ДИАГНОСТИКА ДАТЧИКА ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И АДАПТАЦИЯ СРЕДСТВ УПРАВЛЕНИЯ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системе для транспортного средства и, в частности к диагностике датчика отработавших газов и адаптации средств управления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Датчик отработавших газов может быть расположен в системе выпуска транспортного средства, чтобы выявлять топливо-воздушное соотношение отработавших газов, выпускаемых из двигателя внутреннего сгорания транспортного средства. Показания датчика отработавших газов могут использоваться для управления работой двигателя внутреннего сгорания, чтобы приводить в движение транспортное средство, такие как топливо-воздушное соотношение двигателя.
Ухудшение характеристик датчика отработавших газов может вызывать ухудшение характеристик двигателя, которое может давать в результате повышенные выбросы и/или пониженные возможности вождения транспортного средства. Соответственно, точное определение ухудшения характеристик датчика отработавших газов и являющихся результатом настроек параметров регулятора топливо-воздушного соотношения может снижать вероятность ошибок топливо-воздушного соотношения, основанных на показаниях с подвергнутого ухудшению характеристик датчика отработавших газов. В частности, датчик отработавших газов может проявлять шесть дискретных типов поведения ухудшения характеристик. Типы поведения ухудшения характеристик могут быть сгруппированы в поведения ухудшения характеристик типа фильтра и поведения ухудшения характеристик типа задержки. Датчик отработавших газов, демонстрирующий поведение ухудшения характеристик типа фильтра, может иметь ухудшенную постоянную времени показания датчика наряду с тем, что датчик отработавших газов, демонстрирующий поведение ухудшения характеристик типа задержки, может иметь ухудшенную временную задержку показания датчика. В ответ на ухудшение характеристик датчика, параметры регулятора топливо-воздушного соотношения могут настраиваться для повышения точности показаний подвергнутого ухудшению характеристик датчика отработавших газов.
Дополнительно, датчики могут иметь другие формы ухудшения характеристик, которые диагностируются. Например, датчики отработавших газов, такие как датчики кислорода, могут становиться застрявшими в диапазоне. Такое ухудшение характеристик типично диагностируется посредством контроля датчика в течение длительного периода, где ожидается, что должно изменяться топливо-воздушное соотношение, и идентификации ухудшения характеристик, если датчик на изменяется как ожидается. Однако, такие подходы к идентификации могут занимать значительно длительное время и могут быть предрасположены к ошибочному диагностированию состояния.
В уровне техники, публикация заявки на патент США US2013180509 A1, 18.07.2013, озаглавленная «NON-INTRUSIVE EXHAUST GAS SENSOR MONITORING» (Неинтрузивный контроль датчика отработавших газов), известна система для транспортного средства, содержащая двигатель, включающий в себя систему впрыска топлива; датчик отработавших газов, соединенный с выхлопной системой двигателя; и контроллер, содержащий команды, выполняемые для указания ухудшение характеристик датчика отработавших газов на основе характеристик распределения экстремальных значений множества наборов перепадов лямбда, собранных во время условий эксплуатации установившегося состояния; и регулировки величины и/или момента впрыска топлива на основе указанного ухудшения характеристик датчика. Однако известная система не обеспечивает настройку, величина которой основана на величине и типе поведения ухудшения характеристик датчика отработавших газов, одного или более параметров регулятора в ответ на ухудшение характеристик датчика отработавших газов.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В настоящей заявке раскрыта система для транспортного средства, содержащая двигатель, включающий в себя систему впрыска топлива; датчик отработавших газов, присоединенный в системе отработавших газов двигателя, причем датчик отработавших газов имеет регулятор; и контроллер, включающий в себя команды, исполняемые для настройки одного или более параметров регулятора в ответ на ухудшение характеристик датчика отработавших газов, при этом, величина настройки основана на величине и типе поведения ухудшения характеристик датчика отработавших газов, контроллер дополнительно включает в себя команды для указания ухудшения характеристик датчика в ответ на центральный пик обобщенного распределения экстремального значения показаний датчика.
В дополнительном аспекте датчик расположен ниже по потоку от устройства снижения токсичности выбросов.
Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали вышеприведенные проблемы и идентифицировали подход, чтобы по меньшей мере частично принимать меры в ответ на них. В одном из примеров, способ для двигателя включает в себя указание ухудшения характеристик нарушения симметрии L-R (перехода с бедной смеси на богатую) и R-L (перехода с богатой смеси на бедную) датчика топливо-воздушного соотношения, а также ухудшение характеристик застревания в диапазоне на основании центрального пика распределения (такого как обобщенное распределение экстремального значения) перепадов показаний датчика, собранных во время выбранных условий эксплуатации двигателя. Таким образом, обработанные данные, идентифицирующие информацию о центральном пике, могут повторно использоваться для идентификации и указания многочисленных типов ухудшения характеристик датчика. Кроме того, поскольку разное действие по умолчанию может предприниматься в зависимости от типа ухудшения характеристик, могут обеспечиваться улучшенные действия по умолчанию.
Один способ для двигателя состоит в том, что указывают ухудшение характеристик нарушения симметрии L-R и R-L датчика топливо-воздушного соотношения, а также ухудшение характеристик застревания в диапазоне на основании центрального пика распределения перепадов показаний датчика, собранных во время выбранных условий эксплуатации двигателя.
Дополнительно, датчик является датчиком кислорода отработавших газов, при этом, распределение является обобщенным распределением экстремального значения.
Дополнительно, выбранные условия эксплуатации двигателя включают в себя работу двигателя в установившемся состоянии.
Дополнительно, центральный пик основан на сумме индикаторной функции, определенной на основании размера центрального столбика гистограммы распределения данных, собранных во время выбранных условий эксплуатации двигателя с датчика топливо-воздушного соотношения.
Дополнительно, датчик расположен ниже по потоку от устройства снижения токсичности выбросов.
Дополнительно, датчик расположен ниже по потоку от другого датчика топливо-воздушного соотношения, оба датчика выдают обратную связь для настройки впрыска топлива двигателя.
Способ дополнительно состоит в том, что сохраняют установленный код на основании указанного ухудшения характеристик в постоянной памяти контроллера.
Способ дополнительно состоит в том, что настраивают впрыск топлива независимо от датчика топливо-воздушного соотношения, на основании центрального пика и указанного соответствующим образом ухудшения характеристик.
Способ дополнительно состоит в том, что настраивают впрыск топлива в ответ на обратную связь с датчика топливо-воздушного соотношения с помощью упреждающего регулятора, когда датчик топливо-воздушного соотношения не является застрявшим в диапазоне; и настройку одного или более параметров упреждающего регулятора в ответ на тип асимметричного ухудшения характеристик датчика.
Дополнительно, тип несимметричного ухудшения характеристик датчика кислорода включает в себя ухудшение характеристик фильтра или ухудшение характеристик задержки, и при этом, один или более параметров включает в себя коэффициент передачи пропорционального звена.
