СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧЕК ВО ВПУСКНОМ КОЛЛЕКТОРЕ
METHOD (VERSIONS) AND SYSTEM FOR DETECTING LEAKS IN INTAKE MANIFOLD

Область техники
Настоящее изобретение относится, в основном, к обнаружению утечек во впускном коллекторе двигателя внутреннего сгорания.
Уровень техники/Сущность изобретения
Более бедные, чем требуется, воздушно-топливные отношения в двигателе могут быть вызваны поступлением неограниченного потока воздуха в двигатель через утечки во впускном коллекторе двигателя. Например, при наличии утечки в продувочном клапане адсорбера во впускной коллектор двигателя может попадать дополнительный воздух. Кроме того, датчик массового расхода воздуха, у которого ухудшились рабочие характеристики, также может быть причиной более бедной смеси, чем требуется для двигателя. Рабочие условия двигателя при наличии более бедного, чем требуется, воздушно-топливного отношения могут снизить эффективность работы двигателя и увеличить выбросы. Соответственно, различные подходы могут использоваться для диагностики причин наличия бедной смеси в двигателе.
Раскрываемые способы диагностики могут предусматривать, например, определение ухудшения состояния датчика массового расхода воздуха, датчика отработавших газов и/или утечки в продувочном клапане адсорбера. Шнайбелем и др., патент США 6886399, был показан другой пример подхода к диагностике, при котором отслеживают давление впускного коллектора для определения наличия утечки во впускном коллекторе. В частности, давление впускного коллектора отслеживают после останова двигателя и после закрытия впускного дросселя. Далее поток воздуха во впускной коллектор из других источников, таких как клапан системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) и продувочный клапан адсорбера, также прекращают, при этом отслеживая изменение давления во впускном коллекторе после останова двигателя. Если давление во впускном коллекторе возрастает со скоростью, превышающей заданное пороговое значение скорости возрастания, может быть осуществлена индикация утечки.
Авторы настоящего изобретения выявили потенциальные проблемы, связанные с примерным подходом в патенте США 6886399. В качестве одного из примеров, скорость возрастания давления во впускном коллекторе после останова двигателя может быть различной в зависимости от положения каждого впускного и/или выпускного клапана каждого цилиндра. Например, если при останове двигателя впускные и выпускные клапаны множества цилиндров оставляют в открытом положении, цилиндры и впускной коллектор могут быть подвержены воздействию атмосферы через выпускной канал. В данном случае, скорость изменения давления во впускном коллекторе может существенно отличаться от скорости изменения давления во впускном коллекторе, при которой меньшее количество цилиндров открыто и подвержено атмосфере. По этой причине, данные различия в скорости изменения давления во впускном коллекторе могут привести к ошибкам в диагностике утечек во впускном коллекторе. Для снижения количества таких ошибок контроллер двигателя может быть запрограммирован с помощью справочных таблиц, в которых показана ожидаемая скорость изменения впускного коллектора в зависимости от различных положений каждого из клапанов - впускного и выпускного - каждого цилиндра. В данном случае диагностика утечки может быть более сложной, занимать больше времени, а также быть менее эффективной.
В одном примере решение раскрытых выше проблем может быть по меньшей мере частично осуществлено относящимся к двигателю способом, содержащим перевод всех впускных клапанов в закрытое положение в каждом цилиндре двигателя при достижении разрежением во впускном коллекторе заданной степени разрежения во время останова двигателя, и индикацию утечки во впускном коллекторе на основании изменения степени разрежения во впускном коллекторе. Таким образом, утечки во впускном коллекторе могут быть обнаружены более достоверно.
В качестве одного из примеров, проверка на утечку во впускном коллекторе двигателя может быть инициирована во время предполагаемого останова двигателя. По мере замедления вращения двигателя до полного останова поступление воздуха во впускной коллектор может быть прекращено путем закрытия впускного дросселя, а также других дополнительных потоков воздуха, в числе которых поток от рециркуляции отработавших газов, от продувки адсорбера и тому подобное. Перемещение поршня в цилиндрах двигателя может создавать разрежение во впускном коллекторе. Разрежение во впускном коллекторе можно отслеживать, и при достижении заданной степени разрежения можно отрегулировать все впускные клапаны всех цилиндров двигателя в закрытое положение. Для закрытия всех впускных клапанов можно использовать, например, электромеханические приводы. В другом примере все выпускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть переведены в закрытое положение. Изменение степени разрежения во впускном коллекторе после закрытия всех впускных клапанов может свидетельствовать об утечке. В частности, уменьшение степени разрежения во впускном коллекторе может служить признаком утечки во впускном коллекторе.
Таким образом, утечки во впускном коллекторе могут быть определены более простым способом с более высокой точностью. При закрытии всех впускных клапанов (или всех выпускных клапанов) всех цилиндров двигателя, впускной коллектор может не быть подвергнут воздействию атмосферы, и требуемый уровень разрежения может быть зафиксирован во впускном коллекторе при каждом инициировании испытания. Далее с помощью фиксации того же требуемого уровня разрежения во впускном коллекторе при каждом испытании на наличие утечек могут быть получены более надежные результаты. Более того, испытание на наличие утечек может быть выполнено, не полагаясь на справочные таблицы для различных скоростей изменения давления во впускном коллекторе. В целом, испытание на наличие утечек может быть выполнено проще и эффективнее.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». 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 ограничивают вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 изображена схема двигателя.
На ФИГ. 2 изображена схема автомобиля с гибридным приводом.
На ФИГ. 3 показана блок-схема высокого уровня для инициации испытания на наличие утечек во впускном коллекторе.
на ФИГ. 4А и 4В показана блок-схема высокого уровня для выполнения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе согласно настоящему раскрытию.
На ФИГ. 5 показана блок-схема высокого уровня выполнения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе в системе автомобиля с гибридным приводом.
На ФИГ. 6 приведен пример испытания на наличие утечек в двигателе автомобиля с негибридным приводом.
На ФИГ. 7 приведен пример испытания на наличие утечек в двигателе автомобиля с гибридным приводом.
Осуществление изобретения
Настоящее раскрытие касается систем и способов определения утечек во впускном коллекторе системы двигателя, таких как система двигателя, изображенная на ФИГ. 1. Система двигателя может быть частью движительной системы автомобиля с гибридным приводом, такой как система автомобиля с гибридным приводом на ФИГ. 2. Испытание на наличие утечек может быть инициировано в двигателе при обеднении определяемых рабочих условий двигателя (ФИГ. 3). По этой причине испытание на наличие утечек может предусматривать создание разрежения во впускном коллекторе по мере полного останова двигателя (ФИГ. 4А, 4В) путем закрытия впускного дросселя, а также прекращения поступления воздуха из других источников. Когда разрежение во впускном коллекторе достигает заданной степени, все впускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть полностью закрыты. В бескулачковом двигателе впускные клапаны могут быть отрегулированы в закрытое положение с помощью электромеханического привода. В автомобиле с гибридным приводом впускные клапаны могут быть отрегулированы в закрытое положение путем вращения двигателя (ФИГ. 5) с помощью генератора в системе автомобиля с гибридным приводом. Могут быть использованы альтернативные способы герметизации двигателя от воздействия атмосферы, например, дополнительные клапаны и тому подобное. По этой причине разрежение во впускном коллекторе возможно удержать практически в заданной степени, если только во впускном коллекторе нет утечки. В данном случае индикацию утечки осуществляют при падении разрежения во впускном коллекторе ниже порогового значения в пороговом периоде (ФИГ. 6). На ФИГ. 7 изображен пример испытания на наличие утечек для системы автомобиля с гибридным приводом.
Что касается терминологии, используемой в настоящем документе, разрежение может быть также названо "отрицательным давлением". Как разрежение, так и отрицательное давление означают давление ниже атмосферного.
На ФИГ. 1 изображен пример камеры 14 сгорания или цилиндра 14 двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично с помощью управляющей системы, содержащей контроллер 12, и с помощью входных данных от водителя 130 автомобиля через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали ПП.
Цилиндр 14 (также называемый в настоящей заявке «камера 14 сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным внутри них. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен, по меньшей мере, с одним приводным колесом пассажирского автомобиля через трансмиссионную систему (не показана). Дополнительно, стартер (не показан) может быть соединен с коленчатым валом 140 через маховик (не показан) для обеспечения операции запуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может получать впускной воздух через впускной канал 142 и впускной коллектор 144. Впускной канал 142 и впускной коллектор 144 могут сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых примерах один или более впускных каналов могут содержать нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель (не показан).
Выпускной коллектор 148 может получать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. Датчик 128 отработавших газов показан соединяющимся с выпускным каналом 158 выше по потоку от устройства 178 контроля токсичности. Датчик 128 может быть выбран из различных подходящих датчиков, обеспечивающих индикацию воздушно-топливного отношения в отработавших газах, как, например, линейный датчик содержания кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик содержания кислорода или ДКОГ (как изображено), НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик содержания оксидов азота, датчик содержания углеводорода или датчик содержания монооксида углерода. Устройство 178 контроля токсичности может быть представлено трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (ТКН), накопителем оксидов азота, иными различными устройствами контроля токсичности или их комбинациями.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 изображен с по меньшей мере одним впускным тюльпанообразным клапаном 150 и по меньшей мере одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 14. В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать как минимум два впускных тюльпанообразных клапана, установленных в верхней части цилиндра. Впускной коллектор 144 может находиться в сообщении по текучей среде с цилиндром 14 через впускной клапан 150.
Впускным клапаном 150 можно управлять с помощью контроллера 12 посредством привода 152. Подобным же образом выпускным клапаном 156 можно управлять с помощью контроллера 12 посредством привода 154. При определенных условиях контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять с помощью соответствующих датчиков положения клапана (не показаны). Тип приводов 152 и 154 клапанов может быть электрическим. В другом примере приводы 152 и 154 могут быть электромеханическими. По этой причине двигатель 10 может быть бескулачковым. В данном случае открытие и закрытие впускных и выпускных клапанов может быть выполнено электромеханически. В частности, каждый впускной клапан и каждый выпускной клапан каждого цилиндра можно открывать и/или закрывать независимо от вращения коленчатого вала 140. Другими словами, каждый впускной клапан в бескулачковом двигателе может быть бескулачковым впускным клапаном, и каждый выпускной клапан бескулачкового двигателя может быть бескулачковым выпускным клапаном. В альтернативном примере двигатель 10 может содержать приводы клапана с кулачковым типом привода или их комбинации для обеспечения изменения фаз газораспределения. Например, система автомобиля с гибридным приводом, показанная на ФИГ. 2, может содержать двигатель с распределительными валами для управления впускными и выпускными клапанами. Кроме того, система автомобиля с гибридным приводом, показанная на ФИГ. 2, может содержать бескулачковый двигатель.
