СПОСОБ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЯ ПЕРЕДАЧИ ПРИ ОПРЕДЕЛЕНИИ ВЛАЖНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ (ВАРИАНТЫ)
METHOD OF GEAR SHIFTING WHEN DETERMINING AMBIENT HUMIDITY (EMBODIMENTS)

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к области измерения влажности окружающей среды при помощи кислородного датчика.
Уровень техники
Газоанализаторы впускного и/или выхлопного канала могут быть использованы для определения содержания различных компонентов газов. Например, данные измерения датчика содержания кислорода могут быть использованы для определения воздушно-топливного отношения ВТО (Air-Fuel Ratio, AFR) отработавших газов. Датчик содержания кислорода также может быть предусмотрен во впускном канале двигателя для определения концентрации газов системы рециркуляции отработавших газов РОГ (Exhaust Gas Recirculation, EGR) во всасываемом надувочном воздухе. Значения ВТО могут быть использованы для корректировки различных параметров работы двигателя, например, подачи топлива и заданного значения ВТО. В частности, регулирование значения ВТО отработавших газов может быть применено для достижения заданного значения ВТО для максимизации к.п.д. работы средств очистки отработавших газов. Кроме того или в дополнение к этому датчик содержания кислорода может быть использован для определения влажности окружающей среды, причем один или несколько параметров работы двигателя корректируют с учетом определенного таким образом уровня влажности окружающей среды.
В соответствии с некоторыми из известных решений датчик содержания кислорода используют для определения влажности окружающей среды в условиях отключения подачи топлива в двигатель, например, при отсечке топлива в режиме замедления ОТРЗ (Deceleration Fuel Shut-Off, DFSO). Поскольку поступление углеводородов в датчик содержания кислорода, вызванное, например, газовым потоком принудительной вентиляции картера ПВК (Positive Crankcase Ventilation, PCV), может вызвать искажение результатов измерений влажности окружающей среды и ухудшение зависящих от них аспектов работы двигателя, впускная дроссельная заслонка двигателя может быть открыта для уменьшения потока ПВК и усиления потока окружающего воздуха.
Авторы настоящего изобретения выявили недостаток, присущий вышеописанному известному решению. А именно, при качении по инерции в режиме ОТРЗ может быть включена пониженная передача. Осуществление такого переключения в условиях работы двигателя со сравнительно высокой нагрузкой может привести к снижению управляемости данного транспортного средства и/или увеличению шумов, вибрации и резкости ШВР (Noise, Vibration, and Harshness, NVH).
Раскрытие изобретения
В соответствии с одним из решений, обеспечивающих возможность по меньшей мере частичного решения поставленных задач предлагается способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, включающий в себя отключение по меньшей мере одного из цилиндров двигателя, проведение диагностики при по меньшей мере одном отключенном цилиндре двигателя и работе двигателя с высокой нагрузкой, прогнозирование переключения передачи и снижение нагрузки на двигатель до уровня, меньшего высокой нагрузки, и прекращение диагностики в случае выполнения прогнозируемого переключения передачи.
В соответствии с более конкретным примером осуществления прогнозирование переключения передачи включает в себя проверку установки флага запроса на переключение передачи в контроллере двигателя, причем такой флаг указывает на необходимость переключения передачи.
В соответствии с другим примером осуществления диагностика представляет собой определение влажности окружающей среды при помощи кислородного датчика. Таким образом может быть обеспечена возможность уменьшения или устранения снижения управляемости и/или возникновения ШВР при выполнении переключения передач в условиях отсечки топлива при обеспечении возможности определения влажности окружающей среды в подходящих для этого условиях. Таким образом, такие действия позволяют получить требуемый технический результат.
Вышеуказанные преимущества, а также другие преимущества и характеристики настоящего изобретения станут ясны из подробного описания, приведенного в нижеследующем разделе «Осуществление изобретения», рассмотренного в отдельности или в сочетании с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 представлена блок-схема приводной системы транспортного средства.
На фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая некоторые аспекты двигателя по фиг. 1.
На фиг. 3 представлена схема примера осуществления датчика содержания кислорода.
На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ определения влажности окружающей среды при помощи датчика содержания кислорода по фиг. 3.
На фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ управления работой двигателя по фиг. 2 в случае переключения передачи в условиях ОТРЗ.
На фиг. 6 представлен пример графика ездового цикла.
Осуществления изобретения
В соответствии с настоящим изобретением предлагаются различные способы эксплуатации двигателя при переключении передачи в условиях отсечки топлива. В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания включает в себя отключение по меньшей мере одного из цилиндров двигателя, проведение диагностики при по меньшей мере одном отключенном цилиндре двигателя и работе двигателя с высокой нагрузкой, прогнозирование переключения передачи и уменьшение нагрузки на двигатель до уровня, меньшего уровня высокой нагрузки, с завершением диагностики в соответствии с прогнозируемым переключением передачи. На фиг. 1 представлена блок-схема приводной системы транспортного средства, на фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая некоторые аспекты двигателя по фиг. 1, на фиг. 3 представлена схема примера осуществления датчика содержания кислорода, на фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ определения влажности окружающей среды при помощи датчика содержания кислорода по фиг. 3, на фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ управления работой двигателя по фиг. 2 в случае переключения передачи в условиях ОТРЗ, а на фиг. 6 представлен пример графика ездового цикла. Двигатель по фиг. 2 содержит контроллер, выполненный с возможностью исполнения способов, проиллюстрированных на фиг. 4 и 5.
На фиг. 1 представлена блок-схема приводной системы 20 транспортного средства. Двигатель 10 может приводить приводную систему 20 в действие. Для запуска двигателя 10 может быть предусмотрена система 19 запуска двигателя, содержащая, например, стартер с приводом от электродвигателя. Электродвигатель стартера может работать, получая питание, например, от аккумуляторной батареи 46. Кроме того, двигатель 10 может вырабатывать или регулировать крутящий момент при помощи механизма 26 передачи крутящего момента, например, топливного инжектора, дроссельной заслонки и т.д.
Выходной крутящий момент двигателя может быть передан на гидротрансформатор 28 крутящего момента для приведения в действие автоматической трансмиссии 30. Кроме того, могут быть замкнуты одна или несколько муфт 31, включая муфту 32 переднего хода, для приведения транспортного средства в движение. В соответствии с одним из примеров осуществления гидротрансформатор 28 может представлять собой компонент трансмиссии 30. Трансмиссия 30 может содержать несколько зубчатых муфт 33, которые могут быть задействованы по мере необходимости для включения нескольких фиксированных передаточных отношений трансмиссии. В частности, изменение замыкания нескольких зубчатых муфт 33 обеспечивает возможность переключения трансмиссии между повышенной передачей (то есть передачей с более низким передаточным отношением) и пониженной передачей (то есть передачей с более высоким передаточным отношением). Таким образом, разница передаточного отношения обеспечивает возможность получения в трансмиссии более низкой мультипликации крутящего момента в случае включения повышенной передачи и более высокой мультипликации крутящего момента в случае включения пониженной передачи. Как раскрыто в настоящем описании, контроллер может переключать передачи трансмиссии (например, с повышением или понижением передачи) для регулирования величины крутящего момента, передаваемого через трансмиссию и гидротрансформатор на колеса 36 транспортного средства, (то есть выходного крутящего момента вала двигателя).
Аналогичным образом в некоторых определенных условиях одна или несколько муфт 31 могут быть использованы для привязки трансмиссии к картеру или коробке трансмиссии и, следовательно, к корпусу транспортного средства. Такая привязка может быть «жесткой», с более высоким крутящим моментом привязки. Кроме того, такая привязка также может быть «мягкой», при которой происходит пробуксовка одной или нескольких муфт для получения более низкого крутящего момента привязки.
