ДАТЧИК ВЛАЖНОСТИ И СИСТЕМА ДВИГАТЕЛЯ

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Двигатели могут использовать датчики влажности в различных местоположениях для управления работой двигателя, к примеру, для регулирования установки опережения зажигания и рециркуляции отработавших газов (EGR). Ошибки показания влажности могут приводить к неправильной установке момента зажигания и, таким образом, детонации, а также различным другим проблемам в отношении формирования конденсата, управления EGR, регулирования разбавления, и т.д.
Наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели является решение, описанное в документе US 20120227714 (А1) (дата публикации 13.09.2012), где раскрыто решение с датчиком влажности, расположенным ниже по потоку от входа EGR. Для диагностирования работы датчика, известное решение закрывает дроссельный клапан EGR и указывает ухудшение характеристик датчика влажности на основании каждого из изменения относительной влажности и давления всасываемого воздуха в ответ на закрывание дроссельного клапана EGR.
Изобретатели осознали проблему у контроля датчиков влажности на основании разности показаний при изменении абсолютного давления, когда удельная или абсолютная влажность низка (например, при относительно сухом воздухе). В таких условиях, показания влажности дают в результате отсутствие заметного изменения относительной влажности.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении предлагаемой полезной модели, является улучшение возможностей настройки работы двигателя, упрощение конструкции двигателя.
2
Признаки формулы, отличающие заявленное устройство от указанного прототипа, в совокупности с остальными признаками формулы, направлены на достижение указанного технического результата. А именно, за счет предлагаемой конструкции датчика влажности диагностика его работы происходит без вмешательства в режим работы двигателя, то есть нет необходимости корректировать нарушения режима работы двигателя, вносимые диагностикой датчика влажности, как происходит в прототипе, то есть упрощается конструкция двигателя. Кроме того, если обнаружено ухудшение характеристик датчика влажности, то есть когда обнаружено, что датчик влажности выдает показания влажности, не соответствующие действительности, то чтобы в работу двигателя не были внесены неверные корректировки, соответствующие неверным показателям датчика влажности, устанавливают измеренную относительную влажность на нижнее пороговое значение, и настраивают установку момента зажигания, впрыск топлива и управление наддувом в ответ на нижнее пороговое значение независимо от показания датчика влажности, то есть улучшаются возможности настройки работы двигателя.
В одном из примеров, двигатель может диагностироваться посредством способа, содержащего: наряду с осуществлением потока газов во всасываемый воздух двигателя ниже по потоку от датчика влажности и выше по потоку от компрессора, указание ухудшения характеристик датчика влажности, когда показания относительной влажности изменяются менее, чем на пороговое значение, наряду с тем, что температура на датчике изменяется больше, чем второе пороговое значение.
Например, в тех случаях, когда датчик является основанным на температуре датчиком влажности и/или датчиком относительной влажности, в условиях низкой удельной и относительной влажности, датчик температуры чувствителен к естественному повышению температуры выше окружающего воздуха. Таким образом, существует корреляция, такая что повышение температуры окружающего воздуха изменяет относительную влажность, если удельная влажность 3
поддерживается постоянной. Поэтому, посредством контроля изменений относительной влажности во время изменений подвергнутой выборке отсчетов температуры воздуха, можно идентифицировать, является ли датчик функционирующим, в том числе, меняют ли подкапотные температуры относительную влажность как ожидается, и по такой идентификации идентифицировать ухудшение характеристик датчика.
В настоящей заявке предложено решение для двигателя, состоящее в том, что наряду с тем, что осуществляют поток газов во всасываемый воздух двигателя ниже по потоку от датчика влажности и выше по потоку от компрессора, указывают ухудшение характеристик датчика влажности, когда показания относительной влажности изменяются менее чем на пороговое значение, наряду с тем, что температура на датчике изменяется больше, чем второе пороговое значение. При этом осуществление потока газов может заключаться в том, что осуществляют поток EGR низкого давления. Кроме того осуществление потока газов может заключаться в том, что осуществляют поток EGR низкого давления и картерных газов. А также осуществление потока газов может заключаться в том, что осуществляют поток картерных газов. Относительная и удельная влажность могут быть ниже, чем пороговое значение. Датчик влажности может являться основанным на температуре датчиком влажности. Дополнительно возможно формирование изменения температуры во время холодного запуска двигателя. При этом повышение подкапотной температуры может порождать изменение температуры всасываемого воздуха от ниже до выше окружающего воздуха. Также дополнительно возможно формирование изменения 4
температуры посредством того, что настраивают нагреватель, содержащийся в датчике влажности. При этом настройка нагревателя может порождать повышение температуры, большее, чем пороговое значение. Причем указание ухудшения характеристик может заключаться в том, что устанавливают диагностический код и формируют диагностическое сообщение. Дополнительно возможна реализация действия по умолчанию в ответ на указание, действие по умолчанию заключается в том, что устанавливают измеренную относительную влажность на нижнее пороговое значение, и настраивают установку момента зажигания, впрыск топлива и управление наддувом в ответ на нижнее пороговое значение независимо от показания датчика влажности. При этом в предлагаемой полезной модели датчик влажности может включать в себя датчик температуры, емкостной датчик и нагреватель конденсата. Таким образом, техническим результатом, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, является улучшение чувствительности датчика влажности.
