CN104005805B - 减少由冷凝物引起的发动机点火失败的方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供用于调整燃烧参数以在增压空气冷却器中形成的冷凝物可以进入发动机汽缸时的工况期间提高燃烧稳定性的方法和系统。响应于增加的质量空气流量和增压空气冷却器中的冷凝物水平，发动机可以在增加正气门重叠的同时燃烧富空燃比。

Description

减少由冷凝物引起的发动机点火失败的方法

背景技术

涡轮增压和机械增压发动机可以被配置为压缩进入发动机的环境空气以便提高功率。空气的压缩可以导致空气温度升高，因此增压空气冷却器(CAC) 可以被用来冷却受热空气，由此增大其密度并进一步提高发动机潜在功率。来自交通工具外部的环境空气行进穿过CAC，从而冷却穿过CAC内部的进气。当环境空气温度降低时或在潮湿或降雨天气状况期间，冷凝物可能在CAC 中形成，其中进气被冷却至低于水露点。冷凝物可能在CAC底部或在内部通道以及冷却湍流器中收集。当扭矩增加时，例如在加速期间，增加的质量空气流量可能从CAC中除去冷凝物，将其吸入发动机内并增大发动机点火失败的可能性和/或燃烧不稳定性。

解决由冷凝物吸入引起的发动机点火失败的其他尝试包括避免冷凝物积累。然而，本发明人在此已认识到伴随这种方法的潜在问题。具体地，尽管一些方法可以减少或减缓CAC中的冷凝物形成，但冷凝物仍可能随时间推移而积累。如果该积累不能停止，则在加速期间吸入冷凝物可能导致燃烧不稳定性和发动机点火失败。防止由冷凝物吸入引起的发动机点火失败的另一种方法包括从CAC中捕集和/或排出冷凝物。尽管这可以降低CAC中的冷凝物水平，但冷凝物被移动到替换的位置或贮存器，该位置或贮存器可能受到其他冷凝问题例如结冰和腐蚀。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过用于当冷凝物在CAC中形成时调整燃烧参数以在增加质量空气流量的工况期间提高燃烧稳定性的方法来解决。具体地，在增加质量空气流量的时段期间，当CAC中的冷凝物水平高于阈值水平时，可以燃烧富空燃比，同时也增加进气门和排气门的气门重叠。这样，当来自CAC的冷凝物进入发动机时燃烧稳定性可以提高，由此减小发动机点火失败和/或不稳定燃烧的机会。

作为一个示例，当冷凝物水平大于阈值水平时，发动机的控制器可以响应于增加质量空气流量高于阈值速率的请求而降低空燃比并增加气门重叠。降低空燃比可以包括增加喷射到发动机汽缸中用于燃烧的燃料量。增加气门重叠可以包括增加进气门和排气门同时打开的持续时间。气门重叠可以被增加以使在富空燃比的燃烧期间维持排气混合物接近化学计量。当冷凝物水平和/或质量空气流量中的一个或多个降至低于各自的阈值时，空燃比和气门重叠可以返回基础水平。

应理解提供以上发明内容从而以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。不意味着识别所要求保护主题的关键或基本特征，所要求保护主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一限定。此外，所要求保护主题不限于解决在上面或在本公开任何部分中所提到的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1是包括增压空气冷却器的示例发动机系统的示意图。

图2示出用于响应于CAC中的冷凝物水平和质量空气流量调整空燃比和气门正时的方法的流程图。

图3示出图解根据本公开的实施例用于确定CAC内的冷凝物量的方法的流程图。

图4示出基于CAC中的冷凝物水平和质量空气流量确定空燃比和气门重叠量的方法的流程图。

图5示出用于基于CAC中的冷凝物水平和质量空气流量调整空燃比和气门正时的图表示例。

具体实施方式

以下描述涉及用于当增压空气冷却器(CAC)中形成的冷凝物可以进入发动机系统例如图1所示的发动机系统的进气口时调整燃烧参数以提高燃烧稳定性的系统和方法。在增加质量空气流量的工况期间，当CAC中的冷凝物水平大于阈值水平时，空燃比和气门正时可以被调整以提高燃烧稳定性。图2 呈现用于确定何时响应于冷凝物水平和质量空气流量降低空燃比并增加气门重叠的示例方法。CAC中冷凝物的水平或量可以由在图3中呈现的方法来确定。进一步地，图4示出用于基于冷凝物水平和质量空气流量确定空燃比和气门重叠量的示例方法。最终，基于冷凝物水平和质量空气流量的示例性空燃比和气门正时调整在图5中示出。

图1示意性示出包括发动机10的示例发动机系统100的多个方面。在所描述的实施例中，发动机10是耦合到涡轮增压器13的升压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮16驱动的压缩机14。具体地，新鲜空气沿进气通道42 经空气清洁器12引入发动机10中并流动到压缩机14。穿过进气通道42进入进气系统的环境空气的流速可以至少部分通过调整节流阀20来控制。压缩机 14可以是任何合适的进气压缩机，例如电机驱动或驱动轴驱动的机械增压器压缩机。然而，在发动机系统10中，压缩机是经轴杆机械耦合到涡轮16的涡轮增压器压缩机，涡轮16是通过膨胀发动机排气来驱动的。在一个实施例中，压缩机和涡轮可以在双涡流涡轮增压器内耦合。在另一实施例中，涡轮增压器可以是可变几何形状涡轮增压器(VGT)，其中涡轮几何形状作为发动机转速的函数而主动改变。