Регулирование выходного крутящего момента гидротрансформатора может быть обеспечено блокировочной муфтой 34 гидротрансформатора (ГТ). Например, когда блокировочная муфта 34 гидротрансформатора полностью разомкнута, гидротрансформатор 28 передает крутящий момент двигателя на автоматическую трансмиссию 30 посредством жидкостной передачи между турбиной гидротрансформатора и лопастным колесом гидротрансформатора, тем самым обеспечивая возможность мультипликации крутящего момента. Напротив, при полностью замкнутой блокировочной муфте 34 гидротрансформатора выходной крутящий момент двигателя передают напрямую через гидротрансформатор на ведущий вал (не представлен) трансмиссии 30. Кроме того, блокировочная муфта 34 гидротрансформатора может быть частично замкнута, что обеспечивает возможность регулирования величины крутящего момента, подаваемого на трансмиссию. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулирования величины крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором 28, путем изменения состояния блокировочной муфты 34 гидротрансформатора в соответствии с различными условиями работы двигателя или командами эксплуатации двигателя, получаемыми от водителя. В соответствии с одним из примеров такие команды эксплуатации двигателя могут быть получены от водителя транспортного средства через педаль акселератора и/или педаль тормоза (представлены на фиг. 2). В свою очередь, выходной крутящий момент автоматической трансмиссии 30 может быть передан на колеса 36 для приведения транспортного средства в движение. В частности, автоматическая трансмиссия 30 может передавать входящий крутящий момент на ведущий вал (не представлен) в соответствии с условиями движения транспортного средства перед передачей выходного крутящего момента на колеса.
Кроме того, включение колесных тормозов 38 может обеспечить приложение к колесам 36 силы трения. В соответствии с одним из примеров колесные тормоза 38 могут быть задействованы в случае нажатия на педаль тормоза ногой водителя. Аналогичным образом такая сила трения, прилагаемая к колесам 36, может быть уменьшена путем размыкания колесных тормозов 38 при отпускании ногой водителя педали тормоза. Кроме того, тормоза транспортного средства могут прилагать к колесам 36 силу трения в рамках автоматической процедуры останова двигателя. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления для содействия тормозам транспортного средства в удержании транспортного средства в неподвижном состоянии может быть предусмотрена привязка трансмиссии к картеру трансмиссии.
Механический масляный насос 40 может быть установлен с сообщением для передачи текучих сред с автоматической трансмиссией 30 для обеспечения гидравлического давления для замыкания различных муфт 31, например, муфты 32 переднего хода, зубчатых муфт 33 и/или блокировочной муфты 34 гидротрансформатора. Механический масляный насос 40 может работать в согласовании с гидротрансформатором 28, причем его могут приводить движение, например, вращением двигателя или ведущего вала трансмиссии. Таким образом, гидравлическое давление, создаваемое механическим масляным насосом 40 может возрастать с ростом частоты вращения двигателя и падать с уменьшением частоты вращения двигателя. Также может быть предусмотрен электрический масляный насос 41, также установленный с сообщением для передачи текучих сред с автоматической трансмиссией, но работающий независимо от приводного усилия двигателя 10 или трансмиссии 30, для создания гидравлического давления, дополнительного к обеспечиваемому механическим масляным насосом 40. Для приведения в действие электрического масляного насоса 41 может быть предусмотрен электродвигатель (не представлен), электропитание на который может быть подано, например, от аккумуляторной батареи 46.
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью приема входящих сигналов от двигателя 10, как более подробно показано на фиг. 2, и осуществления соответствующего регулирования выходного крутящего момента двигателя и/или управления работой гидротрансформатора, трансмиссии, муфт и/или тормозов. Так, например, регулирование выходного крутящего момента может быть осуществлено путем корректировки сочетания моментов зажигания, ширины импульса впрыска топлива, синхронизации впрыска топлива и/или давления наддувочного воздуха при помощи изменения открытия дроссельной заслонки и/или фаз газораспределения, высоты подъема клапанов и уровня наддува в двигателях с турбонаддувом или турбонагнетателем. В случае дизельного двигателя контроллер 12 может регулировать выходной крутящий момент двигателя путем управления сочетанием ширины импульса впрыска топлива, синхронизации впрыска топлива и давления наддувочного воздуха. Управление работой двигателя может быть осуществлено отдельно для каждого цилиндра для обеспечения управления выходным крутящим моментом двигателя (например, во всех возможных случаях).
Как было указано выше, контроллер 12 дополнительно может быть выполнен с возможностью изменения передаточного отношения (например, повышения или понижения передаточного отношения) трансмиссии 30 для корректировки величины крутящего момента, передаваемого через трансмиссию и гидротрансформатор 28 на колеса 36 транспортного средства. В некоторых примерах осуществления контроллер 12 может, выявив необходимость переключения передачи, устанавливать флаг запроса на переключение передачи. Такой флаг запроса на переключение передачи может представлять собой, например, двоичную переменную, значение которой соответствует наличию или отсутствию запроса на переключение передачи. Между моментом установки флага запроса на переключение передачи и моментом переключения трансмиссии 30 в ответ на установку флага запроса на переключение передачи может существовать некоторая задержка, например, связанная со временем срабатывания муфты 34 и разблокирования гидротрансформатора 28. Такая задержка может быть использована для уменьшения или устранения нежелательных явлений, которые могли бы возникать в противном случае при переключении передачи в некоторых режимах работы двигателя. Например, процедура эксплуатации двигателя, более подробно описанная ниже со ссылками на фиг. 5, может быть исполнена во время работы двигателя 10 с высокой нагрузкой после повторного запуска, следующего за отсечкой топлива в режиме замедления (ОТРЗ), для предотвращения заглухания двигателя при разблокировании гидротрансформатора 28 для произведения требуемого переключения передач. Однако переключение передачи при высоком крутящем моменте двигателя, соответствующем высокой нагрузке на двигатель, может привести к снижению управляемости транспортного средства и возникновению шумов, вибрации и резкости (ШВР). В частности, остаточный воздух, находящийся в цилиндрах двигателя может создавать отрицательный крутящий момент, противодействующий переключению передач. Для устранения этого недостатка при обнаружении установки контроллером 12 флага запроса на переключение передачи необходимо обеспечить снижение нагрузки на двигатель, так как задержка между моментом установки такого флага и моментом переключения трансмиссии 30 может быть достаточно долгой для снижения нагрузки на двигатель и предотвращения снижения управляемости и возникновения ШВР.
Контроллер 12 может затребовать переключение передачи и установить для трансмиссии флаг запроса на переключение передачи на основе различных параметров работы двигателя и транспортного средства, в число которых входят в частности, но не исключительно установленная в данный момент передача трансмиссии, частота вращения двигателя и положение педали акселератора - например, изменение положения педали акселератора, превышающее пороговую величину в течение соответствующего времени, может вызвать переключение передач.
На фиг. 2 представлена схема, иллюстрирующая аспекты двигателя 10 по фиг. 1. Представленный двигатель 10 содержит четыре цилиндра 29. Однако в соответствии с настоящим изобретением также может быть использовано и иное количество цилиндров. По меньшей мере частичное управление двигателем 10 может быть осуществлено системой управления, содержащей контроллер 12, а также оператором 132 транспортного средства при помощи средств 130 ввода. В данном примере осуществления средства 130 ввода содержат педаль акселератора и датчик 134 положения педали, формирующий пропорциональный сигнал положения педали ПП (Pedal Position, РР). Каждая из камер 29 сгорания (например, цилиндров) двигателя 10 может содержать стенки камеры сгорания и поршень, расположенный между ними (не представлены). Поршень может быть соединен с коленчатым валом 39 для обеспечения возможности преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 39 может быть соединен по меньшей мере с одним колесом транспортного средства, например, через трансмиссию 30. Кроме того, электродвигатель стартера может быть соединен с коленчатым валом 39 через маховик для обеспечения возможности запуска двигателя 10.
Камеры 29 сгорания могут получать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и выводить отработавшие газы через выхлопной канал 48. Впускной коллектор 44 и выхлопной коллектор 45 могут быть выполнены с возможностью избирательного сообщения с камерой 29 сгорания через соответствующие впускные клапаны и выхлопные клапаны (не представлены). В некоторых из вариантов осуществления камера 29 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выхлопных клапанов.
