CN110249120B - 使用对置活塞发动机中的机械增压器空气流量特性的质量空气流量传感器监测 - Google Patents

使用对置活塞发动机中的机械增压器空气流量特性的质量空气流量传感器监测 Download PDF

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Abstract

在对置活塞发动机的空气处理系统中，质量空气流量传感器运转通过比较由传感器测量的质量空气流量与通过机械增压器的质量空气流量来进行监测。

Description

使用对置活塞发动机中的机械增压器空气流量特性的质量空 气流量传感器监测
相关申请
本专利申请包含与2013年6月25日提交的共同拥有的美国申请13/926,360(“AirHandling Control for Opposed-Piston Engines with Uniflow Scavenging”，被公开为US2014/0373814A1，现在为US专利9,206,751B2)和2014年12月4日提交的共同拥有的美国申请14/560,612(“On-Board Diagnostics For An Opposed-Piston Engine EquippedWith A Supercharger”，被公开为US2016/0160781A1)的主题相关的主题。
技术领域
本领域是内燃发动机，特别是单流扫气的对置活塞发动机。更具体地，本领域涉及配备有机械增压器的对置活塞发动机中的质量空气流量传感器的监测。
背景技术
在常规四行程循环内燃发动机中，汽缸中的单个活塞在曲轴的两个完整回转期间完成运转循环。在进气行程期间，活塞从上止点到下止点的移动产生了将空气吸入汽缸为后续的压缩行程作准备的低压环境。以此方式，气体通过发动机的流动通过活塞在进气行程期间的泵送作用来帮助。
在两行程循环对置活塞发动机中，汽缸中的两个对置活塞在曲轴的单个回转中完成运转循环。该循环包括由做功行程跟随的压缩行程，但是它缺少通过活塞的移动利用新鲜空气填充汽缸的截然不同的进气行程。替代地在做功行程即将结束的时候，加压的新鲜空气通过汽缸的一端附近的进气端口进入汽缸，并且随着排气离开，朝向汽缸的相对端附近的排气端口流动。因此，气体(增压空气、排气和其混合气)沿一个方向(从进气端口到排气端口)流过汽缸和发动机。通过排气端口离开的排气的单向移动，然后加压空气通过进气端口进入，这被称为“单流扫气”。扫气过程需要从发动机的进气端口到排气端口的连续正压差，以便维持气体通过汽缸的期望单向流动。在没有这种连续正压差的情况下，燃烧能够不稳并且失败。同时，由于进气端口打开的短时间，必须为进气端口提供高空气质量密度。所有这一切都需要发动机中的泵送功，而如四行程循环发动机中的专用活塞泵送行程对此没有帮助。
维持气体在对置活塞发动机中的单向流动所需的泵送功由空气处理系统(也被称为“气体交换”系统)来完成，所述空气处理系统将新鲜空气移动到发动机的汽缸内并且将燃烧气体(排气)从发动机的汽缸中运送出来。完成泵送功的空气处理元件可以包括一个或更多个气体-涡轮驱动的压缩机(例如，涡轮增压器)和/或机械驱动的泵(诸如机械增压器(也被称为“鼓风机”))。在一个示例中，压缩机在二级泵送构造中与机械增压器串联地进行设置。泵送布置(单级、多级或以另外方式)驱动扫气过程，该扫气过程对确保有效燃烧、增加发动机的指示热效率以及延长发动机部件(诸如活塞、环和汽缸)的寿命是关键的。明显地，在两行程循环对置活塞发动机中，空气流量是控制发动机运转的一个最基础因素。
为了空气流量的有效控制，关于引入空气的质量的信息(“质量空气流量”)对空气流量状况的测量并且对致动空气处理装置的精确且准确的控制参数值的确定是至关重要的。参数地，质量空气流量通过以SI单位(例如kg/s(千克每秒))来进行表示。在许多实例中，进入对置活塞发动机的空气处理系统的空气质量的测量通过被定位在空气处理系统的增压空气通道中的质量空气流量传感器来实现。增压空气通道中的气流压力和温度的动力学使此类装置遭受极限应力。因此，监测对置活塞发动机中的质量空气流量传感器的运转是重要的，以便确保支持发动机的基于空气流量控制的质量空气流量测量的完整性和准确性。
