CN104421031B - 基于传感器加热器的功率消耗指示氧传感器处的水的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于传感器加热器的功率消耗指示氧传感器处的水的方法和系统。提供了基于氧传感器的加热元件的功率消耗指示氧传感器处水的方法和系统。在一个示例中，可以响应于氧传感器的加热元件的功率消耗增加至基准水平之上而指示氧传感器处的水，其中氧传感器被设置在发动机进气装置中。然后可以基于水指示和功率消耗调整发动机运转参数。

Description

基于传感器加热器的功率消耗指示氧传感器处的水的方法和 系统
技术领域
本申请涉及基于传感器加热器的功率消耗指示氧传感器处的水的方法和系统。
背景技术
发动机系统可以利用从发动机排气系统到发动机进气系统的排气的再循环(称为排气再循环(EGR)的过程)来减少所规定的排放。例如，涡轮增压的发动机系统可以包括低压(LP)EGR系统，其将排气从排气系统再循环至涡轮增压器压缩机上游的进气通道。进气氧传感器(IAO2)可以被布置在压缩机和增压空气冷却器下游的发动机进气装置中，以便基于测量的进气空气的水含量提供EGR流量的指示。
发明人在此已经认识到上述系统的各种问题。具体地，如果来自另一源的水接触IAO2，低压EGR车辆系统中的用于确定排气再循环(EGR)的进气氧传感器(IAO2)测量可能给出EGR流量的不准确指示。例如，当IAO2被设置在增压空气冷却器(CAC)的下游时，在CAC处形成的冷凝液可能离开CAC，并滴落在IAO2上。因此，IAO2会测得比实际上由于进气空气中的EGR的水蒸汽含量的水浓度更高的水浓度。然后可以基于IAO2传感器的输出指示比实际的EGR流率更高的EGR流率。在一些示例中，使用这种不准确的EGR测量可能触发诊断程序，以及不准确地调整火花正时或其他燃烧参数。
发明内容
在一个示例中，可以通过一种方法来解决上述问题，该方法基于由氧传感器的加热元件所消耗的功率的瞬间增加，指示氧传感器处的水，其中氧传感器被设置在发动机进气装置中。具体地，氧传感器可以被设置在增压空气冷却器(CAC)的下游。当水接触氧传感器时，加热元件的功率消耗可以增加。指示氧传感器处的水可以包括基于由加热元件所消耗的功率的瞬间增加量指示氧传感器处的水量。例如，当加热元件的功率消耗进一步增加至基准功率消耗水平之上时，所指示的氧传感器处的水量会增加。响应于氧传感器处的水指示，可以调整火花正时和进气节气门的位置中的一个或更多个。此外，响应于氧传感器处的水指示，可以停用EGR诊断和/或氧传感器加热元件诊断。在一个示例中，停用EGR诊断可以包括停用基于EGR流量估计的发动机运转参数调整，EGR流量估计基于氧传感器输出。以此方式，当指示氧传感器处的水时，EGR流量估计不可以被用来调整火花正时或其他燃烧参数或者触发诊断程序。因此，可以增加燃烧稳定性和发动机控制的准确性。另外，当指示氧传感器处的水时，调整进气节气门和/或火花正时可以降低由于发动机处的水吸入而导致的燃烧不稳定性。
应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被紧随具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1是包括被设置在增压空气冷却器下游的氧传感器的示例发动机系统的示意图。
图2是用于指示氧传感器处的水并响应于水指示而调整发动机工况的方法的流程图。
图3是基于所指示的进气氧传感器处的水的示例发动机运转参数调整的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及基于氧传感器的加热元件的功率消耗指示氧传感器处的水的的系统和方法。具体地，氧传感器可以被设置在发动机系统(诸如图1的发动机系统)的增压空气冷却器(CAC)下游的发动机进气装置中。因此，氧传感器在本文中可以被称为进气氧传感器(IAO2)。当水(例如，水滴)接触IAO2时，IAO2的加热元件(例如，加热器)的功率消耗可以增加，以便维持IAO2的设定点温度。因此，当功率消耗增加到基准功率消耗水平之上的阈值量时，可以指示IAO2处的水。图2示出了用于基于IAO2加热元件的功率消耗调整发动机运转的方法。具体地，响应于水指示，发动机控制器可以调整发动机运转参数和/或停用发动机诊断。例如，当水接触IAO2时，基于IAO2输出的排气再循环(EGR)流量估计的准确性会降低，由此导致发动机控制的准确性降低。因此，在一个示例中，响应于水指示，发动机控制器可以停用响应于EGR流量估计的发动机运转参数调整。此外，当指示IAO2处的水时，一旦吸入水就会降低发动机的燃烧稳定性。因此，在另一示例中，响应于IAO2处的水指示，发动机控制器可以调整到进气歧管的空气流和/或火花正时，以便增加水吸入期间的燃烧稳定性。在图4处示出了基于IAO2加热元件的功率消耗的示例发动机运转参数调整。
