Способы и системы для датчика кислорода

Способы и системы для датчика кислорода

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящая заявка в целом относится к датчику газовой составляющей, включенному в систему впуска двигателя внутреннего сгорания.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Системы двигателя могут использовать рециркуляцию отработавших газов из системы выпуска двигателя в систему впуска двигателя (впускной канал), процесс, указываемый ссылкой как рециркуляция отработавших газов (EGR), для снижения регулируемых выбросов. Система EGR может включать в себя различные датчики для измерения и/или регулирования EGR. В качестве одного из примеров, система EGR может включать в себя датчик газовой составляющей на впуске, такой как датчик кислорода, который может применяться для измерения кислорода, чтобы определять пропорцию подвергнутых сгоранию газов во впускном канале двигателя. Датчик также может использоваться во время условий без EGR для определения содержания кислорода свежего всасываемого воздуха. Система EGR дополнительно или по выбору может включать в себя датчик кислорода в отработавших газах, присоединенный к выпускному коллектору, для оценки топливовоздушного соотношения сгорания.

По существу, когда датчик кислорода на впуске используется для управления EGR, EGR измеряется в качестве функции изменения кислорода, обусловленного EGR в качестве разбавителя. Для определения изменения количества кислорода, требуется опорная точка, соответствующая показанию кислорода, когда отсутствует EGR. Такая опорная точка названа «нулевой точкой» датчика кислорода. Вследствие чувствительности датчика кислорода к различным условиям, таким как давление, старение и изменчивости между взаимозаменяемыми деталями, могут быть большие отклонения «нулевой точки» в разных условиях эксплуатации двигателя. Поэтому, датчику кислорода может быть необходимо регулярно калиброваться, и может быть необходимо узнавать поправочный коэффициент.

Один из примерных способов для калибровки датчика кислорода в отработавших газах изображен Ишигуро и другими в US 8,417,413. В нем, поправочный коэффициент узнается на основании выходного сигнала датчика кислорода во время условий перекрытия топлива двигателя. Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что подходы, используемые для оценки нулевой точки в датчиках кислорода в отработавших газах, могут не быть применимыми для оценки нулевой точки датчиков кислорода на впуске. Это происходит потому, что, в дополнение к чувствительности к давлению и изменчивости деталей внутри партии, вследствие уравновешивания измеряемого газа катализирующим чувствительным элементом датчика, датчик кислорода на впуске также чувствителен к влажности окружающей среды. Более точно, содержание воды всасываемого заряда воздуха может вытеснять кислород. Если показание используется для оценки EGR, большее количество разбавителя может оцениваться по мере того, как возрастает влажность. Как результат, измерение и/или регулирование EGR может угнетаться.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть препоручены способу для двигателя, содержащему: оценку влажности окружающей среды наряду с изучением опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске; и внесение поправки в изученную опорную точку на основании оцененной влажности окружающей среды. Таким образом, показание нулевой точки для датчика кислорода на впуске может подвергаться поправке на действие меняющейся влажности окружающей среды, улучшая точность регулирования EGR.

Например, при первом холостом ходе двигателя вслед за каждым запуском двигателя, может выполняться адаптация холостого хода двигателя датчика кислорода на впуске. В этом отношении, выходной сигнал датчика кислорода на впуске может контролироваться, к тому же, наряду с оценкой опорного давления на впуске (на основании выходного сигнала датчика давления во впускном коллекторе) и влажности окружающей среды (на основании выходного сигнала датчика влажности во впускном коллекторе). Выходной сигнал датчика кислорода на впуске подвергается поправке на основании оцененной влажности окружающей среды, чтобы узнать номинальное показание датчика кислорода в сухом воздухе. В качестве альтернативы, выходной сигнал датчика кислорода на впуске подвергается поправке на основании оцененной влажности окружающей среды, чтобы узнавать показание датчика кислорода для калиброванной величины влажности (например, для предопределенного нормального уровня влажности). Зависимость между поправленным выходным сигналом датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске, в таком случае, может изучаться в качестве «опорной точки». Во время последующих условий не холостого хода двигателя, разность между выходным сигналом датчика кислорода на впуске и изученной нулевой точкой может использоваться для оценки концентрации EGR и, тем самым, настройки потока EGR.