Кроме того, решение для диагностики для датчика влажности может состоять в том, что формируют показание влажности с датчика влажности наряду с тем, что изменяют температуру на датчике, датчик влажности расположен выше по потоку от компрессора в системе впуска двигателя, и указывают ухудшение характеристик датчика влажности, когда показание влажности изменяется менее чем на пороговую величину с изменением температуры. Причем компрессор является присоединенным в турбонагнетателе, осуществляющем наддув всасываемого воздуха двигателя. Дополнительно возможно настраивать работу двигателя в 5
ответ на указание, и при этом, указание заключается в том, что устанавливают диагностический код, хранимый в памяти. Датчик влажности может включать в себя нагреватель. Датчик влажности может включать в себя датчик температуры, датчик показывает относительную влажность. Дополнительно возможна настройка нагревателя в датчике влажности, чтобы порождать изменение температуры.
Кроме того предлагается система, содержащая двигатель, имеющий систему впуска с компрессором в ней дроссель, расположенный на впуске выше по потоку от компрессора, датчик влажности, расположенный на впуске между дросселем и компрессором, контроллер с памятью, имеющий постоянные команды в ней, в том числе, команды для указания ухудшения характеристик датчика влажности, когда показания относительной влажности датчика изменяются менее чем на первое пороговое значение, в то время как температура на датчике изменяется больше, чем второе пороговое значение.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
6
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает систему двигателя, включающую в себя датчик влажности;
фиг. 2 показывает схематический вариант осуществления основанного на емкости датчика влажности;
фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа для диагностирования основанного на емкости датчика влажности на основании условий высокой удельной и относительной влажности;
фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа для диагностирования основанного на температуре датчика влажности на основании условий низкой удельной и относительной влажности;
фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа для выполнения принудительной диагностической проверки для условий высокой удельной и относительной влажности;
фиг. 6 показывает графический пример показаний датчика влажности для принудительной диагностической проверки на основании абсолютной влажности;
фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций способа для выполнения принудительной диагностической проверки для условий низкой удельной и относительной влажности;
фиг. 8 показывает графический пример показаний датчика влажности для принудительной диагностической проверки на основании температуры.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для 7
диагностирования датчика влажности и применения операции по умолчанию в ответ на него.
Одна из проблем состоит в том, что некоторые технологии датчиков влажности, установленные для измерения влажности воздуха на входе двигателя становятся трудными для диагностирования, так как их измерение испытывает небольшое изменение в ответ на давление или изменение температуры. Оно могло бы без труда показаться «застрявшим в диапазоне». По существу, датчик удельной влажности нечувствителен к изменениям давления и температуры, если удельная влажность остается постоянной. Однако, когда удельная влажность остается постоянной, датчики абсолютного давления чувствительны к изменениям давления и температуры, когда окружающий воздух горяч и влажен. Когда окружающий воздух является сухим, датчики абсолютной влажности совсем не чувствительны к изменениям давления и температуры. Кроме того, когда удельная влажность постоянна, датчики относительного давления чувствительны к изменениям давления и температуры, даже когда окружающий воздух становится сухим. Как дополнительно пояснено в материалах настоящей заявки, посредством изменения давления всасываемого воздуха, который должен подвергаться выборке поблизости от трехкомпонентного датчика влажности, наряду с избеганием других загрязняющих потоков двигателя, можно устанавливать корреляцию изменения удельной влажности с изменением давления. Кроме того, можно устанавливать корреляцию относительной влажности с изменением температуры. Когда корреляции не идентифицируются, ухудшение характеристик датчика может указываться, и может 8
предписываться действие по умолчанию.
Более точно, изменение абсолютной влажности связано с изменением полного давления. Другими словами, если полное давление смеси воздуха/воды уменьшается на 10%, то абсолютная влажность понижается приблизительно на 10%. Посредством изменения давления воздуха на входе относительно медленно по отношению к переходным процессам в работе двигателя, но быстрее, чем работа в установившемся состоянии, можно верифицировать, не является ли относительно медленно меняющееся соотношение между водой и смесью воздуха/воды меняющимся по мере того, как смесь сжимается или расширяется. Кроме того, удельная влажность выражается в качестве отношения массы водяного пара на единицу массы сухого воздуха (например, коэффициента влажности). В одном из специфичных примеров, датчик влажности, расположенный ниже по потоку от дросселя перед компрессором, дает улучшенную чувствительность, так как, в этой точке, потенциально возможное увлажнение от картерных газов или рециркулированных отработавших газов еще не добавлено.
В одном из примеров, датчик влажности является основанным на емкости датчиком влажности. Емкостный датчик главным образом чувствителен к абсолютной влажности. Более точно, он чувствителен к количеству воды в данном объеме (между обкладками конденсатора). Если понижают полное давление, емкость снижается. В некоторых примерах, представленный подход использует в своих интересах эту зависимость, с замечанием, что абсолютная влажность прямо пропорциональна плотности, абсолютная влажность прямо пропорциональна давлению - при постоянной температуре, а 9
абсолютная влажность обратно пропорциональна температуре - при постоянном давлении.