В одном примере цилиндр 14, в качестве альтернативы, может содержать впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью кулачкового привода, предусматривающий переключение профиля кулачков (ППК), изменение фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменение фаз кулачкового распределения (ИФКР). В других примерах впускным и выпускным клапанами можно управлять с помощью общего привода клапана или приводной системы, либо с помощью привода изменения фаз газораспределения или приводной системы.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, представляющую собой соотношение объемов, при которых поршень 138 находится в нижней точке и когда он находится в верхней точке. В одном примере степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, при использовании различных видов топлива, степень сжатия может быть увеличена. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может быть увеличена при непосредственном впрыске из-за его влияния на детонацию двигателя.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания 03 от контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Однако в некоторых вариантах осуществления изобретения свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, если в двигателе 10 сгорание инициируется за счет самовозгорания или впрыска топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с возможностью содержания одной или более топливных форсунок для впрыска в него топлива. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, цилиндр 14 изображен с одной топливной форсункой 166. Топливная форсунка 166 может быть выполнена с возможностью подачи топлива, получаемого из топливной системы 40. Топливная форсунка 166 изображена в непосредственном соединении с цилиндром 14 для непосредственного впрыска топлива пропорционально продолжительности импульса впрыска топлива ПИВТ, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 169. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает так называемый непосредственный впрыск топлива в цилиндр 14. На ФИГ. 1 показана топливная форсунка 166, расположенная на одной из сторон цилиндра 14, при этом, как альтернативный вариант, она может быть установлена над поршнем, например, рядом со свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшить смешивание и сгорание, когда двигатель работает на спиртовом топливе, поскольку некоторые виды спиртового топлива имеют более низкую испаряемость. В альтернативном варианте форсунка может быть расположена над и рядом с впускным клапаном, улучшая смешивание. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливного бака топливной системы 40 через топливный насос высокого давления и топливную рампу. Дополнительно, топливный бак может иметь датчик давления, передающий сигнал в контроллер 12.
В некоторых вариантах осуществления изобретения камера 14 сгорания может, в качестве альтернативы или дополнительно, содержать топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 144, в конфигурации, обеспечивающей так называемый распределенный впрыск топлива во впускное отверстие выше по потоку от камеры 14 сгорания.
Впускной коллектор 144 показан с возможностью сообщения с впускным дросселем 162, имеющим дроссельную заслонку 164. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 164 можно быть изменено с помощью контроллера 12 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или привод (не показан на ФИГ. 1), оснащенный впускным дросселем 162, что составляет конфигурацию, обычно называемую электронным управлением дросселем (ЭУД). Положение впускного дросселя можно изменять при помощи электромотора посредством вала. Впускной дроссель 162 может контролировать поток воздуха из впускного канала 142 во впускной коллектор 144 и камеру 14 сгорания (и другие цилиндры двигателя). Данные о положении дроссельной заслонки 164 могут быть переданы в контроллер 12 посредством сигнала положения дросселя ПД от датчика 163 положения дросселя.
Дополнительно, в соответствии с раскрываемыми вариантами осуществления изобретения система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 158 во впускной коллектор 144 через канал 176 РОГ. Объем обеспечиваемой РОГ может быть изменен контроллером 12 посредством клапана 174 РОГ. При подаче отработавших газов в двигатель 10 количество кислорода, доступного для сгорания, снижено, что снижает температуры пламени горения и снижает образование оксидов азота, например. В некоторых условиях система РОГ может быть использована для регулировки температуры воздуха и топливной смеси в камере сгорания, что представляет собой способ регулировки момента зажигания для некоторых режимов сгорания. Далее при некоторых условиях часть газов сгорания может быть сохранена или удержана в камере сгорания путем управления фазами газораспределения выпускного клапана, например, путем управления механизмом изменения фаз газораспределения.
Адсорбер 22 топливной системы (также называемый адсорбер 22) соединен с возможностью сообщения по текучей среде с одним или несколькими топливными баками топливной системы 40. Адсорбер 22 может быть заполнен соответствующим адсорбентом для временного удерживания топливных паров (в том числе выпаренных углеводородов), образовавшихся в топливном баке во время дозаправки топливного бака, а также дневных паров. В одном примере используемым адсорбентом является активированный уголь. Если условия продувки адсорбера соблюдены, например, если адсорбер насыщен, то пары, сохраненные в адсорбере 22 топливной системы, можно продувать во впускной коллектор 144 через линию продувки 182 путем открытия продувочного клапана 168 адсорбера. Затем продутые пары топлива могут быть втянуты в цилиндр 14 для их сгорания. Показан один адсорбер 22, однако следует понимать, что топливная система 40 может содержать любое количество адсорберов.
Адсорбер 22 дополнительно содержит вентиляционную трубку 184 (в настоящем документе также называемую линией наружного воздуха) для направления газов из адсорбера 22 в атмосферу при хранении или улавливании паров топлива из топливных баков топливной системы 40. Вентиляционная трубка 184 также выполнена с возможностью пропускания наружного воздуха в адсорбер 22 топливной системы при удалении скопившихся паров топлива во впускной коллектор 144 через линию продувки 182 и продувочный клапан 168 адсорбера. Вентиляционная трубка 184 может содержать вентиляционный клапан 186 адсорбера для регулировки потока воздуха и паров между адсорбером 22 и атмосферой. Вентиляционный клапан адсорбера также можно использовать для диагностических алгоритмов. При наличии вентиляционный клапан может быть открыт во время накопления топливных паров (например, при заправке топливного бака и когда двигатель не работает), чтобы воздух, отделенный от топливных паров после прохождения через адсорбер, можно было вытолкнуть в атмосферу. Аналогично, во время продувки (например, во время регенерации адсорбера и когда двигатель работает) вентиляционный клапан может быть открыт, чтобы позволить потоку свежего воздуха отделиться от топливных паров, скопившихся в адсорбере. При закрытии вентиляционного клапана адсорбера 186 топливные баки могут быть изолированы от воздействия атмосферы во время испытания топливной системы на наличие утечек.
В соответствии с вышеуказанным описанием на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, каждый цилиндр может подобным же образом иметь собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку(и), свечу зажигания и тому подобное. Следует понимать, что у двигателя 10 может быть любое соответствующее количество цилиндров, в том числе варианты с 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или большим количеством цилиндров. Дополнительно, каждый из таких цилиндров может содержать несколько или все из различных компонентов, раскрытых и изображенных на ФИГ. 1 применительно к цилиндру 14. Более того, двигатель 10 может быть двигателем с рядным расположением цилиндров, с цилиндрами, расположенными в одну линию. В качестве альтернативы, цилиндры двигателя 10 могут быть расположены V-образно, а двигатель 10 может иметь 6, 8, 12 и т.д. таких цилиндров.
На ФИГ. 1 показан контроллер 12 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в качестве постоянного запоминающего устройства 110 в данном конкретном примере для хранения исполняемых инструкций, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. На основе сигнала ПЗ контроллер 12 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД. Сигнал давления в коллекторе ДВК, поступающий от датчика давления в коллекторе, можно использовать для индикации вакуума или давления во впускном коллекторе.
Ввод на контроллер 12 также может поступать от селектора передач 170. Водитель 130 автомобиля может регулировать передаточный механизм, изменяя положение селектора 170 передач. В одном примере изображенный селектор 170 передач может иметь 5 положений (селектор передач PRNDL), однако также возможны другие варианты осуществления изобретения. Как известно из уровня техники, передача «Р» означает положение парковки автомобиля, а передача «D» означает, что автомобиль можно вести.
Контроллер 12 может принимать сигналы от различных датчиков на ФИГ. 1 и задействовать различные приводы на ФИГ. 1 для регулирования работы двигателя на основе принимаемых сигналов и инструкций, хранимых в памяти контроллера. Приводы содержат, например, клапан 174 РОГ, топливную форсунку 166, продувочный клапан 168 адсорбера и впускной дроссель 162. В бескулачковом двигателе дополнительные приводы могут содержать, например, электромеханические приводы, управляющие открытием и/или закрытием всех впускных и выпускных клапанов всех цилиндров. Контроллер 12 может получать входные данные от различных датчиков, обрабатывать входные данные и задействовать приводы в ответ на обработанные входные данные на основе инструкции или кода, запрограммированного внутри, в соответствии с одним или более алгоритмами, такими как примерные управляющие алгоритмы, раскрываемые в настоящей заявке со ссылкой на ФИГ. 3, 4А, 4В и 5.
На ФИГ. 2 представлено схематическое изображение примерной движительной системы 200 автомобиля. Движительная система 200 автомобиля содержит топливосжигающий двигатель 10 и мотор 220. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, двигатель 10 содержит двигатель внутреннего сгорания, а мотор 220 содержит электрический мотор. По этой причине двигатель 10, содержащийся в движительной системе 200 автомобиля, может быть таким же, как двигатель 10 на ФИГ. 1. Поэтому некоторые компоненты, представленные ранее на ФИГ. 1, могут быть пронумерованы таким же образом.
Мотор 220 может быть настроен на использование или потребление другого источника энергии, нежели двигатель 10. Например, двигатель 10 может потреблять жидкое топливо (например, бензин) для создания эффективной мощности двигателя, в то время как мотор 220 может потреблять электрическую энергию для создания эффективной мощности двигателя. По этой причине автомобиль с движительной системой 200 может быть назван гибридным электрическим автомобилем (ГЭА). В частности, движительная система 200, изображенная в настоящем документе, представляет собой гибридный электрический автомобиль с подзарядкой от электросети (ПГЭА). автомобили ПГЭА также классифицируют как автомобили с частично нулевыми выбросами (автомобили НГЭА) из-за их существенно сниженного выброса отработавших газов.
Движительной системой 200 автомобиля можно управлять во множестве различных режимов в зависимости от условий эксплуатации автомобиля. Некоторые из данных режимов обеспечивают возможность оставлять двигатель 10 в выключенном состоянии (или деактивированном состоянии), при котором сгорание топлива в двигателе прекращено. Например, при выборе рабочих условий мотор 220 может приводить автомобиль в движение через приводное колесо 232, причем двигатель 10 деактивирован.
При других рабочих условиях двигатель 10 может быть деактивирован, причем мотор 220 задействуют для зарядки аккумулятора 250 за счет рекуперативного торможения. В данном случае мотор 220 может получать крутящий момент от приводного колеса 232 и преобразовывать кинетическую энергию автомобиля в электрическую энергию для сохранения в аккумуляторе 250. Таким образом, в некоторых вариантах осуществления мотор 220 может выполнять функцию генератора. Однако в других вариантах осуществления изобретения, получать крутящий момент от приводного колеса 232 и преобразовывать кинетическую энергию автомобиля в электрическую энергию для сохранения в аккумуляторе 250 может, вместо двигателя, специальное устройство преобразования энергии, в настоящем документе именуемое генератор 260. Аккумулятор 250 может представлять собой, например, системный аккумулятор или комплект аккумуляторов.
При еще одних рабочих условиях двигатель 10 может быть задействован путем сжигания топлива, поступающего из топливной системы 40. Например, двигатель 10 может быть задействован для приведения автомобиля в движение через приводное колесо 232, причем мотор 220 деактивирован. При других рабочих условиях для приведения автомобиля в движение через приводное колесо 232 может быть задействован либо двигатель 10, либо мотор 220. Конфигурация, при которой как двигатель, так и мотор могут по выбору приводить автомобиль в движение, называется движительной системой автомобиля параллельного типа. Обратите внимание на то, что в некоторых вариантах осуществления мотор 220 может приводить автомобиль в движение через первый комплект приводных колес, а двигатель 10 может приводить автомобиль в движение через второй комплект приводных колес.
