MX2015000578A - Metodos y sistemas para la estimacion del flujo de purga del canister de combustible con un sensor de oxigeno de admision. - Google Patents
Metodos y sistemas para la estimacion del flujo de purga del canister de combustible con un sensor de oxigeno de admision.Info
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Abstract
Se proporcionan métodos y sistemas para estimar el flujo de purga de un canister de combustible en base a las emisiones de un sensor de oxígeno del colector de admisión. Por ejemplo, durante el funcionamiento impulsado del motor cuando la recirculación de gases de escape (EGR) está fluyendo por debajo de un umbral y la purga está habilitada, se puede estimar el flujo de purga en base a las variaciones en la emisión del sensor mientras se modula una válvula de purga del canister entre una posición abierta y cerrada. Luego, durante el funcionamiento posterior donde la EGR y el flujo de purga están habilitados, se puede ajustar la emisión del sensor en base al flujo de purga estimado.
Description
MÉTODOS Y SISTEMAS PARA LA ESTIMACIÓN DEL FLUJO DE PURGA DEL
CANISTER DE COMBUSTIBLE CON UN SENSOR DE OXÍGENO DE ADMISIÓN
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona en general con un sensor de componente gaseoso incluido en un sistema de admisión de un motor de combustión interna.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los sistemas de motores pueden utilizar la recirculación de gases de escape desde un sistema de escape del motor hacia un sistema de admisión del motor (pasaje de admisión), un proceso denominado recirculación de gases de escape (EGR por sus siglas en inglés), para reducir las emisiones reguladas y/o mejorar el ahorro de combustible. Un sistema de EGR puede incluir diferentes sensores para medir y/o controlar la EGR. A modo de un ejemplo, el sistema de EGR puede incluir un sensor de componente gaseoso de admisión, tal como un sensor de oxígeno, el cual se puede emplear durante condiciones de ausencia de EGR para determinar el contenido de oxígeno del aire limpio de admisión. Durante las condiciones de la EGR, el sensor se puede utilizar para inferir la EGR en base a una variación en la concentración de oxígeno debida al agregado de la EGR como un diluyente. Un ejemplo de un sensor de oxígeno de admisión como tal es mostrado por Matsubara et al. en la patente de Estados Unidos 6,742,379. El sistema de EGR puede de manera adicional u opcional incluir un sensor de oxígeno de los gases de escape acoplado al colector de escape para estimar una proporción de aire-combustible de la combustión.
Como tal, debido a la ubicación del sensor de oxígeno corriente abajo de un enfriador de aire de carga en el sistema de inducción de aire de alta presión, el sensor puede ser sensible a la presencia de vapor de combustible y otros reductores y oxidantes tal como niebla de aceite. Por ejemplo, durante el funcionamiento impulsado del motor, el aire de purga puede ser recibido en una ubicación de admisión del compresor. Los hidrocarburos ingeridos a partir del aire de purga, ventilación positiva del cárter (PCV por sus siglas en inglés) y/o EGR abundante
pueden consumir oxígeno en la superficie catalítica del sensor y reducir la concentración de oxígeno detectada por el sensor. En algunos casos, los reductores pueden tambien reaccionar con el elemento de detección del sensor de oxígeno. La reducción del oxígeno en el sensor se puede interpretar incorrectamente como un diluyente cuando se utiliza la variación del oxígeno para estimar la EGR. De este modo, las mediciones del sensor se pueden confundir mediante las diversas detecciones, y la precisión del sensor, y de este modo, se puede reducir la medición y/o el control de la EGR.
En un ejemplo, algunos de los problemas anteriores se pueden tratar mediante un método para un motor que comprende: durante el funcionamiento impulsado del motor donde la recirculación de gases de escape (EGR) fluye por debajo de un primer umbral, modular una válvula de purga del canister (CPV por sus siglas en inglés) y estimar un índice de flujo de purga en base a una emisión de un sensor de oxígeno de admisión receptivo a la modulación, el primer umbral se basa en un tiempo de respuesta de la CPV. De este modo, se puede corregir una estimación de la EGR proporcionada por el sensor de oxígeno de admisión para el contenido del flujo de purga.
Por ejemplo, durante el funcionamiento impulsado del motor cuando la EGR está fluyendo y el flujo de purga está habilitado (ej. la CPV está abierta), los vapores del flujo de purga pueden causar una disminución en el oxígeno de admisión medido por el sensor de oxígeno de admisión. Por lo tanto, cuando el motor es impulsado y la EGR está fluyendo, se puede modular una CPV y se puede estimar el índice del flujo de purga en base a la emisión del sensor de oxígeno de admisión durante la modulación. Específicamente, un controlador del motor puede abrir y cerrar la CPV en una frecuencia establecida. La frecuencia se puede basar en una carga determinada del canister de combustible y en una detección del sensor de oxígeno de admisión. Además, antes de modular la CPV, el controlador puede disminuir el índice del flujo de la EGR por debajo de un umbral, el umbral se basa en la frecuencia de modulación. Estimar el flujo de purga durante la modulación incluye determinar una variación en el oxígeno de admisión medido por el sensor de oxígeno de admisión durante la modulación (ej., la variación en el oxígeno de admisión entre
la posición abierta y cerrada de la CPV) y luego convertir la variación en el oxígeno de admisión en hidrocarburos equivalentes. El índice del flujo de purga estimado se puede utilizar entonces para corregir la emisión del sensor de oxígeno de admisión para el flujo de purga, eliminando de ese modo el efecto de la purga en la medición del oxígeno de admisión y dando como resultado una estimación más precisa de la EGR. Específicamente, el controlador del motor puede ajustar la emisión del sensor de oxígeno de admisión mediante la variación conocida en el oxígeno de admisión debida a la purga (ej., factor de corrección de purga). La emisión ajustada puede ser la variación en el oxígeno de admisión debida únicamente a la EGR y no a la purga. De este modo, la estimación del flujo de la EGR puede ser más precisa y se puede utilizar para ajustar la válvula de la EGR para suministrar el flujo deseado de la EGR.
Debe comprenderse que el resumen anterior se proporciona para presentar en forma simplificada una selección de conceptos que se describen en mayor detalle en la descripción detallada. No se pretende identificar características clave o esenciales del objeto reivindicado, cuyo alcance está definido únicamente por las reivindicaciones a continuación de la descripción detallada. Además, el objeto reivindicado no se limita a implementaciones que resuelven cualquier desventaja destacada anteriormente o en cualquier parte de la presente divulgación.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Las FIGS. 1-2 son diagramas esquemáticos de un sistema de motor.
La FIG. 3 es un esquema que ilustra el impacto del aire de purga en la concentración de oxígeno estimada mediante un sensor de oxígeno del colector de admisión.
La FIG.4 es un diagrama de flujo para ajustar el funcionamiento de la EGR en base a una variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga.
La FIG. 5 es un diagrama de flujo para determinar una variación en el oxígeno de admisión que resulta del flujo de purga del canister de combustible.
La FIG. 6 es un gráfico de ajustes a modo de ejemplo de una válvula de purga del canister de combustible para determinar el flujo de purga con un sensor de oxígeno de admisión.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE
LAS REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN
La siguiente descripción se relaciona con metodos y sistemas para utilizar un sensor del colector de admisión para detectar una cantidad de flujo de la EGR en un sistema de motor, tales como los sistemas de motores de las FIGS. 1-2. Se puede modular una válvula de purga del canister de combustible durante el funcionamiento impulsado del motor a fin de determinar el impacto de los hidrocarburos de purga en una emisión del sensor de oxígeno de admisión. Se puede configurar un controlador para llevar a cabo una rutina de control, tal como la rutina de las FIGS. 4-5 para conocer una cantidad de hidrocarburos de purga ingeridos dentro de un motor y ajustar un flujo de la EGR de esta manera. En la FIG. 6 se muestran ajustes a modo de ejemplo de la válvula de purga del canister de combustible para determinar el flujo de purga con el sensor de oxígeno de admisión. Se puede ajustar una emisión del sensor, así como también una dilución de la EGR estimada mediante el sensor, para compensar el efecto de los hidrocarburos de purga en la emisión del sensor (FIG. 3). De este modo, se aumenta la precisión de la estimación de la EGR mediante un sensor de oxígeno de admisión.
La FIG. 1 muestra una ilustración esquemática de un sistema de motor sobrealimentado 100 a modo de ejemplo que incluye un motor de combustión interna de cilindros múltiples 10 y dos turbocompresores 120 y 130. A modo de un ejemplo no limitativo, el sistema de motor 100 se puede incluir como parte de un sistema de propulsión para un vehículo de pasajeros. El sistema de motor 100 puede recibir aire de admisión a través del pasaje de admisión 140. El pasaje de admisión 140 puede incluir un filtro de aire 156 y una válvula reguladora de la EGR 230. El sistema de motor 100 puede ser un sistema de motor dividido donde el pasaje de admisión 140 se bifurca corriente abajo de la válvula reguladora de la EGR 230 en un primer y un segundo pasaje de admisión paralelos, incluyendo cada uno un compresor del turbocompresor. Específicamente, al menos una parte del aire de admisión es dirigida al compresor 122 del turbocompresor 120 a través de un primer pasaje de admisión paralelo 142 y al menos otra parte del aire de admisión es dirigido al
compresor 132 del turbocompresor 130 a traves de un segundo pasaje de admisión paralelo 144 del pasaje de admisión 140.
La primera parte de la totalidad del aire de admisión que es comprimida por el compresor 122 puede ser suministrada al colector de admisión 160 a través de un primer pasaje de admisión bifurcado paralelo 146. De este modo, los pasajes de admisión 142 y 146 forman una primera bifurcación paralela del sistema de admisión de aire del motor. De manera similar, una segunda parte de la totalidad del aire de admisión puede ser comprimida a través del compresor 132 donde puede ser suministrada al colector de admisión 160 a través de un segundo pasaje de admisión bifurcado paralelo 148. De este modo, los pasajes de admisión 144 y 148 forman una segunda bifurcación paralela del sistema de aire de admisión del motor. Como se muestra en la FIG. 1, el aire de admisión de los pasajes de admisión 146 y 148 puede ser recombinado a través de un pasaje de admisión común 149 antes de alcanzar el colector de admisión 160, donde el aire de admisión puede ser proporcionado al motor.
Una primera válvula reguladora de la EGR 230 se puede ubicar en la admisión del motor corriente arriba del primer y segundo pasaje de admisión paralelo 142 y 144, mientras que una segunda válvula reguladora de admisión del aire 158 se puede ubicar en la admisión del motor corriente abajo del primer y segundo pasaje de admisión paralelo 142 y 144, y corriente abajo del primer y segundo pasaje de admisión bifurcado paralelo 146 y 148, por ejemplo, en el pasaje de admisión común 149.
En algunos ejemplos, el colector de admisión 160 puede incluir un sensor de presión del colector de admisión 182 para estimar una presión del colector (MAP por sus siglas en inglés) y/o un sensor de temperatura del colector de admisión 183 para estimar una temperatura del aire del colector (MCT por sus siglas en inglés), comunicándose cada uno con el controlador 12. El pasaje de admisión 149 puede incluir un enfriador de aire de carga (CAC por sus siglas en inglés) 154 y/o una válvula reguladora (tal como una segunda válvula reguladora 158). La posición de la válvula reguladora 158 se puede ajustar mediante el sistema de control a través de un accionador de la válvula reguladora (no se muestra) acoplado comunicativamente
con el controlador 12. Se puede proporcionar una válvula de sobrepresión 152 para derivar selectivamente las etapas de compresión de los turbocompresores 120 y 130 a traves del pasaje de derivación 150. A modo de un ejemplo, la válvula de sobrepresión 152 se puede abrir para permitir el flujo a través del pasaje de derivación 150 cuando la presión del aire de admisión corriente abajo de los compresores alcanza un valor umbral.
