СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИСПАРЯЕМОСТИ ТОПЛИВА И ПОСЛЕДУЮЩЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ ХОЛОДНОГО ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
METHOD OF DETERMINING FUEL EVAPORABILITY AND ICE COLD STARTING

Настоящее изобретение относится к способу определения испаряемости топлива и последующего выполнения холодного запуска двигателя внутреннего сгорания.
Настоящее изобретение преимущественно применяется к бензиновому двигателю внутреннего сгорания, на который будет сделана последующая ссылка без ограничения основного объема изобретения.
В современном двигателе внутреннего сгорания на бензине бензин впрыскивается во впускной канал вблизи цилиндров (предкамерный впрыск) или впрыскивается внутрь цилиндров (непосредственный впрыск).
Когда двигатель находится в разогретом состоянии, то есть когда двигатель достиг температуры, близкой к рабочей температуре, при использовании сортов бензина с различными значениями испаряемости не наблюдается существенной разницы в поведении двигателя. С другой стороны, когда двигатель холодный, а температура наружного воздуха прохладная (например, ниже 10°С), нелетучие порции бензина остаются жидкими после впрыска и не принимают участия в сгорании; в частности, нелетучие порции бензина, которые остаются жидкими, осаждаются на впускном канале (в двигателях с предкамерным впрыском) и на стенках цилиндров, где они разводятся со смазочным маслом или выпускаются несгоревшими через выпускные клапаны. Чтобы компенсировать тот факт, что только некоторая часть впрыскиваемого бензина принимает участие в сгорании, необходимо увеличить количество впрыскиваемого бензина, то есть необходимо "обогащать" впрыск топлива.
Обогащение впрыска бензина регулируется как функция температуры наружного воздуха (чем ниже температура, тем больше нужно обогащать впрыск) и как функция испаряемости бензина (чем ниже испаряемость бензина, тем больше нужно обогащать впрыск). Цель процесса обогащения состоит в том, чтобы обеспечить минимальное обогащение, которое является достаточным для того, чтобы обеспечить возможность хорошего запуска двигателя, поскольку любое дальнейшее обогащение просто увеличивает потребление топлива двигателем и, более того, выход загрязняющих веществ.
Испаряемость конкретного сорта бензина представляет собой значение, которое показывает способность бензина переходить из жидкого состояния в газообразное состояние, и задается как давление пара, которое измеряется, когда температура бензина составляет 37,8°С (состояние равновесия между жидкостью и паром). Таким образом, выраженная в размерных единицах, испаряемость некоторого сорта бензина представляет собой давление и обычно выражается в фунтах на квадратный дюйм ("фунт/кв. дюйм"); при этом 1 фунт/кв. дюйм соответствует 68,9 гектопаскалей.
Температура наружного воздуха представляет собой элемент данных, которые доступны в современных двигателях внутреннего сгорания либо посредством прямого измерения, либо посредством измерения температуры охлаждающей жидкости (когда двигатель является холодным, температура охлаждающей жидкости, по существу, равна температуре наружного воздуха).
В противоположность этому испаряемость бензина представляет собой элемент данных, который является доступным только в приблизительных терминах, поскольку чрезвычайно дорого и сложно устанавливать датчик, который способен непосредственно измерять испаряемость бензина, а для косвенного определения испаряемости бензина уже был предложен недостаточно точный и надежный способ. В связи с этим важно отметить, что испаряемость бензина варьируется и как функция нефтеперерабатывающего завода, из которого происходит бензин, и как функция от времени года; сорта бензина, купленные в летние месяцы, намного менее летучие, чем таковые, купленные в зимние месяцы. Холодный запуск двигателей, конечно, облегчается, когда температура окружающей среды является высокой, но если бензин является особенно летучим и температура наружного воздуха является высокой, когда бензин распыляется, образуется значительное количество пара бензина, которое потенциально вредно для здоровья персонала и для окружающей среды. Обычно коммерчески доступные сорта бензина имеют испаряемость приблизительно от 4 до 14 фунт/кв. дюйм, то есть от 413 до 965 гектопаскалей.
В патенте США №6079396 А1 раскрыт способ компенсации испаряемости топлива во время холодного запуска двигателя внутреннего сгорания. Испаряемость топлива автомобильного двигателя внутреннего сгорания оценивается во время операций холодного запуска посредством стабилизации впуска воздуха в двигатель и посредством анализа частоты вращения двигателя на протяжении периода тестирования, следующим за холодным запуском двигателя после того, как частота вращения двигателя стабилизировалась и перед функционированием двигателя с замкнутым контуром регулирования; если частота вращения двигателя значительно отклоняется от ожидаемой частоты вращения двигателя для текущего всасываемого воздуха и топлива двигателя, то диагностируется отклонение испаряемости топлива. Величина отклонения испаряемости топлива от номинальной испаряемости топлива определяется как функция величины отклонения частоты вращения двигателя; величина коррекции испаряемости топлива обновляется как функция отклонения частоты вращения двигателя и применяется на протяжении всего цикла зажигания, включая период моделирования для компенсации отклонения испаряемости топлива.
В публикации ЕР 1178203 А1 раскрыт адаптивный пассивный способ того же цикла зажигания для детектирования в реальном масштабе времени и для компенсации испаряемости топлива (или показатель топливной управляемости автомобиля) во время холодного запуска многоцилиндрового двигателя. Способ детектирует признак испаряемости топлива, проявляющийся на частоте вращения двигателя сразу после того, как двигатель начинает работать; локальное кратковременное снижение частоты вращения высокой амплитуды ассоциировано с сортами топлива, имеющими различные испаряемости, которое может детектироваться во время первой секунды после зажигания двигателя, тогда как двигатель находится в холостом-нейтральном режиме работы. Снижение частоты вращения однозначно коррелируется со значением показателя топливной управляемости автомобиля в форме калибровочных таблиц при различных температурах; таким образом, детектируется действительный показатель топливной управляемости автомобиля, и быстро определяется оптимальное обогащение/обеднение топлива в пределах нескольких действий после того, как двигатель сигнализирует о рабочем состоянии, даже до включения трансмиссии.
Задачей настоящего изобретения является создание способа определения испаряемости топлива и последующего выполнения холодного запуска двигателя внутреннего сгорания, который не имеет вышеописанных недостатков и, в частности, является простым и экономичным для осуществления.
Согласно настоящему изобретению создан способ определения испаряемости топлива и последующего выполнения холодного запуска двигателя внутреннего сгорания, при этом при холодном запуске определяют процентное содержание обогащения впрыска как функцию хранимого значения для испаряемости топлива; и запускают двигатель с использованием предварительно определенного процентного содержания обогащения впрыска. При этом согласно способу дополнительно определяют прогнозируемое значение для качества запуска перед выполнением запуска, определяют измеренное значение для качества запуска при первоначальном увеличении частоты вращения (оборотов в минуту) двигателя, определяют величину коррекции хранимого значения для испаряемости топлива как функцию сравнения между измеренным значением для качества запуска и прогнозируемым значением для качества запуска; и обновляют хранимое значение для испаряемости топлива путем применения величины коррекции к хранимому значению.
Предпочтительно, как только хранимое значение для испаряемости топлива обновляется путем применения величины коррекции к хранимому значению, обеспечивают дополнительную обновление используемого в текущий момент процентного содержания обогащения впрыска как функции нового хранимого значения для испаряемости топлива.
Предпочтительно, процентное содержание обогащения впрыска определяют как функцию хранимого значения для испаряемости топлива и как функцию температуры охлаждающей жидкости двигателя.