Топливные инжекторы 50 в проиллюстрированном примере непосредственно соединены с камерой 29 сгорания для впрыска в нее топлива пропорционально ширине импульса сигнала ИВТ, принимаемого от контроллера 12. Таким образом, топливный инжектор 50 осуществляет так называемый прямой впрыск топлива в камеру 29 сгорания. Топливный инжектор может быть установлен, например, на верхней стенке камеры сгорания или на боковой стенке камеры сгорания. Подача топлива в топливный инжектор 50 может быть обеспечена топливной системой (не представлена), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления камеры 29 сгорания могут вместо этого или в дополнение к этому содержать топливный инжектор, установленный во впускном коллекторе 44 в соответствии с конфигурацией так называемого впрыска во впускные каналы, предусматривающей впрыск топлива во впускной канал выше по потоку от каждой из камер 29 сгорания.
Впускной канал 42 может содержать дроссельные заслонки 21 и 23, содержащие дроссельные шайбы 22 и 24 соответственно. В данном примере осуществления положение дроссельных шайб 22 и 24 может быть изменено контроллером 12 при помощи сигналов, подаваемых на приводы, предусмотренные в дроссельных заслонках 21 и 23. В соответствии с одним из примеров осуществления такие приводы могут представлять собой электрические приводы (например, электродвигатели) в соответствии с так называемой конфигурацией управления электромеханической дроссельной заслонкой (Electronic Throttle Control, ETC). Таким образом, путем управления дроссельными заслонками 21 и 23 может быть обеспечена возможность регулирования подачи воздуха в камеру 29 сгорания и другие цилиндры двигателя. Положение дроссельных шайб 22 и 24 может быть определено контроллером 12 при помощи сигнала положения дросселя ПД (Throttle Position, TP). Впускной канал 42 может дополнительно содержать датчик 120 массового расхода воздуха, датчик 122 давления воздуха в коллекторе и датчик 123 входного давления дросселя для передачи контроллеру 12 соответствующих сигналов массового расхода воздуха МРВ (Mass Airflow, MAF) и давления воздуха в коллекторе ДВК (Manifold Air Pressure, MAP).
Выхлопной канал 48 может принимать отработавшие газы из цилиндров 29. В проиллюстрированном примере датчик 128 отработавших газов соединен с выхлопным каналом 48 выше по потоку от турбины 62 и средств 78 снижения токсичности отработавших газов. В качестве датчика 128 может быть выбран один из различных соответствующих датчиков, обеспечивающих возможность определения воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, таких как линейные датчики содержания кислорода или UEGO (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах - от английского «Universal or Wide-Range Exhaust Gas Охудеп»), двухпозиционный датчик содержания кислорода или EGO, датчики содержания окислов азота (NOx), датчики содержания углеводородов (НС) или датчики содержания угарного газа (СО). Средства 78 снижения токсичности отработавших газов могут представлять собой, например, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (Three Way Catalyst, TWC), уловитель окислов азота, различные другие средства снижения токсичности отработавших газов или их сочетания. Следует понимать, что впускной воздушный датчик аналогичной конфигурации, обеспечивающий возможность определения ВТО впускных газов, также может быть предусмотрен в составе двигателя 10 (например, соединенный со впускным каналом 42), хотя он и не представлен на фиг. 2. Как и в случае датчика 128 отработавших газов, впускной воздушный датчик может представлять собой любой датчик, обеспечивающий возможность определения ВТО впускных газов,, например, линейный датчик содержания кислорода или UEGO, двухпозиционный датчик содержания кислорода или EGO, подогреваемый датчик EGO (HEGO), датчик содержания окислов азота (NOx), датчик содержания углеводородов (НС) или датчик содержания угарного газа (СО).
Для измерения температуры отработавших газов могут быть предусмотрены один или несколько датчиков температуры (не представлены), установленных в выхлопном канале 48. В альтернативном варианте осуществления температуру отработавших газов могут определять по значениям параметров работы двигателя, например, частоты вращения, нагрузки, ВТО, задержки зажигания и т.д.
Контроллер 12 показан на фиг. 2 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в том числе показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, схематически изображенного в одной из точек двигателя 10; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 39; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя, как описано выше; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика ДВК можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Следует отметить, что могут быть использованы различные сочетания вышеперечисленных датчиков, например, датчик МРВ без датчика ДВК или наоборот. При работе в стехиометрическом режиме показания датчика ДВК можно использовать для индикации крутящего момента двигателя. Кроме того, по показаниям данного датчика в сочетании с измеренной частотой вращения двигателя можно оценить уровень наддува (в том числе воздуха), подаваемого в цилиндр. В соответствии с одним из примеров осуществления датчик 128, также используемый в качестве датчика частоты вращения двигателя, может вырабатывать на каждый оборот коленчатого вала 39 заранее определенное число равномерно распределенных импульсов. В соответствии с некоторыми примерами осуществления в среде хранения данных в виде постоянного запоминающего устройства 106 могут быть сохранены машиночитаемые данные, представляющие инструкции, выполняемые процессором 102 для исполнения способов, описанных ниже, а также их вариантов, предполагаемых, но конкретно не раскрытых.
Двигатель 10 может дополнительно содержать компрессорные средства, например, систему турбонаддува или нагнетатель, содержащие по меньшей мере компрессор 60, установленный во впускном коллекторе 44. В случае системы турбонаддува приведение в действие компрессора 60 может по меньшей мере частично быть обеспечено турбиной 62, например, при помощи вала или других соединительных средств. Турбина 62 может быть установлена в выхлопном канале 48 с возможностью сообщения отработавшими газами, протекающими по нему. Для приведения в действие компрессора также могут быть предусмотрены и другие средства. В случае нагнетателя приведение в действие компрессора 60 может по меньшей мере частично быть обеспечено двигателем и/или электродвигателем, причем такая система может не содержать турбины. Таким образом, контроллер 12 может изменять уровень компрессии воздуха, подаваемого в один или несколько цилиндров через систему турбонаддува или нагнетатель. В некоторых случаях турбина 62 может приводить в действие, например, электрогенератор 64 для подачи электроэнергии в батарею 66 через турбопривод 68. Затем электроэнергию, получаемую из батареи 66, используют для приведение в действие компрессора 60 при помощи электродвигателя 70. Кроме того, во впускном коллекторе 44 может быть установлен датчик 123, передающий в контроллер 12 сигнал «НАДДУВ» (BOOST).
Кроме того, выхлопной канал 48 может дополнительно содержать перепускную заслонку 25 для отвода отработавших газов от турбины 62. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления перепускная заслонка 25 может представлять собой многоступенчатую перепускную заслонку, например, двухступенчатую перепускную заслонку, первая ступень которой выполнена с возможностью регулирования давления наддува, а вторая ступень которой выполнена с возможностью увеличения теплового потока в средства 78 снижения токсичности отработавших газов. Управление перепускной заслонкой 25 может быть обеспечено при помощи привода 150, который может представлять собой электрический привод, например, электродвигатель, хотя также могут быть использованы и пневматические приводы. Впускной канал 42 может содержать перепускной клапан 27 компрессора, выполненный с возможностью отвода всасываемого воздуха в обход компрессора 60. Контроллер 12 может осуществлять управления перепускной заслонкой 25 и/или перепускным клапаном 27 компрессора через соответствующие приводы (например, привод 150), например, открывая их при необходимости снижения давления наддува.
Впускной канал 42 может дополнительно содержать охладитель 80 наддувочного воздуха (Charge Air Cooler, САС), например, в виде интеркулера, для снижения температуры впускных газов, сжатых турбонаддувом или нагнетателем. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления охладитель 80 наддувочного воздуха может представлять собой воздушно-воздушный теплообменник. В соответствии с другими вариантами осуществления охладитель 80 наддувочного воздуха может представлять собой воздушно-жидкостный теплообменник.