上面提及的‘612申请描述了针对适当功能性监测空气处理系统元件的对置活塞发动机的车载诊断系统。为空气处理元件的车载诊断作准备所采取的初始步骤包括确定空气处理传感器(包括质量空气流量传感器)的运转有效性。质量空气流量传感器失效将会停止空气处理诊断过程，因为任何进一步的诊断都将会是无效的。因此，希望使得系统能够评估传感器的测量功能性。
发明内容
单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统中的质量空气流量(MAF)传感器的运转通过与空气流量特性(例如通过空气处理系统的机械增压器的质量空气流量)的比较来进行监测。
单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统中的MAF传感器的准确性通过比较由MAF传感器测量的质量空气流量与通过发动机的二级泵送构造的质量空气流量来进行评估。
在一些实例中，通过机械增压器的质量空气流量借助于通过所测量的机械增压器两端的压力比和机械增压器的轴速度访问的查找表来获得。
在其他实例中，通过机械增压器的质量空气流量借助于估计、计算和/或程序声明来获得。
附图说明
图1是示出配备有空气处理系统的对置活塞发动机的示意图，并且被适当地标记“现有技术”。
图2是示出被配备用于监测质量空气流量(MAF)传感器的运转的单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统的示意性附图。
图3是示出能够与图2的空气处理系统一起使用的控制系统的示意性图示，其中图示性控制机械化被配备为监测图2的MAF传感器的运转。
图4是示出优选MAF监测布置的示意性图示。
图5是示出能够用于监测图2的MAF传感器的表格的示意性图示。
图6是示出通过根据图3的控制机械化实施例的运转实施的监测算法的流程图。
具体实施方式
对置活塞发动机示例：图1以示意性形式示出了具有至少一个装有汽门的汽缸50的对置活塞发动机10。例如，发动机可以具有一个装有汽门的汽缸、两个装有汽门的汽缸、三个装有汽门的汽缸、或四个或更多个装有汽门的汽缸。每个装有汽门的汽缸50具有缸孔52以及在汽缸壁的相应端附近形成或加工的纵向间隔开的进气端口54和排气端口56。进气端口54和排气端口56中的每一个包括一个或更多个圆周阵列的开口，其中相邻开口由实体桥接部分开。在一些描述中，每个开口被称为“端口”；然而，此类“端口”的圆周阵列的结构与在图1中示出的端口结构没有什么不同。活塞60和活塞62被可滑动地设置在每个汽缸的缸孔52中，其中其端面61和63彼此相对。活塞60的移动控制进气端口54的运转。活塞62的移动控制排气端口56的运转。因此，端口54和端口56被称为“活塞控制式端口”。控制进气端口的活塞60(“进气活塞”)被耦接到曲轴71。控制发动机的排气端口(“排气端口”)的活塞62被耦接到曲轴72。
每个活塞在最接近汽缸的一端的下止点(BC)位置与最远离所述一端的上止点(TC)位置之间移动。随着活塞60和活塞62移动远离其相应的BC位置，它们关闭其相应的端口；随着它们继续朝向其TC位置，被容许通过现在关闭的进气端口的空气在其端面61和63之间被压缩。随着活塞接近其TC位置，燃烧室在缸孔52中被限定在其端面之间。燃料通过至少一个燃料喷射器喷嘴70被直接喷射到燃烧室内，所述至少一个燃料喷射器喷嘴70被定位在通过汽缸50的侧壁的开口中。燃料与愈加压缩的增压空气混合。随着混合物在端面之间被进一步压缩，其到达引起燃料点火的温度；在一些实例中，点火可以如通过火花塞或电热塞来帮助。当点火发生时，燃烧跟着发生。燃烧的压力迫使活塞分开，并且引起它们移动到其相应的BC位置。随着活塞移动通过其BC位置，排气从汽缸中被运送出来，并且在单流扫气过程中增压空气被允许进入汽缸。
发动机10包括空气处理系统80，所述空气处理系统80管理为发动机10提供的增压空气和由发动机10产生的排气的运送。代表性空气处理系统结构包括增压空气子系统和排气子系统。增压空气子系统接收并压缩新鲜空气，并且包括将压缩空气运送到发动机的一个或多个进气端口的增压空气通道。可以提供空气处理的一个或更多个阶段。例如，增压空气子系统可以包含涡轮驱动压缩机和机械增压器中的一个或两个。增压空气通道通常包括至少一个空气冷却器，所述至少一个空气冷却器被耦接为接收并冷却增压空气(或包括增压空气的气体混合气)，然后递送到发动机的一个或多个进气端口。排气子系统包括运送来自发动机的排气端口的排气产物以递送到其他排气部件的排气通道。
