Способ для двигателя (варианты) и система двигателя

Способ для двигателя (варианты) и система двигателя

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Рабочие параметры двигателя, такие как топливовоздушное соотношение, установка момента зажигания и рециркуляция отработавших газов (EGR), могут регулироваться для повышения эффективности двигателя и экономии топлива и снижения выбросов, в том числе, оксидов азота (NO_x). Одним из факторов, которые могут оказывать влияние на регулирование таких рабочих параметров, является влажность всасываемого воздуха. Высокая концентрация воды во всасываемом воздухе может оказывать влияние на температуры сгорания, разбавление и т.д. Поэтому управление рабочими параметрами, в том числе топливовоздушным соотношением, установкой момента зажигания, EGR и тому подобным, на основании влажности может использоваться для улучшения эффективности двигателя.

Патент США 6,725,848 описывает способ для определения влажности всасываемого воздуха с использованием датчика влажности, расположенного во впускном коллекторе или охладителе наддувочного воздуха. Однако датчики влажности могут быть неточными в определенных условиях и/или предрасположенными к ухудшению характеристик, когда подвергаются высоким рабочим температурам двигателя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Авторы увидели проблемы с вышеприведенным подходом и предложили способ для по меньшей мере частичного их решения.

В одном аспекте изобретения раскрыт способ для двигателя, включающий этап, на котором: регулируют параметр двигателя в ответ на влажность всасываемого воздуха, оцененную на основании концентрации одного или более выбросов на выходе двигателя.

В дополнительных аспектах раскрыто, что влажность всасываемого воздуха оценивается на основании концентрации NOx в отработавших газах; оценка влажности всасываемого воздуха на основании концентрации NOx в отработавших газах дополнительно включает этапы, на которых: оценивают концентрацию NOx в отработавших газах на основании множества условий сгорания; сравнивают оцененную концентрацию NOx с выходным сигналом датчика NOx и оценивают влажность всасываемого воздуха на основании разности между оцененным NOx и выходным сигналом датчика NOx; множество условий сгорания включает в себя массовый расход воздуха, величину рециркуляции отработавших газов, число оборотов двигателя и температуру двигателя; регулирование параметра двигателя в ответ на влажность всасываемого воздуха, оцененную на основании концентрации одного или более выбросов на выходе двигателя, дополнительно включает этап, на котором регулируют параметр двигателя в ответ на влажность воздуха, оцененную на основании концентрации твердых частиц в отработавших газах; регулирование параметра двигателя в ответ на влажность всасываемого воздуха дополнительно включает этап, на котором регулируют величину рециркуляции отработавших газов; регулирование величины рециркуляции отработавших газов заключается в том, что, в по меньшей мере одном состоянии, снижают величину рециркуляции отработавших газов в ответ на более высокую влажность; регулирование параметра двигателя в ответ на влажность всасываемого воздуха дополнительно включает этап, на котором регулируют положение дроссельной заслонки; регулирование параметра двигателя в ответ на влажность всасываемого воздуха дополнительно включает этап, на котором регулируют топливовоздушное соотношение двигателя; влажность всасываемого воздуха дополнительно оценивается на основании массового расхода воздуха, величины рециркуляции отработавших газов, числа оборотов двигателя и/или температуры двигателя.

В еще одном аспекте раскрыт способ для двигателя, включающий этапы, на которых: оценивают влажность всасываемого воздуха по выходному сигналу датчика NOx и снижают величину рециркуляции отработавших газов по мере того, как возрастает влажность всасываемого воздуха.

В дополнительных аспектах раскрыто, что выходной сигнал датчика NOx содержит концентрацию NOx в отработавших газах, и при этом, по мере того как концентрация NOx в отработавших газах возрастает, оцениваемая влажность всасываемого воздуха уменьшается; оценка влажности всасываемого воздуха по выходному сигналу датчика NOx дополнительно включает этап, на котором оценивают влажность всасываемого воздуха по выходному сигналу датчика NOx и по выходному сигналу датчика твердых частиц; выходной сигнал датчика твердых частиц содержит концентрацию твердых частиц в отработавших газах, и при этом, по мере того как твердые частицы в отработавших газах увеличиваются, оцениваемая влажность всасываемого воздуха возрастает; уменьшают топливовоздушное соотношение по мере того, как возрастает влажность.

