MX2015002493A

MX2015002493A - Metodo para estimar el almacenamiento de condensacion del enfriador de aire de carga con un sensor de oxigeno de admision mientras la recirculacion de gases de escape esta fluyendo.

Info

Publication number: MX2015002493A
Application number: MX2015002493A
Authority: MX
Inventors: Daniel Joseph Styles; James Alfred Hilditch; Gopichandra Surnilla
Original assignee: Ford Global Tech Llc
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2015-02-25
Publication date: 2015-08-26
Also published as: RU2015106760A3; RU2015106760A; US9416740B2; RU2669111C2; US20150240730A1; DE102015203251A1; MX343921B; CN104879246A; CN104879246B

Abstract

Se proporcionan métodos y sistemas para estimar el almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC). En un ejemplo, una cantidad de agua que se acumula en el CAC puede basarse en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo del CAC, la humedad ambiente y el flujo de EGR mientras la EGR está fluyendo. Además, los actuadores del motor pueden ajustarse para purgar el vapor condensado del CAC y/o reducir la formación de vapor condensado en función de la cantidad de agua en el interior del CAC.

Description

MÉTODO PARA ESTIMARELALMACENAMIENTO DECONDENSACIÓN DEL ENFRIADOR DE AIRE DE CARGA CON UN SENSOR DE OXÍGENO DE ADMISIÓN MIENTRAS LA RECIRCULACIÓN DE GASES DE ESCAPE ESTÁ FLUYENDO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los motores sobrealimentados por turbocompresor y sobrealimentador pueden configurarse para comprimir el aire ambiente que ingresa en el motor a fin de aumentar la potencia. La compresión del aire puede provocar un aumento en la temperatura del aire; por consiguiente, puede utilizarse un intercambiador o un enfriador de aire de carga (CAC, por sus siglas en ingles) para enfriar el aire calentado, lo cual aumenta su densidad y además aumenta la posible potencia del motor. Es posible que se forme vapor condensado en el CAC cuando la temperatura del aire ambiente desciende, o durante condiciones de tiempo húmedo o lluvioso, donde el aire de admisión se enfría por debajo del punto de condensación del agua. La recirculación de gases de escape (EGR, por sus siglas en inglés) de baja presión además puede aumentar la cantidad de vapor condensado en el CAC al aumentar las concentraciones de vapor de agua y, por consiguiente, aumentar las temperaturas a las cuales se produce la condensación. El vapor condensado puede acumularse en el fondo del CAC, o en los pasajes internos y los turbuladores de refrigeración. En determinadas condiciones de flujo de aire, el vapor condensado puede salir del CAC e ingresar en un colector de admisión del motor en forma de gotitas de agua. Si el motor ingiere demasiado vapor condensado, puede producirse un fallo de encendido del motor o inestabilidad de combustión.

Otros intentos por abordar el fallo de encendido del motor debido a la ingestión de vapor condensado incluyen evitar la acumulación de vapor condensado. En un ejemplo, la eficacia de refrigeración del CAC puede disminuirse a fin de reducir la formación de vapor condensado. Sin embargo, los inventores en la presente han reconocido potenciales problemas con dichos métodos. Específicamente, si bien algunos métodos pueden reducir la formación de vapor condensado en el CAC o hacerla más lenta, de todos modos, con el tiempo, puede acumularse vapor condensado. Si esta acumulación no puede detenerse, la ingestión del vapor condensado durante la aceleración puede provocar un fallo de encendido del motor. Además, en otro ejemplo, los actuadores del motor pueden ajustarse para aumentar la estabilidad de combustión durante la ingestión de vapor condensado. En un ejemplo, la ingestión de vapor condensado puede basarse en una tasa de flujo másico de aire y cantidad de vapor condensado en el CAC; sin embargo, es posible que estos parámetros no reflejen con exactitud la cantidad de agua en el aire de carga que sale del CAC e ingresa en el colector de admisión. Como resultado, es posible que se produzcan de todos modos el fallo de encendido del motor y/o la combustión inestable. Además, algunos sistemas para estimar la acumulación de agua dentro del CAC solo pueden ser exactos cuando la EGR está apagada (p. ej., no está fluyendo) dado que la EGR puede introducir humedad adicional en el aire de carga.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un ejemplo, los problemas descritos anteriormente pueden abordarse mediante un metodo para ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC), el almacenamiento de agua se basa en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo del CAC, la humedad ambiente, y el flujo de recirculación de gases de escape (EGR). Específicamente, el sensor de oxígeno puede posicionarse en una salida del CAC. Un controlador del motor puede usar el valor de salida del sensor de oxígeno para determinar el contenido de agua del aire de carga que sale del CAC. El contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC puede estimarse por la humedad ambiente más el contenido de agua de la EGR (p. ej., EGR de baja presión) que ingresan en un pasaje de admisión corriente arriba del CAC. El contenido de agua de la EGR puede basarse en la cantidad de vapor de agua en los gases de escape y la cantidad de gases de escape que fluyen hacia el interior del pasaje de admisión (p. ej., el flujo de EGR). El flujo de EGR puede determinarse a partir de un sensor de medición de flujo de EGR (como por ejemplo, un sensor de DPOV) posicionado en el pasaje de EGR. En un ejemplo, la humedad ambiente puede medirse mediante un sensor de humedad posicionado corriente arriba del CAC y del pasaje de EGR. La diferencia entre el contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC y el contenido de agua del aire de carga que sale del CAC puede entonces ser una indicación de la tasa de almacenamiento de agua (p. ej. , tasa de acumulación de agua) dentro del CAC. El controlador del motor puede luego ajustar el funcionamiento del motor para aumentar la estabilidad de combustión, reducir la formación de vapor condensado en el CAC y/o evacuar el vapor condensado del CAC en respuesta a la tasa (o cantidad) determinada de almacenamiento de agua. Como resultado, la formación de vapor condensado dentro del CAC puede reducirse y pueden reducirse el fallo de encendido del motor y la inestabilidad de combustión debidos a la ingestión de agua.

Debe entenderse que el resumen anterior se proporciona para presentar de manera simplificada una selección de conceptos que se describen con mayor detalle en la Descripción detallada. No tiene por objeto identificar características claves o esenciales del objeto reivindicado, cuyo alcance se define únicamente mediante las reivindicaciones que siguen a la Descripción detallada. Asimismo, el objeto reivindicado no se limita a implementaciones que resuelven cualquier desventaja observada arriba o en cualquier parte de esta divulgación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIG. 1 es un diagrama esquemático, a modo de ejemplo, de un sistema de motor que incluye un enfriador de aire de carga.

La FIG. 2 es un diagrama de flujo de un metodo para estimar el almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga en función del flujo de EGR y un valor de salida de un sensor de oxígeno de admisión.

La FIG. 3 es un diagrama de flujo de un método para ajustar el funcionamiento del motor en función del almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga.

La FIG. 4 muestra gráficos que ilustran, a modo de ejemplo, ajustes al funcionamiento del motor en función del almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS REALIZACIONES PREFERIDAS DE LA INVENCIÓN La siguiente descripción se relaciona con sistemas y métodos para estimar el almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC) en un sistema de motor, como por ejemplo el sistema de la FIG. 1. Un sensor de oxígeno puede posicionarse en una salida del CAC. El sensor de oxígeno puede usarse para determinar una cantidad de agua que sale del CAC. Una cantidad de agua que ingresa en el CAC puede estimarse en función de la humedad ambiente y el flujo de EGR cuando la EGR está fluyendo. Por ejemplo, un sistema de EGR de baja presión puede introducir agua adicional en el sistema de admisión del motor corriente arriba del CAC. Como resultado, a medida que aumenta el flujo de EGR, puede aumentar la cantidad de agua en el aire de carga que ingresa en el CAC. En la FIG. 2 se muestra un método para determinar una tasa de acumulación de agua (p. ej., la tasa o cantidad de almacenamiento de agua) en el CAC en función de una diferencia entre la cantidad de agua que ingresa y que sale del CAC. Un controlador del motor puede luego ajustar el funcionamiento del motor en función de la tasa o cantidad de almacenamiento de agua, como se muestra en la FIG. 3. Ajustar el funcionamiento del motor puede incluir ajustar los actuadores del motor para reducir la eficacia de refrigeración del CAC, purgar el vapor condensado del CAC y/o aumentar la estabilidad de combustión durante la ingestión de agua por parte del motor. La FIG. 4 muestra, a modo de ejemplo, ajustes de actuadores del motor en función del almacenamiento de agua en el CAC. De este modo, estimar el contenido de agua en el aire de carga que ingresa y sale del CAC utilizando un sensor de oxígeno, sensor de humedad, y sensor de flujo de EGR puede permitir la determinación del almacenamiento de vapor condensado en el CAC mientras la EGR está fluyendo. Los ajustes de los actuadores del motor en función del almacenamiento de vapor condensado pueden luego reducir la formación de vapor condensado en el CAC, aumentar la estabilidad de combustión durante la purga de vapor condensado del CAC y/o reducir el almacenamiento de agua dentro del CAC.

La FIG. 1 muestra una representación esquemática, a modo de ejemplo, de un sistema de motor sobrealimentado por turbocompresor 100 que incluye un motor de combustión interna de múltiples cilindros 10 y dos turbocompresores 120 y 130, que pueden ser identicos. A modo de ejemplo no taxativo, el sistema de motor 100 puede incluirse como parte de un sistema de propulsión para un vehículo de pasajeros. Si bien no se ilustran en la presente, otras configuraciones del motor, como por ejemplo un motor con un solo turbocompresor, pueden usarse sin apartarse del alcance de esta divulgación.

El sistema de motor 100 puede ser controlado al menos parcialmente por un controlador 12 y por el ingreso de datos de un operador de un vehículo 190 mediante un dispositivo de entrada 192. En este ejemplo, el dispositivo de entrada 192 incluye un pedal de acelerador y un sensor de posición del pedal 194 para generar una señal proporcional de la posición del pedal PP. El controlador 12 puede ser una microcomputadora que incluye lo siguiente: una unidad de microprocesador, puertos de entrada/salida, un medio de almacenamiento electrónico para programas ejecutables y valores de calibración (p. ej., un chip de memoria de solo lectura), memoria de acceso aleatorio, memoria siempre activa y un bus de datos. La memoria de solo lectura de medio de almacenamiento puede programarse con datos legibles por computadora que representan instrucciones no transitorias ejecutables mediante el microprocesador para llevar a cabo las rutinas descritas en la presente así como también otras variantes que se prevén pero que no se indican específicamente. El controlador 12 puede configurarse para recibir información de una pluralidad de sensores 165 y para enviar señales de control a una pluralidad de actuadores 175 (varios ejemplos de los cuales se describen en la presente). Otros actuadores, como por ejemplo una variedad de válvulas y reguladores de válvulas adicionales, pueden acoplase a varias ubicaciones en el sistema de motor 100. El controlador 12 puede recibir datos de entrada de diversos sensores, procesar los datos de entrada y accionar los actuadores en respuesta a los datos de entrada procesados en función de instrucciones o códigos programados allí correspondientes a una o más rutinas. En la presente, se describen, a modo de ejemplo, rutinas de control con referencia a las FIGS. 2-3.

El sistema de motor 100 puede recibir aire de admisión mediante el pasaje de admisión 140. Como se muestra en la FIG. 1, el pasaje de admisión 140 puede incluir un filtro de aire 156 y una válvula reguladora del sistema de inducción de aire (AIS, por sus siglas en ingles) 115. La posición de la válvula reguladora del AIS 115 puede ser ajustada por el sistema de control mediante un actuador de la válvula reguladora 117 conectado por comunicación al controlador 12.

