CN104879246A - 用于当排气再循环正在流动时使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝液存储的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于当排气再循环正在流动时使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝液存储的方法。提供了用于估计增压空气冷却器(CAC)中的水存储的方法和系统。在一个示例中，积聚在CAC中的水量可以基于设置在CAC下游的氧传感器的输出、环境湿度和当EGR正在流动时的EGR流量。此外，基于CAC内部的水量，可以调整发动机致动器，以从CAC吹扫冷凝液且/或减少冷凝液形成。

Description

用于当排气再循环正在流动时使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝液存储的方法
技术领域
本发明涉及用于当排气再循环正流动时使用进气氧传感器估计增压空气冷却器冷凝液存储的方法。
背景技术
涡轮增压发动机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，以便增加功率。空气的压缩可以引起空气温度的增加，因此中间冷却器或增压空气冷却器(CAC)可以被用来冷却被加热的空气，由此增加空气密度，并进一步增加发动机的潜在功率。当环境空气温度降低时，或在潮湿或多雨的天气状况期间(在此状况下进气空气被冷却至水的露点之下)，冷凝液可以在CAC中形成。通过增加水蒸汽浓度并且因此增加冷凝能够发生的温度，低压排气再循环(EGR)能够进一步增加CAC中的冷凝液量。冷凝液可以在CAC的底部处或内部通道和冷却的湍流器中聚集。在某些气流状况下，冷凝液可以离开CAC并作为水滴进入发动机的进气歧管。如果过多冷凝液被发动机吸入，那么发动机失火和/或燃烧不稳定性可以发生。
解决由于冷凝液吸入引起的发动机失火的其他尝试包括避免冷凝液累积。在一个示例中，可以降低CAC的冷却效率，以便减少冷凝液形成。然而，发明人在此已经意识到此类方法的潜在问题。具体地，尽管一些方法可以减少或减慢CAC中的冷凝液形成，但冷凝液仍会随着时间的推移而累积。如果这种累积不能被停止，在加速期间冷凝液的吸入可以引起发动机失火。此外，在另一示例中，可以调整发动机致动器，以便在冷凝液吸入期间增加燃烧稳定性。在一个示例中，冷凝液吸入可以基于质量空气流率和CAC中的冷凝液量；然而，这些参数可能不会准确地反应离开CAC并进入进气歧管的增压空气中的水量。因此，发动机失火和/或不稳地燃烧仍然可以发生。此外，由于EGR可以将另外的湿气引入增压空气，因此一些用于估计CAC内的水积聚的系统只可以在EGR关闭(例如，不流动)时是准确的。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种用于基于增压空气冷却器(CAC)处的水存储来调整发动机致动器的方法来解决，水存储基于设置在CAC下游的氧传感器的输出、环境湿度和排气再循环(EGR)流量。具体地，氧传感器可以被设置在CAC的出口处。发动机控制器可以使用氧传感器的输出来确定离开CAC的增压空气的水含量。进入CAC的增压空气的水含量可以通过环境湿度加上进入CAC上游的进气通道的EGR(例如，低压EGR)的水含量来估计。EGR的水含量可以基于排气中的水蒸汽量和流入进气通道的排气量(例如，EGR流量)。EGR流量可以根据设置在EGR通道中的EGR流量测量传感器(诸如DPOV传感器)来确定。在一个示例中，环境湿度可以通过设置在CAC和EGR通道上游的湿度传感器来测量。进入CAC的增压空气的水含量与离开CAC的增压空气的水含量之间的差然后可以表示CAC内的水存储率(例如，水积聚率)。响应于经确定的水存储率(或量)，发动机控制器然后可以调整发动机运转，以增加燃烧稳定性、减少CAC中的冷凝液形成和/或从CAC排出冷凝液。因此，可以减少CAC内的冷凝液形成，并且可以降低由于水吸入而引起的发动机失火和燃烧不稳定性。
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是包括增压空气冷却器的示例发动机系统的示意图。
图2是用于基于EGR流量和进气氧传感器的输出估计增压空气冷却器处的水存储的方法的流程图。
图3是用于基于增压空气冷却器处的水存储调整发动机运转的方法的流程图。
图4示出了图示说明基于增压空气冷却器处的水存储对发动机运转的示例调整的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及用于估计发动机系统(诸如图1的系统)中的增压空气冷却器(CAC)中的水存储的系统和方法。氧传感器可以被设置在CAC的出口处。氧传感器可以被用来确定离开CAC的水量。进入CAC的水量可以基于环境湿度和当EGR正在流动时的EGR流量来估计。例如，低压EGR系统可以将另外的水引入到CAC上游的发动机进气系统内。因此，当EGR流量增加时，进入CAC的增压空气中的水量可以增加。在图2中示出了用于基于进入与离开CAC的水量之间的差来确定CAC中的水积聚率(例如，水存储率或量)的方法。如图3所示，发动机控制器然后可以基于水存储率或量来调整发动机运转。调整发动机运转可以包括调整发动机致动器，以降低CAC的冷却效率、从CAC吹扫(purge)冷凝液和/或增加水被发动机吸入期间的燃烧稳定性。图4示出了基于CAC处的水存储的示例发动机致动器调整。以此方式，使用氧传感器、湿度传感器和EGR流量传感器来估计进入与离开CAC的增压空气中的水含量可以允许当EGR正在流动时确定CAC中的冷凝液存储。基于冷凝液存储的发动机致动器调整然后可以减少CAC中的冷凝液形成，增加从CAC的冷凝液吹扫期间的燃烧稳定性，和/或减少CAC内的水存储。
图1示出了示例涡轮增压发动机系统100的示意图，涡轮增压发动机系统100包括多缸内燃发动机10和可以完全相同的双涡轮增压器120和130。作为一个非限制性示例，发动机系统100能够被包括作为客车推进系统的一部分。尽管本文中没有描述，但是在不背离本公开的范围的情况下，可以使用其他发动机构造(诸如具有单涡轮增压器的发动机)。
发动机系统100可以至少部分地被控制器12以及被经由输入装置192来自车辆操作者190的输入控制。在这个示例中，输入装置192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194。控制器12可以为微型计算机，其包括以下：微处理器单元(CPU)、输入/输出端口(I/O)、用于可执行程序和校准数值的电子存储介质(例如，只读存储器芯片(ROM))、随机存取存储器(RAM)、保活存储器(KAM)和数据总线。存储介质只读存储器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执行的非临时性指令，用于执行在下文中所描述的程序以及期望但没有具体列出的其他变体。控制器12可以被配置为接收来自多个传感器165的信息，并将控制信号发送至多个致动器175(在本文中所描述的致动器的各种示例)。其他致动器(诸如各种各样的阀和节气门)可以被耦接至发动机系统100中的各种位置。控制器12可以接收来自各种传感器的输入数据，处理输入数据，并响应于经处理的输入数据基于对应于一个或更多个程序的被编程到其中的指令或代码而触发致动器。在本文中关于图2-3描述了示例控制程序。
发动机系统100可以经由进气通道140接收进气空气。如图1所示，进气通道140可以包括空气过滤器156和进气系统(AIS)节气门115。控制系统可以经由通信地耦接至控制器12的节气门致动器117调整AIS节气门115的位置。