В других вариантах осуществления изобретения движительная система 200 автомобиля может быть сконфигурирована как движительная система автомобиля последовательного типа, в которой двигатель не приводит в движение напрямую приводные колеса. При этом двигатель 10 может быть задействован для подачи питания на мотор 220, который, в свою очередь, может приводить автомобиль в движение через приводное колесо 232. Например, при выбранных рабочих условиях двигатель 10 может приводить в действие генератор 260, который в свою очередь может поставлять электрическую энергию в один или несколько моторов 220 или аккумулятор 250. В другом примере двигатель 10 может быть задействован для приведения в действие мотора 220, который в свою очередь может выполнять функцию генератора для преобразования эффективной мощности двигателя в электрическую энергию, причем электрическая энергия может быть сохранена в аккумуляторе 250 для последующего использования мотором. Движительную систему автомобиля можно настроить на переход между двумя или несколькими рабочими режимами, описанными выше, в зависимости от рабочих условий.
Топливная система 40 может содержать один или несколько баков 244 для хранения топлива на борту автомобиля и для подачи топлива в двигатель 10. Например, в топливном баке 244 может храниться один или несколько видов жидкого топлива, в том числе: бензин, дизель и спиртовое топливо. В некоторых вариантах осуществления топливо можно хранить на борту автомобиля в виде смеси двух или нескольких различных видов топлива. Например, топливный бак 244 может быть выполнен с возможностью хранения смеси бензина и этанола (например, Е10, Е85 и т.д.) или смеси бензина и метанола (например, М10, М85 и т.д.), из которого это топливо или топливные смеси могут поступать в двигатель 10. Кроме этого, и иные подходящие виды топлива или топливные смеси могут быть поданы в двигатель 10, в котором может быть осуществлено их сгорание в двигателе для создания эффективной мощности двигателя. Эффективная мощность двигателя может быть использована для приведения автомобиля в движение и/или для зарядки аккумулятора 250 через мотор 220 или генератор 260.
Топливный бак 244 может содержать датчик 246 уровня топлива, который может содержать поплавок, соединенный с резистором переменного сопротивления для отправки в контроллер 12 сигнала уровня топлива в баке. Информация об уровне топлива в топливном баке 244 (например, определяемую датчиком уровня топлива) может быть сообщена водителю, например, через топливомер или индикаторную лампу (не показана), находящиеся на приборной панели системы автомобиля.
Движительная система 200 автомобиля может иметь лючок 262 топливного бака, расположенный на внешнем кузове автомобиля, для приема топлива из внешнего источника. Лючок 262 топливного бака могут удерживать в закрытом состоянии во время большинства рабочих условий автомобиля, чтобы удерживать внутри пары топливного бака и уменьшить выбросы углеводорода из топливного бака в окружающую среду. Топливо может периодически поступать в топливную систему 40 из внешнего источника топлива. Однако поскольку двигатель 10 периодически переводят в деактивированное состояние (или в выключенное состояние), при котором потребление топлива в двигателе значительно снижено или прекращено, то очередные дозаправки топливного бака могут происходить через длительные промежутки времени. При заправке топливного бака топливо можно закачивать в топливный бак из топливораздаточного устройства 275 через заправочную линию 248, которая образует канал от лючка топливного бака 262.
Пары топлива, образовавшиеся в топливном баке 244 в ходе произошедших за день событий и дозаправок, могут быть поданы и сохранены в адсорбере 22. Адсорбер может содержать адсорбент для сохранения полученных топливных паров. Во время выбранных рабочих условий двигателя пары топлива можно выделять из адсорбера и подавать на впуск двигателя для продувки.
Движительная система 200 автомобиля может содержать вспомогательную систему 265. Вспомогательной системой может быть, например, навигационная система автомобиля (такая как GPS) или мультимедийная система (например, радио, DVD-плеер, стереосистема и тому подобное). В одном из примеров, в котором вспомогательная система представляет собой навигационную систему автомобиля, данные о расположении и времени можно передавать через радиосвязь между контроллером 12 автомобиля и спутником глобальной навигационной системы.
Контроллер 12 может выполнять обмен данными с одним или несколькими двигателями 10, моторами 220, топливными системами 40, аккумуляторами 250, и генераторами 260. В частности, контроллер 12 может получать обратную связь от одного или нескольких из таких устройств как двигатель 10, мотор 220, топливная система 40, аккумулятор 250 и генератор 260 и отправлять ответные управляющие сигналы одному или нескольким из них. Контроллер 12 может также получить от водителя 130 сигнал о запрашиваемой водителем эффективной мощности движительной системы автомобиля. Например, контроллер 12 может получать обратную связь от датчика 134 положения педали, обменивающегося данными с педалью 132 акселератора. Педаль 132 может схематично относиться к педали акселератора (как показано) или педали тормоза.
Аккумулятор 250 может содержать один или несколько аккумуляторов и/или конденсаторов. Аккумулятор 250 может быть выполнен с возможностью сохранения электрической энергии, которая может быть подана на другие расположенные на борту автомобиля системы, потребляющие электроэнергию (кроме мотора), в том числе на систему обогрева кабины и систему кондиционирования воздуха (например, систему ОВКВ), систему запуска двигателя (например, стартер), фары, аудио и видео систему в кабине и тому подобное.
Аккумулятор 250 может периодически получать электрическую энергию от источника 280 внешнего питания, расположенного не на борту автомобиля. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, движительная система 200 автомобиля может быть выполнена как гибридный электрический автомобиль (ГЭА) с подзарядкой от электросети, в котором электрическую энергию могут подавать в аккумулятор 250 от источника 280 питания через кабель 282 электропередачи. Во время задействования зарядки аккумулятора 250 от источника 280 питания кабель 282 электропередачи может обеспечивать электрическое соединение аккумулятора 250 и источника 280 питания. Во время задействования движительной системы автомобиля для приведения автомобиля в движение, кабель 282 электропередачи между источником 280 питания и аккумулятором 250 может быть отсоединен.
В других вариантах осуществления, в которых электрическая энергия может поступать в аккумулятор 250 от источника 280 питания с помощью беспроводных технологий, кабель 282 электропередачи можно не использовать. Например, аккумулятор 250 может получать электрическую энергию от источника 280 питания одним или несколькими из следующих способов: с помощью электромагнитной индукции, радиоволн и электромагнитного резонанса. Поэтому следует понимать, что для повторной зарядки аккумулятора 250 от источника 280 внешнего питания может быть применена любая подходящая технология. Таким образом, мотор 220 может приводить автомобиль в движение за счет источника энергии, отличного от топлива, используемого двигателем 10.
В некоторых вариантах осуществления двигатель 10 может быть выполнен с возможностью избирательной деактивации. Например, двигатель 10 может быть избирательно деактивирован в случае условий "холостой ход/останов". В данном случае при частичном или полном выполнении любого из условий "холостой ход/останов", двигатель может быть избирательно деактивирован путем деактивации топливных форсунок цилиндров. По этой причине условия "холостой ход/останов" можно считать выполненными, если двигатель сжигает топливо, причем системный аккумулятор (или аккумулятор) имеет достаточный уровень зарядки и если вспомогательные нагрузки двигателя (например, кондиционирование воздуха) являются низкими, показатели температуры в двигателе (температура на входе, температура катализатора, температура хладагента и тому подобное) находятся в выбранном диапазоне температуры, причем дальнейшая регулировка не требуется, и запрашиваемые водителем крутящий момент или нагрузка являются достаточно низкими. При выполнении условий "холостой ход/останов" двигатель можно избирательно и автоматически деактивировать посредством деактивации подачи топлива и искры. В этом случае двигатель может начать замедлять вращение до полного останова.
Во время останова двигателя его можно провернуть до выбранного положения остановить в данном положении, которое улучшит перезапуск двигателя, например, горячий запуск. Например, один из цилиндров можно расположить таким образом, чтобы он находился на такте сжатия. Таким образом, если контроллер определит, что перезапуск двигателя неизбежен, в данный цилиндр впрыскивают топливо, а воздушно-топливную смесь воспламеняют для обеспечения мгновенной ответной реакции. В другом примере, если предполагается холодный запуск, двигатель может быть повернут в другое положение, отличное от положения, используемого для горячего запуска. Например, цилиндры могут быть расположены таким образом, чтобы один или несколько выпускных клапанов были полностью закрыты, обеспечивая пониженное давление во впускном коллекторе при последующем холодном запуске.
Если во впускной коллектор двигателя 10 проникает неограниченное количество воздуха, в двигателе 10 могут возникнуть рабочие условия, более бедные, чем требуется. Источниками такого неограниченного количества воздуха могут быть, в том числе, ухудшение состояния клапана РОГ, ухудшение состояния ПКА, ухудшение состояния соответствующих шлангов и тому подобное. Более бедные, чем требуется, рабочие условия двигателя могут также возникнуть из-за ухудшения состояния датчика МРВ и/или ухудшения состояния датчика ДКОГ. По этой причине из-за утечки во впускном коллекторе в двигатель также может попадать неограниченное количество воздуха. Утечки во впускном коллекторе могут быть диагностированы путем создания требуемой степени разрежения во впускном коллекторе во время останова двигателя и отслеживания изменений степени разрежения после изолирования впускного коллектора от воздействия атмосферы посредством закрытия всех впускных или всех выпускных клапанов всех цилиндров двигателя. Испытание на наличие утечек может быть инициировано только после обнаружения наличия более бедной, чем требуется, топливной смеси в двигателе, как показано ниже на ФИГ. 3.
На ФИГ. 3 изображен пример алгоритма 300 для определения начала испытания на наличие утечек во впускном коллекторе двигателя, такого как двигатель 10, изображенный на ФИГ. 1 и 2. По этой причине алгоритм 300 будет раскрыт, принимая во внимание системы, показанные на ФИГ. 1 и 2, но нужно понимать, что подобные алгоритмы могут быть использованы для других систем, не отступая при этом от объема настоящего раскрытия. В частности, алгоритм 300 инициирует испытание на наличие утечек только после обнаружения более бедной, чем требуется, топливной смеси в двигателе. Другими словами, если воздушно-топливное отношение в двигателе практически равно требуемому, испытание на наличие утечек для впускного коллектора не может быть активировано.
Инструкции для выполнения алгоритма 300 и остальной части алгоритмов, содержащихся в настоящем раскрытии (например, алгоритмы 400 и 500), могут быть выполнены контроллером, таким как контроллер 12, показанный на ФИГ. 1 и 2, на основании инструкций, хранящихся в памяти контроллера и в сочетании с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, таких как датчики, раскрытые выше, и как показано на ФИГ. 1. Контроллер может задействовать приводы двигателя системы двигателя для регулировки его работы в соответствии с алгоритмами, раскрытыми ниже.
На шаге 302 алгоритм 300 оценивает имеющиеся условия работы двигателя. Условия работы можно измерить, оценить или вывести, и они могут содержать такие условия, как частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, воздушно-топливное отношение, ДВК, а также условия автомобиля, такие как уровень топлива, статус загрузки адсорбера топливных паров и тому подобное. Затем на шаге 304 алгоритм 300 определяет, было ли обнаружено наличие бедной смеси в двигателе. Наличие бедной смеси в двигателе может быть определено по показанию датчика ДКОГ. Диагностический код наличия бедной смеси в двигателе может быть установлен, если выходной сигнал от датчика свидетельствует о превышении порогового значения содержания кислорода в отработавших газах за предварительно заданный период времени. Если наличие бедной смеси в двигателе не обнаружено, алгоритм 300 переходит к шагу 306 для поддержания рабочих условий двигателя. После этого алгоритм 300 может быть завершен.