如图1所示，压缩机14通过增压空气冷却器(CAC)18耦合到节流阀 20。CAC可以是例如空气到空气或空气到水的热交换器。节流阀20耦合到发动机进气歧管22。热压缩空气充气从压缩机进入CAC 18的入口，随着其行进通过CAC而冷却，然后离开从而经过节流阀至进气歧管。来自交通工具外部的环境空气流可以在交通工具前端通过格栅进入发动机10并经过CAC从而帮助冷却增压空气。当环境空气温度降低时或在潮湿或降雨天气状况期间，冷凝物可能形成并积累在CAC中，其中增压空气被冷却低于水露点。当增压空气包括再循环排气时，冷凝物可能变为酸性并腐蚀CAC外壳。该腐蚀可能导致空气充气、大气以及在水到空气的冷却器的情况下可能存在的冷却剂之间的漏泄。另外，冷凝物可能在CAC的底部收集，然后在增加质量空气流量例如加速(或急加速(tip-in))的时段期间立即被吸入发动机，增加发动机点火失败的机会。因此，如在此参考图2-5所阐述，燃烧参数例如空燃比和气门正时可以在增加质量空气流量的时段期间被调整以提高燃烧稳定性并减少发动机点火失败事件。

在图1所示的实施例中，进气歧管内的空气充气的压力由歧管空气压力 (MAP)传感器24感测。压缩机旁通阀(未示出)可以串联耦合在压缩机 14的入口和出口之间。压缩机旁通阀可以是被配置为在所选择操作工况下打开以减轻过大升压压力的常闭阀门。例如，压缩机旁通阀可以在降低发动机转速的工况期间打开以避免压缩机喘振。

进气歧管22通过一系列进气门(未示出)耦合到一系列燃烧室30。燃烧室经一系列排气门(未示出)进一步耦合到排气歧管36。在所描绘的实施例中示出单个排气歧管36。然而，在其他实施例中，排气歧管可以包括多个排气歧管部分。具有多个排气歧管部分的配置可以使得能够将来自不同燃烧室的流出物引导到发动机系统中的不同位置。

燃烧室(例如汽缸)30可以供应一种或多种燃料，例如汽油、酒精燃料混合物、柴油、生物柴油、压缩天然气等。燃料可以经燃料喷射器66供应到燃烧室。在所描绘的示例中，燃料喷射器66被配置用于直接喷射，而在其他实施例中，燃料喷射器66可以被配置用于进气道喷射或节流阀体喷射。进一步地，每个燃烧室可以包括不同配置的一个或多个燃料喷射器以使得每个汽缸能够通过直接喷射、进气道喷射、节流阀体喷射或其组合来接收燃料。在燃烧室中，可以通过火花点火和/或压缩点火来启动燃烧。由燃料喷射器66喷射到燃烧室30中的燃料量可以被调整以实现期望的空燃比(A/F)。在一个示例中，可以基于CAC中的冷凝物水平和/或质量空气流速(例如质量空气流量)来调整空燃比。用于该调整的方法在下面关于图2-5进一步讨论。

来自排气歧管36的排气被引导到涡轮16从而驱动涡轮。当期望减小的发动机扭矩时，一些排气可以代替地被引导通过废气门(未示出)，绕开涡轮。来自涡轮和废气门的组合流然后流过排放控制装置70。通常，一个或多个排放控制装置70可以包括被配置为催化地处理排气流的一种或多种排气后处理催化剂，并由此减少排气流中的一种或多种物质的量。例如，一种排气后处理催化剂可以被配置为在排气流贫乏时从排气流中捕集NOx，并在排气流富集时还原所捕集的NOx。在其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为歧化NOx或用还原剂帮助选择性地还原NOx。在其他示例中，排气后处理催化剂可以被配置为氧化排气流中的剩余烃和/或一氧化碳。具有任何此类功能性的不同排气后处理催化剂可以被分离地或一起布置在涂层中或排气后处理级中的任何位置。在一些实施例中，排气后处理级可以包括被配置为捕集并氧化排气流中的烟尘微粒的可再生烟尘过滤器。来自排放控制装置70的已处理排气的全部或部分可以经排气导管35释放到大气中。排气传感器128被显示为在排放控制装置70上游耦合到排气导管35。传感器128可以是用于提供排气空燃比的指标的任何合适传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热EGO)、NOx、HC 或CO传感器。

根据工况，一部分排气可以从涡轮16上游的排气歧管36经EGR通道51 并穿过EGR冷却器50和EGR阀52再循环到压缩机14下游的进气歧管22。以此方式，可以使得实现高压排气再循环(HP-EGR)。在一些实施例中，除 HP-EGR之外，也可以使得实现低压排气再循环(LP-EGR)，其中一部分已处理排气从涡轮16下游的排气歧管36经低压EGR通道再循环到在压缩机14 上游的进气歧管22，并且在此耦合EGR冷却器和EGR阀(未示出)。为了期望的燃烧和排放控制性能，EGR阀52可以被打开以允许受控制的冷却排气量进入进气歧管。发动机系统10中相对长的EGR流径确保排气被良好地均质化成进气充气。进一步地，EGR移出点和混合点的布置为增加的可变EGR 质量和改善的性能提供排气的非常有效冷却。

每个燃烧室(例如汽缸)30可以由一个或多个气门服务。在本示例中，每个汽缸30包括相应的进气门62和排气门64。发动机系统100进一步包括用于操作进气门62和/或排气门64的一个或多个凸轮轴68。在所描绘的示例中，进气凸轮轴68被耦合到进气门62并且可以被致动以操作进气门62。在多个汽缸30的进气门被耦合到公共凸轮轴的一些实施例中，进气凸轮轴68 可以被致动以操作所有耦合汽缸的进气门。