图1是示出了示例发动机10的示意图，发动机10可以被包括在汽车的推进系统中。发动机10被显示为具有四个汽缸或燃烧室30。然而，根据本公开可以使用其他数量的汽缸。发动机10可以至少部分地被包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可以包括活塞(未示出)被设置在其中的燃烧室壁。活塞可以被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统150耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动器马达可以经由飞轮耦接至曲轴40，以实现发动机10的起动运转。曲轴40也可以被用来驱动交流发电机(在图1中未示出)。
发动机输出扭矩可以传输至液力变矩器(未示出)，以驱动自动变速器系统150。另外，包括前进离合器154的一个或更多个离合器可以被接合，以推动车辆。在一个示例中，液力变矩器可以被称为变速器系统150的部件。另外，变速器系统150可以包括多个齿轮式离合器152，其可以根据需要而接合，以激活多个固定的变速齿轮比。具体地，通过调整多个齿轮式离合器152的接合，变速器可以在更高的齿轮(即，具有更低的齿轮比的齿轮)与更低的齿轮(即，具有更高的齿轮比的齿轮)之间转变。因此，当处于更高的齿轮时，齿轮比差能够实现穿过变速器的更低的扭矩放大，而当处于更低的齿轮时，能够实现穿过变速器的更高的扭矩放大。车辆可以具有4个可用齿轮，其中变速齿轮4(变速器的第四个齿轮)是最高的可用齿轮，而变速齿轮1(变速器的第一齿轮)是最低的可用齿轮。在其他实施例中，车辆可以具有比4个更多或更少的可用齿轮。控制器可以改变变速齿轮(例如，使变速齿轮升档或降档)，以调整穿过变速器和液力变矩器传递至车辆车轮156的扭矩量(即，发动机轴的输出扭矩)。
当变速器转变至更低的齿轮时，发动机转速(Ne或RPM)增加，从而增加发动机空气流。在更高的RPM下可以增加由旋转的发动机产生的进气歧管真空。在一些示例中，降档可以被用来增加发动机空气流，并抽取在增压空气冷却器(CAC)80中积聚的冷凝液。
燃烧室30可以从进气歧管44接收进气空气，并且可以经由排气歧管46将燃烧气体排至排气通道48。进气歧管44和排气歧管46可以经由各自的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
燃料喷射器50被显示为直接耦接至燃烧室30，以便与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进其中。以此方式，燃料喷射器50提供到燃烧室30内的所谓的燃料直接喷射；然而，应认识到进气道喷射也是可能的。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料导轨的燃料系统(未示出)输送至燃料喷射器50。
在被称为火花的过程中，被喷射的燃料通过已知的火花手段(诸如火花塞92)点燃，从而导致燃烧。火花点火正时可以被控制为使得火花在制造商规定的时间之前(提前)或之后(延迟)发生。例如，可以根据控制发动机爆震或在高湿度的情况下提前的最大破坏扭矩(maximum break torque)(MBT)正时而延迟火花正时。具体地，由于缓慢的燃烧速率，可以提前MBT。在一个示例中，可以在踩加速器踏板期间延迟火花。在替代实施例中，压缩火花可以被用来点燃所喷射的燃料。
进气歧管44可以接收来自进气通道42的进气空气。进气通道42可以包括具有节流板22的节气门21，以便调节到进气歧管44的流量。在这个具体的示例中，控制器12可以改变节流板22的位置(TP)，从而实现电子节气门控制(ETC)。以此方式，节气门21可以被操作以改变提供给燃烧室30的进气空气。例如，控制器12可以调整节流板22，以增加节气门21的开度。增加节气门21的开度可以增加提供给进气歧管44的空气量。在替代的示例中，节气门21的开度可以减小或完全关闭，以切断到进气歧管44的空气流。在一些实施例中，另外的节气门可以存在于进气通道42中，诸如压缩机60下游的节气门(未示出)。