Al menos una parte del aire de admisión puede dirigirse a un compresor 122 del turbocompresor 120 mediante una primera ramificación del pasaje de admisión 140 como se indica en 142 y al menos una parte del aire de admisión puede dirigirse a un compresor 132 del turbocompresor 130 mediante una segunda ramificación del pasaje de admisión 140 como se indica en 144. De esta manera, el sistema de motor 100 incluye un sistema de AIS de baja presión (LP AIS, por sus siglas en inglés) 191 corriente arriba de los compresores 122 y 132, y un sistema de AIS de alta presión (HP AIS, por sus siglas en inglés) 193 corriente abajo de los compresores 122 y 132.

Un conducto de ventilación positiva del cárter (PCV, por sus siglas en inglés) 198 puede acoplar un cárter (no se muestra) a la segunda ramificación 144 del pasaje de admisión de modo que los gases del cárter pueden ventilarse de una manera controlada desde el cárter. Además, las emisiones evaporativas de un canister de vapor de combustible (no se muestra) pueden ventilarse al interior del pasaje de admisión a través de un conducto de purga de vapor de combustible 195 que acopla el canister de vapor de combustible a la segunda ramificación 144 del pasaje de admisión.

La primera parte del aire de admisión total puede comprimirse mediante el compresor 122 donde puede suministrarse al colector de admisión 160 mediante el pasaje de aire de admisión 146. Por lo tanto, los pasajes de admisión 142 y 146 forman una primera ramificación del sistema de admisión de aire del motor. De manera similar, una segunda parte del aire de admisión total puede comprimirse mediante el compresor 132 donde puede suministrarse al colector de admisión 160 mediante el pasaje de aire de admisión 148. Por lo tanto, los pasajes de admisión 144 y 148 forman una segunda ramificación del sistema de admisión de aire del motor. Como se muestra en la FIG. 1, el aire de admisión de los pasajes de admisión 146 y 148 puede recombinarse mediante un pasaje de admisión común 149 antes de llegar al colector de admisión 160, donde el aire de admisión puede proporcionarse al motor. 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 ingles) 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), cada uno de los cuales se comunica con el controlador 12. En el ejemplo ilustrado, el pasaje de admisión 149 también incluye un enfriador de aire de carga (CAC) 154 y una válvula reguladora 158. La posición de la válvula reguladora 158 puede ser ajustada por el sistema de control mediante un actuador de la válvula reguladora 157 conectado por comunicación al controlador 12. Como se muestra, la válvula reguladora 158 puede disponerse en el pasaje de admisión 149 corriente abajo del CAC 154, y puede configurarse para ajustar el flujo de una corriente de gas de admisión que ingresa en el motor 10.

Como se muestra en la FIG. 1 , una válvula de derivación del compresor (CBV, por sus siglas en inglés) 152 puede disponerse en el pasaje de CBV 150 y una CBV 155 puede disponerse en el pasaje de CBV 151. En un ejemplo, las CBV 152 y 155 pueden ser CBV neumáticas electrónicas (EPCBV, pos sus siglas en inglés). Las CBV 152 y 155 pueden controlarse para permitir la liberación de presión en el sistema de admisión cuando se sobrealimenta el motor. Un extremo corriente arriba del pasaje de CBV 150 puede acoplarse al pasaje de admisión 148 corriente abajo del compresor 132, y un extremo corriente abajo del pasaje de CBV 150 puede acoplarse al pasaje de admisión 144 corriente arriba del compresor 132. De manera similar, un extremo corriente arriba de un pasaje de CBV 151 puede acoplarse al pasaje de admisión 146 corriente abajo del compresor 122, y un extremo corriente abajo del pasaje de CBV 151 puede acoplarse al pasaje de admisión 142 corriente arriba del compresor 122. Según la posición de cada CBV, el aire comprimido por el compresor correspondiente puede hacerse recircular hacia el interior del pasaje de admisión corriente arriba del compresor (p. ej., el pasaje de admisión 144 para el compresor 132 y el pasaje de admisión 142 para el compresor 122). Por ejemplo, la CBV 152 puede abrirse para hacer recircular el aire comprimido corriente arriba del compresor 132 y/o la CBV 155 puede abrirse para hacer recircular el aire comprimido corriente arriba del compresor 122 para liberar presión en el sistema de admisión durante condiciones seleccionadas para reducir los efectos de la carga de sobrealimentación del compresor. El sistema de control puede controlar, ya sea de manera activa o pasiva, las CBV 155 y 152.

Como se muestra, un sensor de presión de admisión del compresor (CIP, por sus siglas en ingles) 196 se dispone en el pasaje de admisión 142 y un sensor de presión de HP AIS 169 se dispone en el pasaje de admisión 149. Sin embargo, en otras realizaciones previstas, los sensores 196 y 169 pueden disponerse en otras ubicaciones dentro del LP AIS y el HP AIS, respectivamente. Entre otras funciones, el sensor de CIP 196 puede usarse para determinar una presión corriente abajo de una válvula de EGR 121.

El motor 10 puede incluir una pluralidad de cilindros 14. En el ejemplo ilustrado, el motor 10 incluye seis cilindros dispuestos en una configuración en V. Específicamente, los seis cilindros están dispuestos en dos bancadas 13 y 15, y cada bancada incluye tres cilindros. En otros ejemplos, el motor 10 puede incluir dos o más cilindros como por ejemplo 3, 4, 5, 8, 10 o más cilindros. Estos diversos cilindros pueden dividirse equitativamente y disponerse en configuraciones alternativas, como por ejemplo en V, en línea, opuestos, etc. Cada cilindro 14 puede configurarse con un inyector de combustible 166. En el ejemplo ilustrado, el inyector de combustible 166 es un inyector directo incorporado al cilindro. Sin embargo, en otros ejemplos, el inyector de combustible 166 puede configurarse como un inyector de combustible basado en un puerto.

El aire de admisión suministrado a cada cilindro 14 (en la presente, también denominado cámara de combustión 14) mediante el pasaje de admisión común 149 puede usarse para la combustión del combustible y los productos de la combustión pueden luego expulsarse desde los pasajes de escape específicos de la bancada. En el ejemplo ilustrado, una primera bancada 13 de cilindros del motor 10 puede expulsar productos de la combustión mediante un pasaje de escape común 17 y una segunda bancada 15 de cilindros puede expulsar productos de la combustión mediante un pasaje de escape común 19. g La posición de las válvulas de admisión y de escape de cada cilindro 14 puede regularse mediante elevadores accionados hidráulicamente acoplados a alzaválvulas, o mediante cubos mecánicos en los que se usan lóbulos de leva. En este ejemplo, al menos las válvulas de admisión de cada cilindro 14 pueden controlarse 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 del árbol de levas para las válvulas de admisión y/o escape. En realizaciones alternativas, las válvulas de admisión pueden controlarse mediante el accionamiento electrico de válvulas. De manera similar, las válvulas de escape pueden controlarse mediante sistemas de accionamiento de levas o accionamiento eléctrico de válvulas. En otra realización alternativa, las levas pueden no ser ajustables.

Los productos de la combustión que expulsa el motor 10 a través del pasaje de escape 17 pueden dirigirse a través de la turbina de escape 124 del tu rbocom presor 120, que, a su vez, puede proporcionar trabajo mecánico al compresor 122 mediante el 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 pueden evitar la turbina 124 mediante el pasaje de derivación de la turbina 123 a medida que son controlados por la válvula de descarga 128. La posición de la válvula de descarga 128 puede ser controlada por un actuador (no se muestra) según lo indicado por el controlador 12. A modo de ejemplo no taxativo, el controlador 12 puede ajustar la posición de la válvula de descarga 128 mediante un actuador neumático controlado por una válvula solenoide.

Por ejemplo, la válvula solenoide puede recibir una señal para facilitar el accionamiento de la válvula de descarga 128 mediante el actuador neumático en función de la diferencia en las presiones de aire entre el pasaje de admisión 142 dispuesto corriente arriba del compresor 122 y el pasaje de admisión 149 dispuesto corriente abajo del compresor 122. En otros ejemplos, pueden usarse otros enfoques adecuados distintos de una válvula solenoide para accionar la válvula de descarga 128.

De manera similar, los productos de la combustión que son expulsados por el motor 10 a traves del pasaje de escape 19 pueden dirigirse a través de la turbina de escape 134 del turbocompresor 130, que, a su vez, puede proporcionar trabajo mecánico al compresor 132 mediante el eje 136 a fin de proporcionar compresión al aire de admisión que fluye a través de la segunda ramificación 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 pueden evitar la turbina 134 mediante el pasaje de derivación de la turbina 133 a medida que son controlados por la válvula de descarga 138. La posición de la válvula de descarga 138 puede ser controlada por un actuador (no se muestra) según lo indicado por el controlador 12. A modo de ejemplo no taxativo, el controlador 12 puede ajustar la posición de la válvula de descarga 138 mediante una válvula solenoide que controla un actuador neumático. Por ejemplo, la válvula solenoide puede recibir una señal para facilitar el accionamiento de la válvula de descarga 138 mediante el actuador neumático en función de la diferencia en las presiones de aire entre el pasaje de admisión 144 dispuesto corriente arriba del compresor 132 y el pasaje de admisión 149 dispuesto corriente abajo del compresor 132. En otros ejemplos, pueden usarse otros enfoques adecuados distintos de una válvula solenoide para accionar la válvula de descarga 138.

En algunos ejemplos, las turbinas de escape 124 y 134 pueden configurarse como turbinas de geometría variable, donde el controlador 12 puede ajustar la posición de las paletas (o álabes) propulsoras de la turbina para variar el nivel de energía que se obtiene del flujo de gas de escape y se imparte a su respectivo compresor. De manera alternativa, las turbinas de escape 124 y 134 pueden configurarse como turbinas de tobera variable, donde el controlador 12 puede ajustar la posición de la tobera de la turbina para variar el nivel de energía que se obtiene del flujo de gas de escape y se imparte a su respectivo compresor. Por ejemplo, el sistema de control puede configurarse para variar de manera independiente la posición del álabe o de la tobera de las turbinas de gas de escape 124 y 134 mediante los respectivos actuadores.

Los productos de la combustión expulsados por los cilindros mediante el pasaje de escape 19 pueden dirigirse a la atmósfera mediante el pasaje de escape 180 corriente abajo de la turbina 134, mientras los productos de la combustión expulsados mediante el pasaje de escape 17 pueden dirigirse a la atmósfera mediante el pasaje de escape 170 corriente abajo de la turbina 124. Los pasajes de escape 170 y 180 pueden incluir uno o más dispositivos de postratamiento de gases de escape, como por ejemplo un catalizador, y uno o más sensores de gases de escape. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 1, el pasaje de escape 170 puede incluir un dispositivo de control de emisiones 129 dispuesto corriente abajo de la turbina 124, y el pasaje de escape 180 puede incluir un dispositivo de control de emisiones 127 dispuesto corriente abajo de la turbina 134. Los dispositivos de control de emisiones 127 y 129 pueden ser dispositivos de reducción catalítica selectiva (SCR, por sus siglas en ingles), catalizadores de tres vías (TWC, por sus siglas en inglés), colectores de NOx, varios otros dispositivos de control de emisiones, o combinaciones de estos. Además, en algunas realizaciones, durante el funcionamiento del motor 10, los dispositivos de control de emisiones 127 y 129 pueden regenerarse periódicamente haciendo funcionar al menos un cilindro del motor dentro de una relación aire/combustible en particular, por ejemplo.

El sistema de motor 100 además puede incluir uno o más sistemas de recirculación de gases de escape (EGR) para hacer recircular al menos una parte del gas de escape del colector de escape al colector de admisión. Estos pueden incluir uno o más sistemas de EGR de alta presión para proporcionar EGR de alta presión (HP EGR, por sus siglas en inglés) y uno o más bucles de EGR de baja presión para proporcionar EGR de baja presión (LP EGR, por sus siglas en inglés). En un ejemplo, la HP EGR puede proporcionarse en ausencia de sobrealimentación proporcionada por los turbocompresores 120, 130, mientras que la LP EGR puede proporcionarse en presencia de sobrealimentación del turbocompresor y/o cuando la temperatura del gas de escape está por encima de un umbral. En otros ejemplos más, tanto la HP EGR como la LP EGR pueden proporcionarse en forma simultánea.