Кроме того, в соответствии с описываемыми вариантами осуществления может быть предусмотрена система рециркуляции отработавших газов РОГ (Exhaust Gas Recirculation, EGR), направляющая требуемую часть отработавших газов из выхлопного канала 48 во впускной канал 42 через канал 140 РОГ. Количество газов, направляемых системой РОГ во впускной канал 42, может быть изменено контроллером 12 при помощи клапана 142 РОГ. Кроме того, внутри канала РОГ может быть предусмотрен датчик РОГ (не представлен), обеспечивающий определение значений одного или нескольких из следующих параметров отработавших газов: давления, температуры и концентрации. В альтернативном варианте управление системой РОГ может быть осуществлено на основе значений, вычисляемых на основе сигналов датчиков МРВ (выше по потоку), ДВК (впускного коллектора), температуры воздуха в коллекторе ТВК (Manifold Gas Temperature, МАТ) и частоты вращения коленчатого вала. Кроме того, управление системой РОГ может быть осуществлено на основе показаний кислородного датчика выхлопной системы и/или кислородного датчика впускной системы (во впускном коллекторе). В некоторых условиях система РОГ может быть использована для регулирования температуры воздушно-топливной смеси с камере сгорания. На фиг. 2 изображена система РОГ высокого давления, в которой отработавшие газы отводят из точки, расположенной выше по потоку от турбины турбонаддува, в точку, расположенную ниже по потоку от компрессора турбонаддува. В некоторых из вариантов осуществления двигатель может вместо этого или в дополнение к этому содержать систему РОГ низкого давления, в которой отработавшие газы отводят из точки, расположенной ниже по потоку от турбины турбонаддува, в точку, расположенную выше по потоку от компрессора турбонаддува.
2
На фиг. 3 представлена схема примера осуществления кислородного датчика 300, выполненного с возможностью измерения концентрации кислорода (O) во всасываемым воздушном потоке во впускном канале или в потоке отработавших газов в выхлопном канале. В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления датчик 300 может представлять собой датчик UEGO. Датчик 300 может соответствовать, например, датчику 128 отработавших газов по фиг. 1, хотя датчик 128 в некоторых отношениях может отличаться от датчика 300 - например, в датчике 128 могут быть использованы одна или несколько модификаций.
Как показано на фиг. 3, датчик 300 содержит несколько слоев одного или нескольких керамических материалов, расположенных стопкой. В варианте осуществления по фиг. 3 представлены пять керамических слоев 301, 302, 303, 304 и 305. В число этих слоев входят один или несколько слове твердого электролита, способного проводит ионы кислорода. В число пригодных для использования электролитов в частности, но не исключительно, входят материалы на основе оксида циркония. Кроме того, в соответствии с некоторыми из вариантов осуществления может быть предусмотрен нагреватель 307, термически сообщающийся со слоями для повышения ионной проводимости слоев. Хотя представленный на схеме кислородный датчик образован из пяти керамических слоев, следует понимать, что кислородный датчик также может содержать иное подходящее число керамических слоев.
2
2
Слой 302 содержит один или несколько материалов, образующих диффузионный канал 310. Диффузионный канал 310 выполнен с возможностью ввода газов в первую внутреннюю полость 322 посредством диффузии. Диффузионный канал 310 может быть выполнен с возможностью пропускания одного или нескольких компонентов всасываемого воздуха или отработавших газов, в том числе, но не исключительно требуемого анализируемого вещества (например, O), посредством диффузии во внутреннюю полость 322 с более ограниченной скоростью, чем может быть получена при закачке или откачке анализируемого вещества парой насосных электродов 312 и 314. Таким образом, в первой внутренней полости 322 может быть получен стехиометрический уровень O.
cp
Кроме того, датчик 300 содержит вторую внутреннюю полость 324, расположенную внутри слоя 304 и отделенную от первой внутренней полости 322 слоем 303. Вторая внутренняя полость 324 выполнена с возможностью поддержания постоянного парциального давления кислорода, эквивалентного стехиометрическому состоянию; например, уровень кислорода внутри второй внутренней полости 324 может быть равен его уровню во всасываемом воздухе или отработавших газах для стехиометрического воздушно-топливного отношения. Поддержание постоянной концентрации кислорода во второй внутренней камере 324 обеспечивает насосное напряжение V. В рамках настоящего описания вторая внутренняя полость 324 может быть обозначена термином «опорная ячейка».
Два измерительных электрода 316 и 318 установлены в сообщении с первой внутренней полостью 322 и опорной ячейкой 324. Измерительные электроды 316 и 318 выявляют градиент концентрации, который может возникнуть между первой внутренней полостью 322 и опорной ячейкой 324 при концентрации кислорода во всасываемом воздухе или отработавших газах выше или ниже стехиометрического уровня. Высокая концентрация кислорода может быть вызвана бедной смесью топлива с всасываемым воздухом или отработавшими газами, а низкая концентрация кислорода может быть вызвана богатой смесью топлива с всасываемым воздухом или отработавшими газами.
2
Два насосных электрода 312 и 314 установлены в сообщении с первой внутренней полостью 322 и выполнены с возможностью электрохимической откачки выбранного газообразного вещества (например, O) из внутренней полости 322 через слой 301 и за пределы датчика 300. В альтернативном варианте осуществления два насосных электрода 312 и 314 могут быть выполнены с возможностью электрохимической закачки выбранного газа через слой 301 во внутреннюю полость 322. В настоящем описании пара насосных электродов 312 и 314 может быть обозначена термином «кислородная насосная ячейка».
Электроды 312, 314, 316 и 318 могут быть изготовлены из различных подходящих материалов. В соответствии с некоторыми вариантами осуществления электроды 312, 314, 316 и 318 могут быть по меньшей мере частично изготовлены из материала, катализирующего диссоциацию молекулярного кислорода. Например, в число таких материалов в частности, но не исключительно входят электроды, содержащие платину и/или серебро.
p
p
p
p
p
Процесс электрохимической откачки кислорода из внутренней полости 322 или его электрохимической закачки в нее включает в себя приложение к паре насосных электродов 312 и 314 напряжения V. Насосное напряжение V, приложенное к кислородной насосной ячейке, обеспечивает откачку кислорода из внутренней полости 322 или его закачку в нее для поддержания в насосной ячейке этой полости стехиометрического давления. Получаемый насосный ток I пропорционален концентрации кислорода в отработавших газах. Соответствующая система управления (не представлена) генерирует сигнал насосного тока I в зависимости от интенсивности насосного напряжения V, требуемого для поддержания внутри первой внутренней полости 322 стехиометрического уровня. Таким образом, наличие бедной смеси приводит к откачке кислорода из внутренней полости 322, а наличие богатой смеси приводит к закачке кислорода во внутреннюю полость 322.
Помимо измерения концентрации кислорода в газовом потоке кислородный датчик 300 может быть использован для определения влажности окружающей среды. Знание влажности окружающей среды может быть желательным, так как различные аспекты работы двигателя могут быть основаны на определении влажности окружающей среды; отсутствие адаптации таких аспектов работы к влажности окружающей среды может привести, например, к снижению к.п.д. и экономичности двигателя с одновременным повышением уровня выбросов. В частности, увеличение концентрации воды в окружающем транспортное средство воздухе может вызвать разбавление топливной смеси, подаваемой в цилиндры двигателя, что в свою очередь влияет на такие параметры работы двигателя как РОГ, синхронизация зажигания и ВТО. Таким образом, один или несколько из этих и/или других параметров работы двигателя могут быть адаптированы к уровню влажности окружающей среды, определяемому при помощи кислородного датчика 300.