В другом аспекте раскрыта система двигателя, содержащая: систему выпуска, присоединенную к двигателю, включающую в себя датчик NOx и датчик твердых частиц; и контроллер, содержащий команды для: оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала из датчика NOx и датчика твердых частиц и регулирования рабочего параметра двигателя на основании оцененной влажности всасываемого воздуха.

В еще одном аспекте раскрыто, что контроллер содержит команды для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала из датчика NOx и датчика твердых частиц посредством: оценки концентрации NOx в отработавших газах и концентрации твердых частиц в отработавших газах на основании оцененной ранее влажности всасываемого воздуха и по меньшей мере одного или более из массового расхода воздуха, величины рециркуляции отработавших газов, числа оборотов двигателя и температуры двигателя; и регулирования оцененной ранее влажности всасываемого воздуха на основании разницы между оцененной концентрацией NOx и концентрацией NOx, выведенной из датчика NOx, и разницы между оцененной концентрацией твердых частиц и концентрацией твердых частиц, выведенной из датчика твердых частиц; контроллер содержит дополнительные команды, чтобы, если двигатель является работающим с обедненным топливовоздушным соотношением, регулировать степень обеднения топливовоздушного соотношения на основании оцененной влажности всасываемого воздуха; контроллер содержит дополнительные команды, чтобы, если двигатель является работающим со стехиометрическим или обогащенным топливовоздушным соотношением, поддерживать топливовоздушное соотношение на требуемом топливовоздушном соотношении независимо от оцененной влажности всасываемого воздуха; контроллер содержит команды для регулирования величины EGR на основании оцененной влажности всасываемого воздуха.

Например, измерения NOx и/или твердых частиц в отработавших газах могут сравниваться с ожидаемыми уровнями NOx и/или твердых частиц соответственно для данного уровня влажности, для того чтобы определять текущие условия влажности. Таким образом, влияние влажности всасываемого воздуха на различные рабочие параметры может снижаться.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и особенности настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания изобретения, взятого отдельно или вместе с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления в упрощенной форме с подборкой концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании изобретения. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает принципиальную схему двигателя.

Фиг. 2 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 3 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 4 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.

Фиг. 5 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ для регулирования рабочих параметров на основании оцененной влажности всасываемого воздуха согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Концентрация различных выбросов в отработавших газах, таких как твердые частицы (PM) и NOx, может меняться на основании условий сгорания. Например, концентрация NOx может возрастать по мере того, как повышаются температуры сгорания. Для контроля выбросов на выходе двигателя транспортные средства могут включать в себя датчики NOx, PM и других выбросов. Эти датчики также могут использоваться для контроля изменения условий сгорания и сопоставления таких изменений с изменениями влажности всасываемого воздуха. Влажность всасываемого воздуха может оказывать влияние на температуру, разбавление и т.д., и, таким образом, различные рабочие параметры двигателя могут регулироваться на основании влажности всасываемого воздуха для поддержания стабильности сгорания. Во время выбранных условий выходной сигнал датчика NOx и PM может контролироваться, чтобы оценивать влажность всасываемого воздуха. Например, концентрация NOx в отработавших газах может быть в обратном соотношении с влажностью на впуске, а концентрация PM в отработавших газах может быть в прямом соотношении с влажностью на впуске. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, оцененные NOx и PM могут сравниваться с выходным сигналом датчика NOx и PM, а оцениваемая влажность корректироваться на основании различий между каждыми из оцененных и измеренных NOx и PM. Фиг. 1 показывает двигатель, включающий в себя датчик NOx, датчик PM и контроллер, который выполнен с возможностью выполнять способы, проиллюстрированные на фиг. 2-5.

Далее, со ссылкой на фиг. 1, она показывает принципиальную схему одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля, которая показана. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенным в них. В некоторых вариантах осуществления, поверхность поршня 36 внутри цилиндра 30 может иметь выемку. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В этом примере впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.

Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно как прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива.

Сгорание в двигателе 10 может иметь различные типы в зависимости от условий эксплуатации. Несмотря на то, что фиг. 1 изображает двигатель с воспламенением от сжатия, будет принято во внимание, что варианты осуществления, описанные в материалах настоящей заявки, могут использоваться в любом пригодном двигателе, в том числе, но не в качестве ограничения, дизельных и бензиновых двигателях с воспламенением от сжатия, двигателях с искровым зажиганием, двигателях с прямым впрыском или впрыском во впускной канал и т.д. Кроме того, может использоваться различное топливо и/или топливные смеси, такие как дизельное топливо, биодизельное топливо и т.д.