在图1中示出了用于对置活塞发动机的典型空气处理系统。空气处理系统80可以包含涡轮增压器120，所述涡轮增压器120具有在共同轴123上旋转的涡轮121和压缩机122。涡轮121被耦接到排气子系统，并且压缩机122被耦接到增压空气子系统。涡轮增压器120从排气提取能量，所述排气离开排气端口56并且从一个或多个排气端口56直接流入排气通道124或从收集通过一个或多个排气端口56输出的排气的排气歧管125(其可以包含汽缸体中的排气气室或箱体(chest))流入排气通道124。在这方面，涡轮121被经过它的排气旋转。这使压缩机122旋转，引起它通过压缩新鲜空气来产生增压空气。由压缩机122输出的增压空气通过增压空气通道126流到冷却器127，由此它被机械增压器110泵送到进气端口。由机械增压器110压缩的增压空气能够被输送通过冷却器129到达进气歧管130(其可以包含汽缸体中的进气气室或箱体)以便提供给一个或多个进气端口54。在一些实例中，为了减少不想要的排放物的目的，排气产物可以通过排气再循环(EGR)通道131被再循环到增压空气通道内。
对置活塞发动机空气处理系统：在图2中以示意性形式示出了用于单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统200。对置活塞发动机(OPE)包括多个装有汽门的汽缸150，每个汽缸包括进气端口154和排气端口156。空气处理系统200包括排气通道204和增压空气通道205。增压空气通道205中的机械增压器210从驱动单元212接收输入旋转功率。尽管该图示出了与机械增压器210分开的驱动单元212，但是这不意味着排除将这些元件集成到单个单元内的选项。机械增压器210包括进口213和出口214。机械增压器的出口214通关进气歧管、箱体或气室(INTAKE)被耦接到发动机的进气端口154。
优选地，空气处理系统200还包括具有涡轮221和压缩机222的涡轮增压器220。涡轮221被耦接到排气通道204，并且压缩机222在机械增压器210的上游被耦接到增压空气通道205。压缩机222与机械增压器210的串联布置构成二级泵送构造，其中机械增压器210加速增压空气通道中的已经被压缩机222压缩的空气，并且为进气端口154提供加速的压缩的增压空气(有时被称为“升压”)。可选地，空气处理系统可以包括EGR通道230，以经由EGR混合器226将排气产物从排气通道204运送到增压空气通道205。
如在图3中示出的，OPE发动机配备有发动机控制机械化，所述发动机控制机械化是基于计算机的系统，包括被耦接到相关联的传感器、致动器和遍及发动机的管理各种发动机系统(包括空气处理系统、燃料系统、冷却系统和其他发动机系统)的操作的其他机械的一个或更多个电子控制单元。管理空气处理系统的发动机控制元件被共同称为“空气处理控制机械化”。
在图2和图3中示出的空气处理系统的气体运送构造的控制通过空气处理控制机械化来实施，所述空气处理控制机械化包括被编程为在各种工况下执行空气处理处理算法(包括监测算法)的ECU(发动机控制单元)240、空气处理阀和相关联的致动器、机械增压器210、以及发动机传感器。空气处理系统控制通过可变阀的致动来实行。在这方面，例如，机械增压器分流阀231(也被称为“再循环阀”或“旁通阀”)运送由机械增压器210输出的增压空气通过分流通道232，以便调节增压空气压力并且抑制进气端口154处的喘振。EGR阀233调整通过EGR分支230被运送到增压空气通道205的排气量以便控制排放物。对于快速的、精确的自动运转，优选地，空气处理系统中的这些和其他阀是具有连续可变设置的高速的、计算机控制的装置。ECU240与响应于ECU发出的控制信号而使阀运转的致动器(未见于图2中)控制通信。
ECU240通过各种空气处理传感器监测空气处理系统工况。在这方面，例如，机械增压器进气和出口增压空气压力分别利用气体压力传感器252和254来进行测量。发动机进气和排气压力分别通过气体压力传感器251和253来进行测量。EGR通道中的排气质量流量通过传感器256来进行测量。机械增压器轴速度通过轴速度传感器257来进行测量。发动机速度通过曲轴速度传感器258来进行测量。为了本说明书的目的，这些和其他传感器可以包含物理测量仪器和/或虚拟系统。在图中示出的传感器方位指示如果通过物理仪器来进行测量则所测量的参数值可以在空气处理系统中哪里被获得的位置。
