識別環境狀況的系統和方法

2023-06-11 11:03:51 1

識別環境狀況的系統和方法
【專利摘要】本發明涉及識別環境狀況的系統和方法。提供了估算用於確定增壓空氣冷卻器中的冷凝物形成的環境溼度值的方法和系統。根據增壓空氣冷卻器效率和風窗玻璃雨刮器速度閾值確定環境溼度值。溼度值被用於計算增壓空氣冷卻器中的冷凝物的量，並且控制發動機系統，從而減少冷凝物形成和發動機熄火。
【專利說明】識別環境狀況的系統和方法
【背景技術】
[0001]渦輪增壓發動機可使用增壓空氣冷卻器(CAC)在壓縮空氣進入發動機之前冷卻來自渦輪增壓器的壓縮空氣。依據進氣的冷卻程度和溼度，尤其在潮溼或下雨天氣條件下，當進氣冷卻至低於水露點時，在CAC中可形成冷凝物。當進氣包括再循環排氣時，冷凝物會變為酸性並且腐蝕CAC外殼。在水冷空氣冷卻器的情況中，腐蝕會導致空氣充氣、大氣以及可能的冷卻液之間的洩漏。冷凝物可聚集在CAC內，並且然後在增加的空氣品質流量時間中被立即抽吸至發動機中，增加了發動機熄火的機會。
[0002]其他解決冷凝物形成的嘗試包括限制進氣行進通過CAC或者限制冷卻至CAC的環境空氣流。Craig等人在U.S.6408831中示出了一個示例性方法。其中，進氣溫度由環境空氣流限制系統和進氣流限制系統控制。控制器定義這些限制裝置的位置，以響應於環境溫度和大氣溫度和溼度。
[0003]然而，本文的發明人已認識到這些系統所存在的潛在問題。具體地，響應於環境空氣溫度和溼度的上述控制系統在一些情況下會減少冷凝物；然而，這些變量可能不會準確地跟蹤CAC中的冷凝物水平。另外，不是所有車輛均會配備溼度傳感器。因此，可能使用其他變量調節如上所述的控制系統，這可能不能準確地估算CAC的冷凝物形成。因此，可能不能充分地減少冷凝物形成和發動機熄火。

【發明內容】

[0004]在一個示例中，通過調節工作參數的方法可解決如上所述問題，例如調節格柵百葉窗或者CAC吹掃操作，以響應於CAC中的冷凝物形成。冷凝物形成可基於環境溼度，並且溼度可基於CAC效率。按這種方式，可確定更準確的CAC冷凝物水平，以及使用該更準確的CAC冷凝物水平控制其他發動機系統，從而降低冷凝物形成和發動機熄火。
[0005]如一個示例，響應於CAC冷凝物水平，可調節發動機工作參數。調節發動機工作參數可包括調節格柵百葉窗系統、電扇以及通過CAC的氣流。通過增加進氣節氣門的開啟、調節可變容量CAC的閥和/或將變速器檔位降檔，可以調節通過CAC的氣流。CAC中的冷凝物的量還可被用於啟動CAC冷凝物吹掃操作，以及控制變速器檔位降檔操作，從而減少發動機熄火。CAC冷凝物水平可基於可以由CAC效率確定的環境溼度。在一個示例中，當CAC效率大於閾值時，可設定較高的溼度值，推斷出雨的存在。在另一個示例中，當CAC效率小於閾值時，可設定較低的溼度值。較高的溼度值可以基本是100%，而較低的溼度值可小於所述較高的溼度值。CAC效率可基於CAC入口和出口溫度，這樣當車輛速度大於閾值時，提供橫跨CAC的充分的流量。另外，當風窗玻璃雨刮器速度高於閾值速度時，溼度值可被估算為所述較高的溼度值。
[0006]在另一個示例中，調節工作參數包括控制變速器檔位降檔操作，從而減少發動機熄火，以響應於所估算的增壓空氣冷卻器中的冷凝物的量。
[0007]在另一個示例中，基於風窗玻璃雨刮器速度估算增壓空氣冷卻器效率。
[0008]在另一個示例中，風窗玻璃雨刮器速度還與增壓空氣冷卻器效率相關，並且雨刮器速度閾值被用於估算溼度值，以便計算增壓空氣冷卻器冷凝物水平以及充分控制工作參數。
[0009]在另一個示例中，用於發動機的方法包含:在第一狀況中，當增壓空氣冷卻器效率大於閾值時，設定高溼度條件，確定增壓空氣冷卻器冷凝物水平，並且調節發動機工作參數；以及在第二狀況中，當增壓空氣冷卻器效率小於閾值時，設定低溼度條件，確定增壓空氣冷卻器冷凝物水平，並且調節發動機工作參數。
[0010]在另一個示例中，高溼度條件是100%，而低溼度條件小於100%。
[0011]在另一個示例中，發動機工作參數包括格柵百葉窗系統、電扇、可變容量增壓空氣冷卻器、增壓空氣冷卻器吹掃操作、節氣門開啟以控制氣流速率以及降檔操作中的一個或更多個。
[0012]在另一個示例中，本方法還包含響應於風窗玻璃雨刮器速度超過閾值，確認高溼度條件。
[0013]在另一個示例中，增壓空氣冷卻器效率基於增壓空氣冷卻器入口和出口處的溫度、閾值範圍內的車輛速度以及風窗玻璃雨刮器速度中的一個。
[0014]在另一個示例中，增壓空氣冷卻器效率隨著增壓空氣冷卻器出口溫度的降低以及風窗玻璃雨刮器速度的增加而增加。
[0015]在另一個示例中，用於發動機的方法包含響應於環境溼度調節工況，所述環境溼度基於增壓空氣冷卻器效率和風窗玻璃雨刮器狀況。
[0016]在另一個示例中，所述調節包括通過減小格柵百葉窗系統的開啟、減小電扇的旋轉速度、啟動吹掃程序、控制降檔操作以及通過節氣門開啟速率控制空氣品質流率中的一個或更多個來減少冷凝物形成，並且其中環境溼度隨著增壓空氣冷卻器效率和風窗玻璃雨刮器速度的增加而增加。
