СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ДАТЧИКА ВЛАЖНОСТИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее раскрытие относится к системам диагностики датчика влажности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Системы двигателя могут быть сконфигурированы системами рециркуляции отработавших газов (EGR), через которые по меньшей мере часть отработавших газов рециркулируется на впуск двигателя. Различные датчики могут быть присоединены в системе двигателя для оценки величины EGR, подаваемой в двигатель. Таковые, например, могут включать в себя различные датчики температуры, давления, кислорода и влажности. Поскольку точность оценки EGR полагается на правильное функционирование различных датчиков, используется периодическая диагностика датчиков. Кроме того, двигателям с или без EGR необходимо оценивать разбавление воздуха, чтобы оптимально настраивать установку опережения зажигания, среди других элементов управления. Разбавление воздуха для горения может определяться на основании измерений влажности с использованием датчиков влажности.
Один из примерных подходов для диагностирования датчика влажности проиллюстрирован Ксиао и другими в US 7,715,976. Указанный документ является наиболее близким аналогом предлагаемой полезной модели. В нем, ухудшение характеристик датчика влажности определяется на основании сравнения влажности на впуске, оцененной первым датчиком влажности во впускном коллекторе, с влажностью отработавших газов, оцененной вторым
датчиком влажности в выпускном коллекторе, и влажностью окружающей среды, оцененной третьим датчиком влажности, расположенным вне двигателя. Показания датчиков сравниваются во время условий, когда ожидается, что все показания датчиков должны быть по существу равными, таких как во время условий отсутствия топливоснабжения двигателя, в которых клапан EGR закрыт. Если показания трех датчиков влажности отличаются на более чем пороговое значение, может определяться ухудшение характеристик датчика влажности.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальную проблему у такого подхода, описанного в ближайшем аналоге. Точность определения ухудшения характеристик любого одного из датчиков влажности может зависеть от надлежащего функционирования остальных датчиков влажности. Кроме того, многочисленные датчики влажности могут не быть нужными для управления двигателем, и таким образом, дополнительных датчиков влажности может не быть в распоряжении для сравнения.
В варианте осуществления полезной модели предложена система, содержащая двигатель, присоединенный к системе впуска и системе выпуска; датчик влажности; и контроллер, включающий в себя команды для: во время первого состояния, когда датчик влажности подвергается воздействию первого газового потока, настройки рабочего параметра двигателя на основании выходного сигнала датчика влажности; и во время второго состояния, когда датчик влажности подвергается воздействию второго газового потока, указания ухудшения характеристик датчика влажности, если выходной сигнал датчика влажности является иным, чем ожидаемый выходной сигнал.
Причем датчик влажности может быть расположен в системе впуска двигателя ниже по потоку от дросселя системы впуска, первое состояние содержит дроссель системы впуска воздуха, находящийся в полностью открытом положении, первый газовый поток содержит всасываемый воздух при барометрическом давлении, второе состояние содержит дроссель системы впуска воздуха, находящийся в закрытом или частично закрытом положении, и второй газовый поток содержит всасываемый воздух под меньшим, чем барометрическое, давлением.
Кроме того, датчик влажности может быть расположен на выходе канала рециркуляции отработавших газов (EGR), первое состояние содержит клапан EGR, находящийся в полностью закрытом положении, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит клапан EGR, находящийся в частично или полностью открытом положении, и второй газовый поток содержит отработавшие газы.
А также датчик влажности может быть расположен в трубке вентиляции системы вентиляции картера, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит воздух вентиляции картера.
Датчик влажности может быть расположен в трубке продувки системы вентиляции картера, первое состояние содержит клапан принудительной вентиляции картера, находящийся в полностью закрытом положении, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит клапан принудительной вентиляции картера, находящийся в полностью или частично открытом положении, и второй газовый поток содержит картерные газы и воздух вентиляции картера.
Датчик влажности может быть расположен в канале, присоединенном по текучей среде к впускному коллектору двигателя и к впускному каналу выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит всасываемый воздух, отработавшие газы и картерные газы.
Датчик влажности может быть расположен в канале, присоединенном по текучей среде к впускному каналу выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха и впускному каналу ниже по потоку от выхода компрессора, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит всасываемый воздух и отработавшие газы.
Датчик влажности может быть расположен в канале, присоединенном по текучей среде к впускному каналу ниже по потоку от выхода компрессора и выпускному каналу ниже по потоку от выхода турбины, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух и отработавшие газы, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит отработавшие газы.
В одном из вариантов осуществления может быть предложен способ, состоящий в том, что: настраивают рабочий параметр двигателя на основании влажности первого газового потока, измеренной датчиком влажности; и указывают ухудшение характеристик датчика влажности, если влажность второго газового потока, измеренная датчиком влажности, является иной, чем ожидаемая влажность.
Причем первый газовый поток может содержать воздух из системы впуска воздуха двигателя.
Второй газовый поток может содержать воздух из впускного коллектора двигателя, и при этом, ожидаемая влажность является функцией состава топлива и количества отработавших газов, рециркулированных с выпуска двигателя во впускной коллектор двигателя.
Второй газовый поток может содержать отработавшие газы, рециркулированные из системы выпуска двигателя, и при этом, ожидаемая влажность находится на или около максимальной влажности.
Второй газовый поток может содержать картерные газы из трубки вентиляции картера, и при этом, ожидаемая влажность находится на или около максимальной влажности.
Первый газовый поток может содержать воздух из системы впуска воздуха, системы рециркуляции отработавших газов и системы вентиляции картера, при этом, второй газовый поток содержит картерные газы и воздух из системы впуска воздуха, и при этом, ожидаемая влажность находится на или около максимальной влажности.
Первый газовый поток может содержать воздух из системы впуска воздуха под первым давлением, при этом, второй газовый поток содержит воздух из системы впуска воздуха под вторым давлением, и при этом, ожидаемая влажность является функцией влажности воздуха из системы впуска воздуха под первым давлением и разности между первым давлением и вторым давлением.
Настройка рабочего параметра двигателя может состоять в том, что настраивают количество отработавших газов, рециркулированных с выпуска двигателя на впуск двигателя.
В еще одном варианте осуществления может быть предложен способ, состоящий в том, что настраивают рабочий параметр двигателя на основании влажности газа, текущего в первом направлении; и указывают ухудшение характеристик датчика влажности на основании влажности газа, текущего во втором, противоположном направлении.
Газ, текущий в первом направлении, может включать в себя газ, текущий из впускного канала выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха во впускной коллектор, и при этом, газ, текущий во втором, противоположном направлении, включает в себя газ, текущий из впускного коллектора во впускной канал выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха.
А также газ, текущий в первом направлении, может включать в себя газ, текущий из впускного канала ниже по потоку от выхода компрессора в выпускной канал ниже по потоку от выхода турбины, и при этом, газ, текущий во втором, противоположном направлении, включает в себя газ, текущий из выпускного канала ниже по потоку от выхода турбины во впускной канал ниже по потоку от выхода компрессора.
Настройка рабочего параметра двигателя может заключаться в том, что настраивают количество отработавших газов, рециркулированных на впуск двигателя.
Соответственно, предложены варианты осуществления для диагностирования датчика влажности. Один из примерных способов содержит настройку рабочего параметра двигателя на основании влажности первого газового потока, измеренной датчиком влажности, и указание ухудшения характеристик датчика влажности, если влажность второго газового потока, измеренная датчиком влажности, является иной, чем ожидаемая влажность.
Таким образом, ухудшение характеристик датчика влажности может указываться на основании реакции датчика влажности на второй газовый поток, имеющий известную влажность. Во время некоторых условий, выходной сигнал датчика влажности может использоваться для настройки рабочих параметров двигателя. Датчик влажности может измерять влажность первого газового потока, такого как всасываемый воздух, во время этих условий. Затем, в других условиях, датчик может подвергаться второму газовому потоку. Второй газовый поток может быть газовым потоком, имеющим известную влажность, или он может быть газовым потоком, который, наряду с тем, что влажность газового потока не известна точно, известно, что должен иметь значительно отличную влажность, чем первый газовый поток, по меньшей мере в некоторых условиях. Второй газовый поток, например, может включать в себя воздух во впускном коллекторе, EGR, отработавшие газы и/или картерные газы. Если выходной сигнал датчика влажности является иным, чем ожидаемый выходной сигнал, когда датчик подвергается второму газовому потоку, может указываться ухудшение характеристик датчика влажности.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.
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.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерную систему двигателя, включающую в себя один или более датчиков влажности согласно первому варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 2 показывает примерную систему двигателя, включающую в себя один или более датчиков влажности согласно второму варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 3 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ для проверки датчика влажности согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 4 - схема, иллюстрирующая интересующие параметры во время выполнения способа по фиг. 3.