进气门62可以在允许进气进入相应汽缸的打开位置与充分阻挡来自汽缸的进气的关闭位置之间致动。进气凸轮轴68可以被包括在进气门致动系统69 中。进气凸轮轴68包括进气凸轮67，该进气凸轮具有凸轮凸角轮廓以在限定的进气持续时间内打开进气门62。在一些实施例中(未示出)，凸轮轴可以包括具有允许进气门62在可替换持续时间内打开的可替换凸轮凸角轮廓的额外进气凸轮(在此也被称为凸轮轮廓切换系统)。基于额外凸轮的凸角轮廓，可替换持续时间可以比进气凸轮67的已定义进气持续时间更长或更短。凸角轮廓可以影响凸轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器可以通过纵向移动进气凸轮轴68并在凸轮轮廓之间切换而能够切换进气门持续时间。

以相同方式，每个排气门64可以在允许排气离开相应汽缸的打开位置和将排气充分保留在汽缸内的关闭位置之间致动。应认识到尽管仅示出进气门 62是凸轮致动的，但排气门64也可以由相似的排气凸轮轴(未示出)致动。在多个汽缸30的排气门耦合到公共凸轮轴的一些实施例中，排气凸轮轴68 可以被致动以操作所有被耦合汽缸的排气门。与进气凸轮轴68一样，当被包含在内时，排气凸轮轴可以包括具有用于将排气门64打开所定义的排气持续时间的凸轮凸角轮廓的排气凸轮。在一些实施例中，排气凸轮轴可以进一步包括具有允许排气门64在可替换持续时间内打开的可替换凸轮凸角轮廓的额外排气凸轮。凸角轮廓可以影响凸轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。控制器可以能够通过纵向移动排气凸轮轴并在凸轮轮廓之间切换来切换排气门持续时间。

应认识到进气凸轮轴和/或排气凸轮轴可以耦合到汽缸子组，并且可以存在多个进气凸轮轴和/或排气凸轮轴。例如，第一进气凸轮轴可以耦合到第一汽缸子组的进气门，而第二进气凸轮轴可以耦合到第二汽缸子组的进气门。类似地，第一排气凸轮轴可以耦合到第一汽缸子组的排气门，而第二排气凸轮轴可以耦合到第二汽缸子组的排气门。更进一步地，一个或多个进气门和排气门可以耦合到每个凸轮轴。耦合到凸轮轴的汽缸子组可以基于它们沿发动机体的位置、它们的点火顺序、发动机配置等。

进气门致动系统69和排气门致动系统(未示出)可以进一步包括推杆、摇臂、挺杆(tappets)等。此类装置和特征可以通过将凸轮的旋转运动转换成气门的平移运动来控制进气门62和排气门64的致动。如前所述，气门也可以通过凸轮轴上的额外凸轮凸角轮廓而被致动，其中不同气门之间的凸轮凸角轮廓可以提供变化的凸轮提升高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。然而，根据需要，可以使用可替换的凸轮轴(顶置和/或推杆)构造。进一步地，在一些示例中，每个汽缸30都可以具有多于一个排气门和/或进气门。在其他示例中，一个或多个汽缸的每个排气门64和进气门62可以由公共凸轮轴致动。更进一步地，在一些示例中，进气门62和/或排气门64中的一些可以由它们自己独立的凸轮轴或其他装置致动。

发动机系统100可以包括可变气门正时(VVT)系统，例如可变凸轮正时(VCT)系统80。可变气门正时系统可以被配置为在第一持续时间内打开进气门并在第二持续时间内打开排气门。第一和第二持续时间可以基于发动机工况。在一个示例中，可以基于质量空气流量和CAC中的冷凝物水平调整第一和第二持续时间。

VCT系统80可以是双独立可变凸轮轴正时系统，以便相互独立地改变进气门正时和排气门正时。VCT系统80可以包括耦合到公共进气凸轮轴68以改变进气门正时的进气凸轮轴相位器。类似地，VCT系统80可以包括耦合到公共排气凸轮轴以改变排气门正时的排气凸轮轴相位器。VCT系统80可以被配置为通过提前或延迟凸轮正时来提前或延迟气门正时，并且可以由控制器 38控制。VCT系统80可以被配置为通过改变曲轴位置和凸轮轴位置之间的关系来改变气门打开和关闭事件的正时。例如，VCT系统80可以被配置为独立于曲轴旋转进气凸轮轴68，从而导致气门正时被提前或延迟。在一些实施例中，VCT系统80可以是被配置为快速改变凸轮正时的凸轮扭矩致动装置。在一些实施例中，气门正时例如进气门关闭(IVC)和排气门关闭(EVC)可以由连续可变气门提升(CVVL)装置改变。

上述气门/凸轮控制装置和系统可以是液压供能的或电气致动的或其组合。在一个示例中，凸轮轴的位置可以通过电致动器(例如电致动凸轮相位器)的凸轮相位调整来改变，其准确度超过大多数液压操作的凸轮相位器。信号线可以向VCT系统80发送控制信号，并从VCT系统80接收凸轮正时和/或凸轮选择测量值。

通过调整VCT系统80，进气凸轮轴68的位置可以被调整，由此改变进气门62的打开和/或关闭正时。因此，通过改变进气门62的打开和关闭，进气门62和排气门64之间的正气门重叠量可以变化。例如，VCT系统80可以被调整以提前或延迟进气门62相对于活塞位置的打开和/或关闭。

在发动机操作期间，汽缸活塞从TDC逐渐向下移动，到动力冲程结束时在BDC回升。然后活塞在排气冲程结束时返回到顶部的TDC。然后活塞再次在进气冲程期间朝着BDC往回向下移动，在压缩冲程结束时返回TDC处其原始顶部位置。在汽缸燃烧期间，排气门可以恰好随着活塞在动力冲程结束时回升而打开。然后排气门可以在活塞完成排气冲程时关闭，保持关闭至少直到开始随后的进气冲程。以相同的方式，进气门可以在进气冲程开始时或在进气冲程开始前打开，并且可以保持打开至少直到开始随后的压缩冲程。

