RU2676839C2 - Method (versions) and system for external air humidity detection via exhaust gas sensor - Google Patents
Method (versions) and system for external air humidity detection via exhaust gas sensor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2676839C2 RU2676839C2 RU2014133988A RU2014133988A RU2676839C2 RU 2676839 C2 RU2676839 C2 RU 2676839C2 RU 2014133988 A RU2014133988 A RU 2014133988A RU 2014133988 A RU2014133988 A RU 2014133988A RU 2676839 C2 RU2676839 C2 RU 2676839C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fuel
- cylinders
- engine
- exhaust gas
- sensor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D17/00—Controlling engines by cutting out individual cylinders; Rendering engines inoperative or idling
- F02D17/02—Cutting-out
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
- F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
- F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
- F02D19/08—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed simultaneously using pluralities of fuels
- F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
- F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
- F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
- F02D19/088—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels by estimation, i.e. without using direct measurements of a corresponding sensor
-
- 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
- F02D41/008—Controlling each cylinder individually
- F02D41/0082—Controlling each cylinder individually per groups or banks
-
- 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
-
- 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
- F02D41/1456—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 with sensor output signal being linear or quasi-linear with the concentration of oxygen
-
- 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
- F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
- F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
- F01N13/107—More than one exhaust manifold or exhaust collector
-
- 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
- F02D13/0207—Variable control of intake and exhaust valves changing valve lift or valve lift and timing
-
- 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
- F02D2041/1472—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 a humidity or water content of the exhaust gases
-
- 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
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
- F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/45—Sensors specially adapted for EGR systems
- F02M26/46—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition
- F02M26/47—Sensors specially adapted for EGR systems for determining the characteristics of gases, e.g. composition the characteristics being temperatures, pressures or flow rates
-
- 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
- Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels
Abstract
Description
Настоящая заявка является заявкой с частичным продолжением патентной заявки США 13/745639, поданной 18 января 2013 года, содержание которой в полном объеме включено в настоящий документ посредством ссылки.This application is an application with a partial continuation of patent application US 13/745639, filed January 18, 2013, the contents of which are fully incorporated herein by reference.
Область техникиTechnical field
Настоящее изобретение относится в общем случае к измерению влажности наружного воздуха посредством датчика выхлопных газов, установленного в выпускной системе двигателя внутреннего сгорания.The present invention relates generally to measuring the humidity of an outside air by means of an exhaust gas sensor mounted in an exhaust system of an internal combustion engine.
Уровень техникиState of the art
В условиях, когда в двигатель не поступает топливо, когда задействован по меньшей мере один впускной клапан и один выпускной клапан, например, во время выключения подачи топлива при торможении, наружный воздух может проходить через цилиндры двигателя и попадать в выпускную систему. В некоторых случаях, когда в двигатель не поступает топливо, датчик выхлопных газов может быть использован для определения влажности наружного воздуха. Однако, необходимость в ожидании выключения подачи топлива при торможении может привести к задержке в измерении влажности. Кроме того, во время выключения подачи топлива при торможении для удаления углеводородов из потока выхлопных газов может потребоваться длительное время. Также во время выключения подачи топлива при торможении, когда впускная заслонка закрыта, создается большое разрежение в коллекторе, которое может привести к всасыванию большого количества углеводородов из системы принудительной вентиляции картера. Углеводороды, попавшие из системы принудительной вентиляции картера, могут повлиять на выходной сигнал датчика и исказить результат измерения влажности. В общем, точные показания влажности наружного воздуха могут быть получены с задержкой.Under conditions where no fuel enters the engine, when at least one inlet valve and one exhaust valve are engaged, for example, when the fuel supply is turned off during braking, outside air can pass through the engine cylinders and enter the exhaust system. In some cases, when the engine does not receive fuel, the exhaust gas sensor can be used to determine the humidity of the outside air. However, the need to wait for the fuel to turn off during braking can lead to a delay in the measurement of humidity. In addition, it may take a long time to turn off the fuel during braking to remove hydrocarbons from the exhaust stream. Also, during fuel shutdown during braking, when the intake flap is closed, a large vacuum is created in the manifold, which can lead to the absorption of a large amount of hydrocarbons from the crankcase ventilation system. Hydrocarbons from the forced crankcase ventilation system can affect the sensor output and distort the result of moisture measurements. In general, accurate readings of outdoor humidity can be delayed.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
В свете указанной проблемы авторами настоящего изобретения был выработан подход, направленный по меньшей мере на частичное ее решение. Таким образом, далее приведено описание способа управления двигательной системой, содержащей датчик выхлопных газов. В одном из примеров указанный способ содержит этапы, на которых: избирательно отключают первую группу цилиндров, оставляя при этом включенной вторую группу цилиндров, подвергают модуляции опорное напряжение первого датчика выхлопных газов, установленного за первой группой цилиндров, между первым, более низким напряжением и вторым, более высоким напряжением; рассчитывают влажность наружного воздуха на основании выходного сигнала, сформированного указанным первым датчиком в ответ на указанную модуляцию, и регулируют рабочий параметр двигателя для второй группы цилиндров на основании рассчитанной влажности наружного воздуха; при первом условии, пока указанная первая группа цилиндров отключена, прикладывают первое напряжение ко второму датчику выхлопных газов, установленному за второй, включенной группой цилиндров, а не к указанному первому датчику выхлопных газов, рассчитывают соотношение топлива и отработанного воздуха на основании выходного сигнала второго датчика, и регулируют впрыск топлива в указанную вторую группу цилиндров на основании рассчитанного соотношения топлива и отработанного воздуха. Таким образом, расчет влажности можно осуществлять в отключенном блоке цилиндров двигателя с отключаемыми цилиндрами, что исключает необходимость в ожидании ситуации с выключением подачи топлива при торможении.In light of this problem, the authors of the present invention have developed an approach aimed at least at a partial solution. Thus, the following is a description of a method for controlling a propulsion system comprising an exhaust gas sensor. In one example, the method comprises the steps of: selectively turning off the first group of cylinders while leaving the second group of cylinders on, modulating the reference voltage of the first exhaust gas sensor installed behind the first group of cylinders between the first, lower voltage and the second, higher voltage; calculate the humidity of the outdoor air based on the output signal generated by the specified first sensor in response to the specified modulation, and adjust the engine operating parameter for the second group of cylinders based on the calculated humidity of the outdoor air; under the first condition, while the specified first group of cylinders is turned off, the first voltage is applied to the second exhaust gas sensor installed behind the second, included group of cylinders, and not to the specified first exhaust gas sensor, the fuel-exhaust air ratio is calculated based on the output signal of the second sensor, and adjusting fuel injection into said second group of cylinders based on the calculated ratio of fuel to exhaust air. Thus, the calculation of humidity can be carried out in a disconnected engine block with turn-off cylinders, which eliminates the need to wait for a situation with the fuel supply being turned off during braking.
Например, при малой нагрузке двигателя цилиндры первого блока цилиндров могут быть избирательно отключены, в то время как цилиндры второго блока остаются включенными. Благодаря этому снижаются насосные потери и увеличивается КПД двигателя. Несмотря на то, что подача топлива и зажигание в первом блоке цилиндров отключены, можно осуществить модуляцию напряжения на первом датчике содержания кислорода в выхлопных газах, установленном за первым блоком цилиндров двигателя (но не за вторым блоком цилиндров), для измерения влажности наружного воздуха. В частности, к указанному датчику могут быть поочередно приложены: первое, более низкое напряжение (например, 450 мВ) и второе, более высокое напряжение (например, 1080 мВ), при этом можно получить выходной сигнал датчика для каждого из напряжений (например, ток накачки при каждом из напряжений). На основании разности между первым и вторым токами накачки можно рассчитать влажность наружного воздуха. Одновременно с этим, пока второй блок цилиндров включен, можно осуществить модуляцию напряжения на втором датчике содержания кислорода в выхлопных газах, установленном за вторым блоком цилиндров двигателя (но не за первым блоком цилиндров) для определения содержания этанола в топливе и/или определения соотношения топлива и отработанного воздуха. В частности, при первом условии ко второму датчику может быть приложено только первое напряжение, причем на основании выходного сигнала первого тока накачки, полученного от указанного датчика, можно измерить соотношение топлива и воздуха. Затем, при втором условии ко второму датчику может быть поочередно приложено первое и второе напряжение, причем на основании разности между выходными сигналами первого и второго токов накачки, полученными от указанного датчика при приложении соответственно первого и второго напряжений, можно рассчитать содержание этанола в топливе. Рабочий параметр двигателя для включенного блока цилиндров (например, количество впрыскиваемого топлива, установка момента зажигания, количество выхлопного газа в системе рециркуляции выхлопных газов, и т.д.) можно затем отрегулировать на основании влажности наружного воздуха, измеренной в отключенном блоке цилиндров, а также соотношения топлива и воздуха и содержания этанола, измеренных во включенном блоке цилиндров.For example, at a low engine load, the cylinders of the first cylinder block can be selectively shut off, while the cylinders of the second block remain turned on. Due to this, pump losses are reduced and engine efficiency is increased. Despite the fact that the fuel supply and ignition in the first cylinder block are switched off, it is possible to modulate the voltage on the first oxygen sensor in the exhaust gases installed behind the first engine block (but not the second cylinder block) to measure the humidity of the outdoor air. In particular, the first sensor can be alternately applied with the first one: a lower voltage (for example, 450 mV) and a second, higher voltage (for example, 1080 mV), and you can get the sensor output signal for each voltage (for example, current pumping at each voltage). Based on the difference between the first and second pump currents, the humidity of the outside air can be calculated. At the same time, while the second cylinder block is turned on, it is possible to carry out a voltage modulation on the second oxygen sensor in the exhaust gases mounted behind the second engine block (but not the first cylinder block) to determine the ethanol content in the fuel and / or determine the fuel ratio and exhaust air. In particular, under the first condition, only the first voltage can be applied to the second sensor, and on the basis of the output signal of the first pump current received from the sensor, the ratio of fuel to air can be measured. Then, under the second condition, the first and second voltages can be alternately applied to the second sensor, and based on the difference between the output signals of the first and second pump currents received from the specified sensor when the first and second voltages are applied, it is possible to calculate the ethanol content in the fuel. The engine operating parameter for the activated cylinder block (for example, the amount of injected fuel, setting the ignition timing, the amount of exhaust gas in the exhaust gas recirculation system, etc.) can then be adjusted based on the outdoor humidity measured in the disconnected cylinder block, and the ratio of fuel and air and ethanol content, measured in the included cylinder block.
Таким образом, за счет модуляции опорного напряжения и определения изменения тока накачки в датчике содержания кислорода в выхлопных газах, соединенном с избирательно отключенным блоком цилиндров двигателя, отпадает необходимость в ожидании ситуации с выключением подачи топлива при торможении, и также нейтрализуется влияние любых изменений соотношения топлива и воздуха. Благодаря тому, что не нужно ожидать возникновения ситуации с выключением подачи топлива при торможении, также снижается влияние на результат измерения влажности углеводородов из системы принудительной вентиляции картера. Кроме того, влажность наружного воздуха может быть определена за более короткое время, поскольку не требуется, чтобы соотношение топлива и отработанного топлива оставалось стабильным до тех пор, пока не будут получение точные показания влажности. Более того, за счет того, что модуляция опорного напряжения и определение изменения тока накачки в датчике содержания кислорода, соединенном с включенным блоком цилиндров, происходят одновременно, можно одновременно рассчитать влажность наружного воздуха и рассчитать содержание этанола в топливе и соотношение топлива и воздуха.Thus, by modulating the reference voltage and determining the change in the pump current in the oxygen sensor in the exhaust gas connected to the selectively disconnected engine cylinder block, there is no need to wait for the situation when the fuel supply is turned off during braking, and the effect of any changes in the fuel ratio and air. Due to the fact that it is not necessary to expect the occurrence of a situation when the fuel supply is turned off during braking, the influence on the result of measuring the humidity of hydrocarbons from the forced crankcase ventilation system is also reduced. In addition, the humidity of the outside air can be determined in a shorter time, since it is not required that the ratio of fuel to spent fuel remains stable until an accurate moisture reading is obtained. Moreover, due to the fact that the modulation of the reference voltage and the determination of the change in the pump current in the oxygen content sensor connected to the included cylinder block occur simultaneously, it is possible to simultaneously calculate the humidity of the outside air and calculate the ethanol content in the fuel and the ratio of fuel to air.
В одном из вариантов способа, модуляция опорного напряжения предусматривает переключение опорного напряжения между первым, более низким напряжением и вторым, более высоким напряжением, причем второе напряжение обеспечивает диссоциацию молекул воды, а первое напряжение не вызывает диссоциацию молекул воды.In one embodiment of the method, the modulation of the reference voltage involves switching the reference voltage between the first, lower voltage and the second, higher voltage, the second voltage providing for the dissociation of water molecules, and the first voltage does not cause the dissociation of water molecules.