В соответствии с одним из примеров осуществления кислородный датчик 300 может быть использован для определения влажности окружающей среды в условиях отсечки подачи топлива в двигатель, например ОТРЗ. В условиях отсечки подачи топлива в двигатель закрытие впускной дроссельной заслонки может вызвать значительное разрежение во впускном коллекторе, способное привести к всасыванию углеводородов в режиме принудительной вентиляции картера (ПВК). Всосанные углеводороды ПВК могут повлиять на показания кислородного датчика и исказить результаты производимых с его использованием измерений влажности - например, наличие углеводородов ПВК может привести к получению завышенных значений влажности окружающей среды. Соответственно, впускная дроссельная заслонка соответствующего двигателя (например, дроссельная заслонка 21 по фиг. 1) может быть открыта при использовании датчика кислорода 300 для определения влажности окружающей среды с целью сокращения всасывания углеводородов ПВК. Дроссельная заслонка может быть открыта в разной требуемой степени - например, дроссельная заслонка может быть открыта полностью, а в соответствии с другим примером осуществления дроссельная заслонка может быть открыта по меньшей мере на 15 градусов. В соответствии с некоторыми из возможных подходов оптимальная степень открытия впускной дроссельной заслонки может быть определена путем произведения измерений влажности при разных углах открытия дроссельной заслонки. Степень дроссельной заслонки, превышение которой не приводит к существенному изменению результатов измерений влажности, может быть выбрана в качестве оптимальной степени открытия дроссельной заслонки для минимизации воздействия углеводородов ПВК.
p
p
При открытой впускной дроссельной заслонке управление кислородным датчиком может быть произведено с использованием модулируемого опорного напряжения. Например, напряжение (например, V), прилагаемое к насосной ячейке 328, может быть модулировано между первым, более низким напряжением и вторым, более высоким напряжением. При работе кислородного датчика 300 с низким напряжением может быть измерен первый выходной насосный ток датчика, например, насосный ток I, поступающий на выход насосной ячейки 328. Затем, при работе кислородного датчика 300 с высоким напряжением может быть измерен второй выходной насосный ток датчика. В соответствии с не налагающим каких-либо ограничений примером осуществления первое, более низкое напряжение может быть равно 450 мВ, а второе, более высокое напряжение может быть равно 1080 мВ. Первый насосный ток, полученный в результате приложения первого, более низкого напряжения, может отражать количество кислорода в газовом потоке. Второй насосный ток, полученный в результате приложения второго, более высокого напряжения, может отражать количество кислорода в газовом потоке, сложенное с количеством кислорода, получаемого из диссоциации молекул воды, так как при более высоком напряжении возможна диссоциация таких молекул воды. Соответственно, уровень влажности окружающей среды может быть оценен по разнице между первым и вторым насосными токами. Например, первый насосный ток может быть вычтен из второго насосного тока, после чего такая разность может быть умножена на константу, связывающую значения насосного тока и влажности. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления модулирование напряжения кислородного датчика может быть произведено два или более раз для получения двух или более разностей насосных токов, причем такие две или более разности насосных токов усредняют для определения средней разности насосных токов. Это может обеспечить возможность ослабления или устранения воздействия изменений воздушно-топливного отношения в начале периода отсечки топлива, когда в газовом потоке могут присутствовать остатки газов сгорания.
p
Для определения влажности окружающей среды при помощи кислородного датчика 300 могут быть применены и другие подходы. Например, процедура определения влажности окружающей среды может быть запущена в условиях отсечки топлива, например, ОТРЗ, и после открытия впускной дроссельной заслонки соответствующего двигателя для уменьшения воздействия углеводородов ПВК, как описано выше. Кислородный датчик 300 может работать в режиме неизменяемого напряжения, в котором опорное напряжение датчика не модулируют. Вместо этого опорное напряжение кислородного датчика 300 могут поддерживать на низком уровне минимального опорного напряжения (например, равного 450 мВ). В таком случае может быть произведено измерение моментального значения насосного тока кислородного датчика 300 (например, насосного тока I насосной ячейки 328) и его сравнение с насосным током сухого воздуха. Термин «насосный ток сухого воздуха» может обозначать в контексте настоящего описания выходной насосный ток кислородного датчика 300 при подаче в него газового потока, в котором прошла полная диссоциация воды, - например, воздуха с влажностью, равной 0%.
pdry
plow
1
phi
2
pdry
plow
phi
1
2
Насосный ток сухого воздуха может быть определен по двум значениям насосного тока, полученным при работе кислородного датчика 300 при двух соответствующих, разных значениях опорного напряжения (например, при работе кислородного датчика 300 в режиме изменяемого напряжения). Например, насосный ток сухого воздуха может быть определен в соответствии со следующим соотношением: I=(I*K)+(I*K), где I - насосный ток сухого воздуха, I - насосный ток, соответствующий первому, более низкому напряжению (например, равному 450 мВ), который может отражать количество кислорода в газовом потоке, I - насосный ток, соответствующий второму, более высокому напряжению (например, равному 1080 мВ), который может отражать количество кислорода в газовом потоке, сложенное с количеством кислорода, получаемого из диссоциации молекул воды, а K и K - константы, которые могут принимать значения, например, равные соответственно 0,6 и 0,4. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления насосный ток сухого воздуха может быть определен один раз за ездовой цикл транспортного средства - например, при запуске двигателя. После определения насосного тока сухого воздуха может быть определена разница между моментальным значением насосного тока и насосным током сухого воздуха, после чего такая разность может быть умножена на константу, связывающую величину насосного тока с величиной влажности, тем самым определяя влажность окружающей среды.
Следует понимать, что кислородный датчик 300 раскрыт в настоящем описании лишь в качестве примера осуществления кислородного датчика, и что другие варианты осуществления кислородного датчика могут иметь дополнительные и/или альтернативные элементы и/или особенности конструкции.
На фиг. 4 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ 400 определения влажности окружающей среды при помощи кислородного датчика. Способ 400 может быть применен для определения влажности окружающей среды, например, в сочетании с кислородным датчиком 300.
На этапе 402 способа 400 определяют, находится ли двигатель в условиях отсечки топлива. Условия отсечки топлива могут включать в себя условия, в которых подача топлива прервана, но вращение двигателя продолжается, причем работает по меньшей мере один впускной клапан и один выхлопной клапан; таким образом, воздух протекает по меньшей мере через один из цилиндров, но впрыск топлива в цилиндры отсутствует. В условиях отсечки топлива сгорания не происходит, а окружающий воздух может проходить через цилиндр из впускного канала в выхлопной канал. Таким образом, измерения влажности могут быть произведены на основе показаний кислородного датчика без искажений, вносимых, например, углеводородами ПВК. Соответственно, в условиях отсечки топлива по меньшей мере один из цилиндров двигателя можно считать «отключенным». Такой по меньшей мере один цилиндр может быть заново подключен путем возобновления подачи в него топлива и его сгорания в цилиндре при наличии соответствующих условий.
В число вариантов условий отсечки топлива может входить например отсечка топлива в режиме замедления (ОТРЗ). Условия ОТРЗ могут зависеть от положения педали акселератора и могут возникать периодически в течение ездового цикла. Таким образом, в течение ездового цикла может быть сформировано несколько показаний влажности окружающей среды, например, в каждом случае возникновения условий ОТРЗ. Таким образом может быть обеспечено сохранение общего к.п.д. двигателя в течение ездового цикла при наличии колебаний уровня влажности окружающей среды. Колебания влажности окружающей среды могут быть связаны с изменениями температуры окружающей среды или, например, попаданием транспортного средства в зоны тумана или дождя или его выходом из таких зон.
Если в условиях отсечки топлива устанавливают, что двигатель не работает (НЕТ), исполнение способа 400 завершают. Если устанавливают, что двигатель работает в условиях отсечки топлива (ДА), способ 400 переходит к этапу 404.
На этапе 404 способа 400 производят открытие впускной дроссельной заслонки двигателя. Как было описано выше, впускная дроссельная заслонка может быть открыта для ослабления или устранения искажающего воздействия углеводородов ПВК на измерения влажности, производимые при помощи кислородного датчика. Впускная дроссельная заслонка может быть открыта на различные соответствующие углы, в частности, но не исключительно, полностью, на 15 градусов или на определенный угол открытия, превышение которого не приводит к значительным изменениям результатов измерения влажности. В связи с открытием дроссельной заслонки двигатель может работать со сравнительно высокой нагрузкой. Такая сравнительно высокая нагрузка в некоторых случаях может превышать верхнее пороговое значение - например, равное 70%.