[0017]應該理解，提供上述
【發明內容】
是以簡化的形式介紹所選概念，其將在【具體實施方式】中得到進一步說明。這並不意味著確立要求保護的主題的關鍵或必要特徵，所述主題的範圍由所附權利要求唯一限定。另外，要求保護的主題不限於解決上述或在本發明中的任何部分中指出的任何缺點的實施方式。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是包括增壓空氣冷卻器的示例性發動機系統的示意圖。
[0019]圖2示出了圖示說明用於確定增壓空氣冷卻器中的冷凝物水平的方法的流程圖。
[0020]圖3呈現出用於估算在冷凝物模型中使用的溼度值的方法。
[0021]圖4示出了響應於冷凝物水平的示例性的發動機執行器調節，其中冷凝物水平基於根據CAC效率和雨刮器速度推斷的溼度值。
【具體實施方式】
[0022]以下描述涉及使用位於發動機系統(例如圖1所示系統)中的增壓空氣冷卻器(CAC)的效率來估算環境溼度的系統和方法。環境溼度值可被用於冷凝物模型中，如圖2所示，以確定CAC中的冷凝物形成。冷凝物形成信息然後可被用於調節發動機執行器和啟動發動機控制程序，從而減少冷凝物形成和發動機熄火。通過確定更準確的溼度值的方法，例如圖3所示方法，可以改進冷凝物模型。風窗玻璃雨刮器速度可被用於確認高溼度值和推斷雨的存在。圖4呈現出響應於冷凝物形成的示例性發動機執行器調節，所述冷凝物形成基於由CAC效率和雨刮器速度推斷的溼度值。
[0023]圖1示出了示意性示出的機動車輛102中的發動機系統100的示例性實施例。發動機系統100可被包括在車輛內，例如路面車輛等其他類型的車輛。雖然將參考車輛描述發動機系統100的示例性應用，但應明白可使用各種類型的發動機和車輛推進系統，包括客車、卡車等等。
[0024]在所示實施例中，發動機10是連接至渦輪增壓器13的升壓發動機，渦輪增壓器13包含由渦輪16驅動的壓縮機14。具體地，新鮮空氣沿進氣道42經空氣淨化器11被引入發動機10並且流至壓縮機14。壓縮機可以是合適的進氣壓縮機，例如馬達驅動或者驅動軸驅動的機械增壓器壓縮機。在發動機系統100中，壓縮機示出為渦輪增壓器壓縮機，其經軸19被機械連接至渦輪16，其中通過膨脹發動機排氣來驅動渦輪16。在一個實施例中，壓縮機和渦輪可被連接至雙渦管渦輪增壓器內。在另一個實施例中，渦輪增壓器可以是可變幾何渦輪增壓器(VGT)，其中渦輪幾何形狀依據發動機轉速和其他工況而主動變化。
[0025]如圖1所示，壓縮機14通過增壓空氣冷卻器(CAC)18連接至節氣門20。例如，CAC可以是空氣-空氣或者空氣-水熱交換器。節氣門20被連接至發動機進氣歧管22。自壓縮機，熱壓縮空氣充氣進入CAC18的入口，當其行進通過CAC時冷卻，並且然後退出通過節氣門至進氣歧管。來自車輛外部的環境氣流116可通過車輛前端處的格柵112並且橫穿CAC進入發動機10，從而有助於冷卻增壓空氣。當環境空氣溫度降低時，或者在潮溼或者下雨天氣條件中，冷凝物可形成於和聚集在CAC中，其中增壓空氣冷卻至低於水露點。當增壓空氣包括再循環排氣時，冷凝物會變為酸性並且腐蝕CAC外殼。在水冷空氣冷卻器的情況中，腐蝕會導致空氣充氣、大氣以及可能的冷卻液之間的洩漏。另外，可在CAC底部收集冷凝物，並且然後在加速(或者踩加速器踏板)過程中被立即抽吸至發動機中，從而增加發動機熄火的機會。因此，如本文參考圖2-4所述，CAC中的冷凝物形成可被計算並且用於調節其他發動機系統組件，從而控制冷凝物形成和減少發動機熄火的機會。
[0026]CAC18還可以是可變容量CAC。在該情況中，CAC18可包括閥，從而響應於增壓空氣冷卻器內的冷凝物形成以及發動機負荷狀況而選擇性地調製行進通過增壓空氣冷卻器18的進氣量和進氣流速。通過調節所述閥，可增加通過CAC的不同區段的氣流，吹掃來自CAC的那些區段的冷凝物。通過增加節氣門20的開啟，可進一步增加通過CAC的氣流。
[0027]可實施各種吹掃過程，從而移除CAC中的冷凝物。通過增加通過CAC的氣流，冷凝物可從CAC內部去除並進入發動機。在例如踩加速器踏板的車輛驅動狀況中，該車輛驅動狀況增加空氣品質流量和通過CAC的氣流，可自動吹掃CAC。變速器檔位降檔也可增加氣流(以下參考變速器系統150進一步描述)。在減速事件中，通過開啟節氣門和/或使變速器檔位降檔而增加氣流，可吹掃來自CAC的冷凝物。在減速事件中，通過使變速器檔位降檔，可增加發動機轉速，從而增加氣流。因此，在減速事件中，可吹掃來自CAC的冷凝物，從而減少發動機熄火的機會。在另一個示例中，可以使用周期性的主動式(pro-active)冷凝物清除循環吹掃來自CAC的冷凝物。可響應於CAC中的冷凝物水平和其他系統變量執行清除循環。在清除循環中，可增加通過CAC的氣流，以吹掃冷凝物，同時調節發動機執行器，以維持扭矩和提高發動機性能。[0028]在圖1所示的實施例中，由歧管空氣壓力(MAP)傳感器24感測進氣歧管內的空氣充氣的壓力，以及由升壓傳感器124感測升壓。壓縮機旁通閥(未示出)可以串聯連接在壓縮機14的入口和出口之間。壓縮機旁通閥可以是常閉閥，其經配置在所選工況下開啟，以釋放過多升壓。例如，在降低發動機轉速的狀況期間，可開啟壓縮機旁通閥，從而避免壓縮機喘振。