В одном из вариантов способа, избирательное отключение первой группы цилиндров предусматривает отключение подачи топлива через избирательно отключаемые топливные форсунки и зажигания для первой группы цилиндров.In one embodiment of the method, selectively shutting off the first group of cylinders involves shutting off the fuel supply through selectively shut off fuel nozzles and ignitions for the first group of cylinders.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этапы, на которых: при втором условии, пока указанная первая группа цилиндров отключена, модулируют опорное напряжение указанного второго датчика выхлопных газов между первым напряжением и вторым напряжением, рассчитывают содержание спирта в топливе, сгоревшем в двигателе, на основании выходных сигналов указанного второго датчика при первом и втором напряжениях, и регулируют впрыск топлива в указанную вторую группу цилиндров на основании рассчитанного содержания спирта в топливе.In one embodiment, the method further comprises the steps of: under the second condition, while said first group of cylinders is turned off, the reference voltage of said second exhaust gas sensor is modulated between the first voltage and the second voltage, the alcohol content in the fuel burned in the engine is calculated on based on the output signals of the specified second sensor at the first and second voltages, and the fuel injection into the specified second group of cylinders is regulated based on the calculated alcohol content in the fuel.
В одном из вариантов способа, второе, более высокое, напряжение обеспечивает диссоциацию молекул воды, а первое, более низкое, напряжение не вызывает диссоциацию молекул воды, причем расчет влажности наружного воздуха на основании выходного сигнала указанного первого датчика, реагирующего на модуляцию, предусматривает расчет влажности наружного воздуха на основании разности между выходным сигналом первого тока накачки, полученным от первого датчика при первом напряжении, и выходным сигналом второго тока накачки, полученным от первого датчика при втором напряжении, причем первый ток накачки является показателем количества кислорода, а второй ток накачки является показателем количества кислорода и воды.In one embodiment of the method, a second, higher, voltage provides for the dissociation of water molecules, and a first, lower, voltage does not cause the dissociation of water molecules, moreover, the calculation of the humidity of the outdoor air based on the output signal of the specified first sensor that responds to modulation, provides for the calculation of humidity external air based on the difference between the output signal of the first pump current received from the first sensor at the first voltage and the output signal of the second pump current received from the first a sensor at a second voltage, wherein the first pump current is an indicator of the amount of oxygen, and the second pump current is an indicator of the amount of oxygen and water.
В одном из вариантов способа, расчет содержания спирта предусматривает расчет содержания воды в продуктах сгорания топлива на основании разности между выходным сигналом первого тока накачки, полученным от второго датчика при первом напряжении, и выходным сигналом второго тока накачки, полученным от второго датчика при втором напряжении, причем первый ток накачки является показателем количества кислорода, а второй ток накачки является показателем количества кислорода и воды, а также предусматривает расчет содержания спирта на основании рассчитанного содержания воды.In one embodiment of the method, the calculation of the alcohol content involves the calculation of the water content in the fuel combustion products based on the difference between the output signal of the first pump current received from the second sensor at the first voltage and the output signal of the second pump current received from the second sensor at the second voltage, moreover, the first pump current is an indicator of the amount of oxygen, and the second pump current is an indicator of the amount of oxygen and water, and also provides for the calculation of the alcohol content based and calculate the water content.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этап, на котором избирательно выполняют повторное включение первой группы цилиндров в зависимости от рассчитанной влажности наружного воздуха, причем повторное включение откладывают до тех пор, пока не будет завершен расчет влажности наружного воздуха.In one embodiment, the method further comprises the step of selectively performing a re-engagement of a first group of cylinders depending on the calculated humidity of the outdoor air, the re-engaging being delayed until the calculation of the outdoor humidity is completed.
В одном из вариантов способа, избирательное выполнение повторного включения первой группы цилиндров дополнительно зависит от рассчитанной влажности наружного воздуха, причем избирательное повторное включение откладывают, если рассчитанное значение влажности наружного воздуха превышает пороговое значение.In one embodiment of the method, the selective execution of the re-inclusion of the first group of cylinders further depends on the calculated humidity of the outdoor air, and selective re-activation is delayed if the calculated value of the humidity of the outdoor air exceeds a threshold value.
В одном из вариантов способа, указанные первый и второй датчики выхлопных газов представляют собой датчики содержания кислорода в выхлопном газе.In one embodiment of the method, said first and second exhaust gas sensors are oxygen content sensors in the exhaust gas.
В одном из вариантов способа, первая группа цилиндров соединена с первым блоком цилиндров двигателя, а вторая группа цилиндров соединена со вторым блоком цилиндров двигателя, отличным от указанного первого блока цилиндров, причем указанный первый датчик выхлопных газов соединен с устройством снижения токсичности выхлопных газов, расположенным за указанным первым блоком цилиндров двигателя, а не за указанным вторым блоком цилиндров двигателя, а указанный второй датчик выхлопных газов соединен с устройством снижения токсичности выхлопных газов, расположенным за указанным вторым блоком цилиндров двигателя, а не за указанным первым блоком цилиндров двигателя.In one embodiment of the method, the first group of cylinders is connected to the first engine block and the second group of cylinders is connected to a second engine block different from said first cylinder block, said first exhaust gas sensor being connected to an exhaust gas emission reduction device located behind said first engine block, and not behind said second engine block, and said second exhaust gas sensor is connected to an exhaust toxicity reduction device gases located behind said second engine block, and not behind said first engine block.
В одном из вариантов способа, рабочий параметр двигателя представляет собой один или несколько из следующих параметров: количество выхлопного газа в системе рециркуляции выхлопных газов, установка момента зажигания и количество впрыскиваемого топлива.In one embodiment of the method, the engine operating parameter is one or more of the following parameters: the amount of exhaust gas in the exhaust gas recirculation system, setting the ignition timing, and the amount of fuel injected.
В соответствии с изобретением также предложен способ управления двигателем, содержащий следующие этапы: в то время как первый блок цилиндров двигателя отключен, к первому датчику выхлопных газов, установленному за первым блоком цилиндров, поочередно прикладывают каждое из напряжений - первое, более низкое опорное напряжение и второе, более высокое опорное напряжение, рассчитывают влажность наружного воздуха на основании разности между выходным сигналом первого тока накачки, полученным от указанного первого датчика при приложении первого напряжения, и выходным сигналом второго тока накачки, полученным от указанного первого датчика при приложении второго напряжения, регулируют рабочий параметр второго, включенного блока цилиндров двигателя на основании рассчитанной влажности наружного воздуха, и избирательно выполняют повторное включение указанного первого блока цилиндров на основании рассчитанной влажности наружного воздуха, причем указанное избирательное выполнение повторного включения откладывают, если расчет влажности наружного воздуха не завершен или если рассчитанная влажность наружного воздуха превышает пороговое значение, причем пороговое значение зависит от границ детонации двигателя.The invention also provides an engine control method comprising the following steps: while the first engine block is turned off, each of the voltages is applied alternately to the first exhaust gas sensor installed behind the first cylinder block — the first, lower reference voltage and the second , higher reference voltage, calculate the humidity of the outdoor air based on the difference between the output signal of the first pump current received from the specified first sensor when applying the first Oh voltage, and the output signal of the second pump current received from the specified first sensor when applying the second voltage, regulate the operating parameter of the second, turned on cylinder block of the engine on the basis of the calculated humidity of the outside air, and selectively re-enable the specified first block of cylinders on the basis of the calculated humidity of the outside air, and the specified selective implementation of the re-inclusion is delayed if the calculation of the humidity of the outside air is not completed or if and the calculated outdoor humidity exceeds a threshold value, and the threshold value depends on the boundaries of the detonation of the engine.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этапы, на которых: ко второму датчику выхлопных газов, установленному за указанным вторым блоком цилиндров, поочередно прикладывают каждое из напряжений - первое напряжение и второе напряжение, рассчитывают содержание этанола в продуктах сгорания топлива на основании разности между выходным сигналом первого тока накачки, полученным от указанного второго датчика при приложении первого напряжения, и выходным сигналом второго тока накачки, полученным от указанного второго датчика при приложении второго напряжения, и дополнительно регулируют рабочий параметр указанного второго блока цилиндров двигателя на основании рассчитанного содержания этанола.In one embodiment, the method further comprises stages in which: each of the voltages is applied to the second exhaust gas sensor installed behind said second cylinder block, the first voltage and the second voltage, and the ethanol content in the fuel combustion products is calculated based on the difference between the output the signal of the first pump current received from the specified second sensor when the first voltage is applied, and the output signal of the second pump current received from the specified second sensor when p APPENDIX second voltage, and further adjust the second operating parameter of said engine block based on the calculated ethanol content.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этапы, на которых: прикладывают первое напряжение к указанному второму датчику выхлопных газов, рассчитывают соотношение топлива и отработанного воздуха на основании выходного сигнала первого тока накачки, полученного от указанного второго датчика при приложении первого напряжения, и регулируют впрыск топлива в указанный второй блок цилиндров в зависимости от разности между рассчитанным соотношением топлива и отработанного воздуха и пороговым значением соотношения.In one embodiment, the method further comprises the steps of: applying a first voltage to said second exhaust gas sensor, calculating the ratio of fuel to exhaust air based on the output signal of the first pump current received from said second sensor when applying the first voltage, and adjusting the injection fuel in the specified second cylinder block depending on the difference between the calculated ratio of fuel and exhaust air and the threshold value of the ratio.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этап, на котором, после повторного включения указанного первого блока цилиндров, регулируют рабочий параметр как первого, так и второго блоков цилиндров на основании одного или нескольких из следующих параметров: рассчитанной влажности наружного воздуха и рассчитанного содержания этанола.In one embodiment, the method further comprises the step of, after re-enabling said first cylinder block, adjusting the operating parameter of both the first and second cylinder blocks based on one or more of the following parameters: calculated external humidity and calculated ethanol content.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этапы, на которых: прикладывают первое напряжение к указанному второму датчику выхлопных газов, рассчитывают соотношение топлива и отработанного воздуха на основании выходного сигнала первого тока накачки, полученного от указанного второго датчика при приложении первого напряжения, и регулируют впрыск топлива в указанный второй блок цилиндров в зависимости от разности между рассчитанным соотношением топлива и отработанного воздуха и пороговым значением соотношения.In one embodiment, the method further comprises the steps of: applying a first voltage to said second exhaust gas sensor, calculating the ratio of fuel to exhaust air based on the output signal of the first pump current received from said second sensor when applying the first voltage, and adjusting the injection fuel in the specified second cylinder block depending on the difference between the calculated ratio of fuel and exhaust air and the threshold value of the ratio.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этап, после повторного включения указанного первого блока цилиндров, регулируют рабочий параметр как первого, так и второго блоков цилиндров на основании одного или нескольких из следующих параметров: рассчитанной влажности наружного воздуха и рассчитанного содержания этанола.In one embodiment, the method further comprises the step, after re-enabling said first cylinder block, adjusting the operating parameter of both the first and second cylinder blocks based on one or more of the following parameters: calculated external humidity and calculated ethanol content.
В одном из вариантов способа, указанный рабочий параметр представляет собой один или несколько из следующих параметров: количество выхлопного газа в системе рециркуляции выхлопных газов, установка момента зажигания и соотношение топлива и воздуха в двигателе.In one embodiment of the method, the specified operating parameter is one or more of the following parameters: the amount of exhaust gas in the exhaust gas recirculation system, setting the ignition timing and the ratio of fuel to air in the engine.
В одном из вариантов, способ дополнительно содержит этап, на котором отключают первый блок цилиндров путем отключения подачи топлива и зажигания в ответ на нагрузку двигателя.In one embodiment, the method further comprises disabling the first cylinder block by turning off the fuel and ignition in response to engine load.
В соответствии с изобретением также предложена система двигателя, содержащая: двигатель, имеющий первую группу цилиндров в первом блоке цилиндров и вторую группу цилиндров во втором блоке цилиндров, избирательно отключаемые топливные форсунки, соединенные с указанными первой и второй группами цилиндров, первый датчик содержания кислорода в выхлопном газе, установленный за указанным первым блоком цилиндров, второй датчик содержания кислорода в выхлопном газе, установленный за указанным вторым блоком цилиндров, управляющую систему, взаимодействующую с указанными первым и вторым датчиками, причем указанная управляющая система содержит неизменные инструкции для: избирательного отключения подачи топлива и зажигания в указанную первую группу цилиндров, модуляции опорного напряжения указанного первого датчика между первым напряжением и вторым напряжением, формирования показаний влажности наружного воздуха на основании изменения выходного сигнала тока накачки, полученного от первого датчика в ответ на модуляцию опорного напряжения, задержки повторного включения указанной первой группы цилиндров до тех пор, пока не будет завершена модуляция опорного напряжения, и регулирования подачи топлива и зажигания во вторую, включенную группу цилиндров на основании показаний влажности наружного воздуха.The invention also provides an engine system comprising: an engine having a first group of cylinders in a first cylinder block and a second group of cylinders in a second cylinder block, selectively shut off fuel nozzles connected to said first and second cylinder groups, a first exhaust oxygen sensor gas mounted behind said first cylinder block, a second oxygen sensor in exhaust gas mounted behind said second cylinder block, a control system, interacting with said first and second sensors, said control system containing unchanged instructions for: selectively shutting off the fuel supply and ignition to said first group of cylinders, modulating the reference voltage of said first sensor between the first voltage and second voltage, forming an indication of the humidity of the outdoor air based on the change the output signal of the pump current received from the first sensor in response to modulation of the reference voltage of the first group of cylinders until the modulation of the reference voltage is completed, and regulation of the fuel supply and ignition in the second included group of cylinders based on the readings of the humidity of the outside air.