基于排气门关闭和进气门打开之间的正时差异，气门可以在具有负气门重叠的情况下进行操作，其中在排气冲程结束后和进气冲程开始前的短暂持续时间内，进气门和排气门都关闭。两个气门都关闭的这一时段被称为负(进气到排气)气门重叠。在一个示例中，VCT系统可以被调整以使得负进气到排气气门重叠正时可以是汽缸燃烧期间发动机的默认凸轮位置。

可替换地，气门可以在具有正气门重叠的情况下进行操作，其中在排气冲程结束后和进气冲程开始前的短暂持续时间内，进气门和排气门可以都打开。两个气门可以都打开的这一时段被称为正(进气到排气)气门重叠。如在此阐述，VCT系统80可以被调整以使得在选定的发动机工况期间正气门重叠量增加。具体地，进气凸轮轴的位置可以调整以使得进气门打开正时被提前。因此，进气门可以在排气冲程结束前更早地打开。这样一来，两个气门都打开的持续时间可以增加，由此导致增加的正气门重叠。作为一个示例，可以通过将进气凸轮轴从具有一些正气门重叠的位置移动到具有更多正气门重叠的位置来增加正气门重叠。作为另一示例，可以通过将进气凸轮轴从负气门重叠的位置移动到正气门重叠的位置来增加正气门重叠。在一个示例中， VCT系统可以被调整以使得负进气到排气气门重叠正时可以是发动机冷起动期间发动机的默认凸轮位置。

应认识到，尽管以上示例建议通过提前进气打开正时来增加正气门重叠，但在可替换示例中，可以通过调整排气凸轮轴延迟排气门关闭来增加正气门重叠。更进一步地，每个进气凸轮轴和排气凸轮轴可以被调整以通过改变进气门正时和排气门正时两者来改变正气门重叠。

图1也示出控制器38，其可以是安装了发动机系统10的交通工具的任何电子控制系统。在至少一个进气门或排气门被配置为根据可调整正时打开或关闭的实施例中，可调整正时可以由电子控制系统控制以在点火期间调节在燃烧室中存在的排气量。电子控制系统也可以被配置为根据需要命令发动机系统中各种其他电子致动阀门的打开、关闭和/或调整，从而规定在此描述的任何控制功能。这些阀门可以包括例如节流阀、压缩机旁通阀、废气门、EGR 阀和截流阀、各种贮器进气门和排气门。该控制器也可以调整燃料喷射器的燃料量以及喷射正时。因此，该控制器可以调整VCT系统和空燃比。进一步地，为了评估与发动机系统的控制功能相关的工况，该控制器可以可操作地耦合到遍及发动机系统布置的多个传感器。这些传感器可以包括流量传感器、温度传感器、踏板位置传感器、压力传感器、质量空气流量传感器等。具体地，踏板位置传感器134被显示为耦合到加速器踏板130以便感测由交通工具驾驶员132施加的力。控制器138可以使用来自这些不同传感器的数据估计其他发动机工况。例如，如下面关于图2-3的进一步讨论，控制器38可以估计CAC中的冷凝物水平。

如上所述，图1示出内燃发动机的非限制示例。应理解在一些实施例中，发动机可以具有更多或更少的燃烧汽缸、控制阀、节流阀和压缩装置等。示例发动机可以具有布置成“V”形配置的汽缸。进一步地，公共进气凸轮轴可以控制第一排上的第一组汽缸的进气门，而第二进气凸轮轴可以控制第二排上的第二组汽缸的进气门。亦即，凸轮致动系统(例如VCT系统)的公共凸轮轴可以用来控制一组汽缸的气门操作。

在上述发动机系统中，在增加质量空气流量的时段期间，穿过CAC的空气流可以增加。如果质量空气流量增加到足够高的水平，则穿过CAC的增加的空气流可以从CAC中除去冷凝物并迫使其进入发动机汽缸。如果足够的冷凝物立刻进入发动机汽缸，则可能发生燃烧不稳定性和发动机点火失败。因此，可能存在将冷凝物从CAC排空(例如吹扫)到发动机进气口的质量空气流量的阈值速率。类似地，可能具有如果冷凝物被发动机吸收则可以导致发动机点火失败和/或不稳定燃烧的冷凝物阈值水平。可能响应于扭矩需求的增加例如急加速(tip-in)而发生增加的质量空气流量。急加速可以由踏板位置的增加和/或节流阀打开程度的增加来表示。因此在一个示例中，质量空气流量可以在加速事件期间增加。

可以在冷凝物吹扫期间通过调整燃烧参数来提高燃烧稳定性。燃烧参数可以包括空燃比和气门正时。在一个示例中，燃料喷射可以被富集以提高燃烧稳定性。富集燃料喷射包括增加喷射到汽缸内用于燃烧的燃料量，由此降低空燃比。所喷射燃料的增加量可以基于CAC中的冷凝物量。例如，对于较大量的冷凝物，稳定燃烧可能需要较小的空燃比并因此需要喷射到汽缸的较大量的燃料。所喷射燃料的增加量可以进一步基于质量空气流量请求。例如，如果质量空气流量增加到较高速率，则空燃比可以为了稳定燃烧而降至较低水平。