另外，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以经由EGR通道(诸如高压EGR通道140)将期望的一部分排气从排气通道48路由至进气通道42。控制器12可以经由EGR阀(诸如高压EGR阀142)改变提供给进气通道42的EGR量。在一些情况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气与燃料混合物的温度。图1示出了高压EGR系统，其中通过EGR通道140将EGR从涡轮增压器的涡轮的上游路由至涡轮增压器的压缩机的下游。图1还示出了低压EGR系统，其中通过低压EGR通道157将EGR从涡轮增压器的涡轮的下游路由至涡轮增压器的压缩机的上游。低压EGR阀155可以控制提供给进气通道42的EGR量。在一些实施例中，如图1所示，发动机可以包括高压EGR和低压EGR系统。在其它实施例中，发动机可以包括低压EGR系统或高压EGR系统中的任一个。当可运转时，特别是当压缩空气被增压空气冷却器冷却时，EGR系统可能降低由于压缩空气而引起引起冷凝液的形成，这将在下文中更详细地进行描述。
发动机10还可以包括压缩装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，其至少包括沿进气通道42布置的压缩机60。对于涡轮增压器，压缩机60可以至少部分地由涡轮62经由例如轴或其他耦接布置驱动。涡轮62可以沿排气通道48布置。各种布置可以被提供，以便驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可以至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或更多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。
在图1所示的实施例中，可以主要通过涡轮62驱动压缩器60。可以通过流过排气通道48的排气驱动涡轮62。因此，涡轮62的驱动运动可以驱动压缩器60。因此，压缩器60的转速可以基于涡轮62的转速。随着压缩器60的转速增加，可以通过进气通道42为进气歧管44提供更多升压。
另外，排气通道48可以包括废气门26，其用于使排气转向远离涡轮62。另外，进气通道42可以包括压缩机旁通阀或压缩机再循环阀(CRV)27，其被配置为使进气空气围绕压缩机60转向。例如，废气门26和/或CRV 27可以被控制器12控制，以便在期望更低的升压压力时打开。例如，响应于压缩机喘振或潜在的压缩机喘振事件，控制器12可以打开CRV 27，以降低压缩机60出口处的压力。这可以减少或停止压缩机喘振。
进气通道42还可以包括增压空气冷却器(CAC)80(例如，中间冷却器)，以降低涡轮增压或机械增加的进气的温度。在一些实施例中，CAC80可以是空气到空气的热交换器。在其他实施例中，CAC 80可以是空气到液体的热交换器。CAC 80还可以是可变体积的CAC。来自压缩机60的热增压空气(升压的空气)进入CAC 80的入口，当其行进通过CAC时进行冷却，然后离开以经过节气门21，然后进入发动机进气歧管44。来自车辆外部的环境空气流可以通过车辆前端并穿过CAC进入发动机10，从而辅助冷却增压空气。当环境空气温度降低时，或在潮湿或者多雨的天气的状况期间，增压空气被冷却至水露点温度之下，冷凝液可以在CAC中形成并累积。另外，当进入CAC的空气被升压(例如，升压压力和/或CAC压力大于大气压力)时，如果CAC温度降至露点温度之下，冷凝液可以形成。当增压空气包括再循环的排气时，冷凝液能够变为酸性的，并腐蚀CAC壳体。腐蚀能够导致空气充气、大气以及在水到空气的冷却器的情况下的可能的冷却液之间的泄漏。另外，如果冷凝液CAC中积聚，它可以在气流增加的时候被发动机吸入。因此，不稳定燃烧和/或发动机失火可能发生。
发动机10还可以包括设置在进气通道42或发动机进气装置中的一个或更多个氧传感器。因此，一个或更多个氧传感器可以被称为进气氧传感器。在所描述的实施例中，进气氧传感器(IAO2)162被设置在发动机进气装置中的CAC 80的下游。在一个示例中，IAO2162可以被设置在CAC 80的出口处。因此，IAO2 162在本文中可以被称为CAC出口氧传感器。在另一示例中，IAO2 162可以被设置在进气歧管44中的CAC80出口的下游。在另一示例中，IAO2可以被设置在节气门21的上游且在CAC 80的下游。
IAO2 162可以用于提供增压空气(例如，流过进气通道42的空气)的氧浓度指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器、进气UEGO(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器等。IAO2 162包括配置为被激活以便将IAO2加热至其运转温度的加热器或加热元件。具体地，IAO2可以具有诸如800℃的设定点温度。在另一示例中，IAO2的设定值温度可以大于或小于800℃。IAO2的闭环控制系统然后可以控制加热元件以维持设定点温度。例如，如果传感器的温度降至设定点之下，那么加热元件可以消耗更多由传感器输出的功率，以便增加传感器温度。在下文中详述了维持IAO2的设定值温度的加热元件的功率消耗的进一步细节。