En el ejemplo ilustrado, el sistema de motor 100 puede incluir un sistema de EGR de baja presión (LP, por sus siglas en inglés) 108. El sistema de LP EGR 108 dirige una parte deseada del gas de escape del pasaje de escape 170 al pasaje de admisión 142. En la realización ilustrada, la EGR se dirige en un pasaje de EGR 197 desde corriente abajo de la turbina 124 hasta el pasaje de admisión 142 en un punto de mezcla ubicado corriente arriba del compresor 122. La cantidad de EGR proporcionada al pasaje de admisión 142 puede ser variada por el controlador 12 mediante la válvula de EGR 121 acoplada en el sistema de LP EGR 108. En la realización que se muestra, a modo de ejemplo, en la FIG. 1 , el sistema de LP EGR 108 incluye un enfriador de EGR 113 posicionado corriente arriba de la válvula de EGR 121. El enfriador de EGR 113 puede rechazar calor del gas de escape recirculado al refrigerante del motor, por ejemplo. El sistema de LP EGR puede incluir un sensor de presión diferencial en válvula (DPOV, por sus siglas en inglés) 125. En un ejemplo, una tasa de flujo de EGR puede estimarse en función del sistema de DPOV que incluye el sensor de DPOV 125 que detecta una diferencia de presión entre una región corriente arriba de la válvula de EGR 121 y una región corriente abajo de la válvula de EGR 121. La tasa de flujo de EGR (p. ej., tasa de flujo de LP EGR) determinada por el sistema de DPOV puede además basarse en una temperatura de EGR detectada por un sensor de temperatura de EGR 135 ubicado corriente abajo de la válvula de EGR 121 y un área de apertura de la válvula de EGR detectada por un sensor de elevación de válvula de EGR 131. En otro ejemplo, la tasa de flujo de EGR puede determinarse en función de valores de salida de un sistema de medición de EGR que incluye un sensor de oxígeno de admisión 168, un sensor de flujo másico de aire (no se muestra), un sensor de presión absoluta del colector (MAP, por sus siglas en inglés) 182 y un sensor de temperatura del colector 183. En algunos ejemplos, ambos sistemas de medición de EGR (es decir, el sistema de DPOV que incluye el sensor de presión diferencial 125 y el sistema de medición de EGR que incluye el sensor de oxígeno de admisión 168) pueden usarse para determinar, monitorear y ajustar la tasa de flujo de EGR. En otras realizaciones, el sistema de LP EGR 108 puede incluir un tipo de sensor alternativo para medir y/o estimar el flujo de EGR (p. ej., un sensor de tipo de presión diferencial en orificio, un anemómetro de hilo caliente o de película caliente de EGR, etc.).

En otra realización, el sistema de motor puede incluir un segundo sistema de LP EGR (no se muestra) que dirige una parte deseada del gas de escape del pasaje de escape 180 al pasaje de admisión 144. En otra realización, el sistema de motor puede incluir ambos sistemas de LP EGR (uno que dirige el gas de escape del pasaje de escape 180 al pasaje de admisión 144, y otro que dirige el gas de escape del pasaje de admisión 170 al pasaje de admisión 142) descritos arriba.

En el ejemplo ilustrado, el sistema de motor 100 puede incluir tambien un sistema de HP EGR 206. El sistema de HP EGR 206 dirige una parte deseada del gas de escape del pasaje de escape común 17, corriente arriba de la turbina 124, al colector de admisión 160, corriente abajo de la válvula reguladora de admisión 158. De manera alternativa, el sistema de HP EGR 206 puede posicionarse entre el pasaje de escape 17 y el pasaje de admisión 193, corriente abajo del compresor 122 y corriente arriba del CAC 154. La cantidad de HP EGR proporcionada al colector de admisión 160 puede ser variada por el controlador 12 mediante la válvula de EGR 210 acoplada en el pasaje de HP EGR 208. En la realización que se muestra, a modo de ejemplo, en la FIG. 1 , el sistema de HP EGR 206 incluye un enfriador de EGR 212 posicionado corriente arriba de la válvula de EGR 210. El enfriador de EGR 212 puede rechazar calor del gas de escape recirculado al refrigerante del motor, por ejemplo. El sistema de HP EGR 206 puede incluir un sensor de presión diferencial en válvula (DPOV) 216. En un ejemplo, una tasa de flujo de EGR (p. ej., la tasa de flujo de HP EGR) puede estimarse en función del sistema de DPOV que incluye el sensor de DPOV 216 que detecta una diferencia de presión entre una región corriente arriba de la válvula de EGR 210 y una región corriente abajo de la válvula de EGR 210. La tasa de flujo de EGR determinada por el sistema de DPOV puede además basarse en una temperatura de EGR detectada por un sensor de temperatura de EGR 220 ubicado corriente abajo de la válvula de EGR 210 y un área de apertura de la válvula de EGR detectada por un sensor de elevación de válvula de EGR 214. Como se explica arriba, en otras realizaciones, el sistema de HP EGR 206 puede incluir un tipo alternativo de sensor para estimar el flujo de EGR.

Del mismo modo, el motor puede incluir un segundo bucle de EGR de alta presión (no se muestra) para hacer recircular al menos algo de gas de escape del pasaje de escape 19, corriente arriba de la turbina 134, al pasaje de admisión 148, corriente abajo del compresor 132, o al colector de admisión 160, corriente abajo de la válvula reguladora de admisión 158. El flujo de EGR a traves de los bucles de HP EGR 208 puede controlarse mediante la válvula de HP EGR 210.

La válvula de EGR 121 y la válvula de EGR 210 pueden configurarse para ajustar una cantidad y/o tasa de gas de escape desviado a través de los pasajes de EGR correspondientes para lograr un porcentaje deseado de dilución de EGR de la carga de admisión que ingresa en el motor, donde una carga de admisión con un porcentaje de dilución de EGR mayor incluye una proporción mayor de gas de escape recirculado a aire que una carga de admisión con un porcentaje de dilución de EGR inferior. Además de la posición de las válvulas de EGR, se apreciará que la posición de la válvula reguladora de AIS de la válvula reguladora de AIS 115, y otros actuadores también pueden afectar el porcentaje de dilución de EGR de la carga de admisión. A modo de ejemplo, la posición de la válvula reguladora de AIS puede aumentar la caída de presión en el sistema de LP EGR, lo cual permite más flujo de LP EGR al sistema de admisión. Como resultado, esto puede aumentar el porcentaje de dilución de EGR, mientras que menos flujo de LP EGR al sistema de admisión puede reducir el porcentaje de dilución de EGR (p. ej., EGR porcentual). De esta manera, la dilución de EGR de la carga de admisión puede controlarse mediante el control de uno o más de los siguientes: posición de la válvula de EGR y posición de la válvula reguladora de AIS, entre otros parámetros. Por consiguiente, el ajuste de una o más de las válvulas de EGR 121 y 210 y/o la válvula reguladora de AIS 115 puede ajustar una cantidad (o tasa) de flujo de EGR y posteriormente una EGR porcentual en el flujo másico de aire de EGR (p. ej., carga de aire que ingresa en el colector de admisión).

El motor 10 puede además incluir uno o más sensores de oxígeno posicionados en el pasaje de admisión común 149. En tal sentido, puede hacerse referencia al uno o más sensores de oxígeno como sensores de oxígeno de admisión. En la realización ilustrada, un sensor de oxígeno de admisión 168 está posicionado corriente abajo del CAC 154. Específicamente, en un ejemplo el sensor de oxígeno de admisión 168 puede estar posicionado en la salida del CAC. Sin embargo, en otras realizaciones, el sensor de oxígeno de admisión 168 puede disponerse en otra ubicación a lo largo del pasaje de admisión 149. En algunas realizaciones, un segundo sensor de oxígeno opcional puede posicionarse en el colector de admisión 160. El sensor de oxígeno de admisión (IA02, por sus siglas en ingles) 168 puede ser cualquier sensor adecuado para proporcionar una indicación de la concentración de oxígeno del aire de carga de admisión (p. ej., el aire que fluye a través del pasaje de admisión común 149), como por ejemplo un sensor lineal de oxígeno, un sensor UEGO (oxígeno de gas de escape universal o de rango amplio) de admisión, un sensor de oxígeno de dos estados, etc. En un ejemplo, los sensores de oxígeno de admisión 168 pueden ser un sensor de oxígeno de admisión que incluye un elemento calentado como elemento de medición. Durante el funcionamiento, una corriente de bombeo del sensor de oxígeno de admisión puede ser una indicación de una cantidad de oxígeno en el flujo de gas.

En otro ejemplo, el sensor de oxígeno de admisión 168 puede ser un sensor de oxígeno de admisión de tensión variable (Vs variable o Ws, por sus siglas en inglés) donde una tensión de referencia del sensor puede modularse entre una tensión inferior o base a la cual se detecta oxígeno y una tensión más alta a la cual pueden disociarse las moléculas de agua en el flujo de gas. Por ejemplo, durante el funcionamiento base, el sensor de oxígeno de admisión puede funcionar a la tensión de referencia base. A la tensión de referencia base, cuando el agua toca el sensor, el elemento calentado del sensor puede evaporar el agua y medirla como un vapor o diluyente local. En la presente, pueble hacerse referencia a este modo de funcionamiento como el modo base. El sensor de oxígeno de admisión también puede funcionar en un segundo modo donde la tensión de referencia se aumenta a una segunda tensión de referencia. La segunda tensión de referencia puede ser mayor que la tensión de referencia base. En la presente, puede hacerse referencia al funcionamiento del sensor de oxígeno de admisión en la segunda tensión de referencia como modo de Vs variable (Ws). Cuando el sensor de oxígeno de admisión funciona en modo de Ws, el elemento calentado del sensor disocia el agua en el aire y posteriormente mide la concentración de agua. En este modo, la corriente de bombeo del sensor puede ser una indicación de una cantidad de oxígeno en el flujo de gas más una cantidad de oxígeno de las moléculas de agua disociadas. Sin embargo, si la tensión de referencia se aumenta más, otras moléculas, como por ejemplo CO2, también pueden disociarse y el sensor también puede medir el oxígeno de estas moléculas. En un ejemplo no taxativo, la tensión de referencia base más baja puede ser 450 mV y la segunda tensión de referencia más alta puede ser superior a 950 mV. Sin embargo, en el método presentado en la FIG. 2 para determinar una cantidad de agua en el aire de carga, la segunda tensión de referencia puede mantenerse más baja que la tensión a la cual también puede disociarse el CO2. De esta manera, la segunda tensión de referencia puede fijarse de modo que solo el oxígeno del agua (y no el CO2) pueda medirse en el modo de Ws.

El sensor de oxígeno 168 puede utilizarse para estimar el almacenamiento de vapor condensado o agua en el CAC 154. Como se analiza en mayor detalle a continuación con referencia a la FIG. 2, la concentración de oxígeno en el aire que sale del CAC 154 (p. ej., determinada por el sensor de oxígeno 168) puede usarse para determinar una concentración de agua dentro del CAC 154. Varios métodos pueden utilizarse para estimar el agua en el CAC 154. Por ejemplo, el sensor de oxígeno de admisión 168 puede medir una cantidad de oxígeno en el aire de carga y luego estimar una cantidad de agua en el aire de carga utilizando un método de dilución. Si el sensor de oxígeno de admisión es un sensor de oxígeno de admisión de Ws, el sensor puede estimar una cantidad de agua en el aire de carga utilizando un método de disociación (p. ej. funcionando en modo de Ws y modulando entre una tensión de referencia base y una segunda tensión de referencia más alta). Estos dos métodos para medir y/o estimar una cantidad de agua en el aire de carga se analizan en mayor detalle a continuación.