В одном из вариантов системы двигателя, двигатель представляет собой двигатель с отключаемыми цилиндрами.In one embodiment of the engine system, the engine is an engine with switchable cylinders.
В одном из вариантов системы двигателя, регулирование подачи топлива и зажигания в ответ на показания о повышенной влажности предусматривает сдвиг установки момента зажигания в сторону опережения и регулирование впрыска топлива для перехода к соотношению топлива и воздуха, соответствующему смеси более бедной, чем стехиометрическая смесь.In one embodiment of the engine system, the regulation of fuel and ignition in response to indications of increased humidity involves shifting the ignition timing to the front and adjusting fuel injection to move to a fuel-air ratio corresponding to a leaner mixture than a stoichiometric mixture.
Следует понимать, что содержащиеся в данном разделе сведения приведены для ознакомления в упрощенной форме с некоторыми идеями, которые далее рассмотрены в описании более подробно. Данный раздел не предназначен для формулирования ключевых или существенных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен пунктами формулы изобретения, которая следует за разделом с подробным описанием настоящего изобретения. Более того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют недостатки, упомянутые выше или в любом разделе данного описания.It should be understood that the information contained in this section is provided for acquaintance in a simplified form with some ideas, which are further discussed in the description in more detail. This section is not intended to formulate key or essential features of the claimed subject matter, the scope of which is uniquely defined by the claims, which follows the section with a detailed description of the present invention. Moreover, the claimed subject matter of the invention is not limited to the options for implementation, which eliminate the disadvantages mentioned above or in any section of this description.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг. 1 показан один из вариантов осуществления двигателя с избирательно отключаемыми цилиндрами.In FIG. 1 shows one embodiment of an engine with selectively disengaged cylinders.
На фиг. 2 показан один из вариантов осуществления камеры сгорания в двигательной системе, содержащей выпускную систему и систему рециркуляции выхлопных газов.In FIG. 2 shows one embodiment of a combustion chamber in an engine system comprising an exhaust system and an exhaust gas recirculation system.
На фиг. 3 схематично показан пример осуществления датчика выхлопных газов.In FIG. 3 schematically shows an exemplary embodiment of an exhaust gas sensor.
На фиг. 4 показана блок-схема алгоритма работы одного или нескольких датчиков выхлопных газов, соединенных с двигателем с отключаемыми цилиндрами.In FIG. 4 shows a flowchart of the operation of one or more exhaust gas sensors connected to an engine with switchable cylinders.
На фиг. 5 показана блок-схема алгоритма определения влажности наружного воздуха, соотношения топлива и отработанного воздуха и/или содержания спирта в продуктах сгорания топлива на основании данных, полученных от датчиков выхлопных газов двигателя с отключаемыми цилиндрами.In FIG. 5 shows a block diagram of an algorithm for determining the humidity of outdoor air, the ratio of fuel and exhaust air and / or alcohol content in the fuel combustion products based on data received from engine exhaust sensors with switchable cylinders.
На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма регулирования рабочих параметров двигателя на основании данных о влажности наружного воздуха, соотношения топлива и топлива и отработанного воздуха и/или содержания спирта в продуктах сгорания топлива, рассчитанных посредством датчиков выхлопных газов.In FIG. 6 shows a block diagram of an algorithm for regulating engine operating parameters based on data on the humidity of the outdoor air, the ratio of fuel to fuel and exhaust air and / or alcohol content in the fuel combustion products calculated by means of exhaust gas sensors.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
В настоящем изобретении предложены способы и системы для расчета влажности в отключенном блоке цилиндров двигателя с отключаемыми цилиндрами, такого, какой, например, показан на фиг. 1 и 2. При работе двигателя в режиме с отключенными цилиндрами датчик содержания кислорода в выхлопных газах, например, датчик, показанный на фиг. 3, установленный за отключенным блоком цилиндров двигателя, может быть использован для измерения влажности, а датчик содержания кислорода в выхлопных газах, установленный за включенным блоком цилиндров двигателя может быть использован для расчета соотношения топлива и воздуха и содержания этанола в топливе. Контроллер может быть выполнен с возможностью осуществления алгоритма, например, алгоритма, представленного на фиг. 4-5, для модуляции указанного датчика содержания кислорода в выхлопных газах, соединенного с отключенным блоком цилиндров двигателя, при работе двигателя в режиме с отключенными цилиндрами для расчета влажности наружного воздуха, и одновременной модуляции указанного датчика содержания кислорода в выхлопных газах, соединенного с включенным блоком цилиндров двигателя для расчета содержания спирта (например, этанола) в продуктах сгорания топлива и измерения соотношения топлива и отработанного воздуха. Рабочие параметры двигателя для отключенного блока цилиндров при работе двигателя в режиме с отключенными цилиндрами, а также для обоих блоков цилиндров при последующей работе двигателя в режиме без отключения цилиндров регулируются на основании рассчитанной влажности, соотношения топлива и воздуха и содержания спирта в топливе (фиг. 6). Кроме того, повторное включение отключенного блока цилиндров можно регулировать на основании по меньшей мере результатов измерения влажности.The present invention provides methods and systems for calculating humidity in a shut-off engine block with shut-off cylinders, such as, for example, shown in FIG. 1 and 2. When the engine is in off-cylinder mode, the exhaust oxygen sensor, for example, the sensor shown in FIG. 3, installed behind the turned off engine block, can be used to measure humidity, and an oxygen sensor in the exhaust gases installed behind the turned on engine block can be used to calculate the ratio of fuel to air and ethanol content in the fuel. The controller may be configured to implement an algorithm, for example, the algorithm shown in FIG. 4-5, to modulate the specified sensor of oxygen content in the exhaust gases connected to the disconnected cylinder block of the engine, when the engine is in the mode with the cylinders turned off to calculate the humidity of the outdoor air, and at the same time modulate the specified sensor of oxygen content in the exhaust gas connected to the switched on block engine cylinders for calculating the alcohol content (for example, ethanol) in the products of fuel combustion and measuring the ratio of fuel to exhaust air. The operating parameters of the engine for the disabled cylinder block when the engine is operating in the mode with the cylinders turned off, and for both cylinder blocks in the subsequent operation of the engine in the mode without turning off the cylinders, are adjusted based on the calculated humidity, the ratio of fuel to air and the alcohol content in the fuel (Fig. 6 ) In addition, the re-activation of a disabled cylinder block can be adjusted based on at least the results of a humidity measurement.
На фиг. 1 показан вариант 100 осуществления двигателя 10, причем указанный двигатель выполнен в виде двигателя с отключаемыми цилиндрами. Двигатель 10 с отключаемыми цилиндрами содержит несколько камер сгорания или цилиндров 31. Указанные цилиндры 31 двигателя 10 скомпонованы в виде групп цилиндров в отдельных блоках цилиндров. В проиллюстрированном примере двигатель 10 содержит два блока 14А, 14В цилиндров. Таким образом, цилиндры скомпонованы в виде первой группы цилиндров (четыре цилиндра в проиллюстрированном примере), предусмотренных в первом блоке 14А цилиндров, и второй группы цилиндров (четыре цилиндра в проиллюстрированном примере), предусмотренных во втором блоке 14В цилиндров. Следует понимать, что хотя вариант осуществления, проиллюстрированный на фиг. 1, представляет собой двигатель с V-образным расположением цилиндров, скомпонованных в различных блоках цилиндров, настоящее изобретение не ограничивается указанным вариантом, и в альтернативных вариантах осуществления указанный двигатель может представлять собой двигатель с линейным расположением цилиндров, при этом все цилиндры могут быть скомпонованы в одном общем блоке цилиндров.In FIG. 1 shows an
Двигатель 10 с отключаемыми цилиндрами может принимать всасываемый воздух через впускной канал 142, сообщающийся с разветвленным впускным коллектором 44А, 44В. В частности, первый блок 14А цилиндров принимает всасываемый воздух из впускного канала 142 через первый впускной коллектор 44А, а второй блок 14В цилиндров принимает всасываемый воздух из впускного канала 142 через второй впускной коллектор 44В. Хотя блоки 14А, 14В цилиндров изображены с разными впускными коллекторами, следует понимать, что в других вариантах осуществления они могут совместно использовать общий впускной коллектор или часть общего впускного коллектора. Количеством воздуха, подаваемым в цилиндры двигателя, можно управлять путем регулирования положения заслонки 62. Кроме того, количество воздуха, подаваемое в каждую группу цилиндров в конкретных блоках цилиндров, можно регулировать путем изменения фазы газораспределения для одного или нескольких впускных клапанов, соединенных с цилиндрами.
Продукты сгорания, образующиеся в цилиндрах первого блока 14А цилиндров, направляются к одному или нескольким каталитическим нейтрализаторам выхлопных газов в первом выпускном коллекторе 48А, где указанные продукты сгорания подвергаются обработке перед выпуском в атмосферу. С первым выпускным коллектором 48А соединено первое устройство 70А снижения токсичности выхлопных газов. Указанное первое устройство 70А снижения токсичности выхлопных газов может содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов выхлопных газов, например, каталитический нейтрализатор с непосредственным соединением. В одном из примеров указанный каталитический нейтрализатор с непосредственным соединением, входящий в состав устройства 70А снижения токсичности выхлопных газов, может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Выхлопной газ, образующийся в цилиндрах первого блока 14А, подвергается обработке в устройстве 70А снижения токсичности выхлопных газов перед его подачей в первое устройство 80А снижения токсичности выхлопных газов, установленное под днищем кузова. Указанное первое устройство 80А снижения токсичности выхлопных газов, установленное под днищем кузова, может содержать первый каталитический нейтрализатор 82А выхлопных газов, установленный под днищем кузова, и второй каталитический нейтрализатор 84А выхлопных газов, установленный под днищем кузова. В одном из примеров указанный первый каталитический нейтрализатор 82А выхлопных газов, установленный под днищем кузова, представляет собой SCR-катализатор, предназначенный для селективного каталитического восстановления, при котором оксиды азота (NOx) в присутствии аммиака восстанавливаются до азота. В другом примере указанный второй каталитический нейтрализатор 84А выхлопных газов, установленный под днищем кузова, представляет собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Указанный первый каталитический нейтрализатор 82А выхлопных газов, установленный под днищем кузова, может быть расположен перед вторым каталитическим нейтрализатором 84А (по направлению движения потока выхлопного газа) в составе устройства 80А снижения токсичности выхлопных газов, установленного под днищем кузова, но за третьим каталитическим нейтрализатором выхлопных газов с непосредственным соединением (входящим в состав устройства 70А снижения токсичности выхлопных газов). Выхлопной газ, который подвергается обработке при прохождении через первое устройство 70А снижения токсичности выхлопных газов и первое устройство 80А снижения токсичности выхлопных газов, установленное под днищем кузова, затем направляется по первому выпускному коллектору 48А к разветвлению 55 выпускной системы. Отсюда выхлопной газ может быть направлен в атмосферу через общий выпускной канал 50.The combustion products generated in the cylinders of the
Продукты сгорания, образующиеся в цилиндрах второго блока 14В цилиндров, выпускаются в атмосферу через второй выпускной коллектор 48В. Со вторым выпускным коллектором 48 В соединено второе устройство 70В снижения токсичности выхлопных газов. Указанное второе устройство 70В снижения токсичности выхлопных газов может содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов выхлопных газов, например, каталитический нейтрализатор с непосредственным соединением. В одном из примеров указанный каталитический нейтрализатор с непосредственным соединением, входящий в состав устройства 70В снижения токсичности выхлопных газов, может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Выхлопной газ, образующийся в цилиндрах второго блока 14В цилиндров, подвергается обработке в устройстве 70В снижения токсичности выхлопных газов перед его подачей во второе устройство 80В снижения токсичности выхлопных газов, установленное под днищем кузова. Указанное второе устройство 80В снижения токсичности выхлопных газов, установленное под днищем кузова, может также содержать первый каталитический нейтрализатор 82В выхлопных газов, установленный под днищем кузов, и второй каталитический нейтрализатор 84В выхлопных газов, установленный под днищем кузова.Combustion products generated in the cylinders of the
На фиг. 1 показано, что каждый блок цилиндров соединен с соответствующим устройством снижения токсичности выхлопных газов, установленным под днищем кузова. В других вариантах осуществления каждый блок цилиндров может быть соединен с соответствующим устройством 70А, 70В снижения токсичности выхлопных газов, но при этом соединен с общим устройством снижения токсичности выхлопных газов, установленным под днищем кузова и расположенным за разветвлением 55 выпускной системы, и с общим выпускным каналом.In FIG. 1 shows that each cylinder block is connected to a corresponding exhaust gas emission reduction device installed under the underbody. In other embodiments, each cylinder block may be connected to a corresponding exhaust gas
С двигателем 10 могут быть соединены различные датчики. Например, первый датчик 72 выхлопных газов может быть соединен с первым выпускным коллектором 48А первого блока 14А цилиндров и установлен за первым устройством 70А снижения токсичности выхлопных газов, а второй датчик 74 выхлопных газов может быть соединен со вторым выпускным коллектором 48В второго блока 14В цилиндров и установлен за вторым устройством 70В снижения токсичности выхлопных газов. Согласно другим вариантам осуществления настоящего изобретения перед указанными устройствами снижения токсичности выхлопных газов могут быть установлены дополнительные датчики выхлопных газов. Кроме того, могут быть предусмотрены другие датчики, например, температурные датчики, соединенные с устройством(-ами) снижения токсичности выхлопных газов, установленным под днищем кузова. Как поясняется со ссылкой на фиг. 2-3, датчики 72, 74 выхлопных газов могут представлять собой датчики содержания кислорода в выхлопных газах, например, датчик содержания кислорода в выхлопных газах (ДСКВ), нагреваемый датчик содержания кислорода в выхлопных газах (НДСКВ) или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в выхлопных газах (ШДСКВ).Various sensors can be connected to the
Один или несколько цилиндров двигателя могут быть избирательно отключены при выбранных условиях работы двигателя. Например, при низкой нагрузке на двигатель один или несколько цилиндров выбранного блока цилиндров двигателя могут быть избирательно отключены. Хотя нагрузка на двигатель более низкая, но за счет отключения выбранных цилиндров средняя нагрузка, приходящаяся на цилиндр, для оставшихся включенных цилиндров увеличивается, что улучшает эффективность накачки. Избирательное отключение цилиндров может предусматривать отключение подачи топлива и зажигания для выбранных цилиндров двигателя (или для выбранного блока цилиндров, если отключается целый блок, как например, в конструкциях с плоской компоновкой коленчатого вала). Кроме того, фазы газораспределения для впускного и/или выпускного клапанов можно регулировать так, чтобы не происходило по существу никакой перекачки воздуха через отключенный блок цилиндров, но одновременно с этим воздух продолжал бы проходить через включенный блок цилиндров. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения отключенные цилиндры могут содержать клапаны, которые удерживаются закрытыми на протяжении одного или нескольких циклов работы двигателя, причем клапаны цилиндров отключаются посредством гидравлических толкателей или механизма переключения профилей кулачков, в котором для отключаемых клапанов используется выступ кулачка, не вызывающий подъема клапана. В одном из примеров, контроллер двигателя может избирательно отключать все цилиндры данного блока цилиндров (14А или 14В) во время перехода на режим с отключенными цилиндрами, а затем снова включать цилиндры при обратном переходе на режим без отключения цилиндров.One or more engine cylinders can be selectively shut off under selected engine operating conditions. For example, when the engine load is low, one or more cylinders of the selected engine block may be selectively disabled. Although the engine load is lower, due to the shutdown of the selected cylinders, the average load per cylinder increases for the remaining switched on cylinders, which improves the pumping efficiency. Selective shutdown of the cylinders may include shutting off the fuel and ignition for the selected engine cylinders (or for the selected cylinder block, if the whole block is turned off, for example, in designs with a flat layout of the crankshaft). In addition, the valve timing for the intake and / or exhaust valves can be adjusted so that essentially no air is pumped through the disconnected cylinder block, but at the same time, air continues to pass through the included cylinder block. In some embodiments of the present invention, the shut off cylinders may include valves that are kept closed for one or more engine cycles, the cylinder valves being shut off by means of hydraulic rams or a cam profile switching mechanism that uses a cam protrusion for shutting off valves that does not cause the valve to rise . In one example, the engine controller can selectively shut off all cylinders of a given cylinder block (14A or 14B) during the transition to the mode with the cylinders turned off, and then turn the cylinders back on when switching back to the mode without turning off the cylinders.