可以根据IAO2 162的输出推测进气充气在给定时间的EGR稀释百分比(例如，发动机的进气通道中的已燃烧的气体与空气的比例)。具体地，当进气氧浓度降低时，由于EGR的存在可以稀释IAO2传感器162处的进气流中的氧，因此可以推测EGR的增加。相反，当进气氧浓度增加时，由于EGR的减少，因此可以推测EGR的减少。控制器12可以基于来自IAO2 162的反馈估计EGR流的百分比稀释。另外，控制器12然后可以来自IAO2 162的反馈估计EGR量或EGR流率。在一些示例中，控制器12然后可以调整高压EGR阀142、低压EGR阀155、节气门21、CRV 27和废气门26中的一个或更多个，以实现期望的进气充气的EGR稀释百分比和/或期望的EGR流率。
控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在这个具体示例中作为只读存储器(ROM)片106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存取器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号，以便执行各种功能以使发动机10运转。除了之前所讨论的那些信号外，这些信号还可以包括来自MAF传感器120的所引进的质量空气流的测量；来自示意地显示在发动机10内的一个位置中的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦接至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面火花感测信号(PIP)；来自如所讨论的节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自如所讨论的传感器122的歧管绝对压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以被用来提供进气歧管44中的真空或压力的指示。注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在化学计量比运转期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另外，这个传感器连同所检测的发动机转速可以提供被吸入汽缸内的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的霍尔效应传感器118可以在曲轴40的每次旋转产生预定数量的等间距脉冲。
可以将信号发送至控制器12的其他传感器包括在增压空气冷却器80出口处的温度和/或压力传感器124、IAO2 162和升压压力传感器126。未被描述的其他传感器也可以存在，诸如用于确定在增压空气冷却器入口处的进气空气速度的传感器和其他传感器。在一些示例中，存储介质只读存储器片106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由微处理器单元102执行的指令，用于实现以下所述方法以及期望但没有具体列出的其他变体。在本文中图2处对示例程序进行描述。
图1的系统提供了一种发动机系统，该发动机系统包括：进气歧管，其包括进气节气门；增压空气冷却器，其被设置在进气歧管的上游；氧传感器，其被设置在增压空气冷却器的出口处，氧传感器包括加热元件；以及控制器，其具有计算机可读指令，指令用于：在所选状况期间，响应于氧传感器的加热元件的功率消耗的增加大于阈值，指示氧传感器处的水。计算机可读指令还可以包括基于氧传感器处的水指示调整发动机工况的指令，发动机工况包括进气节气门的打开和火花正时中的一个或更多个，其中所选状况响应于大于阈值的环境湿度。
如上所述，进气氧传感器(IAO2)可以被设置在CAC的下游，用于确定进气空气的氧浓度。具体地，IAO2传感器可以被用来确定进气充气空气的EGR稀释百分比，并且随后可以被用来确定EGR流量的估计。然而，如果来自另一源的水接触IAO2，那么IAO2测量可能给出EGR流量的不准确指示。例如，如上所述，冷凝液可以在CAC内形成，然后自CAC中排出。在这种情况下，冷凝液可能会碰到IAO2，并引起IAO2测得比实际上由于进气空气中的EGR的水蒸汽含量的水浓度更高的水浓度。然后可以通过IAO2传感器指示比实际的EGR流率更高的EGR流率。在一些示例中，使用这种不准确的EGR测量会触发诊断程序(诸如EGR系统诊断)。此外，响应于EGR流量估计，可能不正确地调整火花正时或其他燃烧参数(诸如喷射正时)。