为了维持排气混合物接近化学计量，在此被称为吹过空气(blow-through air)或气体的压缩进气空气量可以从进气歧管引导到排气歧管。吹过空气量可以增加以便降低空燃比。可以通过增加进气门和排气门的正气门重叠来产生吹过空气。如上所述，在进气门和排气门同时打开时产生正气门重叠。因此，空气可以行进通过进气门进入燃烧汽缸并离开排气门。可以通过增加正气门重叠量来增加吹过空气量。在一个示例中，为了提供穿过发动机汽缸的期望量的吹过空气，可以将VCT系统从没有正气门重叠的第一位置调整到具有增加的正气门重叠的第二位置。在另一示例中，可以将VCT系统从具有一些正气门重叠的第一位置调整到具有更多正气门重叠的第二位置。增加正气门重叠也通过从汽缸中冲洗剩余的排气来提高燃烧稳定性。因此，正气门重叠可以被用来在冷凝物吹扫期间提高燃烧稳定性并维持排气接近化学计量。

燃烧富空燃比并且将气门正时设定在增加的正气门重叠可以继续进行，直到质量空气流量降至低于阈值速率和/或CAC中的冷凝物水平降至低于阈值水平中的一个或多个发生。当这些事件中的一个或多个发生时，冷凝物可以不再进入燃烧汽缸。因此，可以不再需要降低空燃比并增加正气门重叠以便提高燃烧稳定性。因此，响应于冷凝物水平降至低于阈值水平和/或质量空气流量降至低于阈值速率，控制器可以将空燃比和正气门重叠返回到基础水平或当前请求水平。这可以包括将VCT和/或燃料喷射量返回到预设水平。

以此方式，图1的系统使得用于响应于质量空气流量的增加而燃烧富空燃比并调整气门正时以增加正气门重叠的方法能够实现。燃烧富空燃比并调整气门正时可以进一步基于CAC中的冷凝物水平。进一步地，燃烧富空燃比并调整气门正时以产生正气门重叠可以响应于当冷凝物水平大于阈值水平时增加质量空气流量至高于阈值速率的请求。在一个示例中，燃烧富空燃比包括增加喷射到发动机汽缸内的燃料量。所喷射燃料量的增加量可以基于冷凝物水平和质量空气流量中的一个或多个。该方法可以进一步包括增加进气门和排气门的正气门重叠，从而在燃烧富空燃比期间维持排气混合物接近化学计量。增加正气门重叠可以包括增加进气门和排气门都打开的持续时间。例如，增加进气门和排气门都打开的持续时间可以包括提前打开进气门和延迟关闭排气门中的一个或多个。该方法可以进一步包括响应于质量空气流量降至低于阈值速率和冷凝物水平降至低于阈值水平中的一个，从富空燃比增加空燃比并减少正气门重叠。关于这些方法的进一步细节在下面参考图2-5呈现。

图2示出用于响应于CAC中的冷凝物水平和质量空气流量调整空燃比和气门正时的方法200的流程图。控制器例如图1所示的控制器38可以具有存储在其上的用于执行方法200的指令。方法200开始于在202处估计和/或测量发动机工况。发动机工况可以包括发动机转速和负载、交通工具速度、踏板位置(PP)、节流阀位置、CAC温度和压力、发动机温度、质量空气流量、空燃比、VVT等。该方法在204处包括确定是否存在增加质量空气流量的请求。在一个示例中，质量空气流量的增加可以响应于急加速(tip-in)。急加速可以由踏板位置(PP)的增加和/或节流阀打开程度的增加表示。如果不存在增加质量空气流量的请求，则该方法继续进行到206以维持发动机工况(包括气门正时和空燃比)。然而，如果存在增加质量空气流量的请求，则该方法继续进行到208以确定质量空气流量请求是否将增加质量空气流量至大于阈值。该阈值可以是质量空气流量的阈值速率或水平。如果质量空气流量请求不大于阈值速率，则控制器在206处维持发动机工况。然而，如果质量空气流量增加或将增加(由于请求)至高于阈值速率，则该方法继续进行到210。

在210处，该方法可以基于发动机工况确定CAC中的冷凝物水平。在一个示例中，在212处，并且如在图3的模型中进一步阐述，CAC内的冷凝物形成速率可以基于环境温度、CAC出口温度、空气质量流量、EGR和湿度。然后这可以用来计算CAC中的冷凝物量或水平。在另一示例中，在214处，冷凝形成值可以被映射到CAC出口温度以及CAC压力与环境压力之比。在可替换示例中，冷凝形成值可以被映射到CAC出口温度和发动机负载。发动机负载可以是空气质量、扭矩、加速器踏板位置和节流阀位置的函数，并因此可以提供穿过CAC的空气流速的指标。例如，中等发动机负载结合相对冷的CAC出口温度可以表示由CAC的冷表面和相对低的进气空气流速导致的高冷凝形成值。该映射可以进一步包括环境温度的修改量。

返回图2，在216处，该方法确定CAC冷凝物水平(例如CAC中的冷凝物量)是否高于阈值水平。如上所述，该阈值水平可以基于如果被发动机立刻吸收则可能导致发动机点火失败或不稳定燃烧的冷凝物量。如果CAC冷凝物水平不大于阈值水平，则在218处控制器可以维持所请求或预设的空燃比和气门正时(例如VVT)。然而，如果CAC中的冷凝物水平大于阈值水平，则该方法继续进行到220以便降低空燃比并增加进气门和排气门的正气门重叠。关于确定空燃比和正气门重叠以及做出对燃料喷射和VVT系统的相应调整的细节在图4中呈现。

在222处，该方法确定质量空气流量是否已经降至低于阈值速率和/或 CAC冷凝物水平是否已经降至低于阈值水平。如果这些条件都不满足，则在 224处控制器维持降低的空燃比和气门正时调整。当满足222处的条件中的一个或多个时，控制器可以将空燃比和气门正时返回到当前请求的或原始的(例如预设的)设定值。因此，222处的工况可以表示不再需要提高的燃烧稳定性。