El colector de admisión 160 puede además incluir un sensor de oxígeno del gas de admisión 172. En un ejemplo, el sensor de oxígeno es un sensor UEGO (oxígeno de gas de escape universal por sus siglas en inglés). Como se elabora en la presente, el sensor de oxígeno del gas de admisión puede estar configurado para proporcionar una estimación sobre el contenido de oxígeno del aire limpio recibido en el colector de admisión. Además, cuando la EGR está fluyendo, se puede utilizar una variación en la concentración de oxígeno en el sensor para inferir una cantidad de la EGR y para controlar el flujo preciso de la EGR. En el ejemplo ilustrado, el sensor de oxígeno 172 se ubica corriente arriba de la válvula reguladora 158 y corriente abajo del enfriador de aire de carga 154. Sin embargo, en realizaciones alternativas, el sensor de oxígeno se puede ubicar corriente arriba del CAC. Se puede ubicar un sensor de presión 174 junto al sensor de oxígeno para estimar una presión de admisión a la cual se recibe una emisión del sensor de oxígeno. Dado que la emisión del sensor de oxígeno está influenciada por la presión de admisión, se puede conocer una emisión de referencia del sensor de oxígeno a una presión de admisión de referencia. En un ejemplo, la presión de admisión de referencia es una presión de admisión de la válvula reguladora (TIP por sus siglas en inglés) donde el sensor de presión 174 es un sensor de la TIP. En ejemplos alternativos, la presión de admisión de referencia es una presión del colector (MAP) tal como la detecta el sensor de la MAP 182.
El motor 10 puede incluir una pluralidad de cilindros 14. En el ejemplo ilustrado, el motor 10 incluye una disposición de seis cilindros en una configuración en V. Específicamente, los seis cilindros se disponen en dos bancadas 13 y 15, donde cada bancada incluye tres cilindros. En ejemplos alternativos, el motor 10 puede incluir dos o más cilindros tales como 3, 4, 5, 8, 10 o más cilindros. Estos
diferentes cilindros pueden dividirse equitativamente y disponerse en configuraciones alternativas, tales como en V, alineados, horizontales opuestos, etc. Cada cilindro 14 puede estar configurado con un inyector de combustible 166. En el ejemplo ilustrado, el inyector de combustible 166 es un inyector directo dentro del cilindro. Sin embargo, en otros ejemplos, el inyector de combustible 166 puede estar configurado como un inyector de combustible basado en puertos.
El aire de admisión suministrado a cada cilindro 14 (en la presente, tambien denominado cámara de combustión 14) a través del pasaje de admisión común 149 se puede utilizar para la combustión del combustible y los productos de la combustión se pueden eliminar entonces desde los pasajes de escape paralelos específicos de las bancadas. En el ejemplo ilustrado, una primera bancada 13 de cilindros del motor 10 puede eliminar los productos de escape de la combustión a través de un primer pasaje de escape paralelo 17 y una segunda bancada 15 de cilindros puede eliminar productos de escape de la combustión a través de un segundo pasaje de escape paralelo 19. Cada uno del primer y segundo pasaje de escape paralelo 17 y 19 puede incluir además una turbina del turbocompresor. Específicamente, los productos de la combustión que son eliminados a través del pasaje de escape 17 pueden ser dirigidos a través de la turbina de escape 124 del turbocompresor 120, que a su vez puede proporcionar trabajo mecánico al compresor 122 a través del eje 126 a fin de proporcionar compresión al aire de admisión. De manera alternativa, algunos o todos los gases de escape que fluyen a través del pasaje de escape 17 se pueden derivar a través de la turbina 124 a través del pasaje de derivación de la turbina 123 tal como es controlado mediante la válvula de descarga 128. De manera similar, los productos de la combustión que son eliminados a través del pasaje de escape 19 pueden ser dirigidos a través de la turbina de escape 134 del turbocompresor 130, que a su vez puede proporcionar trabajo mecánico al compresor 132 a través del eje 136 a fin de proporcionar compresión al aire de admisión que fluye a través de la segunda bifurcación del sistema de admisión del motor. De manera alternativa, algunos o todos los gases de escape que fluyen a través del pasaje de escape 19 se pueden derivar a través la
turbina 134 a traves del pasaje de derivación de la turbina 133 tal como es controlado mediante la válvula de descarga 138.
En algunos ejemplos, las turbinas de escape 124 y 134 pueden estar configuradas como turbinas de geometría variable, donde el controlador 12 puede ajustar la posición de los álabes (o veletas) del impulsor para variar el nivel de energía que se obtiene a partir del flujo de los gases de escape y que se imparte a su respectivo compresor. De manera alternativa, las turbinas de escape 124 y 134 pueden estar configuradas como turbinas de boquilla variable, donde el controlador 12 puede ajustar la posición de la boquilla de la turbina para variar el nivel de energía que se obtiene a partir del flujo de los gases de escape y que se imparte a su respectivo compresor. Por ejemplo, el sistema de control puede estar configurado para modificar independientemente la posición de la veleta o boquilla de las turbinas de gases escape 124 y 134 a través de accionadores respectivos.
Los gases de escape en el primer pasaje de escape paralelo 17 pueden ser dirigidos a la atmósfera a través del pasaje de escape paralelo bifurcado 170 mientras que los gases de escape en el segundo pasaje de escape paralelo 19 pueden ser dirigidos a la atmósfera mediante el pasaje de escape paralelo bifurcado 180. Los pasajes de escape 170 y 180 pueden incluir uno o más dispositivos de post-tratamiento de gases de escape, tal como un catalizador, y uno o más sensores de gases de escape.
El motor 10 además puede incluir uno o más pasajes de recirculación de gases de escape (EGR), o curva, para hacer recircular al menos una parte de los gases de escape desde colector de escape hacia el colector de admisión. Éstos pueden incluir curvas de EGR de alta presión para proporcionar EGR de alta presión (HP-EGR por sus siglas en inglés) y curvas de EGR de baja presión para proporcionar EGR de baja presión (LP-EGR por sus siglas en inglés). En un ejemplo, la HP-EGR se puede proporcionar en ausencia de impulsión provista por los turbocompresores 120, 130, mientras que la LP-EGR se puede proporcionar en presencia de impulsión del turbocompresor y/o cuando la temperatura de los gases de escape está por encima de un umbral. En inclusive otros ejemplos, tanto la HP-EGR como la LP-EGR pueden ser proporcionadas simultáneamente.
En el ejemplo ilustrado, el motor 10 puede incluir una curva de EGR de baja presión 202 para hacer recircular al menos parte del gas de escape desde el primer pasaje de escape paralelo bifurcado 170, corriente abajo de la turbina 124, hacia el primer pasaje de admisión paralelo 142, corriente arriba del compresor 122. En algunas realizaciones, una segunda curva de EGR de baja presión (no se muestra) se puede proporcionar del mismo modo para hacer recircular al menos parte del gas de escape desde el segundo pasaje de escape paralelo bifurcado 180, corriente abajo de la turbina 134, hacia el segundo pasaje de admisión paralelo 144, corriente arriba del compresor 132. La curva de la LP-EGR 202 puede incluir una válvula de la LP-EGR 204 para controlar un flujo de la EGR (es decir, una cantidad de gas de escape recirculado) a través de las curvas, así como también un enfriador de la EGR 206 para disminuir una temperatura del gas de escape que fluye a través de la curva de la EGR antes de la recirculación dentro de la admisión del motor. Bajo ciertas condiciones, el enfriador de la EGR 206 también se puede utilizar para calentar el gas de escape que fluye a través de la curva de la LP-EGR 202 antes de que el gas de escape ingrese al compresor para evitar que gotas de agua caigan sobre los compresores.
El motor 10 puede incluir además una primera curva de EGR de alta presión 208 para hacer recircular al menos parte del gas de escape desde un primer pasaje de escape paralelo 17, corriente arriba de la turbina 124, hacia el colector de admisión 160, corriente abajo de la válvula reguladora de admisión 158. Del mismo modo, el motor puede incluir una segunda curva de EGR de alta presión (no se muestra) para hacer recircular al menos parte del gas de escape desde el segundo pasaje de escape paralelo 18, corriente arriba de la turbina 134, hacia el segundo pasaje de admisión paralelo bifurcado 148, corriente abajo del compresor 132. El flujo de la EGR a través de las curvas de HP-EGR 208 se puede controlar mediante la válvula de HP-EGR 210.
Un puerto de PCV 102 puede estar configurado para suministrar los gases de ventilación del cárter (gases de soplado) al colector de admisión del motor a través del segundo pasaje de admisión paralelo 144. En algunas realizaciones, el flujo del aire de PCV a través del puerto de PCV 102 se puede controlar mediante una válvula
del puerto de PCV a tal efecto. Del mismo modo, un puerto de purga 104 puede estar configurado para suministrar los gases de purga desde un canister del sistema de combustible hacia el colector de admisión del motor a traves del pasaje 144. En algunas realizaciones, el flujo del aire de purga a través del puerto de purga 104 se puede controlar mediante una válvula del puerto de purga a tal efecto.
Se puede incluir el sensor de humedad 232 y el sensor de presión 234 en únicamente uno de los pasajes de admisión paralelos (en la presente, ilustrados en el primer pasaje de aire de admisión paralelo 142 pero no en el segundo pasaje de admisión paralelo 144), corriente abajo de la válvula reguladora de la EGR 230. Específicamente, el sensor de humedad y el sensor de presión se pueden incluir en el pasaje de admisión que no recibe la PCV o el aire de purga. El sensor de humedad 232 puede estar configurado para estimar una humedad relativa del aire de admisión. En una realización, el sensor de humedad 232 es un sensor LIEGO configurado para estimar la humedad relativa del aire de admisión en base a la emisión del sensor en uno o más voltajes. Dado que el aire de purga y el aire de PCV pueden confundir los resultados del sensor de humedad, el puerto de purga y el puerto de PCV se ubican en un pasaje de admisión distinto del sensor de humedad. El sensor de presión 234 puede estar configurado para estimar una presión del aire de admisión. En algunas realizaciones, también se puede incluir un sensor de temperatura en el mismo pasaje de admisión paralelo, corriente abajo de la válvula reguladora de la EGR 230.
Como tal, el sensor de oxígeno de admisión 172 se puede utilizar para estimar una concentración del oxígeno de admisión e inferir la cantidad de flujo de la EGR a través del motor en base a una variación en una concentración del oxígeno de admisión al abrir la válvula de la EGR 204. Específicamente, se compara una variación en la emisión del sensor al abrir la válvula de la EGR con un punto de referencia donde el sensor está funcionando sin EGR (el punto cero). En base a la variación (ej., disminución) en la cantidad de oxígeno desde el momento de funcionamiento sin EGR, se puede calcular un flujo de la EGR actualmente proporcionado al motor. Por ejemplo, al aplicar un voltaje de referencia (Vs) al sensor, una corriente de bombeo (Ip) es emitida por el sensor. La variación en la
concentración de oxígeno puede ser proporcional a la variación en la corriente de bombeo (delta Ip) emitida por el sensor en presencia de EGR relativa a la emisión del sensor en ausencia de la EGR (el punto cero). En base a una desviación del flujo estimado de la EGR con respecto al flujo de la EGR esperado (o meta), se puede realizar un control adicional de la EGR.
Se puede llevar a cabo una estimación del punto cero del sensor de oxígeno de admisión durante condiciones inactivas donde las fluctuaciones de la presión de admisión son mínimas y donde no se ingiere aire de PCV o de purga dentro del sistema de inducción de baja presión. Además, la adaptación inactiva se puede llevar a cabo periódicamente, tal como en cada primera inactividad luego de un encendido del motor, para compensar el efecto de envejecimiento del motor, y variabilidad parte a parte de la emisión del sensor.
