RU2676831C2 - Способ (варианты) и система для определения влажности воздуха и наличия потока из картера посредством датчика выхлопного газа - Google Patents
Способ (варианты) и система для определения влажности воздуха и наличия потока из картера посредством датчика выхлопного газа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676831C2 RU2676831C2 RU2014138143A RU2014138143A RU2676831C2 RU 2676831 C2 RU2676831 C2 RU 2676831C2 RU 2014138143 A RU2014138143 A RU 2014138143A RU 2014138143 A RU2014138143 A RU 2014138143A RU 2676831 C2 RU2676831 C2 RU 2676831C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- engine
- sensor
- pcv
- exhaust gas
- change
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims abstract description 141
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 131
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical group [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 81
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 81
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 81
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 73
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 23
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 20
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 5
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 3
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 claims description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 claims description 2
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims 3
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 abstract description 27
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 15
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 38
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 26
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 26
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000012080 ambient air Substances 0.000 description 15
- 230000006870 function Effects 0.000 description 14
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 11
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 11
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 9
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 8
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 6
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 4
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 4
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 3
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 3
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012491 analyte Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002301 combined effect Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- -1 humidity Substances 0.000 description 1
- 238000012417 linear regression Methods 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D41/221—Safety or indicating devices for abnormal conditions relating to the failure of actuators or electrically driven elements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
- F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
- F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0005—Controlling intake air during deceleration
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
- F02D41/005—Controlling exhaust gas recirculation [EGR] according to engine operating conditions
- F02D41/0055—Special engine operating conditions, e.g. for regeneration of exhaust gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M15/00—Testing of engines
- G01M15/04—Testing internal-combustion engines
- G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
- G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
- G01M15/104—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases using oxygen or lambda-sensors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
- F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/04—Engine intake system parameters
- F02D2200/0418—Air humidity
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2250/00—Engine control related to specific problems or objectives
- F02D2250/08—Engine blow-by from crankcase chamber
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
- F02D41/12—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration
- F02D41/123—Introducing corrections for particular operating conditions for deceleration the fuel injection being cut-off
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Emergency Medicine (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ для системы двигателя заключается в том, что в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель (10), когда работают по меньшей мере один впускной клапан (52) и один выпускной клапан (54), модулируют эталонное напряжение датчика (126) отработавших газов при закрытой и открытой впускной дроссельной заслонке (62). Сигнализируют об износе двигателя (10) исходя из потока (PCV) принудительной вентиляции картера, основанного на показаниях датчика (126) отработавших газов, полученных во время модулирования. Раскрыты способ для двигателя и система двигателя. Технический результат заключается в повышении точности измерения влажности. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
Description
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка частично продолжает заявку на патент С.Ш.А. 13/745.639, зарегистрированную 18 января 2013, содержание которой в полном объеме и во всех отношениях включено в настоящее изобретение путем ссылки.
Уровень техники
Настоящая заявка в целом относится к определению влажности окружающего воздуха посредством датчика отработавших газов, включенного в состав системы выпуска отработавших газов ДВС.
Раскрытие изобретения
В условиях отсутствия подачи топлива в двигатель при работающих по меньшей мере одном впускной клапане и одном выпускном клапане, например, при перекрытии подачи топлива при замедлении (DFSO - Deceleration Fuel Shut Off), окружающий воздух может протекать через цилиндры двигателя, попадая в систему выпуска отработавших газов. В некоторых примерах в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель для определения влажности окружающего воздуха может быть использован датчик отработавших газов. Однако из-за закрытия впускной дроссельной заслонки в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель, создается значительное разрежение во впускном коллекторе, которое может втянуть углеводороды принудительной вентиляции картера (PCV - Positive Crankcase Ventilation). При этом, даже при закрытом в условиях DFSO порте PCV, это разрежение может быть достаточно сильным для того, чтобы втянуть углеводороды PCV через поршневые кольца. Втягивание потока PCV может усиливаться в механически стареющем двигателе за счет протечки газов PCV за поршневые кольца и клапаны. Поглощенные углеводороды влияют на показания датчика отработавших газов и могут ухудшать точность измерений влажности. В частности, влияние углеводородов приводит к показаниям датчика, завышающим получаемую влажность.
Авторы настоящей заявки исследовали вышеуказанную проблему и разработали подход для ее по меньшей мере частичного решения. Таким образом, раскрывается способ для системы двигателя, содержащего датчик отработавших газов. В одном примере способ предусматривает следующее: в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель, когда работают по меньшей мере один впускной клапан и один выпускной клапан, модулируют эталонное напряжение датчика отработавших газов при закрытой и открытой впускной дроссельной заслонке и сигнализируют об износе двигателя исходя из потока (PCV) принудительной вентиляции картера, основанного на показаниях датчика отработавших газов, полученных во время указанного модулирования. Способ также может включать в себя генерирование индикации влажности окружающего воздуха по показаниям датчика отработавших газов при закрытой впускной дроссельной заслонке, а также оценки потока PCV. Вышеуказанный способ позволяет достичь более точной оценки влажности окружающего воздуха, при этом лучше оценив и учтя поток PCV.
Например, в процессе определенных событий Перекрытия Топлива при Замедлении (DFSO), контроллер двигателя может модулировать эталонное напряжение впускного датчика кислорода для оценки как влажности окружающего воздуха, так и потока PCV. Контроллер сначала может модулировать эталонное напряжение при открытой впускной дроссельной заслонке и повторить модулирование напряжения при закрытой впускной дроссельной заслонке. При открытой впускной дроссельной заслонке, давление в коллекторе повышается, и поток PCV на впуск уменьшается. При таких условиях изменение тока накачки, считываемое датчиком в процессе модулирования, несет в себе информацию о влажности окружающего воздуха. При закрытой впускной дроссельной заслонке давление в коллекторе снижается, и поток PCV на впуск увеличивается. При таких условиях изменение тока накачки, считываемое датчиком в процессе модулирования, несет в себе информацию не только о влажности окружающего воздуха, но также и о воздействии углеводородов PCV. Сравнив изменение значений тока накачки, оцененных с открытой и закрытой впускной дроссельной заслонкой, можно идентифицировать объем потока PCV, полученный двигателем за то время, пока была закрыта дроссельная заслонка. Если в процессе модулирования был также закрыт порт PCV, то поток PCV можно сравнить с пороговым значением для распознавания протечки потока PCV через поршневые кольца, а также можно сгенерировать сигнал старении двигателя и износе компонентов. По полученному потоку PCV также можно модифицировать показания влажности окружающего воздуха. Более надежную оценку влажности окружающего воздуха, очищенную от влияния углеводородов PCV, затем можно использовать для регулирования рабочих параметров двигателя, не затрагивая управление двигателем.
Указанным способом снижают влияние PCV на измерение влажности посредством датчика кислорода в отработавших газах. При необходимости измерить влажность, выборочно открывая впускную дроссельную заслонку в условиях DFSO, уменьшают разрежение во впускном коллекторе, уменьшая объем углеводородов PCV, затягиваемых в двигатель. Кроме того, даже какие-либо углеводороды уже были поглощены, усиленный поток воздуха снижает концентрацию PCV, измеряемую датчиком отработавших газов в процессе DFSO. То есть, влажность окружающего воздуха может быть определена более точно и надежно.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для представления в упрощенном виде набора концепций, раскрываемых подробнее в разделе «Осуществление изобретения». Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков предмета изобретения, объем которого уникально определен в формуле изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, объект изобретения не ограничивается реализациями, устраняющими какие-либо недостатки, отмеченные выше или где-либо в настоящем раскрытии.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример осуществления камеры сгорания системы двигателя, содержащей систему выпуска отработавших газов и систему рециркуляции отработавших газов.
На фиг 2 схематически показан пример датчика отработавших газов.
На фиг. 3 показана блок-схема алгоритма определения измерительного режима датчика отработавших газов.
На фиг. 4 показана блок-схема алгоритма нахождения влажности окружающего воздуха посредством датчика отработавших газов.
На фиг. 5 графически представлено влияние углеводородов PCV на оценку влажности.
На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма регулирования рабочих параметров двигателя по влажности окружающего воздуха, сгенерированной датчиком отработавших газов.
На фиг. 7 показан пример влияния потока PCV на нахождение влажности.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к способам и системам для системы двигателя с датчиком кислорода в отработавших газах, например, к системе двигателя по фиг. 1 и датчику кислорода в отработавших газах по фиг. 2. В определенных условиях отсутствия подачи топлива в двигатель датчик кислорода в отработавших газах может быть использован для оценки влажности и/или оценки потока PCV. Контроллер системы двигателя может быть выполнен с программным кодом для выполнения алгоритмов управления, например, показанных на фиг. 3 - фиг. 4 для модулирования эталонного напряжения, подаваемого на датчик кислорода в отработавших газах в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель сначала при открытой впускной дроссельной заслонке, а затем - при закрытой впускной дроссельной заслонке. Сравнивая показания датчика в процессе модулирования, контроллер может получить информацию о влажности окружающего воздуха и расходе PCV. Информацию можно получать по линейной зависимости между содержанием воды в отработавших газах и током накачки, выдаваемым датчиком (фиг. 6). Затем контроллер может отрегулировать один или более рабочих параметров двигателя по полученным влажности и потоку PCV (фиг. 5). Кроме того, по полученной информации потока PCV контроллер может также идентифицировать износ компонентов двигателя, являющийся причиной протечек потока PCV. Приводится пример регулировки со ссылкой на фиг. 7.