Un primer método para estimar el agua en el aire de carga utilizando un sensor de oxígeno de admisión incluye el método de dilución. Al usar el método de dilución, el sensor de oxígeno de admisión puede hacerse funcionar en el modo base a la tensión de referencia base. En un ejemplo, la tensión de referencia base puede ser 450 mV. En otro ejemplo, la tensión de referencia base puede ser una tensión mayor o menor que 450 mV. El sensor de oxígeno de admisión puede hacer una medición y determinar una cantidad de oxígeno en el gas (p. ej., aire de admisión o carga) en función de una corriente de bombeo del sensor. Luego, puede usarse una comparación de la concentración de oxígeno medida con la cantidad de oxígeno en aire seco para determinar la cantidad de agua como un diluyente en el aire de carga. El método de dilución puede dar una estimación de agua inexacta si el diluyente incluye sustancias distintas de agua, como EGR y/o vapor de combustible.

Un segundo método para estimar el agua en el aire de carga utilizando un sensor de oxígeno de admisión incluye el método de disociación. Específicamente, para el método de disociación, un sensor de oxígeno de admisión de Ws puede funcionar en modo de Ws donde la tensión de referencia se aumenta a partir de la tensión de referencia base a la segunda tensión de referencia más alta. En un ejemplo, la segunda tensión de referencia puede ser 950 mV. En otro ejemplo, la segunda tensión de referencia puede ser una tensión mayor que 950 mV. Sin embargo, la segunda tensión de referencia puede mantenerse a una tensión más baja que la tensión a la cual el sensor disocia el CO2. En el modo de Ws, el sensor de oxígeno de admisión disocia el agua en hidrógeno y oxígeno y mide la cantidad de oxígeno de las moléculas de agua disociadas además de la cantidad de oxígeno en el gas. Al tomar la diferencia entre las mediciones en la segunda tensión de referencia y la tensión de referencia base, puede determinarse una estimación de la concentración total de agua en el aire de carga. Además, en cada condición de temperatura y presión en la salida del CAC, puede producirse una cantidad diferente de vapor condensado de agua por unidad de tasa de flujo en función de la concentración de vapor de agua de saturación. En un ejemplo, si se conoce la concentración de vapor de agua de saturación en las condiciones de la salida del CAC (p. ej., en una tabla de consulta almacenada en el controlador), el controlador 12 puede restar este valor de la concentración total de agua medida por el sensor de oxígeno de admisión para determinar una cantidad de agua en el aire de carga en forma de gotitas de agua. Por ejemplo, la concentración de vapor de agua de saturación en las condiciones de temperatura y presión de la salida del CAC puede dar por resultado una concentración de vapor más baja que la dilución total de agua medida por el sensor de IA02, lo que da por resultado que parte del agua salga de la salida del CAC en forma líquida. De esta manera, el controlador puede determinar una cantidad de agua líquida en el aire de carga que sale del CAC a partir de las mediciones del sensor de oxígeno de admisión.

Además, en ambos metodos (p. ej., dilución y disociación) de estimación del agua en el aire de carga que sale del CAC, la medición de concentración de oxígeno del sensor de oxígeno de admisión (IA02) (p. ej., el valor de salida del sensor del primer sensor de oxígeno 168) puede ajustarse en función de otros diluyentes en el aire de carga como por ejemplo vapores de purga (p. ej., de episodios de purga del canister de combustible), flujo de ventilación positiva del cárter (PCV), o lo similar. En algunas realizaciones, pueden predeterminarse factores de corrección para la purga y/o flujo de PCV para diferentes condiciones de funcionamiento del motor. Los factores de corrección pueden luego utilizarse para ajustar el valor de salida del IA02 antes de estimar la concentración de agua. Como resultado, cualquier disminución en la concentración de oxígeno de la purga o flujo de PCV puede corregirse con el factor de corrección. Esto puede dar por resultado una estimación de agua más exacta.

Además, al tomar una diferencia entre una estimación de agua que ingresa en el CAC y el agua que sale del CAC (determinada por el valor de salida del sensor de oxígeno de admisión 168), puede determinarse la cantidad de agua almacenada (p. ej., que se acumula) dentro del CAC. La cantidad de agua que ingresa en el CAC puede aproximarse por la humedad ambiente y una contribución de EGR del vapor de agua en el escape (si la EGR está fluyendo e ingresando en la admisión del motor corriente arriba del CAC 154). En un ejemplo, la humedad ambiente puede medirse con un sensor de humedad ambiente 189. Como se muestra en la FIG. 1, el sensor de humedad 189 está posicionado en el pasaje de admisión 142 (por ejemplo, una bancada no de PCV del pasaje de admisión), corriente arriba del CAC 154 y una salida del pasaje de LP EGR 197 en el pasaje de admisión 142 (por ejemplo, intersección entre el pasaje de LP EGR 197 y el pasaje de admisión 142 donde la LP EGR ingresa en el pasaje de admisión 142). En otro ejemplo, la humedad ambiente puede estimarse en función de la temperatura de admisión, presión de admisión y/o el ciclo de trabajo del limpiaparabrisas. En otro ejemplo más, la humedad ambiente puede determinarse en función de información de estaciones meteorológicas locales o utilizando la lectura del sensor de IA02 cuando la EGR no está fluyendo y no existe impacto de PCV o purga (p. ej., durante la ausencia de PCV o flujo de purga). Por ejemplo, la humedad ambiente se determina como especificada solo cuando la EGR de baja presión no está fluyendo y/o durante condiciones sin ningún flujo de EGR de baja presión.

La contribución de EGR del vapor de agua en el escape puede estimarse en función de la medición (o estimación) del flujo de EGR y una estimación de la cantidad de vapor de agua en el escape (p. ej., en el aire que fluye a traves del pasaje de escape 170 del motor). Específicamente, una estimación de vapor de agua en la corriente de gas de escape puede estimarse en función de condiciones de combustión del motor, como la relación aire-combustible. En otro ejemplo, un sensor de oxígeno de escape puede proporcionar una estimación del contenido de vapor de agua del gas de escape. El flujo de EGR medido por el sensor de DPOV (p. ej., el sensor de DPOV 125) u otro sensor de medición de flujo de EGR puede luego usarse para determinar la cantidad de vapor de agua que ingresa en el pasaje de admisión 142 desde el pasaje de EGR (p. ej., el pasaje de LP EGR 197). De esta manera, el vapor de agua de la LP EGR más la humedad ambiente medida pueden proporcionar una estimación de la cantidad de agua que ingresa en el CAC 154. En un ejemplo, solo el flujo de LP EGR puede contribuir al vapor de agua en el aire de carga que ingresa en el CAC 154. Sin embargo, en realizaciones donde una salida del pasaje de HP EGR (p. ej., la salida del pasaje de HP EGR y hacia el interior del pasaje de admisión) se proporciona corriente arriba del CAC 154, la contribución de HP EGR del vapor de agua en el escape puede también contribuir a la cantidad de agua que ingresa en el CAC 154. En esta realización, la cantidad de agua que ingresa en el CAC 154 puede basarse en la humedad ambiente, la medición del flujo de LP EGR, la medición del flujo de HP EGR y la estimación de vapor de agua en el gas de escape.

En algunos ejemplos, el motor puede no estar haciendo fluir la EGR (p. ej., sin flujo de LP EGR o HP EGR). Por consiguiente, una tasa de acumulación de agua en el CAC puede determinarse a partir de la diferencia entre la humedad ambiente y la concentración de agua del aire de salida del CAC según se determine a partir del valor de salida del sensor de oxígeno 168. Además, una cantidad de agua dentro del CAC puede determinarse en función de la tasa de acumulación de agua durante un período de tiempo. En algunos ejemplos, la estimación del agua en el interior del CAC de esta manera solo puede realizarse cuando la EGR no está fluyendo. Dicho de otro modo, las estimaciones de agua en el CAC basadas en la humedad ambiente y el valor de salida del sensor de oxígeno 168 solo pueden ser exactas cuando la EGR está apagada o por debajo de una tasa umbral, la tasa umbral se basa en una tasa de flujo de EGR que no puede cambiar significativamente el valor de salida del sensor de oxígeno.

De manera alternativa, si la EGR está fluyendo, la acumulación de agua en el CAC puede determinarse en función de la diferencia entre la humedad ambiente más la contribución de vapor de agua de la EGR del escape y la concentración de agua del aire de salida del CAC según se determine a partir del valor de salida del sensor de oxígeno 168. Además, una cantidad de agua dentro del CAC puede determinarse en función de la tasa de acumulación de agua durante un período de tiempo. De esta manera, la cantidad que agua que se acumula o almacena dentro del CAC puede determinarse mientras la EGR (p. ej., LP EGR) está fluyendo.

El controlador 12 puede usar mediciones en el sensor de oxígeno 168, mediciones del sensor de humedad 189 (o valor de humedad estimado), mediciones del flujo de EGR (p. ej., flujo de LP EGR estimado a partir del sensor de DPOV 125), y estimación de contenido de agua del gas de escape para determinar una tasa de almacenamiento de agua y/o cantidad de almacenamiento de agua en el CAC 154 (p. ej., cantidad de agua acumulada dentro del CAC 154).

En respuesta a estimaciones de almacenamiento de agua, el controlador 12 puede ajustar los actuadores del motor para ajustar los parámetros de combustión, activar las rutinas de purga de vapor condensado y/o ajustar los actuadores para aumentar o reducir la eficacia de refrigeración del CAC. Los ajustes de los actuadores del motor en respuesta a mediciones de almacenamiento de agua de los sensores de oxígeno se presentan en mayor detalle en la FIG. 3.

El sistema de motor 100 puede incluir varios sensores 165, además de los mencionados anteriormente. Como se muestra en la FIG. 1, el pasaje de admisión común 149 puede incluir un sensor de presión de admisión de la válvula reguladora (TIP, por sus siglas en ingles) 172 para estimar una presión de admisión de la válvula reguladora (TIP) y/o un sensor de temperatura de admisión de la válvula reguladora 173 para estimar una temperatura del aire de la válvula reguladora (TCT, por sus siglas en inglés), cada uno de los cuales se comunica con el controlador 12. Además, si bien no se ilustra en la presente, cada uno de los pasajes de admisión 142 y 144 puede incluir un sensor de flujo másico de aire o, de manera alternativa, el sensor de flujo másico de aire puede ubicarse en el conducto común 140.

El sistema de la FIG. 1 contempla un sistema de motor que incluye un colector de admisión, un enfriador de aire de carga posicionado corriente arriba del colector de admisión en un pasaje de admisión, un sensor de oxígeno posicionado en una salida del enfriador de aire de carga; un pasaje de recirculación de gases de escape (EGR) de baja presión acoplado entre un pasaje de escape corriente abajo de una turbina y el pasaje de admisión corriente arriba de un compresor, el pasaje de EGR de baja presión incluye una válvula de EGR de baja presión y sensor de DPOV de baja presión para medir el flujo de EGR de baja presión, un sensor de humedad posicionado en el pasaje de admisión corriente arriba del pasaje de EGR de baja presión, y un controlador con instrucciones legibles por computadora para ajustar el funcionamiento del motor en respuesta a una tasa de almacenamiento de agua en el enfriador de aire de carga, la tasa de almacenamiento de agua se basa en un valor de salida del sensor de oxígeno, un valor de salida del sensor de humedad y el flujo de EGR de baja presión medido cuando la EGR de baja presión está fluyendo. El sistema puede además comprender un sistema de EGR de alta presión acoplado entre un pasaje de escape corriente arriba de la turbina y el pasaje de admisión corriente abajo del compresor y corriente arriba del CAC, el pasaje de EGR de alta presión incluye una válvula de EGR de alta presión y sensor de DPOV de alta presión para medir el flujo de EGR de alta presión. La tasa de almacenamiento de agua puede además basarse en el flujo de EGR de alta presión medido cuando la EGR de alta presión está fluyendo.