[0029]進氣歧管22通過一系列進氣閥(未示出)連接至一系列燃燒室31。發動機10的每個燃燒室可包括其中設置有活塞(未示出)的燃燒室壁。活塞可被連接至曲軸140，以便活塞的往復運動被轉換成曲軸的旋轉運動。曲軸140可以經中間變速器系統150連接到車輛的至少一個驅動輪。變速器系統150可包括具有多個分立的齒輪比、離合器等的多個固定檔位自動變速器。在一個示例中，變速器可僅具有8個分立的前進檔和I個倒檔。此外，起動機馬達可經飛輪連接至曲軸140，從而能夠實現發動機10的起動操作。
[0030]發動機輸出扭矩可被傳輸至液力變矩器(未示出)，從而驅動自動變速器系統150。此外，包括前進離合器154的一個或更多個離合器可被嚙合，從而推動汽車。在一個示例中，液力變矩器可被稱為變速器系統150的組件。此外，變速器系統150可包括多個齒輪式離合器152，其可按照需要嚙合，從而激活多個固定變速器齒輪比。具體地，通過調節多個齒輪式離合器152的嚙合，可在較高檔位(也就是，具有較低齒輪比的檔位)和較低檔位(也就是，具有較高齒輪比的檔位)之間變換變速器。這樣，齒輪比差異能夠在較高檔位中時實現變速器兩端的較低扭矩倍增，而在較低檔位中時，實現變速器兩端的較高扭矩倍增。車輛可具有六個可用檔位，其中變速器檔位六(變速器第六檔位)是最高的可用檔位，而變速器檔位一(變速器第一檔位)是最低的可用檔位。在其他實施例中，車輛可具有多於或少於六個的可用檔位。
[0031]控制器可改變所述變速器檔位(例如，使變速器檔位升檔或降檔)，從而調節從變速器和液力變矩器兩端傳輸至車輪156的扭矩量(也就是發動機軸輸出扭矩)。當車輛使變速器檔位降檔時，發動機轉速增加。伴隨著節氣門開啟，這增加了通過發動機的空氣品質流率(例如，空氣品質流量或者質量空氣流量)。這樣，處於較低檔位時，空氣品質流量增加。空氣品質流量可以在多檔位降檔過程中進一步增加。控制器可根據質量空氣流量(MAF)傳感器120測量空氣品質流量，空氣品質流量能夠近似於通過增壓空氣冷卻器的氣流。這樣，空氣品質流量增加，通過CAC的氣流增加。控制器然後可使用該信息來控制其他發動機組件和處理，例如檔位變換。
[0032]燃燒室31經一系列排氣門(未示出)進一步連接至排氣歧管36。在所示實施例中，示出了單個排氣歧管36。然而，在其他實施例中，排氣歧管可包括多個排氣歧管區段。具有多個排氣歧管區段的配置可使來自不同燃燒室的流出物被引導至發動機系統中的不同位置。通用或寬域排氣氧(UEGO)傳感器126被示出為連接至渦輪16上遊的排氣歧管36。可替換地，雙態排氣氧傳感器可替代UEGO傳感器126。
[0033]如圖1所示，來自一個或更多個排氣歧管區段的排氣被引導至渦輪16，從而驅動渦輪。當期望減少的渦輪扭矩時，一些排氣可被引導改為通過廢氣門(未示出)，繞過渦輪。來自渦輪和廢氣門的組合流然後流經排放控制裝置70。通常，一個或更多個排放控制裝置70可包括一個或更多個排氣後處理催化劑，其經配置催化地處理排氣流，從而降低排氣流中的一種或更多種物質的量。[0034]來自排放控制裝置70的所有或部分的被處理排氣可經排氣管35釋放至大氣。然而，取決於工況，一些排氣可改為轉向EGR通道51，通過EGR冷卻器50和EGR閥52，到達壓縮機14的入口。以這種方式，壓縮機經配置接納自渦輪16下遊捕集的排氣。可開啟EGR閥，從而允許受控的被冷卻的排氣量到達壓縮機入口，以用於期望的燃燒和排放控制性能。以這種方式，發動機系統100適於提供外部的低壓(LP) EGR。除了發動機系統100中的相對長的LP EGR流徑之外，壓縮機的旋轉還將具有極好的均勻性的排氣提供至進氣充氣。此外，EGR分支和混合點的布置提供了排氣的有效冷卻，以用於增加的可用EGR質量和提高的性能。
[0035]機動車輛102還包括冷卻系統104，其使冷卻液循環通過內燃發動機10來吸收廢熱，並且分別經冷卻液管路82和84將加熱的冷卻液分布至散熱器80和/或加熱器核心90。特別地，圖1示出了冷卻系統104，其連接至發動機10並且經發動機驅動的水泵86將來自發動機10的發動機冷卻液循環至散熱器80，然後經冷卻液管路82返回至發動機10。發動機驅動的水泵86可經前端附件驅動器(FEAD)SS連接至發動機，並且經帶子、鏈條等與發動機轉速成比例地旋轉。具體地，發動機驅動的水泵86使冷卻液循環通過汽缸體、蓋等中的通道，從而吸收發動機熱量，該熱量之後經散熱器80傳遞至環境空氣。在發動機驅動的水泵86是離心泵的示例中，所產生的壓力(以及所產生的流量)可以與曲軸速度成比例，在圖1所示示例中，其直接與發動機轉速成比例。在另一個示例中，可使用馬達控制的泵，其能夠獨立於發動機旋轉而調節。可以通過位於冷卻管路82中的恆溫器閥38調節冷卻液的溫度，所述恆溫器閥38可以在冷卻液到達閾值溫度之前保持關閉。