至少一部分进气空气可以经由在142处指出的进气通道140的第一分支被引导至涡轮增压器120的压缩机122，并且至少一部分进气空气可以经由在144处指出的进气通道140的第二分支被引导至涡轮增压器130的压缩机132。因此，发动机系统100包括在压缩机122和132上游的低压AIS系统(LP AIS)191和在压缩122和132下游的高压AIS系统(HPAIS)193。
曲轴箱强制通风(PCV)管道198可以将曲轴箱(未示出)耦接至进气通道的第二分支144，以便可以以受控的方式从曲轴箱排出曲轴箱中的气体。另外，可以通过将燃料蒸汽罐耦接至进气通道的第二分支144的燃料蒸汽吹扫管道195将来自燃料蒸汽罐(未示出)的蒸汽性排放物排放到进气通道内。
能够经由压缩机122压缩总进气空气的第一部分，其中可以经由进气空气通道146向进气歧管160供应该第一部分。因此，进气通道142和146形成发动机的空气进气系统的第一分支。类似地，能够经由压缩机132压缩总进气空气的第二部分，其中可以经由进气空气通道148向进气歧管160供应该第二部分。因此，进气通道144和148形成发动机的空气进气系统的第二分支。如图1所示，来自进气通道146和148的进气空气能够在到达进气歧管160之前经由共用的进气通道149而被重新混合，其中进气空气可以被提供给发动机。在一些示例中，进气歧管160可以包括用于估计歧管压力(MAP)的进气歧管压力传感器182和/或用于估计歧管空气温度(MCT)的进气歧管温度感器183，每个传感器均与控制器12通信。在所描述的示例中，进气通道149还包括增压空气冷却器(CAC)154和节气门158。控制系统可以经由被通信地耦接至控制器12的节气门致动器157调整节气门158的位置。如图所示，节气门158可以被布置在CAC 154下游的进气通道149中，并且可以被配置为调整进入发动机10的进气空气流的流量。
如图1所示，压缩机旁通阀(CBV)152可以被布置在CBV通道150中，而CBV 155可以被布置在CBV通道151中。在一个示例中，CBV 152和155可以是电子气动CBV(EPCBV)。可以控制CBV 152和155，以便当发动机被升压时能够释放进气系统中的压力。CBV通道150的上游端可以与压缩机132下游的进气通道148耦接，而CBV通道150的下游端可以与压缩机132上游的进气通道144耦接。类似地，CBV通道151的上游端可以与压缩机122下游的进气通道146耦接，而CBV通道151的下游端可以与压缩机122上游的进气通道142耦接。取决于每个CBV的位置，由相应压缩机压缩的空气可以再循环到压缩机上游的进气通道(例如，用于压缩机132的进气通道144和用于压缩机122的进气通道142)内。例如，CBV 152可以打开，以使压缩机132上游的压缩空气再循环，且/或CBV 155可以打开，以使压缩机122上游的压缩空气再循环，从而在所选状况期间释放进气系统中的压力，以便降低压缩机喘振载荷的影响。CBV 155和152可以由控制系统主动地或被动地控制。
如图所示，压缩机入口压力(CIP)传感器196被布置在进气通道142中，而HP AIS压力传感器169被布置在进气通道149中。然而，在另一些预期的实施例中，传感器196和169可以被分别布置在LP AIS和HP AIS内的其他位置处。除了其他功能外，CIP传感器196可以被用来确定EGR阀121下游的压力。
发动机10可以包括多个汽缸14。在所描述的示例中，发动机10包括以V形构造布置的六个汽缸。具体地，六个汽缸被布置在两个(汽缸)组13和15上，其中每个(汽缸)组包括三个汽缸。在替代的示例中，发动机10能够包括两个或更多个汽缸(诸如3个、4个、5个、8个、10个或更多个汽缸)。这些各种汽缸能够平均地分开，并且以替代的构造(诸如V形、直列式、箱形等)布置。每个汽缸14可以被配置为具有燃料喷射器166。在所描述的示例中，燃料喷射器166是缸内直接喷射器。然而，在另一些示例中，燃料喷射器166能够被配置为基于进气道的燃料喷射器。
经由共用的进气通道149向每个汽缸14(在本文中也被称为燃烧室14)供应的进气空气可以用于燃料燃烧，并且然后可以经由(汽缸)组特定的排气通道排出燃烧产物。在所描述的示例中，发动机10的第一汽缸组13能够经由共用的排气通道17排出燃烧产物，而第二汽缸组15能够经由共用的排气通道19排出燃烧产物。
可以经由耦接至气门推杆的液压致动的挺柱或经由使用凸轮凸角的机械活塞来调节每个汽缸14的进气门和排气门的位置。在这个示例中，至少每个汽缸14的进气门可以由使用凸轮致动系统的凸轮致动来控制。具体地，进气门凸轮致动系统25可以包括一个或更多个凸轮，并且可以将可变凸轮正时或升程用于进气门和/或排气门。在替代实施例中，进气门可以由电动气门致动来控制。类似地，排气门可以由凸轮致动系统或电动气门致动来控制。在另一替代实施例中，凸轮可以是不可调整的。
发动机10经由排气通道17排出的燃烧产物能够被引导通过涡轮增压器120的排气涡轮124，这进而能够经由轴126为压缩机122提供机械功，以便为进气空气提供压缩。可替代地，流过排气通道17的排气中的一些或所有能够经由涡轮旁通通道123绕过涡轮124，这由废气门128控制。可以通过致动器(未示出)控制废气门128的位置，这由控制器12操纵。作为一个非限制性示例，控制器12能够经由通过电磁阀控制的气动致动器来调整废气门128的位置。例如，电磁阀可以接收信号，以便于基于布置在压缩机122上游的进气通道142与布置在压缩机122下游的进气通道149之间的空气压差经由气动致动器来致动废气门128。在另一些示例中，除了电磁阀外，其他合适的方法也可以用于致动废气门128。
类似地，发动机10经由排气通道19排出的燃烧产物能够被引导通过涡轮增压器130的排气涡轮134，这进而能够经由轴136为压缩机132提供机械功，以便为流过发动机的进气系统的第二分支的进气空气提供压缩。可替代地，流过排气通道19的排气中的一些或所有能够经由涡轮旁通通道133绕过涡轮134，这由废气门138控制。可以通过致动器(未示出)控制废气门138的位置，这由控制器12操纵。作为一个非限制性示例，控制器12能够经由控制气动致动器的电磁阀调整废气门138的位置。例如，电磁阀可以接收信号，以便于基于布置在压缩机132上游的进气通道144与布置在压缩机132下游的进气通道149之间的空气压差经由气动致动器来致动废气门138。在另一些示例中，除了电磁阀外，其他合适的方法也可以用于致动废气门138。
在一些示例中，排气涡轮124和134可以被配置为可变几何形状涡轮，其中控制器12可以调整涡轮叶轮桨叶(或叶片)的位置，以改变从排气流获得并传递给其各自压缩机的能量的水平。可替代地，排气涡轮124和134可以被配置为可变喷嘴涡轮，其中控制器12可以调整涡轮喷嘴的位置，以改变从排气流获得并传递给其各自压缩机的能量的水平。例如，控制系统能够被配置为经由各自的致动器独立地改变排气涡轮124和134的叶片或喷嘴位置。
汽缸经由排气通道19排出的燃烧产物可以经由涡轮134下游的排气通道180被引导至大气，而经由排气通道17排出的燃烧产物可以经由涡轮124下游的排气通道170被引导至大气。排气通道170和180可以包括一个或更多个排气后处理装置(诸如催化剂)和一个或更多个排气传感器。例如，如图1所示，排气通道170可以包括被布置在涡轮124下游的排放控制装置129，而排气通道180可以包括被布置在涡轮134下游的排放控制装置127。排放控制装置127和129可以是选择性催化还原(SCR)装置、三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。另外，在一些实施例中，例如，在发动机10的运转期间，排放控制装置127和129可以通过使发动机中的至少一个汽缸在特定空燃比内运转而被周期性地再生。