Как описано в материалах настоящей заявки, посредством изменения давления смеси воздуха/воды выборки и считывания абсолютной влажности датчика, могут оцениваться рабочие характеристики датчика влажности. Абсолютная влажность меняется непосредственно с полным давлением смеси, а значит, датчик по существу является датчиком абсолютной влажности, где давление прямо пропорционально абсолютной влажности. Таким образом, когда расположенный выше по потоку воздушный впускной дроссель закрывается, и давление понижается со 100 кПа до 90 кПа, может ожидаться, что абсолютная влажность должна снижаться на 10% (плюс/минус пороговое значение допуска), когда датчик функционирует надлежащим образом. Такой подход может быть противопоставлен с единственной целью преобразовать абсолютную влажность в относительную влажность.
В качестве используемого в материалах настоящей заявки, применяется следующее:
Коэффициент влажности = удельная влажность = масса воды/масса сухого воздуха
Абсолютная влажность = масса воды в данном объеме смеси воздуха - воды.
Относительная влажность = мольная концентрация воды в смеси/мольную концентрацию воды в насыщенной смеси.
Последующее описание относится к системам и способам для диагностирования датчика влажности, присоединенного в системе двигателя, имеющей систему впуска с компрессором (фиг. 1).
10
Датчик влажности, такой как основанный на емкости датчик влажности, может быть расположен ниже по потоку от дросселя перед компрессором, чтобы измерять или оценивать влажность в разных условиях эксплуатации двигателя. Основанный на емкости датчик влажности (фиг. 2), главным образом, чувствителен к абсолютной влажности; поэтому, если меняют давление смеси воздуха/воды и считывают абсолютную влажность, может оцениваться датчик влажности. Более точно, датчик влажности моет периодически диагностироваться на основании текущих условий двигателя (фиг. 3 и 4). Кроме того, принудительная диагностическая проверка датчика влажности на основании абсолютной влажности (фиг. 5) или температуры (фиг. 7) выполняется, если естественная изменчивость и эксплуатация двигателя не побуждает показание датчика влажности меняться в пороговом диапазоне, указывая ухудшение характеристик датчика влажности. Примерные показания датчика влажности на основании условий эксплуатации двигателя показаны на фиг. 6 и 8.
Далее, со ссылкой на фиг. 1, он показывает примерную конфигурацию системы многоцилиндрового двигателя, в целом изображенного под 10, которая может быть включена в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12 двигателя, и входными сигналами от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали.
11
Двигатель 10 может включать в себя нижнюю часть блока цилиндров двигателя, указанную в целом под 26, которая может включать в себя картер 28 двигателя, заключающий в оболочку коленчатый вал 30, с маслосборником 32, расположенным под коленчатым валом. Маслозаливная горловина 29 может быть расположена на картере 28 двигателя, так чтобы масло могло подаваться в маслосборник 32. Маслозаливная горловина 29 может включать в себя крышку 33 маслозаливной горловины для уплотнения масляной горловины 29, когда двигатель находится в действии. Трубка 37 масляного щупа также может быть расположена в картере 28 двигателя и может включать в себя масляный щуп 35 для измерения уровня масла в маслосборнике 32. В дополнение, картер 28 двигателя может включать в себя множество других отверстий для обслуживания компонентов в картере 28 двигателя. Эти отверстия в картере 28 двигателя могут поддерживаться закрытыми во время работы двигателя, так что система вентиляции картера (описанная ниже) может работать в время работы двигателя.
Верхняя часть блока 26 цилиндров двигателя может включать в себя камеру 34 сгорания (например, цилиндр). Камера 34 сгорания может включать в себя стенки 36 камеры сгорания с поршнем 38, расположенным в них. Поршень 38 может быть присоединен к коленчатому валу 30, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Камера 34 сгорания может принимать топливо из топливной форсунки 45 (в материалах настоящей заявки, сконфигурированной в качестве топливной форсунки непосредственного впрыска) и всасываемый воздух из впускного коллектора 42, который 12
расположен ниже по потоку от дросселя 44. Блок 26 цилиндров двигателя также может включать в себя датчик 4 6 охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ), расположенный на входе в контроллер 12 двигателя (подробнее описанный ниже в материалах настоящей заявки).
Дроссель 44 может быть расположен на впуске двигателя для управления потоком воздуха, поступающим во впускной коллектор 42, и, например, может быть предварен выше по потоку компрессором 50, сопровождаемым охладителем 52 наддувочного воздуха. Воздушный фильтр 54 может быть расположен выше по потоку от компрессора 50 и может фильтровать свежий воздух, поступающий во впускной канал 13. Всасываемый воздух может поступать в камеру 34 сгорания через систему 40 впускных клапанов с кулачковым приводом. Подобным образом, сгоревшие отработавшие газы могут выходить из камеры 34 сгорания через систему 41 выпускных клапанов с кулачковым приводом. В альтернативном варианте осуществления, одна или более из системы впускных клапанов и системы выпускных клапанов могут быть с электроприводом.
Выпускные газообразные продукты сгорания выходят из камеры 34 сгорания через выпускной канал 60, расположенный выше по потоку от турбины 62. Датчик 64 отработавших газов может быть расположен вдоль выпускного канала 60 выше по потоку от турбины 62. Турбина 62 может быть оборудована регулятором давления наддува, обводящим ее. Датчик 64 отработавших газов может быть подходящим датчиком для выдачи показания соотношения воздуха отработавших газов/топлива, таким как линейный датчик кислорода 13
или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, НС, или СО. Датчик 64 отработавших газов может быть соединен с контроллером 12 двигателя.