Фиг. 5 показывает примерную систему двигателя, включающую в себя датчик влажности согласно третьему варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 6 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ для проверки датчика влажности согласно еще одному варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая интересующие параметры во время выполнения способа по фиг. 6.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг. 1 показывает примерную систему 10 двигателя, включающую в себя двигатель 12. В представленном примере, двигатель 12 является двигателем с искровым зажиганием транспортного средства, двигатель включает в себя множество цилиндров 14, каждый цилиндр включает в себя поршень. События сгорания в каждом цилиндре 14 приводят в движение поршни, которые, в свою очередь, вращают коленчатый вал 16, как хорошо известно специалистам в данной области техники. Коленчатый вал 16 может быть размещен в картере 20 двигателя. Кроме того, двигатель 12 может включать в себя множество клапанов двигателя, клапаны присоединены к цилиндрам 14 и управляют впуском и выпуском газов в множестве цилиндров 14.
Двигатель 12 включает в себя впуск 23 двигателя и выпуск 25 двигателя. Впуск 23 двигателя включает в себя дроссель 22 двигателя, связанный по текучей среде с впускным коллектором 24 двигателя по впускному каналу 18. Воздух может поступать во впускной канал 18 из системы впуска воздуха (AIS), включающей в себя воздушный фильтр 33 в сообщении с окружающей средой транспортного средства и дроссель 72 AIS ниже по потоку от воздушного фильтра 33. Положение дросселя 72 AIS и/или дросселя 22 может регулироваться контроллером 50 посредством сигнала, выдаваемого на электродвигатель или привод, заключенный дросселем 22, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 22 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, выдаваемого во впускной коллектор и множество цилиндров 14. Впуск 23 может включать в себя датчик 58 массового расхода воздуха (во впускном канале 18) и датчик 60 давления воздуха в коллекторе (во впускном коллекторе 24) для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 50.
Выпуск 25 двигателя включает в себя выпускной коллектор 48, ведущий в выпускной канал 35, который направляет отработавшие газы в атмосферу. Выпуск 25 двигателя может включать в себя одно или более устройств 70 снижения токсичности выбросов, установленных в плотно соединенном положении. Одно или более устройств снижения токсичности выбросов могут включать в себя трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, уловитель обедненных NOx, дизельный сажевый фильтр, окислительный нейтрализатор, и т. д. Будет принято во внимание, что другие компоненты могут быть включены в двигатель, такие как многообразие клапанов и датчиков, как дополнительно конкретизировано в материалах настоящей заявки.
В некоторых вариантах осуществления, система 10 двигателя является системой двигателя с наддувом, где система двигателя дополнительно включает в себя устройство наддува. В настоящем примере, впускной канал 18 включает в себя компрессор 90 для наддува заряда всасываемого воздуха, принятого по впускному каналу 18. Охладитель 26 наддувочного воздуха (промежуточный охладитель) присоединен ниже по потоку от компрессора 90 для охлаждения подвергнутого наддуву заряда воздуха перед подачей во впускной коллектор. В вариантах осуществления, где устройство наддува является турбонагнетателем, компрессор 90 может быть присоединен к и приводиться в движение турбиной 92 на выпуске 25 двигателя системы 10 двигателя. Кроме того, компрессор 90 может, по меньшей мере частично. приводиться в движение электродвигателем или коленчатым валом 16.
Необязательный перепускной канал 28 может быть присоединен в параллель компрессору 90, с тем чтобы отводить часть всасываемого воздуха, сжатого компрессором 90, обратно выше по потоку от компрессора. Количество воздуха, отведенного через перепускной канал 28, может регулироваться открыванием перепускного клапана 30 компрессора (CBV), расположенного в перепускном канале 28. Посредством управления CBV 30 и изменения количества воздуха, отведенного через перепускной канал 28, может регулироваться давление наддува, обеспечиваемое ниже по потоку от компрессора. Это дает возможность регулирования наддува и сглаживания пульсаций.
Подобным образом, необязательный перепускной канал 40 может быть присоединен в параллель турбине 92, с тем чтобы отводить по меньшей мере часть отработавших газов вокруг турбины 92, таким образом, регулируя частоту вращения турбины, а отсюда, давление наддува, выдаваемое на двигатель. Количество отработавших газов, отведенных вокруг турбины 92, может регулироваться посредством открывания регулятора 50 давления наддува, расположенного в перепускном канале 40.
В некоторых вариантах осуществления, система 10 двигателя может включать в себя систему рециркуляции отработавших газов (EGR). В изображенном примере, система 10 двигателя может включать в себя канал 36 EGR низкого давления (LP-EGR) для рециркуляции по меньшей мере некоторого количества отработавших газов из выпускного канала 35, ниже по потоку от турбины 92, во впускной канал 18, выше по потоку от компрессора 90. Канал 36 LP-EGR может включать в себя клапан 38 LP-EGR для регулирования потока EGR (то есть, количества рециркулированных отработавших газов) через канал, а также охладитель EGR (не показан) для понижения температуры отработавших газов, протекающих через канал EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. Несмотря на то, что не показана на фиг. 1, система EGR, дополнительно или в качестве альтернативы, может включать в себя канал EGR высокого давления (HP-EGR) для рециркуляции отработавших газов из выше по потоку от турбины 92 во впускной канал 18 ниже по потоку от компрессора 90.
В примере по фиг. 1, система принудительной вентиляции картера (PCV) 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 барометрическое давление (BP)), система вентиляции картера всасывает воздух в картер 20 двигателя через сапунную или вентиляционную трубку 42. Трубка 42 вентиляции картера двигателя может быть присоединена к впускному каналу 18 свежего воздуха выше по потоку от компрессора 90. В некоторых примерах, трубка 42 вентиляции картера может быть присоединена ниже по потоку от воздушного фильтра 33 (как показано). В других примерах, трубка 42 вентиляции картера может быть присоединена к впускному каналу 18 выше по потоку от воздушного фильтра 33.
Система вентиляции картера также вентилирует газы из картера двигателя и во впускной коллектор 24 через трубопровод 44 (в материалах настоящей заявки, также указываемый как магистраль 44 PCV), которые, в некоторых вариантах осуществления, могут включать в себя проточный клапан 78 PCV (то есть, пассивный клапан, который имеет тенденцию перекрываться, когда поток происходит в противоположном направлении), чтобы обеспечивать непрерывное удаление картерных газов изнутри картера 20 двигателя до присоединения к впускному коллектору 24. Однако, в других примерах, трубопровод 44 может не включать в себя проточный клапан PCV. В кроме того других примерах, клапан PCV может быть с клапаном электронным управлением, который управляется контроллером 50.
Картерные газы могут включать в себя прорыв газообразных продуктов сгорания из камеры сгорания в картер двигателя. Магистраль 44 PCV может включать в себя маслоотделитель 80, который отфильтровывает масло из паров, выходящих из картера 20 двигателя, до того, как они повторно поступают во впускной коллектор 24. Еще один маслоотделитель 81 может быть размещен в трубке 42 вентиляции картера для удаления масла из потока газов, выходящих из картера двигателя во время работы с наддувом. По существу, газы в картере двигателя состоят из несгоревшего топлива, несожженного воздуха и полностью или частично сгоревших газов. Кроме того, также присутствует масляный туман смазки. Различные маслоотделители 80, 81 предназначены для уменьшения выхода масляного тумана из картера двигателя через систему вентиляции картера.
На основании условий эксплуатации двигателя, газовый поток в трубопроводе 44 может идти в обоих направлениях, из картера 20 двигателя во впускной коллектор 24 и/или из впускного коллектора 24 в картер 20 двигателя. Подобным образом, газ может течь через сапунную трубку 42 в обоих направлениях, из картера 20 двигателя во впускной канал 18 и/или из впускного канала 18 в картер 20 двигателя. Например, во время условий без наддува, где MAP находится ниже, чем давление на входе в компрессор (CIP), картерные газы могут течь через трубопровод 44 из картера 20 двигателя во впускной коллектор 24 наряду с тем, что воздух течет через сапунную трубку 42 из впускного коллектора 18 в картер 20 двигателя. В сравнении, во время работы двигателя с наддувом (когда MAP находится выше, чем CIP), воздух может течь через трубопровод 44 из впускного коллектора 24 в картер 20 двигателя, и картерные пары могут течь через сапунную трубку 42 из картера 20 двигателя во впускной канал 18. Однако, в вариантах осуществления, где трубопровод 44 включает в себя управляемый клапан PCV, клапан может предоставлять возможность потока только в одном направлении (то есть, картерных газов из картера 20 двигателя во впускной коллектор 24) и не давать поток в противоположном направлении (то есть, воздуха из впускного коллектора 24 в картер 20 двигателя). Если клапан 78 не дает возможность потока из впускного коллектора в картер двигателя, система вентиляции картера является системой спертого воздуха в такой момент. Если небольшому потоку воздуха предоставлена возможность проходить из впускного коллектора с нагнетателем в картер двигателя, то система еще раз является системой принудительной вентиляции картера, хотя и в противоположном направлении потока от условий без наддува.