Как показано на фиг. 4, контроллер может использовать датчик выхлопных газов, соединенный с отключенным блоком цилиндров, во время работы двигателя в режиме с отключенными цилиндрами для расчета влажности наружного воздуха. В частности, опорное напряжение датчика выхлопных газов, соединенного с отключенным блоком цилиндров, может быть подвергнуто модуляции, при этом влажность наружного воздуха может быть рассчитана на основании выходных данных об изменении тока накачки при опорных напряжениях. Благодаря расчету (что требует отсутствия подачи топлива) влажности наружного воздуха посредством датчика выхлопных газов, соединенного с отключенным блоком цилиндров, во время работы двигателя в режиме с отключенными цилиндрами, отпадает необходимость ожидать выключения подачи топлива при торможении для того, чтобы выполнить расчет влажности. Кроме того, нейтрализуется влияние любых изменений в соотношении топлива и воздуха на выходной сигнал датчика. К тому же, за счет того, что не требуется ожидать выключения подачи топлива при торможении, при котором дроссельная заслонка закрыта и возрастает разрежение в коллекторе, также снижается влияние углеводородов из системы принудительной вентиляции картера. В целом, определение влажности наружного воздуха может быть выполнено за более короткое время, поскольку не требуется, чтобы соотношение топлива и отработанного воздуха оставалось стабильным, пока не будут получены точные показания влажности наружного воздуха.As shown in FIG. 4, the controller may use an exhaust gas sensor connected to the disabled cylinder block while the engine is operating in the off cylinder mode to calculate the humidity of the outside air. In particular, the reference voltage of the exhaust gas sensor connected to the disconnected cylinder block can be modulated, while the humidity of the outside air can be calculated based on the output data on the change in the pump current at reference voltages. Due to the calculation (which requires no fuel supply) of the outside air humidity through the exhaust gas sensor connected to the disconnected cylinder block, while the engine is in off-cylinder mode, there is no need to wait for the fuel supply to turn off during braking in order to calculate the humidity. In addition, the effect of any changes in the ratio of fuel and air on the sensor output signal is neutralized. In addition, due to the fact that it is not necessary to wait for the fuel supply to turn off during braking, in which the throttle valve is closed and the vacuum in the manifold increases, the effect of hydrocarbons from the forced crankcase ventilation system also decreases. In general, the determination of the humidity of the outdoor air can be done in a shorter time, since it is not required that the ratio of fuel and exhaust air remain stable until accurate readings of the humidity of the outdoor air are obtained.
Хотя расчет влажности осуществляют на отключенном блоке цилиндров, расчет содержания этанола в топливе и/или расчет соотношения топлива и отработанного воздуха (что требует подачи топлива) можно одновременно осуществлять на включенном блоке цилиндров. В частности, за счет одновременной модуляции опорного напряжения и определения изменения тока накачки в датчике содержания кислорода в выхлопных газах, соединенном с включенным блоком цилиндров двигателя, можно одновременно с расчетом влажности наружного воздуха осуществлять также расчет содержания этанола в топливе и соотношения топлива и воздуха. Благодаря возможности одновременного, а не последовательного осуществления указанных расчетов, все расчеты можно выполнять за более короткое время, без потери точности результатов.Although the calculation of humidity is carried out on the disabled cylinder block, the calculation of the ethanol content in the fuel and / or the calculation of the ratio of fuel and exhaust air (which requires the supply of fuel) can be simultaneously performed on the turned cylinder block. In particular, due to the simultaneous modulation of the reference voltage and the determination of the change in the pump current in the oxygen content sensor in the exhaust gases connected to the turned-on cylinder block of the engine, it is possible to simultaneously calculate the ethanol content in the fuel and the ratio of fuel to air while calculating the humidity of the outside air. Due to the possibility of simultaneous, rather than sequential, implementation of these calculations, all calculations can be performed in a shorter time, without loss of accuracy of the results.
Например, при работе двигателя в режиме с отключенными цилиндрами могут быть отключены все цилиндры блока 14А цилиндров, в то время как все цилиндры блока 14В цилиндров могут оставаться включенными. При работе двигателя в режиме с отключенными цилиндрами опорное напряжение датчика 72 содержания кислорода в выхлопных газах может быть подвергнуто модуляции между первым, более низким напряжением (которое не приводит к диссоциации молекул воды) и вторым, более высоким опорным напряжением (которое уже вызывает диссоциацию молекул воды). Выходной сигнал датчика 72 при двух указанных опорных напряжениях затем используют для расчета влажности наружного воздуха. Одновременно с этим опорное напряжение датчика 74 содержания кислорода в выхлопных газах может быть подвергнуто модуляции между первым и вторым опорными напряжениями и выходной сигнал датчика 74 при двух указанных опорных напряжениях можно использовать для расчета содержания этанола в топливе, сгоревшем в двигателе. Дополнительно, до или после расчета содержания этанола к датчику 74 содержания кислорода в выхлопных газах может быть приложено первое опорное напряжение, при этом выходной сигнал датчика 74 при указанном опорном напряжении может быть использован для расчета соотношения топлива и отработанного воздуха. Затем на основании одного или нескольких рассчитанных параметров: влажности наружного воздуха, соотношения топлива и отработанного воздуха и содержания этанола в топливе, можно отрегулировать впрыск топлива в блок 14В цилиндров. Кроме того, повторное включение блока 14А цилиндров может быть отложено по меньшей мере до тех пор, пока не будет завершен расчет влажности наружного воздуха. Далее, после повторного включения, на основании рассчитанной влажности наружного воздуха, соотношения топлива и отработанного воздуха и содержания этанола в топливе можно отрегулировать впрыск топлива, установку момента зажигания и поток выхлопных газов, направляемый в контур рециркуляции, в обоих блоках цилиндров двигателя.For example, when the engine is operating in a disabled cylinder mode, all cylinders of the
На фиг. 2 схематично показан один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10 двигательной системы 200, которая может входить в состав силовой установки автомобиля. Управление двигателем 10 можно осуществлять по меньшей мере частично посредством управляющей системы, содержащей контроллер 12, и путем воздействия со стороны оператора 132 транспортного средства с помощью устройства 130 ввода. В данном примере, указанное устройство 130 ввода содержит педаль управления подачей топлива и датчик 134 положения педали для формирования сигнала пропорционального положения педали (ППП). Камера сгорания (т.е. цилиндр) 30 двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с находящимся внутри поршнем 36. Указанный поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через промежуточную систему силовой передачи может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства. Кроме того, через маховик с коленчатым валом 40 может быть соединен мотор стартера для обеспечения пуска двигателя 10.In FIG. 2 schematically shows one cylinder of a
Камера 30 сгорания способна принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и способна выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения камера 30 сгорания может содержать два или несколько впускных клапанов и/или два и несколько выпускных клапанов.The
В данном примере, управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 можно осуществлять путем приведения в действие кулачков посредством соответствующих систем 51 и 53 привода кулачка. Каждая из указанных систем 51 и 53 привода кулачка может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько из следующих систем: систему переключения профилей кулачков (ППК), систему изменения синхронизации распредвала (ИСР), систему изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или систему изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которыми можно управлять посредством контроллера 12 для изменения работы клапанов. Положения впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять посредством датчиков положения 55 и 57, соответственно. В других вариантах, управление впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 осуществляют посредством электропривода клапана. Например, в таком случае цилиндр 30 может содержать впускной клапан, управляемый электроприводом, и выпускной клапан, управляемый системой привода, содержащей систему переключения профилей кулачков и/или систему изменения синхронизации распредвала.In this example, the
На чертежах показано, что топливная форсунка 66 соединена напрямую с камерой сгорания для введения топлива непосредственно в указанную камеру 30 сгорания пропорционально длительности импульса сигнала ФПВ, поступающего из контроллера 12 через электронный драйвер 68. Таким образом, топливная форсунка 66 осуществляет так называемый прямой впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена, например, на боковой стороне камеры сгорания или в верхней части камеры сгорания (как показано на чертеже). Топливо может доставляться к топливной форсунке 66 посредством топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рейку. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения камера 30 сгорания может в качестве альтернативы или дополнительно содержать топливную форсунку, расположенную в указанном впускном коллекторе 44, согласно конструкции обеспечивающей так называемый «впрыск во впускной канал», при котором ввод топлива происходит во впускной канал, расположенный перед камерой 30 сгорания.The drawings show that the
Впускной канал 42 может содержать дроссель 62, имеющий дроссельную шайбу 64. В данном конкретном примере, положение дроссельной шайбы 64 может быть изменено посредством контроллера 12 по сигналу, подаваемому на электродвигатель или привод дросселя 62, что принято называть «электронным управлением дроссельной заслонкой». При таком способе, дросселем 62 можно управлять для изменения количества воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания наряду с другими цилиндрами двигателя. Информацию о положении дроссельной шайбы 64 можно передавать в контроллер 12 в виде сигнала положения заслонки. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 абсолютного давления во впускном коллекторе, предназначенные для подачи в контроллер 12 соответствующих сигналов массового расхода воздуха и абсолютного давления во впускном коллекторе.The
На чертежах показано, что к выпускному каналу 48 в точке перед устройством 70 снижения токсичности выхлопных газов присоединен датчик 126 выхлопных газов.The drawings show that an
Указанный датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик, выдающий показания о соотношение топлива отработанного воздуха, например, линейный кислородный датчик или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в выхлопных газах (ШДСКВ), двухступенчатый датчик содержания кислорода или СКВ-датчик, НДСКВ (нагреваемый ДСКВ), датчик NOx, НС или СО. Устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов установлено вдоль выпускного канала 48 за указанным датчиком 126 выхлопных газов. Указанное устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель NOx, любое другое устройство снижения токсичности выхлопных газов или комбинацию подобных устройств. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, во время работы двигателя 10 указанное устройство 70 снижения токсичности выхлопных газов можно периодически переустанавливать путем эксплуатации по меньшей мере одного цилиндра двигателя с конкретным соотношением топлива и воздуха.The specified
Кроме того, в раскрытых вариантах осуществления настоящего изобретения система 140 рециркуляции выхлопных газов может направлять требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 152 системы рециркуляции выхлопных газов. Контроллер 12 посредством клапана 144 системы рециркуляции выхлопных газов может варьировать количество выхлопных газов, передаваемых во впускной коллектор 44 системой рециркуляции выхлопных газов. Кроме того, в указанном канале 152 системы рециркуляции выхлопных газов может быть установлен датчик 146 системы рециркуляции выхлопных газов, выполненный с возможностью выдачи показаний об одном или нескольких параметрах выхлопных газов: давления, температуры и концентрации. При некоторых условиях указанная система 140 рециркуляции выхлопных газов может быть использована для регулирования температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания, обеспечивая, тем самым, способ управления установкой момента зажигания в заданных режимах сгорания. Кроме того, при некоторых условиях, часть газообразных продуктов сгорания можно удерживать или запирать в камере сгорания путем управления фазой газораспределения для выпускного клапана, например, управляя механизмом изменения фаз газораспределения для клапанов.In addition, in the disclosed embodiments of the present invention, the exhaust
На фиг. 2 показан контроллер 12 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронную запоминающую среду для исполняемых программ и калибровочных значений, изображенную в данном конкретном примере в виде постоянного запоминающего устройства 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, соединенных с двигателем 10, дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, в том числе: сигнал массового расхода воздуха (МРВ), надуваемого в двигатель, от датчика 120 массового расхода воздуха; сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от температурного датчика 112, соединенного с рукавом 114 для охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), соединенного с коленчатым валом 40, сигнал о положении дроссельной заслонки (ПДЗ) от датчика положения дроссельной заслонки, и сигнал абсолютного давления во впускном коллекторе (АДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения вала двигателя может быть выработан контроллером 12 из указанного сигнала профиля зажигания. Сигнал абсолютного давления во впускном коллекторе от датчика абсолютного давления во впускном коллекторе может быть использован для выдачи показаний о разрежении или давлении во впускном коллекторе. Следует отметить, что могут быть использованы различные сочетания вышеуказанных датчиков, например, датчик массового расхода воздуха без датчика абсолютного давления во впускном коллекторе, и наоборот. При работе со стехиометрическим соотношением датчик абсолютного давления во впускном коллекторе может выдать показания крутящего момента двигателя. Кроме того, указанный датчик, вместе с измеренной частотой вращения двигателя может обеспечивать оценку заряда горючей смеси (включая воздух), вводимой в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика частоты вращения двигателя, может на каждый оборот коленчатого вала формировать предварительно заданное число равноотстоящих импульсов.In FIG. 2 shows a
Запоминающая среда в виде постоянного запоминающего устройства 106 может быть заполнена машиночитаемыми данными, которые представляют неизменные инструкции, исполняемые процессором 102 для осуществления рассматриваемых ниже способов, а также иных вариантов способов, которые предполагаются, но конкретно не перечислены.The storage medium in the form of read-
Как говорилось выше, на фиг. 2 изображен только один из цилиндров многоцилиндрового двигателя, причем каждый цилиндр может аналогичным образом содержать свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.As mentioned above, in FIG. 2 depicts only one of the cylinders of a multi-cylinder engine, each cylinder may likewise contain its own set of intake / exhaust valves, fuel nozzle, spark plug, etc.