Однако при подтверждении на шаге 304 наличия бедной смеси в двигателе алгоритм 300 перейдет к шагу 308, чтобы определить, испытание на наличие утечек в впускном коллекторе (ВК) при следующем останове двигателя требуется. В частности, алгоритм 300 определяет активацию испытания на наличие утечек во впускном коллекторе, когда двигатель останавливается вследствие обнаружения наличия бедной смеси в двигателе. Испытание на наличие утечек во впускном коллекторе описано на ФИГ. 4А и 4В, приведенных ниже. Алгоритм 300 затем завершается.
На ФИГ. 4А и 4В изображен алгоритм 400 испытаний на наличие утечек во впускном коллекторе согласно настоящему раскрытию. По этой причине алгоритм 400 может быть активирован после обнаружения наличия бедной смеси в двигателе, например, с помощью алгоритма 300, показанного на ФИГ. 3.
Алгоритм 400 будет раскрыт, принимая во внимание системы, показанные на ФИГ. 1 и 2, но нужно понимать, что подобные алгоритмы могут быть использованы для других систем, не отступая при этом от объема настоящего раскрытия. В частности, во впускном коллекторе двигателя создают заданную степень разрежения, и отслеживают изменения степени разрежения для обнаружения утечек. Заданную степень разрежения создают во время полного останова двигателя путем закрытия впускного дросселя, клапана РОГ, ПКА и тому подобное. По достижении заданной степени разрежения все впускные клапаны всех цилиндров двигателя регулируют (и оставляют) в закрытом положении для поддержания заданной степени разрежения. Если во впускном коллекторе имеется утечка, степень разрежения во впускном коллекторе снижается относительно заранее заданной степени.
На шаге 402 алгоритм 400 определяет, активирован ли двигатель и находится ли он в положении «ВКЛ». По сути, находясь в положении «ВКЛ», двигатель может вращаться и сжигать топливо. Если было определено, что двигатель не активирован, алгоритм 400 переходит к шагу 404 для поддержания текущего состояния двигателя, а затем завершается. По сути, двигатель не может быть активирован, если он остановлен и находится в неподвижном состоянии. Например, в автомобиле с гибридным приводом двигатель может быть в положении «ВЫКЛ» и может быть деактивирован, когда гибридный автомобиль приводится в движение, прежде всего мотором. В автомобиле с двигателем, оборудованным системой "холостой ход/останов" (также называемой стартстопной системой), двигатель может быть деактивирован, когда автомобиль останавливают (например, на светофоре).
Если двигатель активирован и находится в положении «ВКЛ», то алгоритм 400 переходит к шагу 406, чтобы определить, предполагается ли останов двигателя. В одном из примеров полный останов двигателя может предполагаться, когда водитель переводит селектор передач (например, селектор 170 передач на ФИГ. 1) в положение "Park" ("парковка" (Р)) из положения "Drive" ("движение вперед" (D)). В другом примере останов двигателя может предполагаться, когда водитель переводит селектор передач из положения не-парковки (например, положения задней передачи, нейтральной передачи, положения движения вперед) в положение парковки (например, положение парковки). В данном случае при приближении момента останова двигателя может последовать выключение зажигания, при котором происходит полный останов двигателя. В другом примере, в таком, при котором автомобиль оборудован системой "холостой ход/останов", неизбежного останова двигателя можно ожидать, если двигатель работает вхолостую на протяжении времени, превышающего пороговое значение продолжительности данного периода. В еще одном другом примере двигатель в автомобиле с гибридным приводом может быть остановлен, когда автомобилем управляют на городских улицах с повторяющимися остановками и троганиями с места.
Если останов двигателя не является приближающимся моментом, то алгоритм 400 переходит к шагу 404 для поддержания текущих рабочих условий двигателя, в том числе положения клапанов, а затем завершается. С другой стороны, если останов двигателя неизбежен, то алгоритм 400 переходит к шагу 408 для регулировки различных клапанов для испытания на наличие утечек во впускном коллекторе. В данном случае различные клапаны регулируют таким образом, чтобы прекратить поступление воздуха во впускной коллектор.
Соответственно, на шаге 410 впускной дроссель устанавливают в закрытое положение. В одном из примеров впускной дроссель можно перевести в полностью закрытое положение из частично открытого положения. В другом примере впускной дроссель можно перевести в полностью закрытое положение из большей частью открытого положения. По сути, впускной дроссель переводят в полностью закрытое положение на шаге 410, чтобы входной воздух из впускного канала не поступал во впускной коллектор. Соответственно, поток входного воздуха во впускной коллектор через впускной дроссель может быть остановлен. Далее на шаге 412 продувочный клапан адсорбера (ПКА) также может быть переведен в закрытое положение, если он открыт. Соответственно, накопившиеся пары топлива нельзя продуть из адсорбера топливной системы во впускной коллектор. Затем, на шаге 414, клапан системы рециркуляции отработавших газов (РОГ) может быть переведен в закрытое положение. Поэтому отработавшие газы больше не могут поступать во впускной коллектор из выпускного канала. Дополнительные клапаны, пропускающие воздух во впускной коллектор (не указанные отдельно в настоящем раскрытии), также могут быть закрыты. Например, может быть остановлен поток вентиляции картера во впускной коллектор. Также могут быть закрыты другие источники потока воздуха во впускной коллектор. Таким образом, впускной коллектор теперь может быть соединен с возможностью сообщения по текучей среде с атмосферой преимущественно через открытый впускной клапан или открытый выпускной клапан цилиндра двигателя.
Необходимо отметить, что поршни в цилиндрах могут продолжать возвратно-поступательное движение по мере замедления вращения двигателя до полного останова. Поскольку различные клапаны, пропускающие воздух во впускной коллектор, теперь по существу закрыты, перемещение поршней в цилиндрах создает разрежение во впускном коллекторе, как на шаге 416 алгоритма 400. Разрежение во впускном коллекторе может также быть названо разрежением в коллекторе или Man Vac. На шаге 418 алгоритм 400 подтверждает, соответствует ли разрежение во впускном коллекторе заданной степени Threshold_P (или превышает ее). Давление во впускном коллекторе (положительное или отрицательное) может быть измерено датчиком ДВК. В одном из примеров заданная степень разрежения (или отрицательное давление) может составлять 10 дюймов ртутного столба. В другом примере заданная степень разрежения Threshold_P может составлять 12 дюймов ртутного столба. Заданную степень разрежения можно выбирать в зависимости от параметров двигателя, таких как объем двигателя, количество цилиндров и т.д. Кроме того, заданная степень разрежения Threshold_P для автомобиля с негибридным приводом может отличаться от заданной степени разрежения для автомобиля с гибридным приводом. Другие степени заданного разряжения можно использовать, не отступая от объема настоящего раскрытия.
Если определено, что разрежение во впускном коллекторе еще не достигло заданной степени разрежения Threshold_P, то алгоритм 400 переходит к шагу 420, чтобы продолжать увеличивать степени разрежения во впускном коллекторе. Степени разрежения во впускном коллекторе могут продолжать увеличиваться по мере замедления вращения двигателя до полного останова. В частности, перемещение поршня в цилиндрах двигателя может создавать разрежение во впускном коллекторе, поскольку впускной коллектор находится в сообщении по текучей среде с цилиндрами двигателя, когда впускные клапаны открыты во время цикла цилиндра. Таким образом, впускные клапаны всех цилиндров двигателя нельзя закрыть для обеспечения роста разряжения во впускном коллекторе.
Однако если на шаге 418 было подтверждено, что разрежение во впускном коллекторе соответствует заданной степени разрежения Threshold_P (или превышает ее), алгоритм 400 переходит к шагу 422. На шаге 422 происходит определение того, является ли автомобиль гибридным, или он оборудован стартстопной системой. Автомобили, оборудованные стартстопной системой, или гибридные автомобили могут быть оснащены генератором и/или мотором, который может вращать двигатель таким образом, чтобы получить требуемое положение впускных и/или выпускных клапанов. Если автомобиль не является гибридным автомобилем и не оборудован стартстопной системой, впускные и/или выпускные клапаны двигателя могут быть приведены в действие независимо от вращения коленчатого вала. Например, впускные и/или выпускные клапаны могут быть приведены в действие электромеханическими приводами, как показано выше на ФИГ. 1. Двигатель может быть бескулачковым.
Если определено, что автомобиль оборудован стартстопной системой или является гибридным автомобилем, алгоритм 400 переходит к шагу 424, в котором активируют алгоритм 500, показанный на ФИГ. 5. Алгоритм 500 будет раскрыт ниже на ФИГ. 5. Алгоритм 400 затем завершается. Однако если автомобиль не является гибридным или не оснащен стартстопной системой, алгоритм 400 переходит к шагу 426 для перевода всех впускных клапанов всех цилиндров двигателя в полностью закрытое положение. В качестве альтернативы, все выпускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть переведены в полностью закрытое положение. В другом примере комбинация впускных и выпускных клапанов цилиндров двигателя может быть переведена в полностью закрытое положение, чтобы изолировать каждый цилиндр двигателя от воздействия атмосферы (например, через выпускной канал). На шаге 428 может быть осуществлено управление электромеханическими приводами, чтобы полностью закрыть все впускные клапаны каждого цилиндра двигателя. В другом примере управление электромеханическими приводами может быть осуществлено, чтобы полностью закрыть все выпускные клапаны каждого цилиндра двигателя. В частности, каждый цилиндр может быть изолирован от воздействия атмосферы путем закрытия всех впускных (или всех выпускных) клапанов всех цилиндров. Более того, впускной коллектор также может быть изолирован от воздействия атмосферы путем закрытия всех впускных (или всех выпускных) клапанов всех цилиндров двигателя. Кроме того, разрежение во впускном коллекторе может соответствовать заданной степени Threshold_P.
Необходимо отметить, что двигатель может продолжать замедлять вращение до полного останова после закрытия впускных клапанов. Таким образом, впускные клапаны (и/или выпускные клапаны) могут быть переведены в полностью закрытое положение во время полного останова двигателя. Другими словами, впускные клапаны (и/или выпускные клапаны) могут быть переведены в полностью закрытое положение прежде, чем полный останов двигателя произойдет. Однако контроллер может продолжать работать даже после полного останова двигателя (при остановленном состоянии двигателя), чтобы контролировать впускной коллектор на предмет утечки.
Затем, на шаге 430, алгоритм 400 отслеживает степень разрежения во впускном коллекторе в течение заданного периода времени D. В одном из примеров заданный период времени D может составлять 15 секунд. В другом примере заданный период времени D может составлять 10 секунд. В еще одном другом примере заданный период времени может составлять 60 секунд. Более длительные или более короткие периоды времени могут быть использованы, не отступая от объема настоящего раскрытия. Далее на шаге 432 алгоритм 400 определяет, изменилась ли степень разрежения во впускном коллекторе. По сути, степень разрежения могла быть изменена относительно заданной степени разрежения в заданный период времени D. В частности, алгоритм 400 подтверждает на шаге 432, стало ли разрежение во впускном коллекторе ниже порогового значения Threshold_L за заданный период времени D и после полного закрытия всех впускных (или всех выпускных) клапанов всех цилиндров. Одна или несколько утечек во впускном коллекторе могут затягивать воздух во впускной коллектор, снижая тем самым степень разрежения во впускном коллекторе относительно заданной степени разрежения внутри впускного коллектора. Threshold_L может быть степенью разрежения ниже заданной степени разрежения Threshold_P. Значение давления Threshold_L может быть выше, чем Threshold_P.