在大多数情况下，为了获得其运转所需的旋转功率，机械增压器210通常经由曲轴驱动的驱动设备被直接耦接到发动机。在这些情况下，机械增压器的速度依赖于发动机的速度。在一些实例中，希望能够独立于发动机速度改变机械增压器的速度，以便在增压空气控制方面得到更大的灵活性和精确度，这能够改善空气处理运转并且有助于最佳发动机性能的实现。例如，在当需要快速加速的低发动机速度下，与通过到发动机曲轴的常规耦接可获得的升压相比，机械增压器的更快旋转递送更高的升压水平。因此，可以是这样的情况：驱动装置212配备有变速器，该变速器使得机械增压器能够在空气处理控制机械化的命令下以连续或递增可变的速度且独立于曲轴被驱动。替代地，驱动装置212可以是电动装置。尽管驱动装置212被图示为是单独的装置，但是它可以与机械增压器集成在一起以与之形成单个单元。在这些实例的一些中，机械增压器分流阀231可以是冗余的。即，由可变速度驱动装置提供的机械增压器速度的可变性越大，需要旁通阀来调节升压压力的可能性越小。
然而，可以存在驱动单元被构建为提供有限数量的速度(例如，两个速度)并且升压压力的控制的灵活性会需要机械增压器分流阀的运转的实例。此类实例在本公开中得以解决。
参考图3，ECU240被构建为响应于由各种发动机传感器测量的发动机状况而执行空气处理控制过程以配置如被当前发动机运转状态所需的空气处理系统的气体运送构造。空气处理控制过程包括要在发动机运转期间被连续执行的一个或更多个空气处理控制例程242和随着发动机运转而被循环执行的一个或更多个监测例程244。
ECU240被构建有微处理器、相关联的程序存储设备、存储器和数据存储设备。使得ECU能够执行各种控制、监测和诊断处理的代码位于程序存储设备中。与ECU相关联或被嵌入到ECU内的接口电子设备对输入数据信号进行格式化，并且产生输出控制和信息信号，并且连接ECU与传感器、致动器、显示器、指示器和其他外围装置。
当发动机运转时，ECU240执行各种发动机系统控制过程，包括用于控制空气处理和燃料喷射系统的过程。此类过程可以包括开环和/或闭环空气处理过程。这些过程使用与对置活塞发动机空气处理系统的运转相关联的控制参数值，并且基于控制参数值执行各种程序以控制空气处理元件。ECU240可以通过许多手段(包括传感器测量、表查找、计算、估计和程序声明)中的任何一种或更多种来获得控制参数值。本说明书中数据获取的任何特定手段的描述仅仅是用于图示，并不旨在排除、拒绝或放弃任何替代选择。ECU240包括从传感器接收数据信号输入的寄存器245和存储被转换为致动器利用其使空气处理装置运转的致动(控制)信号的命令的寄存器247。响应于命令，致动器使相关联的装置开始工作。例如，在接收到命令之后，阀致动器将命令转换为将其相关联的阀移动到被命令所需的状态的致动信号。例如，这种类型的对置活塞空气处理控制机械化参见上文公开的相关的共同拥有的美国申请13/926,360和14/560,612。
MAF传感器监测：根据本公开的一个方面，具有在二级泵送构造中与机械增压器串联地设置的压缩机的对置活塞发动机包括具有监测系统的空气处理控制机械化，所述监测系统用于确定MAF传感器是否正在正确地测量空气流量。在另一实例中，对置活塞发动机空气处理系统包含增压空气通道，所述增压空气通道包括被耦接到发动机的进气端口的机械增压器。所测量的和所估计的质量空气流量测量进行比较，并且致动器基于所述比较改变通过机械增压器的质量空气流量。根据本公开的又一方面，监测方法被用来通过比较MAF传感器输出与机械增压器特性(例如通过机械增压器的质量空气流量)来检查由MAF传感器进行的气流测量的质量。
优选地，但不一定，根据本说明书的MAF传感器监测被集成到车载诊断(OBD)系统内并且因此是车载诊断(OBD)系统的元件，由此诊断结果和/或故障通过诊断控制过程由OBD监测器262进行检测和报告，所述OBD监测器262引起一个或更多个OBD故障指示263被输出。此类故障指示可以包括指示灯和图标、诊断代码、以及信息读出中的一个或更多个。