Дополнительно, ухудшение характеристик фильтра указывается ухудшенной постоянной времени, являющейся большей, чем ожидаемая постоянная времени, а ухудшение характеристик задержки указывается ухудшенной временной задержкой, являющейся большей, чем ожидаемая временная задержка.
Способ дополнительно состоит в том, что настраивают параметр контроллера в ответ на оба, ухудшение характеристик задержки и ухудшение характеристик фильтра.
Способ дополнительно состоит в том, что настраивают коэффициент передачи пропорционального звена первой величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки и настраивают коэффициент передачи пропорционального звена вторым, отличным значением в ответ на ухудшение характеристик фильтра.
Способ дополнительно состоит в том, что настраивают постоянную времени регулятора в ответ на ухудшение характеристик фильтра и не настраивают постоянную времени регулятора в ответ на ухудшение характеристик задержки.
Способ дополнительно состоит в том, что настраивают временную задержку регулятора первой величиной в ответ на ухудшение характеристик фильтра и настраивают временную задержку регулятора второй, отличной величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки.
Другой способ для двигателя состоит в том, что настраивают параметры упреждающего регулятора датчика отработавших газов первой величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки и настраивают параметры упреждающего регулятора второй, отличной величиной в ответ на ухудшение характеристик фильтра, одно из ухудшений характеристик задержки и фильтра основано на центральном пике обобщенного распределения экстремального значения перепадов показаний датчика; указывают, что датчик отработавших газов является застрявшим в диапазоне, на основании центрального пика; и
настраивают впрыск топлива в ответ на обратную связь по кислороду отработавших газов из упреждающего регулятора.
Дополнительно, настройка параметров упреждающего регулятора заключается в том, что настраивают одно или более из коэффициента передачи пропорционального звена, коэффициента передачи интегрального звена, постоянной времени регулятора и временной задержки регулятора.
Дополнительно, настройка параметров первой величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки заключается в том, что настраивают коэффициент передачи пропорционального звена, коэффициент передачи интегрального звена и временной задержки регулятора на основании ухудшенной временной задержки, а не настройку постоянной времени регулятора.
Должно быть понятно, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного объекта патентования, объем которого однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный объект патентования не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 показывает принципиальную схему варианта осуществления силовой установки транспортного средства, включающей в себя датчик отработавших газов.
Фиг. 2 показывает график, указывающий поведение ухудшения характеристик с симметричным фильтром датчика отработавших газов.
Фиг. 3 показывает график, указывающий поведение ухудшения характеристик типа с несимметричным фильтром перехода с богатой смеси на бедную датчика отработавших газов.
Фиг. 4 показывает график, указывающий поведение ухудшения характеристик типа с несимметричным фильтром перехода с бедной смеси на богатую датчика отработавших газов.
Фиг. 5 показывает график, указывающий поведение ухудшения характеристик типа с симметричной задержкой датчика отработавших газов.
Фиг. 6 показывает график, указывающий поведение ухудшения характеристик типа с несимметричной задержкой перехода с богатой смеси на бедную датчика отработавших газов.
Фиг. 7 показывает график, указывающий поведение ухудшения характеристик типа с несимметричной задержкой перехода с бедной смеси на богатую датчика отработавших газов.
Фиг. 8 показывают график, иллюстрирующий примерную реакцию датчика отработавших газов с ухудшенными характеристиками на командный вход в DFSO.
Фиг. 9 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ для настройки параметров упреждающего регулятора датчика отработавших газов на основании типа и величины ухудшения характеристик.
Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая способ для определения центрального пика.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Последующее описание относится к системам и способам для настройки контроллера двигателя с использованием обратной связи с датчика отработавших газов, присоединенного на выпуске двигателя, такого как в системе, изображенной на фиг. 1. Более точно, один или более параметров регулятора топливо-воздушного соотношения могут настраиваться в ответ на тип ухудшения характеристик датчика кислорода, где тип ухудшения характеристик застревания в диапазоне идентифицируется на основании центрального пика распределения крайних разностных показаний датчика отработавших газов. В одном из примеров, показания могут собираться во время работы в установившемся состоянии, где число оборотов двигателя и нагрузка двигателя изменяются меньше, чем соответственные пороговые величины. Дополнительно, центральный пик может повторно использоваться для идентификации одного или более из шести типов поведения ухудшения характеристик датчика отработавших газов (например, датчика кислорода отработавших газов), в том числе, шести примерных типов, представленных на фиг. 2-7.
Шесть типов поведения ухудшения характеристик могут быть сгруппированы в две группы: ухудшение характеристик типа фильтра и ухудшение характеристик типа задержки. Ухудшение характеристик типа фильтра может указываться ухудшенной постоянной времени реакции датчика наряду с тем, что ухудшение характеристик типа задержки может указываться ухудшенной временной задержкой реакции датчика. Параметры регулятора топливо-воздушного соотношения могут настраиваться на основании величины и типа ухудшения характеристик, а также на основании того, идентифицировано ли ухудшение характеристик застревания в диапазоне, тем самым, изменяя выходной сигнал датчика отработавших газов. В одном из примеров, в ответ на ухудшение характеристик застревания в диапазоне, контроллер настраивается иначе, чем в ответ на ухудшение характеристик по одному из шести типов, описанных на фиг. 2-7. В еще одном примере, в ответ на ухудшение характеристики застревания в диапазоне, регулирование топливо-воздушного соотношения переходит в режим без обратной связи и/или настраивает впрыск топлива независимо от застрявшего в диапазоне датчика кислорода (например, регулятор может полностью игнорировать любые показания с застрявшего в диапазоне датчика), и диагностический код может устанавливаться в памяти, указывающий застрявший в диапазоне датчик, и идентифицирующий датчик уникальным (ID) идентификационным, так чтобы он мог отличаться от других датчиков. Фиг. 9 представляет один из примерных способов для настройки параметров регулятора датчика отработавших газов на основании типа и величины ухудшения характеристик, а впоследствии, настройки впрыска топлива двигателя. Фиг. 10 показывает дополнительные подробности примерного способа для идентификации ухудшения характеристик застревания в диапазоне. Таким образом, расчеты, уже выполняемые для диагностирования одной из шести неисправностей, идентифицированных на фиг. 2-7, могут повторно использоваться для идентификации застрявшего в диапазоне датчика.