Предпочтительно, прогнозируемое значение для качества запуска определяют как функцию хранимого значения для испаряемости топлива и как функцию температуры охлаждающей жидкости двигателя при запуске.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива повышают, если прогнозируемое значение для качества запуска хуже, чем измеренное значение для качества запуска; и хранимое значение для испаряемости топлива снижают, если прогнозируемое значение для качества запуска лучше, чем измеренное значение для качества запуска.
Предпочтительно, если холодный запуск двигателя завершается удовлетворительно, то измеренное значение для качества запуска определяют как функцию задержки, с которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, если холодный запуск двигателя завершается удовлетворительно, то измеренное значение для качества запуска определяют как функцию скорости повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, если холодный запуск двигателя завершается удовлетворительно, то измеренное значение для качества запуска определяют как функцию задержки, с которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, и как функцию скорости повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, скорость повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя вычисляют после заданного числа верхних мертвых точек (ВМТ), считая от ВМТ, в которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, повышение частоты вращения двигателя определяют посредством детектирования присутствия первой эффективной вспышки и посредством детектирования разности между значением частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, оцененным после заданного числа ВМТ, считая от ВМТ, в которой происходит первая эффективная вспышка, и значением частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, предшествующим первой эффективной вспышке.
Предпочтительно, повышение частоты вращения двигателя определяют только в случае, если разность между значением частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, оцененным после заданного числа ВМТ, считая от ВМТ, в которой происходит первая эффективная вспышка, и значением частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, предшествующим первой эффективной вспышке, больше заданного порогового значения.
Предпочтительно, скорость повышения частоты вращения двигателя определяют в начале третьей ВМТ, считая от ВМТ, в которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, как разность между текущим значением частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя и значением частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, предшествующим ВМТ, в которой происходит повышение.
Предпочтительно, задержку, с которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя определяют посредством измерения интервала времени, который прошел между началом запуска, и моментом, в котором детектируется значительная скорость повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, задержку, с которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, определяют посредством измерения интервала времени, который прошел между началом запуска, и моментом, в котором частота вращения (число оборотов в минуту) двигателя превышает заданное пороговое значение.
Предпочтительно, измеренное значение для качества запуска оценивают как равное константе, положительное начальное значение из которой вычитается как первое положительное настроечное значение, которое является функцией задержки, с которой происходит повышение частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, и к которой алгебраически прибавляется второе настроечное значение, которое является функцией скорости повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, первое настроечное значение получают путем вычитания постоянного избыточного значения для каждой ВМТ, которая проходит между началом запуска двигателя и моментом, когда детектируется достаточно значительная скорость повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, первое настроечное значение получают путем вычитания постоянного избыточного значения для каждой ВМТ, которая попадается между началом запуска двигателя и моментом, при котором частота вращения (число оборотов в минуту) двигателя превышает заданное пороговое значение.
Предпочтительно, начальное значение равно 9, а константа, используемая для вычисления первого настроечного значения, равна 0,38.
Предпочтительно, второе настроечное значение выбирают из диапазона посредством сравнения скорости повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя с эталонной скоростью повышения.
Предпочтительно, диапазон, используемый для вычисления второго настроечного значения, составляет от +1 до -2,75.
Предпочтительно, измеренное значение для качества запуска оценивают как равное константе, положительное начальное значение из которой вычитают как первое положительное настроечное значение, если детектируется ощутимая задержка повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, или к которому алгебраически прибавляется второе настроечное значение, если не детектируется ощутимая задержка повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя.
Предпочтительно, применяют первое настроечное значение, если не детектируется значительное повышение частоты вращения двигателя после заданного числа вспышек от запуска; причем первое настроечное значение повышают на постоянное избыточное значение для каждой ВМТ, которая проходит между моментом, при котором начинается запуск двигателя, и моментом, при котором частота вращения (число оборотов в минуту) двигателя превышает заданное пороговое значение.
Предпочтительно, начальное значение измеренного значения для качества запуска равно 9, а постоянное избыточное значение первого настроечного значения равно 0,38 для каждой ВМТ.
Предпочтительно, второе настроечное значение является функцией скорости повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя, и его выбирают из диапазона путем сравнения скорости повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя с эталонной скоростью повышения.
Предпочтительно, скорость повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя оценивают в первой ВМТ, следующей после заданного абсолютного числа вспышек с начала запуска, и идентифицируемой как разность числа оборотов между значением, полученным на n-вспышке, и самым поздним выведенным значением, предшествующим абсолютной первой вспышке двигателя, если оно больше заданного порогового значения.
Предпочтительно, скорость повышения частоты вращения (числа оборотов в минуту) двигателя определяют в начале третьей ВМТ, в первой ВМТ, следующей после третьей вспышки в абсолютных терминах с начала запуска, и идентифицируемой как разность числа оборотов между значением, полученным на третьей вспышке, и самым поздним выведенным значением, предшествующим первой вспышке двигателя в абсолютных терминах, если оно больше заданного порогового значения.
Предпочтительно, начальное значение равно 9, а диапазон, используемый для вычисления второго настроечного значения, составляет от +1 до -2,75.
Предпочтительно, измеренное значение для качества запуска насыщают, чтобы оно всегда находилось в заданном диапазоне.
Предпочтительно, заданный диапазон измеренного значения для качества запуска составляет от 0 до 10.
Предпочтительно, если холодный запуск двигателя завершается не удовлетворительно, то есть двигатель останавливается, в то время как происходит оценка, то измеренное значение для качества запуска устанавливают равным минимальному значению полной шкалы.
Предпочтительно, процентное содержание обогащения впрыска варьируют во времени между начальным максимальным значением по абсолютному значению и конечным нулевым значением.
Предпочтительно, процентное содержание обогащения впрыска осуществляют посредством первого члена, который влияет на реальную концентрацию смеси, и второго члена остаточного корректирования, который влияет непосредственно на реальное количество бензина.
Предпочтительно, каждый член попадает на значение по времени по закону экспоненциального спада.
Предпочтительно, первая постоянная времени спада первого члена концентрации меньше второй постоянной времени спада второго члена остаточного корректирования.
Предпочтительно, первую постоянную времени и вторую постоянную времени вычисляют как функцию для хранимого значения испаряемости топлива и исходного значения температуры охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания.
Предпочтительно, первая постоянная времени спада первого члена концентрации составляет приблизительно одну треть от второй постоянной времени спада второго члена остаточного корректирования.
Предпочтительно, вслед за обновлением хранимого значения для испаряемости топлива, осуществляемое обогащение модифицируют, соответственно, либо путем обновления величины обогащения как функции нового хранимого значения для испаряемости топлива, либо путем обновления динамики профиля затухания обогащения.
Предпочтительно, величину обогащения обновляют на основе значения отношения между новым процентным содержанием обогащения, определяемым на основе нового хранимого значения для испаряемости топлива, и процентным содержанием обогащения, используемым на исходном запуске.
Предпочтительно, динамику профиля затухания обогащения обновляют путем обновления значений постоянных времени спада как функции нового хранимого значения для испаряемости топлива.
Предпочтительно, запуск считают значительным для целей обновления хранимого значения для испаряемости топлива, только если прошел, по меньшей мере, заданный интервал времени с того момента, как двигатель внутреннего сгорания выключился.
Предпочтительно, интервал времени определяют так, чтобы обеспечить всем компонентам двигателя достижения температуры, эквивалентной наружной температуре.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива обновляют, только если исходная температура охлаждающей жидкости двигателя перед запуском находится в пределах заданного диапазона температур.
Предпочтительно, диапазон температур имеет нижний предел, который обеспечивает каждому компоненту системы запуска идеальное функционирование и высокую повторяемость (нижний предел), и верхний предел, который обеспечивает влияние испаряемости топлива на качество запуска.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива обновляют, только если исходная температура охлаждающей жидкости двигателя перед запуском находится в диапазоне от -25°С до 10°С.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива обновляют, только если атмосферное давление превышает заданное пороговое значение.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива не обновляют, если имеются сигналы о неисправности двигателя, которые могут повлиять на качество запуска.