Una estimación del punto cero del sensor de oxígeno de admisión se puede llevar a cabo de manera alternativa durante condiciones de ausencia de carga de combustible del motor, tal como un corte de combustible por desaceleración (DFSO por sus siglas en ingles). Al llevar a cabo la adaptación durante las condiciones de DFSO, además de la reducción de los factores de ruido tales como aquellos alcanzados durante la adaptación inactiva, se pueden reducir las variaciones de lectura del sensor debidas a la filtración de la válvula de la EGR.
Regresando a la FIG. 1, la posición de las válvulas de admisión y de escape de cada cilindro 14 se pueden regular a través de elevadores activados hidráulicamente acoplados a las varillas de empuje de la válvula, o a través de un sistema de cubos mecánicos de actuación directa en los cuales se utilizan lóbulos de levas. En este ejemplo, al menos las válvulas de admisión de cada cilindro 14 se pueden controlar mediante el accionamiento de levas utilizando un sistema de accionamiento de levas. Específicamente, el sistema de accionamiento de levas de la válvula de admisión 25 puede incluir una o más levas y puede utilizar sincronización o elevación variable de levas para las válvulas de admisión y/o de escape. En realizaciones alternativas, las válvulas de admisión se pueden controlar mediante el accionamiento eléctrico de válvulas. De manera similar, las válvulas de
escape se pueden controlar mediante sistemas de accionamiento de levas o accionamiento electrico de válvulas.
El sistema del motor 100 se puede controlar al menos parcialmente mediante un sistema de control 15 que incluye un controlador 12 y mediante el ingreso de datos por un operador del vehículo a través de un dispositivo de ingreso (no se muestra). El sistema de control 15 se muestra recibiendo información de una pluralidad de sensores 16 (varios ejemplos de los cuales se describen en la presente) y enviando señales de control a una pluralidad de accionadores 81. A modo de un ejemplo, los sensores 16 pueden incluir un sensor de humedad 232, sensor de presión del aire de admisión 234, sensor de MAP 182, sensor de MCT 183, sensor de TIP 174, y sensor de oxígeno del aire de admisión 172. En algunos ejemplos, el pasaje de admisión común 149 puede incluir además un sensor de temperatura de admisión de la válvula reguladora para estimar una temperatura del aire de la válvula reguladora (TCT por sus siglas en inglés). En otros ejemplos, uno o más pasajes de la EGR pueden incluir sensores de presión, temperatura, y proporción de aire-combustible, para determinar las características del flujo de la EGR. A modo de otro ejemplo, los accionadores 81 pueden incluir un inyector de combustible 166, válvulas de HP-EGR 210, válvulas de LP-EGR 204, válvulas reguladoras 158 y 230, y válvulas de descarga 128, 138. Otros accionadores, tales como una variedad de válvulas y válvulas reguladoras adicionales, se pueden acoplar en diferentes ubicaciones en el sistema del motor 100. El controlador 12 puede recibir datos de ingreso desde los diferentes sensores, procesar los datos de ingreso, y activar los accionadores en respuesta a los datos de ingreso procesados en base a una instrucción o código programado en el mismo que corresponde a una o más rutinas. Las rutinas de control a modo de ejemplo se describen en la presente en relación con las FIGS.4-5.
Refiriéndonos ahora a la FIG. 2, se muestra otra realización a modo de ejemplo 200 del motor de la FIG. 1. Como tal, los componentes previamente presentados en la FIG. 1 se enumeran de manera similar y no se presentan nuevamente en la presente por razones de brevedad.
La realización 200 muestra un tanque de combustible 218 configurado para suministrar combustible a los inyectores de combustible del motor. Una bomba de combustible (no se muestra) sumergida en el tanque de combustible 218 puede estar configurada para presurizar el combustible suministrado a los inyectores del motor 10, tal como al inyector 166. El combustible puede ser bombeado dentro del tanque de combustible desde una fuente externa a traves de una puerta de recarga de combustible (no se muestra). El tanque de combustible 218 puede contener una pluralidad de mezclas de combustible, incluyendo combustible con un rango de concentraciones de alcohol, tales como las diversas mezclas de gasolina-etanol, que incluyen E10, E85, gasolina, etc., y combinaciones de los mismos. Un sensor del nivel del combustible 219 ubicado en el tanque de combustible 218 le puede proporcionar una indicación del nivel del combustible al controlador 12. Como se ¡lustra, un sensor del nivel del combustible 219 puede comprender un flotador conectado a un resistor variable. De manera alternativa, se pueden utilizar otros tipos de sensores del nivel de combustible. Se pueden acoplar uno o más otros sensores al tanque de combustible 218 tal como un transductor de presión del tanque de combustible 220 para estimar la presión de un tanque de combustible.
Los vapores generados en el tanque de combustible 218 pueden ser dirigidos hacia el canister de vapor de combustible 22, a través del conducto 31 , antes de ser purgados en el colector del motor 23. Estos pueden incluir, por ejemplo, vapores del tanque de combustible diurnos y de recarga. El canister se puede rellenar con un adsorbente adecuado, tal como carbón activado, para atrapar temporalmente los vapores del combustible (incluyendo hidrocarburos vaporizados) generados en el tanque de combustible. Luego, durante un funcionamiento posterior del motor, cuando se cumplen las condiciones de purga, tal como cuando el canister está saturado, se pueden purgar los vapores de combustible del canister hacia adentro de la admisión del motor abriendo la válvula de purga del canister (CPV) 112 y la válvula de ventilación del canister 114.
El canister 22 incluye una ventilación 27 para desviar los gases afuera del canister 22 hacia la atmósfera cuando almacena, o atrapa, los vapores de combustible del tanque de combustible 218. La ventilación 27 también puede
permitir que ingrese aire limpio dentro del canister de vapor de combustible 22 cuando se purgan los vapores de combustible almacenados hacia la admisión del motor 23 a traves de las líneas de purga 90 o 92 (dependiendo del nivel de impulsión) y de la válvula de purga 112. Mientras que este ejemplo muestra la ventilación 27 comunicándose con el aire limpio, sin calentar, se pueden utilizar diferentes modificaciones. La ventilación 27 puede incluir una válvula de ventilación del canister 114 para ajustar un flujo de aire y vapores entre el canister 22 y la atmósfera. La válvula de ventilación puede abrirse durante las operaciones de almacenamiento del vapor de combustible (por ejemplo, durante la recarga del tanque del combustible y mientras no está funcionando el motor) de modo tal que el aire, despojado del vapor de combustible luego de haber pasado a través del canister, pueda ser expulsado a la atmósfera. Del mismo modo, durante las operaciones de purga (por ejemplo, o durante la regeneración del canister y mientras el motor está funcionando), la válvula de ventilación se puede abrir para permitir que un flujo de aire limpie quite los vapores de combustible almacenados en el canister.
Los vapores de combustible liberados del canister 22, por ejemplo durante una operación de purga, pueden ser dirigidos hacia adentro del colector de admisión 160 del motor a través de una línea de purga 28. El flujo de vapores a lo largo de la línea de purga 28 se puede regular mediante la válvula de purga del canister 112, acoplada entre el canister de vapor de combustible y la admisión del motor. La cantidad e índice de vapores liberados mediante la válvula de purga del canister 112 se puede determinar mediante el ciclo de trabajo de un solenoide de la válvula de purga del canister asociado (no se muestra). Como tal, el ciclo de trabajo del solenoide de la válvula de purga del canister se puede determinar mediante el módulo de control del sistema de transmisión (PCM por sus siglas en inglés), tal como el controlador 12, sensible a las condiciones de funcionamiento del motor, incluyendo, por ejemplo, condiciones de velocidad-carga del motor, una proporción de aire-combustible, una carga del canister, etc. El ciclo de trabajo puede incluir una frecuencia (ej., índice) de abertura y cierre de la válvula de purga del canister 112.
Una válvula opcional de control del canister (no se muestra) se puede incluir en la línea de purga 28 para evitar que la presión del colector de admisión haga fluir
los gases en la dirección opuesta al flujo de purga. Como tal, la válvula de control puede ser necesaria si el control de la válvula de purga del canister no está sincronizado precisamente o si la misma válvula de purga del canister puede abrirse a la fuerza mediante una presión elevada del colector de admisión. Se puede obtener una estimación de la presión absoluta del colector (MAP) a partir del sensor de la MAP 82 acoplado al colector de admisión 160, y comunicado con el controlador 12. De manera alternativa, se puede inferir la MAP a partir de condiciones alternativas de funcionamiento del motor, tal como el flujo de masa de aire (MAF), tal como es medido por un sensor de MAF acoplado al colector de admisión.
Los hidrocarburos de purga pueden ser dirigidos hacia el colector de admisión 160 a traves de ya sea una ruta de impulsión 92 o una ruta de vacío 90 en base a las condiciones de funcionamiento del motor. Específicamente, durante las condiciones en las que el turbocompresor 120 se opera para proporcionar una carga de aire impulsada al colector de admisión, la presión elevada en el colector de admisión provoca que la válvula unidireccional 94 en la ruta de vacío 90 se cierre mientras que abre una válvula unidireccional 96 en la ruta de impulsión 92. Como resultado, el aire de purga es dirigido dentro del pasaje de admisión de aire 140, corriente abajo del filtro de aire 156 y corriente arriba del enfriador de aire de carga 154 a través de la ruta de impulsión 92. En la presente, el aire de purga es introducido corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión 172. En algunas realizaciones, tal como se ilustra, se puede ubicar un venturi 98 en la ruta de impulsión de modo tal que el aire de purga se dirija a la admisión al pasar a través del venturi y del pasaje 99. Esto permite que el flujo del aire de purga se aproveche ventajosamente para la generación de vacío.
Durante las condiciones en las que el motor 10 funciona sin impulsión, el vacío elevado en el colector de admisión provoca que la válvula unidireccional 94 en la ruta de vacío se abra mientras que se cierra la válvula unidireccional 96 en la ruta de impulsión. Como resultado, el aire de purga es dirigido hacia dentro del colector de admisión 160, corriente abajo de la válvula reguladora 158 a través de la ruta de vacío 90. En la presente, el aire de purga es introducido corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión 172.
Los hidrocarburos de la PCV tambien se pueden dirigir al colector de admisión 160 a través de ya sea una manguera de la PCV del lado de la impulsión 252 o una manguera de la PCV del lado del vacío 254 en base a las condiciones de funcionamiento del motor. Específicamente, los gases de soplado de los cilindros del motor 14 fluyen pasando los aros del pistón e ingresan al cigüeñal 255. Durante las condiciones en las que el turbocompresor 120 se opera para proporcionar una carga de aire impulsada al colector de admisión, la presión elevada en el colector de admisión provoca que se cierre la válvula unidireccional 256 en la manguera de la PCV del lado del vacío 254. Como resultado, durante el funcionamiento impulsado del motor, los gases de la PCV fluyen en una primera dirección (flecha 264) y son recibidos en la admisión del motor corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión 172. Específicamente, el aire de la PCV es dirigido dentro del pasaje de admisión del aire 140, corriente abajo del filtro de aire 156 y corriente arriba del enfriador de aire de carga 154 a través de la manguera de la PCV del lado de la impulsión 252. El flujo de la PCV se puede dirigir hacia el pasaje de admisión al pasar a través un separador de aceite 260 del lado de la impulsión. El separador de aceite del lado de la impulsión puede estar integrado dentro de la cubierta de levas o puede ser un componente externo. De este modo, durante condiciones de impulsión, los gases de la PCV son introducidos corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión 172 y por lo tanto sí afectan la emisión del sensor de oxígeno 172. Las condiciones de impulsión pueden incluir que la presión del colector de admisión esté por encima de la presión ambiental.