Впускной канал 42 может включать в себя дроссели 62 и 63, имеющие дроссельные заслонки 64 и 65 соответственно. В этом конкретном примере положения дроссельных заслонок 64 и 65 могут регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, содержащийся в заслонках 62 и 63, - конфигурация, которая обычно называется электронным регулированием дросселя (ETC). Таким образом, заслонки 62 и 63 могут задействоваться для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, между другими цилиндрами двигателя. Положения дроссельных заслонок 64 и 65 могут выдаваться в контроллер 12 посредством сигналов TP положения дросселя. Давление, температура и массовый расход воздуха могут измеряться в различных точках вдоль впускного канала 42 и впускного коллектора 44. Например, впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха для измерения массового расхода чистого воздуха, поступающего через дроссель 63. Массовый расход чистого воздуха может сообщаться в контроллер 12 посредством сигнала MAF.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, расположенный выше по потоку от впускного коллектора 44. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164 (например, через вал), расположенной вдоль выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина компрессии, подаваемой в один или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может регулироваться контроллером 12. Могут использоваться различные компоновки турбонагнетателя. Например, турбонагнетатель с регулируемым соплом (VNT) может использоваться, когда регулируемое сопло размещено выше по потоку и/или ниже по потоку от турбины в выпускной магистрали для изменения действующего расширения газов внутри турбины. Кроме того, другие подходы могут использоваться для изменения расширения отработавших газов, такие как клапан регулятора давления наддува.

Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть включен в состав ниже по потоку от компрессора 162 и выше по потоку от впускного клапана 52. Охладитель 154 наддувочного воздуха может быть выполнен с возможностью охлаждать газы, которые были нагреты сжатием, например, посредством компрессора 162. В одном из вариантов осуществления, охладитель 154 наддувочного воздуха может находиться выше по потоку от дросселя 62. Давление, температура и массовый расход воздуха могут измеряться ниже по потоку от компрессора 162, к примеру, датчиком 145 и 147. Измеренные результаты могут сообщаться в контроллер 12 с датчиков 145 и 147 посредством сигналов 148 и 149 соответственно. Давление и температура могут измеряться выше по потоку от компрессора 162, к примеру, датчиком 153 и сообщаться в контроллер 12 посредством сигнала 155.

Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления, система EGR может направлять требуемую порцию отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44. Фиг. 1 показывает систему HP-EGR и систему LP-EGR, но альтернативный вариант осуществления может включать в себя только систему LP-EGR. HP-EGR направляется через канал 140 HP-EGR, из точки выше по потоку от турбины 164 в точку ниже по потоку от компрессора 162. Количество HP-EGR, выдаваемого во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 142 HP-EGR. LP-EGR направляется через канал 150 LP-EGR из точки ниже по потоку от турбины 164 в точки выше по потоку от компрессора 162. Количество LP-EGR, выдаваемого во впускной коллектор 44, может регулироваться контроллером 12 посредством клапана 152 LP-EGR. Система HP-EGR может включать в себя охладитель 146 HP-EGR, а система LP-EGR может включать в себя охладитель 158 LP-EGR для выделения тепла из газов EGR, например, в охлаждающую жидкость двигателя.

В некоторых условиях система EGR может использоваться для регулирования температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры 30 сгорания. Таким образом, может быть желательным измерять или оценивать массовый расход EGR. Датчики EGR могут быть расположены в каналах EGR и могут давать показания одного или более из массового расхода, давления, температуры, концентрации O₂ и концентрации отработавших газов. Например, датчик 144 HP-EGR может быть расположен в канале 140 HP-EGR.

В некоторых вариантах осуществления, один или более датчик может быть расположен в канале 150 LP-EGR, чтобы выдавать показание одного или более из давления, температуры и топливовоздушного соотношения отработавших газов, подвергаемых рециркуляции по каналу LP-EGR. Отработавшие газы, подаваемые по каналу 150 LP-EGR, могут разбавляться свежим воздухом в точке смешивания, расположенной в месте соединения канала 150 LP- EGR и впускного канала 42. Более точно, посредством регулирования клапана 152 LP-EGR в координации с первым дросселем 63 воздухозаборника (расположенным в воздушном впускном канале впуска двигателя выше по потоку от компрессора) может регулироваться разбавление потока EGR.