如上所述，IAO2包括用于维持传感器的运转温度的加热元件。当水接触IAO2或滴落在IAO2上时，加热元件的温度会降低。因此，IAO2的闭环温度控制器会增加向加热元件供应的功率，以便将IAO2温度维持在设定点温度。因此，加热元件功率的增加或加热元件的功率消耗可以指示水存在于IAO2处。这进而可以指示水正行进通过进气歧管，并且正朝向发动机的汽缸行进。
如果加热元件的功率消耗增加达阈值量，则可以指示IAO2处和进气歧管中的水。在一个示例中，可以在IAO2的校准期间确定基准功率消耗值P基准(即Pbase)。具体地，可以在干燥或潮湿的空气中没有水接触传感器的状况期间(例如，在基本干燥的状况下)确定IAO2的基准功率消耗。然后，在发动机运转期间，如果加热元件功率消耗增加超过基准功率消耗水平达阈值量，控制器(例如，图1所示的控制器12)可以指示IAO2处的水。此概念可以通过以下公式来进行描述：
ΔP＝P测量的–Pbase，
其中ΔP是加热元件功率消耗在传感器运转期间的变化，P测量的(即Pmeasured)是测量的加热元件的功率消耗，而Pbase是(在没有水接触传感器的情况下的)加热元件的基准功率消耗。如果ΔP大于阈值功率(例如，水滴落阈值)，则可以指示IAO2处的水。阈值功率或功率增加的阈值量可以基于会降低EGR估计的准确性的水的阈值量和/或会降低燃烧稳定性的水的阈值量。
此外，可以基于加热元件功率或功率消耗相对于基准功率消耗水平的增加量确定IAO2处的水量或接触IAO2的水的速率。例如，当ΔP增加时，IAO2处的水量和/或水积聚速率也会增加。因此，当ΔP增加时，被发动机吸入的水量也会增加。因此，发动机失火和/或不稳定燃烧可能发生。
响应于水在IAO2处的指示，控制器可以停用所选发动机系统诊断，和/或响应于进气歧管处的水吸入而采取减轻动作。在一个示例中，响应于IAO2处的水指示，控制器可以停用EGR系统诊断。例如，可以暂时停用响应于EGR流量的估计而调整EGR流率和/或燃烧参数，直至水不再在IAO2处(例如，功率消耗已经降至阈值之下)。在另一示例中，响应于IAO2处的水指示，控制器可以停用IAO2加热元件的诊断。例如，加热元件功率消耗的增加可以导致加热元件退化的指示和/或过电流的读数。因此，在IAO2处的水滴落状况期间(例如，当ΔP大于阈值时)，指示IAO2退化可以被停用。在另一示例中，响应于IAO2处的水指示，可以调整到发动机的空气流，以便控制到发动机的水吸入的速率低于可以引起发动机失火和/或不稳定状况的速率。具体地，可以减小节气门的开度，以减少到发动机的空气流和水吸入的速率。减小节气门打开的量可以基于IAO2处的水量。例如，当IAO2处的水量增加时(例如，当加热元件功率消耗进一步增加至基准之上时)，节气门的开度可以减小达更大的量。在另一示例中，响应于IAO2处的水指示，控制器可以调整火花正时和/或考虑发动机汽缸中的水增加的可选的燃烧参数。具体地，控制器可以基于在IAO2处估计的水量调整火花正时。
以此方式，一种发动机方法可以包括，基于由氧传感器的加热元件所消耗的功率的瞬间增加，指示氧传感器处的水，其中氧传感器被设置在发动机进气装置中。在一个示例中，氧传感器被设置在增压空气冷却器的出口处。该方法还可以包括，响应于氧传感器处的水指示而停用排气再循环系统诊断。此外，该方法可以包括，响应于氧传感器处的水指示而暂时停用氧传感器加热元件退化指示，停用的持续时间响应于功率增加的速率。因此，当指示氧传感器处的水时，加热元件的功率消耗的变化不会触发加热元件退化的指示。
在一个示例中，指示水包括，基于由加热元件所消耗的功率的瞬间增加指示氧传感器处的水量。该方法还可以包括，响应于氧传感器处的水指示而调整进气节气门的位置，以控制水吸入的速率低于阈值速率。在一个示例中，功率的瞬间增加基于功率消耗的速率的暂时增加。调整进气节气门的位置可以包括减小进气节气门的开度以便将通过进气歧管的气空流降至阈值速率之下，空气流的减少随着氧传感器处的水量的增加而增加。也就是说，当氧传感器处的水量增加时，空气流可以被减少达更大的量(例如，节气门打开可以减小达更大的量)。此外，可以基于氧传感器处的水量，调整火花正时。例如，调整火花正时可以包括，当踏板位置增加时提前火花正时，而当踏板位置低于阈值位置时延迟火花正时。在另一示例中，指示水包括，基于由加热元件所消耗的功率的瞬间增加指示进气歧管处的水吸入的速率。
图2示出了用于指示氧传感器处的水并响应于水指示而调整发动机工况的方法200。具体地，氧传感器可以是靠近CAC的出口设置在发动机的进气装置中的进气氧传感器(例如，图1所示的进气氧传感器162)。在一个示例中，方法200可由图1所示的控制器12执行。