发动机系统100可以进一步包括一个或更多个排气再循环(EGR)系统，用于使至少一部分排气从排气歧管再循环到进气歧管。这些可以包括用于提供高压EGR(HP EGR)的一个或更多个高压EGR系统和用于提供低压EGR(LP EGR)的一个或更多个低压EGR回路。在一个示例中，在不存在由涡轮增压器120、130提供的升压的情况下可以提供HP EGR，而在存在涡轮增压器升压的情况下和/或当排气温度超过阈值时可以提供LP EGR。在又一些示例中，可以同时提供HP EGR和LP EGR二者。
在所描述的示例中，发动机系统100可以包括低压(LP)EGR系统108。LP EGR系统108将期望部分的排气从排气歧管170传送至进气通道142。在所描述的实施例中，在EGR通道197中在位于压缩机122上游的混合点处将EGR从涡轮124的下游传送至进气通道142。控制器12可以通过耦接在LP EGR系统108中的EGR阀121来改变向进气通道142提供的EGR量。在图1所示的示例实施例中，LP EGR系统108包括被设置在EGR阀121下游的EGR冷却器113。例如，EGR冷却器113可以将热从再循环的排气排放到发动机冷却液。LP EGR系统可以包括压差阀(DPOV)传感器125。在一个示例中，可以基于包括检测EGR阀121的上游区域与EGR阀121的下游区域之间的压差的DPOV传感器125的DPOV系统来估计EGR流率。通过DPOV系统确定的EGR流率(例如，LP EGR流率)可以进一步基于通过位于EGR阀121下游的EGR温度传感器135检测到的EGR温度和通过EGR阀升程传感器131检测到的EGR阀打开的面积。在另一示例中，可以基于来自包括进气氧传感器168、质量空气流量传感器(未示出)、歧管绝对压力(MAP)传感器182和歧管温度传感器183的EGR测量系统的输出来确定EGR流率。在一些示例中，两个EGR测量系统(即，包括压差传感器125的DPOV系统和包括进气氧传感器168的EGR测量系统)都可以被用来确定、监测并调整EGR流率。在替代实施例中，LP EGR系统108可以包括用于测量和/或估计EGR流率的替代类型的传感器(例如，孔型压差传感器、EGR热线或热膜流速计等)。
在替代实施例中，发动机系统可以包括第二LP EGR系统(未示出)，其将期望部分的排气从排气歧管180传送至进气通道144。在另一替代实施例中，发动机系统可以包括上述两个LP EGR系统(一个将排气从排气通道180传送至进气通道144，而另一个将排气从排气通道170传送至进气通道142)。
在所描述的示例中，发动机系统100还可以包括HP EGR系统206。HP EGR系统206将期望部分的排气从涡轮124上游的共用的排气通道17传送至进气节气门158下游的进气歧管160。可替代地，HP EGR系统206可以被设置在排气通道17与压缩机122下游且CAC 154上游的进气通道193之间。控制器12可以经由耦接在HP EGR通道208中的EGR阀210来改变向进气歧管160提供的HP EGR的量。在图1所示的示例实施例中，HP EGR系统206包括被设置在EGR阀210上游的EGR冷却器212。例如，EGR冷却器212可以将热从再循环的排气排放到发动机冷却液。HP EGR系统206包括压差阀(DPOV)传感器216。在一个示例中，可以基于包括检测EGR阀120的上游区域与EGR阀120的下游区域之间的压差的DPOV传感器216的DPOV系统来估计EGR流率(例如，HP EGR流率)。通过DPOV系统确定的EGR流率可以进一步基于通过位于EGR阀210下游的EGR温度传感器220检测到的EGR温度和通过EGR阀升程传感器214检测到的EGR阀打开的面积。如在上面所阐述的，在替代实施例中，HP EGR系统206可以包括用于估计EGR流量的替代类型的传感器。
同样，发动机可以包括第二高压EGR回路(未示出)，其用于使来自涡轮134上游的排气通道19的至少一些排气再循环至压缩机132下游的进气歧管148、或再循环至进气节气门158下游的进气歧管160。可以经由HP-EGR阀210来控制通过HP-EGR回路208的EGR流量。
EGR阀121和EGR阀210可以被配置为调整通过相应EGR通道转向的排气的量和/或率，以实现进入发动机的进气充气的期望的EGR稀释百分比，其中具有更高EGR稀释百分比的进气充气包括比具有更低EGR稀释百分比的进气充气更高的再循环的排气与空气的比例。除了EGR阀的位置外，还应认识到，AIS节气门115的AIS节气门位置和其他致动器也可以影响进气充气的EGR稀释百分比。作为一个示例，AIS节气门位置可以增加LP EGR系统内的压力下降，从而允许更多LP EGR流入进气系统。因此，这可以增加EGR稀释百分比，而更少LP EGR流入进气系统可以减小EGR稀释百分比(例如，百分比EGR)。相应地，可以通过控制EGR阀位置和AIS节气门位置以及其他参数中的一个或更多个来控制进气充气的EGR稀释。因此，调整EGR阀121和210和/或AIS节气门115中的一个或更多个可以调整EGR流量(或流率)并随后调整质量空气流量(例如，进入进气歧管的空气充气)中的百分比EGR。
发动机10可以进一步包括被设置在共用的进气通道149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168被设置在CAC 154的下游。具体地，在一个示例中，进气氧传感器168可以被设置在CAC出口处。然而，在另一些实施例中，进气氧传感器168可以被布置在沿着进气通道149的另一位置处。在一些实施例中，可选的第二氧传感器可以被设置在进气歧管160中。进气氧传感器(IAO2)168可以是用于提供进气增压空气(例如，流过共用的进气通道149的空气)的氧浓度的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。在一个示例中，进气氧传感器168可以是包括作为测量元件的加热式元件的进气氧传感器。在运转期间，进气氧传感器的泵送电流可以表示气流中的氧气量。
在另一示例中，进气氧传感器168可以是可变电压(可变Vs或VVs)进气氧传感器，其中传感器的参考电压可以在检测到氧气的更低或基准电压与使气流中的水分子分解的更高电压之间被调制。例如，在基准运转期间，进气氧传感器可以以基准参考电压运转。在基准参考电压下，当水撞击传感器时，传感器的加热式元件可以使水汽化，并将其作为局部水蒸汽或稀释剂进行测量。这种运转模式在本文中可以被称为基准模式。进气氧传感器还可以以参考电压增加至第二参考电压的第二模式运转。第二参考电压可以高于基准参考电压。使进气氧传感器在第二参考电压下运转在本文中可以被称为可变Vs(VVs)模式。当进气氧传感器以VVs模式运转时，传感器的加热式元件使空气中的水分解，并且随后测量水浓度。在这种模式下，传感器的泵送电流可以表示气流中的氧量加上来自分解的水分子的氧量。然而，如果基准参考电压被进一步增加，另外的分子(诸如CO2)也可以被分解，并且来自这些分子的氧气也可以通过传感器来测量。在非限制性示例中，更低的基准参考电压可以为450mV，而更高的第二参考电压可以大于950mV。然而，在图2处所介绍的、用于确定增压空气中的水量的方法中，第二参考电压可以被维持低于CO2也可以被分解的电压。以此方式，第二参考电压可以被设定为使得在VVs模式下仅可以测量来自水(并非CO2)的氧气。
氧传感器168可以被用来估计CAC 154处的冷凝液或水存储。如下面参照图2所进一步讨论的，离开CAC 154的空气中的氧气浓度(例如，通过氧传感器168来确定)可以被用来确定CAC 154内的水浓度。各种方法可以被用来估计CAC 154中的水。例如，进气氧传感器168可以测量增压空气中的氧气量，且然后使用稀释方法来估计增压空气中的水量。如果进气氧传感器是VVs进气氧传感器，那么传感器可以使用分解方法(例如，以VVs模式运转并在基准参考电压与更高的第二参考电压之间调制)来估计增压空气中的水量。下面进一步讨论用于测量和/或估计增压空气中的水量的这两种方法。