О процентном разбавлении потока LP-EGR можно сделать вывод по выходному сигналу датчика 145 в потоке газа впуска двигателя. Более точно, датчик 145 может быть расположен ниже по потоку от первого впускного дросселя 63, ниже по потоку от клапана 152 LP-EGR и выше по потоку от второго основного впускного дросселя 62 так, чтобы могло точно определяться разбавление LP-EGR на или вблизи основного впускного дросселя. Датчик 145, например, может быть датчиком кислорода, таким как датчик UEGO.

Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 ниже по потоку от турбины 164. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливовоздушного соотношения отработавших газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания HC или CO. Кроме того, выпускной канал 48 может включать в себя дополнительные датчики, в том числе датчик 128 NOx и датчик 129 твердых частиц (PM), который указывает массу и/или концентрацию PM в отработавших газах. В одном из примеров датчик PM может действовать, накапливая твердые частицы в отработавших газах со временем и выдавая указание степени накопления в качестве меры уровней твердых частиц в отработавших газах.

Устройства 71 и 72 снижения токсичности отработавших газов показаны расположенными вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройства 71 и 72 могут быть системой избирательного каталитического восстановления (SCR), трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. Например, устройство 71 может быть TWC, а устройство 72 может быть пылепоглощающим фильтром (PF). В некоторых вариантах осуществления, PF 72 может быть расположен ниже по потоку от TWC 71 (как показано на фиг. 1), наряду с тем, что, в других вариантах осуществления, PF 72 может быть расположен выше по потоку от TWC 72 (не показано на фиг. 1).

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разрежения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP или наоборот. Во время стехиометрической работы датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.

Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предугадываются, но конкретно не перечислены.

Как описано выше, фиг. 1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку и т.д.

Фиг. 2 - блок-схема, иллюстрирующая способ 200 для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика NOx. Способ 200 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12 по фиг. 1, согласно командам, хранимым в нем. Способ 200 использует начальную оцененную влажность на впуске, наряду с дополнительными рабочими параметрами, чтобы рассчитывать оцененную концентрацию NOx в отработавших газах. Оцененный NOx затем сравнивается с концентрацией NOx, как измерено датчиком NOx, и начальная оцененная влажность впуска может корректироваться на основании разности между оцененным и измеренным NOx, для того чтобы определять текущую оцененную влажность всасываемого воздуха.

На 202способ содержит определение рабочих параметров двигателя. Определенные рабочие параметры двигателя включают в себя число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, ECT, MAP, MAF, VGT или положение регулятора давления наддува, установку фаз распределительного вала, величину и установку момента впрыска топлива и т.д. Определенные рабочие параметры двигателя могут включать в себя начальную оцененную влажность всасываемого воздуха. Влажность всасываемого воздуха может включать в себя уровень влажности воздуха во впускном коллекторе и/или уровень влажности наддувочного воздуха в цилиндрах сгорания перед сгоранием. Начальная оцененная влажность всасываемого воздуха может включать в себя оцененную ранее влажность всасываемого воздуха. В еще одном варианте осуществления, начальная оцененная влажность всасываемого воздуха может включать в себя влажность, оцененную на основании условий эксплуатации, таких как температура двигателя, массовый расход воздуха, давление в коллекторе и т.д. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, начальная оцененная влажность всасываемого воздуха может быть заранее заданным значением, таким как средняя влажность окружающей среды, например, основанным на географии, времени года и т.д.

На 204 определяется, является ли двигатель работающим в установившихся условиях. Установившиеся условия могут определяться посредством сравнения некоторых или всех определенных рабочих параметров двигателя с определенными ранее рабочими параметрами двигателя. Например, число оборотов и нагрузка двигателя могут собираться в течение заданной длительности, такой как одна секунда, пять секунд, десять секунд и т.д., и, если число оборотов и нагрузка не изменились на пороговую величину, такую как 10%, могут указываться установившиеся условия.