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.
В качестве примера, в то время как двигатель является работающим под легкой нагрузкой и при умеренном открывании дросселя, давление воздуха во впускном коллекторе может быть меньшим, чем давление воздуха в картере двигателя. Более низкое давление во впускном коллекторе втягивает свежий воздух в него, извлекая воздух из впускного канала 18 через вентиляционную трубку 42 картера двигателя, затем, через картер двигателя (где он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания), через клапан 78 PCV в трубопроводе 44 и во впускной коллектор 24. В качестве еще одного примера, когда двигатель является работающим с наддувом на высоких нагрузках и при большем открывании дросселя, давление воздуха впускного коллектора может быть большим, чем давление воздуха в картере двигателя. Более высокое давление впускного коллектора выталкивает свежий воздух в трубопровод, затем, через картер двигателя (где он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания) и трубопровод 42 во впускной канал 18.
Система 10 двигателя также может включать в себя систему 46 управления, включающую в себя контроллер 50, датчики 51 и исполнительные механизмы 52. Примерные датчики включают в себя датчик 54 числа оборотов двигателя, датчик 56 температуры охлаждающей жидкости двигателя, датчик 58 массового расхода воздуха, датчик 60 давления воздуха в коллекторе, датчик 32 давления на входе компрессора, датчик 34 давления на входе дросселя и датчик 57 барометрического давления (BP). Примерные исполнительные механизмы включают в себя CBV 30, дроссель 22 и клапаны двигателя, топливные форсунки и другие компоненты, не проиллюстрированные на фиг. 1. Контроллер 50 дополнительно может включать в себя физическую память с командами, программами и/или управляющей программой для приведения в действие двигателя. Примерные процедуры, выполняемые контроллером 50, показаны на фиг. 5 и 8.
Дополнительно, один или более датчиков влажности могут быть предусмотрены в системе 10 двигателя. Датчики влажности могут быть расположены, чтобы определять влажность всасываемого воздуха, текущего через впускной канал 18, во время определенных условий и определять влажность другого потока воздуха, имеющего известную или другую влажность, во время других условий. Если в канале 18, датчик влажности «встречается с» или способен выявлять как EGR, так и PCV, оба из которых являются влажными газами. Примерные положения для датчика влажности, проиллюстрированного на фиг. 1, включают в себя первый датчик 62 влажности, расположенный во впускном канале 18 ниже по потоку от дросселя 72 AIS, второй датчик 64 влажности, расположенный в канале 36 EGR ниже по потоку от клапана 38 EGR, третий датчик 66 влажности, расположенный в трубке 42 вентиляции картера, и четвертый датчик 68 влажности, расположенный в магистрали 44 PCV ниже по потоку от клапана 78 PCV. В некоторых примерах, каждый датчик влажности может измерять относительную влажность и температуру газа, воздействию которого подвергается датчик. На основании относительной влажности и температуры, может определяться удельная влажность газа (например, количество воды на единичную массу газового потока). Для измерения относительной влажности, может использоваться датчик температуры конденсации (например, охлажденное зеркало) или датчик с влажной колбой/сухой колбой. В одном из примеров, абсолютная влажность может измеряться емкостным датчиком, и температура и/или давление воздуха оцениваться или измеряться, для того чтобы рассчитывать относительную и/или удельную влажность.
В частности, системы управления двигателем имеют тенденцию нуждаться в том, чтобы узнавать удельную влажность, например, коэффициент влажности, воздуха. Другими словами, системе управления двигателем нужно знать какое количество от влажного воздуха для сгорания составляют пары воды (или некоторый другой разбавитель). Некоторые датчики влажности для двигателя измеряют абсолютную влажность, например, массу воды в объеме воздуха. В многих случаях, датчик измеряет абсолютную влажность, преобразует ее в относительную влажность с помощью выбранных измерений и допущений, отправляет данные относительной влажности в PCM, повторно преобразует в абсолютную влажность, а затем, преобразует в удельную влажность. Для осуществления этих преобразований, как давление, так и температура в точке измерения измеряются или логически выводятся. Когда датчик влажности расположен в каком-нибудь месте, ином чем под барометрическим давлением, эти отличительные особенности имеют повышенную важность.
Влажность, считанная первым датчиком 62 влажности, может зависеть от положения дросселя 72 AIS. Местоположение 62 датчика влажности не встречается ни с газами вентиляции картера, ни с газами EGR. Например, когда дроссель 72 открыт (например, без дросселирования), влажность на датчике 62 влажности может быть равной абсолютной влажности атмосферы. Когда дроссель 72 частично или полностью закрыт (например, подвергается дросселированию), давление всасываемого воздуха на датчике влажности возрастает, а в результате, влажность снижается. Таким образом, когда дроссель AIS закрыт, влажность на датчике 62 может быть равной произведению атмосферной влажности и изменения давления выше давления. Снижение полного давления газа обладает нулевым влиянием на удельную влажность, но оказывает пропорциональное влияние на абсолютную влажность. Таким образом, если полное давление понижено на 20%, абсолютная влажность снижается на 20%. В качестве примера, если бы воздух дросселировался со 100 кПа до 80 кПа, абсолютная влажность падала бы с 0,010 до 0,008 (выражена в качестве доли от единицы). Таким образом, если применяется датчик абсолютной влажности (независимо от того, во что она может преобразовываться до того, как передана), это формирует очень строгую диагностику датчика в присутствии медленно меняющейся атмосферной влажности.
Влажность, считываемая вторым датчиком 64 влажности, может зависеть от положения клапана 38 EGR. Когда EGR задействована, и клапан 38 EGR по меньшей мере частично открыт, относительная влажность воздуха, текущего в канале 36 EGR мимо датчика 64 влажности, может находиться на или около 100%, так как EGR содержит отработавшие газы с высокой температурой, которые имеют высокую влажность. Однако, когда клапан 38 EGR закрыт (когда EGR отключена, к примеру, во время режимов двигателя на холостом ходу), относительная влажность воздуха, текущего мимо датчика 64, может быть равной атмосферной влажности, так как датчик расположен на выходе канала 36 EGR и, таким образом, может подвергаться воздействию всасываемого воздуха, когда отключена EGR. Когда EGR охлаждается, конденсация может удалять большую часть влажности, но, если не нагревается повторно, ее относительная влажность по-прежнему стремится к относительной влажности 100%. Таким образом, датчик влажности, расположенный под 64, формирует как диагностику для клапана 38 EGR, так и диагностику для датчика влажности. По сравнению с многими условиями атмосферного воздуха (меньшими, чем относительная влажность 100%), подвергаемые циркуляции отработавшие газы являются в гораздо большей степени влажными, чем атмосферный воздух. Таким образом, все измерения влажности возрастают в присутствии влажных отработавших газов (удельной, относительной и абсолютной).
Влажность, считанная третьим датчиком 66 влажности и/или четвертым датчиком 68 влажности, может зависеть от давления наддува и положения клапана EGR. Давление наддува является абсолютным давлением в коллекторе (MAP) относительно давления на входе компрессора (CIP). Во время условий с наддувом, когда отработавшие газы приводят в движение турбину 92, и компрессор 90 сжимает всасываемый воздух, MAP может быть большим, чем BP, и большим, чем CIP. Во время условий без наддува, MAP может быть меньшим, чем CIP. Когда MAP является большим, чем CIP (например, во время условий с наддувом), картерные газы могут содержать газовый поток, текущий мимо третьего датчика 66 влажности, и таким образом, относительная влажность воздуха, текущего мимом третьего датчика 66 влажности, может быть относительно высокой, такой как равная относительной влажности (RH) 100%. К тому же, во время условий с наддувом, относительная влажность воздуха, текущего мимо четвертого датчика 68 влажности, может быть равной атмосферной влажности плюс влажность EGR, вентиляции картера и, в некоторых вариантах осуществления, продувки паров топлива (из магистрали продувки бачка для паров топлива, например, не показанной на фиг. 1) и, таким образом, также может быть несколько выше атмосферной влажности. Когда MAP является меньшим, чем CIP (например, условия без наддува), влажность воздуха, текущего мимо третьего датчика 66 влажности, может быть равной атмосферной влажности, а влажность воздуха, текущего мимо четвертого датчика 68 влажности, может быть равной влажности картерных газов и воздуха вентиляции (проходящего через картер 20 двигателя перед достижением трубопровода 44).