图2和图3示出了具有在二级泵送构造中与机械增压器串联地设置的压缩机的对置活塞发动机，所述二级泵送构造包含具有监测系统的空气处理控制机械化，所述监测系统用于确定MAF传感器是否正在正确地测量气流。监测系统包括ECU240、气体压力传感器252和254、MAF传感器255、机械增压器速度传感器257、以及在ECU240上的一个或更多个监测例程算法244和相关联的数据表249。传感器252测量机械增压器上游靠近机械增压器进口213的增压空气通道中的增压空气的压力(P1)。传感器254测量机械增压器下游靠近机械增压器出口214的增压空气通道中的增压空气的压力(P2)。机械增压器速度传感器257测量机械增压器的轴速度(RPMSC)。对于替代的或额外的监测程序，空气处理控制机械化可以进一步包括气体压力传感器251和253以及发动机速度传感器258。传感器251测量发动机的进气歧管、气室或箱体中的增压空气的压力(Pim)。传感器253发动机的排气歧管、气室或箱体中的排气的压力(Pexh)。发动机速度传感器258测量发动机曲轴的速度(RPMC)。
图2示出了增压空气子系统中的MAF传感器255可以被定位以测量质量空气流量的替代位置。在许多实例中，MAF传感器255被定位在压缩机进口的上游，其中它测量被带到发动机的增压空气子系统内的新鲜空气。当然，如果发动机包括在MAF传感器255下游的增压空气通道中具有出口的EGR通道，它则不会在该位置测量进入发动机的增压空气的总量。替代的位置是在压缩机出口与机械增压器进口之间的增压空气通道中。如果发动机配备有EGR，该位置可以在EGR出口上方或下方。在所有这些情况下，MAF传感器位于机械增压器进口213的上游。应当注意，将EGR或机械增压器引入到增压空气通道内是可选的，并且用于这些元件的相应出口能够以任何顺序被放置在压缩机出口与机械增压器进口之间的增压空气通道中。
在图4中示出的优选监测模型中，MAF传感器255在增压空气通道205中被定位在以下项的上游：机械增压器210、机械增压器分流通道232的出口、以及EGR通道230的出口。一般来说，通过所示出的元件的质量空气流量根据下表来进行表示：
Figure BDA0002155354570000091
借助于通过机械增压器210的质量增压空气流量的了解，由MAF传感器255产生的质量空气流量测量能够通过两个空气流量值的比较被连续监测。在一种情况下，在没有EGR排气流量和分流空气流量进入增压空气通道的情况下，所测量的质量空气流量应当等于穿过机械增压器210的增压空气流量；即，
Figure BDA0002155354570000092
在这种情况下，如果两个值的比较指示偏差大于可校准阈值，MAF传感器255的故障被指示。在第二情况下，如果存在EGR或机械增压器分流流量，那么
Figure BDA0002155354570000093
并且如果两个值的比较指示偏差大于可校准阈值，故障被建立。替代地，在每种情况下，所测量的质量空气流量可以与所预测的上界和下界的范围进行比较。在所有情况下，通过机械增压器210的增压空气流量值
Figure BDA0002155354570000094
提供用于监测并评估由MAF传感器255进行的质量空气流量测量的基础。
通过机械增压器210的质量增压空气流量可以通过由ECU240执行的表查找、计算、估计和/或程序声明来进行确定。在第一实例中，通过机械增压器的质量流量能够从基于跨过机械增压器210的压力比和机械增压器轴速度的映射图导出。使用这样的映射图，可以针对所测量的机械增压器压力比和机械增压器轴速度确定通过机械增压器的实时增压空气流量
Figure BDA0002155354570000095
该关系能够被映射用于机械增压器210，并且作为具有在图5中示出的形式的二维查找表被存储在ECU240中，所述二维查找表通过第一参数和第二参数来进行索引。对于MAF传感器监测过程，查找表中的通过机械增压器的质量增压空气流量
Figure BDA0002155354570000096
的值通过跨过机械增压器的压力比(P2/P1)和机械增压器速度(RPMSC)来进行索引。在相关的‘612申请中公开了用于执行此类确定的示例性方法。
在其他实例中，通过机械增压器210的质量增压空气流量能够从基于跨过发动机的压力比和曲轴速度的映射图导出。使用该映射图，可以针对所测量的发动机压力比和发动机曲轴速度确定通过机械增压器的实时增压空气流量