На фиг. 1 схематически изображен один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10 в системе 100 двигателя, которая может входить в состав движительной системы автомобиля. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, посредством системы управления, содержащей контроллер 12, и посредством команды оператора 132 автомобиля через устройство 130 ввода. В настоящем примере, устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР (Pedal Position) положения педали (ПП). Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры и расположенный внутри поршень 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через промежуточную трансмиссионную систему может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля. Кроме того, для запуска двигателя 10 в работу с коленчатым валом 40 через маховик может быть связан двигатель стартера.
Камера 30 сгорания может принимать воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, и может выпускать отработавшие газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
В настоящем примере, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут управляться путем приведения в движение кулачков через соответствующую систему 51 и 53 кулачкового привода клапанов. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода клапанов может содержать один и более кулачков и использовать одну или несколько из систем: систему переключения профилей кулачков (CPS), систему изменения фаз газораспределения (VCT), систему переменного газораспределения (VVT) и/или систему переменного газораспределения с регулированием высоты подъема клапанов (VVL) которые может использовать в работе контроллер 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 системой электрического привода клапанов. Например, цилиндр 30 альтернативно может включать в себя впускной клапан, управляемый через систему электрического привода клапанов, и выпускной клапан, управляемый через систему кулачкового привода, содержащую системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана соединенной напрямую с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально ширине импульса сигнала FPW, получаемого от контроллера 12 через электронный привод 68. При этом топливная форсунка 66 осуществляет «прямой впрыск» топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть расположена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания (как показано), например. Топливо может доставляться к топливной форсунке 66 топливной системой (не показана), имеющей в своем составе топливный бак, топливный насос и топливную рейку. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может альтернативно или дополнительно иметь в своем составе топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44 в конфигурации, обеспечивающей так называемый «впрыск топлива во впускные каналы» впускного коллектора выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Впускной канал 42 может содержать дроссельный клапан 62 (дроссель), содержащий дроссельную шайбу 64. В данном частном примере, контроллер 12 может изменять положение дроссельной шайбы 64 посредством сигнала, подаваемого на электрический мотор или исполнительный орган, входящий в состав дросселя 62, в соответствии с системой, которую принято называть «электронным управлением дроссельной заслонкой» (ETC). Таким образом, дроссель 62 можно приводить в действие, чтобы изменять поток воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания - один из цилиндров двигателя. Информация о положении дроссельной шайбы 64 может передаваться в контроллер 12 посредством сигнала TP (Throttle Position, положение дроссельной заслонки, ПДЗ). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления в воздушном коллекторе для передачи в контроллер 12 соответствующих сигналов MAF (Manifold Air Flow, массовый расход воздуха в коллекторе двигателя) и MAP (Manifold Air Pressure, давление воздуха в коллекторе двигателя).
Показано, что перед системой 70 снижения токсичности выбросов к выпускному каналу 48 присоединен датчик 126 отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для измерения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик, или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (UEGO, Universal Exhaust Gas Oxygen), кислородный датчик с двумя состояниями (EGO, Exhaust Gas Oxygen), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (HEGO, Heated Exhaust Gas Oxygen), датчик NOx, НС или СО. Показано, что в выпускном канале 48, после датчика 126 отработавших газов расположена система 70 снижения токсичности выбросов. Система 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (TWC, Three-Way Catalyst), уловитель NOx, различные другие устройства снижения токсичности выбросов или сочетание указанных устройств. В некоторых вариантах осуществления при работе двигателя 10 может осуществляться периодическая регенерация устройства снижения токсичности выбросов путем установления по меньшей мере в одном цилиндре двигателя определенного воздушно-топливного отношения.
Кроме того, в рассматриваемых вариантах осуществления, система EGR (Engine Gas Recirculation) 140 рециркуляции отработавших газов может направлять нужную часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 142 EGR. Контроллер 12 может изменять количество отработавших газов, передаваемых во впускной коллектор 44, посредством клапана 144. Кроме того, в канале EGR может быть установлен датчик 146, который может обеспечивать индикацию одной или более из следующих величин: давления, температуры и концентрации компонентов отработавшего газа. При некоторых условиях система 140 EGR может быть использована для регулирования температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания, обеспечивая тем самым способ управления распределением зажигания (установкой момента зажигания) в некоторых режимах сгорания. Кроме того, в некоторых условиях, часть газов горения может удерживаться или улавливаться в камере сгорания за счет управления открытием и закрытием выпускного клапана, например управления механизмом переменного газораспределения.
Контроллер 12 на фиг. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (CPU, Central Processor Unit), порты 104 ввода/вывода (I/O, Input/Output), электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, изображенную в виде постоянного запоминающего устройства 106 (ROM, Read-only Memory), оперативное запоминающее устройство 108 (RAM, Random Access Memory), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ, КАМ, Keep Alive Memory) и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, включая: сигнал MAF измеренного массового расхода воздуха, наддуваемого в двигатель, от датчика 120 массового расхода; сигнал ЕСТ (Engine Coolant Temperature) температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал PIP профиля зажигания (Profile Ignition Pick-up, модифицированный сигнал от датчика поворота коленчатого вала для расчета частоты вращения и положения двигателя) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40, сигнал TP положения заслонки от датчика положения дроссельной заслонки, и сигнал MAP абсолютного давления в коллекторе от датчика 122. Сигнал RPM частоты вращения вала двигателя (Revolutions per Minute) может быть выработан контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал MAP от датчика давления в коллекторе может быть использован для индикации разрежения или давления во впускном коллекторе. Следует отметить, что могут быть использованы различные сочетания вышеуказанных датчиков, например, датчик MAF без датчика MAP, и наоборот. При работе при стехиометрическом отношении, датчик MAP может давать сигнал крутящего момента двигателя. Кроме того, указанный датчик, вместе с измеренной частотой вращения вала двигателя может обеспечивать оценку заряда горючей смеси (включая воздух), вводимого в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика частоты вращения двигателя, может на каждый оборот коленчатого вала формировать заданное число равноотстоящих импульсов.
В электронную среду хранения (ПЗУ 106) может быть занесена программа в виде машиночитаемых данных, представляющих инструкции, исполняемые процессором 102 для осуществления описываемых ниже способов, а также других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечисляются.
Как говорилось выше, на фиг. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом каждый цилиндр может аналогичным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку и т.п.
На фиг. 2 схематически изображен пример осуществления датчика отработавших газов, например, датчика 200 UEGO, выполненного с возможностью измерения концентрации кислорода (O2) в потоке отработавших газов. Например, датчик 200 может функционировать как датчик 126 отработавших газов, описанный выше со ссылкой на фиг. 1. Датчик 200 содержит некоторое количество слоев одного или нескольких керамических материалов, уложенных друг на друга. В варианте осуществления по фиг. 2 пять керамических слоев обозначены как слои 201, 202, 203, 204 и 205. Среди этих слоев содержится один или более слоев твердого электролита, способного проводить кислород в ионной форме. В качестве некоторых примеров пригодных твердых электролитов можно назвать материалы на основе оксида циркония. Кроме того в некоторых вариантах осуществления, аналогичных показанному на фиг. 2, может иметься нагреватель 207, находящийся в тепловом контакте со слоями для повышения ионной проводимости слоев. Хотя показанный датчик 200 UEGO сформирован из пяти керамических слоев, следует понимать, что датчик UEGO может включать в себя и другое подходящее количество керамических слоев.
Слой 202 включает в себя материал или материалы, создающие диффузионный путь 210. Диффузионный путь 210 выполнен с возможностью введения отработавших газов в первую внутреннюю полость 222 посредством диффузии. Диффузионный путь 210 может быть выполнен с возможностью того, чтобы один или более компонентов отработавших газов, в том числе, интересующий аналит (например, O2), диффундировал во внутреннюю полость 222 с более ограничивающей скоростью, чем та, с которой аналит может быть закачан или откачан парами 212 и 214 электродов накачки. При этом можно достичь стехиометрического уровня O2 в первой внутренней полости 222.
Датчик 200 также включает в себя вторую внутреннюю полость 224 внутри слоя 204, отделенную от первой внутренней полости 222 слоем 203. Вторая внутренняя полость 224 выполнена с возможностью поддержания постоянного парциального давления кислорода, соответствующего стехиометрическому условию, то есть уровень кислорода, присутствующего во второй внутренней полости, равен тому, который бы имел отработавший газ, если бы отношение воздух-топливо было бы стехиометрическим. Концентрация кислорода во второй внутренней полости 224 поддерживается постоянным током Ip накачки (pumping current). Здесь, вторая внутренняя полость 224 может называться эталонной ячейкой.
Пара измерительных электродов 216 и 218 расположена в контакте с первой внутренней полостью 222 и с эталонной ячейкой 224. Пара измерительных электродов 216 и 218 обнаруживает градиент концентрации, который может развиться между первой внутренней полостью 222 и эталонной ячейкой 224 за счет того, что концентрация кислорода в отработавших газах будет выше или ниже стехиометрического уровня. Высокая концентрация кислорода может быть результатом обеднения смеси отработавших газов, а низкая концентрация кислорода может быть следствием обогащения смеси, например.