Соответственно, если разрежение во впускном коллекторе ниже порогового значения Threshold_L в течение заданного периода времени D, то алгоритм 400 переходит к шагу 436 для индикации утечки во впускном коллекторе. В частности, световой индикатор неисправности (СИН) может быть активирован на шаге 438 при следующем повороте ключа. Хотя это не показано отдельно, контроллер может регулировать объем одного или нескольких впрысков топлива и момент впрыска топлива в ответ на обнаружение утечки во впускном коллекторе во время очередного задействования двигателя.
С другой стороны, если степень разрежения во впускном коллекторе выше порогового значения Threshold_L в течение заданного периода времени D, то алгоритм 400 переходит к шагу 434, чтобы определить отсутствие утечек во впускном коллекторе. Более того, могут быть вызваны дополнительные диагностические алгоритмы для определения причин наличия бедной смеси в двигателе. Испытание на наличие утечек во впускном коллекторе может быть, таким образом, завершено.
Затем на шаге 440 алгоритм 400 определяет, сохранилось ли разрежение во впускном коллекторе после завершения испытания на наличие утечек. Завершение испытания на наличие утечек может подразумевать индикацию утечки во впускном коллекторе или отсутствие индикации утечки во впускном коллекторе. Например, достаточное разрежение может присутствовать во впускном коллекторе после испытания на наличие утечек во впускном коллекторе, если во впускном коллекторе нет утечек. В некоторых вариантах осуществления определенная величина разрежения во впускном коллекторе может прослеживаться, даже если предшествующее испытание на наличие утечек свидетельствует об утечке во впускном коллекторе.
Если во впускном коллекторе осталось достаточное разряжение, то алгоритм 400 переходит к шагу 444, чтобы применить оставшееся разрежение к топливной системе для испытания на наличие утечек в топливной системе. Поскольку разрежение во впускном коллекторе присутствует, испытание на наличие утечек может быть выполнено отрицательным давлением при выключенном двигателе. В данном случае разрежение может быть применено к топливной системе, в том числе к адсорберу, путем открытия ПКА. При достижении порогового значения степени разрежения в топливной системе, ПКА может быть закрыт, и в топливной системе может быть выполнено отслеживание изменений степени разрежения. По окончании испытания на наличие утечек в топливной системе алгоритм 400 переходит к шагу 446, чтобы восстановить положение всех клапанов. В одном из примеров впускной дроссель может быть переведен в частично открытое положение из полностью закрытого положения. Впускные (и/или выпускные клапаны) могут быть установлены в более открытое положение.
Если разрежение во впускном коллекторе не остается достаточным после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе, то алгоритм 400 переходит к шагу 442, и испытание на наличие утечек в топливной системе не может быть активировано. Далее на шаге 442 может быть восстановлено требуемое положение всех клапанов. В одном из примеров впускной дроссель может быть переведен в частично открытое положение из полностью закрытого положения. Впускные (и/или выпускные клапаны) могут быть установлены в более открытое положение.
Таким образом, пример способа для двигателя может содержать перевод всех впускных клапанов в каждом цилиндре двигателя в закрытое положение в ответ на разрежение во впускном коллекторе, достигающее заданной степени разрежения (например, Threshold_P алгоритма 400) во время останова двигателя, а также индикация утечки во впускном коллекторе на основании изменения степени разрежения во впускном коллекторе. Изменение степени разрежения во впускном коллекторе может подразумевать снижение степени разрежения по сравнению с заданной степенью разрежения. Далее если степень разрежения падает ниже порогового значения (например, Threshold_L), может быть осуществлена индикация утечки. Разрежение во впускном коллекторе может быть создано путем закрытия впускного дросселя и прекращения поступления воздуха во впускной коллектор. Далее впускной дроссель может быть закрыт при определении приближения момента останова двигателя. Более того, в качестве одного из примеров, приближение момента останова двигателя может быть определено, когда селектор передач переведен в положение парковки. Способ может далее подразумевать создание разрежения во впускном коллекторе путем закрытия клапана системы рециркуляции отработавших газов и продувочного клапана адсорбера в ответ на приближение момента останова двигателя. Все впускные клапаны каждого цилиндра двигателя могут быть закрыты с помощью электромеханического привода. Способ может также предусматривать применение оставшегося разрежения во впускном коллекторе к топливной системе для проверки на утечку в топливной системе после индикации утечки во впускном коллекторе.
На ФИГ. 5 показан алгоритм 500 для продолжения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе в автомобиле с гибридным приводом или автомобиле, оборудованном стартстопной системой. В частности, алгоритм 500 может быть активирован как часть алгоритма 400, если определено, что двигатель, показанный на ФИГ. 1, содержится в гибридном автомобиле или в системе автомобиля, оборудованной стартстопной системой. По сути, алгоритм 500 может вступать в действие только после шага 418 в алгоритме 400. Более детально - алгоритм 500 активируют в автомобиле с гибридным приводом или автомобиле, оборудованном стартстопной системой, после подтверждения наличия заданной степени разрежения Threshold_P во впускном коллекторе.
На шаге 502 алгоритм 500 подтверждает, что автомобиль является гибридным или, в качестве альтернативы, автомобилем, оборудованным стартстопной системой (или системой "холостой ход/останов"). Каждый гибридный автомобиль и автомобиль, оборудованный стартстопной системой, может быть оснащен мотором с питанием от аккумулятора. Далее мотор может быть использован для поворота двигателя (в частности, коленчатого вала) в требуемое положение, при котором все впускные клапаны и выпускные клапаны цилиндров могут быть закрыты.
Если не подтверждено, что автомобиль является гибридным или, в качестве альтернативы, оснащенным стартстопной системой (или системой "холостой ход/останов"), то алгоритм 500 переходит к шагу 504 для возврата на шаг 426 алгоритма 400, и затем алгоритм 500 завершается. По сути, алгоритм 400 после этого может быть продолжен. Однако если было подтверждено, что автомобиль является гибридным или оснащенным стартстопной системой (или системой "холостой ход/останов"), то алгоритм 500 переходит к шагу 506, чтобы использовать мотор в системе автомобиля для вращения двигателя. В одном из примеров гибридный автомобиль может содержать два мотора (или мотор и генератор), при этом первый мотор может приводить автомобиль в движение при выключенном двигателе, а второй мотор может проворачивать двигатель в требуемое положение. Необходимо отметить, что автомобиль со стартстопной системой может также быть оснащен мотором для обеспечения возможности вращения двигателя. В частности, мотор может быть задействован для вращения двигателя (например, коленчатого вала), чтобы закрыть все впускные клапаны всех цилиндров двигателя. Кроме того, мотор может проворачивать коленчатый вал, чтобы закрыть все выпускные клапаны всех цилиндров двигателя. В одном из примеров мотор может регулировать положение двигателя только после полного останова двигателя. В частности, коленчатый вал может быть провернут только после того, как двигатель дойдет до полного останова.
Более детально - все впускные клапаны или все выпускные клапаны могут быть отрегулированы в их соответствующее полностью закрытое положение (например, из открытого положения) путем регулировки положения коленчатого вала. В данном случае на шаге 508 коленчатый вал может быть провернут вперед или назад, чтобы закрыть впускные и/или выпускные клапаны. В одном из примеров двигатель может быть провернут вперед. В другом примере двигатель может быть провернут назад. Выбор направления вращения двигателя (в частности, коленчатого вала) вперед или назад может зависеть от положения коленчатого вала при наступлении полного останова двигателя. Далее выбор направления вращения двигателя может также зависеть от того, в каком направлении можно быстрее отрегулировать все впускные (или все выпускные) клапаны всех цилиндров, чтобы закрыть их.
По сути, мотор может проворачивать двигатель таким образом, чтобы изолировать, по существу, каждый цилиндр двигателя от воздействия атмосферы. Более детально - если каждый цилиндр двигателя имеет один впускной клапан и один выпускной клапан (и не имеет никаких дополнительных впускных или выпускных клапанов), мотор может провернуть двигатель таким образом, чтобы по меньшей мере один из отдельно взятых впускных клапанов и один из отдельно взятых выпускных клапанов каждого цилиндра стал полностью закрытым. В другом примере, если каждый цилиндр двигателя имеет два впускных клапана и два выпускных клапана, коленчатый вал можно провернуть таким образом, чтобы оба впускных клапана каждого цилиндра были закрыты, или оба выпускных клапана каждого цилиндра были закрыты. Фактически, каждый цилиндр можно изолировать от воздействия атмосферы. Кроме того, все впускные клапаны и все выпускные клапаны каждого цилиндра можно полностью закрыть.
Впускной коллектор также может быть изолирован от воздействия атмосферы путем закрытия всех впускных (или всех выпускных) клапанов каждого цилиндра двигателя. Закрытие всех впускных и/или выпускных клапанов для изоляции впускного коллектора от воздействия атмосферы может обеспечить более точное определение изменения степени разрежения во впускном коллекторе. Далее внутри впускного коллектора может быть зафиксирована требуемая степень разрежения (например, заданная степень разрежения).
Затем на шаге 510 отслеживают изменение разрежения в коллекторе, например, с помощью отслеживания выходных сигналов от датчика ДВК. Более того, разрежение в коллекторе можно отслеживать в течение определенного заданного периода времени D. Заданный период времени D может зависеть, например, от средней продолжительности режима "холостой ход/останов". В изображенном примере заданный период времени в алгоритме 500 совпадает с заданным периодом времени в алгоритме 400. В альтернативных примерах заданный период времени для автомобиля с гибридным приводом может отличаться от заданного периода времени для автомобиля с негибридным приводом. Аналогично, заданный период времени для отслеживания разрежения в автомобиле с гибридным приводом может быть отличным от заданного периода времени в автомобиле, оборудованном стартстопной системой.
Далее на шаге 512 алгоритм 500 определяет, были ли снижены степени разрежения во впускном коллекторе. В частности, алгоритм 500 определяет, являются ли степени разрежения во впускном коллекторе более низкими, чем пороговое значение Threshold_L в течение заданного периода D. Пороговое значение Threshold_L может совпадать с пороговым значением алгоритма 400. В альтернативных примерах пороговое значение разрежения может быть разным для автомобиля с гибридным приводом и для автомобиля с негибридным приводом.
Если определено, что степень разрежения в коллекторе ниже порогового значения Threshold_L в течение заданного периода времени D, то алгоритм 500 перейдет к шагу 516 для индикации наличия утечек во впускном коллекторе, а на шаге 518 СИН может быть активирован для оповещения водителя. По сути, контроллер может также регулировать объем одного или нескольких впрысков топлива и момент впрыска топлива в ответ на индикацию утечек в коллекторе.
Однако если степень разрежения во впускном коллекторе остается выше порогового значения Threshold_L в течение заданного периода времени D, то алгоритм 500 переходит к шагу 514, для того чтобы не осуществлять индикацию наличия каких-либо утечек во впускном коллекторе. По сути, водителю может и не быть предоставлено никакой индикации. Далее в некоторых примерах контроллер может активировать альтернативные диагностические способы для определения источника более бедной смеси, чем требуется для двигателя.