Figure BDA0002155354570000101
该关系能够被映射用于机械增压器210，并且作为具有在图5中图示的形式的二维查找表被存储在ECU240中，所述二维查找表通过第一参数和第二参数来进行索引。对于MAF传感器监测过程，查找表中的通过机械增压器的质量增压空气流量的值通过跨过跨过发动机的压力比(Pexh/Pim)和发动机速度(RPMC)来进行索引，其中Pexh是发动机的排气歧管、气室或箱体中的压力，并且Pim是发动机的进气歧管中的压力。在相关的‘751申请中公开了用于执行此类确定的示例性方法。
在其他实例中，其中EGR流量为零或不存在并且通过机械增压器的质量流量近似等于通过发动机的质量空气流量，通过机械增压器210的质量增压空气流量能够如在相关的‘751专利的等式(3)中教导的基于化学计量空燃比(A/F)S从通过发动机的质量空气流量的计算、估计或推测导出。使用该等式，可以针对已知的空气/燃料关系和所命令的发动机燃料喷射速率确定通过机械增压器的实时增压空气流量
Figure BDA0002155354570000104
图6示出了用于根据图1和图2的对置活塞发动机的质量空气流量传感器的方法600，如将会通过诸如在图2和图3中示出的空气处理机械化执行的。在步骤602中，通过增压空气通道205经由机械增压器210为对置活塞发动机的汽缸150的进气端口154提供加压空气的质量流量。在步骤604中，ECU240通过使用上文描述的查找或计算技术或其任何等同中的任何一种来估计通过机械增压器210的第一质量空气流量
Figure BDA0002155354570000102
如果需要的话，ECU240调整所估计的值以考虑EGR和/或机械增压器分流流量。在步骤606中，ECU240利用位于机械增压器上游的MAF传感器255测量进入机械增压器的第二质量空气流量
Figure BDA0002155354570000103
在步骤608中，ECU240比较第一质量空气流量与第二质量空气流量。基于所述比较，ECU240致动用于改变通过机械增压器210的质量增压空气流量的装置。例如，所述装置可以包含机械增压器分流阀231或机械增压器驱动装置212中的任一者或两者。
步骤608的比较操作可以简单地测量两个空气流量值之间的算术差。如果所述比较指示第一空气流量与第二空气流量之间的差为零或在所预测的差范围内，在步骤610中ECU240确定MAF传感器210正在正确地运行并且将机械增压器210设置为所命令的正常运转增压空气流量水平。正常运转水平可以包括针对正常稳定状态、瞬变状态或诊断运转所命令的空气流量水平。另一方面，如果所述比较指示第一空气流量与第二空气流量之间的差为非零或在所预测的差范围之外，在步骤612中ECU240确定MAF传感器210正在不正常运行并且将机械增压器210设置为针对退化或异常运转所命令的增压空气流量水平。此外，故障可以引起被ECU240正执行的诊断控制过程产生一个或更多个OBD故障指示。此类故障指示可以包含指示灯和图标、诊断代码、以及信息读出中的一个或更多个。监测方法在步骤612中保持，直至适当的纠正措施在步骤614中被采取来消除故障的原因，例如，通过对MAF传感器255进行重新测试或更换。在纠正完成后，故障指示器被重置，并且MAF传感器监测被重新开始。
机械增压器分流阀231和/或机械增压器驱动装置212在监测过程600的步骤610和612期间的致动可以参考图3来进行理解。优选地，机械增压器分流阀231在ECU240的控制下由机电致动器264来运转。在这方面，ECU240产生被接口电子设备转换为被通信给致动器264的控制信号的分流阀设置命令(SHUNT_SET)。例如，控制信号可以包含引起致动器264将分流阀231设置到没有增压空气经过阀的完全关闭方位与完全打开方位之间范围内的方位的脉宽调制(PWM)信号。可变速度驱动装置212可以在ECU240的控制下由机电致动器265来驱动。在这方面，ECU命令(VAR_SP_RAT_SET)被接口电子设备转换为被耦接到致动器265的控制信号，例如脉宽调制(PWM)信号。借助于这种控制构造，可变速度驱动装置212的驱动比(DR)能够被设置，由此实现机械增压器的速度的可变控制。替代地，命令、致动和运转顺序可以适合于电动运转的机械增压器驱动。