En comparación, durante las condiciones en las que el motor 10 funciona sin impulsión, el vacío elevado en el colector de admisión provoca que se abra la válvula unidireccional 256 en la manguera de la PCV en el lado del vacío 254. Como resultado, durante el funcionamiento no impulsado del motor, los gases de la PCV fluyen en una segunda dirección (flecha 262) diferente de la primera dirección y son recibidos en la admisión del motor corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión. En el ejemplo ilustrado, la segunda dirección del flujo de la PCV durante el funcionamiento no impulsado del motor es opuesta a la primera dirección del flujo de la PCV durante el funcionamiento impulsado del motor (comparar las flechas 262 y
264). Específicamente, durante el funcionamiento no impulsado, el aire de la PCV es dirigido hacia el interior del colector de admisión 160, directamente, corriente abajo de la válvula reguladora 158 a traves de la manguera de la PCV del lado del vacío 254. El flujo de la PCV puede ser dirigido hacia el colector de admisión 160 al pasar a través de un separador de aceite del lado del vacío 258. En la presente, el aire de la PCV es introducido corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión 172, y por lo tanto no afecta la emisión del sensor de oxígeno 172. De este modo, debido a la configuración específica del motor, durante el funcionamiento impulsado del motor, los hidrocarburos de la PCV y del aire de purga son ingeridos dentro del colector de admisión del motor corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión y son ingeridos dentro del colector de admisión del motor corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión durante condiciones no impulsadas.
De este modo los sistemas de las FIGS. 1-2 proporcionan un sistema de motor, que comprende un motor que incluye un colector de admisión, un cárter acoplado al colector de admisión a través de una válvula de PCV, un turbocompresor con un compresor de admisión, una turbina de escape, y un enfriador del aire de carga, una válvula reguladora de admisión acoplada al colector de admisión corriente abajo del enfriador de aire de carga, un canister configurado para recibir los vapores del combustible desde un tanque de combustible, el canister acoplado al colector de admisión a través de una válvula de purga, un sistema de la EGR que incluye un pasaje para recircular los residuales del escape desde corriente abajo de la turbina hacia corriente arriba del compresor a través de una válvula de la EGR, un sensor de oxígeno de admisión acoplado al colector de admisión, corriente abajo del enfriador de aire de carga y corriente arriba de la válvula reguladora de admisión, y un controlador con instrucciones legibles por computadora para: conocer un factor de corrección para el sensor de oxígeno de admisión en base al flujo de purga desde el canister y ajustar una posición de la válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión relativa al factor de corrección. Conocer el factor de corrección incluye determinar una variación en el oxígeno de admisión en el sensor de oxígeno de admisión mientras se modula una posición de la válvula de purga, ocurriendo la modulación cuando el motor es impulsado, la purga está habilitada, y la
EGR está fluyendo por debajo de un umbral, e incluyendo la modulación ajustar la posición de la válvula de purga entre una posición abierta y cerrada en un índice establecido, determinándose el índice establecido en las condiciones de funcionamiento en un ejemplo. En un ejemplo, la modulación de la válvula de purga incluye ajustar la posición de la válvula de purga entre una posición totalmente abierta y una posición totalmente cerrada, sin detenerse en otras posiciones intermedias, a una frecuencia predeterminada.
En un ejemplo, el factor de corrección puede ser una variación en el oxígeno de admisión debida únicamente a los vapores de purga. En otro ejemplo, el factor de corrección se puede basar en un índice del flujo de purga estimado, el índice del flujo de purga estimado se determina en base a la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga en el nivel de impulsión actual. Las instrucciones legibles por computadora pueden incluir además instrucciones para estimar el flujo de purga en base a la variación en el oxígeno de admisión durante la modulación de la posición de la válvula de purga, siendo la variación en el oxígeno de admisión una variación en el oxígeno de admisión medido entre una primera emisión del sensor de oxígeno de admisión cuando la válvula de purga está abierta y una segunda emisión del sensor de oxígeno de admisión cuando la válvula de purga está cerrada.
Como se analizó previamente, el sensor de oxígeno del aire de admisión se puede utilizar para medir la cantidad de la EGR en la carga de aire de admisión como una función de la cantidad de variación en el contenido de oxígeno debida al agregado de la EGR como un diluyente. De este modo, a medida que se introduce más EGR, el sensor puede emitir una lectura o corriente de bombeo que corresponde a una concentración menor de oxígeno. Durante la estimación, se aplica al sensor un voltaje de referencia nominal (ej., a 450 mV), o voltaje de Nernst, y se nota una emisión (ej. una emisión de corriente de bombeo del sensor ante la aplicación de un voltaje de referencia inferior). En base a la emisión del sensor relativa a un punto cero (o punto de referencia) del sensor (es decir, emisión del sensor en condiciones de ausencia de EGR), se conoce una variación en la concentración de oxígeno, y se infiere una dilución de admisión con la EGR.
Sin embargo, si la estimación de la EGR se lleva a cabo durante condiciones en las que la purga y/o ventilación del cárter está habilitada, se corrompe una emisión del sensor. Como tales, los hidrocarburos del aire de purga y/o de la ventilación positiva del cárter pueden ser ingeridos durante las condiciones de impulsión del motor a lo largo de la ruta de impulsión 92 y de la manguera de la PCV del lado de la impulsión 252 cuando la válvula de purga 112 está abierta y/o la válvula de la PCV 256 está cerrada. La emisión del sensor se puede corromper principalmente debido a la reacción de los hidrocarburos ingeridos con el oxígeno del ambiente en el elemento de detección del sensor de admisión. Esto reduce la concentración de oxígeno (local) leída por el sensor. Dado que la emisión del sensor y la variación en la concentración de oxígeno se utiliza para inferir la dilución de la EGR de la carga de aire de admisión, la concentración de oxígeno reducida leída por el sensor de oxígeno de admisión en presencia del aire de purga y/o de PCV puede ser interpretada incorrectamente como un diluyente adicional. Esto impacta la estimación de la EGR y el control posterior de la EGR. Específicamente, se puede sobrestimar la EGR.
La FIG. 3 ilustra esta variación en la lectura del sensor de admisión. Específicamente, el esquema 300 ilustra una concentración de oxígeno estimada mediante un sensor de oxígeno del colector de admisión a lo largo del eje y un contenido de hidrocarburo de purga (HC) a lo largo del eje x a un nivel determinado de la EGR. A medida que aumenta la cantidad de HCs de purga ingeridos dentro del sistema de inducción de baja presión, tal como cuando una válvula de purga es habilitada durante las condiciones de purga, los hidrocarburos reaccionan con el oxígeno en el elemento de detección del sensor de oxígeno de admisión. Se consume el oxígeno y se libera agua y dióxido de carbono. Como resultado, se reduce la concentración de oxígeno estimada, aún cuando una cantidad de flujo de la EGR pueda permanecer constante. Esta reducción en la concentración de oxígeno estimada por el sensor de oxígeno se puede inferir como una dilución aumentada (o reemplazo de oxígeno con la EGR). De este modo, el controlador puede inferir que existe una cantidad mayor de flujo de la EGR disponible que el realmente presente (ej. el controlador sobrestima la EGR). Si no se corrige en cuanto al efecto del
hidrocarburo, un controlador puede disminuir el flujo de la EGR en respuesta a una indicación incorrecta de dilución mayor de la EGR, degradando el control de la EGR. Por ejemplo, durante las condiciones de purga y/o flujo de PCV que resultan en la sobrestimación de la EGR, el controlador puede disminuir una abertura de la válvula de la EGR como respuesta a la estimación mayor de la EGR (en base a una medición inferior del oxígeno de admisión del sensor de oxígeno de admisión). Sin embargo, la EGR real puede ser inferior al nivel estimado. De este modo, el flujo de la EGR puede ser reducido incorrectamente en vez de mantenido o aumentado. Esto puede, a su vez, dar como resultado un aumento en las emisiones del motor y/o la degradación del ahorro de combustible y/o del rendimiento del motor.
Como tal, se apreciará que los hidrocarburos de purga fluyen hacia el colector de admisión (directamente) durante condiciones sin impulsión. En consecuencia, durante las condiciones sin impulsión el flujo de purga es recibido corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión y por lo tanto no confunde los resultados del sensor. Sin embargo, durante la condición de impulsión, el flujo de purga es recibido en sistema de inducción de baja presión, corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión. Como resultado, durante las condiciones de impulsión únicamente, la emisión del sensor se confunde por el flujo de purga.
En un ejemplo, ajustar una medición del oxígeno de admisión en base al flujo de purga puede aumentar la precisión de las estimaciones del flujo de la EGR. Específicamente, bajo ciertas condiciones de funcionamiento del motor, un controlador del motor (tal como el controlador 12 que se muestra en la FIG. 1) puede determinar una contribución del flujo de purga a la concentración del oxígeno de admisión medida en un sensor de oxígeno de admisión (tal como el sensor de oxígeno de admisión 172 que se muestra en las FIGS. 1-2). Si se conoce el efecto del flujo de purga sobre el oxígeno de admisión bajo condiciones de impulsión, el controlador puede utilizar esto para corregir el oxígeno de admisión medido utilizado para estimar el flujo de la EGR. Como tal, la estimación de la EGR se puede corregir en base al flujo de purga.
Como se analizó anteriormente, el flujo de purga puede estar habilitado (ej. fluyendo) únicamente durante condiciones de impulsión (ej., cuando el aire de
admisión está siendo impulsado por el turbocompresor). Durante las condiciones de funcionamiento del motor cuando la EGR está habilitada (ej. la válvula de la EGR está abierta y/o la EGR está fluyendo) y la purga está habilitada (ej., la válvula de purga está abierta), se puede determinar la cantidad de flujo de purga y el impacto del flujo de purga en la emisión del sensor de oxígeno de admisión. Específicamente, durante estas condiciones, se puede medir el oxígeno de admisión mediante el sensor de oxígeno de admisión (IA02) mientras que el controlador modula la válvula de purga del canister de combustible (CPV). Modular la CPV puede incluir abrir y cerrar la CPV en una frecuencia establecida. Una variación en la medición del oxígeno de admisión durante la modulación se puede deber al flujo de purga variable. Por ejemplo, los cambios rápidos en la medición del oxígeno de admisión (y en la estimación de la EGR) se pueden interpretar como variaciones debidas a la purga y no debidas al flujo variable de la EGR. Una diferencia entre la emisión del sensor de oxígeno de admisión con la CPV abierta y la CPV cerrada puede ser la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga. Esta variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga se puede convertir en hidrocarburos equivalentes para determinar el flujo de purga estimado.
La variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga se puede utilizar entonces para ajustar las estimaciones del flujo de la EGR (a partir de la emisión del sensor de oxígeno de admisión). Por ejemplo, durante el funcionamiento del motor con la EGR fluyendo, el controlador puede obtener una medición del oxígeno de admisión a partir del sensor de oxígeno de admisión. Una diferencia entre un punto de referencia (ej., punto cero) y la medición del oxígeno de admisión representa entonces una variación total en el oxígeno de admisión debida a los diluyentes del sistema (EGR y purga). La variación determinada previamente en el oxígeno de admisión debida a la purga se puede sustraer entonces de la variación total en el oxígeno de admisión para determinar una variación real en el oxígeno de admisión debida a la EGR. Este valor se puede utilizar entonces para estimar el flujo de la EGR.
Además de corregir las estimaciones de la EGR, el flujo de purga estimado se puede utilizar para monitorear y ajustar el sistema de purga del canister de
combustible y ajustar la carga de combustible al motor. Por ejemplo, a medida que aumenta el flujo de purga estimado, el controlador puede disminuir la carga de combustible al motor. De este modo, el controlador puede ajustar la inyección de combustible en base las estimaciones del flujo de purga. Los métodos para determinar una variación en el oxígeno de admisión que resulta del flujo de purga y estimar la EGR y el flujo de purga en base a la variación en el oxígeno de admisión a partir del flujo de purga se analizan en mayor detalle a continuación con referencia a las FIGS.4-5.