Если указаны установившиеся условия, способ 200 переходит на 206, чтобы оценивать концентрацию NOx в отработавших газах на основании установившихся условий сгорания. Если установившиеся условия не указаны, способ 200 переходит на 208, чтобы оценивать концентрацию NOx в отработавших газах на основании переходных условий и оцененной влажности. Оценка NOx во время установившихся условий и оценка NOx во время переходных условий обе используют рабочие параметры двигателя во время переходных условий, такие как установка момента впрыска топлива и температура двигателя, для предсказания уровней NOx на выходе двигателя во время переходного процесса. Кроме того, предсказанный NOx по обоим условиям может использоваться вместе с NOx, измеренным датчиком, для регулирования начальной оцененной влажности всасываемого воздуха (подробнее поясненной ниже). Однако два условия отличаются по привносимой ошибке, частоте возникновения и другим параметрам и, таким образом, могут приводить к разным относительным вкладам влажности в предсказанные уровни NOx.

Прежде всего, со ссылкой на оценку NOx во время установившихся условий на 206, NOx может оцениваться на основании текущих параметров двигателя, в том числе, установке момента впрыска, величине впрыска топлива, топливовоздушного соотношения, нагрузке двигателя, температуре двигателя и влажности, оцененной на 202. Однако установившиеся условия могут приводить к систематической ошибке, при этом входной сигнал в систему (например, указанное командой топливовоздушное соотношение) не соответствует фактическому выходному сигналу (например, топливовоздушному соотношению в качестве измеренного датчиком отработавших газов). Это, например, может иметь следствием меньший относительный вклад изменения влажности в получающееся в результате изменение уровней NOx. Чтобы преодолеть это, NOx может оцениваться много раз в течение заданной длительности, например один раз за 100 мс в течение пяти секунд, а предсказанные концентрации NOx усредняться. В качестве альтернативы или дополнительно, систематическая ошибка, вызванная определенными рабочими параметрами двигателя, может затенять влияние влажности на оцениваемый NOx, и, по существу, оценка NOx во время установившихся условий может включать в себя удаление определенных рабочих параметров из оценки NOx, таких как указанное командой топливовоздушное соотношение.

Далее, со ссылкой на оценку NOx во время переходных условий на 208, подобно оценке NOx во время установившихся условий, NOx может оцениваться во время переходных условий, таких как событие резкого нажатия педали акселератора, на основании рабочих параметров двигателя, собранных во время переходной работы. Эти рабочие параметры включают в себя установку момента впрыска, величину впрыска топлива, топливовоздушное соотношение, нагрузку двигателя, температуру двигателя и т.д. и влажность, оцененную на 202. В некоторых вариантах осуществления, NOx может предсказываться для множества переходных условий, а предсказанные уровни NOx усредняться. В качестве альтернативы или дополнительно, определенные рабочие параметры могут быть устранены из расчета NOx, такие как величина LP-EGR. Так как некоторые рабочие параметры (такие как LP-EGR) испытывают задержку при реагировании на переходное состояние, эти параметры могут не использоваться в переходном предсказании NOx или они могут регулироваться/взвешиваться по-иному, нежели во время установившихся условий. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, рабочие параметры, используемые для определения переходных уровней NOx, могут быть такими же, как рабочие параметры, используемые для определения установившихся уровней NOx. Однако, в других вариантах осуществления, рабочие параметры могут быть разными и/или могут иметь некоторое частичное совпадение.

В одном из примеров, так как переходная оценка NOx является менее чувствительной к дрейфу и другим ошибкам установившегося состояния в датчиках и данных отображения, переходные показания NOx могут использоваться для идентификации более точных поправок в отношении оцененной влажности. Например, во время резкого нажатия педали акселератора изменения амплитуды пика NOx для данного набора рабочих условий может точнее соотноситься с изменениями влажности и, таким образом, давать улучшенное считывание влажности.

Способ 200 переходит на 210, чтобы сравнивать оцененное NOx с измеренным NOx после оценки NOx во время установившихся или переходных условий. В некоторых вариантах осуществления, NOx может оцениваться только во время установившихся условий или только во время переходных условий. В других вариантах осуществления, NOx может оцениваться во время как установившихся условий, так и переходных условий, и поправки оцененной влажности (подробнее поясненные ниже) могут усредняться для каждого. Оцененное NOx может сравниваться с уровнями NOx, измеренными датчиком NOx. Если оцененное NOx оценивается много раз в течение некоторой длительности, оно может сравниваться со средним измеренным NOx для такой длительности времени.