Таким образом, влияние влажности на выходной сигнал датчика кислорода на впуске может компенсироваться. Посредством измерения влажности окружающей среды во время изучения опорной точки датчика кислорода на впуске, количество кислорода, вытесненного влажностью окружающей среды, может узнаваться и использоваться для внесения поправки в выходной сигнал датчика. Посредством калибровки выходного сигнала датчика по состоянию сухого воздуха, где устранено влияние все влажности, или относительно нормального состояния воздуха, где изучается влияние нормального уровня влажности, выходной сигнал датчика может регулироваться для предопределенных условий. Посредством использования подвергнутой поправке на влажность нулевой точки для оценки потока EGR, могут быть уменьшены ошибки расчета EGR из-за изменений условий влажности окружающей среды. В общем и целом, повышается точность оценки EGR, предоставляя возможность для улучшенного регулирования EGR.

В частности, в настоящей заявке раскрыт способ для двигателя, состоящий в том, что: оценивают влажность окружающей среды наряду с изучением опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске; и вносят поправку в изученную опорную точку на основании оцененной влажности окружающей среды.

В дополнительном аспекте влажность окружающей среды оценивается датчиком влажности на впуске, и при этом, каждый из упомянутого датчика влажности и упомянутого датчика кислорода расположен выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха во впускном коллекторе двигателя.

В другом дополнительном аспекте изучение опорной точки включает в себя изучение номинального количества кислорода на основании выходного сигнала датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске во время выбранных условий холостого хода двигателя или выбранных условий без подачи топлива в двигатель.

В еще одном дополнительном аспекте внесение поправки в изученную опорную точку на основании оцененной влажности окружающей среды включает в себя расчет количества кислорода, вытесненного оцененной влажностью окружающей среды, и добавление рассчитанного количества кислорода к изученному номинальному количеству кислорода для внесения поправки в опорную точку для сухого воздуха.

В еще одном дополнительном аспекте внесение поправки дополнительно включает в себя, после внесения поправки в опорную точку для сухого воздуха, калибровку опорной точки по нормальному уровню влажности.

В еще одном дополнительном аспекте способ дополнительно состоит в том, что настраивают поток рециркуляции отработавших газов (EGR) в двигатель на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной упомянутым датчиком, относительно подвергнутой поправке опорной точки, и дополнительно на основании изменения давления на впуске относительно опорного давления на впуске.

В еще одном дополнительном аспекте опорное давление на впуске является одним из давления на входе дросселя и давления во впускном коллекторе.

В еще одном дополнительном аспекте выбранные условия холостого хода двигателя включают в себя первый холостой ход двигателя после запуска двигателя.

В еще одном дополнительном аспекте выбранные условия холостого хода двигателя включают в себя первый холостой ход двигателя после установки датчика кислорода на впуске или установки датчика давления на впуске, выполненного с возможностью оценивать опорное давление на впуске.

В еще одном дополнительном аспекте выбранные условия без подачи топлива включают в себя состояние перекрытия топлива при замедлении.

В еще одном дополнительном аспекте настройка потока EGR в двигатель включает в себя настройку потока EGR низкого давления по каналу EGR из выпускного коллектора, ниже по потоку от турбины в системе выпуска, во впускной коллектор, выше по потоку от компрессора системы впуска, через клапан EGR.

В еще одном дополнительном аспекте каждый из датчика кислорода на впуске и датчика влажности расположен ниже по потоку от выхода канала EGR.

Кроме того, раскрыт способ для двигателя, состоящий в том, что: вносят поправку в первый, номинальный выходной сигнал датчика кислорода на впуске, изученный во время выбранных условий холостого хода двигателя при опорном давлении на впуске, на основании оцененной влажности окружающей среды; и настраивают поток рециркуляции отработавших газов (EGR) в двигатель на основании второго выходного сигнала датчика, оцененного при втором давлении на впуске, относительно подвергнутого поправке первого выходного сигнала.