Пара электродов 212 и 214 накачки расположена в контакте со внутренней полостью 222 и выполнена с возможностью электрохимически откачивать выбранную составляющую газа (например, O2) из внутренней полости 222 через слой 201 наружу из датчика 200. Альтернативно, пара электродов 212 и 214 накачки может быть выполнена с возможностью электрохимически накачивать выбранный газ через слой 210 во внутреннюю полость 222. Здесь, пара электродов 212 и 214 накачки может быть названа ячейкой накачки кислорода.
Электроды 212, 214, 216 и 218 могут быть выполнены из разнообразных подходящих материалов. В некоторых вариантах осуществления, электроды 212, 214, 216 и 218 по меньшей мере частично могут быть выполнены из материала, являющегося катализатором диссоциации молекулярного кислорода. Примерами таких материалов, среди прочего, являются электроды, содержащие платину и/или золото.
Процесс электрохимической накачки кислорода из внутренней полости 222 или внутрь нее предусматривает подачу электрического тока Ip на пару электродов 212 и 214. Ток IP накачки, подаваемый на ячейку накачки кислорода, перекачивает кислород внутрь первой внутренней полости 222 или из нее с целью поддержания стехиометрического уровня кислорода в ячейке накачки полости. Ток Ip накачки пропорционален концентрации кислорода в отработавшем газе. То есть, обеднение смеси приведет к откачке кислорода из внутренней полости 222, а обогащение смеси приведет к закачке кислорода во внутреннюю полость 222.
Система управления (не показанная на фиг. 2) вырабатывает сигнал Vp напряжения накачки в зависимости от силы тока Ip накачки, требующегося для поддержания стехиометрического уровня внутри первой внутренней полости 222.
Таким образом, датчик кислорода выхлопного газа работает при первом, более низком эталонном напряжении (Vs), например, 450 мВ. Однако когда напряжение меняется на второе, более высокое эталонное напряжение, например, выше 800 мВ (например, 1080 мВ), датчик диссоциирует воду в отработавшем газе и измеряет дополнительный газ, полученный из воды. Этот феномен затем с выгодой может быть применен для измерения влажности окружающего воздуха. Конкретнее, при работе при более низком эталонном напряжении (450 мВ), ток накачки пропорционален концентрации кислорода [O2]. Затем, когда датчик работает при более высоком эталонном напряжении (1080 мВ), происходит высвобождение дополнительного кислорода за счет диссоциации воды (H2O→Н2+½O2), а для нахождения концентрации воды [H2O] измеряют изменение тока накачки, соответствующее дополнительному кислороду. Как показано на графике 600 фиг. 6, ток накачки (Ip, ось y) линейно изменяется при изменении концентрации воды ([H2O], ось y). Зависимость может быть выражена следующим уравнением:
IP=0,114[H2O]mA5-0,00011mA
Подбор линейной регрессии для графика на фиг. 6 дает коэффициент R2 регрессии, равный 0,999. При более высоком эталонном напряжении 1080 мВ, разрешение датчика имеет порядок 2 мкА.
Следует понимать, что описанный здесь датчик UEGO является лишь одним из примеров осуществления датчика UEGO, и что другие осуществления датчиков UEGO могут иметь дополнительные и/или альтернативные отличительные признаки или конструкции.
На датчик кислорода выхлопного газа, однако, влияет присутствие в отработавшем воздухе углеводородов. В частности, углеводороды отработавших газов на датчике могут быть окислены до двуокиси углерода и воды, в результате чего чувствительный элемент датчика кислорода выхлопного газа будет давать заниженные показания количества кислорода по сравнению с реальной ситуацией. В результате этого рассчитанная по выходному сигналу UEGO влажность окружающего воздуха будет некорректной (например, влажность окружающего воздуха будет завышенной). Хотя эта проблема и имеет некоторое решение путем замера количества воды в воздухе условиях DFSO, когда в двигатель не подается топливо, на измерения все-таки может влиять присутствие углеводородов, поглощенных через порт PCV. К ним относятся углеводороды картерных газов и принудительной вентиляции картера. Даже в том случае, если порт PCV будет закрыт (например, при закрытии клапана PCV), углероды PCV могут быть поглощены через поршневые кольца. Например, когда в условиях DFSO дроссельная заслонка на впуске закрыта, давление MAP на впуске может быть достаточно низким для того, чтобы были затянуты углеводороды PCV. В возрастных двигателях проблема может быть осложнена возможным дополнительными протечками PCV за счет износа поршневых колец и клапанов. Повышенный поток PCV повышает расход моторного масла, приводит к потере пикового крутящего момента и влияет на показания датчика влажности. Следовательно, контролировать поток PCV нужно для управления им и обнаружения какого-либо значительного износа компонентов двигателя. Однако в настоящее время не имеется надежного механизма определения расхода потока PCV и/или его состава.
В конкретизации со ссылкой на фиг. 3 - фиг. 5 авторы настоящего изобретения определили возможность сведения к минимуму, или даже устранения влияния углеводородов PCV путем открытия впускной дроссельной заслонки в ходе событий DFSO, при том, что влажность оценивается датчиком кислорода выхлопных газов. Путем открытия впускной дроссельной заслонки можно повысить коллекторное давление. Это уменьшает перепад давления на PCV порте, чем снижается объем потока PCV, затягиваемый во впускной коллектор. Повышение MAP также повышает давление в цилиндре, уменьшая поток углеводородов (или масла) через поршневые кольца в воздух в цилиндре. Кроме того, при повышении MAP повышается поток воздуха в течение события DFSO, снижая концентрацию паров масла или углеводородов. Такой комбинированный эффект снижает общее воздействие потока PCV на измерения датчиком отработавших газов кислорода диссоциированной воды влажности окружающего воздуха.
Кроме того, при оценке влажности окружающего воздуха, тот же самый датчик отработавших газов может быть выгодно использован для оценки потока PCV двигателя и распознавания износа компонента двигателя, ведущего к протечке потока PCV. В частности, эталонное напряжение датчика кислорода в отработавших газах в течение событий DFSO может быть модулировано путем открытия впускного клапана с последующим закрытием впускного клапана, а для оценки объема потока PCV можно сравнить delta Ip при обоих условиях. После этого можно отрегулировать рабочие параметры двигателя по уточненным оценкам влажности окружающего воздуха и потока PCV.
На фиг. 3 - фиг. 5 показаны блок-схемы, иллюстрирующие алгоритмы для датчика отработавших газов и системы двигателя соответственно. Например, показанный на фиг. 3 алгоритм, исходя из условий подачи топлива в двигатель, находит то, для измерения чего датчик должен быть приведен в действие: концентрации кислорода в отработавших газах, влажности окружающего воздуха или потока PCV. Показанный на фиг. 4 алгоритм находит влажность окружающего воздуха и объем потока PCV по показаниям датчика отработавших газов, описанного со ссылкой на фиг. 2. Показанный на фиг. 5 алгоритм предназначен для регулирования рабочего параметра двигателя по влажности окружающего воздуха и потоку PCV, найденным посредством алгоритма, показанного на фиг. 3. Кроме того, показанный на фиг. 5 алгоритм позволяет распознать износ компонента двигателя, сравнивая объем потока PCV с пороговым значением.
Вернемся к рассмотрению фиг. 3, где изображена блок-схема алгоритма 300 управления датчиком отработавших газов, например, датчиком кислорода в отработавших газах, описанного выше со ссылкой на фиг. 2 и расположенного как показано на фиг. 1. Режимом работы датчика управляют по меньшей мере по условиям подачи топлива в двигатель. В частности, алгоритм определяет, не работает ли двигатель в условиях отсутствия подачи топлива, и соответствующим образом регулирует режим измерения датчика. Например, в условиях отсутствия подачи топлива датчик работает в режиме нахождения влажности окружающего воздуха и/или потока PCV, в то время как в условиях с подачей топлива двигатель работает в режиме измерения концентрации кислорода в отработавших газах для нахождения воздушно-топливного отношения.
На этапе 302 показанного на фиг. 3 алгоритма 300 определяют условия работы двигателя. Неограничивающими примерами условий работы двигателя можно назвать фактический/желаемый объем EGR, распределение зажигания, воздушно-топливное отношение, частота вращения вала двигателя барометрическое давление, температура хладагента двигателя и т.д.
После того, как определены условия работы двигателя, на этапе 304 алгоритма 300 определяют, не находится ли двигатель в условиях отсутствия подачи топлива. Условия отсутствия подачи топлива включают в себя условия работы двигателя, при которых подача топлива прерывается, но двигатель продолжает вращаться, и по меньшей мере один впускной клапан и один выпускной клапан работают; то есть воздух течет через один или более цилиндров, но топливо в цилиндры не впрыскивается. В условиях отсутствия подачи топлива сгорания не происходит, и окружающий воздух может двигаться через цилиндр от впускного канала к выпускному каналу. При этом датчик, такой как датчик кислорода в отработавших газах, может принимать окружающий воздух, в котором можно выполнять измерения, например, измерение влажности окружающего воздуха.