Таким образом, ухудшение характеристик датчика влажности может определяться, если выходной сигнал датчика влажности не изменяется, или не изменяется на ожидаемую величину, когда изменяется состав газа, текущего мимо датчика влажности. Например, со ссылкой на второй датчик 64 влажности, если EGR изначально отключена вслед за запуском двигателя (например, во время условий холостого хода двигателя), ожидается, что выходной сигнал второго датчика 64 влажности должен показывать атмосферную влажность. Затем, когда EGR включена во время последующей работы двигателя, ожидается, что выходной сигнал датчика влажности должен возрастать до выше атмосферной влажности. Когда EGR переключается с отключенной на включенную, ухудшение характеристик может указываться, если выходной сигнал датчика влажности не изменяется, или если он изменяется не меньшую, чем ожидаемая, величину. Вслед за указанием датчика влажности с ухудшенными характеристиками, водитель транспортного средства может уведомляться (например, посредством засвечивания лампы неисправности), может устанавливаться диагностический код, и/или могут настраиваться рабочие параметры двигателя.
Фиг. 1 иллюстрирует один или более датчиков влажности, расположенных в существующих трубопроводах двигателя, которые принимают воздух отличающейся влажности, зависящей от условий эксплуатации. Однако, в некоторых вариантах осуществления, один или более датчиков влажности могут быть расположены в специальных трубопроводах, предназначенных для приема всасываемого воздуха в определенных условиях и приема воздуха известной и/или иной влажности в других условиях. Фиг. 2 иллюстрирует систему 200 двигателя, имеющую один или более датчиков влажности, расположенных, чтобы принимать воздух, имеющий разную влажность, зависящую от условий эксплуатации. Система 200 двигателя включает в себя такие же компоненты, как система двигателя, показанная на фиг. 1, и, таким образом, делается ссылка на фиг. 1 для описания идентично пронумерованных частей.
Первый трубопровод 202 влажности по фиг. 2 присоединяет по текучей среде впускной коллектор 24 к впускному коллектору 18 выше по потоку от дросселя 72 AIS. Пятый датчик 204 влажности расположен внутри первого трубопровода 202 влажности. Во время режимов двигателя без наддува, всасываемый воздух из ниже по потоку от фильтра 33 и выше по потоку от дросселя 72 AIS течет через трубопровод 202 и мимо датчика 204 влажности. Во время условий с наддувом, воздух из впускного коллектора 24 течет через трубопровод 202 и мимо датчика 204 влажности. Воздух впускного коллектора может включать в себя EGR и/или картерные газы из системы PCV, которые могут повышать влажность всасываемого воздуха. Таким образом, если уровень EGR и состав топлива известны, может оцениваться влажность воздуха во впускном коллекторе. Если датчик влажности выводит измерение влажности, которое является иным, чем оцененная влажность, датчик влажности может быть с ухудшенными характеристиками. Трубопровод 204 также может содержать в себе открытый/закрытый клапан и эжектор для создания разрежения. Это разрежение может использоваться для втягивания проб воздуха из системы HVAC (сухого воздуха) или через дроссель омывателя ветрового стекла (влажного воздуха) или с выпуска (влажного газа).
Один или более датчиков влажности могут быть расположены в других местоположениях в системе двигателя. Как показано на фиг. 2, второй трубопровод 206 влажности присоединяет по текучей среде впускной канал 18 выше по потоку от дросселя 72 AIS к впускному каналу 18 ниже по потоку от компрессора 90. Второй трубопровод 206 влажности включает в себя шестой датчик 208 влажности. Во время условий без наддува, всасываемый воздух из выше по потоку от дросселя 72 AIS течет через трубопровод 206 и мимо датчика 208 влажности. Во время условий с наддувом, сжатый всасываемый воздух из ниже по потоку от компрессора 90 течет через трубопровод 206 и мимо датчика 208 влажности. Сжатый воздух может включать в себя EGR, и таким образом, влажность сжатого воздуха может оцениваться на основании известного уровня EGR. Если датчик 208 влажности выводит измерение влажности, которое является иным, чем оцененная влажность, может указываться ухудшение характеристик датчика влажности. Трубопровод 208 также может содержать в себе открытый/закрытый клапан и эжектор для создания разрежения. Это разрежение может использоваться для втягивания проб воздуха из системы HVAC (сухого воздуха) или через дроссель омывателя ветрового стекла (влажного воздуха) или с выпуска (влажного газа).
Третий трубопровод 210 влажности присоединяет по текучей среде выпускной коллектор 35 ниже по потоку от турбины 92 к впускному каналу 18 ниже по потоку от компрессора 90 и включает в себя седьмой датчик 212 влажности. Во время условий без наддува, отработавшие газы, вытесненные из двигателя, могут течь через трубопровод 210 и мимо датчика 212 влажности. Во время условий с наддувом, сжатый воздух из ниже по потоку от компрессора 90 может течь через трубопровод 210 и мимо датчика влажности. Отработавшие газы могут иметь более высокую влажность, чем сжатый всасываемый воздух, и, таким образом, ухудшение характеристик датчика влажности может указываться, если выходной сигнал датчика 212 влажности не возрастает, когда двигатель переходит из режима без наддува в режим с наддувом.
Таким образом, система 200 двигателя, проиллюстрированная на фиг. 2, включает в себя один или более датчиков влажности, которые могут выявлять влажность первого источника воздуха (например, фильтрованного всасываемого воздуха) и выявлять влажность второго, другого источника воздуха (например, воздуха во впускном коллекторе) во втором состоянии (таком как условия с наддувом). Влажность второго источника воздуха может быть известной или существенно иной, чем первого источника воздуха, так что отклонение выходного сигнала датчика влажности от известной или ожидаемой влажности может служить признаком ухудшения характеристик датчика влажности.
Далее, с обращением к фиг. 3, изображен способ 300 для проверки датчика влажности. Способ 300 может выполняться контроллером двигателя, таким как контроллер 50 по фиг. 1 и 2, согласно командам, хранимым в нем. Способ 300 может определять, подвергнут ли ухудшению характеристик датчик влажности (такой как один из датчиков влажности, изображенных на фиг. 1 и 2), на основании выходного сигнала датчика влажности во время условий, где влажность воздуха, текущего мимо датчика влажности, известна, или известно, что должна быть иной, чем влажность всасываемого воздуха, которую выполнен с возможностью измерять датчик влажности.
На 302, способ 300 включает в себя определение рабочих параметров двигателя. Рабочие параметры двигателя могут включать в себя число оборотов и нагрузку двигателя, положение клапана EGR и/или величина EGR, втекающей в двигатель, давление наддува, MAP, и т. д. На 304, определяется, является ли двигатель работающим в первом состоянии. Первое состояние может включать в себя режимы двигателя без наддува, в которых MAP является меньшим, чем барометрическое давление (например, MAP<CIP). В еще одном примере, первое состояние может включать в себя EGR, являющуюся отключенной. Во время первого состояния, первый газовый поток течет мимо датчика влажности. В некоторых примерах, первый газовый поток может включать в себя воздух из системы впуска воздуха. Этот воздух может быть подобным окружающему воздуху по той причине, что он может быть свободен от отработавших газов или других источников газов. Если двигатель не является работающим в первом состоянии, способ 300 переходит на 320, который ниже будет пояснен подробнее. Если двигатель является работающим в первом состоянии, на 306, влажность первого газового потока определяется на основании выходного сигнала из датчика влажности. На 308, один или более рабочих параметров двигателя настраиваются на основании выходного сигнала датчика влажности. Например, величина EGR, которая направляется в двигатель, может настраиваться на основании влажности всасываемого воздуха в качестве определяемой датчиком влажности. Требуемая величина EGR может определяться на основании условий эксплуатации, таких как число оборотов и нагрузка двигателя. Действующая величина подаваемой EGR моет измеряться на основании положения клапана EGR, обратной связи с датчика кислорода на впуске и/или выпуске, и других параметров. Клапан EGR может настраиваться, если действующая подаваемая величина EGR на равна требуемой EGR. Так как влажность всасываемого воздуха уменьшает стабильность сгорания наддувочного воздуха, которая дополнительно уменьшается посредством EGR, если влажность относительно высока, величина подаваемой EGR может уменьшаться. Другие рабочие параметры, которые могут настраиваться на основании влажности всасываемого воздуха, включают в себя установку момента зажигания, топливо/воздушное соотношение и другие параметры.