В примере по фиг. 1, трубка 74 вентиляции картера присоединена к впуску двигателя, так что газы в картере двигателя могут вентилироваться управляемым образом из картера двигателя. Во время условия без наддува (когда давление в коллекторе (MAP) является меньшим, чем давление на входе компрессора (CIP)), система 16 вентиляции картера всасывает воздух в картер 28 двигателя через сапунную или вентиляционную трубку 74. Трубка 7 4 вентиляции картера двигателя может быть присоединена к впускному каналу 13 свежего воздуха выше по потоку от компрессора 50. В некоторых примерах, трубка вентиляции картера может быть присоединена ниже по потоку от воздушного фильтра 54 (как показано). В других примерах, трубка вентиляции картера может быть присоединена к впускному каналу 13 выше по потоку от воздушного фильтра 54.
Картерные газы могут включать в себя прорыв газообразных продуктов сгорания из камеры сгорания в картер двигателя. Состав газов, протекающих через трубопровод, в том числе, уровень влажности газов, может оказывать влияние на влажность в местоположениях ниже по потоку от входа PCV в системе впуска.
Газ может течь через трубку 7 4 вентиляции картера в обоих направлениях, из картера 28 двигателя во впускной канал 13 и/или из впускного канала 13 в картер 28 двигателя. Например, во время 14
условий без наддува, где MAP находится ниже, чем CIP, воздух течет через трубку 7 4 вентиляции из впускного канала 13 в картер 28 двигателя. В сравнении, во время работы двигателя с наддувом, (когда MAP находится выше, чем CIP), картерные пары могут течь через трубку 74 вентиляции из картера 28 двигателя во впускной канал 13. Кроме того, маслоотделитель 81 может быть размещен в трубке 74 вентиляции для удаления масла из потока газов, выходящих из картера двигателя во время работы с наддувом.
Система рециркуляции отработавших газов низкого давления (LP-EGR) может направлять требуемую порцию отработавших газов из выпускного канала 60 во впускной канал 13 через канал 82 LP-EGR. Величина LP-EGR, выдаваемой во впускной канал 13, может регулироваться контроллером 12 двигателя посредством клапана 88 EGR. Кроме того, сопровождаемый охладителем 90 воздуха, датчик 92 LP-EGR может быть скомпонован внутри канала LP-EGR и может выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации отработавших газов. В некоторых примерах, датчик 92 LP-EGR может давать одно показание величины LP-EGR. Величина EGR может, в качестве альтернативы или дополнительно, определяться по показаниям влажности и другим рабочим параметрам, как подробно описано ниже. Система EGR высокого давления (HP-EGR) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 60 во впускной канал 13 через канал 80 HP-EGR. Величина HP-EGR, выдаваемой во впускной канал 13, может регулироваться контроллером 12 двигателя посредством клапана 84 EGR. Кроме того, сопровождаемый охладителем 8 6 воздуха, датчик 77 HP-EGR может быть скомпонован внутри канала HP-EGR и может 15
выдавать показание одного или более из давления, температуры, концентрации отработавших газов.
В некоторых условиях, система EGR может использоваться для стабилизации температуры смеси воздуха и топлива в пределах камеры сгорания, таким образом, предусматривая способ регулирования установки момента воспламенения во время некоторых режимов сгорания. Кроме того, во время некоторых условий, часть отработавших газов может удерживаться или захватываться в камере сгорания посредством регулирования установки фаз распределения выпускных клапанов, к примеру, посредством управления механизмом регулируемой установки фаз клапанного распределения.
Будет принято во внимание, что, в качестве используемого в материалах настоящей заявки, поток PCV указывает ссылкой на поток газов через магистраль PCV. Этот поток газов может включать в себя только поток всасываемого воздуха, только поток картерных газов и/или поток смеси воздуха и картерных газов, состав потока основан по меньшей мере на направлении потока, а также условиях MAP относительно CIP во время потока.
Контроллер 12 двигателя показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 108, порты 110 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 112 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 114, дежурную память 116 и шину данных. Контроллер 12 двигателя может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в том числе измерение вводимого массового расхода 16
воздуха (MAF) с датчика 58 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) с датчика 4 6 температуры; топливо/воздушное соотношение отработавших газов с датчика 64 отработавших газов; и т.д. Более того, контроллер 12 двигателя может контролировать и настраивать положение различных исполнительных механизмов на основании входного сигнала, принимаемого с различных датчиков. Эти исполнительные механизмы, например, могут включать в себя дроссель 44, систему 40, 41 впускных и выпускных клапанов и клапан 78 PCV. Постоянное запоминающее устройство 112 запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 108 для выполнения способов, описанных ниже, а также их вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Датчик 94 влажности расположен выше по потоку от компрессора, в промежутке между входом 82 LP-EGR 82 и входами системы 16 вентиляции, и ниже по потоку от датчика 58 массового расхода воздуха и дросселя 55 перед компрессором в системе впуска двигателя. В этом положении, датчик влажности способен измерять смесь воздуха/воды, чтобы сообщать абсолютную влажность, из условия чтобы изменение абсолютной влажности непосредственно менялось с полным давлением смеси воздуха/воды. Например, если полное давление смеси воздуха/воды уменьшается на 10%, то абсолютная влажность понижается на 10%. Дополнительные подробности о примерном датчике 94 влажности дополнительно описаны со ссылкой на фиг. 2.