用于使用进气氧传感器来估计增压空气中的水的第一种方法包括稀释方法。当使用稀释方法时，可以使进气氧传感器以基准模式在基准参考电压下运转。在一个示例中，基准参考电压可以是450mV。在另一示例中，基准参考电压可以大于或小于450mV的电压。进气氧传感器可以进行测量，并基于传感器的泵送电流来确定气体(例如，进气或增压空气)中的氧气量。然后，测量的氧气浓度与干空气中的氧气量的比较可以被用来确定增压空气中的作为稀释剂的水量。如果稀释剂包括除水之外的物质(诸如EGR和/或燃料蒸汽)，那么稀释方法会给出不准确的水估计值。
用于使用进气氧传感器来估计增压空气中的水的第二种方法包括分解方法。具体地，对于分解方法，VVs进气氧传感器可以以参考电压从基准参考电压增加至更高的第二参考电压的VVs模式运转。在一个示例中，第二参考电压可以是950mV。在另一示例中，第二参考电压可以是大于950mV的电压。然而，可以将第二参考电压维持在比CO2被传感器分解的电压更低的电压。在VVs模式下，进气氧传感器使水分解为氢气和氧气，并测量除气体中的氧气量之外的来自分解的水分子的氧气量。通过获得第二参考电压与基准参考电压下的测量值之间的差，增压空气中的总的水浓度的估计值可以被确定。此外，在CAC的出口处的每一温度与压力状况下，基于饱和水蒸汽浓度每单位流率可以产生不同的水凝结量。在一个示例中，如果CAC出口状况下的饱和水蒸汽浓度是已知的(例如，在存储在控制器中的查询表中)，那么控制器12可以从通过进气氧传感器测量的总的水浓度减去这个值，以确定增压空气中的水滴形式的水量。例如，CAC出口温度与压力状况下的饱和水蒸汽浓度可以导致比通过IAO2传感器测量的总的水稀释更低的蒸汽浓度，从而导致一些水以液体形式离开CAC出口。以此方式，控制器可以根据进气氧传感器测量来确定离开CAC的增压空气中的液体水量。
此外，在估计离开CAC的增压空气中的水的两种方法(例如，稀释和分解)中，可以基于增压空气中的另外的稀释剂(诸如(例如，来自燃料罐吹扫事件的)吹扫蒸汽、曲轴箱强制通风流(PCV)等)来调整来自进气氧传感器(IAO2)的氧气浓度测量值(例如，第一氧传感器168的传感器输出)。在一些实施例中，对于不同的发动机工况，可以预先确定用于吹扫和/或PCV流的修正系数。修正系数然后可以被用来在估计水浓度之前调整IAO2的输出。因此，来自吹扫和/或PCV流的氧气浓度的任何降低都可以用修正系数来修正。这可以导致更准确的水估计值。
此外，通过获得进入CAC的水与离开CAC的水的估计值(通过进气氧传感器168的输出来确定)之间的差，存储(例如，积聚)在CAC内的水量可以被确定。进入CAC的水量可以通过环境湿度和来自排气中的水蒸汽的EGR贡献(如果EGR正在流动并进入CAC 154上游的发动机进气装置)来近似。在一个示例中，环境湿度可以用环境湿度传感器189来测量。如图1所示，湿度传感器189被设置在CAC 154和LP EGR通道197的、进入进气通道142的出口(例如，LP EGR进入进气通道142的LP EGR通道197与进气通道142的汇合处)上游的进气通道142(例如，进气通道的非PCV排)中。在替代示例中，可以基于进气温度、进气压力、和/或风挡雨刷占空比来估计环境湿度。在又一示例中，可以基于来自局部气象站的信息或当EGR未正在流动并且不存在PCV或吹扫的影响(例如，在没有PCV或吹扫流期间)时使用IAO2传感器读数来确定环境湿度。例如，仅当低压EGR未正在流动时和/或在没有任何低压EGR流的状况期间，环境湿度被确定为额定的。
可以基于EGR流量测量值(或估计值)和排气中(例如，流过发动机的排气通道170的空气中)的水蒸汽量的估计值来估计来自排气中的水蒸汽的EGR贡献。具体地，可以基于发动机的燃烧状况(诸如空燃比)来估计排气流中的水蒸汽量的估计值。在另一示例中，排气氧传感器可以提供排气的水蒸汽含量的估计值。通过DPOV传感器(例如，DPOV传感器125)或另一EGR流量测量传感器测量的EGR流量然后可以被用来确定从EGR通道(例如，LP EGR通道197)进入进气通道142的水蒸汽量。以此方式，来自LP EGR的水蒸汽加上测量的环境湿度可以提供进入CAC 154的水量的估计值。在一个示例中，仅LP EGR流可以促进进入CAC 154的增压空气中的水蒸汽。然而，在HP EGR通道出口(例如，来自HP EGR通道并进入进气通道的出口)被提供在CAC 154上游的实施例中，来自排气中的水蒸汽的HP EGR贡献也可以促进进入CAC 154的水量。在这个实施例中，进入CAC 154的水量可以基于环境湿度、LPEGR流量测量值、HP EGR流量测量值和排气中的水蒸汽的估计值。
在一些示例中，发动机可以没有正在使EGR流动(例如，没有LP或HP EGR流)。因此，可以根据环境湿度与根据氧传感器168的输出确定的CAC出口空气的水浓度之间的差来确定CAC中的水积聚率。另外，在一段时间内可以基于水积聚率来确定CAC内的水量。在一些示例中，以此方式估计CAC内部的水仅可以在EGR未正在流动时进行。换句话说，仅当EGR关闭或在阈值率之下，基于环境湿度和氧传感器168的输出的CAC处的水估计值可以是准确的，所述阈值率基于不会显著改变氧传感器输出的EGR流率。
可替代地，如果EGR正在流动，那么可以基于环境湿度加上来自排气的水蒸汽的EGR贡献与根据氧传感器168的输出确定的CAC出口空气的水浓度之间的差来确定CAC中的水积聚。另外，在一段时间内可以基于水积聚率来确定CAC内的水量。以此方式，当EGR(例如，LP EGR)正在流动时，积聚或存储在CAC内的水量可以被确定。
控制器12可以使用氧传感器168处的测量值、湿度传感器189的测量值(或估计的湿度值)、EGR流的测量值(例如，根据DPOV传感器125估计的LP EGR流量)和排气的水含量的估计值来确定CAC 154中的水存储率和/或水存储量(例如，在CAC 154内积聚的水量)。
响应于水存储估计值，控制器12可以调整发动机致动器，以调整燃烧参数、激活冷凝液吹扫程序和/或调整致动器，从而增加或降低CAC冷却效率。下面在图3处更详细地介绍响应于来自氧传感器的水存储测量值的发动机致动器调整。
除了在上面提供那些外，发动机系统100还可以包括各种传感器165。如图1所示，共用的进气通道149可以包括用于估计节气门入口压力(TIP)的节气门入口压力(TIP)传感器172和/或用于估计节气门空气温度(TCT)的节气门入口温度传感器173，每个传感器均与控制器12通信。另外，尽管在本文中没有描述，但进气通道142和144中的每一个都能够包括质量空气流量传感器，或可替代地，质量空气流量传感器能够位于共用的管道140中。
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；增压空气冷却器，其被设置在进气通道中进气歧管的上游；氧传感器，其被设置在增压空气冷却器的出口处；低压排气再循环(EGR)通道，其被耦接在涡轮下游的排气通道与压缩机上游的进气通道之间，低压EGR通道包括低压EGR阀和用于测量低压EGR流量的低压DPOV传感器；湿度传感器，其被设置在低压EGR通道上游的进气通道中；以及控制器，其具有计算机可读指令，用于响应于增压空气冷却器处的水存储率而调整发动机运转，当低压EGR正在流动时，水存储率基于氧传感器的输出、湿度传感器的输出和测量的低压EGR流量。该系统可以进一步包含高压EGR系统，高压EGR系统被耦接在涡轮上游的排气通道与压缩机下游且CAC上游的进气通道之间，高压EGR通道包括高压EGR阀和用于测量高压EGR流量的高压DPOV传感器。当高压EGR正在流动时，水存储率进一步基于测量的高压EGR流量。