[0036]發動機系統100可包括將冷卻氣流向著CAC18引導的電扇92、發動機冷卻系統104或者其他發動機系統組件。在一些實施例中，電扇92可以是發動機冷卻風扇。發動機冷卻風扇可被連接至散熱器80，以便在車輛馬達102緩慢移動或者在發動機正在運行時停止的時候維持氣流通過散熱器80。可以由控制器12控制風扇旋轉速度或者方向。在一個示例中，發動機冷卻風扇還可向著CAC18引導冷卻氣流。可替換地，電扇92可被連接至由發動機曲軸驅動的發動機附件驅動系統。在其他實施例中，電扇92可用作專用CAC風扇。在該實施例中，電扇可被連接至CAC或者被放置在將氣流直接引導向CAC的位置。在另一個實施例中，可以具有兩個或者更多個電扇。例如，一個電扇可被連接至散熱器(如圖所示)以用於發動機冷卻，而其他電扇可被連接至其他地方以用於將冷卻空氣直接引導向CAC。在該示例中，可分離地控制(例如，以不同的旋轉速度)兩個或更多個電扇，從而向其各個組件提供冷卻。
[0037]如上所述，冷卻液可流經冷卻液管路82和/或流經冷卻液管路84到達加熱器核心90，其中熱量可被傳遞至乘客廂106，並且冷卻液流回至發動機10。在一些示例中，發動機驅動的水泵86可操作為循環冷卻液通過冷卻液管路82和84。
[0038]圖1還示出了控制系統28。控制系統28可通信地連接至發動機系統100的各種組件，從而實施控制程序和此處所述動作。例如，如圖1所示，控制系統28可包括電子數字控制器12。控制器12可以是微型計算機，包括微處理器單元、輸入/輸出埠、用於可執行程序和校準值的電子存儲介質、隨機存取存儲器、保活存儲器以及數據總線。如圖所示，控制器12可接收來自多個傳感器30的輸入，所述傳感器可包括用戶輸入和/或傳感器(例如變速器檔位位置、加速器踏板輸入、制動器輸入、變速器選擇器位置、車輛速度、發動機轉速、通過發動機的質量氣流、升壓、環境溫度、環境溼度、進氣溫度、風扇速度等等)、冷卻系統傳感器(例如，冷卻液溫度、風扇速度、乘客廂溫度、環境溼度等等)、CAC18傳感器(例如CAC入口氣溫和壓力、CAC出口氣溫和壓力等)以及其他。另外，控制器12可接收來自GPS34和/或車輛馬達102的車載式通信和娛樂系統26的數據。
[0039]車載式通信和娛樂系統26可經各種無線協議與無線通信裝置40通信，例如無線網絡、基站傳輸和/或其組合。從車載式通信和娛樂系統26獲得的數據可包括實時和預測的天氣狀況。可從各種無線通信裝置應用軟體和天氣預報網站獲得天氣狀況，例如溫度、降水(例如，雨、雪、冰雹等)以及溼度。自車載式通信和娛樂系統獲得的數據可包括對當前位置以及沿計劃行進路線的未來位置的當前和預測的天氣狀況。
[0040]在其他實施例中，可以從其他信號或者傳感器(例如，降雨傳感器)推斷雨的存在。在一個示例中，可以從車輛風窗玻璃雨刮器開啟/關閉信號推斷雨。具體地，在一個示例中，當開啟風窗玻璃雨刮器時，信號可被發送至控制器12以表示有雨。控制器可使用該信息來預測CAC中冷凝物形成的可能性，並且調節車輛執行器，例如電扇92和/或格柵百葉窗系統110。
[0041]此外，控制器12可與各種執行器32通信，所述執行器32可包括發動機執行器(例如，燃料噴射器、電子控制的進氣節流板、火花塞等等)、冷卻系統執行器(例如，乘客廂氣候控制系統中的空氣處理通氣口和/或換向閥等等)以及其他。在一些示例中，存儲介質可通過表示可由處理器執行的指令的計算機可讀數據編程，以便執行以下所述方法以及可預計但未具體列出的其他變體。
[0042]如本文所述，自發動機傳遞至冷卻液的廢熱的量可隨工況而改變，因此影響傳遞至氣流的熱量的量。例如，因為減少了發動機輸出扭矩或者燃料流量，所以產生的廢熱的量也按比例減少。
[0043]機動車輛102還包括提供開口(例如，格柵開口、緩衝器開口等等)的格柵112，以用於接收通過或者接近車輛前端和進入發動機艙室的環境氣流116。可以通過散熱器80、電扇92以及其他組件使用該環境氣流116以保持發動機和/或變速器冷卻。此外，環境氣流116可抵制來自車輛空調系統的熱量，並且能夠改善配備有CAC18的渦輪增壓/機械增壓發動機的性能，其中CAC18降低了進入進氣歧管/發動機的空氣溫度。可調節電扇92以便進一步增加或者減少流至發動機組件的空氣。此外，專用的CAC風扇可包括在發動機系統中，並且用於增加或者降低至CAC的空氣流量。
[0044]格柵百葉窗系統110包含一個或更多個格柵百葉窗114，其經配置調節通過格柵112接收的氣流量。格柵百葉窗114可覆蓋車輛的前部區域，例如，恰好從發動機罩的下方跨至緩衝器的底部的區域。通過覆蓋CAC進氣，減小了阻力，並且減少了外部冷卻空氣進入CAC0在一些實施例中，通過控制器可協調移動所有格柵百葉窗。在其他實施例中，格柵百葉窗可被分成子區域，並且控制器可獨立調節每個區域的開啟/關閉。每個子區域可包含一個或更多個格柵百葉窗。格柵百葉窗114可在開啟的位置和關閉的位置之間移動，並可被保持在任一位置或者其多個中間位置。