在一些方面中，在单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统中，被定位在空气处理系统中的MAF传感器的运转通过比较由MAF传感器测量的质量空气流量与通过空气处理系统的一个或更多个部件的质量空气流量来进行监测。在这些实例中的许多中，一个或更多个空气处理系统部件位于MAF传感器的下游。
在一些方面中，在单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统中，被定位在空气处理系统中的MAF传感器的运转通过比较由MAF传感器测量的质量空气流量与通过发动机的空气处理系统中的二级泵送构造的质量空气流量来进行监测。
在一些方面中，在单流扫气的对置活塞发动机的空气处理系统中，被定位在空气处理系统中的MAF传感器的运转通过比较由MAF传感器测量的质量空气流量与通过发动机的空气处理系统中的二级泵送构造的质量空气流量来进行监测。在这些方面中，二级泵送构造可以包含涡轮驱动的压缩机，所述涡轮驱动的压缩机与机械驱动的机械增压器串联。在这些方面的实例中，涡轮驱动的压缩机在空气处理系统中被设置在机械驱动的机械增压器的上游，并且MAF传感器被定位在压缩机的进口的上游或在压缩机的出口与机械增压器的进口之间。
在一些方面中，对置活塞发动机空气处理手段/工具(means)包含，包括被耦接到发动机的进气端口的机械增压器的增压空气通道、用于获得通过机械增压器的第一质量空气流量的估计的手段/工具、在机械增压器上游用于获得进入机械增压器的第二质量空气流量的测量的手段/工具、用于比较第一质量空气流量与第二质量空气流量的手段/工具、以及用于基于所述比较改变通过机械增压器的质量空气流量的致动手段/工具。
在一些额外的方面中，对置活塞发动机空气处理手段/工具包括机械增压器旁通阀和机械增压器驱动装置中的一个。
在一些额外的方面中，第一质量空气流量的估计包含基于压力比(P2/P1)和机械增压器的轴速度的质量空气流量，其中P1是机械增压器上游的增压空气通道中的压力，并且P2是机械增压器下游的增压空气通道中的压力。可以是这样的情况：致动手段/工具包括机械增压器旁通阀和机械增压器驱动装置中的一个。
在一些额外的方面中，第一质量空气流量的估计是基于压力比(Pexh/Pim)和发动机速度的质量空气流量，其中Pexh是发动机的排气歧管中的压力，并且Pim是发动机的进气歧管中的压力。可以是这样的情况：致动手段/工具包括机械增压器旁通阀和机械增压器驱动装置中的一个。
本领域技术人员应从前述描述意识到，本文中阐述的广泛教导能够以许多方式来实施。因此，虽然已经结合特定示例描述了机械增压式对置活塞发动机中的MAF传感器监测，但是构成该描述的原理的实际范围不应当被如此限制。替代地，在考虑该描述和随附权利要求后，其他修改可以对熟练的从业人员变得显而易见。

Claims (16)

1.一种对置活塞发动机，包含压缩机和质量空气流量传感器，所述压缩机在二级泵送构造中与被耦接至所述发动机的汽缸进气端口的机械增压器串联地设置，所述质量空气流量传感器在所述泵送构造中被设置在所述机械增压器的上游，其特征在于：
发动机控制单元被编程为：
估计通过所述机械增压器的质量空气流量，并且比较所估计的通过所述机械增压器的质量空气流量与从所述质量空气流量传感器获得的所测量的质量空气流量，以及，
响应于所述比较而发出引起空气处理装置改变通过所述机械增压器的所述质量空气流量的致动命令；
其中，如果所述比较指示在第一空气流量和第二空气流量之间的差是零或在所预测的差范围内，则所述质量空气流量传感器正在正确地运行，并且所述致动命令导致所述空气流量装置将所述机械增压器设置成命令的正常运转增压空气流量水平；以及
如果所述比较指示在所述第一空气流量和第二空气流量之间的差不是零或在所述所预测的差范围之外，则所述质量空气流量传感器故障，并且所述致动命令导致所述空气流量装置将所述机械增压器设置成针对退化运转的命令的增压空气流量水平，并且所述发动机控制单元进一步被编程为生成一个或更多个故障指示。