图2示出了用于使用氧传感器、EGR流量测量值和环境湿度值来确定CAC处的水存储的方法200。在一个示例中，可以基于来自进气氧传感器、EGR流量测量传感器(例如，DPOV传感器)和湿度传感器的输出来确定CAC内的水积聚率或量。具体地，氧传感器可以是邻近CAC出口设置的氧传感器。在一个示例中，方法200可由图1所示的控制器12执行。方法200可以在CAC出口处的氧传感器(诸如图1所示的氧传感器168)、EGR流量测量传感器(诸如图1所示的DPOV传感器125)和湿度传感器(诸如图1所示的湿度传感器189)被用来确定CAC处水存储参数的发动机系统中使用。在一个示例中，氧传感器是能够在两个参考电压之间调制的VVs氧传感器。在另一示例中，氧传感器可以不是VVs传感器，并且可以使用稀释方法来估计CAC处的水存储。另外，发动机系统可以包括LP和/或HP EGR系统。如果HP EGR系统将EGR排入到CAC上游的进气通道内，那么方法200可以使用LP和HP EGR流量测量值二者来确定进入CAC的水量，这将会在下面进一步描述。
该方法在202处以估计和/或测量发动机工况开始。发动机工况可以包括发动机转速和负荷、EGR流率(LP和/或HP)、质量空气流率、增压空气冷却器的状况(例如，入口和/或出口温度和压力)、环境湿度、环境温度、扭矩需求、排气蒸汽含量、空燃比等。在204处，该方法包括确定EGR是否被启用(例如，EGR是否正在流动)。如果估计的和/或测量的EGR流量为非零和/或EGR阀至少部分地打开，那么EGR可以被开启并且EGR正在流动。在一个示例中，在204处，该方法可以包括确定LP EGR是否正在流动(例如，LP EGR阀是否部分地打开)。在另一示例中，当发动机包括将EGR注入CAC上游的HP EGR通道时，该方法在204处可以包括确定LP EGR和/或HP EGR是否正在流动(例如，LP EGR阀和/或HP EGR是否至少部分地打开)。如在上面所讨论的，如果EGR正在流动，那么另外的水或水蒸汽可能正在进入流向CAC的空气，并且因此可以增加进入CAC的水量。如果EGR没有开启并且没有正在流动，那么该方法继续到205，以基于环境湿度来估计进入CAC的水(例如，进入CAC的水量)。例如，由于没有另外的水蒸汽经由一个或更多个EGR通道正在进入气流，环境湿度单独可以估计进入CAC的气流中的水蒸汽量。环境湿度可以被估计或被测量。例如，环境湿度可以通过被设置在CAC上游的进气通道中的湿度传感器来测量。以此方式，湿度传感器可以提供进入CAC的水量的估计值。
然而，如果EGR被开启且正在流入CAC上游的进气通道，那么该方法继续到206，以基于环境湿度和来自排气中的水蒸汽的EGR贡献来估计进入CAC的空气的水浓度。如在上面所讨论的，可以基于燃烧参数(例如，燃烧空燃比)和/或排气氧传感器的输出来估计流过排气通道的排气的水含量(例如，浓度或量)。通过借助于EGR流量估计值(或测量值)缩放该水含量估计值，控制器可以确定流入CAC上游的进气通道的EGR的水含量。因此，EGR流量测量值和排气水蒸汽估计值可以提供进入进气气流的水蒸汽量的估计值。EGR流量可以通过EGR流量测量传感器来测量。更具体地，EGR流量可以是经确定的非零EGR流量，经确定的量基于当EGR正以期望的EGR流量流动时的EGR流量测量传感器的输出。可以基于发动机的工况(诸如发动机转速和负荷、CAC冷凝液存储等)来确定期望的EGR流量。另外，可以响应于经确定的非零EGR流量和期望的EGR流量而调整EGR阀。在一个示例中，EGR流量测量传感器可以是被设置在LP和/或HP EGR通道中的DPOV传感器。来自EGR的水蒸汽贡献加上环境湿度然后可以提供进入CAC的水量的估计值。以此方式，进入CAC的增压空气的水浓度可以基于一个或更多个EGR流量测量传感器和湿度传感器的输出。在替代实施例中，可以基于发动机工况(诸如进气温度、进气压力)和风挡雨刷占空比或自气象站、远程装置或车辆内的娱乐与通信系统中的一者或更多者接收的天气数据来估计环境湿度。
在确定进入CAC的增压空气中的水浓度之后，该方法继续到208，以基于设置在CAC出口处(例如，设置在CAC下游)的氧传感器的输出来确定离开CAC的增压空气中的总的水浓度。在一个示例中，可以使用稀释方法根据氧传感器输出来估计增压空气中的水浓度。如在上面所讨论的，稀释方法可以包括测量离开CAC出口的增压空气中的氧气量。假如增压空气中的稀释剂是水，那么控制器可以基于空气中的氧气浓度与测量的增压空气中的氧气浓度(用设置在CAC出口处的氧传感器)来确定增压空气中的水量。由于氧传感器可以被设置在CAC出口处，增压空气中的水量可以是来自CAC的水释放量的估计值。
在另一示例中，可以使用分解方法(如果氧传感器是VVs氧传感器)根据氧传感器输出来估计增压空气中的水浓度。如在上面所讨论的，分解方法可以包括将氧传感器的参考电压从基准、第一电压增加至第二电压。该方法可以进一步包括确定基准参考电压与第二参考电压之间的泵送电流的变化。如在上面所描述的，泵送电流的变化可以表示气体中的氧气量和从气体(例如，增压空气)中的水分子分解的氧气量。然后可以基于泵送电流的变化来确定增压空气中(例如，CAC出口处的增压空气中)的总的水(例如，冷凝液)浓度。
在210处，该方法包括确定进入CAC的水量与离开CAC的水量之间的差，以确定CAC处的水存储量。换句话说，进入CAC的水与离开CAC的水之间的差可以是CAC内的水积聚率。以此方式，CAC内的水积聚率(例如，水存储率)可以基本上等于环境湿度加上来自EGR的水蒸汽(基于EGR流率和排气水含量)与CAC出口处的水浓度(例如，来自CAC出口处氧传感器的水测量值)之间的差。然后，该方法在210处还可以包括在一段时间内基于水存储率确定积聚在CAC中的水量。
如果进入CAC的水与离开CAC的水之间的差为正(例如，环境湿度加上EGR水含量大于CAC出口处的水浓度)，那么水正在被存储在CAC中。可替代地，如果进入CAC的水与离开CAC的水之间的差为负(例如，环境湿度加上EGR水含量小于CAC出口处的水浓度)，那么水正从CAC释放。在一些示例中，该方法还可以包括基于CAC出口处的氧传感器的输出、环境湿度和EGR流量(例如，如果EGR正在进入CAC上游的气流，那么是LP EGR流量和/或HP EGR流量)来估计水释放量和/或率。以此方式，负的水存储率可以表示从CAC的正的水释放率。水释放率可以进一步基于来自总的水浓度的CAC出口温度和压力的饱和水蒸汽浓度值。饱和水蒸汽浓度值可以包括基于CAC出口处的压力与温度状况的饱和蒸汽状况下的水的质量。在一个示例中，控制器可以根据存储在控制器中的各种CAC出口温度与压力下的饱和水蒸汽浓度值的查询表来确定饱和水蒸汽浓度值。
在212处，控制器可以基于在210处确定的水存储率或量来调整发动机致动器。在一些示例中，控制器可以额外地或可替代地基于从CAC的水释放率和/或量来调整发动机致动器。在一个示例中，可以响应于经确定的非零EGR流量(例如，当EGR正流动时的当前EGR流量)和期望的EGR流量而调整LP和/或HP EGR阀。可以部分地基于在210处确定的存储率或量来确定期望的EGR流量。在图3处介绍了用于响应于水存储而调整发动机致动器的方法。