На этапе 406 способа 400 производят модулирование опорного напряжения, подаваемого на кислородный датчик. Модулирование опорного напряжения может включать в себя этап 408 измерения первого насосного тока, получаемого в результате приложения первого, более низкого опорного напряжения (например, равного 750 мВ). Как было описано выше, первый насосный ток может отражать количество кислорода в газовом потоке. Модулирование опорного напряжения может включать в себя этап 410 измерения второго насосного тока, получаемого в результате приложения второго, более высокого опорного напряжения (например, равного 1080 мВ). Как было описано выше, второй насосный ток может отражать количество кислорода в газовом потоке, сложенное с количеством кислорода, получаемого из диссоциации молекул воды.
В соответствии с некоторыми примерами осуществления модулирование опорного напряжения, подаваемого на кислородный датчик, может быть произведено два или более раз. Например, в случае существования условий ОТРЗ при открытой впускной дроссельной заслонке модулирование могут производить в течение некоторого временного периода, причем могут быть измерены изменения насосного тока при каждом модулировании. Затем измеренные значения могут быть усреднены, и влажность окружающей среды может быть определена по среднему изменению насосного тока, как более подробно описано ниже.
В соответствии с некоторыми вариантами осуществления модулирование опорного напряжения кислородного датчика могут производить в зависимости от длительности периода существования условий отсечки топлива. В частности, модулирование опорного напряжения могут производить, если такая длительность (выраженная в единицах времени, числе циклов работы двигателя и т.д.), отсчитанная с момента отсечки топлива, не превышает некоторой пороговой длительности или не равна ей, и не производить, если длительность, отсчитанная с момента отсечки топлива, превышает такую пороговую длительность. Пороговая длительность может соответствовать количеству времени, необходимому для получения потока отработавших газов, по существу, не содержащего углеводородов, вырабатываемых в результате сгорания в двигателе. Таким образом, модулирование опорного напряжения и основанные на нем измерения влажности могут быть основаны на окружающем воздухе, не содержащем значительной концентрации углеводородов.
pdry
plow
1
phi
2
pdry
plow
phi
1
2
На необязательном этапе 412 способа 400 может быть определен насосный ток сухого воздуха кислородного датчика. Как было описано выше, насосный ток сухого воздуха может представлять собой выходной насосный ток кислородного датчика при подаче в него газового потока, в котором прошла полная диссоциация воды. Насосный ток сухого воздуха может быть определен по значению первого насосного тока, измеренному на этапе 408, и значению второго насосного тока, измеренному на этапе 410. В частности, насосный ток сухого воздуха может быть определен в соответствии со следующим соотношением: I=(I*K)+(I*K), где I - насосный ток сухого воздуха, I - насосный ток, соответствующий первому, более низкому напряжению (например, равному 450 мВ), который может отражать количество кислорода в газовом потоке, I - насосный ток, соответствующий второму, более высокому напряжению (например, равному 1080 мВ), который может отражать количество кислорода в газовом потоке, сложенное с количеством кислорода, получаемого из диссоциации молекул воды, a K и K - константы, которые могут принимать значения, например, равные соответственно 0,6 и 0,4. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления насосный ток сухого воздуха может быть определен один раз за ездовой цикл транспортного средства - например, при запуске двигателя.
На необязательном этапе 414 способа 400 может быть определено моментальное значение насосного тока кислородного датчика. Моментальное значение насосного тока может представлять собой, например, выходное значение насосного тока насосной ячейки кислородного датчика и может по меньшей мере частично зависеть от моментального значения влажности окружающей среды. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления моментальное значение насосного тока может соответствовать подаче на кислородный датчик более низкого, минимального опорного напряжения (например, равного 450 мВ), при котором диссоциации молекул воды в газовом потоке не происходит.
На этапе 416 способа 400 определяют влажность окружающей среды. Определение влажности окружающей среды может включать в себя этап 418 определения влажности окружающей среды по разности между первым и вторым насосными токами, измеренными соответственно на этапах 408 и 410. Поскольку второй насосный ток может отражать количество кислорода в газовом потоке, сложенное с количеством кислорода, получаемого из диссоциации молекул воды, а первый насосный ток может отражать количество кислорода в газовом потоке, разность первого и второго насосных токов может отражать уровень влажности окружающей среды. Как было описано выше, в соответствии с некоторыми из примеров осуществления модулирование напряжения, подаваемого на кислородный датчик, могут производить два или более раз; в таком случае определение влажности окружающей среды на этапе 418 могут производить по средней разности между первым и вторым насосными токами. Независимо от того, является ли данная разность насосных токов средней или нет, она может быть умножена на константу, связывающую величину насосного тока с величиной влажности, для получения значения влажности окружающей среды - например, относительной влажности, выраженной в процентах.
В альтернативном варианте осуществления определение влажности окружающей среды может включать в себя этап 420 определения влажности окружающей среды по насосному току сухого воздуха и моментальному значению насосного тока, определенным, соответственно, на этапе 412 и 414, если обе эти величины были определены. Поскольку моментальное значение насосного тока может отражать моментальное значение влажности окружающей среды, а насосный ток сухого воздуха может отражать условия нулевой влажности, разность между моментальным значением насосного тока и насосным током сухого воздуха может отражать уровень влажности окружающей среды. Разность между моментальным значением насосного тока и насосным током сухого воздуха может быть умножена на константу, связывающую величину насосного тока с величиной влажности, для получения значения влажности окружающей среды - например, относительной влажности, выраженной в процентах.
Хотя в вышеописанном варианте осуществления изобретения использование разности между моментальным значением насосного тока и насосным током сухого воздуха представлено в качестве альтернативы использованию разности между первым и вторым насосными токами, следует понимать, что в соответствии с другими вариантами осуществления для определения влажности окружающей среды могут быть использованы оба эти подхода.
Возникновение необходимости переключения передачи во время проведения измерений влажности при помощи кислородного датчика может быть связано с некоторыми проблемами. В частности, переключение передачи при работе двигателя с высокой нагрузкой (например, в связи с открытием впускной дроссельной заслонки для уменьшения содержания углеводородов ПВК в соответствии со способом 400) может привести к снижению управляемости транспортного средства и возникновению ШВР. Например, остаточный воздух, находящийся в цилиндрах двигателя, может создавать отрицательный крутящий момент, препятствующий переключению передач.
На фиг. 5 представлена блок-схема, иллюстрирующая способ 500 управления работой двигателя при переключении передачи в условиях ОТРЗ. В соответствии с одним из примеров осуществления способ 500 включает в себя уменьшение нагрузки на двигатель при работе в условиях ОТРЗ перед предполагаемым переключением передач. Способ 500 может быть применен, например, для управления двигателем 10 по фиг. 2 в сочетании с трансмиссией 30 по фиг. 1 и кислородным датчиком 300 по фиг. 3.
На этапе 502 способа 500 определяют, соответствуют ли условия работы двигателя возможности включения ОТРЗ. В условиях ОТРЗ двигатель может работать без впрыска топлива в цилиндры, в то же время продолжая вращение и прокачку воздуха через цилиндры. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления для определения возможности включения ОТРЗ могут быть использованы один или несколько параметров, в том числе скорость транспортного средства, ускорение транспортного средства, частота вращения двигателя, нагрузка на двигатель, положение дроссельной заслонки, положение педалей, состояние трансмиссии и различные другие параметры. В соответствии с одним из примеров осуществления включение ОТРЗ может быть произведено при частоте вращения двигателя, меньшей порогового значения. В соответствии с другим примером осуществления включение ОТРЗ может быть произведено при нагрузке на двигатель, меньшей порогового значения. В соответствии с другим примером осуществления включение ОТРЗ может быть произведено в зависимости от положения педали акселератора и/или изменения положения педали акселератора в течение соответствующего временного интервала - например, включение ОТРЗ может быть произведено в случае порогового изменения положения педали акселератора, соответствующего резкому отпусканию педали водителем. Кроме или вместо того включение ОТРЗ может быть вызвано управляющим сигналом прекращения подачи топлива. Если определяют, что условия работы двигателя не соответствуют возможности включения ОТРЗ (НЕТ), исполнение способа 500 завершают. Если определяют, что условия работы двигателя соответствуют возможности включения ОТРЗ (ДА), способ 500 переходит к этапу 504.