在202处，该方法以估计和/或测量发动机工况开始。发动机工况可以包括发动机转速与负荷、踏板位置、质量空气流量、扭矩需求、EGR流量、氧传感器测量、CAC的状况(例如，温度与压力)、环境温度与压力等。在204处，该方法包括确定进气氧传感器(IAO2)的加热器(例如，加热元件)功率消耗。然后在206处，该方法包括确定加热元件的测量的功率消耗与基准功率消耗之间的差(例如，ΔP)是否大于阈值。如上所述，阈值可以是阈值功率或功率增加的阈值量。阈值可以基于对应于会使EGR估计的准确性降低达某一百分比(例如，10％)的阈值水量和/或会降低燃烧稳定性的阈值水量的功率的阈值增加。
如果加热元件的测量的功率消耗与基准功率消耗之间的差不大于阈值，该方法继续到208，以便基于IAO2测量(例如，输出)确定EGR。如上所述，IAO2测量可以指示进气空气的EGR稀释百分比。该EGR稀释百分比然后可以被用来推测EGR流量。方法在208处还包括启用EGR系统和IAO2诊断。因此，在209处，控制器可以基于经确定的EGR稀释百分比调整EGR燃烧参数(例如，火花正时、喷射正时等)。此外，在210处，该方法包括调整EGR阀以输送期望的EGR流量。期望的EGR流量可以基于期望的进气空气稀释百分比、另外的发动机工况和/或经确定的EGR流量。
可代替地，在206处，如果加热元件的测量的功率消耗与基准功率消耗之间的差大于阈值，该方法继续到212，以指示IAO2处的水。指示IAO2处的水还可以包括指示进气歧管中的水和增加的发动机的水吸入。响应于指示IAO2处的水，在214处，控制器可以停用EGR系统诊断。如上所述，停用EGR系统诊断可以包括停用基于EGR流量估计的发动机运转参数调整，EGR流量估计基于IAO2传感器读数。此外，该方法在214处可以包括停用可以指示IAO2加热元件退化的IAO2诊断。例如，如果基于增加的功率消耗指示IAO2加热元件退化，那么当指示IAO2处的水时不会指示退化的指示。以此方式，可以减少不正确的加热元件退化指示。
在216处，该方法包括基于测量的功率消耗与基准功率消耗之间的差ΔP确定IAO2处的水量。如上所述，当ΔP增加时，所指示的IAO2处的水量会增加。在另一示例中，在216处，该方法可以额外地或可替代地包括基于ΔP确定IAO2处的水积聚的速率或进气歧管处的水吸入的速率。类似地，当ΔP增加时，水积聚的速率也会增加。在218处，控制器可以基于IAO2处的水量调整到进气歧管的空气流和/或火花正时。例如，控制器可以调整进气节气门的开度，以控制进气歧管处以及到发动机内的水吸入的速率。在一个示例中，控制器可以减小节气门的开度，以减少到发动机的空气流。因此，可以以减少发动机失火或不稳定燃烧的速率吸入进气歧管中的水。在另一示例中，控制器可以在水吸入期间调整火花正时，以减少燃烧不稳定性。例如，在水吸入期间调整火花正时可以包括当踏板位置增加时(例如，在踩踏板加速器期间)提前火花正时。在另一示例中，在水吸入期间调整火花正时可以包括当踏板位置低于阈值位置时延迟火花正时。火花延迟或提前的量可以基于在IAO2处确定的水量。在其他实施例中，响应于ΔP和IAO2处的水量，可以调整另外的或可替代的燃烧参数(诸如喷射正时)。
在一些实施例中，在212处，方法200还可以包括，响应于IAO2处的水指示而关闭EGR阀或减小EGR阀的开度以减小EGR流量。因此，在一些示例中，该方法可以包括在216之后的附加步骤，包括基于进气歧管中的水量(如基于ΔP确定的)调整EGR流量。减小EGR流量可以减小进入发动机汽缸的附加水蒸汽量。
在220处，该方法包括当加热器(例如，加热元件)功率消耗返回到Pbase时使火花正时和节气门位置返回到所要求的水平。在220处，该方法还可以包括当加热器功率消耗返回到Pbase时启用EGR系统和IAO2加热器诊断。因此，可以基于IAO2输出确定EGR流量，如在208处所描述。然后可以基于估计的EGR流量调整EGR燃烧参数和EGR流量，如在209和210处所描述的。
以此方式，一种发动机方法可以包括，调整涡轮增压器压缩的发动机进气空气，调整到发动机的燃料的直接喷射，冷却增压空气冷却器中的压缩空气，以及响应于压缩空气中的氧传感器的加热元件的功率消耗增加超过基准功率消耗水平达阈值量而调整发动机工况，氧传感器被设置在增压空气冷却器的下游。调整发动机工况可以包括停用排气再循环诊断和停用氧传感器加热元件退化的指示中的一个或更多个。该方法还可以包括，基于加热元件的功率消耗估计进气歧管处的水量和水吸入的速率中的一个或更多个，水量和水吸入的速率随着功率消耗的增加而增加。调整发动机工况可以额外地或可替代地包括，基于进气歧管处的水量和水吸入的速率中的一个或更多个调整到进气歧管的空气流和火花正时中的一个或更多个。
在一个示例中，阈值量基于导致排气再循环流量估计的准确性降低或燃烧稳定性降低的阈值水量。此外，基准功率消耗可以基于在干燥状况下的加热元件功率消耗。
该方法还可以包括，当加热元件的功率消耗小于在基准功率消耗水平之上的阈值量时，启用排气再循环系统诊断，并基于基于氧传感器的输出确定排气再循环流量。该方法然后还可以包括，基于经确定的排气再循环流量调整排气再循环燃烧参数。在一个示例中，可以调整排气再循环阀以输送期望的排气再循环流量，期望的排气再循环流量基于发动机工况和经确定的排气再循环流量。