На фиг. 3 схематично показан вариант осуществления датчика выхлопных газов, такого как ШДСКВ 300, выполненный с возможностью измерения концентрации кислорода (O2) в потоке выхлопных газов. Указанный датчик 300 может работать в качестве датчика 126 выхлопных газов, который, например, был ранее описан со ссылкой на фиг. 2, или в качестве любого из датчиков 72, 74 выхлопных газов, рассмотренных ранее, например, со ссылкой на фиг. 1. Датчик 300 содержит несколько слоев одного или более керамических материалов, уложенных в стопу. В варианте, представленном на фиг. 3, показано пять керамических слоев: слои 301, 302, 303, 304 и 305. Среди указанных слоев имеется один или несколько слоев твердого электролита, способного проводить ионы кислорода. К твердым электролитам, пригодным для указанной цели, относятся, помимо прочего, материалы на основе оксида циркония. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, например, в варианте, представленном на фиг. 3, для увеличения ионной проводимости слоев в тепловом контакте со слоями может быть расположен нагреватель 307. Хотя изображенный ШДСКВ 300 состоит из пяти керамических слоев, следует понимать, что указанный ШДСКВ может содержать другое подходящее число керамических слоев.In FIG. 3 schematically illustrates an embodiment of an exhaust gas sensor, such as an
Слой 302 содержит материал или материалы, создающие диффузионный путь 310. Указанный диффузионный путь 310 выполнен с возможностью ввода выхлопных газов в первую внутреннюю камеру 322 посредством диффузии. Диффузионный путь 310 может обеспечивать возможность одному или нескольким компонентам выхлопного газа, включая помимо прочего, заданное анализируемое вещество (например, O2), диффундировать во внутреннюю камеру 322 с более ограниченной скоростью, чем скорость закачки или откачки указанного анализируемого вещества посредством пары электродов 312, 314 накачки. Таким образом, в первой внутренней камере 322 может быть получен стехиометрический уровень O2.
Указанный датчик 300 также содержит вторую внутреннюю камеру 324 внутри слоя 304, которая отделена от первой внутренней камеры 322 слоем 303. Указанная вторая внутренняя камера 324 выполнена с возможностью поддержания постоянного парциального давления кислорода, эквивалентного стехиометрическому условию, т.е. уровень кислорода, присутствующий во второй внутренней камере 324, равен уровню, который бы имел выхлопной газ, если бы соотношение топлива и воздуха было стехиометрическим. Концентрацию кислорода во второй внутренней камере 324 поддерживают постоянной за счет тока Iпн накачки. В данном случае вторую внутреннюю камеру 324 можно назвать сравнительной ячейкой.Said
С первой внутренней камерой 322 и сравнительной ячейкой 324 взаимодействует пара измерительных электродов 316 и 318. Указанные измерительные электроды 316 и 318 измеряют градиент концентрации, который может развиваться между первой внутренней камерой 322 и сравнительной ячейкой 324 из-за того, что концентрация кислорода в выхлопном газе выше или ниже стехиометрического уровня. К примеру, высокая концентрация кислорода может быть вызвана обедненной воздушно-топливной смесью, в то время как низкая концентрация кислорода может быть вызвана богатой воздушно-топливной смесью.A pair of
Указанная пара электродов 312 и 314 накачки взаимодействует с внутренней камерой 322 и выполнена с возможностью электрохимической перекачки выбранной составляющей газа (например, O2) из внутренней камеры 322, через слой 301 и наружу из датчика 300. В качестве альтернативы, пара электродов 312 и 314 накачки может быть выполнена с возможностью электрохимической перекачки выбранного газа через слой 301 и во внутреннюю камеру 322. В данном случае, пару электродов 312 и 314 накачки можно назвать ячейкой накачки O2.Said pair of
Электроды 312, 314, 316 и 318 могут быть изготовлены из различных пригодных материалов. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, электроды 312, 314, 316 и 318 могут быть по меньшей мере частично изготовлены из материала, который является катализатором диссоциации молекулярного кислорода. К таким материалам относятся, помимо прочего, электроды, содержащие платину и/или золото.
Процесс электрохимической закачки кислорода во внутреннюю камеру 322 или откачки кислорода из внутренней камеры 322 предусматривает приложение электрического тока Iн накачки к паре электродов 312 и 314 накачки. Ток Iн накачки, пропускаемый через ячейку накачки O2, приводит к закачиванию кислорода во внутреннюю камеру 322 или откачиванию кислорода из внутренней камеры 322 для поддержания стехиометрического уровня кислорода в полости ячейки накачки. Ток Iн накачки пропорционален концентрации кислорода в выхлопном газе. Таким образом, обедненная смесь будет приводить к откачке кислорода из внутренней камеры 322, а богатая смесь будет вызывать закачку кислорода во внутреннюю камеру 322.The process of electrochemical injection of oxygen into the
Управляющая система (не показана на фиг. 3) формирует сигнал напряжения Vн накачки в зависимости от интенсивности тока Iн накачки, который требуется для поддержания стехиометрического уровня в первой внутренней камере 322.The control system (not shown in Fig. 3) generates a signal voltage V n pump depending on the intensity of the current I n pump, which is required to maintain a stoichiometric level in the first
Следует понимать, что описанный выше ШДСКВ представляет собой лишь одни из возможных вариантов исполнения датчика такого типа, причем иные варианты исполнения ШДСКВ могут иметь дополнительные и/или альтернативные функции и/или иное конструктивное исполнение.It should be understood that the above-described SHDSKV represents only one of the possible versions of the sensor of this type, and other versions of the SHDSKV may have additional and / or alternative functions and / or other design.
На фиг. 4 представлена блок-схема алгоритма 400 работы одного или нескольких датчиков выхлопных газов, соединенных с указанным двигателем с отключаемыми цилиндрами. В частности, указанный алгоритм определяет, выполняются ли условия режима с отключенными цилиндрами, и соответствующим образом управляет двигательной системой. Например, если условия режима с отключенными цилиндрами выполняются, то отключают выбранный блок цилиндров двигателя (например, первый блок или второй блок) и приводят в действие датчики выхлопных газов, соответствующие каждому блоку цилиндров, для измерения влажности наружного воздуха, содержания спирта и/или соотношения топлива и воздуха. Например, датчик выхлопных газов, соединенный с отключенным блоком цилиндров, измеряет влажность наружного воздуха, а датчик выхлопных газов, соединенный с включенным блоком цилиндров, измеряет содержание спирта в топливе и/или соотношение топлива и воздуха.In FIG. 4 is a flowchart of an
На этапе 402 алгоритма 400 определяют условия работы двигателя. К указанным условиям работы двигателя относятся, помимо прочего, нагрузка двигателя, температура наружного воздуха, установка момента зажигания, фаза газораспределения для клапанов, фаза впрыска топлива и т.д.At 402,
После определения условий работы двигателя, на этапе 404 алгоритма 400 определяют, выполняются ли условия режима с отключенными цилиндрами. В одном из примеров условия режима с отключенными цилиндрами могут предусматривать работу двигателя при малой нагрузке. К примеру, когда происходит отключение одного блока цилиндров, средняя нагрузка, приходящаяся на цилиндр, для оставшихся цилиндров включенного блока возрастает. Таким образом, если нагрузка двигателя мала, нагрузка включенных цилиндров не может возрасти слишком сильно, даже несмотря на то, что происходит увеличение нагрузки на включенные цилиндры.After determining the engine operating conditions, at
Если определено, что условия режима работы двигателя с отключенными цилиндрами не выполнены, то алгоритм переходит на этап 418, на котором поддерживают работу двигателя со всеми включенными цилиндрами. Например, все цилиндры обоих блоков цилиндров двигателя остаются включенными, так что в каждом из цилиндров происходит процесс горения топлива.If it is determined that the conditions of the engine operating mode with the cylinders turned off are not fulfilled, the algorithm proceeds to step 418, where the engine is supported to work with all the cylinders turned on. For example, all the cylinders of both engine blocks remain on, so that a fuel combustion process takes place in each of the cylinders.
С другой стороны, если определено, что условия режима с отключенными цилиндрами выполнены, то алгоритм переходит на этап 406, на котором отключают цилиндры выбранного блока. К примеру, отключение цилиндров выбранного блока может предусматривать прекращение подачи топлива (например, через избирательно отключаемые топливные форсунки) и зажигания в выбранный блок цилиндров. Кроме того, может быть отрегулирована фаза газораспределения для впускного и/или выпускного клапанов, так чтобы по существу не происходила прокачка воздуха через отключенный блок цилиндров, но при этом воздух продолжал проходить через включенный блок цилиндров.On the other hand, if it is determined that the conditions of the mode with the cylinders turned off are fulfilled, the algorithm proceeds to step 406, where the cylinders of the selected block are turned off. For example, turning off the cylinders of the selected block may include shutting off the fuel supply (for example, through selectively shut off fuel injectors) and ignition into the selected cylinder block. In addition, the valve timing for the intake and / or exhaust valves can be adjusted so that essentially no air is pumped through the disconnected cylinder block, but air continues to flow through the included cylinder block.