[0045]通過調節不同發動機控制或者工作參數，例如格柵百葉窗開啟和電扇操作，控制器可調節CAC的效率。CAC效率可以是CAC冷卻增壓空氣的效率如何的一種測量。例如，高CAC效率可指示增加的增壓空氣冷卻，並產生較低的CAC出口溫度。可替換地，低CAC效率可指示降低的增壓空氣冷卻，並產生較高的CAC出口溫度。隨著CAC效率增加和CAC出口處的出口溫度的降低，CAC中的冷凝物形成可以增加。
[0046]在例如下雨的高溼度條件期間，冷凝物形成會增加。這是下雨/潮溼增加了 CAC的冷卻效率所致。因此，CAC效率可被用於推斷下雨和高溼度的存在。類似地，風窗玻璃雨刮器速度也可指示下雨，並且被用於推斷高溼度條件。在另一個示例中，風窗玻璃雨刮器開啟/關閉信號可指示雨的存在。風窗玻璃雨刮器速度和CAC效率可被用於設置環境溼度值，該值可被用於確定CAC中的冷凝物形成。車輛還可配備有連接至雨刮器馬達的雨傳感器，其中雨刮器馬達速度是降雨強度的函數並且還可用於推斷溼度和CAC效率。
[0047]冷凝物形成可以是CAC中的冷凝物形成的速率或者冷凝物的量。基於發動機工況，可確定CAC中的冷凝物的量或水平。這些工況可包括空氣品質流量、環境溫度和壓力、CAC溫度和壓力(例如，CAC入口和出口處的溫度和壓力)、EGR量、溼度和發動機負荷。冷凝物水平可以使用上述條件的組合來估算和/或使用冷凝物模型來計算。參考圖2-3，以下詳細呈現出關於這些方法的細節。圖2所呈現的冷凝物模型使用環境溼度來計算CAC中的冷凝物水平。溼度可以根據溼度傳感器確定，或者如果溼度傳感器不可用，則被假定為100%。然而，在低溼度天氣狀況下，這可能過高估計CAC中的冷凝物形成。因此，在一些示例中，當響應於冷凝物的量調節發動機執行器、系統或者工作參數時，在冷凝物到達閾值水平之前可做出調節。例如，如果控制器響應於CAC冷凝物水平高於閾值而關閉格柵百葉窗，則在冷凝物實際到達閾值水平之前，可關閉格柵百葉窗。
[0048]用於更準確地估算溼度的方法可改善冷凝物模型，允許發動機執行器調節以響應於僅當CAC中的冷凝物水平實際為高(例如，在高溼度條件期間)時才出現的冷凝。該方法可包括基於發動機工況設置溼度百分比。這些工況可包括CAC效率和風窗玻璃雨刮器速度。可以根據CAC入口或出口溫度確定CAC效率。例如，處於高效率水平時，溼度可被設置為較高的百分比。在一些實施例中，如果CAC效率高於閾值水平，則溼度可被假定為高並且設置為100%。在其他實施例中，可以通過風窗玻璃雨刮器開啟/關閉信號或者風窗玻璃雨刮器速度確認聞溼度。例如，如果雨刮器開啟，或者雨刮器速度聞於闡值速度，則聞溼度可被確認並且設置為100%。在一些示例中，該百分比可以是低於100%的值。在又一個實施例中，可僅用雨刮器速度確定冷凝物模型的溼度。以這種方式，溼度可隨著CAC效率和風窗玻璃雨刮器速度的增加而增加。
[0049]車輛速度還可影響CAC效率。在車輛速度窗口內，可更準確地估算CAC效率。在一個示例中，乾燥條件下的CAC兩端的溫差可與相同車輛速度下在下雨或者潮溼條件期間的CAC兩端的溫差相比較。CAC效率中的增量可指示較高的溼度條件。例如，在緩慢行駛狀況期間，CAC外部的水分蒸發可增加效率。比較預期的CAC溫度和雨刮器工作時的值可獲得在CAC兩端的增加的溫差，這是因為蒸發/對流作用引起的。在較低的車輛速度或者怠速時，CAC效率估算可能不太準確。因此，當車輛速度低於閾值時，僅雨刮器速度和/或操作可指示下雨和高溼度。在一個實施例中，當車輛速度高於閾值(其中閾值大於零，以便車輛移動至少閾值量)時，直到此時基於所述溫差估算CAC效率。
[0050]在一個實施例中，風窗玻璃雨刮器速度可以與CAC效率相關並且被映射到CAC效率。以這種方式，CAC效率可基於風窗玻璃雨刮器速度以及車輛速度。具體地，風窗玻璃雨刮器速度可對應於CAC效率值。例如，快速的雨刮器速度可以對應於高CAC效率值。以這種方式，CAC效率可以隨著風窗玻璃雨刮器速度的增加而增大。雨刮器速度閾值可以對應於CAC效率閾值。以這種方式，可單獨使用雨刮器速度推斷溼度值，以便計算CAC冷凝物水平，並且隨後控制發動機執行器。
[0051]在可替換的實施例中，風窗玻璃雨刮器速度和/或CAC效率可被用於推斷高溼度或者下雨狀況，並且直接控制發動機執行器以增加或者減小CAC效率。例如，如果CAC效率為高並且推斷出高溼度，則控制器可假定增加的冷凝物形成。如果CAC效率高於閾值，則控制器可調節不同的發動機執行器來控制CAC中的冷凝物形成。
[0052]響應於CAC效率、雨刮器速度以及CAC中的冷凝物水平，各種發動機工作參數可以被調節以控制冷凝物形成。這些工作參數可控制格柵百葉窗開啟、電扇操作、可變容量CAC值、降檔操作以及CAC吹掃操作。響應於CAC冷凝物水平，可調節和/或觸發上述系統。在一個示例中，響應於冷凝物水平高於閾值，控制器可減少格柵百葉窗的開啟和/或減少電扇旋轉(或者關閉)。可替換地或者附加地，CAC吹掃操作可以啟動並且涉及增加通過CAC的氣流。可以通過增加節氣門開啟、調節可變容量CAC閥或者降檔變速器檔位而增加氣流。還可響應於冷凝物水平控制降檔操作，包括多檔位降檔。例如，響應於冷凝物高於閾值水平，多檔位降檔可通過中間檔位進行。具體地，變速器可從較高檔位降檔至中間檔位，並且然後降檔至所請求的更低的檔位。以這種方式，在從中間檔位降檔至更低檔位之前，可以在中間檔位以較低的氣流速率吹掃來自CAC的冷凝物。因此，可降低發動機熄火的機會。