В дополнительном аспекте поток EGR дополнительно настраивается на основании второго давления на впуске относительно опорного давления на впуске, и при этом, выбранные условия холостого хода двигателя включают в себя одно из первого холостого хода двигателя от запуска двигателя, первого холостого хода двигателя вслед за установкой датчика кислорода на впуске и первого холостого хода двигателя вслед за установкой датчика давления на впуске.

В другом дополнительном аспекте внесение поправки включает в себя расчет количества кислорода, вытесненного оцененной влажностью окружающей среды; и увеличение первого выходного сигнала, чтобы учесть количество вытесненного кислорода, при этом, увеличенный первый выходной сигнал указывает содержание кислорода сухого воздуха.

В еще одном дополнительном аспекте внесение поправки дополнительно включает в себя настройку повышенного первого выходного сигнала на основании количества кислорода, замещаемого калиброванным уровнем влажности, причем настроенный выходной сигнал указывает калиброванное содержание кислорода влажного воздуха.

В еще одном дополнительном аспекте настройка потока EGR включает в себя оценку подаваемого потока EGR на основании разности между вторым выходным сигналом и подвергнутым поправке первым выходным сигналом, и настройку положения клапана EGR на основании разности между подаваемым потоком EGR и целевым потоком EGR, причем целевой поток EGR основан на условиях числа оборотов-нагрузки двигателя.

Также раскрыта система двигателя, содержащая: двигатель, включающий в себя впускной коллектор; турбонагнетатель, включающий в себя турбину в системе выпуска и компрессор в системе впуска; охладитель наддувочного воздуха, присоединенный ниже по потоку от компрессора; датчик кислорода на впуске, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; датчик давления, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; датчик влажности, присоединенный к впускному коллектору ниже по потоку от охладителя наддувочного воздуха и выше по потоку от впускного дросселя; систему рециркуляции отработавших газов (EGR), включающую в себя канал EGR и клапан EGR, для рециркуляции отработавших остаточных газов из местоположения ниже по потоку от упомянутой турбины в местоположение выше по потоку от упомянутого компрессора; и контроллер с машинно-читаемыми командами для: во время первого холостого хода двигателя после запуска двигателя, изучения выходного сигнала датчика кислорода и выходного сигнал датчика влажности при опорном давлении на впуске; настройки выходного сигнала датчика кислорода на основании выходного сигнала датчика влажности; и во время последующих условий не холостого хода двигателя, настройки открывания клапана EGR на основании концентрации кислорода на впуске, оцененной датчиком кислорода на впуске, относительно увеличенного выходного сигнала датчика кислорода, и дополнительно на основании давления на впуске относительно опорного давления на впуске.

В дополнительном аспекте увеличение выходного сигнала датчика кислорода на основании выходного сигнала датчика влажности включает в себя во время первого состояния, оценку первого количества кислорода, вытесненного совокупной влажностью, на основании выходного сигнала датчика влажности и увеличение выходного сигнала датчика кислорода на первое количество кислорода; и во время второго состояния, оценку второго количества кислорода, вытесненного калиброванной влажностью, на основании выходного сигнала датчика влажности, уменьшение выходного сигнала датчика кислорода на второе количество кислорода.

В другом дополнительном аспекте первое состояние включает в себя влажность окружающей среды, более высокую, чем пороговый уровень влажности, и при этом, второе состояние включает в себя влажность окружающей среды, более низкую, чем пороговый уровень влажности.

Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 показывает принципиальные схемы системы двигателя.

Фиг. 3 - многомерная характеристика, изображающая зависимость между давлением на впуске и током накачки датчика кислорода на впуске.

Фиг. 4 изображает блок-схему последовательности операций способа для выполнения оценки нулевой точки для датчика кислорода на впуске во время условий холостого хода двигателя.