图3图解说明用于估计CAC内存储的冷凝物量的方法300。基于相对于阈值的CAC处的冷凝物量，可以在增加的质量空气流量的时段期间用图2和图4所示的方法调整空燃比和气门正时。

该方法开始于在302处确定发动机工况。如先前在202处阐述，这些工况可以包括环境状况、CAC状况(入口和出口温度和压力、穿过CAC的流速等)、质量空气流量、MAP、EGR流、发动机转速和负载、发动机温度、升压等。接下来在304处，该例程确定环境湿度(湿度)是否是已知的。在一个示例中，基于耦合到发动机的湿度传感器的输出，环境湿度可以是已知的。在另一示例中，湿度可以从下游UEGO传感器推断，或者从信息电子器件(例如互联网连接、交通工具导航系统等)或雨水/刮水器传感器信号获得。如果湿度不是已知的(例如如果发动机不包括湿度传感器)，则可以在306将湿度设定成100％。在可替换实施例中，可以基于推断条件例如CAC效率和挡风玻璃刮水器速度来估计湿度。然而，如果湿度是已知的，则如由湿度传感器提供的已知湿度值可以在308处用作湿度设定值。

环境温度、压力和湿度可以用来确定进气空气的露点，该露点可能进一步受到进气空气中EGR的量影响(例如EGR可以具有不同于来自大气的空气的湿度和温度)。露点、CAC出口处的压力以及CAC出口温度之间的差异表明冷凝是否将在冷却器内形成，并且质量空气流量可以影响有多少冷凝物实际累积在冷却器内。在310处，一种算法可以计算作为CAC出口温度和压力的函数的CAC出口处的饱和蒸汽压。然后该算法在312处计算在该饱和蒸汽压下的水质量。最终，在314处通过从环境空气中的水质量减去CAC出口处饱和蒸汽压条件下的水质量来计算CAC出口处的冷凝物形成速率。通过在 316处确定冷凝物测量之间的时间量，方法300可以在318处确定自上次测量后CAC内的冷凝物量。通过在320处将在318处估计的冷凝物值添加到先前冷凝物值并且然后减去自上次例程后的任何冷凝物损失(即例如经吹扫例程移除的冷凝物量)，在322处计算CAC中的当前冷凝物量。如果CAC出口温度高于露点，则冷凝物损失可以假设为零。可替换地，在320处，移除的冷凝物量可以作为空气质量的函数凭经验建模或确定，并且用每个软件任务环(即通过例程300的每次运行)向下整合。

图4示出用于基于CAC中的冷凝物水平和质量空气流量确定空燃比和气门重叠量的方法400的流程图。该方法开始于在402处基于在方法200中的 210处确定的冷凝物水平确定空燃比。例如，基于CAC冷凝物水平的量高于阈值水平，控制器可以确定降低的空燃比。在一个示例中，空燃比可以随着增加冷凝物水平而降低。确定空燃比可以包括确定喷射到发动机汽缸内用于燃烧的燃料量。为了降低空燃比，喷射到汽缸内的燃料量可以增加。因此，所喷射燃料量的增加量可以基于冷凝物水平和质量空气流量中的一个或多个。例如，可以喷射更多的燃料，由此降低空燃比，从而在较高冷凝物和质量空气流量水平下提高燃烧稳定性。以此方式，喷射到汽缸内的燃料量可以增加以便提高冷凝物水平和质量空气流量。

返回402，在控制器确定新空燃比后，该方法继续进行到404从而确定维持排气接近化学计量所需要的吹过空气(blow-through air)量。化学计量排气混合物可以是不含未燃烧燃料的排气混合物。因此，随着空燃比降低，可能需要更大量的吹过空气以便在燃烧期间燃烧全部所喷射的燃料。因此在404 处，控制器可以确定针对在402处确定的降低的空燃比维持化学计量排气所需要的吹过空气量。

在406处，控制器确定为确定量的吹过空气提供正气门重叠所需要的气门正时。在一个示例中，提供正气门重叠可以包括将正气门重叠从负气门重叠或无正气门重叠增加到一些正气门重叠。在另一示例中，提供正气门重叠可以包括将正气门重叠从一些正气门重叠增加到更多正气门重叠。增加正气门重叠可以包括增加发动机的进气门和排气门都打开的持续时间。以此方式，可以在进气门和排气门一起打开的更长持续时间内提供更多的吹过空气。在一个示例中，增加进气门和排气门都打开的持续时间包括提前打开进气门和/或延迟关闭排气门。

调整进气门和排气门的打开和关闭可以由可变气门正时系统例如上述可变凸轮正时(VCT)系统控制。在408处，该方法包括调整VCT系统的进气凸轮和排气凸轮以提供在406处确定的气门正时。控制器也可以调整燃料喷射以在输送吹过空气时输送确定的空燃比。

以此方式，响应与质量空气流量高于阈值速率且增压空气冷却器中的冷凝物水平大于阈值水平，可以降低空燃比并且可以增加进气门和排气门的正气门重叠。降低空燃比可以包括将空燃比从第一比率降低到第二比率，该第二比率随着增加冷凝物水平而降低。增加正气门重叠可以包括将正气门重叠从第一水平增加到第二水平，该第二水平基于维持排气混合物的空燃比接近化学计量所需要的吹过空气量。吹过空气量可以随着降低第二比率而增加。进一步地，将正气门重叠从第一水平增加到第二水平可以包括将可变凸轮正时系统从没有正气门重叠的第一位置调整到具有增加的正气门重叠的第二位置。在一个示例中，将正气门重叠从第一水平增加到第二水平包括将可变凸轮正时系统从具有一些正气门重叠的第一位置调整到具有比第一位置更多的正气门重叠的第二位置。当不再需要提高的燃烧稳定性时，该方法可以进一步包括响应于冷凝物水平降至低于阈值水平和质量空气流量降至低于阈值速率中的一个或多个，将空燃比从第二比率增加到第一比率，并将正气门重叠从第二水平降至第一水平。