[0053]以這種方式，響應於CAC效率，溼度值可被設置，並且然後用於確定增壓空氣冷卻器中的冷凝物形成。CAC效率可基於CAC入口和出口溫度。當CAC效率大於閾值時，可將溼度值設置為較高的溼度值。當風窗玻璃雨刮器速度高於閾值速度時，可確認較高的溼度值。可替換地，當CAC效率小於閾值時，可將溼度值設置為較低的溼度值。冷凝物形成可包括CAC中的冷凝物的量(或者水平)。該冷凝物的量然後可被用作各種控制動作的觸發器，從而調節CAC中的冷凝物形成，例如調節格柵百葉窗系統、電扇以及通過CAC的氣流中的一個或更多個。通過CAC的氣流可以通過增加進氣節氣門開啟、調節可變容量增壓空氣冷卻器的閥和降檔變速器檔位中的一個或更多個而被調節。CAC中的冷凝物的量還可被用於啟動增壓空氣冷卻器冷凝物吹掃操作。CAC中的冷凝物的量可進一步用於控制變速器檔位降檔操作，以減少發動機熄火。另外或者可替換地，風窗玻璃雨刮器速度可與車輛速度包絡內的CAC效率相關。之後可以通過風窗玻璃雨刮器速度和車輛速度估算CAC效率，或者所述效率可基於風窗玻璃雨刮器速度和車輛速度而更新/調節。可替換地，可以基於雨傳感器和車輛速度來調節所述效率。
[0054]現在轉向圖2，其提供了用於估算存儲在CAC內的冷凝物的量的方法200。基於CAC處相對於閾值的冷凝物的量，可啟動控制CAC冷凝物的不同的調節或者程序。
[0055]本方法在步驟202開始於確定發動機工況。這些工況可包括:環境狀況(例如，環境溫度和溼度)、CAC狀況(例如，入口和出口溫度和壓力、通過CAC的流速等)、空氣品質流量、MAP、EGR流、發動機轉速和負荷、發動機溫度、升壓等等。接下來，在步驟204處，程序確定是否已知環境溼度。在一個示例中，可基於連接至發動機的溼度傳感器的輸出得知環境溼度。在另一個示例中，溼度可以自下遊的UEGO傳感器推斷或者從信息電子裝置(infotronics)(例如，網際網路連接、車輛導航系統等等)或者雨/雨刮器傳感器信號獲得。如果溼度未知(例如，如果發動機不包括溼度傳感器)，則在步驟206可基於所推斷的狀況設置溼度，如圖3詳細描述的。然而，如果已知溼度，則由溼度傳感器提供的已知的溼度值可在步驟208處被用作溼度設置。
[0056]環境溫度和溼度可被用於確定進氣的露點，其還會進一步受到進氣中的EGR量(例如EGR可具有不同於大氣中的空氣的溼度和溫度)的影響。露點和CAC出口溫度之間的差異，以及CAC中的壓力指示在冷卻器中是否將形成冷凝物，並且質量空氣流量可以影響在冷卻器中實際聚集的冷凝物的量。在步驟210處，算法可根據CAC出口溫度和壓力計算CAC出口處的飽和蒸氣壓力。然後在步驟212處，算法計算該飽和蒸氣壓力下的水的質量。最後，在步驟214處，通過從環境空氣中的水的質量中減去CAC出口處的飽和蒸氣壓力條件下的水的質量以及保持夾帶在空氣流中的量，確定CAC出口處的冷凝物形成速率。在步驟216處，通過確定冷凝物測量之間的時間量，方法200可以在步驟218處確定自最後的測量起CAC內的冷凝物的量。通過將在步驟218處估算的冷凝物值加入到先前的冷凝物值中，並且然後在步驟220減去自最後的程序起的任何冷凝物損失(也就是，例如經吹掃程序移除的冷凝物的量)，從而在步驟222處計算CAC中的當前的冷凝物量。如果CAC出口溫度高於露點，則冷凝物損失可假定為零。如果CAC出口溫度高於露點，則可以發生一小部分的蒸發。可替換地，在步驟220處，移除的冷凝物的量可根據空氣品質被建模或憑經驗確定，並且隨每次軟體任務循環(也就是，隨程序200的每次運行)而積分。
[0057]在步驟224處，響應於在步驟222處確定的冷凝物量的量或水平，控制器可調節一個或多個發動機工作參數。調節工作參數可包括調節格柵百葉窗系統、電扇以及通過CAC的氣流中的一個或更多個。可以通過增加進氣節氣門開啟、調節可變容量CAC的閥和/或降檔變速器檔位中的一個或更多個來調節通過CAC的氣流。調節工作參數還可包括啟動CAC冷凝物吹掃操作和控制變速器檔位降檔操作，從而減少發動機熄火。當CAC冷凝物水平高於閾值時，可調節工作參數以減少冷凝物形成。這可包括減小格柵百葉窗的開啟、降低電扇的旋轉速度、啟動吹掃程序以及控制降檔操作。在一個示例中，如果在步驟222處發現的冷凝物水平高於閾值，則在步驟224處作為響應，可關閉一個或更多個格柵百葉窗。在另一個示例中，如果冷凝物水平高於閾值，則通過開啟進氣節氣門和吹掃來自CAC的冷凝物，控制器可增加通過CAC的氣流。當CAC冷凝物低於閾值時，可響應於額外的發動機工況(例如，發動機溫度和發動機驅動狀況)調節發動機工作參數。例如，如果冷凝物水平低於閾值，則在步驟224處，在滿足其他發動機工況例如發動機溫度高於上限閾值的情況下，程序可增大電扇速度。以這種方式，可調節發動機工作參數，以響應於CAC中的冷凝物形成，並且所述冷凝物形成可以基於如圖3所確定的環境溼度。