Фиг. 5 изображает блок-схему последовательности операций способа для выполнения оценки нулевой точки для датчика кислорода на впуске во время условий без подачи топлива в двигатель.

Фиг. 6 изображает блок-схему последовательности операций способа для идентификации ухудшения характеристик клапана EGR на основании нулевой точки, оцененной с использованием адаптации холостого хода, и нулевой точки, оцененной с использованием адаптации DFSO.

Фиг. 7 показывает примерную адаптацию холостого хода.

Фиг. 8 изображает блок-схему последовательности операций способа для исправления изученной нулевой точки на основании влажности окружающей среды.

Фиг. 9 изображает блок-схему последовательности операций способа для управления EGR с использованием изученной нулевой точки датчика кислорода на впуске.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее описание имеет отношение к способам и системе для изучения опорной точки, или нулевой точки, для датчика кислорода на впуске, такого как датчик, присоединенный к системам двигателя по фиг. 1-2. Опорная точка может определяться на основании изученной зависимости между выходным сигналом датчика кислорода на впуске и выходным сигналом датчика давления на впуске при выбранных условиях (фиг. 3). Контроллер может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру управления, такую как процедура по фиг. 4-5, для узнавания нулевой точки для датчика кислорода на впуске во время адаптации холостого хода или во время адаптации DFSO. Изученная опорная точка может подвергаться поправке на основании влажности окружающей среды (фиг. 8). Контроллер также может быть выполнен с возможностью выполнять процедуру (фиг. 6) для идентификации утечки клапана EGR на основании противоречия между нулевой точкой, оцененной в условиях холостого хода, и нулевой точкой, оцененной в условиях DFSO. В ответ на утечку клапана EGR, управление EGR может настраиваться (фиг. 9), с тем чтобы менять составляющую обратной связи регулирования EGR по датчику кислорода. Примерная адаптация холостого хода показана на фиг. 7. Таким образом, показание датчика кислорода на впуске может подвергаться поправке на старение, разброс деталей внутри партии и воздействий от топлива и восстановителей.

Фиг. 1 показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару одинаковых турбонагнетателей 120 и 130. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Впускной канал 140 может включать в себя воздушный фильтр 156 и дроссельный клапан 230 EGR. Система 100 двигателя может быть раздельной системой двигателя, при этом, впускной канал 140 разветвляется ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR на первый и второй параллельные впускные каналы, каждый включает в себя турбонагнетатель и компрессор. Более точно, по меньшей мере часть всасываемого воздуха направляется в компрессор 122 турбонагнетателя через первый параллельный впускной канал 142, и по меньшей другую часть всасываемого воздуха в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через второй параллельный впускной канал 144 впускного канала 140.

Первая часть общего всасываемого воздуха, которая сжимается компрессором 122, может подаваться во впускной коллектор 160 через первый параллельный ответвленный впускной канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую параллельную ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть общего всасываемого воздуха, может сжиматься посредством компрессора 132 в тех случаях, когда она может подаваться во впускной коллектор 160 через второй параллельный ответвленный впускной канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую параллельную ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг. 1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель.

Первый дроссельный клапан 230 EGR может быть расположен на впуске двигателя выше по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144 наряду с тем, что второй воздушный впускной дроссельный клапан 158 может быть расположен на впуске двигателя ниже по потоку от первого и второго параллельных впускных каналов 142 и 144, и ниже по потоку от первого и второго параллельных ответвленных впускных каналов 146 и 148, например, в общем впускном канале 149.

В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. Впускной канал 149 может включать в себя охладитель 154 наддувочного воздуха (CAC) и/или дроссель (такой как второй дроссельный клапан 158). Положение дроссельного клапана 158 может настраиваться системой управления посредством привода дросселя (не показан), с возможностью связи присоединенной к контролеру 12. Противопомпажный клапан 152 может быть предусмотрен для избирательного обхода компрессорных каскадов турбонагнетателей 120 и 130 через перепускной канал 150. В качестве одного из примеров, противопомпажный клапан 152 может открываться, чтобы давать возможность потока через перепускной канал 150, когда давление всасываемого воздуха ниже по потоку от компрессоров достигает порогового значения.