Предпочтительно, если имеются сигналы о неисправности двигателя, определяемые стандартной диагностической системой, которые влияют на качество запуска, то процентное содержание обогащения впрыска определяется как функция хранимого эталонного значения для испаряемости топлива, которое зависит от значений, используемых в предшествующих запусках.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива не обновляют, если определяется условие неисправности, не детектируемое стандартной диагностической системой, и которое может воздействовать на качество запуска.
Предпочтительно, если определяется условие неисправности, которое воздействует на качество запуска, то процентное содержание обогащения впрыска определяют как функцию заданного значения восстановления для испаряемости топлива, причем значение восстановления позволяет осуществлять запуск машины в пределах допустимого числа попыток, независимо от значения испаряемости топлива, действительно присутствующего в баке.
Предпочтительно, если среднее из самых поздних измеренных значений для качества запуска ниже заданного порогового значения, то определяют условие неисправности двигателя.
Предпочтительно, если среднее из разностей между самыми поздними прогнозируемыми значениями для качества запуска и соответствующими измеренными значениями для качества запуска больше заданного порогового значения, то определяют условие неисправности двигателя.
Предпочтительно, вычисляют коэффициент ошибок, который приращивается величиной, зависящей от числа ВМТ каждого неудавшегося запуска, который приводит к остановке двигателя; и если значение коэффициента ошибок больше заданного порогового значения, то определяют условие неисправности двигателя.
Предпочтительно, коэффициент ошибок устанавливают равным нулю после заданного числа непрерывно следующих друг за другом и непроблематичных холодных запусков.
Предпочтительно, коэффициент ошибок устанавливают равным нулю, когда детектируется непроблематичный запуск/повторный запуск, который происходит в пределах заданного максимального числа попыток.
Предпочтительно, если после заданного числа ВМТ с начала запуска двигатель не запускается, то приращивают текущее используемое процентное содержание обогащения впрыска.
Предпочтительно, холодный запуск двигателя оценивают проблематичным, если разность между прогнозируемым значением для качества запуска и текущей оценкой измеренного значения для качества запуска больше заданного порогового значения.
Предпочтительно, холодный запуск двигателя оценивают как проблематичный, если число ВМТ, характеризующих фазу, которая предшествует началу установившейся работы двигателя, превышает заданное пороговое значение.
Предпочтительно, как только определена ситуация проблематичного запуска, выполняют аварийное действие, в котором текущее используемое процентное содержание обогащения впрыска обновляют как функцию аварийного значения для испаряемости топлива, которое равно значению испаряемости топлива, используемому в начале запуска, за вычетом заданного значения отрицательного приращения.
Предпочтительно, значение отрицательного приращения является таким, чтобы сделать аварийное значение для испаряемости топлива близким к минимально возможному значению.
Предпочтительно, условие проблематичного холодного повторного запуска определяют, когда двигатель еще не прогрет, температура охлаждающей жидкости ниже верхнего предела, что обеспечивает определение испаряемости топлива, и разность между прогнозируемым значением для качества запуска и текущей оценкой измеренного значения для качества запуска больше заданного порогового значения; в случае условия проблематичного холодного повторного запуска, если хранимое значение для испаряемости топлива является достаточно высоким, чтобы рассматриваться потенциально проблематичным из-за того, что оно больше значения, которое обеспечивает возможность запуска в пределах допустимого числа попыток независимо от значения испаряемости топлива, действительно присутствующего в баке, и если присутствие неисправностей системы, не сигнализируемое стандартной диагностической системой и ответственное за проблематичный запуск, может быть исключено с достаточной степенью определенности, и если предыдущий запуск был также проблематичным, то выполняется аварийное действие, в котором текущее используемое процентное содержание обогащения впрыска обновляют как функцию аварийного значения для испаряемости топлива, которое равно значению испаряемости топлива, используемому в начале запуска, за вычетом заданного значения отрицательного приращения.
Предпочтительно, значение отрицательного приращения является таким, чтобы сделать аварийное значение для испаряемости топлива близким к минимально возможному значению.
Предпочтительно, условие критического запуска/повторного запуска определяют, когда температура охлаждающей жидкости ниже нижнего предела, который позволяет идентифицировать испаряемость топлива.
Предпочтительно, условие критического запуска/повторного запуска определяют, когда запуск/повторный запуск происходит при любом условии, которое не полностью охватывается известным случаем экспериментальных данных, подходящих для полного задания поведения системы.
Предпочтительно, в случае критического запуска/повторного запуска, если хранимое значение для испаряемости топлива является достаточно высоким, чтобы рассматриваться потенциально проблематичным из-за того, что оно больше значения, которое обеспечивает возможность запуска в пределах допустимого числа попыток независимо от значения испаряемости топлива, действительно присутствующего в баке, и если присутствие неисправностей системы, не сигнализируемое стандартной диагностической системой и ответственное за проблематичный запуск, может быть исключено с достаточной степенью определенности, то выполняют аварийное действие, в котором текущее используемое процентное содержание обогащения впрыска определяют как функцию аварийного значения для испаряемости топлива, которое равно значению испаряемости топлива, используемому в начале запуска, за вычетом заданного значения отрицательного приращения.
Предпочтительно, значение отрицательного приращения является таким, чтобы сделать аварийное значение для испаряемости топлива близким к минимально возможному значению.
Предпочтительно, величина коррекции может быть получена путем умножения на постоянный множитель разности между измеренным значением для качества запуска и прогнозируемым значением для качества запуска.
Предпочтительно, постоянный множитель принимает два различных значения в зависимости от того, является ли разность между измеренным значением для качества запуска и прогнозируемым значением для качества запуска положительной или отрицательной.
Предпочтительно, величину коррекции определяют, только если число следующих друг за другом ВМТ, которые попадаются во время попытки запуска, превышает заданное пороговое значение.
Предпочтительно, величину коррекции определяют, только если число следующих друг за другом ВМТ, которые попадаются во время попытки запуска, больше 4.
Предпочтительно, если разность между измеренным значением для качества запуска и прогнозируемым значением для качества запуска по абсолютному значению ниже заданного порогового значения, то величине коррекции присваивают нулевое значение.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива обновляют как функцию величины коррекции посредством использования автоматической обработки достоверности.
Предпочтительно, хранимое значение для испаряемости топлива считают подтвержденным, если разность между измеренным значением для качества запуска и прогнозируемым значением для качества запуска по абсолютному значению ниже заданного порогового значения.
Предпочтительно, когда подтверждено хранимое значение для испаряемости топлива, эталонное значение для испаряемости топлива предполагают равным хранимому значению для испаряемости топлива; и автоматическую обработку достоверности основывают на количестве подтверждений эталонного значения испаряемости во время предыдущих холодных запусков.
Предпочтительно, для каждого подтверждения, значение степени достоверности увеличивается на величину, которая зависит от температуры охлаждающей жидкости при запуске.
Предпочтительно, если хранимое значение для испаряемости топлива не подтверждается, то уменьшают значение степени достоверности эталонного значения испаряемости.
Предпочтительно, новое хранимое значение для испаряемости топлива вычисляют посредством средневзвешенной величины между эталонным значением для испаряемости топлива и величиной, получаемой в виде суммы хранимого значения для испаряемости топлива в начале запуска, с величиной коррекции, которая только что вычислена; причем весовые множители представляют собой функцию количества подтверждений эталонного значения для испаряемости топлива во время предыдущих холодных запусков двигателя.
Предпочтительно, сохраняют число подтверждений хранимого значения для испаряемости топлива.
Предпочтительно, сохраняют число подтверждений хранимого значения для испаряемости топлива и сохраняют срок каждого подтверждения.
Предпочтительно, удаляют самые старые подтверждения.
Предпочтительно, новое хранимое значение для испаряемости топлива вычисляют посредством средневзвешенной величины между ранее сохраненными подтвержденными эталонными значениями для испаряемости топлива и величиной, получаемой в виде суммы хранимого значения для испаряемости топлива в начале запуска, с величиной коррекции, которая только что вычислена; причем весовые множители представляют собой функцию количества подтверждений эталонного значения для испаряемости топлива во время предыдущих холодных запусков двигателя и срока, в который происходят упомянутые подтверждения, причем предпочтительным является самое позднее.
Предпочтительно, в случае аварийного действия, с единственным исключением критического запуска/повторного запуска для целей повторяемости его оценки, хранимое значение для испаряемости топлива вычисляют посредством средневзвешенной величины между эталонным значением и аварийным значением для испаряемости топлива, которое равно значению испаряемости топлива, используемому в начале запуска, за вычетом заданного значения отрицательного приращения; причем весовой множитель, связанный с эталонным значением, равен степени достоверности эталонного значения.
Предпочтительно, значение отрицательного приращения является таким, чтобы сделать аварийное значение для испаряемости топлива близким к минимально возможному значению.
Предпочтительно, информация, касающаяся уровня топлива в баке, составляет дополнительное условие для разрешения аварийного действия повторного запуска и для уменьшения/обнуления степени достоверности эталонного значения испаряемости.
Предпочтительно, сигнал из кислородного датчика, расположенного в системе выпуска двигателя, используется для проверки правильности заданной величины коррекции.
Предпочтительно, параметры, используемые для компенсации эффекта пленки текучей среды, корректируются как функция хранимого значения для испаряемости топлива.
Предпочтительно, значения обогащения и любую другую переменную управления двигателем, которую необходимо адаптировать к значению испаряемости топлива, калибруют непосредственно для предельных значений испаряемости, с которыми планируется работать, причем хранимое значение для испаряемости топлива позволяет получать посредством интерполяции искомое значение переменных, которое действительно требуется для обогащения.
Далее изобретение описано на конкретных вариантах его осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичный вид двигателя внутреннего сгорания, оборудованного электронным блоком управления, который осуществляет способ определения испаряемости топлива согласно настоящему изобретению;
фиг.2 - блок-схема процессора электронного блока управления с фиг.1; и
фиг.3 - график, иллюстрирующий вариацию во времени числа оборотов двигателя с фиг.1 во время двух различных холодных запусков.
На фиг.1, ссылочной позицией 1 обозначен двигатель внутреннего сгорания для автомобиля (не показан), причем двигатель 1 содержит четыре цилиндра 2 (из которых на фиг.1 показан только один). Каждый цилиндр 2 соединен с впускным коллектором 3 через специализированный впускной канал 4, управляемый, по меньшей мере, одним впускным клапаном 5, и к выпускному коллектору 6 через специализированный выпускной канал 7, управляемый, по меньшей мере, одним выпускным клапаном 8. Впускной коллектор 3 принимает свежий воздух (то есть воздух, исходящий из наружной среды) через дроссельный клапан 9, который регулируется между закрытым положением и максимально открытым положением. Выпускной коллектор 6 ведет к системе 10 выпуска, имеющей один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов (подробно не показано), чтобы выпускать в атмосферу газы, производимые сгоранием в цилиндрах 2; причем в системе 10 выпуска имеется, по меньшей мере, один кислородный датчик 11.
Четыре инжектора 12 (по одному для каждого цилиндра 2) соединены с соответствующими впускными каналами 4, чтобы впрыскивать бензин циклически во впускные каналы 4; более того, четыре свечи 13 зажигания (по одной для каждого цилиндра 2) соединены с соответствующими цилиндрами, чтобы осуществлять циклически зажигание смеси, присутствующей внутри цилиндров 2.
Каждый цилиндр 2 связан с соответствующим поршнем 14, который скользит линейно вдоль цилиндра 2, и механически соединен с коленчатым карданным валом 15 посредством соединительного стержня 16, при этом карданный вал 15, в свою очередь, механически соединен с коробкой 17 передач посредством промежуточного сцепления 18 для передачи крутящего момента на ведущие колеса автомобиля (не показан).
Очевидно, что описанная ниже стратегия управления остается справедливой даже в присутствии конфигурации двигателя, отличающегося от уже проиллюстрированного примера; например, может быть использовано другое количество цилиндров, отличная компоновка цилиндров, может присутствовать турбокомпрессор, воздушный поток может управляться посредством электронного управления впускного клапана и т.д.
Наконец, двигатель 1 содержит электронный блок 19 управления, который управляет работой двигателя 1. Как уже упоминалось, во время холодного запуска двигателя 1 необходимо увеличивать количество впрыскиваемого бензина по сравнению с нормальной работой двигателя 1, чтобы компенсировать тот факт, что только некоторая часть бензина, впрыскиваемого в холодный двигатель 1, принимает участие в сгорании. Для этого, блок 19 управления содержит процессор 20, который управляет степенью обогащения впрыска бензина во время запуска двигателя; в частности, процессор 20 определяет величину и длительность обогащения впрыска бензина во время запуска двигателя 1. Степень обогащения впрыска бензина предпочтительно выражается как процентное содержание % Enrich; например, если процентное содержание % Enrich равно 20%, то инжекторы 12 приводятся в действие электронным блоком 19 управления так, чтобы впрыскивать дополнительные 20% бензина относительно стандартной работы двигателя 1, то есть относительно специфического количества эталонного бензина, используемого для номинальной калибровки системы (обычно используется бензин, специфицированный для типа контрольного испытания машины).
Альтернативный вариант осуществления используется для прямой калибровки уровней обогащения (и в основном любой другой переменной управления двигателя, которая должна адаптироваться для значения испаряемости топлива) для предельных значений испаряемости, с которыми планируется работать; в этом случае, указанные значения являются "абсолютными", а не дополнительными относительно стандартного эталонного значения. Тогда значение испаряемости, идентифицированное настоящей стратегией, позволяет получать значение, действительно требуемое для обогащения посредством интерполяции (и в основном, посредством функции испаряемости, которая даже может быть нелинейной).
Важно отметить, что двигатель 1 считается холодным, если с того времени, как двигатель 1 выключился, прошел некоторый интервал времени, который равен, по меньшей мере, интервалу, который требуется для обеспечения всеми компонентами двигателя 1 достижения температуры, эквивалентной температуре наружного воздуха, и, таким образом, больше не подвергаются влиянию тепла, выработанного двигателем 1 во время его предыдущего рабочего состояния. Например, можно предположить, что это время равно шести часам.
Как показано на фиг.2, процессор 20 содержит модуль 21 памяти, который содержит хранимое значение Vmem для испаряемости топлива, и вычислительный блок 22, который определяет значение процентного содержания обогащения впрыска % Enrich как функцию хранимого значения Vmem для испаряемости топлива и как функцию температуры ТН20 охлаждающей жидкости двигателя 1. Предпочтительно, вычислительный блок 22 содержит трехмерную матрицу, которая определяется экспериментально, и для каждой пары, содержащей хранимое значение Vmem для испаряемости топлива и температуру ТН20 охлаждающей жидкости, обеспечивает соответствующее значение для процентного содержания обогащения впрыска % Enrich.