К условиям отсутствия подачи топлива может относиться, например, перекрытие топлива при замедлении (DFSO - Deceleration Fuel Shut Off). DFSO является реакцией на действие оператора педалью (например, в ответ на сброс газа водителем и тогда, когда автомобиль ускоряется больше, чем на величину порогового значения). Условия DAFOE могут повторяться в процессе одного ездового цикла, следовательно, на протяжении ездового цикла могут генерироваться многочисленные индикации влажности окружающего воздуха, например, при каждом условии DFSO. Следовательно, на протяжении ездовых циклов, в которых наблюдаются флуктуации влажности окружающего воздуха, можно сохранять общий к.п.д. двигателя.
Если определяют, что двигатель не работает в условиях отсутствия подачи топлива, например, когда топливо впрыскивают в один или более цилиндров двигателя, алгоритм 300 переходит к этапу 308. На этапе 308 датчик отработавших газов работает в качестве датчика воздушно-топливного отношения. В данном режиме работы, датчик может функционировать, например, как датчик лямбда. По выходному напряжению датчика лямбда можно определить то, каким - обедненным или обогащенным является воздушно-топливное отношение. Альтернативно, датчик может функционировать в качестве универсального датчика содержания кислорода в отработавших газах (UEGO), и по току накачки ячейки накачки датчика может быть получено воздушно-топливное отношение (например, степень отклонения от стехиометрического отношения).
На этапе 310 алгоритма 300 по показаниям датчика отработавших газов регулируют воздушно-топливное отношение (FAR). То есть в условиях подачи топлива в двигатель по обратной связи от датчика можно поддерживать требуемое FAR отработавших газов. Например, если требуемое воздушно-топливное отношение является стехиометрическим отношением, и если датчик определяет обеднение отработавших газов (то есть, отработавшие газы содержат избыток кислорода и FAR меньше стехиометрического), в следующий раз подачи топлива в двигатель можно впрыснуть дополнительное топливо. В другом примере, если требуемое воздушно-топливное отношение является стехиометрическим, и датчик определяет обогащение отработавших газов (то есть, когда отработавшие газы содержат избыток топлива и FAR более стехиометрического), в следующий раз подачи топлива в двигатель его может быть впрыснуто меньше.
С другой стороны, если определяют, что двигатель находится в условиях отсутствия подачи топлива, алгоритм переходит к этапу 306, и датчик приводят в действие для нахождения влажности окружающего воздуха и/или потока PCV к двигателю. Влажность окружающего воздуха и поток PCV можно найти по показаниям датчика, как описывается более подробно ниже со ссылкой на фиг. 4. Например, эталонное напряжение датчика можно модулировать между минимальным напряжением, при котором обнаруживается кислород, и напряжением, при котором молекулы воды могут диссоциировать, что позволит найти влажность окружающего воздуха. Процесс может быть повторен с открытой впускной дроссельной заслонкой (когда поток PCV снижается или отсутствуют), а также с закрытой впускной дроссельной заслонкой (когда возникает поток PCV), а разность показаний датчика в двух положениях дроссельной заслонки может быть использована для получения значения потока PCV. Следует понимать, что влажность окружающего воздуха (которую находят так, как это описано со ссылкой на фиг. 4), является абсолютной влажностью окружающего воздуха. Дополнительно можно получить относительную влажность, если также использовать термочувствительное устройство, например датчик температуры.
На фиг. 4 показана блок-схема алгоритма 400 нахождения влажности окружающего воздуха и потока PCV посредством датчика отработавших газов, такого как датчик кислорода, описанный выше со ссылкой на фиг. 2 и расположенный так, например, как показано на фиг. 1.
На этапе 401 алгоритм включает в себя закрытие порта PCV. Например, если имеется клапан PCV, связывающий картер двигателя с впускным коллектором, то этот клапан может быть закрыт. За счет закрытия клапана снижается поглощение углеводородов PCV и их воздействие на показания датчика кислорода в отработавших газах.
На этапе 402 алгоритм включает в себя открытие впускной дроссельной заслонки для повышения давления (MAP) в коллекторе, чтобы тем самым препятствовать засасыванию потока PCV за поршневые кольца. Открытие впускной дроссельной заслонки в одном примере включает в себя полное открытие дроссельной заслонки. В другом примере дроссельная заслонка может быть открыта по меньшей мере на 15 градусов. Как было рассмотрено выше, путем открытия впускной заслонки снижается влияние потока PCV (то есть, любых протечек потока PCV за поршневые кольца). Это происходит за счет повышения MAP, приводящего к падению перепада давления на порту PCV, что сокращает объем потока PCV, попадающий во впускной коллектор. Повышенное давление MAP также повышает давление в цилиндре, чем уменьшается поток углеводородов PCV через поршневые кольца в воздух цилиндра. И наконец, повышенное давление MAP также увеличивает общий поток воздуха в течение события DFSO, снижая эффективную концентрацию паров углеводородов.
На этапе 404 алгоритм включает в себя модулирование эталонного напряжения при открытой впускной дроссельной заслонке. Здесь датчик отработавших газов является датчиком кислорода в отработавших газах. Модулирование эталонного напряжения предусматривает переключение эталонного напряжения между первым, более низким эталонным напряжением и вторым, более высоким эталонным напряжением. В частности, на этапе 406 датчик работает на низком эталонном напряжении, и при этом по показаниям датчика считывают первый ток (IP1) накачки. Затем, на этапе 407, эталонное напряжение повышают, датчик работает на более высоком эталонном напряжении, и по показаниям датчика считывают второй ток (IP2) накачки. В одном из неограничивающих примеров первое напряжение может составлять 450 мВ, а второе напряжение может составлять 1080 мВ. При открытой впускной дроссельной заслонке при 450 мВ, например, первый ток (IP1=Ip_450_no_pcv) может указывать на количество кислорода в отработавших газах. При 1080 мВ может происходить диссоциация молекул воды, так что второй ток накачки будет указывать на количество кислорода в отработавших газа плюс количество кислорода из диссоциировавших молекул воды (IP2=Ip_1080_no_pcv). Первое напряжение может быть тем напряжением, при котором можно найти концентрацию кислорода в отработавших газах, например, а второе напряжение может быть тем напряжением, при котором молекулы воды могут диссоциировать.
Кроме того, при напряжении 1080 мВ кроме молекул кислорода могут диссоциировать и молекулы углекислого газа (CO2). Однако в условиях, когда открыта впускная дроссельная заслонка, а в двигатель не подается топлива, углекислый газ из углеводородов (например, из топлива или масла) может не образоваться, то есть, не влиять на оценку влажности.
На этапе 408 алгоритм включает в себя нахождение изменения (delta Ip) тока накачки в процессе модуляции. На этапе 410 может быть найдено среднее изменение тока накачки. Например, в течение события DFSO с открытой дроссельной заслонкой, модулирование может быть выполнено на некоторый период времени, и для каждой модуляции может быть получено изменение тока накачки. Затем полученные значения могут быть усреднены. Таким образом, так как значение delta Ip получают по показаниям датчика, считанным при открытой впускной дроссельной заслонке, delta Ip отражает изменение тока накачки только под воздействием влажности окружающего воздуха (без какого-либо вклада потока PCV). То есть первое изменение тока накачки может быть занесено в память как Delta_ip_no_pcv и может быть получено как:
Delta_ip_no_pcv=Ip_1080_no_pcv-Ip_450_no_pcv=IP2-IP1
Модулируя эталонное напряжение и находя среднее изменение тока накачки можно, например, свести к нулю эффект изменения воздушно-топливного отношения в начале периода перекрытия топлива при замедлении, когда в отработавших газах еще могут присутствовать остатки газов горения. То есть, индикацию влажности окружающего воздуха можно получить достаточно быстро после прекращения впрыска топлива, даже в случае, если отработавший газ будет содержать остатки газов горения.
На этапе 412 можно оценить влажность окружающего воздуха по первому изменению (Delta_ip_no_pcv) тока накачки. В частности, так как второй ток накачки по показаниям датчика при втором напряжении (когда диссоциируют молекулы воды) указывает на количество кислорода в отработавших газах в сумме с количеством кислорода из диссоциировавших молекул воды, а второй ток накачки по показаниям датчика при первом напряжении (когда молекулы воды не диссоциированы) указывает на количество кислорода только в отработавших газах, первое изменение тока накачки (разность между первым током накачки и вторым током накачки при открытой впускной дроссельной заслонке), оцененное в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель, когда работает по меньшей мере один впускной клапан и один выпускной клапан, является показателем влажности окружающего воздуха.