2.根据权利要求1所述的对置活塞发动机，其中所述发动机控制单元包含可编程的发动机控制装置，所述发动机控制装置被编程为通过以下步骤来估计通过所述机械增压器的质量空气流量：计算压力比P2/P1，其中P1是所述机械增压器上游的增压空气通道中的压力，并且P2是所述机械增压器下游的所述增压空气通道中的压力；测量所述机械增压器的轴速度；以及通过使用所述压力比和所述轴速度作为输入访问查找表来确定质量空气流量。
3.根据权利要求1所述的对置活塞发动机，其中所述发动机控制单元包含可编程的发动机控制装置，所述发动机控制装置被编程为通过以下步骤来估计通过所述机械增压器的质量空气流量：计算压力比Pexh/Pim，其中Pexh是所述发动机的排气歧管中的压力，并且Pim是所述发动机的进气歧管中的压力；测量发动机速度；以及通过使用所述压力比和所述发动机速度作为输入访问查找表来确定质量空气流量。
4.根据权利要求1所述的对置活塞发动机，其中所述发动机控制单元包含被编程的发动机控制装置，所述发动机控制装置被编程为计算进入所述发动机的质量空气流量。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的对置活塞发动机，其中所述空气处理装置包括机械增压器旁通阀和机械增压器驱动装置中的一个。
6.根据权利要求5所述的对置活塞发动机，进一步包含排气再循环通道即EGR通道。
7.根据权利要求5所述的对置活塞发动机，进一步包含机械增压器旁路通道，所述机械增压器旁路通道包含所述机械增压器旁通阀。
8.根据权利要求5所述的对置活塞发动机，其中所述机械增压器驱动装置包含被耦接到所述发动机的曲轴的电动驱动装置和机械驱动装置中的一个。
9.根据权利要求5所述的对置活塞发动机，进一步包含被耦接为驱动所述压缩机的涡轮。
10.一种对置活塞发动机的质量空气流量传感器监测方法，其特征在于：
为机械增压器提供质量空气流量，所述机械增压器被耦接到所述对置活塞发动机的汽缸的进气端口；
估计通过所述机械增压器的第一质量空气流量；
利用在所述机械增压器上游的质量空气流量传感器测量进入所述机械增压器的第二质量空气流量；
比较所述第一质量空气流量与所述第二质量空气流量；以及，
基于所述比较，致动用于改变通过所述机械增压器的所述质量空气流量的手段；
其中，如果所述比较指示在第一空气流量和第二空气流量之间的差是零或在所预测的差范围内，则所述质量空气流量传感器正在正确地运行，并且改变所述质量空气流量的所述手段将所述机械增压器设置成命令的正常运转增压空气流量水平；以及
如果所述比较指示在第一空气流量和第二空气流量之间的差不是零或在所述所预测的差范围之外，则所述质量空气流量传感器故障，并且改变所述质量空气流量的所述手段将所述机械增压器设置成针对退化运转的命令的增压空气流量水平，并且生成一个或更多个故障指示。
11.根据权利要求10所述的监测方法，其中致动用于改变通过所述机械增压器的所述质量空气流量的手段包括，当所述比较指示相等时致动机械增压器旁通阀和机械增压器驱动装置中的一个。
12.根据权利要求11所述的监测方法，其中当所述第二质量空气流量在第一质量空气流量上限和第一质量空气流量下限限定的范围内时，相等发生。
13.根据权利要求10所述的监测方法，其中估计通过所述机械增压器的质量空气流量包含，确定压力比P2/P1，其中P1是所述机械增压器上游的增压空气通道中的压力，并且P2是所述机械增压器下游的所述增压空气通道中的压力，确定所述机械增压器的轴速度，以及基于所述压力比和所述轴速度确定质量空气流量。
14.根据权利要求10所述的监测方法，其中估计通过所述机械增压器的质量空气流量包含，确定压力比Pexh/Pim，其中Pexh是所述发动机的排气歧管中的压力，并且Pim是所述发动机的进气歧管中的压力，确定发动机速度，以及基于所述压力比和所述发动机速度确定质量空气流量。
15.根据权利要求10所述的监测方法，其中估计通过所述机械增压器的质量空气流量包含，确定进入所述发动机的质量空气流量。
16.根据权利要求12-15中任一项所述的监测方法，其中致动用于改变通过所述机械增压器的所述质量空气流量的手段包括，当所述比较指示所述第二质量空气流量在由第一质量空气流量上限和第一质量空气流量下限限定的范围内时，致动机械增压器旁通阀和机械增压器驱动装置中的一个。
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