Процентное содержание обогащения впрыска % Enrich варьируется во времени от некоторого исходного максимального абсолютного значения, обеспечиваемого вычислительным блоком 22, согласно вышеописанному способу, до конечного нулевого значения. Положительные значения процентного содержания в действительности показывают "обогащение", и, наоборот, отрицательные значения показывают "истощение", и возникают, например, когда эталонный бензин, используемый для номинальной калибровки системы, требует более богатой смеси относительно требований к бензину, который в действительности присутствует в баке транспортного средства. Предпочтительно, процентное содержание обогащения % Enrich создается посредством первого члена, который влияет на реальную концентрацию смеси, и второго члена остаточного корректирования, который влияет непосредственно на реальное количество бензина. Каждый член попадает на значение в зависимости от времени по закону экспоненциального спада. Постоянная времени спада первого члена концентрации меньше, чем постоянная времени спада второго члена остаточного корректирования, и, в частности, постоянная времени спада первого члена концентрации составляет приблизительно одну треть от постоянной времени спада второго члена остаточного корректирования. Постоянные времени вычисляются как функция хранимого значения (Vmem) и исходной температуры (ТН20) для испаряемости топлива.
В ответ на обновление хранимого значения (Vmem) для испаряемости топлива профиль обогащения при движении модифицируется в значениях величины и динамики его профиля затухания. Величина обогащения заново масштабируется на основе отношения между новым процентным содержанием обогащения % Enrich, определяемым на основе нового хранимого значения (Vmem) для испаряемости топлива, и исходным процентным содержанием обогащения. Динамика профиля затухания модифицируется путем обновления значений постоянной времени спада как функции нового хранимого значения (Vmem) для испаряемости топлива.
Перед выполнением холодного запуска двигателя 1 вычислительный блок 22 определяет прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска (обычно от 0 до 10) как функции хранимого значения Vmem для испаряемости топлива и как функции температуры охлаждающей жидкости двигателя 1. Предпочтительно, вычислительный блок 22 содержит трехмерную матрицу, которая определяется экспериментально, и для каждой пары, содержащей хранимое значение Vmem для испаряемости топлива и температуру ТН20 охлаждающей жидкости, обеспечивает (возможно, также посредством интерполяции) соответствующее прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска.
Процессор 20 дополнительно содержит блок 23 оценки, который определяет измеренное значение MarkMeas для качества запуска (обычно от 0 до 10) как функцию изменения во времени частоты вращения (число оборотов в минуту) двигателя 1 (то есть числа оборотов карданного вала 15 двигателя 1). В частности, во время запуска двигателя 1 и как показано на примере в графике с фиг.3, частота вращения двигателя 1 первоначально поддерживается вблизи очень низкого значения (скажем, от 200 до 400 оборотов в минуту), приводимой осевой нагрузкой, передаваемой стартерным электродвигателем; по существу, когда в цилиндрах 2 начинается сгорание бензина, частота вращения двигателя 1 быстро увеличивается до тех пор, пока она не достигнет заданного минимального значения (например, от 1000 до 1400 оборотов в минуту). Измеренное значение MarkMeas для качества запуска определяется после завершения заданного числа вспышек верхней мертвой точки (ВМТ) после начала увеличения частоты вращения двигателя 1, то есть после завершения заданного числа после верхних мертвых точек после начала увеличения частоты вращения двигателя 1. В частности, наблюдалось, что измеренное значение MarkMeas для качества запуска определяется с достаточной надежностью в начале третьей ВМТ, считая от точки, в которой происходит повышение частоты вращения двигателя 1.
Теоретический анализ обнаруживает, что можно управлять профилем повышения частоты вращения двигателя 1 посредством стратегий, которые имеют эффект только после четвертой эффективной вспышки, то есть от первой ВМТ после конца оценки запуска; таким образом, эффект стратегий управления двигателем 1 не влияет на упомянутую оценку, когда запуск оценивается на основе эффектов частоты вращения двигателя 1 только первых трех вспышек.
Альтернативно, измеренное значение MarkMeas для качества запуска могло бы определяться, как только частота вращения двигателя 1 достигла некоторого числа оборотов (например, 800 оборотов в минуту); другими словами, считается, что фаза запуска успешно завершается, как только частота вращения двигателя 1 достигла заданного числа оборотов.
Либо прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска, либо измеренное значение MarkMeas для качества запуска передаются в вычислительный блок 22, который определяет величину коррекции Vcorr хранимого значения Vmem для испаряемости топлива как функцию сравнения между измеренным значением MarkMeas для качества запуска и прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска.
Как правило, хранимое значение Vmem для испаряемости топлива снижается, если прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска лучше, чем измеренное значение MarkMeas для качества запуска, и хранимое значение Vmem для испаряемости топлива повышается, если прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска хуже, чем измеренное значение MarkMeas для качества запуска; при этом общее правило основано на том предположении, что если прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска хуже, чем измеренное значение MarkMeas для качества запуска, то присутствует сорт бензина, который имеет более высокую летучесть, чем ожидалось, и наоборот. Очевидно, что есть исключения из общего правила, описанного выше, и эти исключения будут подробно сформулированы далее.
Например, величина коррекции Vcorr может быть получена путем умножения на постоянный множитель разности между измеренным значением MarkMeas для качества запуска и прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска. Постоянный множитель принимает два различных значения в зависимости от того, является ли разность между измеренным значением (MarkMeas) для качества запуска и прогнозируемым значением (MarkPred) для качества запуска положительной. Предпочтительно, если разность между измеренным значением MarkMeas для качества запуска и прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска по абсолютному значению ниже заданного порогового значения (например, 0,5), то величине коррекции Vcorr присваивается нулевое значение.
Либо величина коррекции Vcorr, либо хранимое значение Vmem для испаряемости топлива подаются в блок 25 обновления, который обновляет хранимое значение Vmem для испаряемости топлива, содержащееся в модуле 21 памяти, путем применения величины коррекции Vcorr к хранимому значению Vmem.
Таким образом, как только определяется измеренное значение MarkMeas для качества запуска, текущее процентное содержание обогащения % Enrich может быть модифицировано на основе разности между измеренным значением MarkMeas для качества запуска и прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска, то есть на основе величины коррекции Vcorr нового хранимого значения Vmem для испаряемости топлива, которое было только что вычислено; в частности, текущее процентное содержание обогащения % Enrich может приращиваться, если измеренное значение MarkMeas для качества запуска значительно хуже, чем прогнозируемое значение MarkPred для качества запуска и наоборот.
Важно отметить, что величина коррекции Vcorr считается значительной, и таким образом она применяется к хранимому значению Vmem для испаряемости топлива, чтобы обновить упомянутое хранимое значение Vmem для испаряемости топлива, если выполняются некоторые условия.
Величина коррекции Vcorr считается значительной только в случае прогретого двигателя или же, когда произошел некоторый интервал времени с того момента, как двигатель выключился, который равен интервалу времени, требуемому для обеспечения достижения всеми компонентами двигателя 1 температуры, эквивалентной температуре наружного воздуха, и таким образом, больше не подвергаются влиянию тепла, выработанного двигателем 1 во время его предыдущего рабочего состояния. Кроме того, величина коррекции Vcorr считается значительной, только если исходная температура ТН20 охлаждающей жидкости двигателя 1 перед запуском находится в пределах заданного диапазона температур, в котором испаряемость топлива влияет на качество запуска (верхний предел), и каждый компонент системы запуска является идеально функциональным и ведет себя с высокой повторяемостью (нижний предел); например, в пределах диапазона температур между -25°С и 10°С. Другой существенной особенностью, чтобы считать запуск значительным, является то, что последнее обстоятельство не критично относительно повторяемости его оценки, то есть не возникает условия, которое не полностью охватывается известным случаем экспериментальных данных, подходящих для полного задания поведения системы; причем запуски, которые, например, происходят на значительной высоте над уровнем моря, имеют тенденцию исключаться.