De este modo, un método para un motor comprende durante el funcionamiento impulsado del motor donde la recirculación de gases de escape (EGR) fluye por debajo de un primer umbral, modular una válvula de purga del canister (CPV) y estimar un índice del flujo de purga en base a una emisión de un sensor de oxígeno de admisión sensible a la modulación, basándose el primer umbral en un tiempo de respuesta de la CPV. En otro ejemplo, si el tiempo de respuesta de la CPV está por encima de un umbral superior, se puede retrasar el transporte del flujo de purga desde la CPV hasta el sensor de oxígeno de admisión. Específicamente, puede existir un retraso del transporte entre el momento en que el flujo de purga sale de la CPV y fluye hacia el sensor de oxígeno de admisión y el momento en que el flujo de purga llega al sensor de oxígeno. De este modo, puede existir un desfase temporal entre el momento en que la CPV se abre y el momento en que el flujo de purga alcanza y es medido por el sensor de oxígeno. De este modo, el índice del flujo de purga se puede basar además en un retraso de transporte conocido o estimado que resulta de una distancia de recorrido entre la CPV y el sensor de oxígeno de admisión. En algunos ejemplos, el controlador del motor puede corregir una emisión del sensor de oxígeno durante la modulación en base al retraso de transporte conocido o estimado.
El flujo de la EGR por debajo de un primer umbral incluye al menos un parte del flujo de la EGR (ej., mayor que un umbral mínimo de flujo). El tiempo de respuesta de la CPV puede incluir una frecuencia de conmutación entre los estados abierto y cerrado de la CPV, y/o una cantidad de tiempo que demora la CPV en moverse desde la posición abierta a la cerrada. Como tal, la modulación puede incluir
abrir y cerrar la CPV a una frecuencia, la frecuencia se basa en una carga del canister y en una detección del sensor de oxígeno de admisión. La estimación del índice del flujo de purga sensible a la modulación puede incluir determinar el índice del flujo de purga conociendo la frecuencia de modulación y comparando una amplitud de la modulación del sensor de oxígeno de admisión que ocurre durante la modulación de la CPV, la amplitud a una frecuencia se relaciona con la frecuencia de modulación (ej., a la frecuencia de modulación).
En un ejemplo, el metodo además comprende disminuir la EGR hasta por debajo del primer umbral y modular la CPV en respuesta a uno o más de una duración desde una estimación previa del flujo de purga o del flujo de la EGR por debajo de un segundo umbral, el primer umbral se basa además en Ja frecuencia de modulación de la CPV. En otro ejemplo, el método además comprende disminuir la EGR desde un primer nivel por encima del primer umbral hasta un segundo nivel por debajo del primer umbral previo a la modulación de la CPV.
En un ejemplo, estimar el índice del flujo de purga incluye comparar una primera emisión del sensor de oxígeno de admisión con la CPV abierta y una segunda emisión del sensor de oxígeno de admisión con la CPV cerrada. En otro ejemplo, estimar el índice del flujo de purga incluye determinar una variación en el oxígeno de admisión medido por el sensor de oxígeno de admisión durante la modulación y convertir la variación en el oxígeno de admisión a hidrocarburos equivalentes para determinar el índice del flujo de purga.
El flujo de la EGR puede incluir hacer fluir los gases de escape a través de un sistema de EGR de baja presión, el sistema de EGR de baja presión está acoplado entre un pasaje de escape corriente abajo de una turbina y un pasaje de admisión corriente arriba de un compresor. En otro ejemplo, el flujo de la EGR incluye que la EGR fluye según un programa de EGR sin cambios donde el índice del flujo de la EGR (ej., fracción de la EGR) es relativamente constante.
El método además comprende ajustar la carga de combustible del motor en base al flujo estimado de la PCV, la carga de combustible del motor disminuye a medida que aumenta el flujo de PCV estimado. Además, el método incluye ajustar una válvula de la EGR en base a la emisión del sensor de oxígeno de admisión
durante la modulación. Además, el metodo puede incluir almacenar el índice estimado del flujo de purga como una función de la presión de sobrealimentación y/o de la carga del canister en una tabla de referencia en una memoria de un controlador. El método puede entonces incluir durante el funcionamiento impulsado del motor posterior con la EGR fluyendo por encima de un primer umbral, ajustar una válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión y un índice del flujo de purga previamente almacenado.
Con referencia ahora a la FIG. 4, se muestra un método 400 para ajustar el funcionamiento de la EGR en base a una variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga. Como se describió anteriormente, cuando la EGR está fluyendo, se puede ajustar (ej., corregir) una estimación de la EGR en base al oxígeno de admisión medido en base a la contribución del flujo de purga a una variación total en el oxígeno de admisión desde un punto de referencia. Como resultado, se puede determinar una estimación del flujo de la EGR más precisa, resultando de ese modo en un aumento del control del sistema de la EGR y en reducción en las emisiones. Como se describe anteriormente, en un ejemplo, el oxígeno de admisión se puede medir mediante un sensor de oxígeno de admisión, tal como el oxígeno de admisión 172 que se muestra en las FIGS. 1-2. Las instrucciones para ejecutare! método 400 se pueden almacenar en una memoria de un controlador del motor, tal como el controlador 12 que se muestra en la FIG. 1.
El método comienza en 402 estimando y/o midiendo las condiciones de funcionamiento del motor. En un ejemplo, las condiciones de funcionamiento del motor pueden incluir velocidad y carga del motor, demanda de par, MAF, MAP, EGR, una posición de una válvula de la EGR, una válvula de PCV, y una válvula de purga del canister de combustible (CPV), impulsión, dilución del motor requerida, temperatura del motor, BP, etc. En 404, el método incluye determinar si la EGR está habilitada. Como se describe anteriormente, la EGR puede ser habilitada si la válvula de la EGR está al menos parcialmente abierta y la EGR está fluyendo a través de un pasaje de EGR de baja presión y hacia dentro de la admisión del motor. Si la EGR no está habilitada (ej., la válvula de la EGR está en una posición cerrada y la EGR no está fluyendo), el método regresa. De manera alternativa, la EGR está habilitada en
404, el metodo procede a 406 para determinar si el motor es impulsado. En un ejemplo, determinar si un motor es impulsado puede incluir determinar si la MAP es mayor que la presión de admisión del compresor (CIP por sus siglas en inglés).
Si el motor no es impulsado (ej., también denominado condición de no-impulsión donde la MAP es menor que la CIP), el método continúa a 408 para medir la concentración del oxígeno de admisión con el sensor de oxígeno de admisión y determinar la variación en el oxígeno de admisión desde el punto de referencia. En primer lugar, el sensor de oxígeno de admisión puede medir el oxígeno de admisión. El método en 408 puede incluir entonces sustraer la medición del oxígeno de admisión (ej., la emisión del sensor de oxígeno de admisión) de un punto de referencia. Como se analizó anteriormente, el punto de referencia puede ser un punto predeterminado cuando el sensor estaba funcionando sin EGR (el punto cero). De este modo, el valor resultante puede ser una variación total en el oxígeno de admisión (en el sensor de oxígeno de admisión) debida a los diluyentes en el flujo de aire (ej., carga de aire). Dado que el motor no es impulsado, aún si el flujo de purga está habilitado, sería inyectado corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión, no afectando por lo tanto la medición del sensor. De este modo, en este caso, los diluyentes en la carga de aire en 408 pueden ser únicamente la EGR (o mayormente solo EGR) y no los hidrocarburos del flujo de purga. El método puede continuar entonces a 424 para estimar la EGR a partir de la variación total en el oxígeno de admisión, como se describe en mayor detalle a continuación.
Si el motor es impulsado en 406, el método continúa a 410 para determinar si la purga del canister de combustible está habilitada. Como se introdujo anteriormente, un canister de vapor de combustible (tal como el canister de vapor de combustible 22 que se muestra en la FIG. 2) se puede purgar cuando una carga del canister es superior a un umbral, el motor está funcionando, y una válvula de purga está abierta. Como tal, si el aire de purga es recibido en la carga de aire de admisión cuando el motor es impulsado, los hidrocarburos de purga (HCs) pueden ser ingeridos junto con los residuales de escape en la EGR. Estos hidrocarburos pueden reaccionar con el oxígeno en el elemento de detección del sensor de oxígeno de
admisión, generando dióxido de carbono y agua. La disminución resultante de la concentración de oxígeno conduce a una distorsión de la dilución del motor.
Si la purga no está habilitada en 410, el metodo continúa a 412 para determinar si el flujo de la PCV está habilitado. La PCV se puede habilitar cuando el motor está funcionando impulsado y una válvula de la PCV está abierta. Como se discutió anteriormente, si la PCV está habilitada, los hidrocarburos (HCs) de la PCV pueden ser ingeridos, junto con los residuales de escape en la EGR, dentro de la carga de aire de admisión. Estos hidrocarburos pueden reaccionar con el oxígeno en el elemento de detección del sensor de oxígeno de admisión, generando dióxido de carbono y agua. La disminución resultante en la concentración de oxígeno conduce a una distorsión de la dilución del motor y a una estimación imprecisa de la EGR. De este modo, si la PCV está habilitada, el método continua a 414 para medir el oxígeno de admisión en el sensor de oxígeno de admisión y determinar una variación ajustada en el oxigeno de admisión en base a un punto de referencia y a un cambio en el oxígeno de admisión debida al flujo de la PCV (ej. un factor de corrección de la PCV). En un ejemplo, el factor de corrección de la PCV se puede determinar en base a una variación en la emisión del sensor de oxígeno de admisión entre el funcionamiento impulsado y no impulsado del motor cuando la EGR y el flujo de purga están inhabilitados. De este modo, una medición del oxígeno de admisión se puede corregir por el flujo de la PCV cuando la purga está inhabilitada. Sin embargo, la purga está habilitada, un factor de corrección previamente determinado para la purga (ej., variación en el oxígeno de admisión debida a la purga del canister de combustible) también se puede aplicar a la lectura del sensor de oxígeno de admisión para determinar la variación en el oxígeno de admisión debida a la EGR, tal como se analiza a continuación en 419. De manera alternativa, si el flujo de la PCV no está habilitado en 412, el método continúa a 408 para medir la concentración del oxígeno de admisión con el sensor de oxígeno de admisión y determinar la variación en el oxígeno de admisión a partir de un punto de referencia (sin corrección de la emisión del sensor en base a la PCV y al flujo de purga).
Regresando a 410, si la purga está habilitada, el método continúa a 416 para determinar si es momento de estimar el flujo de purga (ej., estimar la cantidad de
flujo de purga y/o el índice del flujo de purga en la admisión, corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión). Un metodo para estimar el flujo de purga mientras ambas la EGR y la purga están habilitadas se presenta en la FIG. 5 e incluye modular la CPV para estimar el flujo de purga utilizando la emisión del sensor de oxígeno de admisión. En un ejemplo, la estimación del flujo de purga puede ocurrir luego de una duración del funcionamiento del motor (ej., un número de ciclos del motor o cantidad de tiempo de funcionamiento del motor) y/o una distancia de recorrido del vehículo (ej. un número de millas recorridas). De este modo, la estimación del flujo de purga puede ocurrir en un programa de tiempo establecido. En otro ejemplo, la estimación del flujo de purga puede ocurrir únicamente si el flujo de la EGR está por debajo de un primer umbral. El primer umbral se puede basar en un segundo umbral en el cual se debe disminuir la EGR durante la estimación del flujo de purga. Por ejemplo, la estimación del flujo de purga puede ocurrir únicamente si la EGR ya está por debajo de un segundo umbral y/o dentro de un umbral del índice del flujo de la EGR al cual se debe reducir la EGR durante la estimación. En inclusive otro ejemplo, la estimación del flujo de purga puede ocurrir únicamente si la EGR está por debajo del segundo umbral y/o si la EGR está fluyendo en un programa sin cambios de la EGR (ej., el flujo de la EGR es relativamente constante y no varía). De este modo, el controlador puede determinar que es momento de estimar el flujo de purga a través del método presentado en la FIG. 5 si la duración establecida ha transcurrido y/o si la EGR está por debajo de un primer umbral.