На этапе 504 способа 500 производят включение ОТРЗ, например, путем прекращения подачи топлива в двигатель, а в соответствии с некоторыми примерами осуществления, в случае двигателей с искровым зажиганием, - также путем прекращения искрового зажигания.
На этапе 506 способа 500 определяют, соответствуют ли условия работы двигателя возможности запуска определения влажности при помощи кислородного датчика. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления определение влажности может быть запущено, если ОТРЗ была включена по меньшей мере в течение периода пороговой длительности. Пороговая длительность может соответствовать времени, по прошествии которого углеводороды, производимые при сгорании топлива по существу отсутствуют в газовом потоке, поступающем в кислородный датчик. В соответствии с другими примерами осуществления определение влажности может быть запущено, если двигатель работает в условиях отсечки топлива, причем по меньшей мере один впускной клапан и по меньшей мере один выхлопной клапан цилиндра двигателя открыты. Если определяют, что условия работы двигателя не соответствуют запуска определения влажности (НЕТ), исполнение способа 500 завершают. Если определяют, что условия работы двигателя соответствуют возможности запуска определения влажности (ДА), способ 500 переходит к этапу 508.
На этапе 508 способа 500 производят запуск определения влажности при помощи кислородного датчика. Определение влажности может включать в себя измерения влажности окружающей среды в соответствии со способом 400 по фиг. 4. Таким образом, запуск определения влажности может включать в себя открытие впускной дроссельной заслонки двигателя для уменьшения или устранения присутствия углеводородов ПВК, как было описано выше. Определение влажности окружающего воздуха может быть названо диагностикой. В соответствии с другими вариантами осуществления при работе двигателя со сравнительно высокой нагрузкой в условиях отсечки топлива могут быть проведены другие диагностические операции, отличные от определения влажности окружающей среды.
На этапе 510 способа 500 производят прогнозирование переключения передач. Прогнозирование переключения передачи может включать в себя этап 512 определения наличия установленного флага запроса на переключение передач. Как было описано выше, контроллер (например, контроллер 12 по фиг. 1) может установить флаг запроса на переключение передач, выявив необходимость переключения передач. Таким образом, такой флаг указывает на предполагаемое переключение. Поскольку между моментом установки флага и моментом переключения передачи может существовать некоторая задержка, может быть обеспечено достаточное количество времени для произведения некоторых действий и устранения вышеописанных проблем, которые могли бы возникнуть в связи с переключением передачи при работе двигателя с высокой нагрузкой вследствие открытия впускной дроссельной заслонки. Если определяют, что флаг запроса на переключение передачи установлен (ДА), способ 500 переходит к этапу 518. Если определяют, что флаг запроса на переключение передачи не установлен (НЕТ), способ 500 переходит к этапу 514. В этом случае способ 500 оценивает другие критерии для прогнозирования переключения передач.
На этапе 514 способа 500 отслеживают состояние одной или нескольких педалей водителя. Например, прогнозирование переключения передачи может быть вызвано изменением положения педали тормоза, превышающим пороговую величину в течение периода соответствующей длительности. Вместо или кроме того, прогнозирование переключения передачи может быть вызвано изменением положения педали акселератора, превышающим пороговую величину в течение периода соответствующей длительности.
На этапе 516 способа 500 отслеживают ускорение транспортного средства. В соответствии с одним из примеров осуществления прогнозирование переключения передачи может быть вызвано ускорением (или замедлением) транспортного средства, превышающим пороговую величину в течение периода соответствующей длительности.
На этапе 518 способа 500 определяют, должно ли предполагаемое переключение передачи произойти во время определения влажности, запущенного на этапе 508. Прогнозирование переключения передачи может быть произведено по одному или нескольким из вышеописанных критериев, которые могут быть оценены для прогнозирования переключения передач, - например, по наличию или отсутствию установленного флага запроса на переключение передач, по анализу состояния одной или нескольких педалей водителя и/или по анализу ускорения транспортного средства. Если определяют, что предполагаемое переключение передачи не должно произойти во время определения влажности (НЕТ), способ 500 переходит к этапу 520, на котором определение влажности завершают в соответствии со способом 400 по фиг. 4. На этапе 522 способа 500 производят возобновление нормальной работы двигателя, которое может включать в себя прекращение работы двигателя в условиях отсечки топлива, возобновления подачи топлива в двигатель и сгорания в нем, а также, в соответствии с некоторыми из примеров осуществления, уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки. По завершении этапа 522 исполнение способа 500 завершают. Если определяют, что предполагаемое переключение передачи должно произойти во время определения влажности (ДА), способ 500 переходит к этапу 524.
На этапе 524 способа 500 производят отмену определения влажности, запущенного на этапе 508, в случае прогнозирования ожидаемого переключение передач. В частности, определение влажности прекращают до завершения периода, в течение которого производят определение влажности. При этом производят выход из режима работы двигателя со сравнительно высокой нагрузкой, установленного для повышения достоверности определения влажности, так как по вышеописанным причинам такой режим не соответствует условиям, необходимым для переключения передач. Отмена определения влажности может включать в себя возобновление нормального управления кислородным датчиком, используемым для определения влажности; такое возобновление может включать в себя изменение рабочего напряжения датчика, например, с первого, более низкого, или второго, более высокого, напряжения, на третье напряжение. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления отмененное определение влажности может быть возобновлено с того этапа, на котором оно было прекращено, при последующем возникновении условий, обеспечивающих возможность определения влажности. Таким образом, такая отмена может в данном случае представлять собой приостановку определения влажности, возобновляемого впоследствии. Например, частично произведенное определение влажности может быть отменено в связи с ожидаемым во время определения влажности переключением передач. После завершения переключения передачи возможно повторное наступление условий отсечки топлива, например, ОТРЗ, и возобновление определения влажности с того этапа, на котором оно было отменено. Например, в течение первого периода может быть произведено измерение первого насосного тока, соответствующего подаче на кислородный датчик первого, более низкого опорного напряжения. Затем может произойти переключение передач, вызывающее отмену определения влажности. После завершения переключения передачи и возникновения определение влажности может быть возобновлено путем измерения второго насосного тока, соответствующего подаче на кислородный датчик второго, более высокого опорного напряжения. Влажность окружающей среды может быть определена по разности между первым и вторым насосными токами, как было описано выше. В соответствии с другим примером осуществления опорное напряжение, подаваемое на кислородный датчик, может быть модулировано два или более раз в течение первого периода, причем при каждой модуляции производят измерение полученного насосного тока. В течение второго периода, следующего после перерыва в определении влажности, опорное напряжение снова может быть модулировано два или более раз, причем при каждой модуляции производят измерение полученного насосного тока, вплоть до получения требуемого числа модуляций, такого, что среднее изменение величины насосного тока может быть определено по требуемому числу измерений. В соответствии с другим примером осуществления в течение первого периода может быть определен насосный ток сухого воздуха кислородного датчика. В течение второго периода, следующего после перерыва в определении влажности, может быть определено моментальное значение насосного тока, причем влажность окружающей среды определяют по насосному току сухого воздуха и моментальному значению насосного тока, как было описано выше.
В соответствии с некоторыми из примеров осуществления этап 508 способа 500 может включать в себя не запуск нового определения влажности, а возобновление ранее начатого определения влажности для завершения такого ранее начатого определения влажности. Ранее начатое определение влажности может быть возобновлено с того этапа, на котором диагностика была прекращена. Однако следует понимать, что в соответствии с другими вариантами осуществления отмена определения влажности может не приводить к приостановке определения влажности - например, с последующим возобновлением определения влажности при последующем возникновении условий, обеспечивающих возможность определения влажности, если оно не было завершено. В таком случае в аспектах работы двигателя, использующих оценку влажности окружающей среды, могут использовать для компенсации отмены определения влажности, например, ранее определенные значения влажности окружающей среды.