Далее на шаге 520 алгоритм 500 определяет, предполагается ли запуск прогретого двигателя. Запуск прогретого двигателя может быть ожидаемым при активации двигателя после условия "холостой ход/останов", например, когда автомобиль, оборудованный стартстопной системой, останавливают на светофоре. Если ожидается запуск прогретого двигателя, алгоритм 500 переходит к шагу 524, чтобы перевести коленчатый вал в двигателе в положение, обеспечивающее запуск прогретого двигателя. В частности, мотор может быть задействован для вращения коленчатого вала вперед или назад в положение, обеспечивающее запуск прогретого двигателя. Например, двигатель можно провернуть таким образом, чтобы по меньшей мере один цилиндр двигателя находился на такте сжатия для обеспечения быстрого перезапуска. В другом примере положение двигателя на шаге 506 может совпадать с положением, требуемым для горячего запуска. Соответственно, положение двигателя не может быть изменено после завершения испытания на наличие утечек.
Однако если запуск прогретого двигателя не предполагается, то алгоритм 500 переходит к шагу 522 для перевода двигателя с помощью мотора в положение запуска холодного двигателя. Например, контроллер может определить, что двигатель был остановлен на длительное время, и последующий запуск двигателя будет холодным. В данном случае мотор может проворачивать коленчатый вал либо вперед, либо назад в положение, обеспечивающее холодный запуск. Например, положение впускных и выпускных клапанов и положение поршней цилиндров двигателя могут быть отрегулированы таким образом, чтобы уменьшить давление впускного коллектора при запуске двигателя. В другом примере положение двигателя на шаге 506 может быть подходящим для последующего холодного запуска двигателя. Соответственно, положение двигателя не может быть изменено относительного положения на шаге 506 в алгоритме 500.
Необходимо отметить, что в некоторых примерах, после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе, мотор может переводить двигатель (и коленчатый вал) в положение, отличное от положения двигателя во время испытания на наличие утечек во впускном коллекторе. Более детально - положение коленчатого вала (и двигателя) на шаге 506 алгоритма 500 может быть отличным от положения двигателя (и коленчатого вала) на шаге 524 или на шаге 522 алгоритма 500. В других примерах положение двигателя (и коленчатого вала) не может быть изменено после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе. По сути, положение двигателя, приводящее к закрытию всех впускных клапанов (или всех выпускных клапанов), может быть сохранено после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе.
Далее на шаге 526 алгоритм 500 восстанавливает положение других клапанов двигателя, в том числе положение впускного дросселя, клапана РОГ и ПКА. Например, впускной дроссель может быть переведен из полностью закрытого положения во время испытания на наличие утечек во впускном коллекторе в более открытое положение после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе. В примере, в котором активируют другие диагностические подходы для диагностики наличия бедной смеси в двигателе, положение впускного дросселя, клапана РОГ, и ПКА может быть отрегулировано в зависимости от используемых диагностических подходов.
Таким образом, пример системы автомобиля с гибридным приводом может содержать двигатель, содержащий первый цилиндр и второй цилиндр, при этом первый цилиндр содержит первый впускной клапан и первый выпускной клапан, а второй цилиндр содержит второй впускной клапан и второй выпускной клапан, впускной коллектор, выполненный с возможностью сообщения по текучей среде с первым цилиндром и со вторым цилиндром через первый и второй впускной клапан соответственно; мотор, соединенный с аккумулятором; генератор, также соединенный с аккумулятором; колеса автомобиля, выполненные с возможностью приведения в движение с помощью крутящего момента от одного или нескольких из таких устройств как двигатель, генератор и мотор; впускной дроссель, выполненный с возможностью управления подачей воздуха во впускной коллектор; датчик давления, соединенный с впускным коллектором, и топливную систему, содержащую топливный бак, соединенный с адсорбером; при этом адсорбер соединен с впускным коллектором через продувочный клапан.
Пример системы автомобиля с гибридным приводом может также содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, инициирующими испытание на наличие утечек во впускном коллекторе при определении наличия бедной смеси в двигателе во время последующего замедления вращения двигателя до останова двигателя. Инициирование испытания на наличие утечек может предусматривать закрытие каждого из таких элементов, как впускной дроссель и продувочный клапан адсорбера, создание разрежения во впускном коллекторе, закрытие одного из клапанов первого цилиндра - первого впускного или первого выпускного, с одновременным закрытием одного из клапанов второго цилиндра - второго впускного или второго выпускного, в ответ на разрежение во впускном коллекторе, достигающее заданной степени, и отслеживание изменений в разрежении во впускном коллекторе на протяжении заданного периода времени. Контроллер может содержать инструкции для индикации утечки во впускном коллекторе при понижении разрежения во впускном коллекторе до порогового значения в течение заданного периода времени. Закрытие одного из клапанов первого цилиндра - первого впускного или первого выпускного, при одновременном закрытии одного из клапанов второго цилиндра - второго впускного или второго выпускного, может подразумевать проворот двигателя с помощью мотора в первое положение, в котором один из клапанов первого цилиндра - первый впускной или первый выпускной, и один из клапанов второго цилиндра - второй впускной или второй выпускной, полностью закрыты. Таким образом, впускной коллектор может быть изолирован от воздействия атмосферы. Контроллер может содержать дополнительные инструкции для проворота двигателя во второе положение при помощи мотора после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе, причем второе положение отлично от первого положения. Второе положение может зависеть от предполагаемого вида последующего запуска двигателя - горячего или холодного. В других примерах второе положение может совпадать с первым. Соответственно, в этих других примерах контроллер не может проворачивать двигатель с помощью мотора после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе. Контроллер может содержать дальнейшие инструкции для того, чтобы не осуществлять индикацию утечки во впускном коллекторе при разрежении во впускном коллекторе, остающемся выше порогового значения в течение заданного периода времени.
Таким образом, проверка на утечку во впускном коллекторе двигателя может быть проведена менее сложным и более надежным способом. Возможность данного более надежного способа обеспечивает бескулачковый двигатель с электрическим или электромеханическим приводом для каждого из впускных клапанов и для каждого из выпускных клапанов каждого цилиндра бескулачкового двигателя. Кроме того, тот же самый способ может быть применен и для двигателей с кулачками и распределительными валами для задействования клапана при помощи дополнительных клапанов, которые могут, по существу, изолировать впускной коллектор от воздействия атмосферы. Более того, мотор в автомобиле с гибридным приводом или мотор в автомобиле со стартстопной системой могут быть использованы для вращения двигателя, чтобы изолировать впускной коллектор от воздействия атмосферы. В данном случае двигатель может не быть бескулачковым.
Испытание на наличие утечек инициируют во время останова (полного останова) двигателя только после обнаружения наличия бедной смеси в двигателе. Разрежение создают во впускном коллекторе до предполагаемого останова двигателя посредством перекрытия всего потока воздуха во впускной коллектор. Например, впускной дроссель может быть отрегулирован в полностью закрытое положение (из открытого положения). Далее также может быть прекращено поступление входного воздуха и из других источников, таких как РОГ и продувка адсорбера. При достижении требуемой степени разрежения (или отрицательного давления) во впускном коллекторе вследствие движения поршней в цилиндрах двигателя, впускной коллектор изолируют от воздействия атмосферы путем закрытия всех впускных клапанов каждого цилиндра двигателя. В качестве альтернативы, все выпускные клапаны всех цилиндров могут быть полностью закрыты для изоляции впускного коллектора от воздействия атмосферы. Изоляция впускного коллектора от воздействия атмосферы только после достижения требуемой степени разрежения (или заданной степени разрежения) во впускном коллекторе, может обеспечить надежность повторного испытания на наличие утечек. Далее контроллер может не сохранять различные темпы снижения степени разрежения в своей памяти, если перед проверкой на наличие утечек была достигнута такая же заданная степень разрежения (Threshold_P) во впускном коллекторе.
Теперь в изолированном впускном коллекторе может быть произведено наблюдение за изменением степени разрежения в течение конкретного заданного периода времени. Если степень разрежения во впускном коллекторе падает ниже порогового уровня (например, Threshold_L) в течение конкретного периода времени, то во впускном коллекторе могут быть утечки. Однако если разрежение во впускном коллекторе остается выше порогового значения в течение заданного периода времени, то впускной коллектор, по существу, может быть прочным и не иметь утечек.
На ФИГ. 6 показана схема 600, иллюстрирующая пример испытания на наличие утечек в двигателе автомобиля с негибридным приводом. Далее автомобиль может также и не быть оборудован стартстопной системой. Более того, двигатель может быть бескулачковым двигателем, содержащим цилиндры с бескулачковыми впускными клапанами. Цилиндры также могут содержать бескулачковые выпускные клапаны. Схема 600 содержит индикацию утечки во впускном коллекторе (ВК) на графике 602, инициирование испытания на наличие утечек в ВК на графике 604, степень разрежения во впускном коллекторе на графике 606, состояние всех впускных клапанов всех цилиндров двигателя на графике 608, состояние продувочного клапана адсорбера (ПКА) на графике 610, положение впускного дросселя на графике 612, частота вращения двигателя на графике 614 и положение селектора передач на графике 616. Все вышеуказанные графики составлены относительно времени по оси X. Необходимо отметить, что время увеличивается слева направо по оси X. Линия 603 представляет собой атмосферное давление (или барометрическое давление). Линия 605 представляет собой пороговое значение разрежения (Threshold_L алгоритмов 400 и 500) во впускном коллекторе. В частности, линия 605 представляет собой пороговое значение разрежения для определения наличия утечки во впускном коллекторе двигателя. Линия 607 представляет собой заданную степень разрежения (Threshold_P алгоритма 400) во впускном коллекторе. Более детально - заданное разрежение во впускном коллекторе представляет собой степень разрежения, создаваемую во впускном коллекторе перед закрытием всех впускных клапанов всех цилиндров двигателя. Как показано, заданная степень разрежения Threshold_P (линия 607) может быть более высокой степенью разрежения, чем пороговое значение (линия 605) разрежения для определения наличия утечки во впускном коллекторе.
Положение селектора передач содержит только два положения: движение вперед и парковка, хотя доступны другие положения (в том числе задний ход, нейтраль и тому подобное). Также необходимо отметить, что состояние впускных клапанов всех цилиндров на графике 608 может меняться между переменным состоянием и состоянием "все закрыты". Переменное состояние представляет собой изменяемое положение впускного клапана во время цикла двигателя. В зависимости от хода цилиндра положение соответствующих впускных клапанов может меняться между полностью открытым, полностью закрытым, и любым промежуточным положением.
До момента времени t1 автомобиль может работать с селектором передач в положении "движение вперед". Далее частота вращения двигателя может быть ниже, при большей частью закрытом (или частично открытом) положении дросселя. В данном положении впускного дросселя во впускной коллектор может поступать меньшее количество воздуха. Разрежение в коллекторе может быть относительно высоким, поскольку впускной дроссель практически закрыт. Далее ПКА может быть закрыт. Состояние впускных клапанов цилиндров может быть переменным в зависимости от хода каждого цилиндра во время работы двигателя.