На 310, определяется, является ли двигатель работающим во втором состоянии. Второе состояние может включать в себя работу двигателя с наддувом, где MAP является большим, чем BP. В еще одном примере, второе состояние может включать в себя EGR, являющуюся включенной. Во время второго состояния, второй газовый поток может направляться мимо датчика влажности. Второй газовый поток может быть иным газовым потоком, чем первый газовый поток, и/или может быть тем же самым газовым потоком, направленным в противоположном направлении первого газового потока. Второй газовый поток может иметь известную или оцененную влажность, или второй газовый поток может иметь влажность, которая является существенно иной, чем влажность первого газового потока. Например, первый газовый поток может быть фильтрованным всасываемым воздухом, а второй газовый поток может быть воздухом из впускного коллектора, который включает в себя EGR и картерные газы.
Если двигатель не является работающим во втором состоянии, способ 300 возвращается к началу цикла на 306, чтобы продолжать определение влажности первого газового потока и настраивать рабочие параметры двигателя на основании влажности первого газового потока. Однако, если двигатель является работающим во втором состоянии, способ 300 переходит на 312, чтобы определять влажность второго газового потока на основании выходного сигнала из датчика влажности. На 314, способ 300 определяет, является ли влажность первого газового потока иной, чем влажность второго газового потока. В качестве используемого в материалах настоящей заявки, «иной чем» может заключать в себе отличие на более чем пороговую величину, такую как 10%. То есть, если влажность первого и второго газового потоков не равны, они могут считаться идентичными (или не иными, чем каждый другой), если они отличаются на меньшую, чем пороговая, величину.
Если влажность первого газового потока является иной, чем влажность второго газового потока, способ 300 переходит на 316, чтобы указывать отсутствие ухудшения характеристик датчика влажности. Как пояснено ранее, второй газовый поток может иметь существенно иную влажность, чем первый газовый поток. Например, первый газовый поток может включать только фильтрованный всасываемый воздух, который, по большей части, является окружающим воздухом, свободным от отработавших газов или других продуктов сгорания. Второй газовый поток может включать в себя отработавшие газы в виде EGR, картерные газы из системы PCV и/или отработавшие газы из выше по потоку или ниже по потоку от турбины, а также всасываемый воздух в некоторых условиях. По существу, второй газовый поток может иметь более высокую влажность, чем второй газовый поток. Когда датчик влажности является действующим, он будет выявлять, что влажность изменилась, когда двигатель переключается с осуществления потока первого газового потока через датчик влажности на осуществление потока второго газового потока через датчик влажности. Таким образом, указывается отсутствие ухудшения характеристик, когда датчик влажности выявляет изменение влажности в ответ на работу двигателя во втором состоянии. В некоторых примерах, влажность второго газового потока может быть известна, и ухудшение характеристик датчика влажности может определяться, если выходной сигнал из датчика влажности является иным, чем известная влажность.
Так как датчик влажности не подвергнут ухудшению характеристик, способ 300 продолжает измерять влажность первого газового потока (когда двигатель является работающим в первом состоянии) и настраивать рабочие параметры двигателя на основании влажности первого газового потока на 318. Способ 300 затем осуществляет возврат.
Если влажность первого газового потока не является иной, чем влажность второго газового потока на 314, способ 300 переходит на 330, чтобы указывать ухудшение характеристик датчика влажности и предпринимать действие по умолчанию. В то время как влажность второго газового потока является иной, чем (или большей чем) влажность первого газового потока, если выходной сигнал датчика влажности не изменяется (или не изменяется на достаточно большую величину), датчик влажности может быть «застрявшим» на месте и не дающим точного измерения влажности. Ухудшение характеристик датчика влажности также может указываться, если влажность второго газового потока в качестве измеренной датчиком влажности является иной, чем известная или ожидаемая влажность второго газового потока. Кроме того, в некоторых условиях, действующая влажность первого газового потока может быть такой же, как влажность второго газового потока. Например, если идет дождь, относительная влажность первого газового потока (например, всасываемого воздуха) может иметь значение 100%, которое может быть равным влажности второго газового потока. В таких случаях, ухудшение характеристик датчика влажности может не указываться, если выходной сигнал датчика влажности показывает, что влажность первого и второго газовых потоков одинакова. Скорее, если контроллер обнаруживает влажность окружающей среды имеющей значение 100% (например, на основании ввода в действие стеклоочистителей), он может задерживать проверку датчика влажности до тех пор, пока датчик влажности не измеряет относительную влажность, более низкую, чем 100%.
Действие по умолчанию, предпринимаемое в ответ на ухудшение характеристик датчика влажности, может включать в себя уведомление водителя транспортного средства, что датчик подвергнут ухудшению характеристик (например, посредством засвечивания сигнальной лампы неисправности и/или установки диагностического кода). Кроме того, могут настраиваться один или более рабочих параметров, таких как величина EGR, направляемой в двигатель. Без точного определения влажности всасываемого воздуха, относительная влажность может предполагаться имеющей значение 100% (которое PCM преобразовывал бы в удельную влажность с целью вычисления ее вклада в разбавление) давая в результате пониженные уровни EGR. Способ 300 затем осуществляет возврат.
Возвращаясь на 304 способа 300, если определено, что двигатель на данный момент не является работающим в первом состоянии, способ 300 переходит на 320, чтобы определять, является ли двигатель работающим во втором состоянии. Второе состояние может включать в себя работу с наддувом, как пояснено ранее, или другое состояние, которое дает в результате второй газовый поток, направляемый мимо датчика влажности. Если двигатель не является работающим во втором состоянии, способ 300 переходит обратно на 302, чтобы продолжать контролировать рабочие параметры двигателя. Если двигатель является работающим во втором состоянии, способ 300 переходит на 322, чтобы определять влажность второго газового потока. На 324, определяется, является ли двигатель в настоящий момент работающим в первом состоянии. Если нет, способ 300 возвращается к началу цикла на 324, чтобы продолжать определять влажность второго газового потока. Если двигатель в настоящий момент является работающим в первом состоянии (например, если двигатель переключился из условий эксплуатации с наддувом в без наддува), способ 300 переходит на 326, чтобы определять влажность первого газового потока, а на 328, настраивает один или более рабочих параметров на основании влажности первого газового потока. Способ 300 затем переходит на 314, чтобы сравнивать влажность первого газового потока с влажностью второго газового потока и указывать ухудшение характеристик датчика на основании разности между двумя измеренными влажностями, как пояснено ранее.
Фиг. 4 - диаграмма 400, иллюстрирующая примерные интересующие параметры во время проверки датчика влажности в качестве выполняемого согласно способу по фиг. 3. В одном из примеров, показанном на фиг. 4, проверяется первый датчик влажности, расположенный на выходе канала EGR (например, датчик 64 влажности по фиг. 1), а также второй датчик влажности, расположенный в трубопроводе, присоединенном к впуску выше по потоку от дросселя AIS и к впускному коллектору (например, датчик 204 влажности по фиг. 2). Для каждого параметра, проиллюстрированного на фиг. 4, время изображено по вертикальной оси, а относительные уровни каждого соответственного параметра проиллюстрированы вдоль горизонтальной оси. Прежде всего, со ссылкой на состояние EGR, которое проиллюстрировано кривой 402, EGR отключена перед моментом t1 времени. Во время работы двигателя на холостом ходу, например, EGR может отключаться, для того чтобы предотвращать нестабильное сгорание. Затем, вслед за моментом t1 времени, EGR включается. Величина EGR, которая направляется в двигатель, может быть основана на числе оборотов и нагрузке двигателя, и таким образом, вслед за моментом t1 времени, двигатель может начинать работу не на холостом ходу в точке числа оборотов/нагрузки из диапазона для начала осуществления потока EGR.
В ответ на ввод в действие EGR, влажность, измеряемая первым датчиком влажности, может изменяться. Как показано кривой 404, до момента t1 времени, влажность, измеряемая первым датчиком влажности, относительно низка, к примеру, RH 50%, так как первый датчик влажности является измеряющим влажность фильтрованного всасываемого воздуха. Вслед за моментом t1 времени, если первый датчик 64 влажности является действующим, влажность, определяемая датчиком, возрастает до 100%, так как датчик влажности теперь измеряет влажность EGR. Однако, если первый датчик влажности не является работающим, он может не измерять изменение влажности в ответ на ввод в действие EGR, как показано кривой 406, которая не возрастает в ответ на ввод в действие EGR.