La FIG.2 muestra un metodo 200 para determinar el almacenamiento de agua en el CAC utilizando un sensor de oxígeno, medición del flujo de EGR, y valor de la humedad ambiente. En un ejemplo, una tasa o cantidad de acumulación de agua dentro de la CAC puede determinarse en función de valores de salida de un sensor de oxígeno de admisión, un sensor de medición de flujo de EGR (p. ej., un sensor de DPOV), y un sensor de humedad. Específicamente, el sensor de oxígeno puede ser un sensor de oxígeno posicionado próximo a una salida del CAC. En un ejemplo, el método 200 es ejecutable por el controlador 12 que se muestra en la FIG. 1. El método 200 puede usarse en un sistema de motor en el que un sensor de oxígeno en la salida del CAC (como por ejemplo, el sensor de oxígeno 168 que se muestra en la FIG. 1), un sensor de medición de flujo de EGR (como por ejemplo, el sensor de DPOV 125 que se muestra en la FIG. 1), y un sensor de humedad (como por ejemplo, el sensor de humedad 189 que se muestra en la FIG. 1) se utilizan para determinar parámetros de almacenamiento de agua en el CAC. En un ejemplo, el sensor de oxígeno es un sensor de oxígeno de Ws capaz de modular entre dos tensiones de referencia. En otro ejemplo, el sensor de oxígeno puede no ser un sensor de Ws y puede estimar el almacenamiento de agua en el CAC utilizando un método de dilución. Además, el sistema de motor puede incluir un sistema de LP EGR y/o de HP EGR. Si el sistema de HP EGR expulsa la EGR en el pasaje de admisión corriente arriba del CAC, el método 200 puede usar las mediciones tanto de flujo de LP EGR como de HP EGR para determinar una cantidad de agua que ingresa en el CAC, como se describe en mayor detalle a continuación.

El método comienza en 202 estimando y/o midiendo las condiciones de funcionamiento del motor. Las condiciones de funcionamiento del motor pueden incluir velocidad y carga del motor, tasa de flujo de EGR (LP y/o HP), tasa de flujo másico de aire, condiciones del enfriador de aire de carga (p. ej., temperatura y presiones de admisión y/o salida), humedad ambiente, temperatura ambiente, demanda de par, contenido de vapor de gas de escape, relación aire-combustible, etc. En 204, el método incluye determinar si la EGR está encendida (p. ej., la EGR está fluyendo). La EGR puede encenderse y fluir si un flujo de EGR estimado y/o medido es distinto de cero y/o una válvula de EGR está al menos parcialmente abierta. En un ejemplo, el método en 204 puede incluir determinar si la LP EGR está fluyendo (p. ej., una válvula de LP EGR está al menos parcialmente abierta). En otro ejemplo, cuando el motor incluye un pasaje de HP EGR que inyecta EGR corriente arriba del CAC, el método en 204 puede incluir determinar si la LP EGR y/o la HP EGR está fluyendo (p. ej., una válvula de LP EGR y/o una HP EGR están al menos parcialmente abiertas). Como se analizó anteriormente, si la EGR está fluyendo, es posible que agua o vapor de agua adicionales estén ingresando al aire que fluye hacia el CAC y pueden, por lo tanto, aumentar una cantidad de agua que ingresa en el CAC. Si la EGR no está encendida y fluyendo, el método continúa en 205 para estimar el agua que ingresa en el CAC (p. ej., una cantidad de agua que ingresa en el CAC) en función de la humedad ambiente. Por ejemplo, la humedad ambiente sola puede estimar la cantidad de vapor de agua en el flujo de aire que ingresa en el CAC, dado que no ingresa vapor de agua adicional al flujo de aire mediante uno o más pasajes de EGR. La humedad ambiente puede estimarse o medirse. Por ejemplo, la humedad ambiente puede medirse mediante un sensor de humedad posicionado en el pasaje de admisión corriente arriba del CAC. De esta manera, el sensor de humedad puede proporcionar una estimación de la cantidad de agua que ingresa en el CAC.

Sin embargo, si la EGR está encendida y fluyendo al pasaje de admisión corriente arriba del CAC, el método continúa en 206 para estimar la concentración de agua del aire que ingresa en el CAC en función de la humedad ambiente y la contribución de EGR del vapor de agua en el escape. Como se analizó anteriormente, el contenido de agua (p. ej., concentración o cantidad) del gas de escape que fluye a través del pasaje de escape puede estimarse en función de parámetros de combustión (p. ej., una relación aire-combustible de combustión) y/o un valor de salida de un sensor de oxígeno de escape. Ajustando esta estimación de contenido de agua según la estimación (o medición) de flujo de EGR, un controlador puede determinar el contenido de agua de la EGR que fluye al pasaje de admisión corriente arriba del CAC. Por consiguiente, la medición del flujo de EGR y la estimación del vapor de agua del gas de escape pueden proporcionar una estimación de la cantidad de vapor de agua que ingresa en el flujo de aire de admisión. El flujo de EGR puede medirse mediante un sensor de medición de flujo de EGR. Más específicamente, el flujo de EGR puede ser una cantidad determinada de flujo de EGR distinta de cero, la cantidad determinada se basa en el valor de salida del sensor de medición de flujo de EGR mientras la EGR está fluyendo a una cantidad deseada de flujo de EGR. La cantidad deseada de flujo de EGR puede determinarse en función de condiciones de funcionamiento del motor (como velocidad y carga del motor, almacenamiento de vapor condensado del CAC, etc.). Además, una válvula de EGR puede ajustarse en respuesta a la cantidad determinada de flujo de EGR distinta de cero y a la cantidad deseada de flujo de EGR. En un ejemplo, el sensor de medición de flujo de EGR puede ser un sensor de DPOV posicionado en el pasaje de LP EGR y/o HP EGR. La contribución de vapor de agua de la EGR más la humedad ambiente pueden luego proporcionar una estimación de la cantidad de agua que ingresa en el CAC. De esta manera, la concentración de agua del aire de carga que ingresa en el CAC puede basarse en valores de salida de uno o más sensores de medición de flujo de EGR y un sensor de humedad. En otras realizaciones, la humedad ambiente puede estimarse en función de condiciones de funcionamiento del motor como la temperatura de admisión, presión de admisión, y un ciclo de trabajo del limpiaparabrisas o datos meteorológicos recibidos de uno o más de los siguientes: una estación meteorológica, dispositivo remoto, o sistema de entretenimiento y comunicaciones incorporado al vehículo.

Despues de determinar la concentración de agua en el aire de carga que ingresa en el CAC, el método continúa en 208 para determinar la concentración total de agua en el aire de carga que sale del CAC en función del valor de salida del sensor de oxígeno posicionado en la salida del CAC (p. ej., posicionado corriente abajo del CAC). En un ejemplo, la concentración de agua en el aire de carga puede estimarse a partir del valor de salida del sensor de oxígeno utilizando el método de dilución. Como se analizó anteriormente, el método de dilución puede incluir medir la cantidad de oxígeno en el aire de carga que sale de la salida del CAC. Suponiendo que el diluyente en el aire de carga es agua, el controlador puede determinar la cantidad de agua en el aire de carga en función de la concentración de oxígeno en el aire en comparación con la concentración de oxígeno medida en el aire de carga (con el sensor de oxígeno posicionado en la salida del CAC). Dado que el sensor de oxígeno puede posicionarse en la salida del CAC, la cantidad de agua en el aire de carga puede ser una estimación de la cantidad de liberación de agua del CAC.

En otro ejemplo, la concentración de agua en el aire de carga puede estimarse a partir del valor de salida del sensor de oxígeno utilizando el metodo de disociación (si el sensor de oxígeno es un sensor de oxígeno de Ws). Como se analizó anteriormente, el método de disociación puede incluir aumentar la tensión de referencia del sensor de oxígeno de una primera tensión base a una segunda tensión. El método puede además incluir determinar un cambio en la corriente de bombeo entre la tensión de referencia base y la segunda tensión de referencia. Como se describió anteriormente, el cambio en la corriente de bombeo puede ser una indicación de la cantidad de oxígeno en el gas y la cantidad de oxígeno disociado de moléculas de agua en el gas (p. ej., aire de carga). La concentración total de agua (p. ej., vapor condensado) en el aire de carga (p. ej., en el aire de carga en la salida del CAC) puede luego determinarse en función del cambio en la corriente de bombeo.

En 210, el método incluye determinar una diferencia entre la cantidad de agua que ingresa en el CAC y la cantidad de agua que sale del CAC para determinar una cantidad de almacenamiento de agua en el CAC. Dicho de otro modo, la diferencia entre el agua que ingresa en el CAC y el agua que sale del CAC puede ser la tasa de acumulación de agua dentro del CAC. De este modo, una tasa de acumulación de agua (p. ej., tasa de almacenamiento de agua) dentro del CAC puede ser sustancialmente igual a la diferencia entre la humedad ambiente más el vapor de agua de la EGR (en función de la tasa de flujo de EGR y el contenido de agua del gas de escape) y la concentración de agua en la salida del CAC (p. ej., la medición de agua del sensor de oxígeno en la salida del CAC). Luego, el método 210 también puede incluir determinar la cantidad de agua acumulada en el CAC en función de la tasa de almacenamiento de agua durante un período de tiempo.

Si la diferencia entre el agua que ingresa en el CAC y el agua que sale del CAC es positiva (p. ej., la humedad ambiente más el contenido de agua de EGR es mayor que la concentración de agua en la salida del CAC), entonces se está almacenando agua en el CAC. De manera alternativa, si la diferencia entre el agua que ingresa en el CAC y el agua que sale del CAC es negativa (p. ej., la humedad ambiente más el contenido de agua de EGR es menor que la concentración de agua en la salida del CAC), entonces se está liberando agua del CAC. En algunos ejemplos, el metodo también puede incluir estimar una cantidad y/o tasa de liberación de agua en función del valor de salida del sensor de oxígeno en la salida del CAC, la humedad ambiente, y el flujo de EGR (p. ej., flujo de LP EGR y/o flujo de HP EGR si la EGR está ingresando en el flujo de aire corriente arriba del CAC). De esta manera, una tasa de almacenamiento de agua negativa puede indicar una tasa de liberación de agua positiva del CAC. La tasa de liberación de agua puede además basarse en un valor de concentración de vapor de agua de saturación para la temperatura y la presión de la salida del CAC a partir de la concentración total de agua. Los valores de concentración de vapor de agua de saturación incluyen una masa de agua en la condición de vapor de saturación basada en las condiciones de presión y temperatura en la salida del CAC. En un ejemplo, el controlador puede determinar el valor de concentración de vapor de agua de saturación a partir de una tabla de consulta de valores de concentración de vapor de agua de saturación a diversas temperaturas y presiones de la salida del CAC almacenadas en el controlador.

En 212, el controlador puede ajustar los actuadores del motor en función de la tasa o cantidad de almacenamiento de agua determinada en 210. En algunos ejemplos, el controlador puede además o de manera alternativa ajustar los actuadores del motor en función de la tasa y/o cantidad de liberación de agua del CAC. En un ejemplo, la válvula de LP EGR y/o HP EGR puede ajustarse en respuesta a una cantidad determinada de flujo de EGR distinta de cero (p. ej., flujo de EGR corriente cuando la EGR está fluyendo) y una cantidad deseada de flujo de EGR. La cantidad deseada de flujo de EGR puede determinarse en parte en función de la tasa o cantidad de almacenamiento determinada en 210. En la FIG. 3, se presenta un método para ajustar los actuadores del motor en respuesta al almacenamiento de agua.