Впускной коллектор 160 дополнительно может включать в себя датчик 172 кислорода всасываемых газов. В одном из примеров, датчик кислорода является датчиком UEGO. Как конкретизировано в материалах настоящей заявки, датчик кислорода всасываемых газов может быть выполнен с возможностью выдавать оценку касательно содержания кислорода свежего воздуха, принимаемого во впускном коллекторе. В дополнение, когда течет EGR, изменение концентрации кислорода на датчике может использоваться для логического вывода величины EGR и использоваться для точного регулирования потока EGR. В изображенном примере, датчик 162 кислорода расположен выше по потоку от дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, датчик кислорода может быть расположен выше по потоку от CAC.

Датчик 174 давления может быть расположен поблизости от датчика кислорода для оценки давления на впуске, при котором принимается выходной сигнал датчика кислорода. Поскольку выходной сигнал датчика кислорода является находящимся под влиянием давления на впуске, опорный выходной сигнал датчика кислорода может узнаваться при опорном давлении на впуске. В одном из примеров, опорное давление на впуске является давлением на входе дросселя (TIP), где датчиком 174 давления является датчик TIP. В альтернативных примерах, опорным давлением на впуске является давление в коллекторе (MAP) в качестве считываемого датчиком 182 MAP.

Датчик 173 влажности может быть расположен поблизости от датчика кислорода на впуске и датчика давления на впуске. Более точно, как изображено, каждый из датчика 173 влажности, датчика 172 кислорода на впуске и датчика 174 давления на впуске расположен выше по потоку от впускного дросселя 158 и ниже по потоку от охладителя 154 наддувочного воздуха во впускном коллекторе двигателя. Датчик влажности может быть выполнен с возможностью давать оценку влажности окружающей среды. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 8, контроллер может оценивать влажность окружающей среды наряду с изучением опорной точки для датчика кислорода на впуске при опорном давлении на впуске и исправлять изученную опорную точку на основании оцененной влажности окружающей среды. Это предоставляет изменениям выходного сигнала датчика кислорода, обусловленным изменениями влажности окружающей среды, изучаться и использоваться для точной оценки EGR.

Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, скомпонованных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров скомпонованы в двух рядах 13 и 15, причем, каждый ряд включает в себя три цилиндра. В альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 3, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поровну поделены и скомпонованы в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, рядная, коробчатая, и т.д. Каждый цилиндр 14 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки оконного впрыска.

Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также указываемый ссылкой как камера 14 сгорания) через общий впускной канал 149, может использоваться для сжигания топлива, и продукты сгорания затем могут выпускаться через специфичные ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через первый параллельный выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через второй параллельный выпускной канал 19. Каждый из первого и второго параллельных выпускных каналов 17 и 19 дополнительно могут включать в себя турбину турбонагнетателя. Более точно, продукты сгорания, которые выбрасываются через впускной канал 17, могут направляться через турбину 124 с приводом от отработавших газов турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, для того чтобы обеспечивать сжатие для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 128 для отработавших газов. Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются через выпускной канал 19, могут направляться через турбину 134 с приводом от отработавших газов турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, для того чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 138 для отработавших газов.

В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с переменной геометрией, при этом, контроллер 12 может настраивать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с регулируемым соплом, при этом, контроллер 12 может настраивать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимо изменять положение лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от отработавших газов через соответственные приводы.

Отработавшие газы в первом параллельном выпускном канале 17 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 170 наряду с тем, что отработавшие газы во втором параллельном выпускном канале 19 могут направляться в атмосферу через ответвленный параллельный выпускной канал 180. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более устройств последующей очистки отработавших газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков отработавших газов.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя один или более каналов рециркуляции отработавших газов (EGR), или контуров, для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Таковые могут включать в себя контуры EGR высокого давления для обеспечения EGR высокого давления (HP-EGR) и контуры EGR низкого давления для обеспечения EGR низкого давления (LP-EGR). В одном из примеров, HP-EGR может обеспечиваться в отсутствие наддува, обеспечиваемого турбонагнетателями 120, 130, наряду с тем, что LP-EGR может обеспечиваться при наличии наддува турбонагнетателя, и/или когда температура отработавших газов находится выше порогового значения. В кроме того еще других примерах, обе, HP-EGR и LP-EGR, могут выдаваться одновременно.