Далее, со ссылкой на второй датчик 204 влажности, он может измерять влажность фильтрованного всасываемого воздуха до момента t1 времени, как до момента t1 времени, MAP находится ниже CIP, как проиллюстрировано кривой 408. В момент t1 времени, MAP является большим, чем CIP. Как результат, газ, текущий мимо второго датчика влажности, переключается с течения из системы впуска воздуха во впускной коллектор и, взамен, течет из впускного коллектора в систему впуска воздуха. Воздух во впускном коллекторе включает в себя EGR и картерные газы из системы PCV в некоторых условиях. Таким образом, как показано кривой 410, когда второй датчик влажности является действующим, он измеряет повышение влажности, сопровождающее переключение с условий без наддува на с наддувом в момент t1 времени. Если датчик подвергнут ухудшению характеристик, он может продолжать показывать, что влажность является такой же, как у всасываемого воздуха, как проиллюстрировано кривой 412.
Таким образом, способы и системы, описанные на фиг. 1-4, предусматривают способ, содержащий настройку рабочего параметра двигателя на основании влажности первого газового потока, измеренной датчиком влажности, и указание ухудшения характеристик датчика влажности, если влажность второго газового потока, измеренная датчиком влажности, является иной, чем ожидаемая влажность. Первый газовый поток может содержать воздух из системы впуска воздуха двигателя. Настройка рабочего параметра двигателя может содержать настройку количества отработавших газов, рециркулированных с выпуска двигателя на впуск двигателя.
В примере, второй газовый поток содержит воздух из впускного коллектора двигателя, а ожидаемая влажность является функцией состава топлива и количества отработавших газов, рециркулированных с выпуска двигателя во впускной коллектор. В еще одном примере, второй газовый поток содержит отработавшие газы, рециркулированные из системы выпуска двигателя, а ожидаемая влажность находится на или около максимальной влажности. Максимальная влажность может быть относительной влажностью 100% в одном из примеров. В дополнительном примере, второй газовый поток содержит картерные газы из трубки вентиляции картера, а ожидаемая влажность находится на или около максимальной влажности.
В примере, первый газовый поток может содержать воздух из системы впуска воздуха, системы рециркуляции отработавших газов и системы вентиляции картера. Второй газовый поток может содержать картерные газы и воздух из системы впуска воздуха, а ожидаемая влажность может находиться на или около максимальной влажности.
В примере, первый газовый поток содержит воздух из системы впуска воздуха под первым давлением, второй газовый поток содержит воздух из системы впуска воздуха под вторым давлением, и ожидаемая влажность является функцией влажности воздуха под первым давлением и разности между первым давлением и вторым давлением.
Еще один вариант осуществления относится к системе, содержащей двигатель, присоединенный к системе впуска и системе выпуска; датчик влажности; и контроллер, включающий в себя команды для, во время первого состояния, когда датчик влажности подвергается воздействию первого газового потока, настройки рабочего параметра двигателя на основании выходного сигнала датчика влажности; и во время второго состояния, когда датчик влажности подвергается воздействию второго газового потока, указания ухудшения характеристик датчика влажности, если выходной сигнал датчика влажности является иным, чем ожидаемый выходной сигнал.
В одном из примеров системы, датчик влажности может быть расположен в системе впуска двигателя ниже по потоку от дросселя системы впуска, Первое состояние может содержать дроссель системы впуска воздуха, находящийся в полностью открытом положении, первый газовый поток может содержать всасываемый воздух при барометрическом давлении, второе состояние может содержать дроссель системы впуска воздуха, находящийся в закрытом или частично закрытом положении, и второй газовый поток может содержать всасываемый воздух под меньшим, чем барометрическое, давлением.
В одном из примеров системы, датчик влажности расположен на выходе канала рециркуляции отработавших газов (EGR), первое состояние содержит клапан EGR, находящийся в полностью закрытом положении, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит клапан EGR, находящийся в частично или полностью открытом положении, и второй газовый поток содержит отработавшие газы.
В еще одном примере системы, датчик влажности расположен в трубке вентиляции системы вентиляции картера, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит воздух вентиляции картера.
В дополнительном примере системы, датчик влажности расположен в трубке продувки системы вентиляции картера, первое состояние содержит клапан принудительной вентиляции картера, находящийся в полностью закрытом положении, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит клапан принудительной вентиляции картера, находящийся в полностью или частично открытом положении, и второй газовый поток содержит картерные газы и воздух вентиляции картера.
В кроме того дополнительном примере системы, датчик влажности расположен в канале, присоединенном по текучей среде к впускному коллектору двигателя и к впускному каналу выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит всасываемый воздух, отработавшие газы и картерные газы.
В примере системы, датчик влажности расположен в канале, присоединенном по текучей среде к впускному каналу выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха и впускному каналу ниже по потоку от выхода компрессора, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит всасываемый воздух и отработавшие газы.
В примере системы, датчик влажности расположен в канале, присоединенном по текучей среде к впускному каналу ниже по потоку от выхода компрессора и выпускному каналу ниже по потоку от выхода турбины, первое состояние содержит давление во впускном коллекторе, большее, чем барометрическое давление, первый газовый поток содержит всасываемый воздух и отработавшие газы, второе состояние содержит давление во впускном коллекторе, меньшее, чем барометрическое давление, и второй газовый поток содержит отработавшие газы.
Еще один вариант осуществления относится к способу, содержащему настройку рабочего параметра двигателя на основании влажности газа, текущего в первом направлении; и указание ухудшения характеристик датчика влажности на основании влажности газа, текущего во втором, противоположном направлении. Настройка рабочего параметра двигателя может включать в себя настройку количества отработавших газов, рециркулированных на впуск двигателя.
В первом примере, газ, текущий в первом направлении, может включать в себя газ, текущий из впускного канала выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха во впускной коллектор, а газ, текущий во втором, противоположном направлении, включает в себя газ, текущий из впускного коллектора во впускной канал выше по потоку от дросселя системы впуска воздуха.
Во втором примере, газ, текущий в первом направлении, включает в себя газ, текущий из впускного канала ниже по потоку от выхода компрессора в выпускной канал ниже по потоку от выхода турбины, а газ, текущий во втором, противоположном направлении, включает в себя газ, текущий из выпускного канала ниже по потоку от выхода турбины во впускной канал ниже по потоку от выхода компрессора.
Датчики влажности, изображенные на фиг. 1 и 2, могут проверяться на ухудшение характеристик, когда газ, текущий мимо датчиков, переключается с первого газового потока на второй газовый поток, имеющий иную влажность, чем первый газовый поток. Переключение с первого газового потока на второй газовый поток может происходить вследствие перепада давления, являющегося результатом изменения работы двигателя, например, вследствие переключения эксплуатации двигателя с без наддува на с наддувом. Однако, в некоторых примерах, двигатель может не работать в условиях с наддувом или без наддува достаточно долго, чтобы точно оценить функциональные возможности датчиков влажности.
Таким образом, как проиллюстрировано на фиг. 5 и подробнее описано ниже, датчик или датчики влажности могут быть расположены, чтобы принимать газовый поток всасываемого воздуха во время большей части рабочего цикла двигателя, а затем, во время цикла проверки, инициированного контроллером двигателя, принимать газ из второго источника, который имеет высокую относительную влажность, или имеет низкую относительную влажность. Газ высокой или низкой влажности может прокачиваться из источника газа, внешнего для двигателя, к примеру, из камеры текучей среды для стеклоочистителя или из ниже по потоку от испарителя кондиционирования воздуха. Таким образом, датчик влажности может преднамеренно подвергаться воздействию высокой влажности или низкой влажности, для того чтобы проверить, что датчик является функционирующим.
Например, для того чтобы увлажнить воздушный поток, воздух может вытягиваться из пространства незаполненного объема бачка для омывателя ветрового стекла. Замещающий воздух поступает из атмосферы к днищу бачка для омывателя, который эффективно действует в качестве барботера, обычно используемого для увлажнения воздушных потоков. Например, обогащенный кислородом (O2) воздух из генератора кислорода часто проходит через эту разновидность барботера для увлажнения воздуха для дыхания.