以此方式，一种方法可以包括响应于基于增压空气冷却器(CAC)处的水存储调整发动机致动器而调整发动机运转，在EGR正在流动时的第一状况期间，水存储率基于设置在CAC下游的氧传感器的输出、湿度测量值和排气再循环(EGR)流量测量值，而在EGR未正在流动时的第二状况期间，水存储率基于氧传感器的输出和湿度测量值。换句话说，当EGR未正在流动时，水存储率可以基于氧传感器的输出和湿度测量值并非基于EGR流量测量值。水存储率可以基于进入CAC的水与离开CAC的水之间的差，进入CAC的水基于湿度测量值和EGR流量测量值，而离开CAC的水基于氧传感器的输出。此外，EGR流量测量值是EGR经由EGR出口注入到CAC上游的进气通道内的低压或高压EGR中的一者或更多者。湿度测量值通过设置在CAC上游和EGR出口上游的湿度传感器来测量。在另一示例中，湿度可以基于工况来估计。以此方式，既当EGR正在流动时又当EGR未正在流入CAC上游的进气通道时，可以确定CAC处的水存储。
现在转向图3，示出了用于基于CAC中的水存储(例如，水积聚率)来调整发动机致动器和/或发动机运转的方法300。在一个示例中，方法300可由图1所示的控制器12执行。方法300在302处以从一个或更多个氧传感器、EGR流量传感器和/或进气空气湿度传感器获得传感器数据开始。一个或更多个氧传感器可以包括邻近CAC出口设置的氧传感器(例如，图1所示的氧传感器168)。例如，在302处，该方法可以包括获得在图2处介绍的方法200中确定的CAC水存储数据或参数。水存储参数可以包括水存储率(例如，水积聚在CAC内的速率)和/或水存储量(例如，存储在CAC中的水量)中的一者或更多者。在一些示例中，水存储参数可以进一步包括水释放率和/或量。
在303处，该方法包括确定水存储率是否为正。如在图2处所详述的，水存储率可以基于环境湿度加上来自进入CAC上游的进气通道的EGR的水(例如，进入CAC的水)与CAC出口处的水浓度(基于氧传感器输出的离开CAC的水量)之间的差。如果进入CAC的增压空气的水含量大于离开CAC出口的增压空气的水含量，那么水正在被存储在CAC中，并且水存储率为正。相反，如果进入CAC的增压空气的水含量小于离开CAC出口的增压空气的水含量，那么水正在从CAC释放，并且水存储率可以为负。即使水存储率可以为负，CAC内的冷凝液的净量仍然可以大于零。在CAC入口处的水浓度基本上等于CAC出口处的水浓度的一些示例中，水存储率可以基本上为零，使得没有水正在被释放或被存储在CAC内。然后可以在一段时间内基于之前的水存储率数据来确定CAC中的水量。
如果在303处水存储率为负，那么该方法继续到314，以指示水正在从CAC释放。响应于负的水存储率(例如，环境湿度加上EGR水含量小于CAC出口处的增压空气的水浓度)，该方法继续到316，以调整燃烧参数和/或限制到发动机的气流。在一个示例中，调整燃烧参数可以包括调整火花正时以增加在水吸入(例如，从CAC的水释放)期间的燃烧稳定性。例如，当水释放率和/或水释放量大于其各自的阈值时，控制器可以在踩加速器踏板(例如，踏板位置大于上限阈值位置)期间延迟火花正时。在另一示例中，当水释放率和/或水释放量大于其各自的阈值(例如，在冷凝液吹扫程序期间)时，如果踏板位置相对恒定或在阈值位置之下，那么控制器可以提前火花正时。火花延迟或提前的量可以基于水释放率和/或水释放量。在另一些示例中，可以在水释放状况期间调整另外的或可替代的燃烧参数。
可替代地，在303处，如果水存储率为正，那么该方法继续到304，以确定水存储率(例如，CAC中的冷凝液存储率或水积聚率)是否大于阈值率。在一个示例中，阈值水存储率可以基于阈值量的冷凝液可以积聚在CAC中的速率。如果阈值量的冷凝液(或水)被立刻从CAC中吹出并被发动机吸入，那么阈值量的冷凝液(或水)可以导致发动机失火或不稳定的燃烧。如果水存储率大于阈值率，那么该方法继续到306，以降低CAC的冷却效率。降低CAC的冷却效率可以包括关闭车辆格栅百叶窗或减小车辆格栅百叶窗的开度、关闭发动机冷却风扇和/或专用的CAC风扇或降低发动机冷却风扇和/或专用的CAC风扇的转速、和/或降低冷却液冷却式CAC冷却泵的冷却泵转速中的一者或更多者。还可以进行其他发动机致动器调整，以降低CAC的冷却效率，由此减少冷凝液形成。在一个示例中，控制器可以调整以上发动机致动器(例如，风扇、格栅百叶窗等)，以将CAC温度增加至露点温度之上。可替代地或额外地，可以降低EGR率以减少冷凝液形成。例如，如果系统包括LP EGR，那么该方法在306处可以包括减小LP EGR阀的开度以减小LP EGR流量。如果系统额外地或可替代地包括耦接至CAC上游的进气通道的HPEGR通道，那么该方法在306处可以包括减小HP EGR阀的开度以减小HP EGR流量。
在降低CAC冷却效率之后，该方法继续到308，以确定CAC处的水存储量是否大于阈值量。如在上面所讨论的，水存储量可以是存储(例如，累积)在CAC内的冷凝液或水的量。在一个示例中，阈值水存储量可以基于某一水量，如果该量的水被从CAC中吹出并同时被发动机吸入，可以导致发动机失火和/或不稳定的燃烧。如果CAC处的水存储量大于阈值量，那么该方法继续到310，以从CAC吹扫(purge)积聚的冷凝液。在310处，基于发动机工况，控制器可以激活各种冷凝液吹扫程序，以从CAC排出冷凝液。例如，在踩加速器踏板或发动机气流的其他增加期间，控制器可以限制发动机气流的增加，以便可控地将冷凝液从CAC释放到发动机的进气歧管内。在另一示例中，即使不存在增加的扭矩请求，控制器也可以增加发动机气流，以从CAC吹扫冷凝液。在一个示例中，控制器可以通过在变速箱档位处降挡来增加发动机气流。在另一示例中，增加发动机气流可以包括增加节气门的开度以增加质量空气流量。在又一示例中，吹扫程序可以包括激活冷凝液泵和用于处理冷凝液的方法。该方法在310处还可以包括在各种冷凝液吹扫程序期间调整另外的发动机致动器，诸如火花正时、空燃比等。可替代地，如果在308处水存储量不大于阈值量，那么该方法可以继续到312，以将发动机气流维持在被请求的水平并维持发动机工况。
以此方式，控制器可以调整发动机致动器，以减少CAC处的冷凝液形成和/或增加在从CAC的水释放期间的燃烧稳定性。控制器可以基于水存储和/或水释放(例如，离开CAC的增压空气中的水量)参数调整发动机致动器。另外，控制器可以基于设置在CAC出口下游(例如，CAC出口处)的氧传感器的输出、EGR流量测量值和环境湿度测量值来确定CAC水存储和/或水释放参数。
除了控制CAC冷却效率和/或燃烧参数外，来自出口CAC氧传感器的输出可以用于各种诊断。在一个示例中，控制器可以使用氧传感器输出来诊断替代模型和/或CAC效率、CAC冷凝液和/或CAC露点的估计。例如，根据出口CAC氧传感器、环境湿度和EGR流量测量传感器确定的水存储率(或量)可以与根据CAC冷凝液模型中的一个确定的预期的水存储率进行比较。如果两个水存储率估计值不在彼此的阈值内，那么控制器可以指示冷凝液模型的错误。控制器然后可以对模型进行调整，以增加准确性。
以此方式，一种发动机方法包含基于增压空气冷却器(CAC)处的水存储来调整发动机致动器，水存储基于设置在CAC下游的氧传感器的输出、环境湿度和排气再循环(EGR)流量。EGR流量可以基于设置在低压EGR通道中的EGR流量传感器的输出，低压EGR通道被设置在涡轮下游的排气通道与压缩机上游的进气通道之间。在一个示例中，EGR流量传感器是压差阀(DPOV)传感器。EGR流量基于DPOV传感器的输出、EGR温度和通过EGR阀升程传感器检测到的EGR阀打开的面积来估计。
更具体地，EGR流量是经确定的非零EGR流量，当EGR正在以期望的EGR流量流动时，经确定的量基于EGR流量传感器的输出。期望的EGR流量可以基于发动机的工况来确定。另外，可以响应于经确定的非零EGR流量和期望的EGR流量而调整EGR阀。
环境湿度可以通过湿度传感器来测量，该湿度传感器被设置在CAC和来自低压EGR通道并进入进气通道的出口上游的在进气通道中。另外，水存储基于进入CAC的增压空气的水含量与离开CAC的增压空气的水含量之间的差，进入CAC的增压空气的水含量基于环境湿度和当EGR正在流过低压EGR通道时的EGR流量，而离开CAC的增压空气的水含量基于氧传感器的输出。