После отключения выбранных цилиндров, алгоритм переходит на этап 408, на котором приводят в действие датчик содержания кислорода в выхлопных газах отключенного блока цилиндров двигателя для измерения влажности наружного воздуха, что будет рассмотрено более подробно со ссылкой на фиг. 5. Как раскрыто выше, благодаря измерению влажности наружного воздуха посредством датчика выхлопных газов, соединенного с отключенным блоком цилиндров, отпадает необходимость в ожидании выключения подачи топлива при торможении для измерения влажности. Кроме того, благодаря тому, что нет необходимости в ожидании выключения подачи топлива при торможении, также снижается влияние углеводородов из системы принудительной вентиляции картера на результат измерения влажности. Также сводится к нулю влияние изменения соотношения топлива и воздуха на выходной сигнал датчика, поскольку горения топлива в цилиндрах отключенного блока не происходит. При этом влажность наружного воздуха может быть определена за более короткое время, поскольку не требуется, чтобы соотношение топлива и отработанного воздуха оставалось стабильным, прежде чем могут быть получены точные показания влажности наружного воздуха.After turning off the selected cylinders, the algorithm proceeds to step 408, where the oxygen content sensor in the exhaust gases of the disconnected engine block for measuring the humidity of the outdoor air is activated, which will be discussed in more detail with reference to FIG. 5. As described above, by measuring the humidity of the outside air by means of an exhaust gas sensor connected to a disabled cylinder block, there is no need to wait for the fuel supply to be turned off during braking to measure humidity. In addition, due to the fact that there is no need to wait for the fuel supply to turn off during braking, the effect of hydrocarbons from the forced crankcase ventilation system on the moisture measurement result is also reduced. Also, the effect of changing the ratio of fuel and air on the output signal of the sensor is reduced to zero, since there is no burning of fuel in the cylinders of the disconnected unit. In this case, the humidity of the outside air can be determined in a shorter time, since it is not required that the ratio of fuel and exhaust air remain stable before accurate readings of the humidity of the outside air can be obtained.
На этапе 410 приводят в действие датчик содержания кислорода в выхлопных газах включенного блока цилиндров двигателя для измерения соотношения топлива и воздуха и/или содержания спирта в топливе, что будет рассмотрено более подробно со ссылкой на фиг. 5. Как раскрыто выше, поскольку измерение влажности наружного воздуха осуществляют посредством датчика, соединенного с отключенным блоком цилиндров, а измерение содержания спирта в топливе и соотношения топлива и воздуха осуществляют посредством датчика, соединенного с включенным блоком цилиндров, указанные измерения влажности наружного воздуха, содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха можно осуществлять одновременно. Таким образом, измерение можно завершить за меньшее время при сохранении точности.At
На этапе 412 проверяют, выполняются ли условия работы двигателя в режиме без отключения цилиндров. Условия режима без отключения цилиндров могут предусматривать, например, работу двигателя с высокой нагрузкой. Если установлено, что условия режима без отключения цилиндров не выполняются, то алгоритм переходит на этап 420, чтобы сохранить режим работы двигателя с отключенными цилиндрами до тех пор, пока не будут выполнены условия режима без отключения цилиндров.At
С другой стороны, если установлено, что условия работы двигателя в режиме без отключения цилиндров выполнены, то алгоритм переходит на этап 414, на котором проверяют, завершено ли измерение влажности. Например, может быть определено, что измерение влажности завершено, когда закончена модуляция опорного напряжения датчика выхлопных газов. Если определено, что измерение влажности не завершено, то алгоритм переходит на этап 422, на котором повторное включение цилиндров откладывают до тех пор, пока измерение влажности не будет завершено. Например, отключенный блок цилиндров остается отключенным, пока не закончится модуляция опорного напряжения датчика, или пока управляющая система не получит показания влажности наружного воздуха.On the other hand, if it is established that the engine operating conditions in the non-shut off mode are satisfied, the algorithm proceeds to step 414, where it is checked whether the humidity measurement is completed. For example, it can be determined that the humidity measurement is completed when the modulation of the reference voltage of the exhaust gas sensor is completed. If it is determined that the moisture measurement is not completed, the algorithm proceeds to step 422, where the re-activation of the cylinders is delayed until the moisture measurement is completed. For example, a disabled cylinder block remains disabled until the modulation of the reference voltage of the sensor is completed, or until the control system receives an indication of the humidity of the outside air.
И напротив, если определено, что измерение влажности завершено, то алгоритм переходит на этап 416, на котором избирательно осуществляют повторное включение цилиндров двигателя выбранного блока цилиндров. Например, цилиндры могут быть повторно включены в конкретном порядке в зависимости от условий работы двигателя или, например, для предотвращения детонационного стука. В некоторых примерах, повторное включение цилиндров может быть отложено, если влажность наружного воздуха будет больше порогового значения влажности. Пороговое значение влажности может, например, зависеть от границы детонации двигателя.Conversely, if it is determined that the humidity measurement is completed, the algorithm proceeds to step 416, in which the engine cylinders of the selected cylinder block are selectively re-enabled. For example, the cylinders can be re-enabled in a specific order depending on the operating conditions of the engine or, for example, to prevent knocking. In some examples, the re-activation of the cylinders may be delayed if the humidity of the outside air is greater than the threshold humidity value. The threshold moisture value may, for example, depend on the knock limit of the engine.
Таким образом, во время работы двигателя в режиме с отключенными цилиндрами, при котором один блок цилиндров отключен, так что горения топлива в цилиндрах отключенного блока не происходит, измерения влажности наружного воздуха, а также содержания спирта в топливе и соотношения топлива и воздуха можно осуществлять одновременно. При таком способе измерения можно выполнять за более короткое время без снижения точности измерений. Кроме того, работа двигателя в режиме с отключенными цилиндрами может быть продолжена до тех пор, пока не будет завершено измерение влажности наружного воздуха.Thus, during engine operation in the mode with the cylinders turned off, in which one cylinder block is turned off, so that there is no burning of fuel in the cylinders of the disconnected block, the humidity of the outside air, as well as the alcohol content in the fuel and the ratio of fuel to air can be measured simultaneously . With this method, measurements can be performed in a shorter time without compromising measurement accuracy. In addition, the operation of the engine in the off-cylinder mode can be continued until the measurement of the humidity of the outside air is completed.
На фиг. 5 показана блок-схема алгоритма 500 определения влажности наружного воздуха, соотношения топлива и отработанного воздуха и/или содержания спирта в сгоревшем топливе на основании показаний датчика выхлопных газов двигателя с отключаемыми цилиндрами, такого как двигатель 10, рассмотренный выше со ссылкой на фиг. 1 и 2. В частности, в соответствии с указанным алгоритмом определяют, требуется ли выполнение каждого из указанных измерений, и в зависимости от этого к соответствующему датчику выхлопных газов прикладывают опорное напряжение. Например, опорное напряжение подают на датчик отключенного блока цилиндров и подвергают его модуляция между первым напряжением и вторым напряжением для определения влажности наружного воздуха. Чтобы определить содержание спирта в топливе и соотношение топлива и воздуха, опорное напряжение подают на датчик включенного блока цилиндров. Указанное опорное напряжение подвергают модуляции между первым напряжением и вторым напряжением для определения содержания спирта, при этом прикладывают первое напряжение для определения соотношения топлива и воздуха.In FIG. 5 is a flowchart of an
На этапе 502 алгоритма 500 проверяют, требуется ли измерение влажности. Например, измерение влажности может потребоваться, если за время, превышающее пороговый период времени, результат измерения влажности наружного воздуха не был получен, или же потребность в измерении может возникать в ответ на изменение наружных условий, например, изменение наружной температуры.At
Если определено, что измерение влажности требуется, то алгоритм переходит на этап 504, на котором опорное напряжение датчика выхлопных газов, соединенного с отключенным блоком цилиндров, подвергают модуляции между первым напряжением и вторым напряжением, причем первое напряжение меньше второго напряжения. В одном из примеров, не имеющем ограничительного характера, первое напряжение составляет 450 мВ, а второе напряжение - 950 мВ. При напряжении 450 мВ, к примеру, ток накачки может являться показателем количества кислорода в выхлопном газе. При напряжении 950 мВ может происходить диссоциация молекул воды, так что ток накачки будет являться показателем количества кислорода в выхлопном газе плюс количество кислорода из диссоциировавших молекул воды. Первое напряжение может являться напряжением, при котором может быть определена концентрация кислорода в выхлопном газе, в то время как второе напряжение может являться напряжением, при котором может происходить диссоциация молекул воды. Таким образом, влажность выхлопного газа может быть определена на основании показаний концентрации воды.If it is determined that humidity measurement is required, the algorithm proceeds to step 504, where the reference voltage of the exhaust gas sensor connected to the disconnected cylinder block is modulated between the first voltage and the second voltage, the first voltage being less than the second voltage. In one non-limiting example, the first voltage is 450 mV and the second voltage is 950 mV. At a voltage of 450 mV, for example, the pump current can be an indicator of the amount of oxygen in the exhaust gas. At a voltage of 950 mV, the dissociation of water molecules can occur, so that the pump current will be an indicator of the amount of oxygen in the exhaust gas plus the amount of oxygen from the dissociated water molecules. The first voltage can be the voltage at which the oxygen concentration in the exhaust gas can be determined, while the second voltage can be the voltage at which the dissociation of water molecules can occur. Thus, the humidity of the exhaust gas can be determined based on the readings of the concentration of water.
На этапе 506 определяют изменение тока накачки во время модуляции. Например, изменение тока накачки представляет собой разность между сигналом тока накачки, возникающим в ответ на приложение первого опорного напряжения, и сигналом тока накачки, возникающим в ответ на приложение второго опорного напряжения.At 506, a change in the pump current during modulation is determined. For example, a change in the pump current is the difference between the pump current signal that occurs in response to the application of the first reference voltage and the pump current signal that occurs in response to the application of the second reference voltage.
На этапе 508 определяют влажность наружного воздуха на основании тока накачки. За счет модуляции опорного напряжения и определения соответствующего изменения тока накачки можно рассчитать влажность наружного воздуха (например, определить концентрацию молекул воды).At 508, the humidity of the outside air is determined based on the pump current. By modulating the reference voltage and determining the corresponding change in the pump current, the humidity of the outside air can be calculated (for example, the concentration of water molecules can be determined).
Если на этапе 502 определено, что измерение влажности не требуется, то алгоритм 500 переходит на этап 510, на котором проверяют, требуется ли измерение содержания спирта в топливе. К примеру, оценка содержания спирта может потребоваться после дозаправки топливного бака.If it is determined at
Если определено, что измерение содержания спирта в топливе требуется, то алгоритм 500 переходит на этап 512, на котором опорное напряжение датчика выхлопных газов, соединенного с включенным блоком цилиндров, подвергают модуляции между первым напряжением и вторым напряжением, причем первое напряжение меньше второго напряжения. В одном из примеров, не имеющем ограничительного характера, первое напряжение может составлять 450 мВ, а второе напряжение - 1080 мВ. Например, при напряжении 1080 мВ дополнительно к молекулам воды можно подвергать диссоциации молекулы двуокиси углерода (СO2).If it is determined that a measurement of the alcohol content of the fuel is required, then the
На этапе 514 определяют изменение тока накачки во время модуляции. Например, изменение тока накачки представляет собой разность между сигналом тока накачки, возникающим в ответ на приложение первого опорного напряжения, и сигналом тока накачки, возникающим в ответ на приложение второго опорного напряжения.At 514, a change in the pump current during modulation is determined. For example, a change in the pump current is the difference between the pump current signal that occurs in response to the application of the first reference voltage and the pump current signal that occurs in response to the application of the second reference voltage.
После определения изменения тока накачки, на основании показаний об изменении тока накачки на этапе 516 определяют содержания спирта в топливе. За счет модуляции опорного напряжения и определения соответствующего изменения тока накачки можно рассчитать количество спирта в топливе (например, этанола).After determining the change in the pump current, on the basis of indications of a change in the pump current, the alcohol content in the fuel is determined at
Если на этапе 510 определено, что измерение содержания спирта в топливе не требуется, то алгоритм переходит на этап 518, на котором проверяют, требуется ли измерение соотношения топлива и воздуха. Например, измерение соотношения топлива и отработанного воздуха может требоваться для обеспечения возможности регулирования рабочих параметров двигателя (например, впрыск топлива и т.д.), чтобы добиться желаемой работы двигателя. Если определено, что измерение соотношения топлива и воздуха не требуется, то алгоритм завершается.If it is determined in
С другой стороны, если определено, что измерение соотношения топлива и воздуха требуется, то алгоритм переходит на этап 520, на котором на датчик выхлопных газов, соединенный с включенным блоком цилиндров, подают первое опорное напряжение. Например, первое опорное напряжение может иметь значение, достаточное для того, чтобы вызвать лишь диссоциацию молекул кислорода (а не молекул воды или двуокиси углерода). В другом примере, не имеющем ограничительного характера, первое опорное напряжение может составлять 450 мВOn the other hand, if it is determined that the measurement of the ratio of fuel to air is required, the algorithm proceeds to step 520, where the first reference voltage is supplied to the exhaust gas sensor connected to the included cylinder block. For example, the first reference voltage may have a value sufficient to cause only the dissociation of oxygen molecules (and not water molecules or carbon dioxide). In another non-limiting example, the first reference voltage may be 450 mV
На этапе 522 на основании сигнала тока накачки от датчика выхлопных газов в ответ на приложение опорного напряжения определяют соотношение топлива и воздуха. Например, как раскрыто выше, ток накачки является показателем количества кислорода в выхлопном газе.At
Таким образом, в каждом из датчиков выхлопных газов, соединенных с включенным блоком цилиндров и с отключенным блоком цилиндров, можно выполнить модуляцию между первым и вторым опорными напряжениями, что позволяет рассчитать содержание спирта в топливе и, соответственно, влажность наружного воздуха. Кроме того, датчик выхлопных газов, соединенный с включенным блоком цилиндров, может в ответ на приложение первого опорного напряжения выдать сигнал, являющийся показателем соотношения топлива и воздуха. Результаты расчетов могут быть получены одновременно, поскольку расчет влажности наружного воздуха и содержания спирта в топливе основано на сигнале датчика, соединенного с другим блоком цилиндров двигателя.Thus, in each of the exhaust gas sensors connected to the turned-on cylinder block and to the turned-off cylinder block, it is possible to perform modulation between the first and second reference voltages, which makes it possible to calculate the alcohol content in the fuel and, accordingly, the humidity of the outside air. In addition, the exhaust gas sensor connected to the included cylinder block may, in response to the application of the first reference voltage, provide a signal indicative of the ratio of fuel to air. The calculation results can be obtained simultaneously, since the calculation of the humidity of the outside air and the alcohol content in the fuel is based on the signal of the sensor connected to another engine block.