В изображенном примере, двигатель 10 может включать в себя контур 202 EGR низкого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из первого ответвленного параллельного выпускного канала 170 ниже по потоку от турбины 124 в первый параллельный впускной канал 142 выше по потоку от компрессора 122. В некоторых вариантах осуществления, второй контур EGR низкого давления (не показан) может быть предусмотрен подобным образом для рециркуляции по меньшей мере некоторой части отработавших газов из второго ответвленного параллельного выпускного канала 180 ниже по потоку от турбины 134 во второй параллельный впускной канал 144 выше по потоку от компрессора 132. Контур 202 LP-EGR может включать в себя клапан 204 LP-EGR для регулирования потока EGR (то есть, количества рециркулированных отработавших газов) через контуры, а также охладитель 206 EGR для понижения температуры отработавших газов, протекающих через контур EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. Клапан 204 LP-EGR может быть расположен выше по потоку или ниже по потоку от охладителя 206 LP EGR. В определенных условиях, охладитель 206 EGR также может использоваться для подогрева отработавших газов, протекающих через контур 202 LP-EGR, перед тем, как отработавшие газы поступают в компрессор, чтобы избегать вторжения водяных капель в компрессоры.

Двигатель 10 дополнительно может включать в себя первый контур 208 EGR высокого давления для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из первого параллельного выпускного канала 17 выше по потоку от турбины 124 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 двигателя. Подобным образом, двигатель может включать в себя второй контур EGR высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из второго параллельного выпускного канала 19 выше по потоку от турбины 134 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от дросселя 158 двигателя. Поток EGR через контуры 208 HP-EGR может управляться посредством клапана 210 HP-EGR Если присутствуют два контура HP-EGR, присоединенных к каждой ветви системы впуска воздуха, каждый из них может пользоваться своими собственными клапанами 210 HP-EGR или соединяться друг с другом раньше и совместно использовать один и тот же клапан HP-EGR до ввода во впускной коллектор. Будет принято во внимание, что, в качестве альтернативы описанным выше конфигурациям с одним или двумя контурами HP-EGR, HP-EGR может вводиться во впускные каналы 146 и/или 148 вместо того, чтобы во впускной коллектор 160.

Окно 102 PCV может быть выполнено с возможностью подавать газы вентиляции картера (прорывные газы) во впускной коллектор двигателя по второму параллельному впускному каналу 144. В некоторых примерах, поток воздуха PCV через окно 102 PCV может управляться выделенным клапаном окна PCV. Подобным образом, окно 104 для продувки может быть выполнено с возможностью подавать продувочные газы из бачка топливной системы во впускной коллектор двигателя по каналу 144. В некоторых примерах, поток продувочного воздуха через окно 104 для продувки может управляться выделенным клапаном окна для продувки. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 2, PCV и окна для продувки в трубке впуска воздуха перед компрессором осуществляют поток в трубку впуска только во время условий с наддувом. В условиях без наддува, продувочный воздух и воздух PCV подается непосредственно во впускной коллектор. Другими словами, во время условий с наддувом, продувочные газы и газы PCV принимаются выше по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, оказывать влияние на выходной сигнал датчика во время условий с наддувом. В сравнение, во время условий без наддува, продувочные газы и газы PCV принимаются ниже по потоку от датчика 172 кислорода на впуске, а потому, не оказывают влияния на выходной сигнал датчика во время условий без наддува.