水存储是CAC内的水存储率或存储在CAC内的水量中的一者。在一个示例中，基于水存储调整发动机致动器包括，响应于水存储率增加至阈值率之上，调整车辆格栅百叶窗、发动机冷却风扇或增压空气冷却器冷却泵中的一者或更多者，以降低增压空气冷却器的冷却效率。在另一示例中，基于水存储调整发动机致动器包括，响应于水存储率增加至阈值率之上，减小设置在低压EGR通道中的EGR阀的开度。在又一示例中，基于水存储调整发动机致动器包括，响应于存储在增压空气冷却器内的水量增加至阈值量之上，增加发动机气流以从增压空气冷却器吹扫冷凝液。
氧传感器可以是被设置在CAC的出口处的进气氧传感器。在替代实施例中，环境湿度基于进气温度、进气压力和风挡雨刷占空比中的一者或更多者来估计。在又一实施例中，环境湿度基于自气象站、远程装置或车辆内娱乐与通信系统中的一者或更多者接收的天气数据来确定。
图4示出了基于CAC处的水存储对发动机运转的调整的图形示例。具体地，曲线图400在曲线402处示出了氧传感器的输出的变化，在曲线404处示出了湿度的变化，在曲线406处示出了基于氧传感器输出、EGR流量和湿度的CAC水存储的变化，在曲线410处示出了CAC水释放的变化，在曲线412处示出了EGR流量的变化，在曲线414处示出了踏板位置(PP)的变化，在曲线416处示出了火花正时的变化，在曲线418处示出了车辆格栅百叶窗的位置的变化，并且在曲线420处示出了质量空气流量的变化。氧传感器可以被设置在CAC的出口处，并且在本文中被称为出口氧传感器。湿度可以是环境湿度，并且可以用湿度传感器来测量，或基于环境状况(例如，温度、压力以及雨刷或外部天气数据)来估计。如果环境湿度用湿度传感器来测量，那么湿度传感器可以被设置在LP-EGR入口上游(例如，LP EGR通道与进气通道之间的汇合处的上游)并且在CAC上游的进气通道中。LP EGR入口在本文中也可以被称为EGR出口，因为EGR可以离开EGR通道并进入进气通道。在一些示例中，另外的氧传感器(不同于排气氧传感器)可以被设置在进气装置(例如，进气歧管)中，用于估计EGR流量。在另一实施例中，EGR流量可以通过设置在EGR通道中的EGR流量测量传感器来测量。例如，EGR流量可以通过DPOV传感器来估计。在一个示例中，EGR流量是LP EGR流量。在另一示例中，当来自HP EGR通道并进入进气通道的HP EGR出口在CAC上游时，EGR流量是HP EGR流量。此外，如果出口氧传感器是VVs传感器，那么出口氧传感器可以在第一参考电压V1与第二参考电压V2之间被调制。第一参考电压还可以被称为基准参考电压。出口传感器处的水浓度可以基于当在V1与V2之间切换时泵送电流的变化。在替代实施例中，如果氧传感器不是VVs传感器，那么传感器可以被维持在基准参考电压处，并且CAC出口处的氧气浓度可以使用稀释方法来确定。
曲线406示出了CAC中的水存储的变化，水存储基于来自出口氧传感器的输出、环境湿度测量值(或估计值)和EGR流量测量值。曲线406处所示的水存储可以包括存储在CAC中的水量或CAC中的水存储率。曲线410示出了从CAC的水释放。水释放可以是基于水存储值(并且因此基于出口氧传感器输出、环境湿度和EGR流率)的水释放量或率。在曲线406处，在零线408处示出了基本上零水存储。在零线408之下，水存储值为负，由此对应于如曲线410处所示的正的水释放值。
在时间t1之前，CAC中的水存储可以小于阈值T1(曲线406)，并且从CAC的水释放可以小于阈值T2(曲线410)。此外，踏板位置可以相对恒定(曲线414)，并且格栅百叶窗可以打开(曲线418)。在时间t1之前，环境湿度(曲线404)和EGR流量(曲线412)可以正在增加。在一个示例中，环境湿度可以通过CAC上游的湿度传感器来测量，并且EGR系统可以使EGR流入CAC上游的进气通道。如在上面所讨论的，EGR流中的水蒸汽量可以基于EGR流率和排气的水含量。当EGR流量增加时，经由EGR系统进入进气气流的水蒸汽可以增加。因此，湿度加上EGR流中的蒸汽量(基于EGR流量)可以是进入CAC的增压空气中的水量的估计值。因此，增加环境湿度并增加EGR流量可以指示增加进入CAC的增压空气中的水量。因此，在时间t1之前，CAC水存储水平可以正在增加(曲线406)。在替代示例中，如果在时间t1之前EGR流率在阈值T3之下，那么进入CAC的增压空气中的水量可以仅基于环境湿度(例如，湿度传感器输出)，并不基于EGR流量。在一个示例中，阈值T3可以基本上为零，使得EGR被关闭。在另一示例中，阈值T3可以是大于零但是足够的小的流率，以至于EGR流量不会显著地促进增压空气气流中的水量。
在时间t1处，CAC水存储水平增加至阈值T1之上(曲线406)。作为响应，控制器可以关闭格栅百叶窗(曲线418)，以减少CAC中的冷凝液形成。在替代示例中，控制器可以调整替代的或另外的发动机致动器，以减少冷凝液形成。例如，在时间t1处，控制器可以额外地或可替代地关闭发动机冷却风扇。此外，在时间t1处，控制器可以减小EGR阀的开度，以便减小EGR流量(曲线412)，并减少CAC内的冷凝液积聚。
在时间t1与时间t2之间，CAC水存储水平可以降低。在时间t2处，CAC水存储可以降至阈值T1之下，并且降至大致为零的值(曲线406)。作为响应，控制器可以重新打开格栅百叶窗(曲线418)。在替代实施例中，在时间t2处，格栅百叶窗可以保持关闭。而且在时间t2之前，质量空气流量开始增加。在一个示例中，基于发动机运转，控制器可以增加质量空气流量。在另一示例中，控制器可以增加质量空气流量，以从CAC吹扫存储的冷凝液。随着质量空气流量增加，出口氧传感器输出也增加(曲线402)。输出的这种增加可以指示离开CAC的增压空气中的水的增加。在时间t2处，CAC水存储值变为负，并且在时间t2与时间t3之间，CAC水释放开始增加(曲线410)。在时间t3处，CAC水释放增加至阈值T2之上。作为响应，控制器从MBT延迟火花正时(曲线416)。在时间t3处，由于踏板位置保持相对恒定，控制器可以延迟火花正时而非提前火花正时。在从CAC的水释放期间延迟火花可以随着发动机吸入被释放的水(例如，冷凝液)增加燃烧稳定性。在替代示例中，在时间t3处，控制器可以提前火花正时而非延迟火花正时。在时间t4处，从CAC的水释放降至阈值T2之下(曲线410)。控制器然后停止延迟火花(曲线416)。
如图4所示，一种发动机方法包括基于增压空气冷却器处的水存储率来调整发动机致动器，水存储率基于设置在增压空气冷却器出口处的氧传感器的输出、设置在增压空气冷却器上游的进气装置中的湿度传感器的输出和设置在耦接至增压空气冷却器上游的进气装置的EGR通道中的EGR流量测量传感器的输出。如在时间t3处所示，在一个示例中，调整发动机致动器包括，响应于水存储率为负，调整火花正时或质量空气流量中的一者或更多者。另外，调整火花正时包括，当踏板位置正在增加时，提前火花正时，而当踏板位置在阈值位置之下时，延迟火花正时。
在另一示例中，如在时间t1处所示，调整发动机致动器包括，响应于水存储率增加至阈值率(例如，阈值T1)之上，调整车辆格栅百叶窗、发动机冷却风扇、增压空气冷却器冷却风扇或增压空气冷却器冷却泵中的一者或更多者，以降低增压空气冷却器的冷却效率。该方法可以进一步包括，基于水存储率来估计水存储量。在又一示例中，调整发动机致动器包括，响应于水存储量增加至阈值量之上，增加发动机气流以从增压空气冷却器吹扫水。