图5示出用于基于CAC中的冷凝物水平和质量空气流量来调整空燃比和气门正时的图表示例。具体地，图表500用曲线502图解说明踏板位置(PP) 的变化，用曲线504图解说明质量空气流量的变化，用曲线506图解说明CAC 冷凝物水平的变化，用曲线508图解说明VVT系统的气门重叠量的变化，用曲线510图解说明燃烧空燃比的变化，并且用曲线512图解说明排气空燃比的变化。在曲线508中，相对于代表无重叠(例如进气门和排气门不同时打开)的直线514示出气门重叠量。高于直线514的任何重叠量反映正气门重叠，而低于直线514的任何重叠量反映负气门重叠。响应于冷凝物水平和质量空气流量而对空燃比的调整可以是对燃烧空燃比的调整。如曲线510所示，小于化学计量比516的空燃比可以是富空燃比(例如较低空燃比)。如曲线 514所示，排气的空燃比可以维持接近化学计量比518。

在时间t1前，质量空气流量低于阈值速率T1(曲线504)，并且CAC 冷凝物水平低于阈值水平T2(曲线506)。VVT可以被设定以使得存在负气门重叠量(曲线508)。另外，燃烧和排气空燃比可以处于它们各自的化学计量比516和518附近(曲线510和512)。刚好在时间t1前，CAC中的冷凝物水平增加到高于阈值水平T2。在时间t1处，急加速可能发生，如由踏板位置的增加表示(曲线502)。作为响应，质量空气流量增加到高于阈值速率 T1(曲线504)。响应于质量空气流量增加到高于阈值速率T1和冷凝物水平增加到高于阈值水平T2，控制器降低空燃比。空燃比的降低量528基于高于阈值水平T2的CAC冷凝物水平的增加量520。另外，响应于在时间t1处增加质量空气流量高于阈值速率T1并增加冷凝物水平高于阈值水平T2，控制器增加气门重叠量(曲线508)。正气门重叠的增加量524可以基于燃烧空燃比的降低量528。正气门重叠的增加量524提供足够的吹过空气以维持排气空燃比接近化学计量比518(曲线512)。

在时间t2处，CAC冷凝物水平降至低于阈值水平T2。结果，VVT和燃烧空燃比返回到预设水平或请求水平。在时间t3处，急加速结束并且质量空气流量降至低于阈值速率T1。在时间T4处，踏板位置的另一次增加发生。空气质量流量增加到高于阈值速率T1(曲线504)；然而，CAC冷凝物水平低于阈值水平T2。因此，在时间t4处维持气门正时和空燃比。随着踏板位置减小，在时间t5处质量空气流量降至低于阈值速率T1。

在时间t5和时间t6之间，CAC冷凝物水平增加到高于阈值水平T2。在时间T6处，急加速发生，如由踏板位置的增加表示(曲线502)。结果，质量空气流量增加到高于阈值速率T1(曲线504)。响应于在冷凝物水平增加到高于阈值水平T2时质量空气流量增加到高于阈值速率T1，控制器增加正气门重叠(曲线508)并降低燃烧空燃比(曲线510)。在时间t6处的CAC 冷凝物水平的增加量522比在时间t1处的CAC冷凝物水平的增加量520更大。同样，在时间t6处的空燃比的降低量530比在时间t1处的空燃比的降低量528 更大。这也导致在时间t6处的正气门重叠的增加量526比在时间t1处的正气门重叠的增加量524更大。在时间t6处提供的吹过空气量将排气空燃比维持在化学计量比518。在时间t7处，急加速结束并且质量空气流量降至低于阈值速率T1(曲线504)。作为响应，VVT和燃烧空燃比返回到它们的当前请求值或预设值。

在一个示例中，在第一工况期间(如在时间t1和时间t6处示出)，当质量空气流量大于阈值速率并且CAC中的冷凝物水平大于阈值水平时，控制器降低空燃比(例如燃烧空燃比)并增加正气门重叠。在另一示例中，在第二工况期间(如在时间t4处示出)，当质量空气流量小于阈值速率和冷凝物水平低于阈值水平中的一个或多个发生时，控制器维持空燃比和正气门重叠。如上描述，如在时间t1和时间t6处示出，增加正气门重叠可以包括提前打开进气门和延迟关闭排气门中的一个或多个。如在时间t6处示出，降低空燃比随着增加CAC中的冷凝物水平而增加。相似地，增加正气门重叠随着降低空燃比并增加CAC中的冷凝物水平而增加。在一个示例中，如在时间t7处示出，响应于质量空气流量降至低于阈值速率，空燃比和正气门重叠返回到各自的基础水平。在另一示例中，如在时间t2处示出，响应于冷凝物水平降至低于阈值水平，空燃比和正气门重叠返回到各自的基础水平。

以此方式，当CAC中的冷凝物水平大于阈值水平时，可以响应于增加的质量空气流量提高燃烧稳定性。具体地，燃烧富空燃比可以在CAC冷凝物可能被发动机吸入时的工况期间提高燃烧稳定性。调整气门正时以增加正气门重叠量可以增加在燃烧富空燃比的时段期间行进通过发动机汽缸的吹过空气量。吹过空气量的增加可以维持排气混合物接近化学计量。另外增加正气门重叠量可以进一步提高燃烧稳定性。以此方式，可以在潜在冷凝物吸入的时段期间提高燃烧稳定性，由此减少发动机点火失败事件。