图3示出了基于所指示的进气氧传感器处的水调整发动机运转参数的图形化示例。具体地，曲线图300在曲线302处示出了IAO2输出的变化，在曲线304处示出了加热器(例如，加热元件)功率消耗的变化，在曲线306处示出了在IAO2处确定的水的变化，在曲线308处示出了估计的EGR流量的变化，在曲线310处示出了实际的EGR流量的变化，在曲线312处示出了踏板位置(PP)的变化，在曲线314处示出了火花正时相对于MBT的变化，在曲线316处示出了EGR阀位置的变化，在曲线318处示出了节气门开度的变化，并且在曲线320处示出了到发动机的空气流的变化。如上所述，IAO2被设置在CAC下游的进气装置中。在一个示例中，IAO2可以被设置在CAC的出口处。IAO2输出可以是增压空气中的氧浓度或估计的氧量。增压空气的EGR稀释百分比可以根据该输出进行推测，并且可以被用来确定曲线308处的估计的EGR流量。此外，在IAO2处确定的水可以是IAO2处的水量或水积聚的速率，水量或水积聚的速率基于加热器功率消耗。
在时间t1之前，IAO2的加热器功率消耗在基准功率消耗水平Pbase附近(曲线304)。这时，估计的EGR流量和实际的EGR流量基本相同(分别是曲线308和310)。在时间t1处，加热器功率消耗开始增加(曲线304)。在时间t1之后，IAO2输出(曲线302)、估计的EGR流量(曲线308)和在IAO2处确定的水(曲线306)也会增加。在时间t2处，加热器功率消耗增加至上限功率阈值P阈值(即Pthresh)(曲线304)。Pthresh与Pbase之间的差可以是功率增加的阈值量322(例如，Pmeasured–Pbase>阈值量)。因此，控制器可以指示IAO2处的水。在时间t2与时间t3之间，由于水接触IAO2，估计的EGR流量(曲线308)高于实际的EGR流量(曲线310)。
在时间t2处，响应于IAO2处的水指示，控制器可以停用EGR系统诊断和/或加热器退化指示。例如，如图3所示，即使估计的EGR流量(曲线308)已经增加，也可以维持EGR阀的位置。同样，在时间t2处，响应于IAO2处的水指示，可以减小节气门的开度(曲线318)，以便减少到发动机的空气流(曲线320)。以此方式减少空气流可以降低到发动机内的水吸入的速率。此外，响应于IAO2处的水指示，可以调整火花正时(曲线314)。由于在时间t2之前PP正在增加(曲线312)，因此可以在时间t2处提前火花正时。
在时间t3处，IAO2加热器功率消耗降回到Pbase(曲线304)。作为响应，火花正时和节气门位置返回到所要求的水平。另外，可以重新启用EGR系统诊断和IAO2加热器诊断(例如，基于功率消耗指示加热器的退化)。因此，在时间t3之后，可以基于根据IAO2输出确定的EGR流量估计来调整燃烧参数和EGR流量。
以此方式，可以基于氧传感器的加热元件的增加的功率消耗指示设置在发动机进气装置中的氧传感器处的水。水指示可以指示可能被发动机吸入的通过进气歧管的水。如上所述，当加热元件的功率消耗增加超过基准功率消耗水平达阈值量时，发动机控制器可以调整发动机运转参数和/或停用EGR和IAO2加热器诊断。因此，当指示IAO2处的水时，基于IAO2的EGR流量估计不可以被用来调整燃烧参数和/或EGR阀。通过指示氧传感器处的水，实现通过调整发动机运转参数以增加在水正被发动机吸入的状况期间的发动机控制和燃烧稳定性的技术效果。
注意，本文中包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所描述的各种动作、操作和/或功能可以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略的执行。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定要求所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。所示出的动作、操作和/或功能中的一个或更多个取决于所使用的特定策略可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形化地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。
应认识到，本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