De esta manera, un metodo puede incluir ajustar el funcionamiento del motor en respuesta al ajuste de los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC), la tasa de almacenamiento de agua se basa en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo del CAC, una medición de humedad, y una medición del flujo de recirculación de gases de escape (EGR) durante una primera condición cuando la recirculación de gases de escape (EGR) está fluyendo y la tasa de almacenamiento de agua se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno y la medición de humedad durante una segunda condición cuando la EGR no está fluyendo. Dicho de otro modo, cuando la EGR no está fluyendo, la tasa de almacenamiento de agua puede basarse en el valor de salida del sensor de oxígeno y la medición de humedad y no en la medición del flujo de EGR. La tasa de almacenamiento de agua puede basarse en una diferencia entre el agua que ingresa en el CAC y el agua que sale del CAC, el agua que ingresa en el CAC se basa en la medición de humedad y la medición del flujo de EGR y el agua que sale del CAC se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno. Además, la medición de flujo de EGR es una o más de las siguientes: la EGR de baja presión o de alta presión donde la EGR se inyecta mediante una salida de EGR en un pasaje de admisión corriente arriba del CAC. La medición de humedad puede realizarse mediante un sensor de humedad posicionado corriente arriba del CAC y corriente arriba de la salida de EGR. En otro ejemplo, la humedad puede estimarse en función de condiciones de funcionamiento. De esta manera, el almacenamiento de agua en el CAC puede determinarse tanto cuando el EGR está fluyendo como cuando la EGR no está fluyendo en el pasaje de admisión corriente arriba del CAC.

Pasando ahora a la FIG. 3, se muestra un método 300 para ajustar los actuadores del motor y/o el funcionamiento del motor en función del almacenamiento de agua (p. ej., tasa de acumulación de agua) en el CAC. En un ejemplo, el método 300 es ejecutable por el controlador 12 que se muestra en la FIG. 1. El método 300 comienza en 302 obteniendo datos de sensor de uno o más sensores de oxígeno, sensores de flujo de EGR y/o sensores de humedad del aire de admisión. El uno o más sensores de oxígeno pueden incluir un sensor de oxígeno posicionado próximo a la salida del CAC (p. ej., el sensor de oxígeno 168 que se muestra en la FIG. 1).

Por ejemplo, el metodo en 302 puede incluir obtener datos o parámetros de almacenamiento de agua del CAC determinados en el método 200, presentado en la FIG. 2. Los parámetros de almacenamiento de agua pueden incluir una o más de las siguientes: tasa de almacenamiento de agua (p. ej., tasa de agua que se acumula dentro del CAC) y/o una cantidad de almacenamiento de agua (p. ej., cantidad de agua almacenada en el CAC). En algunos ejemplos, los parámetros de almacenamiento de agua pueden además incluir una tasa y/o cantidad de liberación de agua.

En 303, el método incluye determinar si la tasa de almacenamiento de agua es positiva. Como se describe en la FIG. 2, la tasa de almacenamiento de agua puede basarse en una diferencia entre la humedad ambiente más el agua de la EGR que ingresa en el pasaje de admisión corriente arriba del CAC (p. ej., agua que ingresa en el CAC) y la concentración de agua en la salida del CAC (la cantidad de agua que sale del CAC en función del valor de salida del sensor de oxígeno). Si el contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC es mayor que el contenido de agua del aire de carga que sale de la salida del CAC, entonces se está almacenando agua en el CAC y la tasa de almacenamiento de agua es positiva. Al contrario, si el contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC es menor que el contenido de agua del aire de carga que sale de la salida del CAC, entonces se está liberando agua del CAC y la tasa de almacenamiento de agua puede ser negativa. Aunque la tasa de almacenamiento de agua puede ser negativa, la cantidad neta de vapor condensado dentro del CAC puede, de todos modos, *ser mayor que cero. En algunos ejemplos donde la concentración de agua en la entrada del CAC es sustancialmente igual a la concentración de agua en la salida del CAC, la tasa de almacenamiento de agua puede ser sustancialmente cero de modo que no se está liberando ni almacenando agua dentro del CAC. La cantidad de agua en el CAC puede luego determinarse en función de datos anteriores de la tasa de almacenamiento de agua durante un período de tiempo.

Si la tasa de almacenamiento de agua es negativa en 303, el método continúa en 314 para indicar que se está liberando agua del CAC. En respuesta a la tasa de almacenamiento de agua negativa (p. je, humedad ambiente más contenido de agua de la EGR menor que la concentración de agua del aire de carga en la salida del CAC), el metodo continúa en 316 para ajustar los parámetros de combustión y/o limitar el flujo de aire al motor. En un ejemplo, ajustar los parámetros de combustión puede incluir ajustar la sincronización de la chispa para aumentar la estabilidad de combustión durante la ingestión de agua (p. ej., liberación de agua del CAC). Por ejemplo, el controlador puede retrasar la sincronización de la chispa durante un episodio en que se pisa el acelerador (p. ej., la posición del pedal es mayor que un posición umbral superior) cuando la tasa de liberación de agua y/o la cantidad de liberación de agua son mayores que sus respectivos umbrales. En otro ejemplo, el controlador puede adelantar la sincronización de la chispa si la posición del pedal es relativamente constante, o está por debajo de una posición umbral, cuando la tasa de liberación de agua y/o la cantidad de liberación de agua son mayores que sus respectivos umbrales (p. ej., durante una rutina de purga de vapor condensado). La cantidad de retraso o adelanto de la chispa puede basarse en la tasa de liberación de agua y/o la cantidad de liberación de agua. En otros ejemplos, pueden ajustarse parámetros de combustión adicionales o alternativos durante las condiciones de liberación de agua.

De manera alternativa en 303, si la tasa de almacenamiento de agua es positiva, el método continúa en 304 para determinar si la tasa de almacenamiento de agua (p. ej., la tasa de almacenamiento de vapor condensado o la tasa de acumulación de agua en el CAC) es mayor que una tasa umbral. En un ejemplo, la tasa umbral de almacenamiento de agua puede basarse en una tasa a la cual una cantidad umbral de vapor condensado puede acumularse en el CAC. La cantidad umbral de vapor condensado (o agua) puede dar por resultado un fallo de encendido del motor o combustión inestable si se libera fuera del CAC de inmediato y es ingerida por el motor. Si la tasa de almacenamiento de agua es mayor que la tasa umbral, el método continúa en 306 para reducir la eficacia de refrigeración del CAC. Reducir la eficacia de refrigeración del CAC puede incluir uno o más de los siguientes: cerrar o abrir un abertura de las rejillas de la parrilla del vehículo, apagar o reducir la velocidad de un ventilador de refrigeración del motor y/o ventilador exclusivo del CAC, y/o reducir la velocidad de la bomba de refrigerante de una bomba de refrigerante del CAC enfriada por refrigerante. Tambien pueden realizarse otros ajustes de actuadores del motor para reducir la eficacia de refrigeración del CAC, con lo cual se reduce la formación de vapor condensado. En un ejemplo, el controlador puede ajustar los actuadores del motor anteriormente mencionados (p. ej., ventilador, rejillas de la parrilla, etc.) para aumentar la temperatura del CAC por encima de una temperatura de punto de condensación. De manera alternativa o adicional, la tasa de EGR puede reducirse para reducir la formación de vapor condensado. Por ejemplo, si el sistema incluye LP EGR, el método en 306 puede incluir reducir una abertura de la válvula de LP EGR para reducir el flujo de LP EGR. Si el sistema de manera adicional o alternativa incluye un pasaje de HP EGR acoplado al pasaje de admisión corriente arriba del CAC, el método en 306 puede incluir reducir una abertura de la válvula de HP EGR para reducir el flujo de HP EGR.

Después de reducir la eficacia de refrigeración del CAC, el método continúa en 308 para determinar si una cantidad de almacenamiento de agua en el CAC es mayor que una cantidad umbral. Como se analizó anteriormente, la cantidad de almacenamiento de agua puede ser una cantidad de vapor condensado o agua almacenada (p. ej., acumulada) dentro del CAC. En un ejemplo, la cantidad umbral de almacenamiento de agua puede basarse en una cantidad de agua que puede dar por resultado un fallo de encendido del motor y/o combustión inestable si se libera fuera del CAC y es ingerida por el motor de repente. Si la cantidad de almacenamiento de agua en el CAC es mayor que la cantidad umbral, el método continúa en 310 para purgar el vapor condensado acumulado del CAC. En 310, el controlador puede activar varias rutinas de purga de vapor condensado para evacuar el vapor condensado del CAC, en función de condiciones de funcionamiento del motor. Por ejemplo, durante un episodio en que se pisa el acelerador u otro aumento en el flujo de aire del motor, el controlador puede limitar un aumento en el flujo de aire del motor para liberar de manera controlada el vapor condensado del CAC y dirigirlo al colector de admisión del motor. En otro ejemplo, el controlador puede aumentar el flujo de aire del motor, incluso si no hay un pedido de aumento de par, para purgar el vapor condensado del CAC. En un ejemplo, el controlador puede aumentar el flujo de aire del motor cambiando a una marcha inferior en el engranaje de la transmisión. En otro ejemplo, aumentar el flujo de aire del motor puede incluir aumentar una apertura de una válvula reguladora para aumentar el flujo másico de aire. En otro ejemplo más, la rutina de purga puede incluir activar una bomba de vapor condensado y un metodo para eliminar el vapor condensado. El método en 310 también puede incluir ajustar actuadores adicionales del motor, como por ejemplo la sincronización de la chispa, la relación aire-combustible, etc. durante las diversas rutinas de purga del vapor condensado. De manera alternativa, si la cantidad de almacenamiento de agua no es mayor que la cantidad umbral en 308, el método puede continuar en 312 para mantener el flujo de aire del motor a un nivel solicitado y mantener las condiciones de funcionamiento del motor.

De esta manera, el controlador puede ajustar los actuadores del motor para reducir la formación de vapor condensado en el CAC y/o aumentar la estabilidad de combustión durante la liberación de agua del CAC. El controlador puede basar los ajustes de los actuadores del motor en parámetros de almacenamiento de agua y/o de liberación de agua (p. ej. , cantidad de agua en el aire de carga que sale del CAC). Además, el controlador puede determinar los parámetros de almacenamiento de agua y/o de liberación de agua del CAC en función del valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo de la salida del CAC (p. ej., en la salida del CAC), una medición del flujo de EGR y una medición de la humedad ambiente.

Además de controlar la eficacia de refrigeración del CAC y/o los parámetros de combustión, puede usarse el valor de salida del sensor de oxígeno del CAC de salida para diversos diagnósticos. En un ejemplo, el controlador puede usar el valor de salida del sensor de oxígeno para diagnosticar modelos y/o estimaciones alternativos de eficacia del CAC, vapor condensado del CAC y/o punto de condensación del CAC. Por ejemplo, una tasa (o cantidad) de almacenamiento de agua determinada a partir del sensor de oxígeno del CAC de salida, la humedad ambiente y el sensor de medición de flujo de EGR puede compararse con una tasa prevista de almacenamiento de agua determinada a partir de uno de los modelos de vapor condensado del CAC. Si las dos estimaciones de la tasa de almacenamiento de agua no están dentro de un umbral, una respecto de la otra, el controlador puede indicar un error en el modelo de vapor condensado. El controlador puede entonces hacer ajustes al modelo para aumentar la precisión.

De esta manera, un metodo del motor comprende ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC), el almacenamiento de agua se basa en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo del CAC, la humedad ambiente, y el flujo de recirculación de gases de escape (EGR). El flujo de EGR puede basarse en un valor de salida de un sensor de flujo de EGR posicionado en un pasaje de EGR de baja presión, el pasaje de EGR de baja presión está posicionado entre un pasaje de escape corriente abajo de una turbina y un pasaje de admisión corriente arriba de un compresor. En un ejemplo, el sensor de flujo de EGR es un sensor de presión diferencial en válvula (DPOV). El flujo de EGR se estima en función de un valor de salida del sensor de DPOV, una temperatura de EGR, y un área de apertura de la válvula de EGR detectada por un sensor de elevación de válvula de EGR.

Más específicamente, el flujo de EGR es una cantidad determinada de flujo de EGR distinta de cero, la cantidad determinada se basa en el valor de salida del sensor de flujo de EGR mientras la EGR está fluyendo a una cantidad deseada de flujo de EGR. La cantidad deseada de flujo de EGR puede determinarse en función de condiciones de funcionamiento del motor. Además, una válvula de EGR puede ajustarse en respuesta a la cantidad determinada de flujo de EGR distinta de cero y a la cantidad deseada de flujo de EGR.