以此方式，来自邻近CAC出口设置的氧传感器的输出、EGR流量测量值和环境湿度测量值可以被用来确定CAC处的水存储。在一个示例中，设置在CAC出口处的氧传感器可以被用来确定离开CAC的增压空气的水含量。环境湿度测量值和EGR流量测量值然后可以被用来估计进入CAC的增压空气的水含量。进入CAC的空气的水含量与离开CAC空气的水含量之间的差然后可以指示CAC内的水积聚量或率。响应于CAC处的水存储(例如，CAC中的水量或水积聚率)，控制器可以调整一个或更多个发动机致动器。例如，响应于水存储量或率在阈值之上，控制器可以调整车辆格栅百叶窗、发动机冷却风扇和/或发动机冷却泵，以降低CAC冷却效率。在又一示例中，响应于水存储量增加至阈值之上，控制器可以通过调整节气门和/或降挡操作来调整发动机气流，以从CAC吹扫冷凝液。以此方式，可以实现既当EGR正在流动时又当EGR未正在流动时根据氧传感器、环境湿度和EGR流量来确定CAC处的水存储的技术效果，由此减少CAC冷凝液形成并增加燃烧稳定性。
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。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。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。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需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。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，在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缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、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。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种发动机方法，其包含：
基于增压空气冷却器，即CAC处的水存储来调整发动机致动器，所述水存储基于设置在所述CAC下游的氧传感器的输出、环境湿度和排气再循环EGR流量，即EGR流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述EGR流量是经确定的非零EGR流量，当EGR正在以基于所述发动机的工况确定的期望的EGR流量流动时，所述经确定的量基于设置在低压EGR通道中的EGR流量传感器的输出，所述低压EGR通道被设置在涡轮下游的排气通道与压缩机上游的进气通道之间。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述EGR流量传感器是压差阀传感器，即DPOV传感器，并且其中所述EGR流量基于所述DPOV传感器的输出、EGR温度和通过EGR阀升程传感器检测到的EGR阀打开的面积来估计。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述环境湿度通过湿度传感器来测量，所述湿度传感器被设置在所述CAC上游和进入所述进气通道的所述低压EGR通道的出口上游的所述进气通道中。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述水存储基于进入所述CAC的增压空气的水含量与离开所述CAC的所述增压空气的水含量之间的差，进入所述CAC的所述增压空气的所述水含量基于所述环境湿度和当EGR正在流过所述低压EGR通道时的所述EGR流量，而离开所述CAC的所述增压空气的所述水含量基于所述氧传感器的所述输出。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述水存储是所述CAC内的水存储率或存储在所述CAC内的水量中的一者。
7.根据权利要求6所述的方法，其中基于水存储调整发动机致动器包括，响应于所述水存储率增加至阈值率之上，调整车辆格栅百叶窗、发动机冷却风扇或CAC冷却泵中的一者或多者，以降低所述CAC的冷却效率，并且其中基于水存储调整发动机致动器包括，响应于所述水存储率增加至所述阈值率之上，减小设置在低压EGR通道中的EGR阀的开度。
8.根据权利要求6所述的方法，其中基于水存储调整发动机致动器包括，响应于存储在所述增压空气冷却器内的水量增加至阈值量之上，增加发动机气流以从所述CAC吹扫冷凝液。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述氧传感器是被设置在所述CAC的出口处的进气氧传感器。
10.根据权利要求1所述的方法，其中环境湿度基于进气温度、进气压力和风挡雨刷占空比中的一者或多者来估计。
11.根据权利要求1所述的方法，其中环境湿度基于从自气象站、远程装置或车辆内娱乐与通信系统中的一者或多者接收的天气数据来确定。
12.一种发动机方法，其包含：
基于增压空气冷却器，即CAC处的水存储率来调整发动机致动器，在EGR正在流动时的第一状况期间，所述水存储率基于设置在所述CAC下游的氧传感器的输出、湿度测量值和排气再循环流量测量值，即EGR流量测量值，而在EGR未正在流动时的第二状况期间，所述水存储率基于所述氧传感器的所述输出和所述湿度测量值。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述水存储率基于进入所述CAC的水与离开所述CAC的水之间的差，进入所述CAC的所述水基于所述湿度测量值和所述EGR流量测量值，而离开所述CAC的所述水基于所述氧传感器的所述输出。
14.根据权利要求12所述的方法，其中调整发动机致动器包括，响应于所述水存储率为负，调整火花正时或质量空气流量中的一者或多者。
15.根据权利要求14所述的方法，其中调整火花正时包括，当踏板位置正在增加时，延迟火花正时，而当所述踏板位置在阈值位置之下时，提前火花正时。
16.根据权利要求12所述的方法，其中调整发动机致动器包括，响应于所述水存储率增加至阈值率之上，调整车辆格栅百叶窗、发动机冷却风扇或CAC冷却泵中的一者或多者，以降低所述CAC的冷却效率。
17.根据权利要求12所述的方法，其进一步包含基于所述水存储率来估计水存储量，并且其中调整发动机致动器包括，响应于所述水存储量增加至阈值量之上，增加发动机气流以从所述CAC吹扫水。
18.根据权利要求12所述的方法，其中所述EGR流量测量值是EGR经由EGR出口注入到所述CAC上游的进气通道内的低压或高压EGR中的一者或多者，并且其中所述湿度测量值通过设置在所述CAC上游和所述EGR出口上游的湿度传感器来测量。
19.一种发动机系统，其包含：
进气歧管；
增压空气冷却器，其被设置在进气通道中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；
低压排气再循环通道，即低压EGR通道，其被耦接在涡轮下游的排气通道与压缩机上游的所述进气通道之间，所述低压EGR通道包括低压EGR阀和用于测量低压EGR流量的低压DPOV传感器；
湿度传感器，其被设置在所述低压EGR通道上游的所述进气通道中；以及
控制器，其具有计算机可读指令，用于响应于所述增压空气冷却器处的水存储率调整发动机运转，所述水存储率基于所述氧传感器的输出、所述湿度传感器的输出和当低压EGR正在流动时测量的低压EGR流量。
20.根据权利要求19所述的系统，其进一步包含高压EGR系统，所述高压EGR系统被耦接在所述涡轮上游的所述排气通道与所述压缩机下游和所述CAC上游的所述进气通道之间，所述高压EGR通道包括高压EGR阀和用于测量高压EGR流量的高压DPOV传感器，并且其中当高压EGR正在流动时，所述水存储率进一步基于所述测量的高压EGR流量。
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