所附权利要求特别指出被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”要素或“第一”要素或其等同物。应当理解，这样的权利要求包括纳入一个或更多个这样的要素，既不要求也不排除两个或更多个这样的要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其它组合和子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中通过新的权利要求的提交来要求保护。这样的权利要求，无论是比原权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种用于发动机运转的方法，其包含：
基于由氧传感器的加热元件所消耗的功率的瞬间增加，指示所述氧传感器处的水，其中所述氧传感器被设置在发动机进气装置中。
2.根据权利要求1所述的方法，其还包含，响应于所述氧传感器处的指示的水而停用排气再循环系统诊断。
3.根据权利要求1所述的方法，其还包含，响应于氧传感器处的指示的水而暂时停用氧传感器加热元件退化指示，所述停用的持续时间响应于功率增加的速率。
4.根据权利要求1所述的方法，其中指示的水包括，基于由所述加热元件所消耗的功率的瞬间增加指示所述氧传感器处的水量。
5.根据权利要求4所述的方法，其还包含，响应于所述氧传感器处的所述指示的水而调整进气节气门的位置，以控制水吸入的速率低于阈值速率，其中所述功率的瞬间增加基于功率消耗的速率的暂时增加。
6.根据权利要求5所述的方法，其中调整所述进气节气门的位置包括减小所述进气节气门的开度以便减小通过进气歧管的空气流从而将所述水吸入的速率控制成低于所述阈值速率，所述空气流的减少随着所述氧传感器处的水量的增加而增加。
7.根据权利要求4所述的方法，其还包含，基于所述氧传感器处的所述水量调整火花正时。
8.根据权利要求7所述的方法，其中调整火花正时包括，当踏板位置增加时提前火花正时，而当所述踏板位置低于阈值位置时延迟火花正时。
9.根据权利要求1所述的方法，其中指示的水包括，基于由所述加热元件所消耗的功率的瞬间增加指示进气歧管处的水吸入的速率。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器被设置在增压空气冷却器的出口处。
11.一种用于发动机运转的方法，其包含：
调整压缩发动机进气空气的涡轮增压器；
调整到所述发动机的燃料的直接喷射；
在增压空气冷却器中冷却压缩空气，以及
响应于所述压缩空气中的氧传感器的加热元件的功率消耗增加超过基准功率消耗水平达阈值量而调整发动机工况，所述氧传感器被设置在所述增压空气冷却器的下游。
12.根据权利要求11所述的方法，其中调整发动机工况包括停用排气再循环诊断和停用氧传感器加热元件退化的指示中的一个或多个。
13.根据权利要求11所述的方法，其还包含，基于所述加热元件的功率消耗估计进气歧管处的水量和水吸入的速率中的一个或多个，所述水量和所述水吸入的速率随着功率消耗的增加而增加。
14.根据权利要求13所述的方法，其中调整发动机工况包括，基于所述进气歧管处的所述水量和所述水吸入的速率中的一个或多个调整到所述进气歧管的空气流和火花正时中的一个或更多个。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述阈值量基于导致排气再循环流量估计的准确性降低或燃烧稳定性降低的阈值水量，并且其中所述基准功率消耗水平基于在干燥状况下的加热元件功率消耗。
16.根据权利要求11所述的方法，其还包含，当所述加热元件的所述功率消耗小于在所述基准功率消耗水平之上的所述阈值量时，启用排气再循环系统诊断，并基于所述氧传感器的输出确定排气再循环流量。
17.根据权利要求16所述的方法，其还包含，基于所述确定的排气再循环流量调整排气再循环燃烧参数。
18.根据权利要求16所述的方法，其还包含，调整排气再循环阀以输送期望的排气再循环流量，所述期望的排气再循环流量基于发动机工况和所述确定的排气再循环流量。
19.一种用于发动机的系统，其包含：
进气歧管，其包括进气节气门；
增压空气冷却器，其被设置在所述进气歧管的上游；
氧传感器，其被设置在所述增压空气冷却器的出口处，所述氧传感器包括加热元件；和
控制器，其具有计算机可读指令，所述指令用于：在选择状况期间，响应于所述氧传感器的所述加热元件的功率消耗的增加大于阈值，指示所述氧传感器处的水。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述计算机可读指令还包括用于基于所述氧传感器处的所述指示的水调整发动机工况的指令，所述发动机工况包括所述进气节气门的打开和火花正时中的一个或更多个，其中所述选择状况响应于环境湿度大于阈值。
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