Датчик 232 влажности и датчик 234 давления могут быть включены только в один из параллельных впускных каналов (в материалах настоящей заявки, изображены в первом параллельном канале 142 всасываемого воздуха, но не во втором параллельном впускном канале 144), ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR. Более точно, датчик влажности и датчик давления могут быть включены во впускной канал, не принимающий воздух PCV продувочный воздух. Датчик 232 влажности может быть выполнен с возможностью оценивать влажность всасываемого воздуха. В одном из вариантов осуществления, датчик 232 влажности является датчиком UEGO, выполненным с возможностью оценивать относительную влажность всасываемого воздуха на основании выходного сигнала датчика на одном или более напряжений. Поскольку продувочный воздух и воздух PCV могут расстраивать результаты датчика влажности, окно для продувки и окно PCV расположены в отдельном впускном канале от датчика влажности. Датчик 234 давления может быть выполнен с возможностью оценивать давление всасываемого воздуха. В некоторых вариантах осуществления, датчик температуры также может быть включен в тот же самый параллельный впускной канал ниже по потоку от дроссельного клапана 230 EGR.

По существу, датчик 172 кислорода на впуске может использоваться для оценки концентрации кислорода на впуске и логического вывода величины потока EGR через двигатель на основании изменения концентрации кислорода на впуске при открывании клапана 204 EGR. Более точно, изменение выходного сигнала датчика при открывании клапана EGR сравнивается с точкой отсчета, где датчик является работающим без EGR (нулевой точкой). На основании изменения (например, уменьшения) количества кислорода от времени работы без EGR, может рассчитываться поток EGR, выдаваемый в двигатель на данный момент. Затем, на основании отклонения оцененного потока EGR от ожидаемого (или целевого) потока EGR, кроме того, может выполняться управление EGR. Как конкретизировано со ссылкой на фиг. 9, контроллер может осуществлять настройку с прямой связью открывания клапана EGR на основании условий числа оборотов-нагрузки двигателя наряду с настройкой с обратной связью клапана EGR на основании потока EGR, оцененного датчиком кислорода. Однако, оценка EGR и регулирование EGR требуют точной оценки нулевой точки. Поскольку выходной сигнал датчика кислорода подвергается влиянию изменений давления на впуске, изменений топливовоздушного соотношения отработавших газов, разброса деталей внутри партии и восстановителей (такие как из газов PCV и продувочные газы), точная оценка нулевой точки может быть осложнена. Однако, без точной оценки нулевой точки, регулирование потока EGR может не выполняться надежно.

Чтобы преодолеть эти проблемы, оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске выполняется во время условий холостого хода, в материалах настоящей заявки также указывается ссылкой как адаптация холостого хода, и обсуждена на фиг. 4. Посредством выполнения адаптации во время условий холостого хода, где колебания давления на впуске минимальны, и когда воздух PCV и продувочный воздух не засасывается в систему впуска воздуха низкого давления выше по потоку от компрессора, изменения показаний датчика, обусловленные этими шум-факторами, уменьшаются. По существу, продувочный воздух и воздух PCV могут течь в двигатель во время холостого хода через впускной коллектор. Однако, они не оказывают влияния на выходной сигнал датчика кислорода на впуске, поскольку они засасываются ниже по потоку от датчика, непосредственно во впускной коллектор. Также посредством периодического выполнения адаптации холостого хода, такого как каждый первый холостой ход вслед за запуском двигателя, воздействие старения датчика и изменчивости деталей внутри партии на выходной сигнал датчика также подвергается поправке. В общем и целом, может узнаваться более точная нулевая точка.

Оценка нулевой точки датчика кислорода на впуске также выполняется во время условий без подачи топлива в двигатель, таких как во время перекрытия топлива при замедлении (DFSO), в материалах настоящей заявки также указывается ссылкой как адаптация DFSO, и обсуждена на фиг. 5. Посредством выполнения адаптации во время условий DFSO, в дополнение к пониженным шум-факторам, таким как достигаемые во время адаптации холостого хода, изменения показаний датчика, обусловленные утечкой клапана EGR, также уменьшаются.

Возвращаясь к фиг. 1, положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться с помощью толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или с помощью механических уступов прямого действия, в которых используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредств