ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЯ ОХЛАДИТЕЛЯ РЕЦИРКУЛЯЦИИ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАТЧИКА DPOV (ПЕРЕПАДА ДАВЛЕНИЯ НА КЛАПАНЕ)
DETERMINATION OF POLLUTION OF END GAS RECYCLING COOLER WITH USE OF DPOV SENSOR (DIFFERENTIAL PRESSURE ON VALVE)

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящая заявка относится к системам и способам для определения загрязнения охладителя рециркуляции отработавших газов (EGR).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Системы двигателя с турбонаддувом могут включать в себя систему EGR низкого давления (LP-EGR), которая рециркулирует отработавшие газы из выпускного канала ниже по потоку от турбины во впускной канал выше по потоку от компрессора турбонагнетателя, или систему низкого давления (HP-EGR), которая рециркулирует отработавшие газы из выпускного канала выше по потоку от турбины во впускной канал ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя. В качестве альтернативы, EGR может быть реализована в безнаддувном двигателе, где EGR отбирается из выпускного коллектора и вводится во впускной коллектор. Рециркулированные отработавшие газы могут разбавлять концентрацию кислорода всасываемого воздуха, давая в результате пониженные температуры сгорания и, следовательно, может уменьшаться формирование оксидов азота в отработавших газов. Системы LP- или HP-EGR могут включать в себя охладитель EGR, расположенный в канале EGR, который присоединяет выпускной коллектор двигателя к системе впуска двигателя. Охладитель EGR может выдавать охлажденные газы EGR в двигатель, чтобы дополнительно улучшать выбросы и экономию топлива. Однако, отработавшие газы могут содержать в себе сажу, которая может накапливаться в охладителе EGR за период времени. Накопление сажи в охладителе EGR может вызывать загрязнение охладителя EGR. Следовательно, эффективность охлаждения EGR может уменьшаться, приводя к ухудшенной экономии топлива и повышенным выбросам. Кроме того, вследствие накопления сажи в охладителе EGR, может быть повышенное падение давления на охладителе EGR, которое может дополнительно сказываться на экономии топлива и выбросах.
Один из примерных подходов для определения ухудшения характеристик охладителя EGR приведен Фрейндом и другими в US 2012/0096927 A1. В нем, загрязняющий слой в охладителе EGR выявляется на основании давления на входе и выходе отработавших газов, поступающих в и выходящих из охладителя EGR, температуры отработавших газов, выходящих из охладителя EGR, и температуры на входе и выходе охлаждающей жидкости EGR, поступающей в и выходящей из охладителя EGR. В проиллюстрированном Фрейндом и другими подходе, система обнаружения для выявления загрязнения охладителя EGR включает в себя первый датчик для считывания давления на входе отработавших газов, поступающих в охладитель, и второй датчик для считывания давления на выходе отработавших газов, выходящих из охладителя EGR.
Однако, изобретатели в материалах настоящей заявки идентифицировали проблемы у такого подхода. Например, два дополнительных датчика, один для считывания давления на входе отработавших газов, поступающих в охладитель, и другой для считывания давления на выходе отработавших газов, поступающих в охладитель, требуются для определения перепада давления на охладителе EGR. Кроме того, дополнительные электрические соединения и дополнительные процессы управления требуются для передачи и обработки сигналов с датчиков. Дополнительные датчики и соединения ведут к повышенным стоимости и размерам для реализации системы охладителя EGR.
Поэтому, в одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично препоручены способу для двигателя, содержащему: определение ухудшения характеристик охладителя рециркуляции отработавших газов (EGR) на основании изменения перепада давления на охладителе EGR, большего, чем пороговое изменение, перепад давления на охладителе EGR определяется на основании перепада давления на клапане EGR, расположенном ниже по потоку от охладителя EGR, и давления ниже по потоку от клапана EGR.
Системы EGR применяют основанную на перепаде давления на клапане (DPOV) систему измерения для определения интенсивности потока EGR. Система DPOV может включать в себя датчик DPOV для определения перепада давления на клапане EGR, расположенном ниже по потоку от охладителя EGR. Кроме того, двигатель может включать в себя одну или более систем EGR, включающих в себя одну или более из системы EGR высокого давления (HP-EGR), системы EGR низкого давления (LP-EGR) или системы безнаддувной EGR. В системе LP-EGR, давление ниже по потоку от клапана LP-EGR может быть давлением на входе компрессора, измеряемым датчиком давления на входе компрессора (CIP). В системе HP-EGR, давление ниже по потоку от клапана HP-EGR может быть давлением во впускном коллекторе, измеряемым датчиком давления во впускном коллекторе (MAP). Датчик DPOV может использоваться наряду с измерением CIP или MAP (в зависимости от типа системы EGR) для определения перепада давления на охладителе EGR.