Фиг. 2 - схематическое изображение варианта осуществления 17
основанного на емкости датчика влажности, включающего в себя датчик температуры, емкостный датчик и нагреватель конденсата. Воздух выборки может течь через канал 200, который, например, может быть каналом выше по потоку от компрессора 50. Раскрытый датчик влажности может связывать нагреватель 202, пару параллельных емкостных обкладок 204 и датчик 206 температуры, расположенный вдоль потока всасываемого воздуха. Изображенный датчик 206 температуры является намотанным резистивным термометром; однако, другие варианты осуществления могут использовать другие датчики температуры, такие как альтернативные конфигурации резистивного термометра или термопару. Изображенный нагреватель 202 является резистивным нагревателем; другие варианты осуществления могут использовать другие нагреватели подобным образом. Нагреватель 202, конденсатор 204 и датчик 206 температуры могут быть выстроены линейно, из условия чтобы всасываемый воздух, протекающий мимо нагревателя, мог проходить через конденсатор и термически взаимодействовать с датчиком температуры. Кроме того, нагреватель 202, конденсатор 204 и датчик 206 температуры могут содержаться в общем корпусе 208 датчика и включают в себя электронику 210 предварительной обработки сигналов, для того чтобы поддерживать связь с контроллером 12 двигателя по фиг. 1, который имеет память с постоянными командами для указания ухудшения характеристик датчика влажности.
Когда введен в действие контроллером двигателя, нагреватель 202 может повышать местную температуру внутри датчика влажности. Повышенная местная температура может побуждать расширяться заряд 18
воздуха внутри датчика влажности, в особенности, между параллельными обкладками конденсатора 204. Так как это расширение является однородным, количество водяного пара в пределах объема между параллельными обкладками может уменьшаться, вызывая увеличение емкости. Датчик 206 температуры, в таком случае, измеряет температуру воздуха, который прошел конденсатор, для того чтобы выдавать скорректированное показание датчика влажности. В одном из примеров, датчик может выдавать измерения абсолютной, относительной и другие измерения влажности впуска двигателя.
Далее, с обращением к фиг. 3, способ показывает, каким образом выполняется принудительная диагностическая проверка датчика влажности, если естественная изменчивость и эксплуатация двигателя не побуждает показание датчика влажности меняться в достаточной мере на пороговом диапазоне (также смотрите графики фиг. 6). Например, двигатель в транспортном средстве может иметь в значительной степени меняющиеся поток воздуха и давление в зависимости от условий эксплуатации транспортного средства. В некоторых сценариях вождения, изменение давления является достаточным, чтобы побуждать показание влажности колебаться в достаточной мере, чтобы оценивать, что он работает надлежащим образом. Один из таких примеров состоит в том, что естественное изменение положения дросселя перед компрессором порождает достаточное изменение давления, большее, чем пороговое значение. Однако, в других условиях, датчик влажности может не испытывать достаточные колебания давления, а значит, работа двигателя, в том числе, операция дросселя перед компрессором, может 19
модифицироваться, чтобы давать возможность диагностического контроля датчика влажности во время эксплуатации двигателя.
Способ 300 начинается на 302 анализом условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, MAP, влажность (например, считанную влажность, измеренную по датчику 94 влажности), массовый расход воздуха, барометрическое давление (BP), и т.д. Если двигатель не является работающим, датчик влажность может не быть способным измерять сформированное изменение давления, большее, чем пороговое значение. Таким образом, на 304, диагностическая проверка датчика влажности не производится, и не выполняется никакого указания и/или действия по умолчанию.
Возвращаясь на 302, если двигатель является работающим, процедура продолжается на 303, чтобы настраивать работу двигателя в ответ на показания датчика влажности. Например, процедура может настраивать установку момента зажигания на основании влажности, в том числе, с опережением установки момента зажигания для данного состояния числа оборотов и нагрузки на более высоких значениях влажности, и запаздыванием установки момента зажигания на более низких значениях влажности. Затем, на 308, процедура определяет, присутствуют ли начальные условия для диагностической проверки датчика влажности. Начальные условия могут включать в себя работу двигателя при установившихся условиях (например, колебаниях числа оборотов в минуту, меньших, чем 50 оборотов в минуту за 1 секунду), температуре, разогретой сверх пороговой рабочей температуры, наддуве, температуре окружающей среды в пределах порогового 20
значения, изменениях температуры в пределах диапазона. Если надлежащие начальные условия не присутствуют, на 306, диагностическая проверка датчика влажности не производится (316). Возвращаясь на 306, если присутствуют начальные условия для диагностики датчика влажности, процедура продолжается на 308, чтобы определять, имеет ли окружающий воздух высокую удельную и относительную влажность (например, является ли окружающий воздух горячим и влажным). В одном из примеров, изменения относительной влажности могут наблюдаться, когда условия окружающей среды имеют высокую удельную и относительную влажность с повышением давления. Поэтому, на 310, если присутствуют высокая удельная и относительная влажность, процедура определяет, изменились ли показания датчика влажности больше, чем пороговое значение Т1, сверх предыдущих условий эксплуатации. Например, процедура может сравнивать текущее показание в текущих условиях эксплуатации с предыдущими показаниями в предыдущих условиях эксплуатации, чтобы идентифицировать, через некоторую длительность, присутствует ли достаточное изменение показания датчика влажности, большее, чем пороговое значение. Естественное изменение давления, например, на входе компрессора, может формироваться, когда дается команда изменения положения дросселя AIS для поддержания или обеспечения требуемого расхода EGR низкого давления. Если показания датчика влажности не меняются в достаточной мере, возможно ухудшение характеристик датчика; поэтому, принудительная диагностическая проверка выполняется на 312 (смотрите также фиг. 5). Однако, на 310, если показания датчика влажности меняются больше, чем 21
пороговое значение (Т1), то принудительная диагностическая проверка (318) и диагностическая проверка датчика влажности (316) не выполняются.