Si es momento de ejecutar la rutina de estimación del flujo de purga, el método continua a 418 para determinar si el flujo de la PCV está habilitado (ej., la válvula de la PCV está abierta, como se analizó anteriormente). En presencia de la PCV, el controlador puede no ser capaz de distinguir el efecto sobre los hidrocarburos de purga en el sensor de oxígeno relativos a aquellos de los hidrocarburos de la PCV. De este modo, si la PCV está habilitada en 418, el método continúa a 420 para esperar hasta que la válvula de la PCV se cierre, indicando de ese modo que la PCV está inhabilitada. De manera alternativa, el método puede cerrar la válvula de la PCV en 420 para permitir que tenga lugar la estimación del
flujo de purga. En otras palabras, la estimación del flujo de purga en base al sensor de oxígeno de admisión se lleva a cabo únicamente si no existe otra contribución de diluyente además de los hidrocarburos de purga y la EGR.
Si es momento de ejecutar la estimación del flujo de purga y la PCV está inhabilitada, el método continúa a 422 para modular la CPV para estimar el flujo de purga utilizando el sensor de oxígeno de admisión. Por ejemplo, el método en 422 puede incluir modular la CPV (ej., abrir y cerrar la CPV) en una frecuencia establecida (o ancho de pulso) y medir continuamente el oxígeno de admisión con el sensor de oxígeno de admisión durante la modulación. Una diferencia en la emisión del sensor de oxígeno de admisión entre los estados abierto y cerrado de la CPV puede ser la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga. El método en 422 se muestra en detalle en la FIG. 5, que se describe en mayor detalle a continuación.
Luego de determinar el flujo de purga y la variación en el oxígeno de admisión medida por el sensor de oxígeno de admisión debida al flujo de purga, el método continúa a 423. En 423 el método incluye determinar una variación ajustada en el oxígeno de admisión en base al punto de referencia y la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga y/o a la carga del canister. Dicho de otro modo, la emisión del sensor de oxígeno se puede ajustar en base al flujo de purga estimado (o ajustado mediante un factor de corrección del flujo de purga). En un ejemplo, el método 423 puede incluir sustraer la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga de la variación total en el oxígeno de admisión medido en el sensor de oxígeno de admisión (la variación total en el oxígeno de admisión puede ser relativa al punto de referencia predeterminado). En otro ejemplo, el controlador puede almacenar la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga como una función del nivel de impulsión en una memoria del controlador. De manera adicional o alternativa, el controlador puede almacenar la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga como una función de la carga del canister. Durante el funcionamiento posterior, el controlador puede entonces buscar el factor de corrección del flujo de purga (ej., variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga) en el nivel actual de impulsión. El valor resultante en 423 puede ser la
variación medida en el oxígeno de admisión debida únicamente a la EGR y no debida al flujo de purga.
Luego de determinar la variación en el oxígeno de admisión debida únicamente a la EGR y no a otros disolventes, el metodo continúa a 424 para determinar la EGR (ej. la cantidad o índice del flujo de la EGR) en base a la emisión corregida del sensor de oxígeno de admisión (ej. la variación en el oxígeno de admisión debida a la EGR). El método entonces continúa a 426 para ajustar una válvula de la EGR en base a la EGR determinada. Por ejemplo, si el índice del flujo de la EGR es mayor que un índice del flujo de la EGR deseado (basado en las condiciones de funcionamiento del motor), el controlador puede reducir una abertura de la válvula de la EGR para reducir el flujo de la EGR hasta el índice del flujo deseado. En otro ejemplo, si el flujo estimado de la EGR es menor que el índice de flujo de la EGR deseado, el controlador puede aumentar la abertura de la válvula de la EGR para aumentar el índice del flujo de la EGR hasta el índice de flujo deseado. En algunos ejemplos, se pueden ajustar parámetros de funcionamiento del motor adicionales en base al flujo determinado de la EGR. Por ejemplo, se puede ajustar la sincronización de la chispa, el ángulo de la válvula reguladora, y/o la inyección del combustible en base al flujo determinado de la EGR.
Regresando a 416, si no es momento de estimar el flujo de purga (o si el motor no puede estimar el flujo de purga debido a que el flujo de la EGR está por encima del primer umbral), el método continúa a 417 para determinar si la PCV está habilitada. Si la PCV no está habilitada, el método continúa a 428 para medir el oxígeno de admisión utilizando el sensor de oxígeno de admisión y luego utilizar una estimación del flujo de purga almacenada previamente para corregir la emisión del sensor de oxígeno de admisión. Por ejemplo, como se describió anteriormente, el controlador puede ajustar la variación en el oxígeno de admisión medido por el sensor de oxígeno de admisión mediante una variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga. La variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga se puede obtener a partir de una tabla de referencia como una función del nivel de impulsión actual. Luego de determinar la variación ajustada en el oxígeno de admisión debida únicamente a la EGR, el método continúa a 428.
Sin embargo, si la PCV está habilitada, el controlador continúa a 419 para medir el oxígeno de admisión y determinar una variación ajustada en el oxígeno de admisión en base al punto de referencia, una variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de la PCV, y la variación previamente determinada del oxígeno de admisión debida al flujo de purga. Como se analizó en 414, la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de la PCV se puede determinar utilizando otro metodo de estimar el efecto de la PCV en la emisión del sensor de oxígeno de admisión. El método luego continúa a 424 para determinar el flujo de la EGR en base a la variación ajustada en el oxígeno de admisión.
La FIG. 5 muestra un método 500 para determinar una variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga del canister. El método además incluye estimar el flujo de purga (ej. una cantidad o índice del flujo de purga) en base a una variación en el oxígeno de admisión debida a la purga. El método 500 se puede llevar a cabo durante el método 400, tal como se describe anteriormente con referencia a la FIG. 4, cuando ambos el flujo de purga y el flujo de la EGR están habilitados. Además, el método 500 se puede ejecutar únicamente cuando el motor es impulsado y se cumplen las condiciones para estimar el flujo de purga. En un ejemplo, las condiciones para estimar el flujo de purga pueden incluir una duración transcurrida desde la última estimación del flujo de purga. En otro ejemplo, las condiciones para estimar el flujo de purga pueden incluir que el flujo de la EGR esté por debajo de un primer umbral. Como tal, el método 500 puede ocurrir en la etapa 422 en el método 400, que se muestra en la FIG.4.
El método 500 comienza en 502 disminuyendo la EGR hasta por debajo de un umbral. En un ejemplo, el umbral puede ser un segundo umbral diferente del primer umbral para determinar si es momento de estimar el flujo de purga. Por ejemplo, el segundo umbral puede ser inferior que el primer umbral de modo tal que el flujo de la EGR debe estar dentro de un umbral (ej., la diferencia entre el primer y el segundo umbral) del segundo umbral a fin de proceder con la estimación del flujo de purga y disminuir el flujo de la EGR por debajo del segundo umbral. En otro ejemplo, el primer umbral y el segundo umbral pueden ser sustancialmente ¡guales. El método en 502 puede incluir disminuir el flujo de la EGR desde un primer nivel exigido hasta
un segundo nivel inferior, estando el segundo nivel por debajo del segundo umbral. El segundo umbral puede ser un umbral del índice del flujo de la EGR o de la cantidad de la EGR, el segundo umbral se basa en una frecuencia de modulación de la CPV (ej. un índice de modulación de la CPV). Por ejemplo, el segundo umbral se puede definir de modo tal que el flujo de la EGR sea introducido dentro de la carga de aire de admisión a un índice más lento que un índice de respuesta de la CPV (ej., más lento que la frecuencia de modulación establecida o el ancho de pulso de la CPV).
En 504 el metodo incluye modular la CPV a una frecuencia de modulación basada en una carga del canister y en una detección del sensor de oxígeno de admisión. Como se analizó anteriormente, los vapores del combustible se pueden purgar del canister abriendo la CPV (ej. la CPV 112 que se muestra en la FIG. 2). Cuando el motor es impulsado, el flujo de purga ingresa a la admisión del motor corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión, causando de ese modo que el sensor mida una variación mayor (ej., disminución) en el oxígeno de admisión comparada con la carga de aire sin vapores del flujo de purga. Modular la CPV incluye abrir y cerrar la CPV a una frecuencia establecida. En un ejemplo, la modulación puede incluir abrir completamente y cerrar completamente la CPV a una frecuencia dada. Por ejemplo, el controlador puede establecer un ancho de pulso proporcional a la frecuencia de modulación deseada para abrir y cerrar la CPV. De este modo, la modulación puede incluir que el ancho de pulso module la CPV. A medida que la CPV es modulada y fluctúa entre la posición abierta y cerrada, el oxígeno de admisión de la carga de aire medido por el sensor de oxígeno de admisión puede variar. Específicamente, durante la modulación, el sensor puede medir grandes variaciones en el oxígeno de admisión. Por ejemplo, cuando la CPV cambia de estar abierta a estar cerrada, puede aumentar el oxígeno de admisión medido. Las variaciones abruptas en el oxígeno de admisión medido se pueden atribuir al flujo de purga variable debido a la modulación de la CPV. Además, la frecuencia de modulación (o el ancho de pulso establecido para la modulación) se puede basar en una detección del sensor de oxígeno de admisión y en una carga del canister de combustible. Por ejemplo, a medida que aumenta la carga del canister de
combustible, el ancho de pulso puede aumentar y la frecuencia de modulación puede disminuir (ej., duración más prolongada entre la abertura y cierre de la CPV). Además, el ancho de pulso debe ser lo suficientemente corto (y la frecuencia lo suficientemente rápida) para que las distintas variaciones de medición en el oxígeno de admisión sean observadas en el sensor de oxígeno de admisión pero lo suficientemente largo para que el sensor de oxígeno de admisión tenga tiempo de medir con claridad las variaciones en el oxígeno de admisión. La frecuencia de modulación puede cambiar durante el funcionamiento del motor en base a la carga variable del canister.
La modulación puede continuar por una duración, la duración se basa en un número de muestras requeridas para determinar la variación en el oxígeno de admisión debida a la purga y posteriormente estimar el flujo de purga. En otro ejemplo, la modulación puede continuar por un número de ciclos de modulación (ej., un número de eventos de abertura y de cierre de la CPV). En inclusive otro ejemplo, la modulación puede continuar hasta que varía un parámetro de funcionamiento del motor. Por ejemplo, la modulación puede continuar hasta que el motor cambie del funcionamiento impulsado al no impulsado o hasta que un índice de flujo de la EGR aumente por encima del primer umbral.
En 506, el método incluye medir el oxígeno de admisión del aire de carga (ej., aire de admisión) con el sensor de oxígeno de admisión (ej., el sensor de oxígeno de admisión 172 que se muestra en las FIGS. 1-2) durante la modulación de la CPV y determinar la variación en el oxígeno de admisión con la CPV abierta y la CPV cerrada. En un ejemplo, el método en 506 incluye medir la variación en el oxígeno de admisión medido durante la modulación. La variación en el oxígeno de admisión puede ser una variación promedio en el oxígeno de admisión leída mediante el sensor de oxígeno de admisión durante la modulación.