На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма 600 регулирования рабочих параметров двигателя на основании данных о влажности наружного воздуха, соотношения топлива и отработанного воздуха и/или содержания спирта в сгоревшем топливе, полученных посредством одного или нескольких датчиков выхлопных газов, например, таких, как датчик 300 выхлопных газов, рассмотренный выше со ссылкой на фиг. 3. В частности, согласно указанному алгоритму определяют влажность, содержание спирта в топливе и/или соотношение топлива и воздуха и на основании полученных данных о влажности, содержании спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха регулируют один или несколько рабочих параметров двигателя. Например, увеличение содержания воды в воздухе, окружающем транспортное средство, может привести к разбавлению воздушно-топливной смеси, подаваемой в камеру сгорания двигателя. Если один или несколько рабочих параметров не регулируют в ответ на увеличение влажности, то характеристики двигателя могут понизиться, а расход топлива и объем токсичных выбросов могут увеличиться, что приведет к снижению общего КПД двигателя.In FIG. 6 is a flowchart of an
На этапе 602 алгоритма 600 проверяют, работает ли двигатель в режиме с отключенными цилиндрами. Например, может быть определено, что двигатель работает в режиме с отключенными цилиндрами, если один или несколько цилиндров или весь блок цилиндров двигателя отключены, и в указанных цилиндрах не происходит горения топлива.At 602, the
Если определено, что двигатель работает в режиме с отключенными цилиндрами, то алгоритм переходит на этап 604, на котором извлекают результаты измерения влажности наружного воздуха из датчика выхлопных газов, соединенного с отключенным блоком цилиндров. Например, влажность наружного воздуха определяют на этапе 508 ранее рассмотренного алгоритма 500.If it is determined that the engine is operating in the off-cylinder mode, the algorithm proceeds to step 604, in which the results of measuring the humidity of the outdoor air are extracted from the exhaust gas sensor connected to the disconnected cylinder block. For example, the humidity of the outside air is determined at
На этапе 606 извлекают результаты измерения содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха из датчика выхлопных газов, соединенного с включенным блоком цилиндров. Например, содержание спирта в топливе и/или соотношение топлива и воздуха определяют на этапах 516 и 522 ранее рассмотренного алгоритма 500.At
На этапе 608 на основании извлеченных результатов измерений регулируют один или несколько рабочих параметров двигателя. К указанным рабочим параметрам двигателя относятся, например, количество выхлопного газа в системе рециркуляции выхлопных газов, установка момента зажигания, количество впрыскиваемого топлива, соотношение топлива и воздуха в двигателе и т.д. Как раскрыто выше, в двигателях внутреннего сгорания предпочтительно задавать рабочие параметры двигателя, например, установку момента зажигания для оптимизации характеристик двигателя. В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения возможно регулирование только одного рабочего параметра в ответ ни изменение влажности наружного воздуха, содержания спирта в топливе и соотношения топлива и воздуха. В других вариантах осуществления настоящего изобретения, регулировать можно любую комбинацию указанных рабочих параметров в ответ на измеренные флуктуации влажности наружного воздуха. В некоторых примерах на основании извлеченных результатов измерения влажности, содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха можно регулировать один или несколько рабочих параметров только включенного блока цилиндров двигателя. В других примерах на основании извлеченных результатов измерения влажности, содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха можно регулировать один и несколько рабочих параметров как включенного, так и отключенного блока цилиндров двигателя.At 608, one or more engine operating parameters are adjusted based on the extracted measurement results. The specified engine operating parameters include, for example, the amount of exhaust gas in the exhaust gas recirculation system, setting the ignition timing, the amount of fuel injected, the ratio of fuel to air in the engine, etc. As described above, in internal combustion engines, it is preferable to set engine operating parameters, for example, setting the ignition timing, to optimize engine performance. In some embodiments of the present invention, it is possible to control only one operating parameter in response to a change in the humidity of the outside air, the alcohol content of the fuel, and the ratio of fuel to air. In other embodiments of the present invention, any combination of these operating parameters may be adjusted in response to measured fluctuations in the humidity of the outside air. In some examples, based on the extracted results of the measurement of humidity, alcohol content in the fuel and / or the ratio of fuel to air, one or more operating parameters of only the engine block that is turned on can be adjusted. In other examples, based on the extracted results of the measurement of humidity, alcohol content in the fuel and / or the ratio of fuel to air, one or more operating parameters of both the on and off engine block can be adjusted.
В одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, на основании результата измерения влажности можно отрегулировать количество выхлопного газа в системе рециркуляции выхлопных газов. Например, при одних условиях концентрация воды в воздухе, окружающем транспортное средство, может быть повышена из-за погоды, например, тумана, в результате чего датчик выхлопных газов, когда в двигатель не подается топливо, обнаруживает повышенную влажность. В ответ на результат измерения повышенной влажности, при дальнейшей работе двигателя с подачей топлива, поток из системы рециркуляции выхлопных газов по меньшей мере в один цилиндр двигателя, может быть уменьшен. В результате, КПД двигателя может быть сохранен.In one embodiment of the present invention, based on the moisture measurement result, the amount of exhaust gas in the exhaust gas recirculation system can be adjusted. For example, under certain conditions, the concentration of water in the air surrounding the vehicle can be increased due to weather, such as fog, as a result of which the exhaust gas sensor, when no fuel is supplied to the engine, detects increased humidity. In response to the measurement result of increased humidity, during further operation of the engine with fuel supply, the flow from the exhaust gas recirculation system to at least one engine cylinder can be reduced. As a result, engine efficiency can be maintained.
В ответ на флуктуации абсолютной влажности наружного воздуха поток в систему рециркуляции выхлопных газов можно увеличивать или уменьшать по меньшей мере в одной камере сгорания. При этом, поток в систему рециркуляции выхлопных газов можно увеличивать или уменьшать только в одной камере сгорания, в некоторых камерах сгорания или во всех камерах сгорания. Кроме того, величина изменения потока в системе рециркуляции выхлопных газов может быть одинаковой для всех цилиндров, или же величину изменения потока в системе рециркуляции выхлопных газов можно варьировать от цилиндра к цилиндру в зависимости от конкретных условий работы каждого цилиндра.In response to fluctuations in the absolute humidity of the outside air, the flow into the exhaust gas recirculation system can be increased or decreased in at least one combustion chamber. In this case, the flow into the exhaust gas recirculation system can be increased or decreased in only one combustion chamber, in some combustion chambers, or in all combustion chambers. In addition, the magnitude of the change in flow in the exhaust gas recirculation system may be the same for all cylinders, or the magnitude of the flow change in the exhaust gas recirculation system can vary from cylinder to cylinder, depending on the specific operating conditions of each cylinder.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения, в зависимости от влажности, содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха можно регулировать установку моменте зажигания. По меньшей мере при одних условиях, в ответ на показания повышенной влажности установка момента зажигания может быть сдвинута в сторону опережения в одном или нескольких цилиндрах во время последующей работы двигателя с подачей топлива. Установку момента зажигания можно задавать так, чтобы, например, уменьшить детонационный стук при низкой влажности (например, путем сдвига установки момента зажигания в сторону задержки относительно фазы пикового крутящего момента). Когда датчик выхлопных газов обнаруживает увеличение влажности, установка момента зажигания может быть сдвинута в сторону опережения, чтобы сохранить характеристики двигателя и обеспечить работу ближе к фазе зажигания с пиковым крутящим моментом.According to another embodiment of the present invention, depending on the moisture content, alcohol content of the fuel and / or the ratio of fuel to air, the setting of the ignition timing can be adjusted. At least under certain conditions, in response to indications of high humidity, the ignition timing can be advanced in one or more cylinders during subsequent operation of the engine with fuel supply. The ignition timing can be set so that, for example, to reduce the knock at low humidity (for example, by shifting the ignition timing setting towards the delay relative to the peak torque phase). When the exhaust gas sensor detects an increase in humidity, the ignition timing can be moved ahead of the curve to maintain engine performance and provide closer operation to the peak torque ignition phase.
Кроме того, установка момента зажигания может быть сдвинута в сторону задержки в ответ на уменьшение влажности наружного воздуха. Например, уменьшение влажности наружного воздуха с более высокого уровня может вызывать детонационный стук. Если во время выключения подачи топлива при торможении датчик выхлопных газов обнаруживает уменьшение влажности, то при последующей работе двигателя с подачей топлива установка момента зажигания может быть сдвинута в сторону задержки, что приведет к уменьшению детонационного стука.In addition, the setting of the ignition timing can be shifted towards the delay in response to a decrease in the humidity of the outside air. For example, a decrease in the humidity of the outside air from a higher level can cause a knock. If the exhaust gas sensor detects a decrease in humidity during the shutdown of the fuel supply during braking, then during subsequent operation of the engine with the fuel supply, the ignition timing can be shifted to the delay side, which will lead to a decrease in the knock.
Следует отметить, что при последующей работе двигателя с подачей топлива установку момента зажигания можно сдвигать в сторону опережения или задержки в одном или более цилиндрах. Кроме того, величина изменения установки момента зажигания может быть одинаковой для всех цилиндров и/или блоков цилиндров двигателя, или же для одного или нескольких цилиндров может быть задана различная величина опережения или задержки.It should be noted that during subsequent operation of the engine with fuel supply, the ignition timing can be shifted in the direction of advance or delay in one or more cylinders. In addition, the magnitude of the change in the setting of the ignition moment may be the same for all cylinders and / or engine blocks of the engine, or for one or more cylinders a different amount of lead or delay can be set.
Согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения, в зависимости от результатов измерения влажности наружного воздуха, содержания спирта в топливе и соотношения топлива и воздуха, можно отрегулировать соотношение топлива и отработанного воздуха для последующей работы двигателя с подачей топлива. Например, двигатель может работать с обедненной воздушно-топливной смесью, оптимизированной для низкой влажности. В случае увеличения влажности смесь можно разбавлять, что вызовет пропуски зажигания. Однако, если при отсутствии подачи топлива датчик выхлопных газов обнаруживает увеличение влажности, то соотношение топлива и воздуха можно отрегулировать (например, путем регулирования впрыска топлива), так что двигатель при последующей работе с подачей топлива будет работать с более богатой смесью. Аналогично, при последующей работе двигателя с подачей топлива соотношение топлива и воздуха может быть отрегулировано в сторону более бедной смеси в ответ на обнаружение уменьшения влажности наружного воздуха или увеличения соотношения топлива и отработанного воздуха. Таким образом, может быть уменьшена вероятность возникновения таких состояний, как пропуск зажигания, вызванных флуктуациями влажности.According to another embodiment of the present invention, depending on the results of measuring the humidity of the outdoor air, the alcohol content of the fuel and the ratio of fuel to air, the ratio of fuel to exhaust air can be adjusted for subsequent operation of the engine with fuel supply. For example, an engine can run with a lean air-fuel mixture optimized for low humidity. In case of increased humidity, the mixture can be diluted, which will cause misfire. However, if in the absence of fuel supply the exhaust gas sensor detects an increase in humidity, then the ratio of fuel to air can be adjusted (for example, by adjusting the fuel injection), so that the engine will work with a richer mixture during subsequent work with the fuel supply. Similarly, during subsequent operation of the engine with fuel supply, the ratio of fuel and air can be adjusted towards a poorer mixture in response to the detection of a decrease in humidity of the outside air or an increase in the ratio of fuel to exhaust air. Thus, the probability of occurrence of conditions such as misfire caused by humidity fluctuations can be reduced.
В некоторых вариантах осуществления настоящего изобретения, двигатель может работать при стехиометрическом соотношении топлива и воздуха или с богатой воздушно-топливной смесью. При этом, воздушно-топливное соотношение топлива и воздуха может не зависеть от влажности наружного воздуха, а обнаруженные флуктуации влажности могут и не приводить к регулированию соотношения топлива и воздуха.In some embodiments of the present invention, the engine may be operated at a stoichiometric ratio of fuel to air or with a rich air-fuel mixture. At the same time, the air-fuel ratio of fuel and air may not depend on the humidity of the outside air, and detected fluctuations in humidity may not lead to regulation of the ratio of fuel and air.