Следует понимать, что в некоторых примерах модулирование эталонного напряжения для нахождения влажности окружающего воздуха может быть основано на продолжительности перекрытия топлива. Например, алгоритм опционально находит период времени после перекрытия топлива. Если период времени после перекрытия топлива будет меньше порогового значения, то эталонное напряжение датчика модулируют между первым напряжением и вторым напряжением для нахождения влажности окружающего воздуха. Модулирование эталонного напряжения не выполняют, если период времени после перекрытия топлива превышает пороговое значение. В некоторых примерах период времени после перекрытия топлива может представлять собой количество циклов двигателя после перекрытия топлива. При этом пороговый период времени может представлять собой то время, которое требуется для того, чтобы выхлоп стал существенно свободен от углеводородов, происходящих от процесса горения в двигателе. Например, остаточные газы от одного или более предшествующих циклов сгорания могут оставаться в выхлопе на несколько циклов после перекрытия топлива, и выходящий из камеры сгорания газ может содержать не только один окружающий воздух в течение некоторого периода времени после прекращения впрыска топлива. Кроме того, длительность перекрытия подачи топлива может быть различной. Например, оператор транспортного средства может отпустить педаль акселератора и двигаться по инерции до полной остановки, что приведет к тому, что длительность DFSO будет большой. В некоторых ситуациях длительность перекрытия топлива (времени от прекращения подачи топлива до возобновления подачи топлива, например), может не быть достаточно большой для того, чтобы окружающий воздух мог установить в системе выпуска отработавших газов равновесное состояние. Например, оператор транспортного средства после отпускания педали акселератора может выполнить кратковременную подгазовку, что приведет к прекращению события DFSO вскоре после его начала. В такой ситуации контроллер может модулировать эталонное напряжение, как было рассмотрено на этапе 404. Напротив, в случае если период времени после перекрытия топлива превысит пороговое значение, эталонное напряжение повышают до порогового напряжения, но не модулируют. Пороговым напряжением может быть напряжение, при котором диссоциирует нужная молекула, например, второе, высокое эталонное напряжение в 1080 мВ. В другом примере, при оценке одной влажности (без оценки потока PCV), используемое второе, высокое напряжение может быть напряжением 950 мВ или другим напряжением, при котором могут диссоциировать молекулы воды.
Возвратившись к рассмотрению алгоритма 400 видим, что после оценки влажности окружающего воздуха, на этапе 414 алгоритм включает в себя закрытие впускной дроссельной заслонки для того, чтобы понизить давление (MAP) в коллекторе и тем самым стимулировать затягивание потока PCV за поршневые кольца во впускной коллектор двигателя. Закрытие впускной дроссельной заслонки включает в себя полное закрытие впускной дроссельной заслонки. Таким образом, путем закрытия впускной дроссельной заслонки увеличивают воздействие потока PCV.
Далее, на этапе 416 при закрытой впускной дроссельной заслонке модулируют эталонное напряжение датчика кислорода в отработавших газах. Как было рассмотрено со ссылкой на 404, модулирование эталонного напряжения включает в себя переключение эталонного напряжения между первым, более низким эталонным напряжением (например, 450 мВ) и вторым, более высоким эталонным напряжением (например, 1080 мВ). В частности, на этапе 418 датчик работает на более низком эталонном напряжении, и датчик показывает первый ток (IP1'=Ip_450_w_pcv) накачки. Затем, на этапе 419, эталонное напряжение повышают, датчик работает на более высоком эталонном напряжении, и датчик показывает второй ток (IP2'=Ip_1080_w_pcv) накачки. При закрытой впускной дроссельной заслонке при 450 мВ, например, ток накачки может быть показателем количества кислорода в отработавших газах. При закрытой дроссельной заслонке, при напряжении 1080 мВ, кроме диссоциации молекул воды может также происходить диссоциация молекул двуокиси углерода (CO2). В частности, при условиях, когда впускная дроссельная заслонка закрыта, а в двигатель не подается топлива, из углеводородов (например, топлива или масла) может образовываться углекислый газ и оказывать влияние на оценку влажности. То есть, при напряжении 1080 мВ могут быть диссоциированы молекулы воды и молекулы углекислого газа так, что ток накачки будет показателем количества кислорода в отработавших газах в сумме с количеством кислорода из диссоциировавших молекул воды и количеством кислорода из диссоциировавших молекул углекислого газа (CO2). Углекислый газ CO2 образуется из углеводородов PCV, вступающих в реакцию с кислородом на чувствительной элементе датчика кислорода в отработавших газах с образованием CO2 и воды.
На этапе 420 алгоритм включает в себя нахождение изменения (delta Ip) тока накачки в результате модулирования. На этапе 422 может быть найдено среднее изменение тока накачки. Например, в течение события DFSO с закрытой дроссельной заслонкой, модулирование может быть выполнено несколько раз, и для каждого модулирования может быть получено изменение тока накачки. Затем полученные значения могут быть усреднены. Таким образом, так как значение delta Ip получают по показаниям датчика, считанным при закрытой впускной дроссельной заслонке, delta Ip отражает изменение тока накачки под воздействием влажности окружающего воздуха с дополнительным вкладом потока PCV. То есть второе изменение тока накачки может быть занесено в память как Delta_Ip_w_pcv и может быть получено как:
На этапе 424 можно оценить поток PCV по показаниям датчика кислорода в отработавших газах в процессе модулирования при открытой и закрытой впускной дроссельной заслонке. В частности, расход PCV (в условиях закрытой дроссельной заслонки) оценивают по разности (например, в качестве ее функции) между первым изменением тока накачки по показаниям датчика при модулировании при открытой дроссельной заслонке (Delta_ip_no_pcv, согласно 408) и вторым изменением тока накачки по показаниям датчика при модулировании при закрытой дроссельной заслонке (Delta_ip_w_pcv, согласно 422). Другими словами, поток PCV может быть найден по следующему уравнению:
В конкретизации со ссылкой на фиг. 5, контроллер двигателя затем может сигнализировать об износе двигателя (например, износ компонента двигателя) по оцененному потоку PCV. Кроме того, контроллер может отрегулировать рабочий параметр двигателя по индикации влажности окружающего воздуха (полученной на этапе 412) и оценке потока PCV (полученной на этапе 424).
Следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления индикацию влажности окружающего воздуха можно получать по показаниям датчика при открытой впускной дроссельной заслонке, а также по оценочному потоку PCV.
Таким способом контроллер может сначала модулировать эталонное напряжение датчика отработавших газов между первым, более низким напряжением, и вторым, более высоким напряжением при открытой впускной дроссельной заслонке, а затем закрывать впускную дроссельную заслонку и снова модулировать эталонное напряжение между первым и вторым напряжениями уже при закрытой впускной дроссельной заслонке. Контроллер затем может оценивать влажность окружающего воздуха по показаниям датчика в процессе модулирования при открытой впускной дроссельной заслонке, оценивая при этом поток PCV сравнивая показания датчика в процессе модулирования при закрытой впускной дроссельной заслонке с показаниями датчика в процессе модулирования при закрытой впускной дроссельной заслонке.
Согласно вышеприведенному подробному описанию, датчик отработавших газов можно использовать в работе в различных измерительных режимах, в которых контролируют напряжение накачки или ток накачки ячейки накачки. Таким образом, датчик можно применять для нахождения абсолютной влажности окружающего автомобиль воздуха, потока PCV через двигатель, а также воздушно-топливного отношения отработавших газов. После того, как будут найдены влажность окружающего воздуха, поток PCV и воздушно-топливное отношение, для достижения оптимальных эксплуатационных характеристик двигателя может быть отрегулировано некоторое количество рабочих параметров двигателя, что будет описано далее по тексту. Эти параметры среди прочего включают в себя объем (EGR) рециркуляции отработавших газов, распределение зажигания, воздушно-топливное отношение, впрыск топлива и установку фаз газораспределения. В одном варианте осуществления, один или более из этих рабочих параметров (например, EGR, распределение зажигания, воздушно-топливное отношение, впрыск топлива и установка фаз газораспределения) в процессе модулирования эталонного напряжения датчика отработавших газов не регулируют
На фиг. 5 показана блок-схема алгоритма 500 регулирования параметров работы двигателя по влажности окружающего воздуха, сгенерированной датчиком отработавших газов, например, влажности окружающего воздуха, сгенерированной как описано со ссылкой на фиг. 4. Рабочие параметры двигателя также могут быть отрегулированы по оценочному потоку PCV. Например, повышение концентрации воды в окружающем автомобиль воздухе может разбавить заряд горючей смеси, вводимый в камеру сгорания. Если повышение влажности не парировать регулированием одного или более рабочих параметров, можно ожидать снижения эксплуатационных характеристик двигателя и увеличения выбросов в атмосферу; что может привести к снижению полного к.п.д. двигателя. Можно привести другой пример, когда наличие потока PCV в двигатель может повысить содержание топлива в воздухе, попадающем в цилиндры. Если увеличение содержания топлива не парировать регулированием впрыска топлива в цилиндры, то можно ожидать ухудшения эксплуатационных характеристик двигателя и увеличения выбросов в атмосферу; что может привести к снижению полного к.п.д. двигателя.
На этапе 502 определяют условия работы двигателя. К условиям работы двигателя могут быть отнесены EGR, распределение зажигания и воздушно-топливное отношение, а также другие условия, на которые могут повлиять флуктуации концентрации воды в окружающем воздухе.