En 508, el controlador puede convertir la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga (ej., la variación en el oxígeno de admisión entre los estados abierto y cerrado de la CPV) en hidrocarburos equivalentes a fin de determinar un índice del flujo de purga y/o cantidad del flujo de purga. Específicamente, en base a la variación en la concentración de oxígeno debida al flujo de purga, se puede
determinar una cantidad o concentración de hidrocarburos. Esto se puede utilizar entonces como una estimación del flujo de purga hacia la admisión del motor. El controlador puede almacenar la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga y/o el índice de flujo de purga (o cantidad) correspondiente como una función del nivel de impulsión. Como se analizó anteriormente, el controlador puede almacenar el flujo de purga estimado en una tabla de referencia en un nivel de impulsión. Entonces, durante el funcionamiento posterior del motor, el controlador puede utilizar valores del flujo de purga previamente determinados (y almacenados) para corregir la emisión del sensor de oxígeno de admisión para determinar el flujo de la EGR.
En un ejemplo, la estimación del flujo de purga se puede utilizar para monitorear el sistema de purga del canister de combustible y determinar si el sistema está degradado. Por ejemplo, las variaciones en la lectura del sensor de oxígeno de admisión entre los estados abierto y cerrado de la CPV por debajo de un umbral pueden ser una indicación de que el sistema de flujo de purga no está fluyendo como se esperaba y puede estar bloqueado o tener una manguera desconectada o una válvula degradada. En otro ejemplo, como se muestra en 510, el controlador puede ajustar la carga de combustible al motor en base al flujo de purga determinado. Por ejemplo, el controlador puede ajustar la masa y/o el volumen de combustible suministrado a los cilindros del motor. En un ejemplo, a medida que aumenta el flujo de purga, se puede disminuir la carga de combustible (ej., la masa y/o volumen de combustible suministrado a traves de los inyectores de combustible) al motor. En un ejemplo, la cantidad de combustible que proviene del flujo de purga se estima determinando la cantidad de variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga y convirtiéndola en la cantidad de vapor de combustible. La variación en el oxígeno de admisión es convertida en una masa de combustible suponiendo que el combustible en el flujo de purga es el mismo que el tipo de combustible en el combustible en los inyectores (ej., se supone que la proporción nominal estequiométrica de aire/combustible del combustible en la purga es la del combustible en los inyectores). En otros ejemplos, se puede ajustar también una sincronización de carga del combustible.
En 512, el metodo incluye ajustar una estimación del flujo de la EGR en base al flujo de purga estimado. El método en 512 puede incluir ajustar un valor del oxígeno de admisión medido (a partir del sensor de oxígeno de admisión) mediante la variación determinada en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga. El flujo de la EGR se puede determinar entonces en base al valor ajustado del oxígeno de admisión. La estimación resultante del flujo de la EGR puede ser más precisa que utilizar únicamente la emisión en bruto del sensor de oxígeno de admisión dado que los efectos de dilución del flujo de purga han sido removidos. El método en 512 se muestra en mayor detalle en la etapa 424 en la FIG.4.
La FIG. 6 muestra un ejemplo gráfico de modular una válvula de purga del canister (CPV) para determinar un índice de flujo de purga en base a una emisión de un sensor de oxígeno de admisión durante la modulación. Específicamente, el gráfico 600 muestra variaciones en la impulsión en el gráfico 602, variaciones en el oxígeno de admisión en el gráfico 604, variaciones en el flujo real de la EGR en el gráfico 606, variaciones en un flujo de la EGR no corregido en el gráfico 608, variaciones en una posición de una válvula de purga del canister de combustible (CPV) en el gráfico 610, variaciones en el flujo de purga en el gráfico 612, variaciones en la carga de combustible en el gráfico 614, variaciones en una posición de la válvula de la EGR en el gráfico 616, y variaciones en la carga del canister de combustible (ej., un nivel o cantidad de vapores del combustible en el canister) en el gráfico 618. Las variaciones en el oxígeno de admisión que se muestran en el gráfico 604 se pueden medir mediante un sensor de oxígeno de admisión ubicado en un sistema de admisión de un motor. Como se analizó anteriormente, en un ejemplo, el sensor de oxígeno de admisión está ubicado en un colector de admisión, corriente arriba de una válvula reguladora de admisión, corriente abajo de donde ingresa el flujo de la EGR al sistema de admisión, y corriente abajo de donde el flujo de purga ingresa al sistema de admisión cuando el motor es impulsado.
Previo al tiempo t1, el motor es impulsado (gráfico 602), una válvula de la EGR está al menos parcialmente abierta (gráfico 616), resultando de este modo en el flujo de la EGR (gráfico 606), y la purga está habilitada (ej., la CPV está abierta). Además, el flujo real de la EGR puede estar entre un primer umbral T1 y un segundo
umbral T2 (gráfico 606). Durante el funcionamiento impulsado cuando la purga está habilitada y fluye hacia la admisión, se puede sobrestimar el flujo de la EGR no corregido (gráfico 608), como se muestra mediante el gráfico 608 que es más grande que el gráfico 606. Esto puede ser debido a que el flujo de purga introduce diluyentes adicionales en la carga de aire, disminuyendo de ese modo el oxígeno de admisión medido en el sensor de oxígeno de admisión e interpretando el controlador esta disminución en el oxígeno de admisión únicamente debido la EGR y no a los diluyentes adicionales tales como los vapores de purga. En cambio, si se conoce un factor de corrección o el efecto del flujo de purga en la emisión del sensor de oxígeno de admisión, el controlador puede corregir la emisión del sensor mediante el factor de corrección cuando la purga está habilitada. Como se analizó anteriormente, esta corrección se puede conocer modulando una posición de la CPV mientras que el motor es impulsado, la EGR está fluyendo, y la purga está habilitada.
Justo antes del tiempo t1 , el controlador puede determinar si es momento de estimar el flujo de purga. En un ejemplo, una duración puede haber transcurrido desde la última estimación del flujo de purga. En otro ejemplo, el controlador puede estimar que el flujo de purga sensible al flujo de la EGR está por debajo del primer umbral T1 durante el funcionamiento impulsado del motor cuando la purga está habilitada. Como un resultado de decidir estimar el flujo de purga, el controlador disminuye la EGR por debajo del segundo umbral T2. Una vez que la EGR es disminuida y se mantiene estable a un nivel inferior por debajo del segundo umbral T2, el controlador puede comenzar a modular la CPV. Como se analizó anteriormente, modular la CPV incluye abrir y cerrar la CPV en una frecuencia establecida (ej. , índice), definiendo la frecuencia un ancho de pulso en el cual el controlador acciona la CPV. El ancho de pulso de la modulación se muestra en 620. De este modo, la CPV se mantiene abierta o cerrada por una duración igual al ancho de pulso y luego el controlador intercambia las posiciones de la CPV. De este modo, a medida que aumenta la frecuencia de modulación, disminuye el ancho de pulso. Como se analizó anteriormente, el ancho de pulso 620 se puede basar en una detección del sensor de oxígeno de admisión y en una carga del canister de combustible (618). En algunos ejemplos, el ancho de pulso se puede establecer a un
pulso más largo cuando la carga del canister de combustible está a un nivel superior que si la carga del canister de combustible estuviera a un nivel inferior.
A medida que el controlador modula la CPV entre el tiempo t1 y el tiempo t2, el oxígeno de admisión medido en el sensor de oxígeno de admisión fluctúa (gráfico 604). Específicamente, el oxígeno de admisión fluctúa entre un primer nivel superior cuando la CPV está cerrada (y el flujo de purga está apagado) y un segundo nivel inferior cuando la CPV está abierta (y el flujo de purga está encendido). La oscilación del oxígeno de admisión medido (gráfico 604) puede ser demorada (ej., desplazada en el tiempo) en comparación con el flujo de purga (gráfico 612) debido a una demora del transporte entre la CPV y el sensor de oxígeno de admisión. La diferencia entre el oxígeno de admisión en un primer nivel y el segundo nivel puede aproximarse al flujo de purga. Dicho de otro modo, la variación en el oxígeno de admisión 622 entre el primer nivel y el segundo nivel puede ser la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga. De este modo, convertir la variación en el oxígeno de admisión 622 en hidrocarburos equivalentes puede resultar en la estimación del índice de flujo de purga (o estimación de la cantidad de purga). Al sustraer la variación en el oxígeno de admisión 622 durante la modulación de la emisión del sensor de oxígeno de admisión mientras la purga está habilitada (la CPV está abierta), el controlador puede determinar una variación ajustada en el oxígeno de admisión debida únicamente a la EGR y no debida al flujo de purga. La variación ajustada en el oxígeno de admisión se utiliza entonces para determinar el flujo real de la EGR (gráfico 606).
En un ejemplo, el controlador puede continuar la modulación por una duración (ej. entre el tiempo t1 y el tiempo t2). La duración de la modulación se puede basar en una cantidad de muestras requeridas para determinar la variación medida en el oxígeno de admisión entre la posición abierta y cerrada de la CPV. El controlador puede sacar un promedio de la variación en el oxígeno de admisión a lo largo de una duración de modulación a fin de determinar un índice promedio del flujo de purga. El controlador puede entonces almacenar el índice del flujo de purga como una función de impulsión y utilizar la misma (o la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga) para ajustar y corregir la emisión del sensor de oxígeno de admisión
durante el funcionamiento posterior cuando el motor es impulsado y la purga está habilitada.
Luego de haberse completado la duración de modulación, el controlador puede regresar la EGR al nivel deseado (ej., requerido). Si la purga todavía está habilitada, la CPV puede permanecer abierta para completar la purga del canister de combustible. Además, el controlador puede continuar estimando el flujo de la EGR en base a la emisión del sensor de oxígeno de admisión y al flujo de purga determinado y/o ajustar la carga de combustible en base al flujo de purga determinado.
Luego de transcurrida una duración de tiempo, el motor puede estar funcionando sin impulsión (gráfico 602). Además, antes del tiempo t3, se puede habilitar la purga con la CPV abierta (gráfico 610). La EGR tambien se pude habilitar (gráfico 616) con el índice del flujo de la EGR por encima del primer umbral T1 (gráfico 606 y gráfico 608). Dado que el motor no es impulsado, el flujo de purga puede ingresar al colector de admisión, corriente abajo del sensor de oxígeno de admisión. De este modo, ambos el flujo real de la EGR (gráfico 606) y el flujo sin corregir de la EGR (gráfico 608) pueden ser sustancialmente iguales dado que los vapores de purga no se están agregando al diluyente en el aire de admisión en el sensor de oxígeno de admisión.
En el tiempo t3, la impulsión está habilitada (gráfico 602). Como resultado, los vapores de purga pueden fluir dentro de la admisión corriente arriba del sensor de oxígeno de admisión sensor, resultando por lo tanto en una disminución en el oxígeno de admisión (gráfico 604) y en una sobrestimación de la EGR si la emisión del sensor de oxígeno de admisión no es corregida en base al flujo de purga (gráfico 608). De este modo, en el tiempo t3, el controlador puede estimar la EGR real (gráfico 606) en base al oxígeno de admisión medido (gráfico 604) y a una estimación del flujo de purga determinada previamente. Por ejemplo, el flujo de purga y la variación en el oxígeno de admisión debida a la purga determinados entre el tiempo t1 y el tiempo t2 se pueden utilizar para corregir el oxígeno de admisión medido en el tiempo t3. La estimación resultante de la EGR puede ser inferior al índice de flujo real de la EGR (gráfico 606) en vez del índice de flujo de la EGR sobrestimado o no corregido (gráfico 608).