На 212 определяется, находится ли оцененное NOx в пределах диапазона пороговых значений измеренного NOx. Диапазон пороговых значений может быть подходящим диапазоном, таким как в пределах 1%, в пределах 5%, в пределах 10% и т.д. Если да, способ 200 переходит на 214, чтобы поддерживать начальную оцененную влажность всасываемого воздуха в качестве текущей влажности всасываемого воздуха. В то время как уровни NOx, предсказанные с использование начальной оцененной влажности на впуске, приблизительно равны измеренным уровням NOx, текущая влажность на впуске не изменилась от начальной оценки. Однако, если ответом на 212 является нет, то есть если оцененное NOx не находится в пределах диапазона пороговых значений измеренного NOx, способ 200 переходит на 216, чтобы регулировать оцененную влажность на основании разности между измеренным NOx и оцененным NOx. Таким образом, изменение уровней NOx от оцененного к измеренному может быть приписано изменению влажности от начальной оцененной влажности. После определения текущей влажности всасываемого воздуха способ 200 осуществляет возврат.

Фиг. 3 иллюстрирует способ 300 для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика PM. Способ 300 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12 по фиг. 1, согласно командам, хранимым в нем. Способ 300 использует начальную оцененную влажность на впуске, наряду с дополнительными рабочими параметрами, чтобы рассчитывать оцененную концентрацию PM в отработавших газах. Подобно способу 200, описанному выше со ссылкой на фиг. 2, оцененный PM затем сравнивается с концентрацией PM в качестве измеренной датчиком PM, и начальная оцененная влажность впуска может регулироваться на основании разности между оцененным и измеренным PM, для того чтобы определять текущую оцененную влажность всасываемого воздуха. Способ 300, по существу, подобен способу 200; однако рабочие параметры, используемые для оценки PM, могут отличаться от рабочих параметров, используемых для оценки NOx.

Способ 300 содержит, на 302, определение рабочих параметров двигателя. Определенные рабочие параметры двигателя включают в себя число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, ECT, MAP, MAF, VGT или положение регулятора давления наддува, установку фаз распределительного вала, величину и установку момента впрыска топлива и т.д. Определенные рабочие параметры двигателя могут включать в себя начальную оцененную влажность всасываемого воздуха, подобную начальной влажности всасываемого воздуха, определяемую в отношении способа 200. На 304 определяется, присутствуют ли установившиеся условия. Если да, способ 300 переходит на 306 для оценки PM на основании установившихся условий сгорания и оцененной влажности. Расчет оцененной концентрации PM во время установившегося состояния может быть подобен расчету оцененного NOx во время установившегося состояния. Однако рабочие параметры, используемые для расчета PM, могут быть иными, чем используемые для расчета NOx. Например, PM может находиться под влиянием изменений топливовоздушного соотношения в большей степени, чем уровней NOx. Кроме того, несмотря на то, что влажность всасываемого воздуха может вынуждать снижаться уровни NOx, влажность всасываемого воздуха может заставлять уровни PM повышаться.

Если установившиеся условия не присутствуют, способ 300 переходит на 308 для оценки уровней PM на основании переходных условий сгорания подобно оценке NOx во время переходных условий. Однако рабочие параметры, используемые для оценки PM, могут быть иными, чем параметры, используемые для оценки NOx.

Как 306, так и 308 переходят на 310 для сравнения оцененного PM и выходного сигнала датчика PM. Установившиеся и/или переходные оцененные концентрации PM могут сравниваться с измеренными уровнями PM. На 312 определяется, находится ли оцененное PM в пределах диапазона пороговых значений (например, подобного диапазону пороговых значений по способу 200). Если да, способ 300 переходит на 314, чтобы поддерживать начальную оцененную влажность всасываемого воздуха в качестве текущей влажности всасываемого воздуха. Если нет, способ 300 переходит на 316, чтобы вносить поправку в начальную оцененную влажность на впуске на основании разности между оцененным PM и измеренным PM, для того чтобы рассчитывать текущую влажность всасываемого воздуха. После определения текущей влажности всасываемого воздуха способ 300 осуществляет возврат.

Фиг. 4 иллюстрирует способ 400 для оценки влажности всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика выбросов согласно варианту осуществления настоящего раскрытия. Способ 400 може