[0058]圖3提供了用於估算在圖2所示的冷凝物模型中使用的溼度值的方法。可以根據CAC效率和風窗玻璃雨刮器速度，連同車輛速度來估算溼度。該信息之後可被用於確定CAC中的冷凝物形成，以及控制其他發動機系統，從而減少冷凝物形成和發動機熄火。例如，可調節發動機執行器，從而如上所述地控制冷凝物形成、吹掃操作或者換檔操作。
[0059]方法300開始於步驟301，其中控制器確定車輛速度是否在工作窗口內。例如，車輛可能需要在閾值範圍內以準確地估算CAC效率。在一個示例中，車輛速度可能需要高於閾值速度，以估算CAC效率。如果車輛速度不在閾值範圍內，則程序繼續至步驟312以評定風窗玻璃雨刮器操作(以下進一步描述)。例如，如果車輛速度小於閾值速度，例如處於怠速狀況，則可根據風窗玻璃雨刮器操作確定溼度。[0060]然而，如果車輛速度在閾值範圍內，則程序繼續至步驟302，其中控制器確定CAC的入口和出口溫度。這些溫度可以在步驟304處使用，以通過與相同的車輛速度的乾燥條件下的已知溫差的比較來估算CAC效率。例如，低CAC出口溫度可指示增加的CAC冷卻和高CAC效率值。在另一個示例中，較高的CAC出口溫度可導致較低的CAC效率值。以這種方式，CAC效率可以隨著CAC出口溫度的減小而增加。如果CAC效率為高，則CAC中的冷凝物形成可以較高。在下雨或者高溼度環境狀況期間，CAC效率可以增加，從而增加冷凝物形成。因此，高CAC效率值可指示高溼度條件。在步驟306處，程序確定CAC效率是否高於閾值。在步驟308處，如果CAC效率小於該閾值，則溼度被設置為低溼度條件(或者較低的溼度值)X%。在一個實施例中，該較低的值可以是0%。在另一個實施例中，該值可以是比100%小的值，例如40%。因為冷凝物吸入(ingestion)與侵入性清除循環，較高的溼度值可以基於熄火風險的評估。例如，如果預測到溼度過高，則可以不必執行清除循環，從而影響車輛駕駛性能。可替換地，如果預測到溼度過低，則當吸入增加的冷凝物水平時，會出現發動機熄火。
[0061]返回至步驟306，如果CAC效率大於閾值，則程序可假定下雨和/或高溼度。在一些實施例中，本方法可在此結束，並且為方法200設置較高的溼度值或者基本為100%的條件。例如，該較高的溼度值可以是大於95%的值。在其他實施例中，如方法300所示，程序可繼續至步驟312，從而確定雨刮器速度是否大於閾值速度。在步驟314，如果雨刮器速度不大於閾值速度，則溼度值可被設置成較低的溼度值￥%。在一個示例中，如果雨刮器已經開啟，但是小於閾值速度或者小於閾值時間，則該百分比可以是90-95%。該百分比￥%可以是大於0%但是小於較高的溼度值(例如，100%)的值。在一些示例中，溼度值Y%可以大於溼度Χ%。在其他示例中，溼度值Χ%和Υ%可以相同。在又一個示例中，溼度值Υ%可以是40%或者低於最高可獲得的壓力比的其他一些值，從而形成冷凝物。例如，可以通過最高可行的內部CAC壓力比(CAC壓力/環境壓力)來確定較低的溼度值，從而確保可以不形成冷凝物。在步驟312處，如果雨刮器速度大於閾值速度，則下雨/高溼度條件被確認並且在步驟316處可被設置為基本100%。然後，在方法200中的步驟206處使用該值。在一些實施例中，方法300可僅包括根據雨刮器速`度推斷高溼度。在其他實施例中，雨刮器開啟信號，而不是雨刮器速度，可指示高溼度，並且將溼度值設置為較高的溼度值。
[0062]圖4示出了響應於冷凝物水平的示例性發動機執行器調節，其中冷凝物水平基於根據CAC效率、雨刮器速度(例如，風窗玻璃雨刮器速度)以及車輛速度推斷的溼度值。具體地，曲線圖400在曲線402處示出了 CAC效率，並且在曲線404處示出了雨刮器速度，其被用於確定曲線406處所示的溼度值。在可替換的示例中，可使用雨刮器開啟/關閉信號，而不是曲線404處的雨刮器速度。另外，在曲線408處示出了基於溼度值的CAC中的冷凝物水平。響應於CAC冷凝物水平(CAC中的冷凝物的量)，控制器可調節或觸發不同的發動機執行器或者控制程序。具體地，曲線圖400示出了曲線410處的格柵百葉窗調節，以響應於冷凝物水平。在其他示例中，控制器可調節其他發動機控制，包括電扇操作、進氣節氣門的位置、可變容量CAC的閥位置以及變速器檔位的降檔。
[0063]在時間tl之前，開啟格柵百葉窗(曲線410)，並且CAC效率(曲線402)和雨刮器速度(曲線404)增加。結果，CAC冷凝物水平(曲線408)緩慢增加。因為CAC效率和雨刮器速度分別低於閾值水平412和閾值速度414，所以溼度值為X%。在一些示例中，X%可以是0%的溼度。在另一個示例中，x%可以是大於0%但小於100%的值。在時間tl處，CAC效率增加至高於閾值水平412 (曲線402)，並且雨刮器速度增加至高於閾值速度414 (曲線404)。作為響應，溼度值可以被設置為100%，並且被用於計算CAC中的冷凝物水平。在圖2所示的冷凝物模型中使用100%的溼度，在時間tl處，冷凝物水平可經計算高於閾值水平416。響應於CAC冷凝物高於閾值水平416，控制器可關閉格柵百葉窗，從而減少CAC效率和減少冷凝物形成。另外或者可替換地，可啟動其他發動機控制以響應於冷凝物高於閾值水平416。