La humedad ambiente puede medirse mediante un sensor de humedad posicionado en el pasaje de admisión corriente arriba del CAC y una salida del pasaje de EGR de baja presión y hacia el pasaje de admisión. Además, el almacenamiento de agua se basa en una diferencia entre un contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC y un contenido de agua del aire de carga que sale del CAC, el contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC se basa en la humedad ambiente y el flujo de EGR mientras la EGR está fluyendo a través del pasaje de EGR de baja presión y el contenido de agua del aire de carga que sale del CAC se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno.

El almacenamiento de agua es una de las siguientes: tasa de almacenamiento de agua dentro del CAC o una cantidad de agua almacenada dentro del CAC. En un ejemplo, ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua incluye ajustar uno o más de los siguientes: rejillas de la parrilla del vehículo, ventiladores de refrigeración del motor, o una bomba de refrigerante del enfriador de aire de carga para reducir una eficacia de refrigeración del enfriador de aire de carga en respuesta al aumento de la tasa de almacenamiento de agua por encima de una tasa umbral. En otro ejemplo, ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua incluye reducir una apertura de una válvula de EGR posicionada en un pasaje de EGR de baja presión en respuesta al aumento de la tasa de almacenamiento de agua por encima de la tasa umbral. En otro ejemplo más, ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua incluye aumentar el flujo de aire del motor para purgar el vapor condensando del enfriador de aire de carga en respuesta al aumento de la cantidad de agua almacenada dentro del enfriador de aire de carga por encima de una cantidad umbral.

El sensor de oxígeno puede ser un sensor de oxígeno de admisión posicionado en una salida del CAC. En otra realización, la humedad ambiente se estima en función de uno o más de los siguientes: temperatura de admisión, presión de admisión o un ciclo de trabajo del limpiaparabrisas. En otra realización más, la humedad ambiente se determina en función de datos meteorológicos recibidos de uno o más de los siguientes: una estación meteorológica, dispositivo remoto, o un sistema de entretenimiento y comunicaciones incorporado al vehículo.

La FIG. 4 muestra un ejemplo gráfico de ajustes al funcionamiento del motor en función del almacenamiento de agua en el CAC. Específicamente, el gráfico 400 muestra cambios en un valor de salida de un sensor de oxígeno en el trazo 402, cambios de humedad en el trazo 404, cambios en el almacenamiento de agua del CAC en función de un valor de salida del sensor de oxígeno, flujo de EGR, y humedad en el trazo 406, cambios en la liberación de agua del CAC en el trazo 410, cambios en el flujo de EGR en el trazo 412, cambios en la posición del pedal (PP) en el trazo 414, cambios en la sincronización de la chispa en el trazo 416, cambios en una posición de las rejillas de la parrilla del vehículo en el trazo 418, y cambios en el flujo másico de aire en el trazo 420. El sensor de oxígeno puede posicionarse en una salida del CAC y denominarse en la presente sensor de oxígeno de salida. La humedad puede ser humedad ambiente y puede medirse con un sensor de humedad, o bien, estimarse en función de condiciones ambiente (p. ej., temperatura, presión y datos meteorológicos a partir del limpiaparabrisas o externos). Si la humedad ambiente se mide con un sensor de humedad, el sensor de humedad puede posicionarse en un pasaje de admisión, corriente arriba de la entrada de LP EGR (p. ej., corriente arriba de la intersección entre el pasaje de LP EGR y el pasaje de admisión) y corriente arriba del CAC. La entrada de LP EGR tambien puede denominarse en la presente como una salida de EGR dado que la EGR puede estar saliendo del pasaje de EGR e ingresando en el pasaje de admisión. En algunos ejemplos puede posicionarse un sensor de oxígeno adicional (diferente del sensor de oxígeno de escape) en la admisión (p. ej., colector de admisión) para estimar el flujo de EGR. En otra realización, el flujo de EGR puede medirse mediante un sensor de medición de flujo de EGR posicionado en el pasaje de EGR. Por ejemplo, el flujo de EGR puede estimarse mediante un sensor de DPOV. En un ejemplo, el flujo de EGR es flujo de LP EGR. En otro ejemplo, el flujo de EGR es flujo de HP EGR cuando la salida de HP EGR del pasaje de HP EGR y hacia el pasaje de admisión está corriente arriba del CAC. Además, si el sensor de oxígeno de salida es un sensor de Ws, el sensor de oxígeno de salida puede modularse entre una primera tensión de referencia, V1, y una segunda tensión de referencia, V2. También puede hacerse referencia a la primera tensión de referencia como la tensión de referencia base. La concentración de agua en el sensor de salida puede basarse en el cambio en la corriente de bombeo cuando se cambia entre V1 y V2. En otras realizaciones, si el sensor de oxígeno no es un sensor de Ws, el sensor puede mantenerse en una tensión de referencia base y la concentración de oxígeno en la salida del CAC puede determinarse utilizando un método de dilución.

El trazo 406 muestra cambios en el almacenamiento de agua en el CAC, el almacenamiento de agua se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno de salida, una medición (o estimación) de la humedad ambiente, y una medición del flujo de EGR. El almacenamiento de agua que se muestra en el trazo 406 puede incluir una cantidad de agua almacenada en el CAC o una tasa de almacenamiento de agua en el CAC. El trazo 410 muestra liberación de agua del CAC. La liberación de agua puede ser una cantidad o tasa de liberación de agua en función del valor de almacenamiento de agua (y por lo tanto basada en el valor de salida del sensor de oxígeno de salida, la humedad ambiente y la tasa de flujo de EGR). En el trazo 406, se muestra sustancialmente cero almacenamiento de agua en la línea cero 408. Debajo de la línea cero 408, el valor de almacenamiento de agua es negativo, con lo cual corresponde a un valor de liberación de agua positivo, como se muestra en el trazo 410.

Antes del tiempo t1 , el almacenamiento de agua en el CAC puede ser menor que un T1 umbral (trazo 406) y la liberación de agua del CAC puede ser menor que un T2 umbral (trazo 410). Además, la posición del pedal puede ser relativamente constante (trazo 414) y las rejillas de la parrilla pueden estar abiertas (trazo 418). Antes del tiempo t1, la humedad ambiente (trazo 404) y el flujo de EGR (trazo 412) pueden estar aumentando. En un ejemplo, la humedad ambiente puede medirse mediante un sensor de humedad corriente arriba del CAC y el sistema de EGR puede hacer fluir la EGR hacia el pasaje de admisión corriente arriba del CAC. Como se analizó anteriormente, la cantidad de vapor de agua en el flujo de EGR puede basarse en la tasa de flujo de EGR y el contenido de agua del gas de escape. A medida que aumenta el flujo de EGR, puede aumentar el vapor de agua que ingresa en el flujo de aire de admisión mediante el sistema de EGR. Por lo tanto, la humedad más una cantidad de vapor en el flujo de EGR (en función del flujo de EGR) puede ser una estimación de la cantidad de agua en el aire de carga que ingresa en el CAC. Por lo tanto, la humedad ambiente en aumento y el fluyo de EGR en aumento pueden indicar una cantidad de agua en aumento en el aire de carga que ingresa en el CAC. Como resultado, el nivel de almacenamiento de agua del CAC puede estar aumentando antes del tiempo t1 (trazo 406). En otro ejemplo, si la tasa de flujo de EGR estuviera por debajo de un T3 umbral antes del tiempo t1 , la cantidad de agua en el aire de carga que ingresa en el CAC puede basarse solo en la humedad ambiente (p. ej., valor de salida del sensor de humedad) y no en el flujo de EGR. En un ejemplo, el T3 umbral puede ser sustancialmente cero de modo que la EGR está apagada. En otro ejemplo, el T3 umbral puede ser una tasa de flujo mayor que cero pero lo suficientemente pequeña para que el flujo de EGR no pueda estar contribuyendo de manera significativa a la cantidad de agua en el flujo de aire de carga.

En el tiempo t1, el nivel de almacenamiento de agua del CAC aumenta por encima del T1 umbral (trazo 406). En respuesta, el controlador puede cerrar las rejillas de la parrilla (trazo 418) para reducir la formación de vapor condensado en el CAC. En otros ejemplos, el controlador puede ajustar actuadores del motor alternativos o adicionales para reducir la formación de vapor condensado. Por ejemplo, el controlador puede además o de manera alternativa apagar un ventilador de refrigeración del motor en el tiempo t1. Además en el tiempo t1 , el controlador puede reducir la apertura de la válvula de EGR a fin de reducir el flujo de EGR (trazo 412) y reducir la acumulación de vapor condensado dentro del CAC.

Entre el tiempo t1 y el tiempo t2 puede reducirse el nivel de almacenamiento de agua del CAC. En el tiempo t2, el almacenamiento de agua del CAC puede reducirse por debajo del T1 umbral y a un valor de cero sustancialmente (trazo 406). En respuesta, el controlador puede reabrir las rejillas de la parrilla (trazo 418). En otras realizaciones, las rejillas de la parrilla pueden mantenerse cerradas en el tiempo t2. Tambien antes del tiempo t2, comienza a aumentar el flujo másico de aire. En un ejemplo, el controlador puede aumentar el flujo másico de aire en función del funcionamiento del motor. En otro ejemplo, el controlador puede aumentar el flujo másico de aire para purgar el vapor condensado almacenado del CAC. A medida que aumenta el flujo másico de aire, el valor de salida del sensor de oxígeno de salida también aumenta (trazo 402). Este aumento en el valor de salida puede indicar un aumento en el agua en el aire de carga que sale del CAC. En el tiempo t2, el valor de almacenamiento de agua del CAC se vuelve negativo y comienza a aumentar la liberación de agua del CAC entre el tiempo t2 y el tiempo t3 (trazo 410). En el tiempo t3, la liberación de agua del CAC aumenta por encima del T2 umbral. En respuesta, el controlador retrasa la sincronización de la chispa a partir del avance mínimo de la chispa para el mejor par (MBT, por sus siglas en inglés) (trazo 416). El controlador puede retrasar la sincronización de la chispa en lugar de adelantar la sincronización de la chispa dado que la posición del pedal se mantiene relativamente constante en el tiempo t3. Retrasar la chispa durante la liberación de agua del CAC puede aumentar la estabilidad de combustión a medida que el motor ingiere el agua liberada (p. ej., vapor condensado). En otro ejemplo, el controlador puede adelantar la sincronización de la chispa en lugar de retrasar la sincronización de la chispa en el tiempo t3. En el tiempo t4, la liberación de agua del CAC se reduce por debajo del T2 umbral (trazo 410). El controlador luego deja de retrasar la chispa (trazo 416).

Como se muestra en la FIG. 4, un metodo de motor incluye ajustar los actuadores del motor en función de una tasa de almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga, la tasa de almacenamiento de agua se basa en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado en una salida del enfriador de aire de carga, un valor de salida de un sensor de humedad posicionado en una admisión corriente arriba del enfriador de aire de carga, y un valor de salida de un sensor de medición de flujo de EGR posicionado en un pasaje de EGR acoplado a la admisión corriente arriba del enfriador de aire de carga. Como se muestra en el tiempo t3, en un ejemplo, ajustar los actuadores del motor incluye ajustar uno o más de los siguientes: sincronización de la chispa o flujo másico de aire en respuesta a que la tasa de almacenamiento de agua es negativa. Además, ajustar la sincronización de la chispa incluye adelantar la sincronización de la chispa cuando una posición del pedal está aumentando y retrasando la sincronización de la chispa cuando la posición del pedal está debajo de una posición umbral.