После того, как определены условия работы, алгоритм переходит к этапу 504, на котором извлекают влажность окружающего воздуха, полученную в алгоритме по фиг. 4. После извлечения влажности окружающего воздуха алгоритм переходит к этапу 506, на котором извлекают долю потока PCV, полученную при выполнении алгоритма по фиг. 4. На этапе 508, после извлечения как потока PCV, так и оценки влажности окружающего воздуха, по оцененной влажности окружающего воздуха и потоку PCV производят регулирование одного или более рабочих параметров. К условиям работы двигателя среди прочего могут быть отнесены EGR, распределение зажигания и воздушно-топливное отношение. Как было описано выше, в двигателях внутреннего сгорания для оптимизации эксплуатационных характеристик двигателя желательно планировать рабочие параметры двигателя, такие как распределение зажигания. Кроме этого, выполняют регулирование функций управления двигателем, на которые оказывает влияние влажность окружающего воздуха. К таким функциям могут относится, компенсация зажигания (например, компенсационные коэффициенты зажигания), модели конденсации (например, коэффициенты моделирования конденсации), а также диагностика датчика влажности (например, пороговые значения для встроенной диагностики (OBD - от англ. On-Board Diagnostics) датчика влажности. Рабочие параметры, на которые влияет поток PCV, могут включать в себя, например, количество впрыскиваемого топлива. В некоторых вариантах осуществления по влажности и потоку PCV могут регулировать только один параметр. В других вариантах осуществлениях в ответ на измеренные флуктуации влажности окружающего воздуха могут изменять любую комбинацию или подкомбинацию этих рабочих параметров.
В одном из примеров по измеренной влажности окружающего воздуха может быть отрегулирован объем EGR. Например, в одних условиях, концентрация воды в окружающем автомобиль воздухе могла повыситься в результате явления погоды, например, тумана; при этом повышенная влажность будет зарегистрирована датчиком отработавших газов в условиях прекращения подачи топлива в двигатель. В ответ на получение показания повышенной влажности, в следующий раз, когда в двигатель будет подаваться топливо, можно сократить поток EGR по меньшей мере в одну камеру сгорания. Этим можно добиться поддержания к.п.д. двигателя.
В ответ на флуктуацию абсолютной влажности окружающего воздуха, поток EGR можно увеличивать или сокращать по меньшей мере в одной камере сгорания. То есть, поток EGR можно увеличивать или сокращать только в одной камере сгорания, в некоторых камерах сгорания, и во всех камерах сгорания. Кроме того, величина изменения потока EGR может быть одинаковой для всех цилиндров, или может изменяться от цилиндра к цилиндру в зависимости от специфических условий работы каждого из цилиндров.
В другом варианте осуществления, по влажности окружающего воздуха могут регулировать распределение зажигания. По меньшей мере в одних условиях, например, в ответ на повышенные показания влажности, на следующей подаче топлива в двигатель момент зажигания могут устанавливать на опережение зажигания (ОЗ) в одном или более цилиндров. Момент зажигания, например, может быть установлен таким образом, чтобы снизить детонацию в условиях низкой влажности (например, может быть установлено запаздывание относительно момента пикового крутящего момента). После того, как датчик отработавших газов зарегистрирует повышение влажности, момент зажигания может быть установлен на опережение для поддержания эксплуатационных характеристик двигателя и для того, чтобы он работал с установкой зажигания на пиковый крутящий момент или вблизи к нему.
Кроме того, в ответ на снижение влажности окружающего воздуха момент зажигания можно установить на запаздывание. Например, понижение влажности окружающего воздуха с более высоких уровней может вызывать детонацию. Если в условиях отсутствия подачи топлива датчиком отработавших газов будет зарегистрировано снижение влажности, при следующей подаче топлива в двигатель момент зажигания может быть установлен на запаздывание, что позволит сделать детонацию менее значительной.
Следует отметить, что для следующей подачи топлива в двигатель момент зажигания может устанавливаться на опережение или на запаздывание в одном или нескольких цилиндров. Кроме того, величина изменения момента зажигания может быть одинаковой для всех цилиндров, или же один или несколько цилиндров могут иметь разные величины опережения или запаздывания зажигания.
Еще в одном примере осуществления, по измеренной влажности окружающего воздуха могут регулировать воздушно-топливное отношение для следующей подачи топлива в двигатель. Например, двигатель может работать на обедненной горючей смеси, оптимизированной для низкой влажности. В случае повышения влажности, смесь может стать разбавленной, что приведет к пропускам зажигания. Если же повышение влажности будет зарегистрировано датчиком отработавших газов при отсутствии подачи топлива в двигатель, в ответ можно будет отрегулировать воздушно-топливное отношение, чтобы при возобновлении подачи топлива двигатель работал уже не на столь бедной смеси. Аналогичным образом, в ответ на измеренное понижение влажности воздуха, при возобновлении подачи топлива воздушно-топливное отношение можно обеднить. Таким образом можно бороться с такими явлениями в двигателе, как пропуски зажигания в результате флуктуаций влажности.
В некоторых вариантах осуществления, двигатель может эксплуатироваться при стехиометрическом воздушно-топливном отношении или при обогащенном воздушно-топливном отношении. При этом воздушно-топливное отношение может быть независимым от влажности окружающего воздуха и измеренные флуктуации влажности могут не приводить к подстройке воздушно-топливного отношения.
Еще в одном варианте осуществления, при возобновлении подачи топлива в двигатель (то есть, при подаче топлива в двигатель после события DFSO, когда были получены показания влажности и потока PCV) по потоку PCV можно отрегулировать впрыск топлива, сократив впрыск в ответ на увеличение потока PCV.
С этапа 506 алгоритм может также перейти к этапам 510-512 с целью распознавания износа компонентов двигателя по оцененному потоку PCV. В частности, на этапе 510 оцененный поток PCV можно сравнить с пороговым значением. Пороговые значения могут быть основаны на уровнях потока PCV, измеренных при известном износе двигателя. В альтернативном варианте, пороговое значение может быть основано на изменении воздушно-топливного отношения, смоделированном исходя из потока PCV. На этапе 512 алгоритм включает в себя индикацию износа двигателя по превышению порогового значения оцененным потоком PCV. Индикация износа двигателя может включать в себя индикацию износа компонентов двигателя, таких как поршневые кольца или клапаны. То есть, если оцененный поток PCV не превышает порогового значения, факта износа не определяют и выполнение алгоритма может быть завершено.
В некоторых вариантах осуществления, в ответ на индикацию износа можно устанавливать диагностический код. Опционально можно также выполнить регулировку одного или более рабочих параметров двигателя. Например, в ответ на превышение оцененным потоком PCV порогового значения можно уменьшать объем EGR.
В одном примере, способ управления двигателем включает в себя, при первых условиях отсутствия подачи топлива в двигатель - открытие впускной дроссельной заслонки, модулирование эталонного напряжения датчика кислорода в отработавших газах и получение первого изменения показаний датчика в процессе модулирования. Затем, при вторых условиях отсутствия подачи топлива в двигатель способ включает в себя закрытие впускного дроссельного клапана, модулирование эталонного напряжения датчика кислорода в отработавших газах и получение второго изменения показаний датчика в процессе модулирования. Затем способ предусматривает генерирование индикации потока PCV по сравнению первого изменения со вторым изменением. Здесь, первое изменение показаний датчика является первым изменением выходного тока накачки, выдаваемого датчиком в процессе модулирования при открытой впускной дроссельной заслонке, в то время как второе изменение показаний датчика является вторым изменением выходного тока накачки, выдаваемого датчиком в процессе модулирования при закрытой впускной дроссельной заслонке. Способ также включает в себя генерирование индикации влажности окружающего воздуха по первому изменению, но не по второму изменению показаний датчика.
Кроме того, первое изменение может быть первым средним изменением, причем генерирование индикации влажности окружающего воздуха по первому изменению при первых условиях отсутствия подачи топлива в двигатель включает в себя генерирование изменения тока накачки для каждого модулирования, усреднение изменения тока накачки и генерирование индикации влажности окружающего воздуха по среднему значению изменения тока накачки.
Способ также включает в себя, в условиях подачи топлива в двигатель после первых и вторых условий отсутствия подачи топлива в двигатель, регулирование рабочего параметра двигателя, как по индикации влажности окружающего воздуха, так и по индикации потока PCV, причем рабочий параметр двигателя включает в себя одно или несколько из следующего: объем рециркулируемых отработавших газов, распределение зажигания, количество впрыскиваемого топлива и воздушно-топливное отношение двигателя. Таким образом, при первых и при вторых условиях отсутствия подачи топлива в двигатель порт, соединяющий картер двигателя с впускным коллектором, закрыт.Кроме того, в ответ на превышение потоком PCV порогового значения сигнализируют об износе поршневого клапана.
На фиг. 7 показано влияние потока PCV на определение влажности. В частности, на схеме 700 показан пример изменения тока накачки датчика кислорода в отработавших газах при различных значениях эталонного напряжения. На схеме 700 график 702 показывает условия DFSO, график 704 показывает подаваемое на датчик эталонное напряжение, график 706 показывает выходной сигнал тока накачки без потока PCV, а для сравнения график 708 показывает выходной сигнал тока накачки с потоком PCV.