Фиг. 5 показывает еще один пример системы 500 двигателя. Система 500 двигателя включает в себя такие же компоненты, как система двигателя, показанная на фиг. 1, и, таким образом, делается ссылка на фиг. 1 для описания идентично пронумерованных частей. Вместо одного или более датчиков, размещенных в существующем воздуховоде двигателя, как изображено на фиг. 1, система 500 двигателя по фиг. 5 включает в себя одиночный датчик 516 влажности. Датчик 516 влажности расположен в трубопроводе 502, который присоединен по текучей среде к впускному каналу 18 ниже по потоку от дросселя 72 AIS на одном конце и присоединен по текучей среде к впускному коллектору 24 или другому приемнику низкого давления на другом конце. К тому же, в трубопроводе 502 расположен насос 504. Насос 504 может работать от электродвигателя, который вводится в действие в ответ на команду из контроллера, или он может быть с механическим приводом через двигатель. Когда введен в действие, насос 504 может направлять воздух из расположенного выше по потоку источника (такого как впускной канал 18) мимо датчика 516 влажности. Другие источники воздуха, которые могут прокачиваться мимо датчика 516 влажности, включают в себя воздух из камеры 506 текучей среды для омывателя ветрового стекла (или другой содержащей в себе текучую среду камеры) и воздух из ниже по потоку от компонента 508 системы кондиционирования воздуха, такого как испаритель. Несмотря на то, что не показано на фиг. 5, компонент 508 может быть присоединен к другим трубопроводам и компонентам системы кондиционирования воздуха. Насос абсолютно необязателен, так как, когда низкое давление существует во впускном коллекторе, насос не требуется для создания потока. В некоторых примерах, если прокачивающее действие требуется, то аспиратор низкой стоимости, например, эжектор, может использоваться в ряде возможных конфигураций. В этом случае, аспиратор был бы расположен вдоль трубопровода 502, и клапан 510 управлял бы потоком аспиратора.
Для избирательной модуляции источника воздуха, прокачиваемого мимо датчика 516 влажности, могут присутствовать один или более клапанов. Первый клапан 510 может быть расположен в трубопроводе 502 выше по потоку от насоса 504, чтобы управлять потоком воздуха из впускного канала 18 в датчик 516 влажности. Второй клапан 512 может быть расположен в трубопроводе, присоединяющем камеру 506 текучей среды для омывателя к трубопроводу 502. Второй клапан 512 может управлять потоком воздуха из камеры текучей среды для омывателя в датчик 516 влажности. Третий клапан 514 может быть расположен в трубопроводе, присоединяющем компонент 508 системы кондиционирования воздуха к трубопроводу 502. Третий клапан может управлять потоком воздуха из компонента 508 кондиционирования воздуха в датчик 516 влажности. Если кто-то находит способ с бачком для омывателя ветрового стекла дорогостоящим, взамен, влажные отработавшие газы могут отбираться в качестве пробы. Влажность омывателя ветрового стекла также может формировать датчик низкого уровня омывателя ветрового стекла. Если бы уровень воды был ниже погружной трубки (входной воздушной трубки бачка), имело бы место небольшое увлажнение.
Таким образом, во время стандартной работы двигателя, когда цикл проверки датчика влажности выключен, всасываемый воздух может направляться мимо датчика 516 влажности. Всасываемый воздух может прокачиваться с помощью насоса 504, или он может естественным образом втягиваться в трубопровод 502, на основании перепада давлений между впускным каналом и впускным коллектором. Во время этих условий, первый клапан 510 может быть полностью или частично открыт, а второй и третий клапаны 512, 514 могут быть полностью закрыты. Когда цикл проверки датчика влажности включен, первый клапан 510 закрыт, чтобы блокировать всасываемый воздух от протекания мимо датчика 516 влажности, а насос 504 введен в действие. В некоторых примерах, второй клапан 512 может открываться, в то время как закрывается третий клапан 514, для того чтобы прокачивать воздух из камеры 506 текучей среды для омывателя мимо датчика 516 влажности. В других примерах, второй клапан 512 закрывается, в то время как открывается третий клапан 514, для того чтобы прокачивать воздух из компонента 508 системы кондиционирования воздуха мимо датчика 516 влажности.
Ухудшение характеристик датчика влажности может указываться, если выходной сигнала датчика влажности не изменяется в ответ на включение цикла проверки. Например, влажность всасываемого воздуха может быть соответственно равной влажности окружающей среды, и таким образом, может иметь значение около 60% в одном из примеров. Влажность всасываемого воздуха может оставаться относительно стабильной на продолжительной длительности времени, и таким образом, может быть трудно определять, является ли датчик точно измеряющим влажность. Для проверки датчика, газовый поток, имеющий высокую влажность, такую как около относительно влажности 100%, может преднамеренно прокачиваться мимо датчика влажности из камеры текучей среды для омывателя. Так как камера текучей среды для омывателя включает в себя воду, которая часто находится при высокой температуре и/или взбалтывается, воздух в камере может достигать относительно высокой влажности. В качестве альтернативы, газовый поток, имеющий низкую влажность, такую как 20%, может преднамеренно прокачиваться мимо датчика влажности из выходного воздуховода кондиционирования воздуха. Процесс охлаждения воздуха с помощью системы кондиционирования воздуха может удалять некоторую часть или весь водяной пар из охлажденного воздуха и, таким образом, воздух из ниже по потоку от компонента системы кондиционирования воздуха (такого как испаритель) может иметь низкую влажность. Таким образом, если воздух высокой или низкой влажности прокачивается мимо датчика влажности, но выходной сигнал влажности не возрастает и не убывает, как ожидается, может указываться ухудшение характеристик датчика влажности.
Несмотря на то, что фиг. 5 показывает трубопровод 502 в сообщении по текучей среде с впускным коллектором 24, можно, чтобы трубопровод 502 мог быть присоединен к другим компонентам. Например, трубопровод 502 взамен может открываться в атмосферу. В еще одном примере, трубопровод 502 может быть присоединен к кабине транспортного средства, или он может быть присоединен к воздушной магистрали, ведущей обратно в камеру 506 текучей среды для омывателя или компонент 508 кондиционирования воздуха. Кроме того, эжектор (не показан) может быть расположен в трубопроводе 502 ниже по потоку от датчика 516 влажности, для того чтобы втягивать воздух мимо датчика влажности.
Далее, с обращением к фиг. 6, проиллюстрирован способ 600 для проверки датчика влажности, такого как датчик 516 влажности по фиг. 5. Способ 600 может выполняться контроллером двигателя (например, контроллером 50) согласно командам, хранимым в нем. На 602, способ 600 включает в себя определение рабочих параметров двигателя. Определяемые рабочие параметры двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, число оборотов и нагрузку двигателя, время после того, как выполнялся предыдущий цикл проверки датчика влажности, текущий выходной сигнал датчика влажности и другие параметры. На 604, воздух системы впуска воздуха направляется мимо датчика влажности, который может включать в себя клапан, расположенный в трубопроводе, присоединяющем впускной канал к впускному коллектору и вмещающему датчик влажности, являющийся открытым.
На 606, определяется, показан ли цикл проверки датчика влажности. Цикл проверки датчика влажности может активизироваться, если пороговое время истекло после предыдущего цикла проверки датчика влажности. Например, цикл проверки датчика влажности может выполняться раз в неделю, один раз в 100 миль, или за другую длительность. Если цикл проверки датчика влажности не показан, способ 600 переходит на 608, чтобы настраивать один или более рабочих параметров двигателя на основании выходного сигнала из датчика влажности. Например, величина EGR, направляемой в двигатель, может настраиваться на основании влажности всасываемого воздуха. Способ 600 затем осуществляет возврат.
Если инициирован цикл проверки датчика влажности, способ 600 переходит на 610, чтобы прокачивать газ кондиционирования воздуха и/или камеры текучей среды для омывателя мимо датчика влажности. Это может включать в себя, как указано на 612, закрывание первого клапана и открывание второго клапана, чтобы прокачивать газ из камеры текучей среды для омывателя в датчик влажности. При действии таким образом, газ с высокой влажностью направляется мимо датчика влажности. В еще одном примере, как указано на 614, первый клапан может закрываться, а третий клапан может открываться, чтобы прокачивать воздух из ниже по потоку от компонента системы кондиционирования воздуха в датчик влажности. Это будет подвергать датчик влажности воздействию газа, имеющего низкую влажность.
Если система двигателя сконфигурирована, из условия чтобы как газовый поток камеры текучей среды для омывателя, так и газовый поток системы кондиционирования воздуха могли прокачиваться мимо датчика влажности, решение в отношении того, следует ли подвергать датчик влажности воздействию воздуха высокой влажности или воздуха низкой влажности, может быть основано на влажности всасываемого воздуха, считанной датчиком влажности до инициирования цикла проверки. Например, если всасываемый воздух находится на относительно высокой влажности, воздух из системы кондиционирования воздуха может направляться мимо датчика во время цикла проверки. Наоборот, если всасываемый воздух находится на относительно низкой влажности, воздух из камеры текучей среды для омывателя может направляться мимо датчика во время цикла проверки. Таким образом, датчик влажности может подвергаться воздействию большого изменения влажности во время цикла проверки.