Наконец, величина коррекции Vcorr не считается значительной в присутствии сигналов о неисправности двигателя, которые могут влиять на качество запуска и обеспечиваются стандартной диагностикой электронного блока 19 управления или если определяется условие неисправности двигателя 1, несмотря на то что даже не выявляется бортовой диагностической системой. Некоторые примеры сигналов о неисправности двигателя 1, которые являются внешними относительно системы запуска и стандартной диагностикой электронного блока 19 управления, представляют собой: сигнал "низкого напряжения батареи", сигнал "осечки", сигнал "отказа системы впрыска", сигнал "отказа системы подачи бензина", сигнал "отказа датчика температуры охлаждающей жидкости", сигнал "отказа датчика частоты вращения двигателя" или сигнал "отказа датчика углового положения распределительного вала".
Чтобы определить условие неисправности двигателя, которое не сигнализируется стандартной диагностической системой электронного блока 19 управления, блок 25 обновления использует число ВМТ каждого проблематичного запуска двигателя 1, который приводит к остановке двигателя 1; если значение коэффициента ошибок превышает заданное пороговое значение, то определяется условие неисправности двигателя 1. Коэффициент ошибок становится равным нулю после заданного числа непрерывно следующих друг за другом и непроблематичных холодных запусков.
Альтернативный способ обнуления коэффициента ошибок заключается в том, чтобы детектировать непроблематичный запуск (или один повторный запуск в последовательности), который происходит в пределах заданного максимального числа попыток; повторный запуск классифицируется как n-ая попытка последовательности, если он происходит в пределах максимального времени от предыдущего запуска (например, 10 минут).
Холодный запуск двигателя 1 оценивается как проблематичный, если число ВМТ, характеризующих фазу, которая предшествует началу установившейся работы двигателя (частота вращения двигателя 1 больше заданного значения, обычно 800 оборотов), превышает заданный порог; второй путь оценки запуска как проблематичного, заключается в том, чтобы установить, что разность между текущей оценкой прогнозируемого значения MarkPred для качества запуска и измеренного значения MarkMeas для качества запуска больше заданного порогового значения.
Альтернативно, блок 25 обновления мог бы определять условие неисправности двигателя, которое не сигнализируется стандартной диагностикой электронного блока 19 управления, когда среднее из самых последних измеренных значений MarkMeas для качества запуска ниже заданного порогового значения (возможно, варьируемого как функция температуры наружного воздуха). Тогда блок 25 обновления снова мог бы определять условие неисправности двигателя, которое не сигнализируется стандартной диагностикой электронного блока 19 управления, когда средняя из разностей между самыми поздними прогнозируемыми значениями MarkPred для качества запуска и соответствующими измеренными значениями MarkMeas для качества запуска превышает заданное пороговое значение.
Что касается вычисления величины коррекции Vcorr хранимого значения Vmem для испаряемости топлива, важно подчеркнуть, что условие проблематичного запуска двигателя 1 определяется, когда вместо ожидания конца оценки, которая проходит медленно (при условии невозможности детектирования начала установившейся работы двигателя), и без возможности подать дополнительное информативное значение (как только номинальная мощность становится очень плохой и нет конкретной точки узнать ее точное конечное значение), выполняется 'аварийное' вычисление значения. Величина коррекции Vcorr в действительности устанавливается равной заданному значению DeltaVemergency; следовательно, получается аварийное значение Vemergency для испаряемости топлива, равное исходному значению запуска Vmem за вычетом значения DeltaVemergency.
Эффект этого действия, при событии проблематичного запуска, заключается в том, чтобы обеспечить сверхвысокий уровень обогащения с целью содействовать запуску двигателя 1 любым средством; причем обогащение соответствует значению испаряемости, равному полученному значению Vemergency.
Заданное значение DeltaVemergency обычно бывает таким, что оно заставляет величину Vemergency принимать значения, близкие к тем, которые находятся внизу шкалы для испаряемости топлива.
Было установлено, что величина коррекции Vcorr значения Vmem испаряемости топлива вычисляется, только когда температура окружающей среды такова, что различная испаряемость топлива, как видно, имеет воздействие на качество запуска (например, когда температура ТН20 охлаждающей жидкости ниже 10°С), и применяется вышеописанная последовательность условий; при этом условия могут быть кратко подытожены тем фактом, что двигатель 1 находится не при условиях повторного запуска (но после предыдущего запуска прошло достаточно времени, чтобы прогреть двигатель 1), не имеется никакого отказа, детектируемого стандартной бортовой диагностической системой, нет никакой неисправности, детектируемой стандартной бортовой диагностической системой, и вызывающей предыдущий плохой или неудавшийся запуски; машина находится на незначительной высоте над уровнем моря, и температура ТН20 охлаждающей жидкости не ниже крайне опасного значения (например, -25°С), которая указывает на возможный предел повторяемости и надлежащее функционирование компонентов, и может привести к нежелательной неопределенности, касающейся измеренного значения MarkMeas номинальной мощности для качества запуска. Важно отметить, что, тем не менее, в каждой из вышеупомянутых ситуаций обеспечивается последовательность действий, чтобы всегда пытаться достичь запуска двигателя 1.
Если делается вывод, что двигатель 1 находится в состоянии повторного запуска, то возможность обеспечения чрезмерного обогащения при событии проблематичного запуска и, если нужно, снижения хранимого значения Vmem для испаряемости топлива остается в силе. Поскольку желательно ограничить использование аварийного действия только теми случаями, когда это абсолютно необходимо, то для обеспечения возможности этого применяются более ограничительные условия, например, посредством использования назначенного порога для идентификации проблематичного запуска, который обычно является более жестким, чем номинальный порог (таким образом, более высокий порог для разности между прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска и измеренным значением MarkMeas для качества запуска).
Кроме того, аварийное обогащение повторного запуска разрешается, только если с некоторой степенью определенности возможно исключить наличие неисправностей системы, не сигнализируемых стандартной диагностикой и ответственных за проблематичный запуск (некоторая ситуация, которая может быть идентифицирована посредством проверки значения упомянутого показателя отказа), и если хранимое значение Vmem для испаряемости топлива является достаточно высоким, чтобы рассматриваться потенциально проблематичным из-за мнения о том, что он мог быть вызван; поскольку было обнаружено, что имеется значение испаряемости топлива (ниже обозначенное как V_recovery), которое соответствует обогащению, способному заставить машину остановиться в пределах заданного числа попыток (обычно две), независимо от типа действительно имеющейся испаряемости, аварийное действие может быть санкционировано посредством исследования того, является ли значение Vmem больше упомянутого V_recovery.
Наконец, дополнительное условие для обеспечения возможности аварийного действия повторного запуска обеспечивается тем фактом, что предыдущий запуск также был проблематичным: если машина раньше запускалась хорошо, совершенно невероятно, что испаряемость топлива могла бы быть ответственна за проблематичный повторный запуск. Вероятная доступность, из электронного блока 19 управления, информации, касающейся уровня топлива в баке, могла бы быть дополнительным фактором, обеспечивающим надежность в отношении разрешения аварийного действия повторного запуска; причем тот факт, что уровень топлива повысился, показывает, что бак дозаправлен, и, следовательно, что значение испаряемости топлива могло измениться.
Если во время запуска/повторного запуска машины из бортовой диагностической системы принимается сигнал неисправности, то идентификация испаряемости считается ложной, и значение испаряемости топлива используется для вычисления обогащения, которое является более правдоподобным и задается имеющейся информацией. Один способ осуществления концепции правдоподобия задается путем использования самого последнего хранимого значения Vmem для испаряемости топлива, которое имеет заданное повышение относительно измеренного значения MarkMeas номинальной мощности для качества запуска, которое отличается от прогнозируемого значения MarkPred для качества запуска менее, чем на гистерезис, что приводит, как описано выше, к нулевой величине коррекции Vcorr, так в действительности представляя порог для подтверждения точности оценки, которая была сделана ранее. Это значение в основном представляет эталонное значение Vref испаряемости топлива, которое зависит от значений, используемых в предшествующих запусках.