注意到本文包括的示例性控制例程可以与各种发动机和/或交通工具系统配置一起使用。在此描述的具体例程可以代表任何数目的处理策略中的一个或多个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，图示说明的各种行为、操作或功能可以按说明的序列进行执行、并行执行或在一些情况下被省略。类似地，处理的顺序并不是实现在此描述的示例性实施例的特征和优点所必需的，但为了容易说明和描述而提供。图示说明的行为或功能中的一个或多个可以根据所使用的特别策略而重复执行。进一步地，所描述的行为可以图示代表有待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质内的代码。

应认识到在此公开的配置和例程实际上是示例性的，并且因为众多变化是可能的，所以这些具体实施例不应在限制意义上考虑。例如，上面技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4和其他发动机类型。进一步地，各种系统配置中的一个或多个可以与所描述诊断例程中的一个或多个组合使用。本公开的主题包括各种系统和配置的全部新颖和非显而易见的组合和子组合以及在此公开的其他特征、功能和/或性质。

Claims (22)

1.一种用于发动机操作的方法，其包括：

响应于质量空气流量的增加，燃烧富空燃比并调整气门正时，从而增加正气门重叠，其中燃烧所述富空燃比并调整气门正时进一步响应于增压空气冷却器中的冷凝物水平大于阈值；并且其中增加所述正气门重叠随着空燃比降低及所述增压空气冷却器中的冷凝物水平增加而增加。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述质量空气流量的增加基于急加速。

3.根据权利要求1所述的方法，其中响应于当所述冷凝物水平大于阈值水平时增加质量空气流量高于阈值速率的请求而燃烧所述富空燃比并调整气门正时以创建所述正气门重叠。

4.根据权利要求3所述的方法，其中燃烧所述富空燃比包括增加喷射到发动机汽缸内的燃料量。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所喷射的燃料量的增加量基于所述冷凝物水平和所述质量空气流量中的一个或多个。

6.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括增加进气门和排气门的所述正气门重叠，从而在燃烧所述富空燃比期间维持排气混合物接近化学计量。

7.根据权利要求6所述的方法，其中增加所述正气门重叠包括增加所述进气门和所述排气门都打开的持续时间。

8.根据权利要求7所述的方法，其中增加所述进气门和所述排气门都打开的持续时间包括提前打开所述进气门和延迟关闭所述排气门中的一个或多个。

9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括响应于质量空气流量降至低于阈值速率和所述冷凝物水平降至低于阈值水平中的一个或多个，从所述富空燃比提高空燃比并减少所述正气门重叠。

10.一种用于发动机操作的方法，其包括：

响应于质量空气流量高于阈值速率和增压空气冷凝器中的冷凝物水平大于阈值水平，降低空燃比并增加进气门和排气门的正气门重叠；以及

响应于所述质量空气流量降至低于所述阈值速率和所述冷凝物水平降至低于所述阈值水平中的一个或多个，使所述空燃比和所述正气门重叠返回到各自的基础水平。

11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括将所述空燃比从第一比率降低至第二比率，所述第二比率随着冷凝物水平的增加而降低。

12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括将所述正气门重叠从第一水平增加到第二水平，所述第二水平基于维持排气混合物的所述空燃比接近化学计量所需要的吹过空气量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述吹过空气量随着第二比率降低而增加。

14.根据权利要求12所述的方法，其中将所述正气门重叠从所述第一水平增加到所述第二水平包括将可变凸轮正时系统从第一位置调整到第二位置，所述第一位置没有正气门重叠，所述第二位置具有增加的正气门重叠。

15.根据权利要求12所述的方法，其中将所述正气门重叠从所述第一水平增加到所述第二水平包括将可变凸轮正时系统从第一位置调整到第二位置，所述第一位置具有一些正气门重叠，所述第二位置具有比所述第一位置更多的正气门重叠。

16.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括响应于所述冷凝物水平降至低于所述阈值水平和所述质量空气流量降至低于所述阈值速率中的一个或多个，将所述空燃比从所述第二比率增加到所述第一比率，并将所述正气门重叠从所述第二水平降低至所述第一水平。

17.一种用于发动机操作的方法，其包括：

在第一工况期间，当质量空气流量大于阈值速率并且增压空气冷却器中的冷凝物水平大于阈值水平时，降低空燃比并增加正气门重叠；

在第二工况期间，当所述质量空气流量小于所述阈值速率和所述冷凝物水平低于所述阈值水平中的一个或多个发生时，使所述空燃比和所述正气门重叠返回到请求的/原始的设定值；以及

在第三工况期间，当所述质量空气流量大于所述阈值速率和所述冷凝物水平低于所述阈值水平时，维持所述空燃比和所述正气门重叠到所述请求的/原始的设定值。

18.根据权利要求17所述的方法，其中增加所述正气门重叠包括提前打开进气门和延迟关闭排气门中的一个或多个。

19.根据权利要求17所述的方法，其中所述降低空燃比随着所述增压空气冷却器中的冷凝物水平增加而增加。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述增加正气门重叠随着空燃比降低及所述增压空气冷却器中的冷凝物水平增加而增加。

21.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在所述第一工况期间，响应于所述质量空气流量降至低于所述阈值速率，使所述空燃比和所述正气门重叠返回到各自的基础水平。

22.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括在所述第一工况期间，响应于所述冷凝物水平降至低于所述阈值水平，使所述空燃比和所述正气门重叠返回到各自的基础水平，所述冷凝物水平基于操作工况被估计。