144和進氣通道148形成發(fā)動機的空氣進氣系統(tǒng)的第二分支。如圖1所示，來自進氣通道146和進氣通道148的進氣空氣能夠在到達進氣歧管160之前經由公共進氣通道149重新組合，在進氣歧管160處，進氣空氣可以被提供到發(fā)動機。在一些實例中，進氣歧管160可以包括用于估計歧管壓力(MAP)的進氣歧管壓力傳感器182和/或用于估計歧管空氣溫度(MCT)的進氣歧管溫度傳感器183，上述每個傳感器與控制器12通信。在所述實例中，進氣通道149也包括增壓空氣冷卻器(CAC) 154和節(jié)氣門158。節(jié)氣門158的位置可以由控制系統(tǒng)經由通信地耦接到控制器12的節(jié)氣門致動器157調節(jié)。如圖所示，節(jié)氣門158可以被布置在CAC 154下游的進氣通道149中并且可以經配置以調節(jié)進入發(fā)動機10的進氣氣體流的流量。
[0018]如圖1所示，壓縮機旁通閥(CBV) 152可以被布置在CBV通道150中，并且CBV 155可以被布置在CBV通道151中。在一個實例中，CBV 152和CBV 155可以為電子氣動CBV(EPCBV)。CBV 152和CBV 155可以經控制以在發(fā)動機增壓時啟動進氣系統(tǒng)中的壓力釋放。CBV通道150的上游末端可以與壓縮機132下游的進氣通道148耦接，并且CBV通道150的下游末端可以與壓縮機132上游的進氣通道144耦接。類似地，CBV通道151的上游末端可以與壓縮機122下游的進氣通道146耦接，并且CBV通道151的下游末端可以與壓縮機122上游的進氣通道142耦接。根據每個CBV的位置，相應壓縮機壓縮的空氣可以被再循環(huán)到壓縮機上游的進氣通道(例如，壓縮機132的進氣通道144和壓縮機122的進氣通道142)中。例如，CBV 152可以打開以再循環(huán)壓縮機132上游的壓縮空氣和/SCBV 155可以打開以再循環(huán)壓縮機122上游的壓縮空氣，從而在選定狀況期間釋放進氣系統(tǒng)中的壓力以降低壓縮機喘振負荷的影響。CBV155和CBV 152可以被控制系統(tǒng)主動或被動控制。
[0019]如圖所示，壓縮機入口壓力(CIP)傳感器196被布置在進氣通道142中，并且HP AIS壓力傳感器169被布置在進氣通道149中。然而，在其它預期的實施例中，傳感器196和傳感器169可以被分別安置在LP AIS和HP AIS內的其它位置處。在其它功能中，CIP傳感器196可以用于確定EGR閥121下游的壓力。
[0020]發(fā)動機10可以包括多個氣缸14。在所述實例中，發(fā)動機10包括以V型配置布置的6個氣缸。具體地，6個氣缸被布置在兩排13和15上，其中每排包括3個氣缸。在替換實例中，發(fā)動機10能夠包括兩個或多個氣缸，諸如3、4、5、8，10或更多氣缸。這些各種氣缸能夠以交替配置均等分布和布置，諸如V、直列式、箱式等。每個氣缸14可以配置有燃料噴射器166。在所述實例中，燃料噴射器166為直接缸內噴射器。然而，在另一些實例中，燃料噴射器166能夠被配置為基于進氣道的燃料噴射器。
[0021]經由公共進氣通道149供應到每個氣缸14(這里也稱為燃燒室14)的進氣空氣可以用于燃料燃燒，并且燃燒產物接著可以經由排專用的排氣通道排出。在所述實例中，發(fā)動機10的氣缸的第一排13能夠經由公共排氣通道17排出燃燒產物，并且氣缸的第二排15能夠經由