En otro ejemplo, como se muestra en el tiempo t1 , ajustar los actuadores del motor incluye ajustar uno o más de los siguientes: rejillas de la parrilla del vehículo, ventiladores de refrigeración del motor, ventiladores de refrigeración del enfriador de aire de carga, o una bomba de refrigerante del enfriador de aire de carga para reducir una eficacia de refrigeración del enfriador de aire de carga en respuesta al aumento de la tasa de almacenamiento de agua por encima de una tasa umbral (p. ej., T1 umbral). El método puede además incluir estimar una cantidad de almacenamiento de agua en función de la tasa de almacenamiento de agua. En otro ejemplo más, ajustar los actuadores del motor incluye aumentar el flujo de aire del motor para purgar agua del enfriador de aire de carga en respuesta al aumento de la cantidad de almacenamiento de agua por encima de una cantidad umbral.

De esta manera, un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado próximo a una salida del CAC, una medición de flujo de EGR, y medición de humedad ambiente pueden usarse para determinar el almacenamiento de agua en el CAC. En un ejemplo, un sensor de oxígeno posicionado en la salida del CAC puede usarse para determinar el contenido de agua del aire de carga que sale del CAC. La medición de humedad ambiente y la medición de flujo de EGR pueden luego usarse para estimar el contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC. Una diferencia entre el contenido de agua del aire que ingresa en el CAC y el contenido de agua del aire que sale del CAC puede entonces ser una indicación de una cantidad o tasa de acumulación de agua dentro del CAC. Un controlador puede ajustar uno o más actuadores del motor en respuesta al almacenamiento de agua en el CAC (p. ej., cantidad de agua o tasa de acumulación de agua en el CAC). Por ejemplo, el controlador puede ajustar las rejillas de la parrilla del vehículo, el ventilador de refrigeración del motor, y/o la bomba de refrigerante del motor para reducir la eficacia de refrigeración del CAC en respuesta a una cantidad o tasa de almacenamiento de agua por encima de un umbral. En otro ejemplo más, el controlador puede ajustar el flujo de aire del motor mediante el ajuste de una válvula reguladora y/u operaciones de cambio a una marcha inferior para purgar el vapor condensado del CAC en respuesta al aumento de la cantidad de almacenamiento de agua por encima de un umbral. De esta manera, puede lograrse un resultado teenico de determinar el almacenamiento de agua en el CAC tanto mientras la EGR está fluyendo como cuando la EGR no está fluyendo, a partir de un sensor de oxígeno, la humedad ambiente, y el flujo de EGR, por lo cual se reduce la formación de vapor condensado del CAC y aumenta la estabilidad de combustión.

Se debe tener en cuenta que el control y las rutinas de estimación incluidos, a modo de ejemplo, en la presente pueden utilizarse con diversas configuraciones de sistemas de motor y/o de vehículo. Los métodos de control y las rutinas divulgados en la presente pueden almacenarse como instrucciones ejecutables en la memoria no transitoria. Las rutinas específicas descritas en la presente representan uno o más de cualquier número de estrategias de procesamiento como el accionamiento por episodio, accionamiento por interrupción, múltiples tareas, subprocesos múltiples, etcetera. En tal sentido, pueden realizarse varias acciones, operaciones y/o funciones ilustradas en la secuencia ilustrada, en paralelo, o en algunos casos omitidos. Del mismo modo, no se requiere necesariamente el orden de procesamiento para alcanzar 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 pueden realizarse reiteradamente según la estrategia en particular que se utilice. Además, las acciones, operaciones y/o funciones descritas pueden representar gráficamente el código a programar 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 divulgadas en la presente se proporcionan a modo de ejemplo, y que estas realizaciones específicas no deben considerarse en sentido taxativo, debido a que son posibles numerosas variaciones. Por ejemplo, la teenología antes descrita puede aplicarse a motores V-6, 1-4, 1-6, V-12, bóxer de 4 cilindros y otros tipos de motores. El objeto de la presente divulgación incluye todas las combinaciones y subcombinaciones novedosas y no evidentes de los diversos sistemas y configuraciones, y otras características, funciones y/o propiedades divulgadas en la presente.

Las siguientes reivindicaciones señalan en particular determinadas combinaciones y subcombinaciones consideradas como novedosas y no evidentes. Estas reivindicaciones pueden hacer referencia a “un” elemento o “un primer” elemento o al equivalente de estos. Debe comprenderse que dichas reivindicaciones incluyen la incorporación de uno o más de dichos elementos, ninguno de los cuales requiere ni excluye dos o más de dichos elementos. Pueden reivindicarse otras combinaciones y subcombinaciones de las características, funciones, elementos y/o propiedades divulgados mediante la modificación de las presentes reivindicaciones o mediante la presentación de nuevas reivindicaciones en esta solicitud o en una solicitud relacionada. Dichas reivindicaciones, ya sean más amplias, más acotadas, iguales o diferentes en su alcance respecto de las reivindicaciones originales, tambien se consideran incluidas en el objeto de la presente divulgación.

Claims

REIVINDICACIONES:

1. Un método de motor, caracterizado porque comprende: ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC), el almacenamiento de agua se basa en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo del CAC, la humedad ambiente, y el flujo de recirculación de gases de escape (EGR).

2. El método de la reivindicación 1 , caracterizado porque el flujo de EGR es una cantidad determinada de flujo de EGR distinta de cero, la cantidad determinada se basa en un valor de salida de un sensor de flujo de EGR posicionado en un pasaje de EGR de baja presión posicionado entre un pasaje de escape corriente abajo de una turbina y un pasaje de admisión corriente arriba de un compresor mientras la EGR está fluyendo a una cantidad deseada de flujo de EGR determinada en función de condiciones de funcionamiento del motor.

3. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque el sensor de flujo de EGR es un sensor de presión diferencial en válvula (DPOV) y donde el flujo de EGR se estima en función de un valor de salida del sensor de DPOV, una temperatura de EGR, y un área de apertura de la válvula de EGR por un sensor de elevación de válvula de EGR.

4. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque la humedad ambiente puede medirse mediante un sensor de humedad posicionado en el pasaje de admisión corriente arriba del CAC y una salida del pasaje de EGR de baja presión y hacia el pasaje de admisión.

5. El método de la reivindicación 2, caracterizado porque el almacenamiento de agua se basa en una diferencia entre un contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC y un contenido de agua del aire de carga que sale del CAC, el contenido de agua del aire de carga que ingresa en el CAC se basa en la humedad ambiente y el flujo de EGR mientras la EGR está fluyendo a traves del pasaje de EGR de baja presión y el contenido de agua del aire de carga que sale del CAC se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno.

6. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el almacenamiento de agua es una tasa de almacenamiento de agua dentro del CAC o una cantidad de agua almacenada dentro del CAC.

7. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque ajustar los actuadores del motor en función de un almacenamiento de agua incluye ajustar uno o más de los siguientes: rejillas de la parrilla del vehículo, ventiladores de refrigeración del motor, o una bomba de refrigerante del CAC para reducir una eficacia de refrigeración del CAC en respuesta al aumento de la tasa de almacenamiento de agua por encima de una tasa umbral y donde ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua incluye reducir una apertura de una válvula de EGR posicionada en un pasaje de EGR de baja presión en respuesta al aumento de la tasa de almacenamiento de agua por encima de la tasa umbral.

8. El método de la reivindicación 6, caracterizado porque ajustar los actuadores del motor en función del almacenamiento de agua incluye aumentar el flujo de aire del motor para purgar el vapor condensando del CAC en respuesta al aumento de la cantidad de agua almacenada dentro del enfriador de aire de carga por encima de una cantidad umbral.

9. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el sensor de oxígeno es un sensor de oxígeno de admisión posicíonado en una salida del CAC.

10. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque la humedad ambiente se estima en función de uno o más de los siguientes: temperatura de admisión, presión de admisión y un ciclo de trabajo del limpiaparabrisas.

11. El metodo de la reivindicación 1, caracterizado porque la humedad ambiente se determina en función de datos meteorológicos recibidos de uno o más de los siguientes: una estación meteorológica, dispositivo remoto, o un sistema de entretenimiento y comunicaciones incorporado al vehículo.

12. Un método de motor, caracterizado porque comprende: ajustar los actuadores del motor en función de la tasa de almacenamiento de agua en un enfriador de aire de carga (CAC), la tasa de almacenamiento de agua se basa en un valor de salida de un sensor de oxígeno posicionado corriente abajo del CAC, una medición de humedad y una medición del flujo de recirculación de gases de escape (EGR) durante una primera condición cuando la EGR está fluyendo y la tasa de almacenamiento de agua se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno y la medición de humedad durante una segunda condición cuando la EGR no está fluyendo.

13. El método de la reivindicación 12, caracterizado porque la tasa de almacenamiento de agua se basa en una diferencia entre el agua que ingresa en el CAC y el agua que sale del CAC, el agua que ingresa en el CAC se basa en la medición de humedad y la medición del flujo de EGR y el agua que sale del CAC se basa en el valor de salida del sensor de oxígeno.

14. El método de la reivindicación 12, caracterizado porque ajustar los actuadores del motor incluye ajustar uno o más de los siguientes: sincronización de la chispa o flujo másico de aire en respuesta a que la tasa de almacenamiento de agua es negativa.

15. El método de la reivindicación 14, caracterizado porque ajustar la sincronización de la chispa incluye retrasar la sincronización de la chispa cuando una posición del pedal está aumentando y adelantar la sincronización de la chispa cuando la posición del pedal está debajo de una posición umbral.

16. El metodo de la reivindicación 12, caracterizado porque ajustar los actuadores del motor incluye ajustar uno o más de los siguientes: rejillas de la parrilla del vehículo, ventiladores de refrigeración del motor, ventiladores de refrigeración del CAC o una bomba de refrigerante del CAC para reducir una eficacia de refrigeración del CAC en respuesta al aumento de la tasa de almacenamiento de agua por encima de una tasa umbral.

17. El método de la reivindicación 12, caracterizado porque además comprende estimar una cantidad de almacenamiento de agua en función de la tasa de almacenamiento de agua y donde ajustar los actuadores del motor incluye aumentar el flujo de aire del motor para purgar el agua del CAC en respuesta al aumento de la cantidad de almacenamiento de agua por encima de una cantidad umbral.

18. El método de la reivindicación 12, caracterizado porque la medición del flujo de EGR es uno o más de los siguientes: EGR de baja presión o de alta presión donde la EGR se inyecta mediante una salida de EGR en un pasaje de admisión corriente arriba del CAC y donde la medición de humedad se realiza mediante un sensor de humedad posicionado corriente arriba del CAC y corriente arriba de la salida de EGR.

19. Un sistema de motor, caracterizado porque comprende: un colector de admisión; un enfriador de aire de carga posicionado corriente arriba del colector de admisión en un pasaje de admisión; un sensor de oxígeno posicionado en una salida del enfriador de aire de carga; un pasaje de recirculación de gases de escape (EGR) de baja presión acoplado entre un pasaje de escape corriente abajo de una turbina y el pasaje de admisión corriente arriba de un compresor, el pasaje de EGR incluye una válvula de EGR de baja presión y sensor de DPOV de baja presión para medir el flujo de EGR de baja presión; un sensor de humedad posicionado en el pasaje de admisión corriente arriba del pasaje de EGR de baja presión; y un controlador con instrucciones legibles por computadora para ajustar el funcionamiento del motor en respuesta a una tasa de almacenamiento de agua en el enfriador de aire de carga, la tasa de almacenamiento de agua se basa en un valor de salida del sensor de oxígeno, un valor de salida del sensor de humedad y el flujo de EGR de baja presión medido cuando la EGR de baja presión está fluyendo.

20. El sistema de la reivindicación 19, caracterizado porque además comprende un sistema de EGR de alta presión acoplado entre el pasaje de escape corriente arriba de la turbina y el pasaje de admisión corriente abajo del compresor y corriente arriba del CAC, el pasaje de EGR de alta presión incluye una válvula de EGR de alta presión y el sensor de DPOV de alta presión para medir el flujo de EGR de alta presión y donde la tasa de almacenamiento de agua además se basa en el flujo de EGR de alta presión medido cuando la EGR de alta presión está fluyendo.