На этапе 526 способа 500 производят уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки двигателя. Как было описано выше, уменьшение открытия впускной дроссельной заслонки может обеспечить уменьшение нагрузки на двигатель и уменьшение или устранение ШВР и/или снижения управляемости, которые могут возникнуть в результате проведения переключения передачи при работе двигателя с высокой нагрузкой вследствие сравнительно большого открытия впускной дроссельной заслонки. Открытие впускной дроссельной заслонки может быть уменьшено на различные соответствующие углы, которые могут быть определены заранее или, в соответствии с другими примерами осуществления, подобраны для конкретных типов ожидаемого переключения передачи (например, в соответствии с передачами, с которой и на которую производят переключение).
На этапе 528 способа 500 производят перезапуск двигателя. Перезапуск двигателя может включать в себя возобновление подачи топлива в цилиндры двигателя и его сгорания в них.
На этапе 530 способа 500 производят переключение передач. Таким образом, возникновение ШВР и/или снижение управляемости, описанные выше, могут быть уменьшены или устранены перед проведением переключения передач. По завершении этапа 530 исполнение способа 500 завершают.
Следует понимать, что в соответствии с некоторыми из примеров осуществления отмена определения влажности может быть вызвана условиями, отличными от ожидаемого переключения передачи трансмиссии. Например, выход из ранее включенного состояния ОТРЗ, который может не быть связан с переключением передач, может вызвать отмену определения влажности. Выход из состояния ОТРЗ может быть вызван, например, передачей двигателю команды впрыска топлива, резким отпусканием педали водителем, достижением скоростью транспортного средства порогового значения и/или достижением нагрузкой на двигатель порогового значения.
В соответствии с некоторыми из вариантов осуществления изобретения результаты определения влажности окружающей среды (и/или других диагностических операций) могут быть представлены оператору транспортного средства. В соответствии с некоторыми из примеров осуществления такие результаты могут быть представлены оператору только по завершении диагностики. В соответствии с другими примерами осуществления такие результаты могут быть представлены оператору в случае отмены диагностики. Представление результатов диагностики может включать в себя, например, отображение информации посредством одного или нескольких индикаторов приборной доски и/или установку одного или нескольких кодов диагностики.
От влажности окружающей среды могут по меньшей мере частично зависеть различные аспекты эксплуатации двигателя. Например, концентрация воды в окружающем воздухе может влиять на такие аспекты эксплуатации двигателя как РОГ, момент зажигания и ВТО, которые вследствие этого могут быть скорректированы в соответствии с результатами оценки влажности окружающей среды. В соответствии с одним из примеров осуществления изобретения уровень РОГ может быть скорректирован в соответствии с результатами измерения влажности окружающей среды. Например, в некоторых условиях концентрация воды в окружающем воздухе может быть увеличена в связи с метеорологическими условиями, например, наличием тумана; в таком случае более высокий уровень влажности может быть определен датчиком отработавших газов в условиях отсечки топлива двигателя. В случае увеличения измеренного уровня влажности расход РОГ по меньшей мере в одну из камер сгорания сожжет быть уменьшен при последующем возобновлении подачи топлива в двигатель. В частности, расход РОГ может быть увеличен или уменьшен лишь в одной из камер сгорания, в некоторых из камер сгорания или во всех камерах сгорания. Кроме того, степень изменения расхода РОГ может быть одинаковой для всех цилиндров, или же степень изменения расхода РОГ может быть установлена индивидуально для каждого из цилиндров в зависимости от конкретных условий работы каждого из цилиндров.
В соответствии с другим вариантом осуществления момент зажигания может быть скорректирован в зависимости от влажности окружающей среды. Например, по меньшей мере в одних из возможных условий работы при последующем возобновлении подачи топлива в двигатель момент зажигания в одном или нескольких цилиндрах может быть установлен с опережением в случае получения повышенного значения влажности. Например, момент зажигания может быть установлен так, чтобы обеспечить уменьшение детонации в условиях низкой влажности (например, с запаздыванием относительно оптимального момента зажигания). В случае обнаружения увеличения влажности момент зажигания может быть установлен с опережением для сохранения к.п.д. двигателя и обеспечения возможности его работы с лучшим приближением к оптимальному моменту зажигания. Кроме того, момент зажигания может быть установлен с запаздыванием в случае уменьшения влажности окружающей среды. Например, снижение влажности окружающей среды с более высокого уровня влажности может вызывать детонацию горючей смеси. В случае обнаружения такого уменьшения влажности в условиях отсечки топлива, например, ОТРЗ, при последующем возобновлении подачи топлива в двигатель момент зажигания может быть установлен с запаздыванием, что может обеспечить возможность уменьшения детонации. Следует отметить, что при последующем возобновлении подачи топлива в двигатель момент зажигания может быть установлен с опережением или с запаздыванием в одном или нескольких цилиндрах. Кроме того, величина сдвига момента зажигания может быть одинаковой для всех цилиндров, или же для одного или нескольких цилиндров могут быть предусмотрены разные величины опережения или запаздывания момента зажигания.
В соответствии с другим примером осуществления изобретения воздушно-топливное отношение отработавших газов может быть скорректировано при последующем возобновлении подачи топлива в двигатель в соответствии с результатами измерений влажности окружающей среды. Например, двигатель может работать на бедной смеси, оптимизированной для условий низкой влажности. В случае увеличения влажности возможно разбавление такой смеси, приводящее к пропускам зажигания в двигателе. Однако в случае обнаружения такого увеличения влажности в условиях отсечки топлива воздушно-топливное отношение может быть скорректировано так, чтобы обеспечить возможность работы двигателя при последующем возобновлении подачи топлива на менее бедной смеси с меньшим воздушно-топливным отношением. Аналогичным образом, воздушно-топливное отношение может быть скорректировано при последующем возобновлении подачи топлива в сторону более бедного, если результаты измерений свидетельствуют об уменьшении влажности окружающей среды. Таким образом, может быть обеспечено сокращение таких явлений как пропуски зажигания, вызванные колебаниями влажности.
В соответствии с некоторыми примерами осуществления двигатель может работать со стехиометрическим воздушно-топливным отношением или богатым воздушно-топливным отношением. В таком случае воздушно-топливное отношение может не зависеть от влажности окружающего воздуха, и измеренные колебания влажности могут не приводить к корректировке воздушно-топливного отношения.
На фиг. 6 представлен график 600 примера ездового цикла. В частности, график 600 может иллюстрировать эксплуатацию двигателя, например, в соответствии со способом 500 по фиг. 5.
1
2
2
После начала ездового цикла нагрузка на двигатель постепенно возрастает в соответствии с нажатием водителем на педаль акселератора, смещение которой в начальной части цикла увеличивается. Затем водитель производит резкое отпускание педали и задействует педаль тормоза. При этом нагрузка на двигатель падает до момента t, начиная с которого двигатель работает в условиях отсечки топлива (например, ОТРЗ). Возникновение условий отсечки топлива запускает определение влажности при помощи кислородного датчика (например, в соответствии со способом 400 по фиг. 4, включающим в себя увеличение нагрузки на двигатель до сравнительно высокого уровня, например, путем увеличения открытия впускной дроссельной заслонки). В течение периода ОТРЗ и определения влажности происходит установка флага запроса на переключение передач, что свидетельствует об ожидаемом переключении передач. В результате обнаружения установки такого флага происходит уменьшение нагрузки на двигатель (например, путем уменьшения открытия впускной дроссельной заслонки) до сравнительно низкого уровня. В момент t происходит окончание ОТРЗ, возобновление подачи топлива в двигатель и переключение передач, соответствующее флагу. После момента t двигатель возобновляет работу в нормальном режиме.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, причем раскрытые действия производят путем исполнения инструкций в системе, содержащей различные аппаратные компоненты в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.