На 312, принудительная настройка работы двигателя может выполняться, для того чтобы улучшать наблюдаемость рабочих характеристик датчика влажности и, таким образом, давать возможность диагностики датчика влажности. В одном из примеров, принудительная настройка может включать в себя периодическую, или циклическую, настройку дросселя перед компрессором, чтобы порождать изменения давления на датчике влажности, которые затем формируют соответствующие изменения показаний датчика влажности, как описано в материалах настоящей заявки. Степень отклонения дросселя перед компрессором может выбираться на основании текущих условий эксплуатации, таких как текущий уровень наддува, и степень, с которой уровень наддува находится выше давления окружающей среды. Степень отклонения дросселя перед компрессором может выбираться на основании требуемого размаха изменений давления на датчике влажности для принудительной диагностики. Например, посредством настройки дросселя перед компрессором на диапазоне углов дросселя, во время рабочих состояний двигателя, датчик может быть чувствительным к изменениям давления, когда функционирует надлежащим образом, и таким образом, изменение показания датчика влажности, которое коррелирует с изменением давления, может использоваться для определения надлежащих функциональных возможностей датчика. В еще одном примере, принудительные изменения давления могут формироваться посредством изменения командного давления на входе компрессора в 22
ответ на достижение процедурой вершины 312 блок-схемы. Регулирование по замкнутому контуру давления на входе компрессора, например, посредством настройки дросселя перед компрессором и обратной связи с датчика давления на входе компрессора, поэтому, может обеспечивать принудительную настройку давления на датчике влажности.
Дополнительно или в качестве альтернативы, частота отклонения дросселя перед компрессором, и/или изменения давления на датчике влажности, может быть коррелированной с частотой изменения показаний датчика влажности. Например, если частота колебаний дросселя перед компрессором находится в пределах порогового диапазона результирующей частоты изменений датчика влажности, то могут указываться надлежащие функциональные возможности датчика, а если нет, указывается ухудшение характеристик датчика.
Таким образом, указание ухудшения характеристик датчика влажности может формироваться, когда показания датчика влажности изменяются менее чем на первое пороговое значение, в то время как давление на датчике изменяется больше, чем на второе пороговое значение. Дополнительно или в качестве альтернативы, указание ухудшения характеристик датчика влажности может формироваться, когда частота показаний датчика влажности отличается больше, чем на пороговое значение, от частоты изменений давления на датчике.
На основании определения принудительной диагностики, такой как процедура по фиг. 5, на 314, указание ухудшения характеристик (или его отсутствия) сообщается посредством 23
формирования хранимого диагностического сообщения и реализации действия по умолчанию в ответ на указание. Действия по умолчанию в ответ на ухудшение характеристик датчика включают в себя установку измеренной влажности на нижнее или минимальное пороговое значение, чтобы дать возможность консервативных установок EGR и искрового зажигания во время последующей работы двигателя до тех пор, пока ухудшение характеристик датчика не будет исправлено. Еще один пример может включать в себя настройку установки момента зажигания, впрыска топлива и управления наддувом, чтобы происходили в ответ на нижнее пороговое значение, но независимо от показания датчика влажности.
Возвращаясь на 308, если окружающий воздух не имеет высокой удельной и относительной влажности (например, окружающий воздух холоден и сух), то может быть, что окружающий воздух имеет низкую удельную и относительную влажность. В одном из примеров, изменения относительной влажности могут наблюдаться, когда условия окружающей среды имеют низкую удельную и относительную влажность с повышенными температурами. Независимо от влажности, повышение температуры воздуха возле датчика влажности может вызывать изменение показания температуры датчиком 206 температуры (показанного на фиг. 2). На 402, определяется, необходимо ли выполняться холодному запуску. Вслед за холодным запуском, на 408, выполняется пассивная проверка. В одном из вариантов осуществления, от холодного запуска, подкапотные температуры могут возрастать выше температур окружающей среды; таким образом, увеличивая изменение температуры наряду с 24
удержанием удельной влажности постоянной. Поэтому, на 410, определяется, изменились ли показания датчика температуры больше, чем на пороговое значение Т1, сверх предыдущих условий эксплуатации. Например, процедура может сравнивать текущее показание в текущих условиях эксплуатации с предыдущими показаниями в предыдущих условиях эксплуатации, чтобы идентифицировать, через некоторую длительность, есть ли повышение температуры, большее, чем условия окружающей среды. Таким образом, подкапотные температуры должны возрастать выше условий окружающей среды, тем самым, вызывая изменение относительной влажности. Если показания влажности не меняются, возможно ухудшение характеристик датчика температуры; поэтому, принудительная диагностическая проверка выполняется на 404 (смотрите также фиг. 7). Однако, на 410, если показания датчика влажности меняются больше, чем пороговое значение (Т1), то принудительная диагностическая проверка (412) и диагностическая проверка датчика влажности (414) не выполняются.
Возвращаясь на 402, если двигатель не подвергается холодному запуску, на 404, принудительная настройка работы двигателя может выполняться, для того чтобы улучшить наблюдаемость рабочих характеристик датчика температуры и, таким образом, давать возможность диагностики датчика температуры. В одном из примеров, принудительная настройка может включать в себя вынужденное повышение температуры возле основанного на температуре датчика влажности. Более точно, подъем температуры может настраиваться с использованием нагревателя 202 датчика 94 влажности. Степень изменения температуры нагревателя 202 может 25
выбираться на основании текущих условий эксплуатации. Например, посредством настройки нагревателя датчика влажности на некотором диапазоне температур, во время условий эксплуатации двигателя (например, холостого хода двигателя), датчик влажности может быть чувствителен к изменениям относительной влажности и, таким образом, изменение показания датчика влажности, которое коррелирует с изменением температуры, может использоваться для определения надлежащих функциональных возможностей датчика. В одном из вариантов осуществления, повышение температуры вызывает повышение относительной влажности, когда удельная влажность остается постоянной.
На основании определения принудительной диагностики, такой как процедура по фиг. 7, на 406, указание ухудшения характеристик (или его отсутствия) сообщается посредством формирования хранимого диагностического сообщения и реализации действия по умолчанию в ответ на указание.
Дополнительные подробности примерного способа для выполнения принудительной диагностической проверки для датчика влажности представлены на фиг. 5. Способ 500 начинается на 502 изменением давления на датчике влажности в существующих условиях эксплуатации. Например, во время работы двигателя, газы текут в турбонагнетатель, осуществляющий наддув всасываемого воздуха двигателя, ниже по потоку от датчика влажности и выше по потоку от компрессора, как пояснено со ссылкой на фиг. 1. Например, текущие газы могут включать в себя EGR низкого давления и картерные газы, текущие на уровне потока, большем, чем ненулевое пороговое значение. Процедура продолжается на 504, где дроссель 26
перед компрессором, расположенный выше по потоку от компрессора, настраивается, чтобы формировать меняющееся изменение давления. На 506, дроссель ниже по потоку от компрессора настраивается, чтобы компенсировать любые воздействия на поток от настройки расположенного выше по потоку дросселя перед компрессором. Для того чтобы делать это, настройка расположенного ниже по потоку дросселя выбирается на основании степени чувствительности настройки расположенного выше по потоку дросселя к уровню наддува. Например, более высокие уровни наддува дают возможность большей настройки расположенного выше по потоку дросселя, поскольку влияние на поток воздуха в цилиндрах двигателя может легче компенсироваться расположенным ниже по потоку дросселем, например, когда уровень наддува находится выше, чем уровень давления окружающей среды.
В дополнение, настройка обоих дросселей, выше и ниже по потоку от компрессора, может давать в результате непреднамеренный помпаж компрессора. Поэтому, перепускной клапан компрессора на 508 и клапан EGR на 510 могут настраиваться в ответ на настройки обоих дросселей, выше и ниже по потоку. В дополнение, на 510, настройка клапана EGR предоставляет возможность поддерживаться пороговому значению потока EGR. На 512, когда пороговое значение повышается в достаточной мере с повышением уровней наддува, показания датчика влажности могут сравниваться с ожидаемыми значениями.
В одном из примеров, дроссель перед компрессором может модулироваться около среднего значения, основанного на условиях запрошенного водителем крутящего момента двигателя и скорости 27
транспортного средства. Степень модуляции может быть основана на уровне наддува, как описано в материалах настоящей заявки. Одновременно, расположенный ниже по потоку дроссель может модулироваться, чтобы противодействовать возмущениям потока воздуха во впускной коллектор, вызванным модуляцией дросселя перед компрессором. Также одновременно, клапаны LP-EGR и/или HP-EGR могут настраиваться, чтобы поддерживать потоки EGR на требуемых уровнях и компенсировать изменения давления ниже по потоку, вызванные перемещением дросселя перед компрессором и/или расположенного ниже по потоку дросселя. Одновременно, может контролироваться помпаж компрессора, и если условия наддува сформированы модуляцией для диагностики датчика влажности, может настраиваться CBV. Дополнительные примеры работы описаны со ссылкой на фиг. 6.
Дополнительно, многочисленные дроссели в системе впуска воздуха могут настраиваться скоординированно во время принудительной диагностической проверки для поддержания потока в двигатель и, таким образом, крутящего момента двигателя, на требуемом значении. В этом отношении, дроссель 4 4 настраивается в ответ на требуемый или действующий поток воздуха цилиндра или двигателя, или давление в коллекторе, а давление на входе компрессора и давление на датчике влажности могут настраиваться посредством настроек дросселя перед компрессором. Таким образом, дроссель 44 может противодействовать воздействиям на поток, вызванным настройкой дросселя 55 перед компрессором.
