СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ ДАТЧИКА ВЛАЖНОСТИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к двигателю внутреннего сгорания.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя могут быть выполнены с 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. Они, например, могут включать в себя различные датчики расхода, температуры, давления, кислорода и влажности. Поскольку точность оценки EGR полагается на правильное функционирование различных датчиков, используется периодическая диагностика датчиков.
Однако влажность часто остается постоянной в течение цикла езды. Если влажность изменяется, может быть трудно определять, изменилась ли влажность вследствие изменения температуры, присутствия дождя, мойки машины, или обусловлено ли изменение ухудшением характеристик датчика. Таким образом, выполнение контроля рациональности для проверки функционирования датчика влажности может быть затруднительным.
Один из примерных подходов для диагностирования датчика влажности проиллюстрирован Ксиао и другими в US 7715976, дата публикации 11 мая 2010 года. 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 во выпускном коллекторе, и влажностью окружающей среды, оцененной третьим датчиком влажности, расположенным вне двигателя. Показания датчиков сравниваются при условиях, когда ожидается, что все показания датчиков должны быть по существу равными, таких как при условиях 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.
Авторы в материалах настоящей заявки идентифицировали потенциальную проблему у такого подхода. 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.
РАСКРЫТИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Соответственно предусмотрены варианты осуществления для диагностирования датчика влажности на основании корреляции с выходным сигналом из датчика состава газов на впуске. Один из примерных способов содержит указание ухудшения характеристик датчика влажности на основании выходного сигнала датчика влажности и выходного сигнала из датчика газов на впуске.
Таким образом, выходной сигнал датчика состава газов на впуске может использоваться для определения, ухудшились ли характеристики датчика влажности. Например, в выбранных условиях, когда влажность всасываемого воздуха, поступающего в двигатель, повышается, уменьшается концентрация кислорода воздуха. Это происходит потому, что водяной пар замещает воздух в объеме всасываемого воздуха, поступающего в двигатель, таким образом понижая концентрацию кислорода всасываемого воздуха. Если датчик влажности выявляет повышение влажности, а датчик состава газов на впуске не обнаруживает соответствующего уменьшения концентрации кислорода всасываемого воздуха, датчик влажности может быть ошибочно определяющим, что влажность изменилась, и, таким образом, может указываться ухудшение характеристик датчика влажности.
В одном аспекте заявлена система для диагностики датчика влажности, содержащая: систему рециркуляции отработавших газов (EGR); датчик влажности, расположенный в системе впуска двигателя; датчик состава газов на впуске, расположенный в системе впуска двигателя ниже по потоку от датчика влажности; и контроллер, включающий в себя команды для: когда EGR отключена и если выходной сигнал из датчика влажности изменяется на более чем пороговую величину, указания ухудшения характеристик датчика влажности на основании выходного сигнала датчика влажности и выходного сигнала из датчика состава газов на впуске.
В дополнительных аспектах раскрыто, что контроллер выполнен с возможностью отключения EGR во время работы двигателя на холостом ходу; контроллер выполнен с возможностью отключения EGR в ответ на цикл проверки датчика влажности; если выходной сигнал из датчика влажности увеличивается на более чем пороговую величину, контроллер включает в себя команды для указания ухудшения характеристик датчика влажности, если выходной сигнал из датчика состава газов на впуске является меньшим, чем вторая пороговая величина; если выходной сигнал из датчика влажности уменьшается на более чем пороговую величину, контроллер включает в себя команды для указания ухудшения характеристик датчика влажности, если выходной сигнал из датчика состава газов на впуске является большим, чем вторая пороговая величина; датчик состава газов на впуске измеряет концентрацию кислорода всасываемого воздуха; контроллер включает в себя команды для, когда EGR включена, настройки величины EGR, направляемой в систему впуска двигателя, на основании выходного сигнала датчика влажности; датчик влажности расположен в первом впускном канале системы впуска, и система для диагностики датчика влажности дополнительно содержит трубопровод принудительной вентиляции картера, присоединяющий картер двигателя ко второму впускному каналу системы впуска.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего подробного описания полезной модели, взятого отдельно или вместе с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие полезной модели, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании полезной модели. Она не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного объекта полезной модели, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает примерную систему двигателя.
Фиг. 2 показывает блок-схему, иллюстрирующую способ проверки датчика влажности согласно варианту осуществления настоящего раскрытия.
Фиг. 3 показывает диаграмму, иллюстрирующую интересующие параметры во время проверки датчика влажности согласно варианту осуществления настоящей полезной модели.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Фиг. 1 показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 110 внутреннего сгорания и парные турбонагнетатели 120 и 130. В качестве одного из неограничивающих примеров система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Впускной канал 140 может включать в себя воздушный фильтр 156. По меньшей мере, часть всасываемого воздуха (MAF_1) может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано на 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха (MAF_2) может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано на 144. Воздух, поступающий во впускной канал 140, может регулироваться посредством дросселя 102 системы впуска воздуха (AIS). Положение дросселя AIS может настраиваться системой управления посредством привода 104 дросселя AIS, с возможностью связи присоединенного к системе 190 управления.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха (MAF_1) может сжиматься посредством компрессора 122, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом вторая часть совокупного всасываемого воздуха (MAF_2) может сжиматься посредством компрессора 132, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг. 1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель. В некоторых примерах впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе и/или датчик 183 температуры впускного коллектора, каждый на связи с системой 190 управления. Впускной канал 149 может включать в себя охладитель 154 воздуха и/или дроссель 158. Положение дросселя может настраиваться системой управления посредством привода 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к системе 190 управления. Как показано на фиг. 1, первый клапан 152 рециркуляции компрессора (CRV1) и второй клапан 153 рециркуляции компрессора (CRV2) могут быть предусмотрены, чтобы избирательно рециркулировать всасываемый воздух вокруг каскадов компрессора турбонагнетателей 120 и 130 через каналы 150, 151 рециркуляции.
Двигатель 110 может включать в себя множество цилиндров, два из которых показаны на фиг. 1 в качестве 20A и 20B. Отметим, что в некоторых примерах двигатель 110 может включать в себя более чем два цилиндра, к примеру 3, 4, 5, 6, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поделены поровну и скомпонованы в V-образной конфигурации в ряд с одним из цилиндров 20A и 20B. Цилиндры 20A и 20B из числа других цилиндров двигателя могут быть идентичными в некоторых примерах и включать в себя идентичные компоненты. По существу, будет подробно описан один цилиндр 20A. Цилиндр 20A включает в себя камеру 22A сгорания, определенную стенками 24A камеры сгорания. Поршень 30A расположен в пределах камеры 22A сгорания и присоединен к коленчатому валу 34 посредством шатуна 32A. Коленчатый вал 34 может включать в себя датчик 181 числа оборотов двигателя, который может идентифицировать скорость вращения коленчатого вала 34. Датчик 181 числа оборотов двигателя может осуществлять связь с системой 190 управления, чтобы давать возможность определения числа оборотов двигателя. Цилиндр 20A может включать в себя свечу 70A зажигания для подачи искры зажигания в камеру 22A сгорания. Однако в некоторых примерах свеча 70A зажигания может быть не включена в состав, например, в тех случаях, когда двигатель 110 выполнен с возможностью обеспечивать сгорание посредством воспламенения от сжатия. Камера 22A сгорания может включать в себя топливную форсунку 60A, которая в этом примере сконфигурирована в качестве топливной форсунки с впрыском во впускные каналы. Однако в других примерах топливная форсунка 60A может быть сконфигурирована в виде форсунки непосредственного впрыска в цилиндр.
Цилиндр 20A дополнительно может включать в себя по меньшей мере один впускной клапан 40A, приводимый в действие посредством привода 42A впускного клапана, и по меньшей мере один выпускной клапан 50A, приводимый в действие посредством привода 52A выпускного клапана. Цилиндр 20A может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов наряду с ассоциированными приводами клапанов. В этом конкретном примере приводы 42A и 52A сконфигурированы в виде кулачковых приводов, однако в других примерах могут использоваться электромагнитные приводы клапанов (EVA). Привод 42A впускного клапана может приводиться в действие для открывания и закрывания впускного клапана 40A, чтобы впускать всасываемый воздух в камеру 22A сгорания через впускной канал 162, сообщающийся с впускным коллектором 160. Подобным образом привод 52A выпускного клапана может приводиться в действие для открывания и закрывания выпускного клапана 50A, чтобы выпускать продукты сгорания из камеры 22A сгорания в выпускной канал 166. Таким образом, всасываемый воздух может подаваться в камеру 22A сгорания через впускной канал 162, и продукты сгорания могут выпускаться из камеры 22A сгорания через выпускной канал 166.
Должно быть понятно, что цилиндр 20B или другие цилиндры двигателя 110 могут включать в себя одинаковые или подобные компоненты цилиндра 20A, как описано выше. Таким образом, всасываемый воздух может подаваться в камеру 22B сгорания через впускной канал 164, и продукты сгорания могут выпускаться из камеры 22B сгорания через выпускной канал 168. Отметим, что в некоторых примерах первый ряд цилиндров двигателя 110, в том числе цилиндр 20A, а также другие цилиндры могут выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 166, а второй ряд цилиндров, в том числе цилиндр 20B, а также другие цилиндры могут выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 168.
Продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 110 через выпускной канал 166, могут направляться через выпускную турбину 124 турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, для того чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, как описано выше. В качестве альтернативы некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 166, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, как управляется регулятором 128 давления наддува. Положение регулятора 128 давления наддува может управляться приводом, как указано системой 190 управления. Например, соленоидный клапан может модулировать давление между давлением воздуха во впускном канале 142, расположенном выше по потоку от компрессора 122, и давлением воздуха во впускном канале 149, расположенном ниже по потоку от компрессора 122.
Подобным образом продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 110 через выпускной канал 168, могут направляться через выпускную турбину 134 турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, для того чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 168, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, как управляется регулятором 138 давления наддува. Положение регулятора 138 давления наддува может управляться приводом, как указано системой 190 управления.
В некоторых примерах выпускные турбины 124 и 134 могут быть сконфигурированы в виде турбин с переменной геометрией, в силу чего ассоциированные приводы 125 и 135 могут использоваться для настройки положения лопастей импеллера турбины, чтобы менять уровень энергии, который получается из потока отработавших газов и сообщается своему соответственному компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимо менять геометрию выпускных газовых турбин 124 и 134 посредством их соответственных приводов 125 и 135.
В некоторых вариантах осуществления система 100 двигателя может включать в себя систему рециркуляции отработавших газов (EGR). В изображенном примере система 100 двигателя может включать в себя канал 108 EGR низкого давления (LP-EGR) для рециркуляции, по меньшей мере, некоторого количества отработавших газов из выпускного канала 170, ниже по потоку от турбины 124, во впускной канал 142, выше по потоку от компрессора 122. Канал 108 LP-EGR может включать в себя клапан 109 LP-EGR для управления потоком EGR (то есть количеством рециркулированных отработавших газов) через канал, а также охладитель 111 EGR для понижения температуры отработавших газов, протекающих через канал EGR, перед рециркуляцией на впуск двигателя. Система 10 двигателя дополнительно или в качестве альтернативы может включать в себя канал 112 EGR высокого давления (HP-EGR) для рециркуляции отработавших газов из места выше по потоку от турбины 124 во впускной канал 146 ниже по потоку от компрессора 122. Канал HP-EGR включает в себя клапан 114 HP-EGR для управления потоком EGR через канал. Кроме того, несмотря на то, что одна ветвь системы впуска двигателя изображена в качестве принимающей EGR, в некоторых вариантах осуществления, система EGR может быть расположена для рециркуляции отработавших газов в другую ветвь системы впуска двигателя.
В некоторых примерах система 100 двигателя также включает в себя систему вентиляции картера (CV), присоединенную к впуску двигателя для вентиляции газов из картера двигателя управляемым образом. В условиях без наддува (когда давление в коллекторе (MAP) является меньшим, чем барометрическое давление (BP)), система вентиляции картера всасывает воздух в картер 115 двигателя через сапунную или вентиляционную трубку 119. Система вентиляции картера также вентилирует газы из картера двигателя во впускной канал 144 через трубопровод 118 (в материалах настоящей заявки также называемый линией 118 вентиляции картера). Трубопровод 118 соединен по текучей среде с картером 115 двигателя и впускным каналом 144 и в некоторых примерах может включать в себя проточный клапан 117 CV (то есть пассивный клапан, который имеет тенденцию перекрываться, когда поток идет в противоположном направлении), чтобы обеспечивать непрерывное удаление картерных газов изнутри картера 115 двигателя до присоединения к впускному каналу 144. Однако в других примерах трубопровод 118 может не включать в себя проточный клапан CV. Кроме того, в других примерах клапан CV может быть клапаном с электронным управлением, который управляется контроллером 190.
Картерные газы могут включать в себя прорыв газообразных продуктов сгорания из камеры сгорания в картер двигателя. Трубопровод 118 может включать в себя однонаправленный маслоотделитель 116, который отфильтровывает масло из паров, выходящих из картера 115 двигателя, перед тем, как они повторно поступают во впускной канал 144. По существу, газы в картере двигателя включают в себя несгоревшее топливо, несожженный воздух и полностью или частично сгоревшие газы. Кроме того, также присутствует масляный туман смазки. Маслоотделитель 116 предназначен для уменьшения выхода масляного дыма из картера двигателя через систему вентиляции картера. Несмотря на то, что не показана на фиг. 1, трубка 119 также может включать в себя однонаправленный маслоотделитель.
На основании условий эксплуатации двигателя газовый поток в трубопроводе 118 может идти в обоих направлениях: из картера 115 двигателя во впускной канал 144 и/или из впускного канала 144 в картер 115 двигателя. Например, в условия без наддува, когда MAP ниже, чем BP, картерные газы могут течь через трубопровод 118 из картера 115 двигателя во впускной канал 144 наряду с тем, что воздух течет через сапунную трубку 119 из впускного канала в картер 115 двигателя. Это затем течет из картера 115 двигателя через клапан CV во впускной канал 149, чтобы завершать цепь. В сравнении во время работы двигателя с наддувом (когда MAP выше, чем BP) воздух может течь через трубопровод 118 из впускного канала 144 в картер 115 двигателя. Однако в вариантах осуществления, где трубопровод 118 включает в себя управляемый клапан CV, клапан может предоставлять возможность потока только в одном направлении (то есть картерных газов из картера 115 двигателя во впускной канал 144) и предотвращать поток в противоположном направлении (то есть воздуха из впускного канала 144 в картер 115 двигателя).
Будет принято во внимание, что в качестве используемого в материалах настоящей заявки поток вентиляции картера относится к потоку газов через линию вентиляции картера. 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 определяется по меньшей мере направлением потока, а также условиями MAP относительно BP во время потока.
В качестве примера, пока двигатель работает с 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, вытягивая воздух через вентиляционную трубку картера двигателя, затем через картер двигателя (где он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания), через клапан 119 PCV в трубопроводе 118 и во впускной коллектор 160. 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 118, затем через картер двигателя (где он разбавляется и смешивается с газообразными продуктами сгорания) и в сапунную трубку.
Фиг. 1 показывает одиночную систему CV, расположенную так, чтобы направлять поток вентиляции картера в одну ветвь системы впуска. Как проиллюстрировано, поток вентиляции картера направляется во впускной канал 144, который является частью второй ветви системы впуска. Однако в некоторых вариантах осуществления вторая система CV может присутствовать, чтобы дополнительно или в качестве альтернативы направлять поток вентиляции картера в первую ветвь системы впуска. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, система CV может направлять поток вентиляции картера в часть системы впуска ниже по потоку от того, где объединяются первая и вторая ветви.
Продукты сгорания, выпускаемые одним или более цилиндрами через выпускной канал 166, могут направляться в окружающую среду через выпускной канал 170. Выпускной канал 170, например, может включать в себя устройство последующей обработки отработавших газов, такое как каталитический нейтрализатор 174, и один или более датчиков состава отработавших газов, указанных под 184 и 185. Подобным образом продукты сгорания, выпускаемые одним или более цилиндрами через выпускной канал 168, могут направляться в окружающую среду через выпускной канал 172. Выпускной канал 172, например, может включать в себя устройство последующей обработки отработавших газов, такое как каталитический нейтрализатор 176, и один или более датчиков отработавших газов, указанных под 186 и 187. Датчики 184, 185, 186 и/или 187 отработавших газов могут осуществлять связь с системой 190 управления.
Система 100 двигателя может включать в себя различные другие датчики. Например, по меньшей мере один из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчики 180 и 181 массового расхода воздуха. В некоторых примерах только один из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха. В других примерах оба впускных канала 142 и 144 могут включать в себя датчик массового расхода воздуха. Датчик массового расхода воздуха в качестве одного из примеров может включать в себя анемометр с нитью накала или другое пригодное устройство для измерения массового расхода всасываемого воздуха. Датчик 180, 181 массового расхода воздуха может осуществлять связь с системой 190 управления, как показано на фиг. 1.
Датчик 106 влажности предусмотрен в системе 100 двигателя во впускном канале 142. В некоторых примерах датчик 106 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 «точки росы» (например, охлажденное зеркало) или датчик с влажной колбой или 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 примере, проиллюстрированном на фиг. 1, датчик 106 влажности расположен в ветви без PCV системы впуска, например, во впускном канале 142 вместо впускного канала 144 или в совместном впускном канале 149. Посредством расположения датчика влажности в системе впуска, где он не подвергается воздействию картерных газов, может точно определяться влажность всасываемого воздуха. Однако в некоторых примерах датчик влажности может быть расположен в других положениях в системе 100 двигателя, таких как впускной канал 144, совместный впускной канал 149, впускной коллектор 160 и т. д.
Выходной сигнал из датчика 106 влажности может использоваться для настройки одного или более рабочих параметров двигателя, таких как величина EGR (LP и/или HP), направляемой в двигатель. Например, EGR понижает содержание кислорода заряда цилиндра, что может приводить к проблемам со стабильностью сгорания. Если влажность высока, проблемы со сгоранием могут дополнительно обостряться и, таким образом, уровни EGR могут регулироваться на основании влажности всасываемого воздуха. Другие параметры, которые могут настраиваться на основании влажности, включают в себя установку момента зажигания, топливо/воздушное соотношение и другие параметры.
Дополнительно датчик 192 состава газов на впуске предусмотрен в системе впуска воздуха ниже по потоку от датчика 106 влажности. Как проиллюстрировано, датчик 192 состава газов на впуске расположен в общем впускном канале 149 выше по потоку от охладителя 154 воздуха. Посредством расположения датчика газов на впуске выше по потоку от охладителя воздуха водяной пар из охладителя, который может оказывать влияние на показание кислорода датчика, не виден датчиком. Однако в некоторых вариантах осуществления датчик газов на впуске может быть расположен ниже по потоку от охладителя. Датчик 192 кислорода на впуске, например, может определять концентрацию кислорода во всасываемом воздухе. Датчик 192 кислорода на впуске может быть широкополосным датчиком кислорода в одном из примеров или узкополосным датчиком кислорода в другом примере.
Выходной сигнал из датчика 192 состава газов на впуске может использоваться в качестве проверки рациональности для определения функциональных возможностей датчика 106 влажности в некоторых условиях. Как будет подробнее описано ниже со ссылкой на фиг. 2-3, когда датчик влажности выявляет большое изменение влажности, такое как, когда транспортное средство, в котором установлена система 100 двигателя, попадает в потоки дождя, изменение влажности может сравниваться с выходным сигналом датчика состава газов на впуске. Если изменение влажности коррелирует с изменением кислорода на впуске, выявленным датчиком состава газов на впуске, может определяться, что датчик влажности функционирует должным образом. Однако если выходной сигнал датчика влажности не коррелирует с выходным сигналом датчика газов на впуске, может указываться ухудшение характеристик датчика влажности.
Например, высокий уровень влажности может понижать содержание кислорода всасываемого воздуха на величину, достаточно большую, чтобы выявляться датчиком газов на впуске. Таким образом, когда влажность, в качестве измеряемой датчиком влажности, повышается, содержание кислорода всасываемого воздуха, измеряемое датчиком газов на впуске, будет уменьшаться, если оба датчика являются функционирующими надлежащим образом. Наоборот, когда понижается влажность, содержание кислорода всасываемого воздуха будет увеличиваться. Если датчик влажности выявляет большое изменение влажности, но датчик состава газов на впуске не выявляет изменение или изменение в неверном направлении концентрации кислорода на впуске, может определяться, что у датчика влажности ухудшаются характеристики. В еще одном примере, если концентрация кислорода всасываемого воздуха увеличивается или уменьшается, а выходной сигнал датчика влажности остается прежним, датчик влажности может быть с ухудшенными характеристиками. Датчик состава газов на впуске измеряет парциальное давление кислорода, которое также зависит от полного давления всасываемого воздуха. По существу, выходной сигнал датчика состава газов на впуске может подвергаться поправке на основании датчика всасываемого воздуха. Кроме того, присутствие других окислителей и восстановителей может оказывать влияние на показание состава газов на впуске.
Кроме того, в некоторых примерах, когда давление картерных газов превышает давление на входе компрессора, влажность из картерных газов направляется во вторую ветвь системы впуска (например, впускной канал 144). Однако датчик влажности расположен в другой ветви и, таким образом, не измеряет влажность, получающуюся из картерных газов. В компоновке, проиллюстрированной на фиг. 1, давление картерных газов находится около давления на входе компрессора. Однако возможны другие компоновки, в которых давление в картере двигателя находится около барометрического давления. Система 190 управления может включать в себя один или более контроллеров, выполненных с возможностью осуществлять связь с различными датчиками и исполнительными механизмами, описанными в материалах настоящей заявки. В качестве одного из примеров система 190 управления может включать в себя по меньшей мере один электронный контроллер, содержащий одно или более из следующего: интерфейса ввода/вывода для отправки и приема электронных сигналов с различных датчиков и исполнительных механизмов, центральное процессорное устройство, память, такую как оперативное запоминающее устройство (ОЗУ, RAM), постоянное запоминающее устройство (ПЗУ, ROM), дежурная память (KAM), каждые из которых могут осуществлять связь через шину данных. Система 190 управления может включать в себя пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД, PID) контроллер в некоторых примерах. Однако должно быть принято во внимание, что другие подходящие контроллеры могут использоваться, как может приниматься во внимание специалистами в данной области техники в свете настоящего раскрытия. Контроллер может хранить команды, которые могут выполняться, для того чтобы выполнять одну или более программ управления, таких как программа управления, описанная в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 2.
Система 190 управления может быть выполнена с возможностью изменять один или более рабочих параметров двигателя на основе отдельного цилиндра. Например, система управления может настраивать установку фаз клапанного распределения посредством использования исполнительного механизма с регулируемыми фазами кулачкового газораспределения (VCT), установку момента зажигания посредством изменения момента времени, в который сигнал зажигания выдается на свечу зажигания, и/или установку момента и количество впрыска топлива посредством изменения длительности импульса сигнала впрыска топлива, который выдается на топливную форсунку системой управления. Таким образом, по меньшей мере установка момента зажигания, установка фаз клапанного распределения и установка момента впрыска топлива могут приводиться в действие системой управления.
С обращением к фиг. 2 проиллюстрирован способ 200 для проверки датчика влажности. Способ 200 может выполняться системой управления двигателем, такой как система 190 управления, чтобы проверять датчик влажности (например, датчик 106) с использованием корреляции с выходным сигналом из датчика состава газов на впуске (например, датчика 192). В качестве используемой в материалах настоящей заявки корреляция может указывать ссылкой на изменение выходного сигнала датчика влажности, которое отражается в выходном сигнале датчика состава газов на впуске. Корреляция может быть обратной в одном из примеров, при этом выходной сигнал датчика влажности увеличивается (например, повышается измеренная влажность), когда уменьшается выходной сигнал датчика состава газов на впуске (например, уменьшается измеренная концентрация кислорода на впуске). Изменение выходного сигнала датчика влажности может быть пропорциональным изменению выходного сигнала состава датчика газов на впуске, но может не быть равным изменению выходного сигнала датчика газов на впуске.
На этапе 202 способ 200 включает в себя определение рабочих параметров двигателя. Рабочие параметры могут включать в себя, но не в качестве ограничения, величину EGR, текущую на впуск двигателя, выходной сигнал датчика влажности, выходной сигнал датчика газов на впуске, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, топливо-воздушное соотношение и другие параметры. На этапе 204 способ 200 включает в себя определение, отключена ли EGR. EGR может быть отключена во время режимов двигателя на холостом ходу, например, для того чтобы осуществлять стабильность сгорания. Если EGR отключена, клапан EGR, расположенный в канале EGR и выполненный с возможностью управлять величиной EGR, втекающей в двигатель, может быть полностью закрыт, и, таким образом, состояние EGR может определяться на основании положения клапана EGR.
Если EGR включена, то есть если, по меньшей мере, некоторая часть EGR является текущей в двигатель, и/или клапан EGR находится в частично или полностью открытом положении, способ 200 переходит на этап 206, чтобы настраивать положение клапана EGR на основании выходного сигнала с датчика кислорода на впуске, а кроме того, на основании выходного сигнала с датчика влажности. Величина EGR, втекающей в двигатель на данный момент, может определяться на основании концентрации кислорода на впуске, так как EGR снижает количество кислорода во всасываемом воздухе. Если требуемая величина EGR (определяемая на основании рабочих параметров, таких как число оборотов и нагрузка двигателя) является отличной от измеренной величины EGR, клапан EGR настраивается, чтобы выдавать требуемую величину EGR. Кроме того, как пояснено ранее, величина влажности во всасываемом воздухе может оказывать влияние на сгорание, и, таким образом, величина EGR, направляемой в двигатель, может настраиваться частично на основании влажности всасываемого воздуха в качестве измеряемой датчиком влажности. Например, если влажность высока (например, 100%), величина EGR, направляемой в двигатель, может быть более низкой, чем когда влажность низка (например, 50%). Способ 200 затем осуществляет возврат.
Если EGR отключена, проверка датчика влажности может выполняться, для того чтобы определять, подвергнут ли датчик влажности ухудшению характеристик. Проверка датчика включает в себя корреляцию измерений влажности из датчика влажности с количеством кислорода на впуске, измеренным датчиком газов на впуске. Так как датчик газов на впуске расположен в системе впуска ниже по потоку от выхода EGR (для обеих EGR, LP и HP), если EGR течет в двигатель, она может давать в результате концентрацию кислорода всасываемого воздуха, которая ниже, чем концентрация кислорода всасываемого воздуха, текущего мимо датчика влажности. Таким образом, в некоторых примерах проверка может выполняться, только когда EGR отключена или является меньшей, чем пороговая величина. В некоторых примерах проверка датчика влажности может выполняться, когда EGR отключена вследствие режимов двигателя (таких как когда двигатель находится на холостом ходу). В других вариантах осуществления, контролер может активно отключать EGR, даже когда режимы двигателя указывают, что EGR должна быть включена, для того чтобы выполнять проверку датчика влажности.
Возвращаясь на этап 204, определяется, что EGR отключена, способ 200 переходит на этап 208, чтобы контролировать выходной сигнал датчика влажности. Выходной сигнал датчика влажности может контролироваться, для того чтобы идентифицировать, когда большое изменение влажности было обнаружено датчиком влажности. На этапе 210 контролируется выходной сигнал датчика газов на впуске. На этапе 212 определяется, изменилась ли влажность на большую, чем пороговая, величину. Изменение влажности может быть изменением влажности большим, чем пороговая величина. Например, если начальное показание влажности имеет значение 10% меньшее, чем последующее показание влажности, влажность могла измениться на более чем пороговую величину. При упоминании влажности должно быть понятно, что влажность может выражаться в качестве относительной влажности, удельной влажности или абсолютной влажности. Однако если используется удельная влажность, другие факторы, которые оказывают влияние на показание влажности, такие как температура, могут не использоваться при расчете влажности, и, таким образом, удельная влажность может иметь более высокую корреляцию с показанием датчика состава газов на впуске.
Если выходной сигнал датчика влажности остается относительно стабильным и не изменяется на большую, чем пороговая, величину, способ 200 переходит на этап 214, чтобы определять, изменился ли выходной сигнал датчика состава газов на впуске на более чем вторую пороговую величину. Вторая пороговая величина может быть величиной, которая пропорциональна первой пороговой величине изменения влажности. Например, одна пятая изменения концентрации неконденсирующейся воды всасываемого воздуха (в качестве выявленной датчиком влажности) может отражаться датчиком состава газов на впуске, если датчики не подвергнуты ухудшению характеристик. Таким образом, если первая пороговая величина имеет значение 10%, вторая пороговая величина может иметь значение 2%. Если выходной сигнал датчика газов на впуске изменяется на более чем вторую пороговую величину, в то время как датчик влажности не осуществляет изменение на более чем первую пороговую величину, указывается ухудшение характеристик датчика влажности, как указано на этапе 216, и предпринимается действие по умолчанию. Действие по умолчанию, предпринимаемое в ответ на ухудшение характеристик датчика влажности, может включать в себя уведомление водителя транспортного средства, например, посредством засвечивания лампы неисправности и/или установки диагностического кода. Дополнительно, вместо настройки положения клапана EGR на основании выходного сигнала с датчика влажности, положение клапана EGR может быть основано на установленном по умолчанию значении влажности, таком как относительная влажность 100%. Это может давать в результате пониженные требуемые уровни EGR (пониженную LP-EGR, пониженную HP-EGR или обе).
Если выходной сигнал датчика состава газов на впуске также относительно постоянен, например, не изменяется на более чем 1%, способ 200 возвращается к началу цикла на этап 208, чтобы продолжать контролировать изменение выходного сигнала датчика влажности или выходного сигнала датчика состава газов на впуске. Таким образом, если датчик влажности измеряет относительно постоянную влажность, но датчик газов на впуске измеряет изменяющуюся концентрацию кислорода на впуске, может определяться, что датчик влажности является «зависшим» и не измеряет изменения влажности.
Однако в зависимости от присутствия и/или конфигурации системы вентиляции картера, датчик состава газов на впуске может подвергаться воздействию воздуха, имеющего иную влажность, чем всасываемый воздух, воздействию которого подвергается датчик влажности. Например, в системе двигателя, проиллюстрированной на фиг. 1, в условиях с наддувом воздух из картера двигателя может направляться во впускной канал одной ветви системы впуска с двумя ветвями, тогда как датчик влажности расположен в другой ветви. Таким образом, в условиях с наддувом датчик влажности не подвергается воздействию картерных газов, но датчик состава газов на впуске подвергается воздействию картерных газов, так как он расположен ниже по потоку от входного отверстия вентиляции картера. Так как картерные газы могут иметь относительно высокую влажность, если присутствуют условия, где картерные газы открыты для датчика состава газов на впуске, но не датчика влажности (например, в условиях с наддувом, или когда давление в картере двигателя является большим, чем давление на входе компрессора), изменение концентрации кислорода газов на впуске, приписываемое влажности всасываемого воздуха, может корректироваться, чтобы учитывать влажность всасываемого воздуха, получающуюся из картерных газов.
Возвращаясь на этап 212, если определено, что влажность изменилась на более чем первую пороговую величину, способ 200 переходит на этап 218, чтобы определять, изменился ли выходной сигнала датчика газов на впуске пропорционально изменению выходного сигнала датчика влажности. Например, если влажность всасываемого воздуха увеличивается, концентрация кислорода всасываемого воздуха будет уменьшаться. Таким образом, когда датчик влажности указывает повышение влажности, датчик газов на впуске должен указывать уменьшение концентрации кислорода всасываемого воздуха. Подобным образом, если датчик влажности указывает, что влажность понизилась, датчик газов на впуске должен указывать, что увеличилась концентрация кислорода всасываемого воздуха. Как обсуждено выше, это предполагает, что картерные газы не текут мимо датчика состава газов на впуске. Если картерные газы из системы вентиляции картера являются текущими мимо датчика состава газов на впуске, но не датчика влажности, концентрация кислорода всасываемого воздуха, в качестве определяемой датчиком состава газов на впуске, может корректироваться, чтобы учитывать картерные газы.
Если выходной сигнал датчика впуска не изменился пропорционально изменению выходного сигнала датчика влажности, способ 200 переходит на этап 216, чтобы указывать ухудшение характеристик датчика кислорода и предпринимать действие по умолчанию, как пояснено выше. Если выходной сигнал датчика газов на впуске изменился пропорционально выходному сигналу датчика влажности, способ 200 переходит на этап 220, чтобы указывать отсутствие ухудшения характеристик датчика влажности, а затем способ 200 осуществляет возврат.
В примерах, описанных выше, изменение влажности, являющееся пропорциональным изменению кислорода на впуске, описано с использованием относительных величин изменения в процентах (например, изменение 10% влажности является пропорциональным изменению 2% концентрации кислорода на впуске). Однако влажность кислорода на впуске может быть пропорциональной в других величинах. Другие пригодные механизмы корреляции изменения влажности с изменением концентрации кислорода на впуске могут включать в себя отображение, хранимое в контроллере, которое заносит в список концентрацию кислорода на впуске в качестве функции влажности на впуске, где действующие измеренные значения влажности на впуске могут использоваться для отыскивания соответствующих ожидаемых концентраций кислорода на впуске. Если ожидаемая концентрация кислорода на впуске является иной, чем измеренная концентрация кислорода на впуске, датчик влажности может быть с ухудшенными характеристиками.
Таким образом, функциональные возможности датчика влажности системы впуска могут определяться на основании корреляции с концентрацией кислорода всасываемого воздуха в качестве измеренной датчиком газов на впуске, когда EGR выключена, например, только когда выключена EGR. Изменения влажности воздуха, текущего мимо датчика газов на впуске, будут приводить к изменениям концентрации кислорода всасываемого воздуха, и, таким образом, если изменение влажности выявлено, но не выявлено соответствующее изменение концентрации кислорода, датчик влажности может быть с ухудшенными характеристиками. Соответствующее изменение концентрации кислорода может быть обратной корреляцией. Например, если датчик влажности не подвергнут ухудшению характеристик, снижение измеряемой влажности будет приводить к увеличению измеряемой концентрации кислорода наряду с тем, что повышение измеряемой влажности будет приводить к уменьшению измеряемой концентрации кислорода.
Фиг. 3 - диаграмма 300, показывающая интересующие параметры во время проверки датчика влажности. Для каждого проиллюстрированного параметра время изображено по горизонтальной оси, а каждое соответственное значение параметра изображено вдоль вертикальной оси. До момента t1 времени EGR является текущей, как показано кривой 302. Датчик влажности является выявляющим влажность приблизительно 60%, как проиллюстрировано кривой 304. Концентрация кислорода на впуске, в качестве измеряемой датчиком состава газов на впуске и проиллюстрированной кривой 308, относительно низка благодаря присутствию EGR во всасываемом воздухе, которая снижает концентрацию кислорода всасываемого воздуха. Например, концентрация кислорода на впуске имеет значение приблизительно 16%. (Это подвергается поправке на то, каким было бы парциальное давление кислорода, если бы полное давление в месте измерения было в нормальных условиях).
В момент t1 времени EGR отключена. Это может происходить, если двигатель находится на холостом ходу или если EGR отключена активно, для того чтобы выполнять проверку датчика влажности. Как результат, концентрация всасываемого воздуха увеличивается приблизительно до 21%. В момент t2 времени влажность окружающей среды у воздуха, окружающего двигатель, повышается с 60% до 100%, как показано кривой 310. Это может происходить, если транспортное средство, в котором установлен датчик, заезжает на мойку для машин или сталкивается с потоками дождя. В результате повышения влажности концентрация всасываемого воздуха снижается, например, до 17%.
Для определения, подвергся ли датчик влажности ухудшению характеристик, влажность, измеренная датчиком влажности, коррелируется с концентрацией кислорода всасываемого воздуха. Как показано кривой 304, когда датчик влажности является функционирующим и не подвергнутым ухудшению характеристик, влажность всасываемого воздуха в качестве измеряемой датчиком влажности повышается до 100%. Однако, как показано кривой 306, когда датчик влажности подвергнут ухудшению характеристик, влажность, измеренная датчиком, не повышается до 100%. Скорее, в примере, проиллюстрированном на фиг. 3, влажность остается на 60%. Однако, так как концентрация кислорода на впуске, в качестве измеряемой датчиком состава газов на впуске, уменьшается, датчик влажности будет определяться подвергнутым ухудшению характеристик, если он не показывает повышение влажности. Таким образом, посредством корреляции влажности всасываемого воздуха с концентрацией кислорода всасываемого воздуха могут определяться функциональные возможности датчика влажности.
Должно быть понятно, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по сути, и что эти конкретные 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 новые 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 новых и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут ссылаться 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 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 настоящего раскрытия.