На 616, определяется, является ли влажность воздуха, прокачиваемого мимо датчика влажности в течение цикла проверки, иной чем ожидается (например, является ли влажность воздуха камеры текучей среды для омывателя или воздух кондиционирования воздуха иной, чем ожидается), на основании выходного сигнала датчика влажности. Влажность воздуха камеры текучей среды для омывателя, например, может ожидаться находящейся на или около относительной влажности 100% наряду с тем, что влажность воздуха кондиционирования воздуха может ожидаться находящейся ниже относительной влажности 50%. Если влажность воздуха, прокачиваемого мимо датчика влажности, является иной, чем ожидается (например, если она является иной, чем ожидаемая влажность больше, чем на 10%), способ 600 переходит на 618, чтобы указывать ухудшение характеристик датчика влажности и предпринимать действие по умолчанию. Действие по умолчанию может включать в себя уведомление водителя транспортного средства, установку диагностического кода и/или настройку рабочих параметров двигателя для компенсации датчика влажности с ухудшенными характеристиками. Если влажность воздуха, прокачиваемого мимо датчика влажности (в качестве определяемой выходным сигналом датчика влажности), не является иной, чем ожидалось, способ 600 переходит на 620, чтобы указывать, что датчик влажности не подвергнут ухудшению характеристик. На 622, всасываемый воздух вновь направляется мимо датчика влажности, а на 624, один или более рабочих параметров двигателя настраиваются на основании выходного сигнала датчика влажности. Способ 600 затем осуществляет возврат.
Фиг. 7 - диаграмма 700, иллюстрирующая примерные интересующие параметры во время цикла проверки датчика влажности в качестве выполняемого согласно способу по фиг. 6. Для каждого параметра, проиллюстрированного на фиг. 7, время изображено по вертикальной оси, а относительные уровни каждого соответственного параметра проиллюстрированы вдоль горизонтальной оси. До момента t1 времени, цикл проверки датчика влажности отключен, как показано кривой 702. Всасываемый воздух течет мимо датчика влажности, вследствие открывания первого клапана (как проиллюстрировано кривой 704) и закрывания второго и третьего клапанов (как проиллюстрировано кривыми 706 и 708, соответственно). Влажность, измеряемая датчиком влажности, проиллюстрированная кривой 710, имеет значение около 60%.
В момент t1 времени, включается цикл проверки датчика влажности. Как результат, первый клапан закрывается. К тому же, как показано на фиг. 7, второй клапан открывается. Таким образом, воздух из камеры текучей среды для омывателя прокачивается мимо датчика влажности. Кривая 710 показывает реакцию функционального датчика влажности, который выводит повышенную влажность (например, 100%) в ответ на воздух камеры текучей среды для омывателя, направляемый мимо датчика влажности. Однако, если датчик влажности подвергнут ухудшению характеристик, как проиллюстрировано пунктирной кривой 712, влажность, в качестве определенной датчиком влажности, может не изменяться.
В момент t2 времени, второй клапан закрывается, а третий клапан открывается. Таким образом, воздух из системы кондиционирования воздуха прокачивается мимо датчика влажности (а не воздух из камеры текучей среды для омывателя). Кривая 710 показывает, что влажность, в качестве измеряемой датчиком влажности, падает в ответ на воздух кондиционирования воздуха, прокачиваемый мимо датчика влажности. Однако, если датчик влажности подвергнут ухудшению характеристик, как показано кривой 712, он может продолжать показывать влажность 60%, а не снижение влажности, обусловленное воздухом кондиционирования воздуха низкой влажности.
Таким образом, система и способ, представленные на фиг. 5-7, предусматривают способ, содержащий, в ответ на цикл проверки датчика влажности, прокачивание газовых потоков кондиционирования воздуха и омывателя ветрового стекла мимо датчика влажности, и указание ухудшения характеристик датчика влажности на основании реакции датчика влажности на газовые потоки кондиционирования воздуха и омывателя ветрового стекла. Газовые потоки кондиционирования воздуха и омывателя ветрового стекла каждый может иметь известную влажность.
Прокачивание газового потока омывателя ветрового стекла мимо датчика влажности может содержать перекрывание потока воздуха из системы впуска воздуха двигателя в датчик влажности и направление потока воздуха из камеры, вмещающей текучую среду для омывателя ветрового стекла, в датчик влажности. Указание ухудшения характеристик датчика влажности дополнительно может содержать указание ухудшения характеристик датчика влажности, если выходной сигнал из датчика влажности не возрастает, когда поток воздуха из камеры направляется в датчик влажности.
Способ дополнительно может содержать, если ухудшение характеристик датчика влажности не указано, направление потока воздуха из системы впуска воздуха двигателя в датчик влажности и настройку рабочего параметра двигателя в ответ на выходной сигнал из датчика влажности. Прокачивание газового потока кондиционирования воздуха мимо датчика влажности может содержать перекрывание потока воздуха из системы впуска воздуха двигателя в датчик влажности и направление потока воздуха из ниже по потоку от испарителя системы кондиционирования воздуха в датчик влажности. Указание ухудшения характеристик датчика влажности дополнительно может содержать указание ухудшения характеристик датчика влажности, если выходной сигнал из датчика влажности не убывает, когда поток воздуха из ниже по потоку от испарителя системы кондиционирования воздуха направляется в датчик влажности.
Вариант осуществления относится к системе, содержащей двигатель, имеющий систему впуска воздуха; датчик влажности; камеру, вмещающую текучую среду для омывателя ветрового стекла; и насос, выполненный с возможностью направлять поток воздуха из системы впуска воздуха и камеры в датчик влажности. Датчик влажности может быть расположен в канале, присоединенном по текучей среде к насосу, и система дополнительно может содержать первый клапан, выполненный с возможностью избирательно подавать воздух из системы впуска воздуха в насос, и второй клапан, выполненный с возможностью избирательно подавать воздух из камеры в насос.
Система дополнительно может содержать контроллер, включающий в себя команды для закрывания первого клапана и открывания второго клапана, и эксплуатации насоса для направления воздуха из камеры в датчик влажности. Контроллер может включать в себя команды для указания ухудшения характеристик датчика влажности, если влажность, измеренная датчиком влажности, не возрастает в ответ на воздух из камеры, направляемый в датчик влажности. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для, если не указано ухудшение характеристик датчика влажности, открывания первого клапана и закрывания второго клапана, и для направления воздуха из системы впуска воздуха в датчик влажности. Контроллер может включать в себя дополнительные команды для, если не указано ухудшение характеристик датчика влажности, настройки рабочего параметра двигателя на основании выходного сигнала датчика влажности, когда воздух из системы впуска воздуха направляется в датчик влажности.
Система дополнительно может содержать третий клапан, выполненный с возможностью избирательно подавать воздух из ниже по потоку от испарителя системы кондиционирования воздуха в насос, и контроллер может включать в себя команды для закрывания первого клапана и открывания третьего клапана, и эксплуатации насоса, чтобы направлять воздух из ниже по потоку от испарителя системы кондиционирования воздуха в датчик влажности. Контроллер может включать в себя команды для указания ухудшения характеристик датчика влажности, если влажность, измеренная датчиком влажности, не убывает в ответ на воздух из ниже по потоку от испарителя системы кондиционирования воздуха, направляемый в датчик влажности.
Еще один вариант осуществления относится к способу, содержащему, во время первого состояния, измерение влажности первого потока воздуха в системе впуска воздуха посредством направления первого потока воздуха в датчик влажности, во время второго состояния, измерение влажности второго потока воздуха в системе кондиционирования воздуха посредством прокачивания второго потока воздуха в датчик влажности, и если влажность первого потока воздуха отличается от влажности второго потока воздуха на меньшую, чем пороговая, величину, указание ухудшения характеристик датчика влажности.
Первое состояние может содержать воздух из системы впуска воздуха двигателя, направляемый в датчик влажности, а второе состояние может содержать воздух из ниже по потоку от испарителя системы кондиционирования воздуха, направляемый в датчик влажности. Второй поток воздуха может быть с назначенной влажностью, а второе состояние дополнительно может содержать влажность первого потока воздуха, являющуюся большей, чем назначенная влажность.
Способ дополнительно может содержать, во время третьего состояния, измерение влажности третьего потока воздуха, прокачиваемого из камеры, вмещающей текучую среду для омывателя ветрового стекла, в камеру влажности, и если влажность первого потока воздуха отличается от влажности третьего потока воздуха на меньшую, чем пороговая, величину, указание ухудшения характеристик датчика влажности. Способ дополнительно может содержать, во время первого состояния, настройку рабочего параметра двигателя на основании влажности первого потока воздуха.
Будет принято во внимание, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.