Далее, с обращением к фиг. 6, график 600 показывает примерные показания датчика влажности по времени для выбранных 28
условиях эксплуатации. График 601 показывает диапазон влажности (r1) с верхним пороговым значением 602 и нижним пороговым значением 603. Когда двигатель является работающим, и присутствуют начальные условия, на длительности времени (d1), показания датчика влажности могут пассивно меняться больше, чем пороговое значение, и никакая принудительная проверка не выполняется. В еще одном примере, график 604 показывает условия, где двигатель является работающим, и присутствуют начальные условия, на длительности времени (d1), показания датчика влажности не меняются в достаточной мере. Поэтому, необходима принудительная диагностическая проверка (смотрите график 606). Что касается примерной принудительной диагностической проверки, проиллюстрированной на 606, EGR остается по существу постоянной, такой как постоянной в пределах 5% среднего расхода EGR, обусловленного компенсацией, описанной в материалах настоящей заявки. Однако, дроссель перед компрессором настраивается для непрерывного увеличения или уменьшения в течение полной длительности (d2). Диапазон датчика влажности имеет верхнее пороговое значение 607 и нижнее пороговое значение 608. В начале проверки, показание датчика влажности возрастает, когда дроссель перед компрессором открывается, и убывает, когда дроссель перед компрессором закрывается (610), в течение длительности времени (d2); указывая отсутствие ухудшения характеристик датчика влажности. Если показание датчика влажности остается в пределах порогового значения во время увеличенного открывания и уменьшенного открывания дросселя перед компрессором (например, недостаточного изменения показания датчика влажности (612)), то 29
показания указывают, что есть ухудшение характеристик датчика влажности. Кроме того, показания датчика влажности на 612 также указывают изменение частоты изменения, которое также является указывающим на ухудшение характеристик датчика, в дополнение к или вместо показаний, находящихся в пределах пороговых значений.
Дополнительные подробности примерного способа для выполнения принудительной диагностической проверки для датчика температуры представлены на фиг. 7. Способ 700 начинается на 702 повышением температуры на датчике влажности в существующих условиях эксплуатации. Например, во время работы двигателя (например, холостого хода двигателя), подкапотные температуры могут повышаться выше температур окружающей среды, таким образом, изменяя относительную влажность с повышением температур, как пояснено со ссылкой на фиг. 1. На 704, нагреватель настраивается для выработки тепла на основании выбранного температурного диапазона. Процедура продолжается на 706, где дроссель перед компрессором, расположенный выше по потоку от компрессора, настраивается, чтобы формировать постоянное давление в пределах установленного диапазона. На 708, дроссель ниже по потоку от компрессора настраивается, чтобы компенсировать любые воздействия на поток от настройки расположенного выше по потоку дросселя перед компрессором. Для того чтобы делать это, настройка расположенного ниже по потоку дросселя производится на основании степени чувствительности настройки расположенного выше по потоку дросселя к уровню наддува. Например, более высокие уровни наддува дают возможность большей настройки расположенного выше по потоку дросселя, поскольку влияние на поток воздуха в 30
цилиндрах двигателя может легче компенсироваться расположенным ниже по потоку дросселем, например, когда уровень наддува находится выше, чем уровень давления окружающей среды. В дополнение, настройка обоих дросселей, выше и ниже по потоку от компрессора, может давать в результате непреднамеренный помпаж компрессора. Поэтому, перепускной клапан компрессора на 710 и клапан EGR на 712 могут настраиваться в ответ на настройки обоих дросселей, выше и ниже по потоку. В дополнение, на 712, настройка клапана EGR предоставляет возможность поддерживаться пороговому значению потока EGR. На 714, когда пороговое значение повышается в достаточной мере с повышением температуры, показания датчика влажности могут сравниваться с ожидаемыми значениями.
Далее, с обращением к фиг. 8, график 800 показывает примерные показания датчика температуры по времени для выбранных условиях эксплуатации. График 801 показывает температурный диапазон (r1) с верхним пороговым значением 802 и нижним пороговым значением 803. Когда двигатель является работающим, и присутствуют начальные условия, на длительности времени (d1), показания датчика температуры могут пассивно меняться больше, чем пороговое значение, и никакая принудительная проверка не выполняется. В еще одном примере, график 804 показывает условия, где двигатель является работающим, и присутствуют начальные условия, на длительности времени (d1), показания датчика температуры не меняются в достаточной мере. Поэтому, необходима принудительная диагностическая проверка (смотрите график 806). Что касается примерной принудительной диагностической проверки, 31
проиллюстрированной на 806, EGR остается по существу постоянной, такой как постоянной в пределах 5% среднего расхода EGR, обусловленного компенсацией, описанной в материалах настоящей заявки. Однако, нагреватель настраивается на специфичную температуру в течение полной длительности (d2). Диапазон датчика влажности имеет верхнее пороговое значение 807 и нижнее пороговое значение 808. В начале проверки, показание датчика влажности возрастает, когда повышается температура (810) в течение длительности времени (d2); поэтому, указывая отсутствие ухудшения характеристик датчика влажности. Если показание датчика влажности остается в пределах порогового значения во время повышения температуры (например, недостаточные изменения показания датчика влажности (812)), то показания указывают, что есть ухудшение характеристик датчика температуры.
Таким образом, примерные способы, описанные в материалах настоящей заявки, включают в себя осуществление потока газов во всасываемый воздух двигателя ниже по потоку от датчика влажности и выше по потоку от компрессора, и указание ухудшения характеристик датчика влажности, когда показания влажности датчика изменяются на менее чем на первое пороговое значение, в то время как давление на датчике изменяется больше, чем на второе пороговое значение.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, 32
таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимущества примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий, функций или операций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные операции, функции и/или действия могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления.
Кроме того еще, должно быть понятно, что системы и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления или примеры не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как предполагаются многочисленные варианты. Соответственно, настоящее раскрытие включает в себя новейшие и неочевидные комбинации различных систем и способов, раскрытых в материалах настоящей заявки, а также любые и все их эквиваленты.