Como se muestra en la FIG. 6, un metodo para un motor comprende: durante una primera condición (como se muestra en el tiempo t1) cuando un motor es impulsado, la purga del canister de combustible está habilitada, y la recirculación de gases de escape (EGR) está fluyendo por debajo de un primer umbral, modular una válvula de purga del canister (CPV) y ajustar una válvula de la EGR en base a una emisión de un sensor de oxígeno de admisión durante la modulación. Durante la primera condición, el método incluye disminuir la EGR por debajo de un segundo umbral, el segundo umbral está por debajo del primer umbral y el segundo umbral se basa en el ancho de pulso.
El método además incluye, durante una segunda condición (como se muestra en el tiempo t3) cuando el motor es impulsado, la purga del canister de combustible está habilitada, y la EGR está fluyendo en un primer umbral o por encima de éste, no modular la CPV y ajustar la válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión y a una estimación almacenada del flujo de purga. Ajustar la válvula de la EGR en base a la estimación almacenada del flujo de purga incluye ajustar la válvula de la EGR en base a una estimación del flujo de purga determinada durante el funcionamiento previo del motor durante la primera condición, la estimación del flujo de purga se almacena en una memoria de un controlador.
Modular la CPV incluye modular por ancho de pulso la CPV para que abra y cierre la CPV en un ancho de pulso, el ancho de pulso se basa en una carga del canister de combustible y en una detección del sensor de oxígeno de admisión, aumentando el ancho de pulso a medida que aumenta la carga del canister de combustible. El método además incluye durante una tercera condición cuando el motor no es impulsado, ajustar la válvula de la EGR en base a la emisión del sensor de oxígeno de admisión y no ajustar la emisión en base al flujo de purga.
De este modo, la emisión del sensor de oxígeno de admisión se puede corregir para el flujo de purga. Como se analizó anteriormente, el sensor de oxígeno de admisión puede ser un sensor de oxígeno del colector de admisión ubicado en el colector de admisión del motor. Si la contribución a la variación en el oxígeno de admisión debida al flujo de purga es removida de la emisión del sensor de oxígeno de admisión, el valor restante puede ser sustancialmente equivalente a la variación
en el oxígeno de admisión debida al flujo de la EGR. Este valor se puede utilizar entonces para estimar más precisamente el flujo de la EGR. De este modo, se logra un efecto teenico ajustando el funcionamiento de la EGR en base al flujo estimado de la EGR, basándose el flujo estimado de la EGR en una variación en el oxígeno de admisión que resulta del flujo de purga. A modo de un resultado, se puede aumentar el control del sistema de la EGR y se pueden mantener las emisiones del motor y/o el ahorro de combustible a niveles deseados. Además, se puede ajustar la carga de combustible del motor en base al flujo de purga estimado mediante el sensor de oxígeno de admisión, mejorando el ahorro del combustible, las emisiones y el rendimiento de motor.
Debe tenerse en cuenta que las rutinas de control y estimación a modo de ejemplo incluidas en la presente se pueden utilizar con varias configuraciones de motores y/o de sistemas de vehículos. Los métodos y las rutinas de control que se divulgan en la presente se pueden almacenar como instrucciones ejecutables en una memoria no transitoria. Las rutinas específicas descritas en la presente pueden representar una o más de cualquier número de estrategias de procesamiento tales como dirigidas por eventos, dirigidas por interrupción, de multifunción, de multihilo y similares. Como tales, varias acciones, operaciones, y/o funciones ilustradas se pueden llevar a cabo en la secuencia ilustrada, en paralelo, o en algunos casos pueden omitirse. Asimismo, el orden de procesamiento no se requiere necesariamente para lograr las características y ventajas de las realizaciones a modo de ejemplo descritas en la presente, pero se proporciona para facilitar la ilustración y la descripción. Una o más de las acciones, operaciones y/o funciones ilustradas se pueden llevar a cabo repetidamente dependiendo de la estrategia particular que se esté utilizando. Además, las acciones, operaciones y/o funciones descritas pueden representar gráficamente códigos para ser programados en la memoria no transitoria del medio de almacenamiento legible por computadora en el sistema de control del motor.
Se apreciará que las configuraciones y rutinas que se divulgan en la presente son de naturaleza ejemplificativa, y que estas realizaciones específicas no deben considerarse en un sentido limitativo, dado que son posibles numerosas variaciones.
Por ejemplo, la teenología anterior se puede aplicar a motores V-6, 1-4, 1-6, V-12, de 4 opuestos, y otros tipos de motores. El objeto de la presente divulgación incluye combinaciones y sub-combinaciones todas novedosas y no obvias de los varios sistemas y configuraciones, y otras características, funciones, y/o propiedades divulgadas en la presente.
Las reivindicaciones siguientes señalan en particular ciertas combinaciones y sub-combinaciones consideradas novedosas y no obvias. Estas reivindicaciones pueden referirse a “un” elemento o a “un primer” elemento o el equivalente de los mismos. Dichas reivindicaciones deben entenderse como que incluyen la incorporación de uno o más de dichos elementos, ni requiriendo ni excluyendo dos o más de dichos elementos. Se pueden reivindicar otras combinaciones y sub-combinaciones de las características, funciones, elementos y/o propiedades divulgadas mediante la enmienda de las presentes reivindicaciones o mediante la presentación de nuevas reivindicaciones en la presente solicitud o una solicitud relacionada. Dichas reivindicaciones, ya sean más amplias, más limitadas, equivalentes o diferentes en cuanto al alcance de las reivindicaciones originales, también se consideran como incluidas en el objeto de la presente divulgación.
Claims (20)
1. Un metodo de un motor, caracterizado porque comprende: durante el funcionamiento impulsado del motor donde la recirculación de gases de escape (EGR) fluye por debajo de un primer umbral, modular una válvula de purga del canister (CPV); y estimar un índice del flujo de purga en base a una emisión de un sensor de oxígeno de admisión sensible a la modulación, el primer umbral se basa en un tiempo de respuesta de la CPV.
2. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque la modulación incluye abrir y cerrar la CPV a una frecuencia, la frecuencia se basa en una carga del canister de combustible y en una detección del sensor de oxígeno de admisión.
3. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende disminuir la EGR hasta por debajo del primer umbral y modular la CPV en respuesta a una o más de una duración desde una estimación previa del flujo de purga o del flujo de la EGR por debajo de un segundo umbral, el primer umbral se basa además en la frecuencia de modulación de la CPV.
4. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque además comprende disminuir la EGR desde un primer nivel por encima del primer umbral hasta un segundo nivel por debajo del primer umbral previo a modular la CPV.
5. El método de la reivindicación 1 , caracterizado porque estimar el índice del flujo de purga incluye comparar una primera emisión del sensor de oxígeno de admisión con la CPV abierta y una segunda emisión del sensor de oxígeno de admisión con la CPV cerrada y donde la estimación se basa además en una demora de transporte del flujo de purga entre la CPV y el sensor de oxígeno de admisión.
6. El metodo de la reivindicación 1, caracterizado porque estimar el índice del flujo de purga incluye determinar una variación en el oxígeno de admisión medido por el sensor de oxígeno de admisión durante la modulación y convertir la variación en el oxígeno de admisión en hidrocarburos equivalentes para determinar el índice del flujo de purga.
7. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el flujo de la EGR incluye hacer fluir gases de escape a través de un sistema de EGR de baja presión, el sistema de la EGR de baja presión se acopla entre un pasaje de escape corriente abajo de una turbina y un pasaje de admisión corriente arriba de un compresor.
8. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el flujo de la EGR incluye que la EGR fluye según un programa de EGR sin cambios y donde una fracción de la EGR es relativamente constante.
9. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende, ajustar la carga de combustible del motor en base al flujo estimado de PCV, la carga de combustible se disminuye a medida que aumenta el flujo estimado de la PCV.
10. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende ajustar una válvula de la EGR en base a la emisión del sensor de oxígeno de admisión durante la modulación.
11. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende almacenar el índice del flujo de purga estimado como una función de una o más de una presión de impulsión o carga del canister en una tabla de referencia en una memoria de un controlador.
12. El método de la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende durante el funcionamiento posterior impulsado del motor donde la EGR fluye por encima del primer umbral, ajustar una válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión y a un índice del flujo de purga previamente almacenado.
13. Un método de un motor, caracterizado porque comprende: durante una primera condición cuando un motor es impulsado, la purga del canister de combustible está habilitada, y la recirculación de gases de escape (EGR) está fluyendo por debajo de un primer umbral, modular una válvula de purga del canister (CPV); y ajustar una válvula de la EGR en base a una emisión de un sensor de oxígeno de admisión durante la modulación; y durante una segunda condición cuando el motor es impulsado, la purga del canister de combustible está habilitada, y la EGR está fluyendo en un primer umbral o por encima de éste, no modular la CPV; y ajustar la válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión y a una estimación almacenada del flujo de purga.
14. El método de la reivindicación 13, caracterizado porque modular la CPV incluye modular la CPV mediante el ancho de pulso para que abra y cierre la CPV en un ancho de pulso, el ancho de pulso se basa en una carga del canister de combustible y en una detección del sensor de oxígeno de admisión, aumentando el ancho de pulso a medida que aumenta la carga del canister de combustible.
15. El método de la reivindicación 14, caracterizado porque además comprende durante la primera condición, disminuir la EGR por debajo de un segundo umbral, el segundo umbral está por debajo del primer umbral y el segundo umbral se basa en un ancho de pulso.
16. El metodo de la reivindicación 13, caracterizado porque ajustar la válvula de la EGR en base a la estimación almacenada del flujo de purga incluye ajustar la válvula de la EGR en base a una estimación del flujo de purga determinada durante un funcionamiento previo del motor durante la primera condición, la estimación almacenada del flujo de purga se almacena en una memoria de un controlador.
17. El método de la reivindicación 13, caracterizado porque además comprende durante una tercera condición cuando el motor no es impulsado, ajustar la válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión y no ajustar la emisión en base al flujo de purga.
18. Un sistema de motor, caracterizado porque comprende: un motor que incluye un colector de admisión; un cárter acoplado al colector de admisión a través de una válvula de la PCV; un turbocompresor con un compresor de admisión, una turbina de admisión, y un enfriador de aire de carga; una válvula reguladora de admisión acoplada al colector de admisión corriente abajo del enfriador de aire de carga; un canister configurado para recibir los vapores del combustible desde un tanque de combustible, el canister está acoplado al colector de admisión a través de una válvula de purga; un sistema de EGR que incluye un pasaje para recircular los residuales de escape desde corriente abajo de la turbina hacia corriente arriba del compresor a través de una válvula de la EGR; un sensor de oxígeno de admisión acoplado al colector de admisión, corriente abajo del enfriador de aire de carga y corriente arriba de la válvula reguladora de admisión; y un controlador con instrucciones legibles por computadora para: conocer un factor de corrección para el sensor de oxígeno de admisión en base al flujo de purga desde el canister; y ajustar una posición de la válvula de la EGR en base a una emisión del sensor de oxígeno de admisión relativa al factor de corrección.
19. El sistema de la reivindicación 18, caracterizado porque conocer el factor de corrección incluye determinar una variación en el oxígeno de admisión en el sensor de oxígeno de admisión mientras se modula una posición de la válvula de purga, teniendo lugar la modulación cuando el motor es impulsado, la purga está habilitada, y la EGR está fluyendo por debajo de un umbral, e incluyendo la modulación modular la válvula de purga entre una posición abierta y cerrada en un índice establecido.
20. El sistema de la reivindicación 19, caracterizado porque las instrucciones legibles por computadora además incluyen instrucciones para estimar el flujo de purga en base a la variación en el oxígeno de admisión durante la modulación de la posición de la válvula de purga, siendo la variación en el oxígeno de admisión una variación en el oxígeno de admisión medida entre una primera emisión del sensor de oxígeno de admisión cuando la válvula de purga está abierta y una segunda emisión del sensor de oxígeno de admisión cuando la válvula de purga está cerrada.
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