Если на этапе 602 определено, что двигатель не работает в режиме с отключенными двигателями, то алгоритм переходит на этап 610, на котором извлекают результаты измерения влажности наружного воздуха из датчика выхлопных газов, соединенного с отключенным блоком цилиндров, полученные во время предыдущего режима работы двигателя с отключенными цилиндрами.If it is determined in
На этапе 612 извлекают результаты измерения содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха из датчика выхлопных газов, соединенного с включенным блоком цилиндров, полученных во время предыдущего режима работы двигателя с отключенными цилиндрами.At
После извлечения результатов измерения содержания спирта в топливе и/или соотношения топлива и воздуха алгоритм переходит на этап 614, на котором на основании извлеченных результатов измерения регулируют один или несколько рабочих параметров двигателя. К указанным рабочим параметрам двигателя относятся, например, как раскрыто выше, количество выхлопного газа в системе рециркуляции выхлопных газов, установка момента зажигания, количество впрыскиваемого топлива, соотношение топлива воздуха для двигателя и т.д.After extracting the results of measuring the alcohol content in the fuel and / or the ratio of fuel to air, the algorithm proceeds to step 614, where, based on the extracted measurement results, one or more operating parameters of the engine are regulated. The indicated engine operating parameters include, for example, as described above, the amount of exhaust gas in the exhaust gas recirculation system, setting the ignition timing, amount of fuel injected, air fuel ratio for the engine, etc.
Например, стехиометрическое соотношение топлива и воздуха может уменьшиться при увеличении содержания спирта в топливе, что позволяет соответствующим образом регулировать требуемое соотношение топлива и воздуха и сдвиг. При увеличении содержания спирта в топливе двигатель может допускать большее опережение зажигания. Если октановое число бензина остается тем же самым, а увеличивается только содержание спирта, то допустимым может быть большее опережение зажигания. Для получения эквивалентной величины крутящего момента двигателя количество впрыскиваемого топлива также следует увеличить.For example, the stoichiometric ratio of fuel and air can decrease with increasing alcohol content in the fuel, which allows you to accordingly adjust the required ratio of fuel to air and shift. With an increase in the alcohol content in the fuel, the engine may allow greater ignition timing. If the octane rating of gasoline remains the same and only the alcohol content increases, then a greater ignition timing may be acceptable. To obtain an equivalent amount of engine torque, the amount of fuel injected should also be increased.
Таким образом, можно регулировать один или несколько рабочих параметров двигателя в ответ на результаты измерения влажности наружного воздуха, содержания спирта в топливе или соотношения топлива и воздуха, полученные от датчиков выхлопных газов, соединенных с включенными и отключенными блоками цилиндров при работе двигателя в режиме с отключенными цилиндрами.Thus, it is possible to regulate one or more operating parameters of the engine in response to the results of measuring the humidity of the outdoor air, the alcohol content in the fuel, or the ratio of fuel to air obtained from exhaust gas sensors connected to turned on and off cylinder blocks when the engine is in off mode cylinders.
Таким образом, состояние отсутствия подачи топлива в избирательно отключаемом блоке цилиндров двигателя может выгодно использовано для выполнения измерения влажности датчиком выхлопных газов, установленным за указанным блоком цилиндров. Это сокращает задержки при измерении влажности, вызванные необходимостью ожидания выключения подачи топлива при торможении. За счет модуляции опорного напряжения датчика содержания кислорода в выхлопном газе, соединенного с избирательно отключенным блоком цилиндров двигателя, и расчета влажности на основании результирующего изменения тока накачки в датчике, также сводится к нулю и влияние изменения соотношения топлива и воздуха на выходной сигнал датчика. Благодаря одновременному измерению содержания этанола в топливе и соотношения топлива и отработанного воздуха датчиком выхлопных газов, соединенным с включенным блоком цилиндров, все измерения могут быть завершены за более короткое время.Thus, the lack of fuel supply in the selectively shut off engine block can be advantageously used to perform a moisture measurement by an exhaust gas sensor mounted behind said cylinder block. This reduces the delay in measuring moisture caused by the need to wait for the fuel to turn off during braking. Due to the modulation of the reference voltage of the sensor of oxygen content in the exhaust gas connected to the selectively disabled engine cylinder block and calculation of humidity based on the resulting change in the pump current in the sensor, the effect of the change in the ratio of fuel and air on the sensor output signal is also reduced to zero. By simultaneously measuring the ethanol content of the fuel and the ratio of fuel to exhaust air by an exhaust gas sensor connected to the on cylinder block, all measurements can be completed in a shorter time.
Следует отметить, что алгоритмы управления и измерения, приведенные в настоящем описании в качестве примеров, могут быть использованы с различными схемами двигателей и/или систем транспортного средства. Рассмотренные здесь конкретные алгоритмы могут представлять один или несколько способов обработки, которые инициируются событием, прерыванием, являются многозадачными, многопотоковыми, и т.д. При этом, различные проиллюстрированные действия, операции или функции можно выполнять в проиллюстрированной последовательности, выполнять параллельно или в некоторых случаях опускать. Аналогично, указанный порядок обработки не обязателен для реализации признаков и преимуществ рассмотренных вариантов осуществления настоящего изобретения, но приведен для наглядности и упрощения описания. Одно или несколько из проиллюстрированных действий или функций можно выполнить повторно в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, записываемый в машиночитаемую запоминающую среду в управляющей системе двигателя.It should be noted that the control and measurement algorithms given in the present description as examples can be used with various schemes of engines and / or vehicle systems. The specific algorithms discussed here may represent one or more processing methods that are triggered by an event, interrupt, are multitask, multithreaded, etc. Moreover, the various illustrated actions, operations or functions can be performed in the illustrated sequence, performed in parallel, or in some cases omitted. Similarly, the specified processing order is not required to implement the features and advantages of the considered embodiments of the present invention, but is given for clarity and simplification of the description. One or more of the illustrated actions or functions may be performed repeatedly depending on the particular strategy used. In addition, the described actions can graphically represent code written to a computer-readable storage medium in the engine control system.
Следует понимать, что рассмотренные конфигурации и/или алгоритмы по сути являются примерами, причем приведенные конкретные варианты осуществления настоящего изобретения не следует рассматривать в качестве ограничивающих примеров ввиду возможности многочисленных модификаций. Например, вышеописанная технология может быть применена в двигателях со схемами V-6, I-4, I-6, V-12, двигателях с 4 оппозитными цилиндрами и в двигателях иных типов. Объект настоящего изобретения включает в себя весь объем новых и неочевидных комбинаций и подкомбинаций различных систем и конфигураций, а также другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.It should be understood that the considered configurations and / or algorithms are essentially examples, and the specific embodiments of the present invention should not be considered as limiting examples in view of the possibility of numerous modifications. For example, the technology described above can be applied in engines with V-6, I-4, I-6, V-12 schemes, engines with 4 opposed cylinders and other types of engines. The object of the present invention includes the entire scope of new and non-obvious combinations and subcombinations of various systems and configurations, as well as other features, functions and / or properties disclosed in the present description.
Пункты нижеприведенной формулы изобретения отдельно раскрывают конкретные комбинации и подкомбинаций отличительных признаков, которые считаются новыми и неочевидными. Указанные пункты могут относиться к «одному» элементу или «первому» элементу, или эквивалентному элементу. Следует понимать, что такие пункты предусматривают добавление одного или нескольких указанных элементов, при этом не требуя наличия и не исключая двух или нескольких таких элементов. Другие комбинации и подкомбинаций раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу изобретения путем изменения пунктов настоящей формулы или путем представления новых пунктов формулы изобретения в рамках настоящей или родственной заявки.The claims below separately disclose specific combinations and sub-combinations of features that are considered new and non-obvious. These items may relate to the "one" element or the "first" element, or an equivalent element. It should be understood that such paragraphs provide for the addition of one or more of these elements, while not requiring the presence and not excluding two or more of these elements. Other combinations and subcombinations of the disclosed features, functions, elements and / or properties may be included in the claims by amending the claims or by introducing new claims within the framework of this or a related application.
Такие пункты формулы изобретения также считаются включенными в объем настоящего изобретения независимо от того, являются они более широкими, более узкими, равными или отличающимися в отношении объема настоящего изобретения, установленного первоначальной формулой изобретения.Such claims are also considered to be included in the scope of the present invention, regardless of whether they are wider, narrower, equal or different with respect to the scope of the present invention established by the original claims.
Claims (48)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/973,155 | 2013-08-22 | ||
US13/973,155 US9057330B2 (en) | 2013-01-18 | 2013-08-22 | Methods and systems for humidity detection via an exhaust gas sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014133988A RU2014133988A (en) | 2016-03-20 |
RU2676839C2 true RU2676839C2 (en) | 2019-01-11 |
Family
ID=52446987
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014133988A RU2676839C2 (en) | 2013-08-22 | 2014-08-20 | Method (versions) and system for external air humidity detection via exhaust gas sensor |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN104421010B (en) |
DE (1) | DE102014216482A1 (en) |
RU (1) | RU2676839C2 (en) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9664594B2 (en) * | 2015-02-19 | 2017-05-30 | Ford Global Technologies, Llc | Ambient humidity detection transmission shifts |
JP6233343B2 (en) * | 2015-04-02 | 2017-11-22 | トヨタ自動車株式会社 | Gas sensor abnormality diagnosis system |
US10060369B2 (en) * | 2015-09-23 | 2018-08-28 | Ford Global Technologies, Llc | Method for humidity measurement enablement |
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 |
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 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2209991C2 (en) * | 1997-11-14 | 2003-08-10 | Роберт Бош Гмбх | Method of determining parameters of air sucked by internal combustion engine and corresponding measuring units |
US20090095049A1 (en) * | 2006-03-12 | 2009-04-16 | Olaf Graupner | Method for correcting the output signal of a lambda probe |
US20110132342A1 (en) * | 2009-12-04 | 2011-06-09 | Ford Global Technologies, Llc | Fuel alcohol content detection via an exhaust gas sensor |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7412966B2 (en) * | 2005-11-30 | 2008-08-19 | Ford Global Technologies, Llc | Engine output control system and method |
JP4857821B2 (en) * | 2006-03-06 | 2012-01-18 | 日産自動車株式会社 | Vehicle control method and control device |
US8296042B2 (en) * | 2009-03-23 | 2012-10-23 | Ford Global Technologies, Llc | Humidity detection via an exhaust gas sensor |
-
2014
- 2014-08-20 DE DE201410216482 patent/DE102014216482A1/en active Granted
- 2014-08-20 RU RU2014133988A patent/RU2676839C2/en not_active IP Right Cessation
- 2014-08-22 CN CN201410419316.4A patent/CN104421010B/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2209991C2 (en) * | 1997-11-14 | 2003-08-10 | Роберт Бош Гмбх | Method of determining parameters of air sucked by internal combustion engine and corresponding measuring units |
US20090095049A1 (en) * | 2006-03-12 | 2009-04-16 | Olaf Graupner | Method for correcting the output signal of a lambda probe |
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 |
---|---|
DE102014216482A1 (en) | 2015-02-26 |
CN104421010A (en) | 2015-03-18 |
RU2014133988A (en) | 2016-03-20 |
CN104421010B (en) | 2019-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2665765C2 (en) | Method (embodiments) and system for determining the ambient air humidity by means of an exhaust gas sensor | |
US7367310B2 (en) | Controller for compression ignition engine | |
US8296042B2 (en) | Humidity detection via an exhaust gas sensor | |
RU2702068C2 (en) | Method and system for control of oxygen sensor of controlled voltage | |
RU2676839C2 (en) | Method (versions) and system for external air humidity detection via exhaust gas sensor | |
US9057330B2 (en) | Methods and systems for humidity detection via an exhaust gas sensor | |
RU2718095C2 (en) | Method (versions) and system for engine control based on assessment of ambient air humidity with the help of oxygen content sensor | |
JPH04272463A (en) | Egr control method for ffv engine | |
US9399945B2 (en) | Control device of internal-combustion engine | |
JPWO2012066645A1 (en) | Control device for internal combustion engine | |
RU2689227C2 (en) | Moisture content measuring method | |
JP2012047089A (en) | Inter-cylinder air-fuel ratio imbalance determining device | |
RU2717188C2 (en) | Method (embodiments) and system for estimating pressure of exhaust gases using oxygen sensor with alternating voltage | |
RU2704895C2 (en) | Method and system for operation of oxygen content sensor in exhaust gases depending on contact of water with sensor | |
US9109524B2 (en) | Controller for internal combustion engine | |
JP4560783B2 (en) | Engine gasoline alternative fuel injection control device | |
US20130151118A1 (en) | Air-fuel ratio control apparatus, and control method, of hybrid power unit | |
JP5240385B2 (en) | Control device for multi-cylinder internal combustion engine | |
JP5110119B2 (en) | Control device for multi-cylinder internal combustion engine | |
RU2691275C2 (en) | Method of determining content of ethanol in fuel using an oxygen sensor (embodiments) | |
JP2009264341A (en) | Internal combustion engine | |
US20160369729A1 (en) | Control apparatus and control method for internal combustion engine | |
JP5644342B2 (en) | Control device for multi-cylinder internal combustion engine | |
WO2016162953A1 (en) | Air-fuel ratio control device and air-fuel ratio control method | |
JP2007291990A (en) | Intake control valve opening estimating device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200821 |