Следовательно, если оценка не может быть сделана из-за неисправностей, которые модифицируют поведение системы, то применяемое процентное содержание обогащения впрыска % Enrich определяется как функция хранимого эталонного значения Vref для испаряемости топлива.
Хранимое значение Vmem для испаряемости топлива устанавливается равным самому правдоподобному значению, даже если неисправность детектируется в следующие после запуска моменты.
Если система детектирует отказ, не детектируемый стандартной диагностической системой, то идентификация приводит к состоянию восстановления, которое, как уже утверждалось, будет оставаться в силе до тех пор, пока, например, не будет детектирован первый непроблематичный запуск/повторный запуск в пределах некоторого заданного максимального числа попыток. На всем протяжении этого времени система функционирует в состоянии восстановления, во время которого хранимое значение Vmem для испаряемости топлива устанавливается равным ранее описанному значению V_recovery, которое соответствует обогащению, способному заставить машину запускаться в пределах некоторого допустимого числа попыток (обычно две), независимо от типа действительно имеющейся испаряемости.
Если номинальная мощность не оценивается как полностью ожидаемая, например, из-за того, что машина находится на значительной высоте над уровнем моря, или же температура, при которой происходит запуск, ниже крайне опасного значения, только вероятность обеспечения избыточного обогащения при событии проблематичного запуска сохраняется действующей. В указанном случае назначенный порог тоже используется для идентификации проблематичного запуска, который обычно строже, чем номинальный порог, для того чтобы избежать наличия вспомогательного средства для аварийного действия, если в этом нет крайней необходимости, и избыточное обогащение допускается, только если оцененная испаряемость топлива больше значения V_recovery и если с некоторой степенью определенности можно исключить наличие неисправностей системы (посредством оценки показателя отказа, описанного выше). В описанном случае аварийное действие относится просто к обогащению, хотя, в отличие от предыдущих случаев, не включает в себя обновление хранимого значения Vmem для испаряемости топлива.
Как уже утверждалось выше, во время запуска двигателя 1 частота вращения двигателя 1 первоначально поддерживается вблизи очень низкого значения (скажем, между 200 и 400 оборотами в минуту), приводимой осевой нагрузкой, передаваемой стартерным электродвигателем; по существу, когда в цилиндрах 2 начинается сгорание бензина, частота вращения двигателя 1 быстро увеличивается до тех пор, пока она не достигнет заданного минимального значения (скажем, между 1000 и 1400 оборотами в минуту). Если холодный запуск двигателя 1 совершается удовлетворительно, то блок 23 оценки определяет измеренное значение MarkMeas для качества запуска как функцию задержки, с которой происходит повышение частоты вращения двигателя 1 и/или как функцию скорости повышения частоты вращения двигателя 1.
Один возможный способ определения измеренного значения MarkMeas для качества запуска состоит в присвоении измеренному значению MarkMeas для качества запуска некоторого постоянного положительного начального значения, равного 9; причем если в пределах заданного абсолютного числа вспышек с начала запуска не детектируется заметного повышения частоты вращения двигателя, то постоянное избыточное значение (например, 0,38) вычитается из начального значения для каждой ВМТ, которая проходит между началом запуска двигателя 1 и началом установившейся работы двигателя, которое может идентифицироваться из того факта, что частота вращения (число оборотов в минуту) двигателя 1 превышает заданное пороговое значение.
Таким образом, измеренное значение MarkMeas для качества запуска изменяется с каждой ВМТ до тех пор, пока оно не перекроется с конечным значением. В этом случае настроечное значение представляет собой функцию задержки, с которой происходит повышение частоты вращения двигателя 1. Наоборот, при событии, когда в пределах заданного абсолютного числа вспышек от начала запуска, детектируется заметное повышение частоты вращения двигателя или существенное значение (больше порогового) для разности числа оборотов между значением, полученным на n-вспышке, и самым поздним выведенным значением, предшествующим абсолютной первой вспышке двигателя 1, настроечное значение, выбранное из диапазона (от +1 до -2,75), применяется к начальному значению MarkMeas для качества запуска посредством сравнения скорости повышения частоты вращения двигателя 1 с эталонной скоростью повышения. Таким образом, во втором случае настроечное значение является функцией скорости повышения частоты вращения двигателя 1. Способ, который был только что описан, особенно эффективен для тех систем, в которых запуск происходит строго повторяемым способом, и в которых таким образом можно знать точно ВМТ, в которой следует ожидать первую эффективную вспышку. В этом случае справедливо оценивать повышение частоты вращения двигателя в пределах заданного абсолютного числа вспышек от начала запуска. Например, это бывает в случае последовательного фазированного запуска. В случае запуска с более низким уровнем повторяемости поведения между выполнением впрыскивания и повышением частоты вращения двигателя (например, при запуске "полной группы") предпочтительным является альтернативный вариант осуществления, в котором первое настроечное значение, которое является функцией задержки, с которой происходит повышение частоты вращения двигателя 1, вычитается из начального значения, присвоенного измеренному значению MarkMeas для качества запуска, и второе настроечное значение, которое является функцией скорости повышения частоты вращения двигателя 1, суммируется алгебраически. В этом случае способ применяет поиск первой эффективной вспышки или поиск вспышки, которая приводит к разности частоты вращения двигателя между двумя непрерывно следующими друг за другом ВМТ, которая больше дисперсии приводного электродвигателя. Начиная с указанной ВМТ, скорость повышения оценивается как разность между значением частоты вращения двигателя после заданного числа ВМТ и значением, предшествующим ВМТ, в которой происходит повышение частоты вращения двигателя. На основе величины скорости повышения вычисляется настройка с использованием вышеописанного способа. Для каждой ВМТ, которая попадается между началом запуска и первой эффективной вспышкой (возможно, за исключением первых n ВМТ, где n представляет собой заданное число, например, 1 или 2), постоянное избыточное значение (например, 0,38) вычитается из начального MarkMeas качества запуска. В событии, когда не детектируется значительная скорость повышения частоты вращения двигателя 1, будет только одна оценка на одну задержку, которая будет считаться завершенной, когда частота вращения двигателя превышает заданное пороговое значение, в эффекте, определяющем установившуюся работу двигателя.
Согласно другому варианту осуществления используется задержка каждой ВМТ для обеспечения нелинейного снижения номинальной мощности.
В каждом случае значения настройки и эталонная скорость повышения частоты вращения двигателя 1 должны выбираться соответствующим образом, чтобы подгонять их к конкретным особенностям исследуемой системы, поскольку каждый двигатель работает отлично от других двигателей, и они могут быть вычислены как функция температуры запуска.
В то же время было обнаружено, что способ, используемый блоком 23 оценки для определения измеренного значения MarkMeas для качества запуска, должен адаптироваться к функциональным характеристикам двигателя 1, или к способу, которым двигатель управляется.
Как утверждалось ранее, измеренное значение MarkMeas для качества запуска обычно составляет от 0 до 10; так что блок 23 оценки обеспечивается соответствующим насыщением таким образом, чтобы поддерживать измеренное значение MarkMeas для качества запуска постоянно в диапазоне от 0 до 10.
Если запуск является проблематичным, то номинальная мощность прогрессивно падает до тех пор, пока не определятся условия для идентификации условий проблематичного запуска, которые приводят к разрешению аварийного избыточного обогащения.