От момента t0 времени до момента tt5 времени может длиться событие DFSO (график 702). В ответ на событие DFSO в момент Ю времени подаваемое на датчик кислорода в отработавших газах эталонное напряжение (Vref, Reference Voltage) могут модулировать между более высоким напряжением (например, 1080 мВ) и более низким напряжением (например, 450 мВ), что показано на графике 704. Можно проследить за изменением выдаваемого датчиком тока (Ip) накачки в ответ на подачу эталонного напряжения. График 706 (более темная линия) показывает изменение выдаваемого датчиком (кислорода в отработавших газах) тока накачки в зависимости от модулирования эталонного напряжения в отсутствии какого-либо потока PCV, например, когда модулирование выполняют при открытой впускной дроссельной заслонке. Как видно по графику 710, в отсутствии потока PCV отмечается меньшее изменение (delta Ip 710) тока накачки, причем delta Ip 710 соответствует повышению концентрации кислорода на впуске за счет диссоциации молекул воды. Это означает, что в условиях DFSO исходя из delta Ip 710 можно рассчитать влажность окружающего воздуха.
График 708 (более светлая линия) показывает изменение выдаваемого датчиком (кислорода в отработавших газах) тока накачки в зависимости от модулирования эталонного напряжения в присутствии потока PCV, например, когда модулирование выполняют при закрытой впускной дроссельной заслонке. Как видно по графику 712, в присутствии потока PCV отмечается большее изменение (delta Ip 712) тока накачки, причем delta Ip 712 соответствует повышению концентрации кислорода на впуске за счет диссоциации как молекул воды, так и молекул углекислого газа CO2 в результате окисления углеводородов PCV на датчике кислорода в отработавших газах. Можно видеть, что присутствие потока PCV больше влияет на показания датчика, что означает, что любая оценка влажности по delta Ip 712, выполненная в присутствии потока PCV, может быть завышенной относительно фактической влажности окружающего воздуха. Как было разъяснено со ссылкой на фиг. 4, delta Ip 712 можно использовать для получения расхода PCV. В частности, сравнение delta Ip 712 с delta Ip 710 позволяет оценить влияние потока PCV и рассчитать поток PCV. В частности, можно получить расход PCV как функцию разности delta Ip 712 и delta Ip 710 при выбранных условиях DFSO.
В момент t5 условия DFSO могут завершиться, подача топлива в двигатель может быть возобновлена, и показания датчика нельзя будет использовать для оценки влажности. Следовательно, в условиях, когда топливо подается в двигатель, показания датчика кислорода в отработавших газах можно использовать для оценивания воздушно-топливного отношения выхлопа (как было рассмотрено со ссылкой на фиг. 3), а также содержания этанола в топливе, сжигаемом в двигателе.
В одном примере осуществления, система двигателя содержит двигатель с впускным коллектором и выпускным каналом, датчиком кислорода в отработавших газах, расположенным в выпускном канале выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, впускной дроссельной заслонкой, расположенной в выпускном канале, портом PCV, выполненным с возможностью подавать картерные газы из картера двигателя во впускной коллектор; а также систему управления, информационно сообщающуюся с датчиком. Система управления содержит долговременные инструкции для того, чтобы: в условиях перекрытия подачи топлива при замедлении (DFSO) закрывать порт PCV; полностью открывать впускную дроссельную заслонку; модулировать эталонное напряжение датчика между первым, более низким напряжением и вторым, более высоким напряжением; и генерировать индикацию влажности окружающего воздуха исходя из первого изменения тока накачки в ответ на модулирование эталонного напряжения. Контроллер также содержит инструкции для того, чтобы: поддерживая порт PCV закрытым; полностью закрывать впускную дроссельную заслонку; повторно модулировать эталонное напряжение датчика; и генерировать индикацию потока PCV во впускной коллектор исходя из второго изменения тока накачки в ответ на повторное модулирование эталонного напряжения относительно первого изменения тока накачки. Затем при возобновлении подачи топлива после завершения условий DFSO двигателя, исходя из влажности окружающего воздуха контроллер может регулировать одно или более из следующего: рециркуляцию отработавших газов, воздушно-топливное отношение двигателя и установка момента зажигания.
Такой подход позволяет точно генерировать оценку влажности окружающего воздуха посредством датчика кислорода в отработавших газах в условиях DFSO с минимальным влиянием на оценку влажности со стороны потока PCV. Путем закрытия дроссельной заслонки в условиях DFSO в процессе оценки влажности снижается поток PCV двигателя, а также снижается влияние углеводородов потока PCV на показания датчика. В тех же самых условиях DFSO, модулируя эталонное напряжение датчика при открытой и при закрытой впускной дроссельной заслонке можно выгодно использовать изменение тока накачки по показаниям датчика для получения потока PCV к двигателю. Это позволяет не только измерить поток PCV, но и осуществить раннее распознавание износа компонентов двигателя и механического старения двигателя, результатом которых становится протечка углеводородов PCV. Затем, по оценкам влажности окружающего воздуха и потока PCV можно выполнить регулировку одного или более рабочих параметров двигателя. На протяжении ездового цикла условия DFSO могут наступать много раз, измерение влажности окружающего воздуха можно генерировать неоднократно, выполняя соответствующую регулировку одного или более рабочих параметров двигателя, достигая в результате оптимальных общих эксплуатационных характеристик двигателя, несмотря на меняющуюся влажность окружающего воздуха. Кроме того, рабочие параметры двигателя могут быть отрегулированы по влажности окружающего воздуха вне зависимости от длительности существования условий отсутствия подачи топлива в двигатель, так как индикацию влажности окружающего воздуха можно сгенерировать за короткое время, модулируя эталонного напряжение, даже если отработавшие газы не освобождены от остатков газов горения.
Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут храниться в энергонезависимом запоминающем устройстве в виде исполняемых инструкций. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически представлять программный код, подлежащий занесению в энергонезависимое запоминающее устройства машиночитаемого носителя информации в системе управления двигателем.
Следует понимать, что описываемые здесь системы и алгоритмы по своему характеру являются примерными, и что эти частные осуществления не должны пониматься в ограничивающем смысле, так как предполагается наличие многочисленных вариантов. Например, вышеописанная технология может быть применена к двигателям конфигураций V-6, I-4, I-6, V-14, к оппозитным четырехцилиндровым двигателям и двигателям других типов. Объект настоящей заявки включает в себя все обладающие новизной и неочевидные комбинации и подкомбинации разнообразных систем и конфигураций, а также другие раскрытые здесь отличительные признаки, функции и/или свойства.
Следует понимать, что раскрытые в описании схемы и алгоритмы по сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны различные их модификации. Например, вышеизложенный подход может быть применен к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
Claims (35)
1. Способ для системы двигателя, согласно которому, в условиях отсутствия подачи топлива в двигатель, когда работают по меньшей мере один впускной клапан и один выпускной клапан, модулируют эталонное напряжение датчика отработавших газов при закрытой и открытой впускной дроссельной заслонке и сигнализируют об износе двигателя исходя из потока (PCV) принудительной вентиляции картера, основанного на показаниях датчика отработавших газов, полученных во время указанного модулирования.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что открытие впускной дроссельной заслонки включает в себя полное открытие впускной дроссельной заслонки.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что датчик отработавших газов является датчиком кислорода в отработавших газах.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что модулирование эталонного напряжения включает в себя переключение эталонного напряжение между первым, более низким напряжением, и вторым, более высоким напряжением.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сигнализирование об износе двигателя исходя из оценки потока PCV включает в себя сигнализирование об износе двигателя исходя из факта превышения указанным потоком PCV порогового значения.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что модулирование эталонного напряжения датчика отработавших газов при закрытой и открытой дроссельной заслонке включает в себя, сначала, модулирование эталонного напряжения между первым и вторым напряжениями при открытой впускной дроссельной заслонке, затем, закрытие впускной дроссельной заслонки с последующим модулированием эталонного напряжения уже при закрытой впускной дроссельной заслонке.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что оценка потока PCV на основании показаний датчика отработавших газов во время модулирования включает в себя оценку потока PCV на основании разности между первым изменением тока накачки по показаниям датчика в процессе модулирования с открытой дроссельной заслонкой и вторым изменением тока накачки по показаниям датчика в процессе модулирования с закрытой дроссельной заслонкой.
8. Способ по п. 7, отличающийся тем, что дополнительно содержит генерирование индикации влажности окружающего воздуха исходя из показаний датчика отработавших газов при открытой впускной дроссельной заслонке.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что дополнительно содержит регулирование одного из рабочих параметров двигателя исходя из индикации влажности окружающего воздуха и оценки потока PCV.
10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что рабочий параметр двигателя включает в себя объем рециркуляции отработавших газов, причем регулирование объема рециркуляции отработавших газов включает в себя сокращение объема рециркуляции отработавших газов в ответ на одну или более индикаций повышения влажности окружающего воздуха или превышения потоком PCV порогового значения.
11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что условия отсутствия подачи топлива в двигатель включают в себя перекрытие подачи топлива при замедлении (DFSO).