В момент времени t1 дроссель может быть переведен в полностью открытое из частично открытого положения при внезапном увеличении запрашиваемого крутящего момента. Например, автомобиль могут ускорять для того чтобы влиться в поток движения по шоссе. При полностью открытом положении впускного дросселя частота вращения двигателя временно повышается, а разрежение в коллекторе снижается практически до атмосферного давления. В момент времени t2 частота вращения двигателя уменьшается по мере регулировки положения впускного дросселя между полностью открытым и полностью закрытым положением. Например, автомобиль может теперь передвигаться по шоссе с эксплуатационной скоростью, и частота вращения двигателя снижается в ответ на режим стабилизации скорости. По сути, положение впускного дросселя может быть промежуточным между полностью открытым и полностью закрытым положением, пропуская требуемое количество воздуха во впускной коллектор. Поскольку впускной дроссель закрыт наполовину (относительно полностью открытого положения между моментами t1 и t2), разрежение в коллекторе увеличивается и стабилизируется. Постоянно поддерживаемый режим стабилизации скорости позволяет открыть ПКА в момент времени t2, чтобы продуть накопившиеся топливные пары из адсорбера топливной системы.
В момент времени t3 частота вращения двигателя может снизиться, т.к. впускной дроссель переведен в более закрытое положение. Например, автомобиль может выполнять замедление для полной остановки. В момент времени t4 водитель переводит селектор передач из положения "движение вперед" в положение "парковка". По сути, останов двигателя может быть неизбежен. Соответственно, испытание на наличие утечек может быть начато в момент времени t4. Хотя это не показано в примере, изображенном на схеме 600, испытание на наличие утечек можно начинать только после диагностики наличия более бедной, чем требуется, топливной смеси в двигателе (как описано выше на ФИГ. 3). При неизбежном останове двигателя требуемое испытание на наличие утечек во впускном коллекторе может быть инициировано путем перевода впускного дросселя в полностью закрытое положение в момент времени t4. Одновременно ПКА также может быть переведен в полностью закрытое положение, чтобы прекратить поступление паров продувки и воздуха во впускной коллектор. При прекращении подачи воздуха во впускной коллектор и замедлении вращения двигателя до полного останова разрежение в коллекторе растет, как показано на схеме 606.
В момент времени t5 степень разрежения в коллекторе достигает заданной степени разрежения, представленной линией 607. Например, заданная степень разрежения может составлять 10 дюймов ртутного столба. Когда разрежение во впускном коллекторе достигает заданной степени, все впускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть полностью закрыты. Соответственно, дальнейшее движение двигателя (и поршней в цилиндрах) может не влиять на степень разрежения во впускном коллекторе. Другими словами, впускной коллектор может быть изолирован от воздействия атмосферы в момент времени t5. Как показано на схеме 614, даже при том, что двигатель перестает вращаться после момента времени t5, разрежение в коллекторе не увеличивается далее после момента времени t5. Следует понимать, что пример испытания на наличие утечек, изображенный на схеме 600, показывает только закрытие всех впускных клапанов всех цилиндров двигателя. В других примерах все выпускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть полностью закрыты при достижении разрежением в коллекторе заданной степени разрежения.
По сути, наблюдение за степенью разрежения во впускном коллекторе может быть осуществлено после момента времени t5. В частности, степени разрежения впускного коллектора можно отслеживать для определения утечек во впускном коллекторе после закрытия всех впускных клапанов (график 608) в момент времени t5. Далее отслеживание степеней разрежения впускного коллектора может быть произведено для проверки на утечку в течение заданного периода времени D после закрытия всех впускных клапанов (график 608) в момент времени t5. Заданный период времени D может длиться от момента времени t5 до момента времени t6, как показано на схеме 600. Как изображено на схеме 606, разрежение в коллекторе незначительно снижается по сравнению с заданной степенью разрежения (линия 607) в течение заданного периода времени D. Однако данное снижение разрежения в коллекторе не является значимым. По сути, разрежение в коллекторе остается выше порогового значения Threshold_L, представленного линией 605, после окончания заданного периода времени D. Таким образом, никаких утечек во впускном коллекторе присутствовать не может, и индикации каких-либо утечек в момент времени t6 не происходит (график 602). Далее в момент времени t6 испытание на наличие утечек может быть прекращено. При этом положение впускных клапанов цилиндров двигателя можно вернуть в требуемое положение (например, переменное) для последующего запуска двигателя. В варианте осуществления изобретения некоторые впускные клапаны некоторых цилиндров двигателя могут быть оставлены в закрытом положении, как показано на заштрихованном участке 609. ПКА может быть оставлен в закрытом положении, а впускной дроссель может быть отрегулирован в частично открытое положение.
Между моментами времени t6 и t7 может пройти определенный период эксплуатации автомобиля. В одном из примеров период между моментами времени t6 и t7 может составить 48 часов. В другом примере период может составить 1 неделю. В момент времени t7 может совершаться цикл двигателя, отличный от цикла двигателя между моментами времени t1 и t6. По сути, автомобиль может перемещаться при двигателе, работающем с устойчивой (например, средней) скоростью с селектором передач в положении "движение вперед". Впускной дроссель может находиться примерно посередине между полностью закрытым и полностью открытым положением, пропуская при этом достаточный поток воздуха во впускной коллектор. Как показано, ПКА может быть открыт для продувки накопившихся топливных паров из адсорбера. Далее впускные клапаны всех цилиндров могут быть в рабочем состоянии. Таким образом, положение каждого впускного клапана каждого цилиндра двигателя может быть переменным в зависимости от соответствующего хода цилиндра. Степень разрежения в коллекторе может быть ниже, поскольку открыт впускной дроссель, пропускающий достаточный поток воздуха во впускной коллектор.
В момент времени t8 автомобиль может замедляться, как изображено, путем снижения частоты вращения двигателя и уменьшения степени открытия впускного дросселя. В частности, положение впускного дросселя может быть переведено из срединного между полностью открытым и полностью закрытым в большей частью закрытое положение. Поэтому автомобиль может замедляться до полной остановки. В момент времени t9 селектор передач переводят из положения "Drive" ("Движение вперед" (D)) в положение "Park" ("Парковка" (Р)), что свидетельствует о неизбежном останове двигателя. Соответственно, очередное испытание на наличие утечек во впускном коллекторе может быть инициировано в момент времени t9. Хотя это не показано отдельно, испытание на наличие утечек может быть инициировано при обнаружении наличия бедной смеси в двигателе до полного останова двигателя. Таким образом, испытание на наличие утечек может быть инициировано во время замедления вращения двигателя до останова двигателя.
Испытание на наличие утечек во впускном коллекторе инициируют в момент времени t9 с одновременным закрытием как впускного дросселя, так и ПКА, прекращая тем самым поток воздуха во впускной коллектор. В частности, впускной дроссель переводят в полностью закрытое положение в момент времени t9, и ПКА также полностью закрывают в момент времени t9. Хотя это не показано, другие клапаны и каналы, пропускающие воздух во впускной коллектор, такие как клапан РОГ, также могут быть закрыты, чтобы заблокировать поступление воздуха во впускной коллектор, как только испытание на наличие утечек будет инициировано.
В ответ на закрытие как впускного дросселя, так и ПКА разрежение во впускном коллекторе возрастает (график 606) после момента времени t9. В момент времени t10 формируемое разрежение во впускном коллекторе достигает заданной степени разрежения (линия 607). Электромеханические приводы могут затем перевести все впускные клапаны всех цилиндров двигателя в их соответствующие полностью закрытые положения в ответ на возрастание степеней разрежения впускного коллектора до заданной степени, например, до Tnreshold_P на ФИГ. 4. Таким образом, теперь впускной коллектор может быть, по существу, изолирован от воздействия атмосферы и может иметь разрежение в заданной степени разрежения в момент времени t10. Необходимо отметить, что двигатель может продолжать вращаться в течение короткого времени после закрытия всех впускных клапанов (график 614). Таким образом, впускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть закрыты, прежде чем полный останов двигателя произойдет.
Контроллер может теперь отслеживать степени разрежения во впускном коллекторе в течение заданного периода времени D. В частности, контроллер может наблюдать за изменениями в степени разрежения во впускном коллекторе. Например, утечки во впускном коллекторе могут пропускать воздух во впускной коллектор, приводя к снижению степени разрежения во впускном коллекторе. Между моментами времени t10 и t11 степень разрежения можно отслеживать в течение заданного периода времени D. Как показано на схеме 600, степень разрежения в коллекторе уменьшается в течение заданного периода времени D таким образом, что в момент времени t11 степень разрежения в коллекторе ниже порогового значения разрежения Threshold_L (линия 605). Соответственно, в момент времени t11 (график 602) может быть осуществлена индикация утечки во впускном коллекторе. Таким образом, испытание на наличие утечек может быть завершено в момент времени t11 (график 604), и могут быть восстановлены исходные или требуемые положения различных клапанов. Например, некоторые впускные клапаны определенных цилиндров двигателя могут быть переведены в открытое положение в момент времени t11. В то же время, оставшиеся впускные клапаны могут быть оставлены в закрытом положении, как показано пунктирной линией 611. ПКА и впускной дроссель могут быть оставлены полностью закрытыми. В качестве альтернативы, впускной дроссель может быть переведен в частично открытое положение в момент времени t11, как показано пунктирной линией 613.
Таким образом, пример способа может предусматривать регулировку положения впускного дросселя для создания разрежения во впускном коллекторе двигателя в ответ на предполагаемый останов двигателя, закрытие каждого впускного бескулачкового клапана каждого цилиндра двигателя, прежде чем полный останов двигателя произойдет, отслеживание разрежения в течение заданного периода времени (период времени D), и индикацию утечки во впускном коллекторе в ответ на снижение разрежения до значения ниже порогового значения (например, Threshold_L или линия 605 на схеме 600). Положение впускного дросселя может быть отрегулировано при определении наличия бедной топливной смеси в двигателе. Регулировка положения впускного дросселя может предусматривать перевод впускного дросселя в полностью закрытое положение (такое, как в момент t4 или t9 на схеме 600), чтобы прервать или полностью прекратить поступление воздуха во впускной коллектор. Способ также может предусматривать перевод каждого из таких клапанов, как клапан системы рециркуляции отработавших газов и продувочный клапан адсорбера в соответствующее закрытое положение (такое, как в моменты времени t4 и t9 на схеме 600) одновременно с переводом впускного дросселя в полностью закрытое положение. Предполагаемый останов двигателя может быть определен при переводе селектора передач из положения не-парковки (например, положения "движение вперед" (D)) в положение парковки. По сути, каждый бескулачковый впускной клапан каждого цилиндра двигателя может быть закрыт, когда разрежение во впускном коллекторе достигает заданной степени (например, Threshold_P алгоритма 400). Далее каждый бескулачковый впускной клапан каждого цилиндра двигателя может быть приведен в действие (например, закрыт, открыт) с помощью электромеханического привода. Способ может также предусматривать применение оставшегося разрежения из впускного коллектора для диагностики топливной системы на наличие утечек после индикации утечки во впускном коллекторе (как показано в алгоритме 400). Таким образом, способ может подразумевать определение утечки во впускном коллекторе, когда все впускные клапаны закрыты.