[0064]在時間tl和時間t2之間，CAC中的冷凝物水平降低。在時間t2處，CAC效率降低至低於閾值水平412 (曲線402)，並且雨刮器速度降低至低於閾值速度414 (曲線404)。注意閾值可包括滯後現象。結果，溼度值被設置為X% (曲線406)，而冷凝物水平繼續降低(曲線408)。響應於其他發動機參數，在時間t2 (曲線410)處，控制器可開啟格柵百葉窗。在時間t2和時間t3之間，CAC效率(曲線402)、雨刮器速度(曲線404)以及冷凝物水平(曲線416)可以增加。在時間t3處，CAC效率增加至高於閾值水平412，同時雨刮器速度保持恰好低於閾值速度414。結果，溼度值被設置為￥% (曲線406)。冷凝物水平增加至高於閾值水平416，使得格柵百葉窗關閉(曲線410)。
[0065]以這種方式，可以根據CAC效率和風窗玻璃雨刮器速度估算用於確定CAC中的冷凝物形成的溼度值。當車輛速度在閾值範圍內時，可以根據CAC入口和出口溫度確定CAC效率，並且然後與閾值比較。當CAC效率大於閾值時，可設置高溼度值，而當CAC效率小於閾值時，可設置低溼度值。風窗玻璃雨刮器速度高於閾值速度可確認為高溼度條件。溼度值可被用於冷凝物模型中，從而確定CAC冷凝物的量。響應於CAC冷凝物水平(或者量)，可控制其他發動機系統以降低冷凝物形成和減少發動機熄火。以這種方式，更準確地估算環境溼度可提高冷凝物模型的準確度，並且最優化對冷凝物的控制以及減少發動機熄火。
[0066]應當注意，本 文所包括的示例性控制程序能夠被用於各種發動機和/或車輛系統配置。本文所描述的具體程序可表示任意數量的處理策略中的一個或更多個，例如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等等。類似地，所示的各種動作、操作或功能可按照說明的次序執行、並列執行或在一些情況下省略。同樣地，未必需要按照所述的處理順序實現本文描述的示例性實施例的特徵和優勢，所述的處理順序被提供是為了便於解釋和說明。基於所使用的特定策略，可重複執行一個或更多個說明的動作或功能。此外，說明的動作可圖形化表示將被編程到發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質中的代碼。
[0067]將意識到的是，因為多種變體均是可行的，所以本文所述配置和程序實質上是示例性的，並且這些具體實施例不應被視作具有限制意義。例如，上述技術能夠應用至V-6、1-4、1-6、V-12，對置4缸以及其他發動機類型。此外，各種系統配置中的一個或更多個可與所描述的診斷程序中的一個或更多個組合使用。本公開的主題包括本文所公開的各種系統和配置以及其他特徵、功能和/或特性的所有新穎和非顯而易見的組合和子組合。
【權利要求】
1.一種方法，包含: 響應於增壓空氣冷卻器中的冷凝物形成而調節工作參數，所述冷凝物形成基於環境溼度，所述環境溼度基於增壓空氣冷卻器的效率。
2.根據權利要求1所述的方法，其中當車輛速度高於閾值移動速度時，所述增壓空氣冷卻器的效率基於增壓空氣冷卻器入口和出口溫度。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述冷凝物形成是所述增壓空氣冷卻器中的冷凝物的估算量。
4.根據權利要求2所述的方法，其中當增壓空氣冷卻器的效率大於閾值時，將所述環境溼度估算為較高的溼度值，並且當增壓空氣冷卻器的效率小於所述閾值時，將所述環境溼度估算為較低的溼度值。
5.根據權利要求4所述的方法，其中當風窗玻璃雨刮器速度高於閾值速度時，將所述環境溼度估算為所述較高的溼度值。
6.根據權利要求4所述的方法，其中所述較高的溼度值基本上為100%，而所述較低的溼度值小於所述較高的溼度值。
7.根據權利要求2所述的方法，其中所述工作參數響應於冷凝物形成量大於閾值而被調節。
8.根據權利要求7所述的方法，其中調節所述工作參數包括調節格柵百葉窗系統、電扇以及通過所述增壓空氣冷卻器的氣流中的一個或多個。
9.根據權利要求8所述的方法，其中通過增大進氣節氣門的開啟、調節可變容量增壓空氣冷卻器的閥和將變速器檔位降檔中的一個或多個而調節通過所述增壓空氣冷卻器的氣流。
10.根據權利要求3所述的方法，其中調節所述工作參數包括響應於所述增壓空氣冷卻器中的冷凝物的所述估算量而啟動增壓空氣冷卻器的冷凝物吹掃吹掃。
【文檔編號】F02B29/04GK103807000SQ201310548225
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】C·P·格魯格拉, K·載, S·S·山田 申請人:福特環球技術公司