Далее, с обращением к фиг. 1, она показывает принципиальную схему одного цилиндра многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку транспортного средства. Датчик 126 отработавших газов может использоваться для определения топливо-воздушного соотношения отработавших газов, вырабатываемых двигателем 10. Топливо-воздушное соотношение (наряду с другими рабочими параметрами) может использоваться для управления с обратной связью двигателем 10 в различных режимах работы, в том числе, управления с обратной связью топливо-воздушным соотношением двигателя. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. Контроллер 12 может выполнять процедуры управления с обратной связью топливо-воздушным соотношением и диагностические процедуры, как описано в материалах настоящей заявки. В одном из примеров, устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть, цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Дроссель 62, включающий в себя дроссельную заслонку 64, может быть предусмотрен между впускным коллектором 44 и впускным каналом 42 для изменения расхода и/или давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Настройка положения дроссельной заслонки 64 может увеличивать или уменьшать открывание дросселя 62, тем самым, изменяя массовый расход воздуха или расход всасываемого воздуха, поступающего в цилиндры двигателя. Например, посредством увеличения открывания дросселя 62, может возрастать массовый расход воздуха. Наоборот, посредством уменьшения открывания дросселя 62, массовый расход воздуха может убывать. Таким образом, настройка дросселя 62 может настраивать количество воздуха, поступающего в камеру 30 сгорания для сжигания. Например, посредством увеличения массового расхода воздуха, может возрастать крутящий момент на выходном валу двигателя.
Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов. В этом примере, впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения, соответственно. В альтернативных вариантах осуществления, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Топливная форсунка 66 показана скомпонованной во впускном коллекторе 44 в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания. Топливная форсунка 66 может впрыскивать топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива. В некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, присоединенную непосредственно к камере 30 сгорания, для впрыска топлива прямо в нее некоторым образом, известным как непосредственный впрыск.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления, камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут эксплуатироваться в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 системы 50 выпуска выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 отработавших газов может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливо-воздушного соотношения отработавших газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NOx, HC, или CO. В некоторых вариантах осуществления, датчик 126 отработавших газов может быть первым одним из множества датчиков отработавших газов, расположенных в системе выпуска. Например, дополнительные датчики отработавших газов могут быть расположены ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности выбросов.
Устройство 70 снижения токсичности выбросов показано скомпонованным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть первым одним из множества устройств снижения токсичности отработавших газов, расположенных в системе выпуска. В некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выбросов может периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, дежурную память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP, или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включающего в себя воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров, датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Более того, по меньшей мере некоторые из описанных выше сигналов могут использоваться в различных способах определения ухудшения характеристик датчика отработавших газов, описанном ниже более подробно. Например, обратное значение числа оборотов двигателя может использоваться для определения задержек, ассоциативно связанных с циклом впрыска - впуска - сжатия - расширения - выпуска. В качестве еще одного примера, обратная величина скорости (или обратная величина сигнала MAF) может использоваться для определения задержки, ассоциативно связанной с перемещением отработавших газов от выпускного клапана 54 до датчика 126 отработавших газов. Описанные выше примеры наряду с иным использованием сигналов датчиков двигателя могут использоваться для определения временной задержки между изменением управляемого топливо-воздушного соотношения и скоростью реакции датчика отработавших газов.
В некоторых вариантах осуществления, определение и калибровка ухудшения характеристик датчика отработавших газов могут выполняться в выделенном контроллере 140. Выделенный контроллер 140 может включать в себя ресурсы 142 обработки, чтобы справляться с обработкой сигналов, ассоциативно связанной с производством, калибровкой и проверкой достоверности определения ухудшения характеристик датчика 126 отработавших газов. В частности, буфер замеров (например, формирующий приблизительно 100 замеров в секунду на ряд цилиндров двигателя), используемый для записи скорости реакции датчика отработавших газов, может быть слишком большим для ресурсов обработки модуля управления силовой передачей (PCM) транспортного средства. Соответственно, выделенный контроллер 140 может быть оперативно соединен с контроллером 12 для выполнения определения ухудшения характеристик датчика отработавших газов. Отметим, что выделенный контроллер 140 может принимать сигналы параметров двигателя из контроллера 12 и может отправлять сигналы управления двигателем и информацию об определении ухудшения характеристик в числе других сообщений в контроллер 12.
P
I
C-SP
D-SP
Датчик 126 отработавших газов может выдавать показания в регулятор топливо-воздушного соотношения двигателя. В одном из примеров, регулятор может включать в себя (пропорционально-интегральный, PI) ПИ-регулятор и компенсатор задержки, такой как предсказатель Смита (например, компенсатор задержки на SP), который является одним из примеров упреждающего регулятора, который может применяться. ПИ-регулятор может содержать коэффициент передачи пропорционального звена, K, и коэффициент передачи интегрального звена, K. Предсказатель Смита может использоваться для компенсации задержки и может включать в себя постоянную времени, T, и временную задержку, T. По существу, коэффициент передачи пропорционального звена, коэффициент передачи интегрального звена, постоянная времени регулятора и временная задержка регулятора могут быть параметрами упреждающего регулятора датчика отработавших газов. Настройка этих параметров может изменять выходной сигнала датчика 126 отработавших газов. Например, настройка вышеприведенных параметров может изменять скорость реакции показаний топливо-воздушного соотношения, вырабатываемых датчиком 126 отработавших газов. В ответ на ухудшение характеристик датчика отработавших газов и в зависимости от типа ухудшения характеристик, параметры регулятора, перечисленные выше, могут настраиваться, чтобы компенсировать ухудшение характеристик и повысить точность показаний топливо-воздушного соотношения, тем самым, расширяя управление и эксплуатационные качества двигателя. Что касается ухудшения характеристик застревания в диапазоне, регулятор может выводиться из работы, и упреждающее регулирование может использоваться независимо от застрявшего датчика кислорода отработавших газов.
По существу, выделенный контроллер 140 и/или контроллер 12 могут настраивать параметры регулятора топливо-воздушного соотношения двигателя на основании типа ухудшения характеристик, определенного с использованием одного или более из имеющихся в распоряжении способов диагностики, как описано ниже. В одном из примеров, параметры регулятора датчика отработавших газов могут настраиваться на основании величины и типа ухудшения характеристик из числа шести типов поведений ухудшения характеристик, обсужденных со ссылкой на фиг. 2-7, помимо этого, регулятор может отключаться в ответ на ухудшение характеристик застревания в диапазоне. Дополнительные подробности о настройке коэффициентов передачи, постоянной времени и временной задержки регулятора датчика отработавших газов представлены ниже со ссылкой на фиг. 9-10.
Отметим, что постоянное запоминающее устройство 106 и/или ресурсы 142 обработки могут быть запрограммированы машинно-читаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 и/или выделенным контроллером 140 и хранимыми в памяти, для выполнения способов, описанных ниже, а также других вариантов.
Как обсуждено выше, ухудшение характеристик датчика отработавших газов без застревания в диапазоне может определяться на основании любого одного или, в некоторых примерах, каждого из шести дискретных поведений, указываемых задержками по скорости реакции показаний топливо-воздушного соотношения, вырабатываемых датчиком отработавших газов во время переходов с богатой смеси на бедную и/или переходов с бедной смеси на богатую. Фиг. 2-7 каждая показывает график, указывающий один из шести дискретных типов поведений ухудшения характеристик датчика отработавших газов. Графики строят кривую топливо-воздушного соотношения (лямбда) в зависимости от времени (в секундах). На каждом графике, пунктирная линия указывает командный сигнал лямбда, который может отправляться на компоненты двигателя (например, топливные форсунки, клапаны цилиндра, дроссель, свечу зажигания, и т.д.), чтобы формировать топливо-воздушное соотношение, которое развивается по циклу, содержащему один или более переходов с бедной смеси на богатую и один или более переходов с богатой смеси на бедную. На изображенных фигурах, двигатель является в ходящим в и выходящим из перекрытия топлива при замедлении (например, DFSO). На каждом графике, пунктирная линия указывает ожидаемое время реакции лямбда датчика отработавших газов. На каждом графике, сплошная линия указывает ухудшенный сигнал лямбда, который вырабатывался подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов в ответ на командный сигнал лямбда. На каждом из графиков, линии с двойной стрелкой указывают, где данный тип поведения ухудшения характеристик отличается от ожидаемого сигнала лямбда.
Система по фиг. 1 может предусматривать систему для транспортного средства, включающего в себя двигатель, включающую в себя систему впрыска топлива и датчик отработавших газов, присоединенный в системе отработавших газов двигателя, датчик отработавших газов поддерживает связь с регулятором топливо-воздушного соотношения. Контроллер может включать в себя команды, исполняемые для настройки одного или более параметров регулятора в ответ на ухудшение характеристик датчика отработавших газов, при этом, величина настройки основана на величине и типе поведения ухудшения характеристик датчика отработавших газов во время первого режима (например, ухудшение характеристик является одним из шести типов, показанных на фиг. 2-7), и для отключения настройки регулятора в ответ на полностью подвергнутый ухудшению характеристик датчик отработавших газов, когда датчик является застрявшим в диапазоне. Кроме того, состояние застревания в диапазоне может диагностироваться на основании некоторых из тех же самых данных, используемых для идентификации одного или более из шести типов, показанных на фиг. 2-7. Те же самые данные могут включать в себя информацию о центральном пике, имеющую отношение к центральному пику множества показаний контролируемого датчика кислорода отработавших газов (и используемых для регулирования топливо-воздушного соотношения с обратной связью). Такой подход может быть особенно благотворным в расположенных ниже по потоку датчиках (например, ниже по потоку от устройства снижения токсичности выбросов в отработавших газах и ниже по потоку от одного или более расположенных выше по потоку датчиков кислорода отработавших газов, также используемых для регулирования с обратной связью).
В материалах настоящей заявки, k - номер отсчета выборки в дискретном времени, n обозначает размер буфера, а (k) - измерение датчика кислорода отработавших газов, например, относительное топливо-воздушное соотношение (относительно стехиометрии). Размер центрального столбика гистограммы рассчитывается в качестве диапазона превышения размера буфера.
Таким образом, можно повторно использовать данные центрального пика для диагностирования застрявшего в диапазоне датчика, а также одного или более из шести типов ухудшения характеристик, показанных на фиг. 2-7. В ситуации, где амплитуда центрального пика максимальна, показание датчика может определяться являющимся застрявшим, и может устанавливаться диагностический код наряду с другими действиями по умолчанию, включающими в себя модификацию регулятора топливо-воздушного соотношения. В ситуации, где центральный пик высок, но является меньшим, чем его максимальное значение, датчик может определяться демонстрирующим реакцию с несимметричной задержкой перехода с бедной смеси на богатую или с богатой на бедную.
Фиг. 2 показывает график, указывающий первый тип поведения ухудшения характеристик, который может проявляться подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов. Этот первый тип поведения ухудшения характеристик является типом с симметричным фильтром, который включает в себя медленную реакцию датчика отработавших газов на командный сигнал лямбда для обеих модуляций, перехода с богатой смеси на бедную и с бедной смеси на богатую. Другими словами, ухудшенный сигнал лямбда может начинать переходить с богатой смеси на бедную и с бедной смеси на богатую в ожидаемые моменты времени, но скорость реакции может быть более низкой, чем ожидаемая скорость реакции, что дает в результате уменьшенные промежутки времени пиков обеднения и обогащения.
Фиг. 3 показывает график, указывающий второй тип поведения ухудшения характеристик, который может проявляться подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов. Второй тип поведения ухудшения характеристик является типом с несимметричным фильтром перехода с богатой смеси на бедную, который включает в себя медленную реакцию датчика отработавших газов на командный сигнал лямбда для перехода с богатого на бедное топливо-воздушное соотношение. Этот тип поведения может начинать переход с богатой смеси на бедную в ожидаемый момент времени, но скорость реакции может быть более низкой, чем ожидаемая скорость реакции, что может давать в результате уменьшенный промежуток времени пика обеднения. Этот тип поведения может считаться несимметричным, так как реакция датчика отработавших газов является медленной (или более медленной, чем ожидается) во время перехода с богатой смеси на бедную.
Фиг. 4 показывает график, указывающий третий тип поведения ухудшения характеристик, который может проявляться подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов. Третий тип поведения является типом асимметричного фильтра перехода с бедной смеси на богатую, который включает в себя медленную реакцию датчика отработавших газов на командный сигнал лямбда для перехода с бедного топливо-воздушного соотношения на богатое. Этот тип поведения может начинать переход с бедной смеси на богатую в ожидаемый момент времени, но скорость реакции может быть более низкой, чем ожидаемая скорость реакции, что может давать в результате уменьшенный промежуток времени пика обогащения. Этот тип поведения может считаться несимметричным, так как реакция датчика отработавших газов является медленной (или более медленной, чем ожидается) только во время перехода с бедной смеси на богатую.
Фиг. 5 показывает график, указывающий четвертый тип поведения ухудшения характеристик, который может проявляться подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов. Этот четвертый тип поведения ухудшения характеристик является типом с симметричной задержкой, который включает в себя задержанную реакцию на командный сигнал лямбда для обеих модуляций, перехода с богатой смеси на бедную и с бедной смеси на богатую. Другими словами, ухудшенный сигнал лямбда может начинать переходить с богатой смеси на бедную и с бедной смеси на богатую в моменты времени, которые задержаны от ожидаемых моментов времени, но соответственный переход может происходить с ожидаемой скоростью реакции, что дает в результате смещенные промежутки времени пиков обеднения и обогащения.
Фиг. 6 показывает график, указывающий пятый тип поведения ухудшения характеристик, который может проявляться подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов. Этот пятый тип поведения ухудшения характеристик является типом с несимметричной задержкой перехода с богатой смеси на бедную, который включает в себя задержанную реакцию на командный сигнал лямбда у перехода с богатого на бедное топливо-воздушное соотношение. Другими словами, ухудшенный сигнал лямбда может начинать переходить с богатой смеси на бедную в момент времени, который задержан от ожидаемого момента времени, но переход может происходить с ожидаемой скоростью реакции, что дает в результате сдвинутые и/или уменьшенные промежутки времени пика обеднения. Этот тип поведения может считаться несимметричным, так как реакция датчика отработавших газов задерживается от ожидаемого время начала только во время перехода с богатой смеси на бедную.
Фиг. 7 показывает график, указывающий шестой тип поведения ухудшения характеристик, который может проявляться подвергнутым ухудшению характеристик датчиком отработавших газов. Этот шестой тип поведения является типом с асимметричной задержкой перехода с бедной смеси на богатую, который включает в себя задержанную реакцию на командный сигнал лямбда у перехода с бедного топливо-воздушного соотношение на богатое. Другими словами, ухудшенный сигнал лямбда может начинать переходить с бедной смеси на богатую в момент времени, который задержан от ожидаемого момента времени, но переход может происходить с ожидаемой скоростью реакции, что дает в результате сдвинутые и/или уменьшенные промежутки времени пика обеднения. Этот тип поведения может считаться несимметричным, так как реакция датчика отработавших газов задерживается от ожидаемого время начала только во время перехода с бедной смеси на богатую.
Шесть поведений ухудшения характеристик датчика отработавших газов, описанных выше, могут быть поделены на две группы. Первая группа включает в себя ухудшение характеристик типа фильтра, при котором снижается скорость реакции показания топливо-воздушного соотношения (например, увеличивается запаздывание реакции). По существу, может изменяться постоянная времени реакции. Вторая группа включает в себя ухудшение характеристик типа задержки, при котором задерживается момент времени реакции показания топливо-воздушного соотношения. По существу, временная задержка реакции топливо-воздушного соотношения может возрастать от ожидаемой реакции.
Ухудшение характеристик типа фильтра и ухудшение характеристик типа задержки оказывают влияние на динамическую систему регулирования датчика отработавших газов по-разному. Более точно, любое одно из поведений ухудшения характеристик типа фильтра может побуждать динамическую систему повышаться с системы первого порядка до системы второго порядка наряду с тем, что любое одно из поведений ухудшения характеристик временной задержки может сохранять систему в качестве системы первого порядка с задержкой. Если обнаружено ухудшение характеристик типа фильтра, подход отображения может использоваться для преобразования системы второго порядка в систему первого порядка. Новые постоянная времени, временная задержка и коэффициенты передачи регулятора затем могут определяться на основании ухудшенной постоянной времени. Если обнаружено ухудшение характеристик типа задержки, новые временная задержка и коэффициенты передачи могут определяться на основании ухудшенной временной задержки. Дополнительные подробности о настройке параметров регулятора датчика отработавших газов на основании типа и величины ухудшения характеристик датчика дополнительно описаны ниже со ссылкой на фиг. 9-10.
0
63
0
0
95
95
63
Различные способы могут использоваться для диагностирования ухудшенного поведения датчика отработавших газов. В одном из примеров, ухудшение характеристик может указываться на основании временной задержки и линейного отрезка каждого экземпляра выборки из набора реакций датчика отработавших газов, собранных во время командного изменения топливо-воздушного соотношения. Фиг. 8 иллюстрирует пример определения временной задержки и линейного отрезка по реакции датчика отработавших газов на командный вход в DFSO. Более точно, фиг. 8 показывает график 210, иллюстрирующий командное лямбда, ожидаемое лямбда и ухудшенное лямбда, подобно лямбдам, описанным со ссылкой на фиг. 2-7. Фиг. 8 иллюстрирует ухудшение характеристик с симметричной задержкой перехода с богатой смеси на бедную, при этом, временная задержка для отклика на управляемое изменение топливо-воздушного соотношения отсрочивается. Стрелка 202 иллюстрирует временную задержку, которая является временной длительностью от командного изменения лямбда до момента времени (τ) когда наблюдается пороговое изменение измеренного лямбда. Пороговое изменение лямбда может быть небольшим изменением, которое указывает, что началась реакция на командное изменение, например, 5%, 10%, 20%, и т. д. Стрелка 204 указывает постоянную времени (τ) для реакции, которая, в системе первого порядка является промежутком времени от τ до того, когда достигнуто 63% реакции установившегося режима. Стрелка 206 указывает временную длительность от T до того, как достигнуто 95% требуемой реакции, иначе указываемую ссылкой как пороговое время реакции (τ). В системе первого порядка, пороговое время реакции (τ) приблизительно равно трем постоянным времени (3* τ).
95
0
По этим параметрам, могут определяться различные подробности касательно реакции датчика отработавших газов. Во-первых, временная задержка, указанная стрелкой 202, может сравниваться с ожидаемой временной задержкой, чтобы определять, является ли датчик проявляющим поведение ухудшения характеристик с задержкой. Во-вторых, постоянная времени, указанная стрелкой 204, может использоваться для предсказания τ. В заключение, линейный отрезок, указанный стрелкой 206, может определятся на основании изменения лямбда за длительность реакции, начиная с τ. Линейный отрезок является отрезком сигнала датчика и может использоваться для определения, присутствует ли ухудшение реакции (например, ухудшение характеристик типа фильтра). Линейный отрезок может определяться на основании уравнения:
Если определенный линейный отрезок является большим, чем ожидаемый линейный отрезок, датчик отработавших газов может быть проявляющим ухудшение характеристик типа фильтра. Постоянная времени и/или временная задержка ухудшенной реакции датчика отработавших газов могут использоваться контроллером для настройки параметров регулятора датчика отработавших газов. Способы для настройки параметров регулятора датчика отработавших газов на основании поведения ухудшения характеристик представлены ниже на фиг. 9-10.
В еще одном примере, ухудшение характеристик датчика отработавших газов может указываться посредством контроля характеристик распределения предельных значений из многочисленных множеств следующих один за другим отсчетов лямбда в условиях эксплуатации установившегося состояния. В одном из примеров, характеристиками могут быть мода и центральный пик распределения обобщенных предельных значений (GEV) предельных перепадов лямбда, собранных во время условий эксплуатации установившегося состояния. Ухудшение характеристик с несимметричной задержкой или несимметричной медленной реакцией может определяться на основании амплитуды центрального пика и/или амплитуды моды. Дополнительная классификация, например, симметричная задержка или симметричная медленная реакция, может быть основана на определенной задержке датчика или определенной постоянной времени датчика. Более точно, если определенная временная задержка датчика является большей, чем номинальная временная задержка, указывается симметричная задержка датчика (например, указывает ухудшение характеристик типа задержки). Номинальная временная задержка датчика является ожидаемой задержкой реакции датчика на командное изменение топливо-воздушного соотношения на основании задержки от того, когда топливо впрыскивается, сжигается, и отработавшие газы покрывают расстояние от камеры сгорания до датчика отработавших газов. Определенная временная задержка может происходить, когда датчик фактически выводит сигнал, указывающий измененное топливо-воздушное соотношение. Подобным образом, если определенная постоянная времени датчика является большей, чем номинальная постоянная времени, указывается поведение симметричного ухудшения характеристик реакции датчика (например, указывает ухудшение характеристик типа фильтра). Номинальная постоянная времени может быть постоянной времени, указывающей, насколько быстро датчик реагирует на командное изменение лямбда, и может определяться автономно, на основании функционирования датчика без ухудшения характеристик. Как обсуждено выше, определенная постоянная времени и/или временная задержка ухудшенной реакции датчика отработавших газов могут использоваться контроллером для настройки параметров регулятора датчика отработавших газов.
В кроме того еще одном примере, ухудшение характеристик датчика отработавших газов может указываться параметрами, оцененными по двум моделям работы, модели обогащенного сгорания и модели обедненного сгорания. Командное топливо-воздушное соотношение и топливо-воздушное соотношение, указываемое датчиком отработавших газов, могут сравниваться с допущением, что сгорание, которое формировало топливо-воздушное соотношение, было обогащенным (например, с вводом командного лямбда в обогащенную модель), а также сравниваться при условии, что событие сгорания было обедненным (например, с вводом командного лямбда в обедненную модель). Для каждой модели, может оцениваться набор параметров, который обеспечивает наиболее точное соответствие командных значений лямбда с измеренными значениями лямбда. Параметры модели могут включать в себя постоянную времени, временную задержку и статический коэффициент передачи модели. Оцененные параметры из каждой модели могут сравниваться друг с другом, и тип ухудшения характеристик датчика (например, фильтра в противоположность задержке) может указываться на основании разностей между оцененными и номинальными параметрами.
Один или более из вышеприведенных способов для диагностирования ухудшения характеристик датчика отработавших газов может использоваться в процедурах, дополнительно описанных ниже (фиг. 9-10). Эти способы могут использоваться для определения, подвергнут ли датчик отработавших газов ухудшению характеристик, и если так, какой тип ухудшения характеристик произошел (например, тип фильтра или задержки). Кроме того, эти способы могут использоваться для определения величины ухудшения характеристик. Более точно, вышеприведенные способы могут определять ухудшенные постоянную времени и/или временную задержки.
В некоторых вариантах осуществления, ухудшение характеристик датчика отработавших газов может имитироваться и вынуждаться, для того чтобы калибровать датчик отработавших газов. Например, инициатор неисправности может действовать извне на систему датчика отработавших газов. В одном из примеров, инициатор неисправности может вызывать неисправность типа фильтра, тем самым, имитируя поведение ухудшения характеристик типа фильтра. Это может преобразовывать систему упреждающего регулятора в систему второго порядка. Величина вынужденной неисправности или имитированного ухудшения характеристик затем могут определяться с использованием способа идентификации системы. В качестве альтернативы, один из других способов, описанных выше, может использоваться для определения величины ухудшения характеристик по реакции топливо-воздушного соотношения датчика отработавших газов.
C-F
D-f
C-nom
D-nom
P
I
C-SP
D-SP
После определения, что датчик отработавших газов подвергнут ухудшению характеристик, контроллер может определять постоянную времени и/или временную задержку ухудшенной реакции. Эти параметры могут указываться ссылкой в материалах настоящей заявки как ухудшенная (например, неисправная) постоянная времени, T, и ухудшенная временная задержка, T. Ухудшенные постоянная времени и временная задержка затем могут использоваться, наряду с номинальной постоянной времени, T, и номинальной временной задержкой, T, для определения настроенных параметров упреждающего регулятора. Как обсуждено выше, настроенные параметры упреждающего регулятора могут включать в себя коэффициент передачи пропорционального звена, K, коэффициент передачи интегрального звена, K, постоянную времени регулятора, T, и временную задержку регулятора, T. Настраиваемые параметры регулятора могут быть дополнительно основаны на номинальных параметрах системы (например, параметрах, предварительно установленных в упреждающем регуляторе). Посредством настройки коэффициентов передачи, а также постоянной времени и временной задержки регулятора компенсатора задержки на SP, точность отслеживания команды топливо-воздушного соотношения может возрастать, и может повышаться устойчивость упреждающего регулятора. По существу, после применения настроенных параметров регулятора внутри системы датчика отработавших газов, контроллер двигателя может настраивать временные характеристики и/или величину впрыска топлива на основании выходного сигнала топливо-воздушного соотношения датчика отработавших газов. В некоторых вариантах осуществления, если ухудшение характеристик датчика отработавших газов превышает пороговое значение, контроллер двигателя дополнительно может предупреждать водителя транспортного средства.
Таким образом, впрыск топлива может настраиваться в ответ на обратную связь по кислороду отработавших газов из упреждающего регулятора датчика отработавших газов. Кроме того, один или более параметров упреждающего регулятора может настраиваться в ответ на тип ухудшения характеристик датчика кислорода в одном режиме, и обратная связь (и упреждающий аспект регулятора) может выключаться в ответ на ухудшение характеристик застревания в диапазоне. Тип ухудшения характеристик датчика кислорода может включать в себя ухудшение характеристик фильтра или ухудшение характеристик задержки, а также ухудшение характеристик застревания в диапазоне. Один или более параметров упреждающего регулятора могут включать в себя коэффициент передачи пропорционального звена, коэффициент передачи интегрального звена, постоянную времени регулятора и временную задержку регулятора.
Далее, с обращением к фиг. 9, изображен примерный способ 900 для настройки параметров упреждающего регулятора датчика отработавших газов, такого как предсказатель Смита, описанный со ссылкой на фиг. 1, на основании типа и величины ухудшения характеристик, а также того, идентифицировано ли ухудшение характеристик застревания в диапазоне. Способ 900 может выполняться системой управления транспортного средства, такой как контроллер 12 и/или выделенный контроллер 140, для контроля и управления реакцией топливо-воздушного соотношения с помощью датчика, такого как датчик 126 отработавших газов.
Способ 900 начинается на 902 определением условий эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут определяться на основании обратной связи с различных датчиков двигателя и могут включать в себя число оборотов и нагрузку, топливо-воздушное соотношение, температуру двигателя, и т.д. Способ 900 затем переходит на 926, чтобы определять, пора ли вызывать ухудшение характеристик датчика отработавших газов. Как обсуждено выше, в некоторых вариантах осуществления, ухудшение характеристик датчика отработавших газов может вызываться в целях проверки и/или калибровки. В одном из примеров, ухудшение характеристик может вызываться инструментальным средством для вызова неисправности, таким как инициатор неисправности. Инициатор неисправности может быть включен в состав в качестве части выделенного контроллера 140 и/или контроллера 12. Таким образом, инициатор неисправности может действовать извне на систему упреждающего регулятора датчика отработавших газов. Контроллер может определять, когда неисправность (например, ухудшение характеристик) должна быть вызвана инициатором неисправности. Например, неисправность может вызываться спустя некоторую продолжительность работы транспортного средства. В качестве альтернативы, неисправность может вызываться в качестве эксплуатационной проверки во время работы транспортного средства. Таким образом, датчик отработавших газов может калиброваться посредством возбуждения разных поведений ухудшения характеристик датчика и настройки параметров упреждающего регулятора.
Если контроллер определяет, что пора вызывать ухудшение характеристик, способ продолжается на 928, чтобы вызывать ухудшение характеристик. Это может включать в себя побуждение ухудшения характеристик инициатором неисправности, описанным выше. В одном из примеров, может вызываться только один тип неисправности или поведения ухудшения характеристик (например, один из шести поведений, представленных на фиг. 2-7). Как только наведение неисправности имитируется с помощью инициатора неисправности, способ продолжается на 908, чтобы определять тип ухудшения характеристик датчика, дополнительно описанный ниже.
Однако, если не пора вызывать ухудшение характеристик на 926, способ 300 переходит на 904. На основании условий на 902, способ 900 определяет, на 904, удовлетворены ли условия контроля датчика отработавших газов. В одном из примеров, это может включать в себя, является ли двигатель работающим, и удовлетворены ли выбранные условия. Выбранные условия могут включать в себя, что входные параметры являются рабочими, например, что датчик отработавших газов находится на температуре, в силу которой он выдает функциональные показания. Кроме того, выбранные условия могут включать в себя, что сгорание происходит в цилиндрах двигателя, например, что двигатель не находится в заглушенном режиме, таком как перекрытие топлива при замедлении (DFSO), или что двигатель является работающим в условиях установившегося режима.
Если определено, что двигатель не работает, и/или выбранные условия не удовлетворены, способ 900 осуществляет возврат и не контролирует функционирование датчика отработавших газов. Однако, если условия датчика отработавших газов удовлетворены на 904, способ переходит на 906, чтобы собирать входные и выходные данные с датчика отработавших газов. Это может включать в себя сбор и сохранение данных топливо-воздушного соотношения (например, лямбда), измеренных датчиком. Способ на 906 может продолжаться до тех пор, пока не собрано необходимое количество отсчетов выборки (например, данных топливо-воздушного соотношения) для способа определения ухудшения характеристик на 908.
На 908, способ 900 включает в себя определение, подвергнут ли датчик отработавших газов ухудшению характеристик, на основании собранных данных датчика. Способ на 908 дополнительно может включать в себя определение типа ухудшения характеристик или поведения ухудшения характеристик датчика отработавших газов (например, ухудшения характеристик фильтра в противоположность задержке). Как описано выше, различные способы могут использоваться для определения поведения ухудшения характеристик датчика отработавших газов. В одном из примеров, ухудшение характеристик может указываться на основании временной задержки и линейного отрезка каждого экземпляра выборки из набора реакций датчика отработавших газов, собранных во время командного изменения топливо-воздушного соотношения. Ухудшенные временная задержка и постоянная времени, наряду с линейным отрезком, могут определяться по данным реакции датчика отработавших газов и сравниваться с ожидаемыми значениями. Например, если ухудшенная временная задержка является большей, чем ожидаемая временная задержка, датчик отработавших газов может быть демонстрирующим поведение ухудшения характеристик задержки (например, ухудшенную временную задержку). Если определенный линейный отрезок является большим, чем ожидаемый линейный отрезок, датчик отработавших газов может быть проявляющим ухудшение характеристик фильтра (например, ухудшенную постоянную времени).
В еще одном примере, ухудшение характеристик датчика отработавших газов может определяться по характеристикам распределения предельных значений из многочисленных наборов следующих один за другим отсчетов выборки лямбда во время условий эксплуатации установившегося режима. Характеристиками могут быть мода и центральный пик распределения обобщенных предельных значений (GEV) предельных перепадов лямбда, собранных во время условий эксплуатации установившегося состояния. Амплитуда центрального пика и моды, наряду с определенными постоянной времени и временной задержкой, могут указывать тип поведения ухудшения характеристик наряду с величиной ухудшения характеристик.
В еще одном другом примере, ухудшение характеристик датчика отработавших газов может указываться на основании разности между первым набором оцененных параметров модели обогащенного сгорания и вторым набором оцененных параметров модели обедненного сгорания. Оцененные параметры могут включать в себя постоянную времени, временную задержку и статический коэффициент передачи как командного лямбда (топливо-воздушного соотношения), так и определенного лямбда (например, определенного из выходного сигнала датчика отработавших газов). Тип ухудшения характеристик датчика отработавших газов (например, фильтра в противоположность задержке) может указываться на основании разностей между оцененными параметрами. Должно быть отмечено, что способ, альтернативный вышеприведенным способам, может использоваться для определения ухудшения характеристик датчика отработавших газов.
Если ухудшение характеристик датчика отработавших газов вызвано с использованием инициатора неисправности, тип ухудшения характеристик вынужденной неисправности уже может быть известным. Таким образом, на 908, тип поведения ухудшения характеристик, вызванного инициатором неисправности, может сохраняться в контроллере и использоваться на 910 и/или 912.
После того, как применены один или более из вышеприведенных способов, способ продолжается на 910, чтобы определять, обнаружено ли ухудшение характеристик фильтра (например, ухудшение постоянной времени). Если ухудшение характеристик фильтра не обнаружено, способ продолжается на 912, чтобы определять, обнаружено ли ухудшение характеристик задержки (например, ухудшение временной задержки). Если ухудшение характеристик задержки также не выявлено, способ продолжается на 913, чтобы определять, является ли датчик застрявшим в диапазоне, так как описано подробнее со ссылкой на фиг. 10, на основании определения центрального пика. Если указано ухудшение характеристик застревания в диапазоне, то процедура может устанавливать диагностический код, указывающий такую информацию, в памяти контроллера и продолжаться на 919. На 919, процедура может отключать регулятор с обратной связью, например, упреждающий регулятор, описанный в материалах настоящей заявки, и возвращаться к впрыску топлива без обратной связи на 921 на основании потока воздух и независимо от показания датчика. В еще одном примере, упрощенное регулирование с обратной связью может регулировать топливо-воздушное соотношение независимо от застрявшего датчика, но на основании других датчиков отработавших газов, все еще функционирующих. Если ответом на 913 является нет, процедура определяет, на 914, что датчик отработавших газов не подвергнут ухудшению характеристик. Параметры упреждающего регулятора поддерживаются, и способ возвращается к продолжению контроля датчика отработавших газов.
Возвращаясь на 910, если указано ухудшение характеристик типа фильтра, способ продолжается на 916, чтобы приближенно выражать систему объектом первого порядка с моделью задержки (например, FOPD). Это может включать в себя применение приближения по половинному правилу к номинальной постоянной времени, номинальной временной задержке и ухудшенной постоянной времени для определения эквивалентных постоянной времени и временной задержки первого порядка. Способ дополнительно может включать в себя определение настроенных коэффициентов передачи регулятора.
В качестве альтернативы, если ухудшение характеристик типа задержки указан на 912, способ продолжается на 918, чтобы определять эквивалентную или новую временную задержку в присутствии ухудшения характеристик. Способ дополнительно включает в себя определение настроенных параметров упреждающего регулятора, в том числе, коэффициентов передачи регулятора, а также постоянной времени и временной задержки регулятора (используемых в компенсаторе задержки).
С 916 и 918, способ 900 продолжается на 920, чтобы применять вновь определенные параметры упреждающего регулятора. Датчик отработавших газов затем может использовать эти параметры в упреждающем регуляторе для определения измеренного топливо-воздушного соотношения. На 922, способ включает в себя определение топливо-воздушного соотношения из датчика отработавших газов и настройку впрыска топлива и/или временных характеристик на основании определенного топливо-воздушного соотношения. Например, это может включать в себя увеличение количества топлива, впрыскиваемого топливными форсунками, если топливо-воздушное соотношение находится ниже порогового значения. В еще одном примере, это может включать в себя уменьшение количества топлива, впрыскиваемого топливными форсунками, если топливо-воздушное соотношение находится выше порогового значения. В некоторых вариантах осуществления, если ухудшение характеристик датчика отработавших газов превышает пороговое значение, способ 900 может включать в себя уведомление водителя транспортного средства на 924. Пороговое значение может включать в себя ухудшенные постоянную времени и/или временную задержку сверх порогового значения. Уведомление водителя транспортного средства на 924 может включать в себя отправку уведомления или запроса технического обслуживания для датчика отработавших газов.
Фиг. 10 - блок-схема последовательности операций способа, иллюстрирующая дополнительные подробности определения центрального пика. Прежде всего, на 1002, способ считывает данные датчика с контролируемого датчика отработавших газов, который, как описано в материалах настоящей заявки, является расположенным выше по потоку и/или ниже по потоку датчиком кислорода отработавших газов в одном из примеров. Затем, на 1004, способ буферизует данные в массиве, индексированном параметром k. Затем, на 1006, процедура определяет, удовлетворены ли начальные условия, которые могут быть такими же, как на 904, и могут включать в себя условия эксплуатации двигателя в установившемся состоянии. Условия эксплуатации в установившемся состоянии могут включать в себя число оборотов двигателя в пределах диапазона и меняющиеся меньше, чем пороговое значение, такое как 50 оборотов в минуту, в течение длительности контроля для сбора буферизованных данных. Условия эксплуатации в установившемся состоянии могут включать в себя нагрузку двигателя в пределах диапазона и меняющиеся меньше, чем пороговое значение, такое как 5% максимальной нагрузки, в течение длительности контроля для сбора буферизованных данных.
Если нет, процедура заканчивается. Иначе, если так, процедура продолжается на 1008, чтобы рассчитывать перепады (k) по буферизованным данным, собранным в условиях эксплуатации в установившемся состоянии. Затем, на 1010, способ определяет центральный пик, такой как согласно уравнениям, описанным в материалах настоящей заявки. Затем, если амплитуда центрального пика равна n (размеру буфера), то застрявший в диапазоне датчик указывается на 1012. Иначе, процедура заканчивается и повторяется. Отметим, что сам расчет центрального пика не полагается ни на какие измерения, иные чем само показание специфичного датчика, а потому, дает улучшенную устойчивость.
В одном из примеров, способ для двигателя включает в себя указание ухудшения характеристик нарушения симметрии L-R и R-L датчика топливо-воздушного соотношения, а также ухудшение характеристик застревания в диапазоне на основании центрального пика обобщенного распределения экстремального значения перепадов показаний датчика, собранных во время выбранных условий эксплуатации двигателя. В одном из примеров, датчик может быть датчиком кислорода отработавших газов, таким как датчик HEGO или датчик UEGO. Выбранные условия эксплуатации двигателя могут включать в себя работу двигателя в установившемся состоянии. Центральный пик может быть основан на сумме индикаторной функции, определенной на основании размера центрального столбика гистограммы распределения данных, собранных во время выбранных условий эксплуатации двигателя с датчика топливо-воздушного соотношения, который может быть расположен ниже по потоку от других датчиков топливо-воздушного соотношения и/или устройств снижения токсичности выбросов, таких как TWC. Способ дополнительно может включать в себя сохранение установленного кода на основании указанного ухудшения характеристик в постоянной памяти контроллера, и/или настройку впрыска топлива независимо от датчика топливо-воздушного соотношения на основании центрального пика указанного соответствующим образом ухудшения характеристик, и/или настойку впрыска топлива в ответ на обратную связь с датчика топливо-воздушного соотношения с помощью упреждающего регулятора, когда датчик топливо-воздушного соотношения не является застрявшим в диапазоне; и настройку одного или более параметров упреждающего регулятора в ответ на тип асимметричного ухудшения характеристик датчика.
Например тип асимметричного ухудшения характеристик датчика кислорода может включать в себя ухудшение характеристик фильтра или ухудшение характеристик задержки, и при этом, один или более параметров включают в себя коэффициент передачи пропорционального звена. Ухудшение характеристик фильтра может указываться ухудшенной постоянной времени, являющейся большей, чем ожидаемая постоянная времени, а ухудшение характеристик задержки указывается ухудшенной временной задержкой, являющейся большей, чем ожидаемая временная задержка. Кроме того, способ может включать в себя настройку параметра регулятора в ответ на ухудшение характеристик задержки и ухудшение характеристик фильтра и/или настройку коэффициента передачи пропорционального звена первой величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки и настройку коэффициента передачи пропорционального звена вторым, отличным значением в ответ на ухудшение характеристик фильтра, и/или настройку постоянной времени регулятора в ответ на ухудшение характеристик фильтра и отсутствие настройки постоянной времени регулятора в ответ на ухудшение характеристик задержки, и/или настройку временной задержки регулятора первой величиной в ответ на ухудшение характеристик фильтра и настройку временной задержки регулятора второй, отличной величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки.
В еще одном примере, способ может включать в себя настройку параметров упреждающего регулятора датчика отработавших газов первой величиной в ответ на ухудшение характеристик задержки и настройку параметров упреждающего регулятора второй, отличной величиной в ответ на ухудшение характеристик фильтра, одно из ухудшений характеристик задержки и фильтра основано на центральном пике обобщенного распределения экстремального значения перепадов показаний датчика; указание, что датчик отработавших газов является застрявшим в диапазоне, на основании центрального пика; и настройку впрыска топлива в ответ на обратную связь по кислороду отработавших газов из упреждающего регулятора.
Таким образом, данные центрального пика могут использоваться для идентификации одного или более типов ухудшения характеристик на фиг. 2-7, таких как нарушение симметрии переходов L-R и/или R-L датчика топливо-воздушного соотношения, а также идентификации типа застревания в диапазоне ухудшения характеристик для одного и того же или разных датчиков.
Отметим, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящей заявки, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машинно-читаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Будет принято во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Объект патентования настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.