На ФИГ. 7 приведен пример испытания на наличие утечек во впускном коллекторе (ВК) двигателя в гибридном автомобиле. Схема 700 на ФИГ. 7 содержит запуск испытания на наличие утечек в ВК на графике 702, степень разрежения во впускном коллекторе на графике 704, вращение двигателя первым мотором на графике 706, состояние всех впускных клапанов всех цилиндров двигателя на графике 708, частоту вращения двигателя на графике 710, положение впускного дросселя на графике 712, состояние двигателя (вкл/выкл) на графике 714 и состояние генератора (также называемого мотором) на графике 716. Все вышеуказанные графики составлены относительно времени по оси х. Необходимо отметить, что время увеличивается слева направо по оси X. Далее гибридный автомобиль оснащен двумя моторами, или мотором и генератором. Более детально - первый мотор, используемый для вращения двигателя, может быть отличен от второго мотора или генератора, приводящего автомобиль в движение при выключенном двигателе.
Линия 703 представляет собой заданную степень разрежения (Threshold_P алгоритма 400) во впускном коллекторе. Линия 705 представляет собой пороговое значение разрежения (Threshold_L алгоритма 500) во впускном коллекторе. В частности, линия 705 представляет собой пороговое значение разрежения для определения наличия утечки во впускном коллекторе двигателя. Линия 707 представляет собой атмосферное давление (или барометрическое давление). Более детально - заданное разрежение Threshold_P во впускном коллекторе является степенью разрежения, создаваемого во впускном коллекторе перед закрытием всех впускных клапанов всех цилиндров двигателя. Как показано, заданная степень разрежения Threshold_P (линия 703) может быть более высоким разрежением, чем пороговое значение (линия 705) для определения утечки во впускном коллекторе.
До момента времени t1 гибридный автомобиль может быть приведен в движение преимущественно двигателем, как изображено, при включенном состоянии двигателя «вкл» и выключенном состоянии мотора «выкл». Впускной дроссель может быть в положении, примерно срединном между полностью закрытым и полностью открытым положениями. По сути, автомобиль может передвигаться по шоссе с эксплуатационной скоростью при умеренной частоте вращения двигателя (график 710). Впускные клапаны цилиндров двигателя могут находиться в различных положениях (график 708), поскольку двигатель работает. Как отмечено ранее на ФИГ. 6, состояние впускных клапанов всех цилиндров на графике 708 может варьироваться от переменного состояния до состояния "все закрыты". Переменное состояние представляет собой изменяемое положение впускного клапана во время цикла двигателя. В зависимости от хода цилиндра положение соответствующих впускных клапанов во время работы двигателя может меняться между полностью открытым, полностью закрытым, и любым промежуточным положением.
До момента времени t1 степени разрежения во впускном коллекторе могут быть относительно низкими (или невысокими), поскольку впускной дроссель пропускает значительное количество воздуха во впускной коллектор. В момент времени t1 впускной дроссель может быть переведен в более закрытое положение, уменьшающее количество воздуха, поступающего во впускной коллектор. Например, автомобиль может снизить скорость при приближении к съезду с шоссе. Частота вращения двигателя может снизиться и степень разрежения во впускном коллекторе может возрастать с изменением положения впускного дросселя. Останов двигателя может быть неизбежен, поскольку автомобиль может затем поехать по городским улицам, для чего крутящий момент мотора может быть более эффективным, чем крутящий момент двигателя. Соответственно, испытание на наличие утечек во впускном коллекторе может быть инициировано в момент времени t2. Хотя это не показано отдельно, более бедная, чем требуется, топливная смесь в двигателе может быть обнаружена до полного останова двигателя, приводящего к необходимости выполнения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе при последующем останове двигателя.
Поэтому в момент времени t2 впускной дроссель может быть переведен в полностью закрытое положение, а двигатель может быть остановлен (график 714) одновременно с активацией второго мотора или генератора. По мере замедления вращения двигателя до полного останова после момента t2, разрежение во впускном коллекторе растет с закрытием впускного дросселя. К моменту времени t3 разрежение во впускном коллекторе соответствует заданной степени разрежения (линия 703), а двигатель в неподвижном состоянии или двигатель остановлен (график 710). При разрежении во впускном коллекторе, достигающем заданной степени разрежения, первый мотор может проворачивать коленчатый вал двигателя (график 706) в положение, полностью закрывающее все впускные клапаны (график 708) всех цилиндров двигателя. В одном из примеров первый мотор может проворачивать двигатель по направлению вперед, если направление вперед позволяет быстрее закрыть все впускные клапаны. В другом примере первый мотор может проворачивать двигатель по направлению назад, если направление назад позволяет быстрее закрыть все впускные клапаны.
Таким образом, в момент времени t3 все впускные клапаны всех цилиндров двигателя могут быть полностью закрыты, изолируя впускной коллектор от воздействия атмосферы. Степень разрежения во впускном коллекторе можно отслеживать в течение заданного периода времени D (между моментами времени t3 и t4) для наблюдения за изменением степени разрежения. Следует понимать, что заданный период времени для автомобиля с гибридным приводом в некоторых примерах может отличаться от заданного периода времени, используемого при испытании на наличие утечек автомобиля с негибридным приводом. Как показано, степень разрежения во впускном коллекторе уменьшается во время заданного периода времени D. В момент времени t4 степень разрежения во впускном коллекторе ниже порогового значения (линия 705). Соответственно, во впускном коллекторе может присутствовать утечка, и контроллер (не показан на ФИГ. 7) может осуществить индикацию утечки. Испытание на наличие утечек теперь может быть завершено (график 702), и первый мотор может в момент времени t4 проворачивать двигатель в положение, отличное от положения в момент времени t3. В частности, первый электромотор может поворачивать двигатель в другое положение в зависимости от требуемого положения впускных клапанов при предполагаемом последующем запуске двигателя. В другом примере первый электромотор может не поворачивать двигатель, как показано в момент времени t4, и двигатель может быть оставлен в том положении, в котором он находился в момент времени t3.
Таким образом, впускной коллектор двигателя можно диагностировать на наличие утечек. Разрежение во впускном коллекторе создается во время приближения останова двигателя. Как только требуемая (заданная) степень разрежения будет достигнута, впускной коллектор может быть изолирован от воздействия атмосферы путем закрытия всех впускных клапанов (или всех выпускных клапанов) всех цилиндров двигателя. Технический эффект изоляции впускного коллектора от воздействия атмосферы во время испытания на наличие утечек состоит в большей точности и меньшей сложности испытания на наличие утечек. Если обеспечить достижение впускным коллектором заданной степени разрежения во время каждого испытания на наличие утечек, то испытание на наличие утечек может быть выполнено без применения различных справочных таблиц, в том числе различных значений скорости изменений в разрежении. Испытание на наличие утечек может быть более надежно выполнено повторно с помощью создания заданной степени разрежения при каждой активации испытания на наличие утечек. По сути, испытание на наличие утечек может быть проще и давать более точные результаты, обеспечивая улучшенные рабочие характеристики двигателя.
В другом представлении пример способа для бескулачкового двигателя может предусматривать создание разрежения во впускном коллекторе бескулачкового двигателя по мере замедления бескулачковым двигателем своего вращения до полного останова, изоляцию впускного коллектора от воздействия атмосферы посредством закрытия каждого впускного клапана каждого цилиндра бескулачкового двигателя после того как разрежение во впускном коллекторе превысит пороговое значение разрежения, индикацию утечки во впускном коллекторе при снижении разрежения до значения ниже порогового значения, и применение оставшегося разрежения во впускном коллекторе для испытания топливной системы на наличие утечек, а также топливную систему, соединенную с двигателем.
В еще одном другом представлении пример системы автомобиля с гибридным приводом может содержать двигатель, цилиндр двигателя с впускным и выпускным клапаном, впускной коллектор, выполненный с возможностью сообщения по текучей среде с цилиндром через впускной клапан, мотор, соединенный с аккумулятором, генератор, также соединенный с аккумулятором, колеса автомобиля, выполненные с возможностью приведения в движение с помощью крутящего момента от одного или нескольких из таких устройств как двигатель, генератор и мотор, впускной дроссель, выполненный с возможностью управления подачей воздуха во впускной коллектор, датчик давления, соединенный с впускным коллектором, канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющий с возможностью сообщения по текучей среде выпускной канал с впускным коллектором через клапан РОГ, и топливную систему, содержащую топливный бак, соединенный с адсорбером, при этом адсорбер соединен с впускным коллектором через продувочный клапан адсорбера.
Пример системы автомобиля с гибридным приводом может также содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, инициирующими испытание на наличие утечек во впускном коллекторе при определении наличия бедной смеси в двигателе во время последующего замедления вращения двигателя до останова двигателя. Инициирование испытания на наличие утечек может предусматривать закрытие каждого из таких элементов, как впускной дроссель, клапан РОГ и продувочный клапан адсорбера, создание разрежения во впускном коллекторе, закрытие одного из таких клапанов как впускной клапан и выпускной клапан цилиндра в ответ на разрежение во впускном коллекторе, достигающее заданной степени, и отслеживание изменений в разрежении во впускном коллекторе в течение заданного периода времени. Контроллер может содержать инструкции для индикации утечки во впускном коллекторе при уменьшении разрежения во впускном коллекторе до порогового значения или до значения, ниже порогового, в течение заданного периода времени. Впускной и/или выпускной клапан цилиндра могут быть закрыты путем проворота двигателя с помощью мотора в первое положение таким образом, чтобы впускной и/или выпускной клапан цилиндра стали полностью закрытыми. Таким образом, впускной коллектор может быть изолирован от воздействия атмосферы. Контроллер может содержать дополнительные инструкции для проворота двигателя во второе положение при помощи мотора после завершения испытания на наличие утечек во впускном коллекторе, причем второе положение отлично от первого положения. Второе положение может зависеть от предполагаемого вида последующего запуска двигателя - горячего или холодного.
В дальнейшем представлении пример системы может содержать двигатель, цилиндр двигателя с впускным клапаном, впускной клапан, выполненный с возможностью приведения в действие независимо от вращения двигателя, впускной коллектор, выполненный с возможностью сообщения по текучей среде с цилиндром через впускной клапан, впускной дроссель, выполненный с возможностью управления подачей воздуха во впускной коллектор, датчик давления, соединенный с впускным коллектором, канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющий с возможностью сообщения по текучей среде выпускной канал с впускным коллектором через клапан РОГ, и топливную систему, содержащую топливный бак, соединенный с адсорбером, при этом адсорбер соединен с впускным коллектором через продувочный клапан адсорбера. Пример системы может также содержать контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, инициирующими испытание на наличие утечек во впускном коллекторе при определении наличия бедной смеси в двигателе во время последующего полного останова двигателя. Инициирование испытания на наличие утечек может предусматривать закрытие каждого из таких клапанов как впускной дроссель, клапан РОГ, продувочный клапан адсорбера и создание разрежения во впускном коллекторе. Далее в ответ на разрежение во впускном коллекторе, достигающее заданной степени, впускной клапан цилиндра может быть закрыт, чтобы изолировать впускной коллектор от воздействия атмосферы, и может быть выполнено отслеживание изменений разрежения во впускном коллекторе в течение заданного периода времени. Контроллер может содержать инструкции для индикации утечки во впускном коллекторе при уменьшении разрежения во впускном коллекторе до значения, равного пороговому или ниже порогового, в течение заданного периода времени. Впускной клапан цилиндра может быть закрыт с помощью электромеханического привода.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера и комбинации различных датчиков, приводов и других аппаратных средств двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и тому подобное. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных особенностей и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память среды хранения машиночитаемых данных компьютера в управляющей системе двигателя, в которой раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего раскрытия изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения 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 и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего раскрытия изобретения.