Извлечение ключа зажигания при осуществлении оценки и, следовательно, в случае двигателя, который не работает надлежащим образом (оценка, действительно, заканчивается идентификацией повышения частоты вращения двигателя или частоты вращения двигателя 1, которая больше заданного порога, например, 800 оборотов в минуту), является симптоматическим для неудавшегося запуска и, как таковое, приводит к установке номинальной мощности на ноль.
Если ключ зажигания вынимается после того, как активизировано аварийное действие, то это подействует только на значение MarkMeas номинальной мощности, которое переустанавливается соответствующим образом и не влияет на обновление хранимого значения Vmem для испаряемости топлива, которое уже установлено и убавляется на некоторое значение таким образом, чтобы сделать хранимое значение Vmem для испаряемости топлива соответствующим минимально летучему топливу.
Если ключ зажигания вынимается перед аварийным действием, то нулевое значение измеренной номинальной мощности MarkMeas для качества запуска используется для вычисления величины коррекции Vcorr для корректирования хранимого значения Vmem для испаряемости топлива путем сравнения с прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска, как обсуждалось ранее.
Однако, если ключ зажигания вынимается перед прохождением некоторого числа ВМТ, которое меньше заданного порогового значения (например, 4), то номинальная мощность устанавливается равной нулю, хотя это не влияет на цель обновления хранимого значения Vmem для испаряемости топлива или любой активизации избыточного обогащения; это позволяет избежать классификации попытки, которая сразу прерывается водителем, вручную дезактивизирующим пусковой двигатель из-за неудавшегося запуска.
Выше было описано, как удаление ключа зажигания при продолжающейся оценке может привести к определению неудавшегося запуска, и, как следствие, показатель отказа для определения неисправностей, не сигнализируемый стандартной диагностической системой, приращивается на приращение на основе числа пройденных ВМТ и на основе того, было ли активизировано аварийное действие, или было время его предотвратить.
Согласно предпочтительному варианту осуществления хранимое значение Vmem для испаряемости топлива обновляется как функция величины коррекции Vcorr посредством использования автоматической обработки достоверности, осуществляемой в блоке 25 обновления. Хранимое значение Vmem для испаряемости топлива считается подтвержденным, если разность между измеренным значением MarkMeas для качества запуска и прогнозируемым значением MarkPred для качества запуска по абсолютному значению ниже заданного порогового значения (например, 0,5). Когда хранимое значение Vmem для испаряемости топлива подтверждается, значение сохраняется как эталонное значение Vref, которое принимает значимость эталона относительно значения испаряемости топлива; другими словами, переменная Vref представляет "правдоподобное" значение для испаряемости топлива, которое может быть использовано в случае события "ослепления" стратегии из-за неисправности, детектируемой стандартной диагностической системой.
Автоматическая обработка достоверности основана на количестве следующих друг за другом подтверждений хранимого значения Vmem для испаряемости топлива во время предыдущих холодных запусков.
Для каждого подтверждения степень достоверности увеличивается на некоторое значение, которое является функцией температуры ТН20 охлаждающей жидкости двигателя при запуске, и эталонное значение Vref для испаряемости топлива равно хранимому значению Vmem для испаряемости топлива. Когда такое подтверждение не получается, степень достоверности в эталонном значении Vref испаряемости уменьшается на заданное значение. Одновременно дискретное значение для испаряемости топлива вычисляется на основе величины коррекции (Vcorr) (функция разности между измеренным значением MarkMeas номинальной мощности и прогнозируемым значением MarkPred номинальной мощности) в случае идентификации номинальной мощности; таким образом, уменьшая хранимое значение Vmem для испаряемости топлива на заданное значение DeltaVemergency, и, действительно, устанавливая его непосредственно равным значению, близкому к минимальному значению испаряемости при событии аварийного действия. Хранимое значение Vmem для испаряемости топлива вычисляется посредством средневзвешенной величины между эталонным значением и идентифицированным дискретным значением, в котором весовой множитель, ассоциированный с эталонным значением Vref, равен степени достоверности.
В случае идентификации неаварийного состояния вычисление хранимого значения Vmem для испаряемости топлива непосредственно следует после дискретного вычисления, и новое процентное содержание обогащения впрыска % Enrich вычисляется на основе нового хранимого значения Vmem для испаряемости топлива. В случае идентификации аварийного состояния вычисление обогащения проводится непосредственно на основе дискретного значения (так, чтобы получить максимальное обогащение во время запуска), и только в конце запуска вычисляется значения Vmem испаряемости, которое должно быть использовано для последующего пути.
Введение концепции степени достоверности имеет преимущество фильтрации возможных ошибочных идентификаций, обусловленных возникновением дискретных проблем, не детектируемых диагностической системой, или невоспроизводимых случайных событий в поведении двигателя для возбуждения этого обогащения. Таким образом, достигается идентификация, которая постепенно происходит быстрее более длительных продолжающихся явлений (степень достоверности прогрессивно снижается до тех пор, пока она не достигнет нуля, причем в этой точке средневзвешенная величина больше не имеет эффекта) с исключением малозначительных возмущений.
Первый раз, когда должно подтверждаться новое значение испаряемости бензина, оно переписывается в эталонную переменную Vref для испаряемости топлива и присваивается степени достоверности, равной приращению этого значения.
Концептуально вышеописанная ситуация эквивалентна запуску, когда средневзвешенная величина вычисляется между дискретным значением испаряемости, которое было только что определено, и эталонным значением Vref испаряемости, в котором весовые множители представляют собой функцию количества подтверждений эталонного значения Vref для испаряемости топлива во время предыдущих холодных запусков двигателя 1 и температуры, при которой эти подтверждения были сделаны.
Информация, касающаяся уровня топлива в баке, составляет следующее условие для уменьшения/обнуления степени достоверности эталонного значения Vref испаряемости.
Альтернативно, значение Vmem испаряемости топлива может определяться через средневзвешенную величину, которая применяет дискретное значение испаряемости, которое было только что вычислено, и предыдущие подтвержденные значения испаряемости. В этом случае весовые множители для каждого эталонного значения испаряемости могут также быть, в дополнение к количеству подтверждений, функцией срока, в который имеет место каждое подтверждение; таким образом, самые старые подтверждения могут быть удалены.
Согласно одному возможному варианту осуществления сигнал от кислородного датчика 11, расположенного в системе 10 выпуска, может быть использован для проверки правильности ранее определенной величины коррекции Vcorr, когда сигнал из датчика еще не может ожидаться, так что датчик не работает во время самых первых фаз запуска.
Согласно дополнительному варианту осуществления значение Vmem испаряемости топлива, используемое для модификации обогащения смеси, может быть использовано для модификации параметров, которые управляют компенсацией эффекта пленки текучей среды, (также известного как "смачивание стенок"), в частности, что касается компенсации упомянутого явления, когда холодно, и таким образом, для температур ниже заданного порога. Эффект пленки обусловлен тем фактом, что бензин, распыляемый каждым инжектором 12, при попадании на стенки впускного канала 4 осаждается на них, и затем испаряется снова со своей собственной динамикой, чтобы участвовать в последующих фазах сгорания; причем эффект пленки отвечает за управляемость и выделения в переходных процессах и является особенно значительным, когда двигатель 1 является холодным.
Различные экспериментальные испытания показали, что описанный способ определения испаряемости топлива и последующего выполнения холодного запуска двигателя внутреннего сгорания имеет многочисленные преимущества; в частности, он способен быстро и с хорошей степенью точности определять испаряемость используемого бензина, таким образом обеспечивая возможность идеального выполнения холодного запуска при любых климатических условиях. Благодаря осуществлению описанного способа определения испаряемости топлива один и тот же двигатель может продаваться на всех рынках мира без специальной адаптации к характеристикам сортов бензина на отдельных локальных рынках, так что двигатель, по существу, полностью способен адаптироваться сам по себе на основе определения испаряемости используемого топлива.