12. Способ для системы двигателя, согласно которому при первом условии отсутствия подачи топлива в двигатель открывают впускную дроссельную заслонку, модулируют эталонное напряжение датчика кислорода в отработавших газах и получают первое изменение показаний датчика в процессе модулирования; при втором условии отсутствия подачи топлива в двигатель закрывают впускную дроссельную заслонку, модулируют эталонное напряжение датчика кислорода в отработавших газах и получают второе изменение показаний датчика в процессе модулирования; и генерируют индикацию потока PCV исходя из первого изменения относительно второго изменения.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что первое изменение показаний датчика является первым изменением тока накачки, выдаваемого датчиком в процессе модулирования с открытой дроссельной заслонкой, в то время как второе изменение показаний датчика является вторым изменением тока накачки, выдаваемого датчиком в процессе модулирования с закрытой дроссельной заслонкой.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что дополнительно содержит генерирование индикации влажности окружающего воздуха на основании первого изменения показаний датчика, но не второго изменения показаний датчика.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что первое изменение является первым средним изменением, причем генерирование индикации влажности окружающего воздуха по первому изменению при первом условии отсутствия подачи топлива в двигатель включает в себя следующее:
генерирование изменения тока накачки для каждого модулирования; усреднение изменения тока накачки; и
генерирование индикации влажности окружающего воздуха на основании среднего изменения тока накачки.
16. Способ по п. 15, отличающийся тем, что при условии подачи топлива в двигатель, наступившем после первых и вторых условий отсутствия подачи топлива в двигатель, регулируют рабочий параметр двигателя исходя как из индикации влажности окружающего воздуха, так и из индикации потока PCV, причем рабочий параметр двигателя включает в себя одно или несколько из следующего: объем рециркуляции отработавших газов, установка момента зажигания, объем впрыскиваемого топлива и воздушно-топливное отношение двигателя.
17. Способ по п. 12, отличающийся тем, что при первом и втором условии отсутствия подачи топлива в двигатель порт, соединяющий картер двигателя с впускным коллектором, закрыт.
18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что дополнительно содержит сигнализирование об износе поршневого клапана в ответ на индикацию превышения потоком PCV порогового значения.
19. Система двигателя, содержащая:
двигатель с впускным коллектором и выпускным каналом;
датчик кислорода в отработавших газах, расположенный в выпускном канале выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов;
впускную дроссельную заслонку, расположенную в выпускном канале;
порт PCV, выполненный с возможностью подавать просочившиеся в картер газы из картера двигателя во впускной коллектор; и
систему управления, связанную с датчиком и содержащую долговременные инструкции для следующего:
в условиях перекрытия подачи топлива при замедлении (DFSO), закрытие порта PCV;
полное открытие впускной дроссельной заслонки;
модулирование эталонного напряжения датчика между первым, более низким напряжением, и вторым, более высоким напряжением, и
генерирование индикации влажности окружающего воздуха исходя из первого изменения тока накачки в ответ на модулирование эталонного напряжения.
20. Система по п. 19, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции для следующего:
удерживание порта PCV в закрытом положении; полное закрытие впускной дроссельной заслонки; повторное модулирование эталонного напряжения датчика; и
генерирование индикации потока PCV во впускной коллектор исходя из второго изменения тока накачки в ответ на повторное модулирование эталонного напряжения относительно первого изменения тока накачки,
при условии подачи топлива в двигатель, наступившем после условий перекрытия подачи топлива при замедлении DFSO,
регулирование исходя из влажности окружающего воздуха одного или более из следующего: рециркуляция отработавшего газа, воздушно-топливное отношение и установка момента зажигания.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/037,249 | 2013-09-25 | ||
US14/037,249 US9109523B2 (en) | 2013-01-18 | 2013-09-25 | Methods and systems for humidity and PCV flow detection via an exhaust gas sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014138143A RU2014138143A (ru) | 2016-04-10 |
RU2676831C2 true RU2676831C2 (ru) | 2019-01-11 |
Family
ID=52623841
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014138143A RU2676831C2 (ru) | 2013-09-25 | 2014-09-22 | Способ (варианты) и система для определения влажности воздуха и наличия потока из картера посредством датчика выхлопного газа |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104454166B (ru) |
DE (1) | DE102014218971B4 (ru) |
RU (1) | RU2676831C2 (ru) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9328684B2 (en) | 2013-09-19 | 2016-05-03 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for an intake oxygen sensor |
US9926871B2 (en) * | 2016-01-25 | 2018-03-27 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for estimating an air-fuel ratio with a variable voltage oxygen sensor |
CN107489548B (zh) * | 2016-06-09 | 2022-02-08 | 福特环球技术公司 | 用于调整进气歧管压力的系统和方法 |
US10208644B2 (en) * | 2016-11-08 | 2019-02-19 | Ford Global Technologies, Llc | Methods and systems for operating an exhaust oxygen sensor based on water contact at the sensor |
DE102018203490A1 (de) * | 2018-03-08 | 2019-09-12 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftung und Verfahren zur Detektion einer Leckage |
JP7135950B2 (ja) * | 2019-03-15 | 2022-09-13 | いすゞ自動車株式会社 | 内燃機関の診断装置 |
JP7188275B2 (ja) * | 2019-05-16 | 2022-12-13 | トヨタ自動車株式会社 | 車載内燃機関の異常診断装置 |
CN113514248B (zh) * | 2021-05-11 | 2024-06-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机中传感器的数据处理方法及装置 |
DE102021213901B3 (de) | 2021-12-07 | 2023-02-02 | Vitesco Technologies GmbH | Verfahren zum Überwachen der Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5392598A (en) * | 1993-10-07 | 1995-02-28 | General Motors Corporation | Internal combustion engine air/fuel ratio regulation |
JP2007100631A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Toyota Motor Corp | ブローバイガス還元装置 |
WO2009009902A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Auldes Ottawa, A Partnership Between Desmond C. Knowles And Mason Gardner | Method and apparatus for enhanced engine aspiration |
US20110132342A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Ford Global Technologies, Llc | Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor |
RU2423614C2 (ru) * | 2006-06-14 | 2011-07-10 | Вольво Ластвагнар Аб | Способ и система регенерации устройства очистки отработавших газов |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4993386A (en) * | 1988-12-29 | 1991-02-19 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho | Operation control system for internal combustion engine |
DE102007058234A1 (de) | 2007-12-04 | 2009-06-10 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
US7886727B2 (en) * | 2009-05-26 | 2011-02-15 | Ford Global Technologies, Llc | Variable venturi system and method for engine |
DE102011086361B4 (de) | 2011-11-15 | 2021-02-25 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zum Erkennen von Leckagen im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug |
-
2014
- 2014-09-17 CN CN201410474667.5A patent/CN104454166B/zh active Active
- 2014-09-22 RU RU2014138143A patent/RU2676831C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2014-09-22 DE DE102014218971.3A patent/DE102014218971B4/de active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5392598A (en) * | 1993-10-07 | 1995-02-28 | General Motors Corporation | Internal combustion engine air/fuel ratio regulation |
JP2007100631A (ja) * | 2005-10-06 | 2007-04-19 | Toyota Motor Corp | ブローバイガス還元装置 |
RU2423614C2 (ru) * | 2006-06-14 | 2011-07-10 | Вольво Ластвагнар Аб | Способ и система регенерации устройства очистки отработавших газов |
WO2009009902A1 (en) * | 2007-07-19 | 2009-01-22 | Auldes Ottawa, A Partnership Between Desmond C. Knowles And Mason Gardner | Method and apparatus for enhanced engine aspiration |
US20110132342A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Ford Global Technologies, Llc | Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN104454166A (zh) | 2015-03-25 |
DE102014218971A1 (de) | 2015-03-26 |
DE102014218971B4 (de) | 2022-09-29 |
CN104454166B (zh) | 2018-10-26 |
RU2014138143A (ru) | 2016-04-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2676831C2 (ru) | Способ (варианты) и система для определения влажности воздуха и наличия потока из картера посредством датчика выхлопного газа | |
US9797323B2 (en) | Methods and systems for humidity and PCV flow detection via an exhaust gas sensor | |
RU2665765C2 (ru) | Способ (варианты) и система определения содержания влаги в окружающем воздухе посредством датчика выхлопных газов | |
US8296042B2 (en) | Humidity detection via an exhaust gas sensor | |
RU146239U1 (ru) | Система для датчика кислорода | |
RU2717478C2 (ru) | Способ (варианты) и система для управления двигателем на основе оценки содержания спирта в топливе | |
US8731806B2 (en) | Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor | |
RU2663678C2 (ru) | Способы для двигателя (варианты) | |
RU2718095C2 (ru) | Способ (варианты) и система для управления двигателем на основе оценки влажности окружающего воздуха с помощью датчика содержания кислорода | |
US9376968B2 (en) | Methods and systems for fuel ethanol content determination via an oxygen sensor | |
US20180274469A1 (en) | Methods and systems for an exhaust oxygen sensor operation | |
RU2689227C2 (ru) | Способ обеспечения измерения влажности | |
US10019854B1 (en) | Methods and systems to detect oxygen sensor degradation due to sealant off-gassing | |
US10041428B2 (en) | Methods and systems for estimating exhaust pressure with a variable voltage oxygen sensor | |
RU2669451C1 (ru) | Способ и система для оценки рециркуляции отработавших газов с помощью датчика кислорода в отработавших газах | |
RU2677915C2 (ru) | Способ (варианты) и система для оценки внешнего давления при помощи кислородного датчика | |
CN108060985B (zh) | 用于基于传感器处的水接触操作排气氧传感器的方法和系统 | |
RU2691275C2 (ru) | Способ определения содержания этанола в топливе при помощи датчика кислорода (варианты) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200923 |