Например, когда клапан EGR закрыт, перепад давления на охладителе EGR является нулевым. Поэтому, давление выше по потоку от охладителя EGR может определяться на основании измерения датчика DPOV и одного из измерений CIP или MAP, когда клапан EGR закрыт. Давление ниже по потоку от охладителя EGR может определяться на основании измерения датчика DPOV и CIP или MAP, когда EGR осуществляет поток (то есть, когда клапан EGR не закрыт). Потеря давления или перепад давления на охладителе EGR может определяться на основании измеренного давления выше по потоку и давления ниже по потоку от охладителя EGR. Перепад давления может рассчитываться в разных состояниях потока EGR. Определенный перепад давления на охладителе EGR может использоваться для определения изменения перепада давления на охладителе EGR по сравнению с перепадом давления на новом охладителе EGR. Загрязнение охладителя EGR может указываться, если изменение перепада давления на охладителе EGR является большим, чем пороговое изменение.
Таким образом, посредством использования существующей системы измерения DPOV для определения загрязнения охладителя EGR, дополнительные датчики и соединения могут не требоваться. Следовательно, затраты на реализацию системы обнаружения загрязнения охладителя EGR могут быть уменьшены.
Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предмет настоящего раскрытия будет лучше понятен по прочтению последующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 показывает принципиальную схему системы двигателя с двойным турбонаддувом, включающей в себя систему EGR низкого давления и высокого давления с охладителем EGR.
Фиг. 2 показывает принципиальную схему системы EGR низкого давления у системы двигателя с двойным турбонаддувом, показанной на фиг. 1, в том числе, сигналы из системы LP EGR, которые могут использоваться для определения перепада давления на охладителе EGR.
Фиг. 3A показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для указания ухудшения характеристик охладителя EGR на основании перепада давления на охладителе EGR.
Фиг. 3B показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для определения давления выше по потоку от охладителя EGR с использованием системы перепада давления на клапане (DPOV).
Фиг. 3C показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для определения давления ниже по потоку от охладителя EGR с использованием системы DPOV.
Фиг. 3D показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру для определения перепада давления на охладителе EGR.
Фиг. 4 показывает примерное определение ухудшения характеристик EGR.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Предусмотрены способы и системы для определения ухудшения характеристик охладителя EGR на основании перепада давления (DP) на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR в системе двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1). Система двигателя может включать в себя систему EGR низкого давления (LP), систему EGR высокого давления (HP) и/или систему безнаддувной EGR В системе LP-EGR, давление ниже по потоку от клапана EGR может быть давлением на входе компрессора (CIP), а в системе HP-EGR и системе безнаддувной EGR, давление ниже по потоку от клапана EGR может быть давлением во впускном коллекторе (MAP). DP на клапане EGR и CIP или MAP (в зависимости от типа системы EGR) могут определяться на основании сигналов с датчика перепада давления на клапане (DPOV) и датчика CIP или MAP, соответственно, как показано на фиг. 2. Контроллер может выполнять процедуру, такую как процедура на фиг. 3A, для определения и указания ухудшения характеристик охладителя EGR. Для того чтобы определять ухудшение характеристик охладителя EGR, давление выше по потоку от охладителя EGR может определяться, как показано на фиг. 3B, давление ниже по потоку от охладителя EGR может определяться, как показано на фиг. 3C, и функция перепада давления на охладителе EGR может определяться, как показано на фиг. 3D. Примерное определение ухудшения характеристик охладителя EGR показано на фиг. 4. Должно быть отмечено, что, несмотря на то, что фиг. 1 и 2 схематически описывают систему LP- и HP-EGR, эта концепция может быть применена к системе двигателя, включающей в себя одну или более из системы LP-EGR, системы HP-EGR или системы безнаддувной EGR.
Фиг. 1 показывает схематическое изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару однотипных турбонагнетателей 120 и 130, которые могут быть идентичными. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Несмотря на то, что не изображены в материалах настоящей заявки, другие конфигурации двигателя, такие как двигатель с одиночным турбонагнетателем, могут использоваться, не выходя из объема этого раскрытия.
Система 100 двигателя может управляться, по меньшей мере частично, контроллером 12, и входными сигналами от водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В этом примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающим в себя следующее: микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений (например, микросхему постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство, вспомогательную память и шину данных. Постоянное запоминающее устройство запоминающего носителя может быть запрограммировано машинно-читаемыми данными, представляющими постоянные команды, исполняемые микропроцессором для выполнения процедур, описанных в материалах настоящей заявки, а также других вариантов, которые предвосхищены, но конкретно не перечислены. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать информацию с множества датчиков 165 и отправлять сигналы управления на множество исполнительных механизмов 175 (различные примеры которых описаны в материалах настоящей заявки). Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящей заявки со ссылкой на фиг. 3A-3D.
Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Как показано на фиг. 1, впускной канал 40 может включать в себя воздушный фильтр 156 и дроссель 115 системы впуска воздуха (AIS). Положение дросселя 115 AIS может настраиваться системой управления посредством исполнительного механизма 117 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12.
По меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано на 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано на 144. Соответственно, система 100 двигателя включает в себя систему 191 AIS низкого давления (LP-AIS) выше по потоку от компрессоров 122 и 132, и систему 193 AIS высокого давления (HP-AIS) ниже по потоку от компрессоров 122 и 132.
Трубопровод 198 принудительной вентиляции картера (PCV) может присоединять картер двигателя (не показан) к второй ветви 144 впускного канала, из условия чтобы газы в картере двигателя могли выпускаться управляемым образом из картера двигателя. Кроме того, парообразующие выбросы из бачка для паров топлива (не показан) могут выпускаться во впускной канал через трубопровод 195 продувки паров топлива, присоединяющий бачок для паров топлива к второй ветви 144 впускного канала.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха 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 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 для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. В изображенном примере, впускной канал 149 также включает в себя охладитель 154 воздуха и дроссель 158. Положение дросселя 158 может настраиваться системой управления посредством исполнительного механизма 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12. Как показано, дроссель 158 может быть скомпонован во впускном канале 149 ниже по потоку от охладителя 154 воздуха и может быть выполнен с возможностью настраивать поток всасываемого газа, поступающий в двигатель 10.
Как показано на фиг. 1, перепускной клапан 152 компрессора (CBV) может быть скомпонован в канале 150 CBV, а CBV 155 может быть скомпонован в канале 151 CBV. В одном из примеров, CBV 152 и 155 могут быть электронными пневматическими CBV (EPCBV). CBV 152 и 155 могут управляться, чтобы давать возможность сброса давления в системе впуска, когда двигатель подвергается наддуву. Расположенный выше по потоку конец канала 150 CBV может быть соединен с впускным каналом 144 выше по потоку от компрессора 132, а расположенный ниже по потоку конец канала 150 CBV может быть соединен с впускным каналом 148 ниже по потоку от компрессора 132. Подобным образом, расположенный выше по потоку конец канала 151 CBV может быть соединен с впускным каналом 142 выше по потоку от компрессора 122, а расположенный ниже по потоку конец канала 151 CBV может быть соединен с впускным каналом 146 ниже по потоку от компрессора 122. В зависимости от положения каждого CBV, воздух, сжатый соответствующим компрессором, может подвергаться рециркуляции во впускной канал выше по потоку от компрессора (например, впускной канал 144 для компрессора 132 и впускной канал 142 для компрессора 122). Например, CBV может открываться для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 132, и/или CBV 155 может открываться для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 122 для сброса давления в системе впуска во время выбранных условий для снижения воздействий помпажной нагрузки компрессора. CBV 155 и 152 могут управляться системой управления активно или пассивно.
Как показано, датчик 196 давления на входе компрессора (CIP) скомпонован во впускном канале 142, а датчик 169 давления HP-AIS скомпонован во впускном канале 149. Однако, в других ожидаемых вариантах осуществления, датчики 196 и 169 могут быть скомпонованы в других местоположениях в пределах LP-AIS и HP-AIS соответственно. В числе других функций, датчик 196 CIP может использоваться для определения давления ниже по потоку от клапана 121 EGR.
Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, скомпонованных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров скомпонованы в двух рядах 13 и 15, причем, каждый ряд включает в себя три цилиндра. В альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 3, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поровну поделены и скомпонованы в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, рядная, коробчатая и т.д. Каждый цилиндр 14 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть сконфигурирована в качестве топливной форсунки оконного впрыска.
Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящей заявки также указываемый ссылкой как камера 14 сгорания) через общий впускной канал 149, может использоваться для сжигания топлива, и продукты сгорания затем могут выпускаться через специфичные ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 19.
Положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться с помощью толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или с помощью механических искривлений, в которых используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредством приведения в действие кулачков с использованием системы приведения в действие кулачков. Более точно, система 25 приведения в действие кулачков впускных клапанов может включать в себя один или более кулачков и может использовать переменные установку фаз кулачкового распределения или подъем для впускных и/или выпускных клапанов. В альтернативных вариантах осуществления, впускные клапаны могут управляться электрическим клапанным распределителем. Подобным образом, выпускные клапаны могут управляться системами приведения в действие кулачков или электрическим клапанным распределителем. В еще одном другом альтернативном варианте осуществления, кулачки могут не быть настраиваемыми.
Продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 17, 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 для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все отработавшие газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 128 для отработавших газов. Положение перепускной заслонки 128 для отработавших газов может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может настраивать положение перепускной заслонки 128 для отработавших газов посредством пневматического привода, управляемого соленоидным клапаном. Например, соленоидный клапан может принимать сигнал для содействия приведению в действие перепускной заслонки 128 для отработавших газов с помощью пневматического привода на основании разности давлений воздуха между впускным каналом 142, скомпонованным выше по потоку от компрессора 122, и впускным каналом 149, скомпонованным ниже по потоку от компрессора 122. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие перепускной заслонки 128 для отработавших газов.
Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 19, 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 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, в то время как управляются перепускной заслонкой 138 для отработавших газов. Положение перепускной заслонки 138 для отработавших газов может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может настраивать положение перепускной заслонки 138 для отработавших газов посредством соленоидного клапана, управляющего пневматическим приводом. Например, соленоидный клапан может принимать сигнал для содействия приведению в действие перепускной заслонки 138 для отработавших газов с помощью пневматического привода на основании разности давлений воздуха между впускным каналом 144, скомпонованным выше по потоку от компрессора 132, и впускным каналом 149, скомпонованным ниже по потоку от компрессора 132. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие перепускной заслонки 138 для отработавших газов.
В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с переменной геометрией, при этом, контроллер 12 может настраивать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от отработавших газов могут быть сконфигурированы в качестве турбин с регулируемым соплом, при этом, контроллер 12 может настраивать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока отработавших газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть выполнена с возможностью независимо изменять положение лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от отработавших газов через соответственные приводы.
Продукты сгорания, выпускаемые цилиндрами через выпускной канал 19, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 180 ниже по потоку от турбины 134 наряду с тем, что продукты сгорания, выпускаемые через выпускной канал 17, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 170 ниже по потоку от турбины 124. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более устройств последующей очистки отработавших газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков отработавших газов. Например, как показано на фиг. 1, выпускной канал 170 может включать в себя устройство 129 снижения токсичности выбросов, скомпонованное ниже по потоку от турбины 124, выпускной канал 180 может включать в себя устройство 127 снижения токсичности выбросов, скомпонованное ниже по потоку от турбины 134. Устройства 127 и 129 снижения токсичности выбросов могут быть устройствами избирательного каталитического восстановления (SCR), трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами (TWC), уловителями NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, во время работы двигателя 10, например, устройства 127 и 129 снижения токсичности выбросов могут периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливо/воздушного соотношения.
Система 100 двигателя дополнительно может включать в себя одну или более систем рециркуляции отработавших газов (EGR) для рециркуляции по меньшей мере части отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор. Таковые могут включать в себя одну или более систем EGR высокого давления для обеспечения EGR высокого давления (HP-EGR) и одни или более контуров EGR низкого давления для обеспечения EGR низкого давления (LP-EGR). В одном из примеров, HP-EGR может обеспечиваться в отсутствие наддува, обеспечиваемого турбонагнетателями 120, 130, наряду с тем, что LP-EGR может обеспечиваться при наличии наддува турбонагнетателя, и/или когда температура отработавших газов находится выше порогового значения. В кроме того еще других примерах, обе, HP-EGR и LP-EGR, могут выдаваться одновременно.
В изображенном примере, система 100 двигателя может включать в себя систему 108 EGR низкого давления (LP). Система 108 LP-EGR направляет требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 170 во впускной канал 142. В изображенном варианте осуществления, EGR направляется в канале 197 EGR из ниже по потоку от турбины 124 во впускной канал 142 в точке смешивания, расположенной выше по потоку от компрессора 122. Величина EGR, выдаваемой во впускной канал 142, может меняться контроллером 12 с помощью клапана 121 EGR, присоединенного в системе 108 LP-EGR. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, система 108 LP-EGR включает в себя охладитель 113 EGR, расположенный выше по потоку от клапана 121 EGR. Охладитель 113 EGR может отводить тепло из рециркулированных отработавших газов, например, в охлаждающую жидкость двигателя. Охладитель 113 EGR может подвергаться ухудшению характеристик вследствие накопления сажи из отработавших газов, проходящих через охладитель EGR. Ухудшение характеристик охладителя EGR может определяться на основании измерений давления с датчика 125 перепада давления на клапане (DPOV) и датчика 196 CIP. Подробности определения загрязнения охладителя EGR будут дополнительно конкретизированы на фиг. 2-4.
В альтернативном варианте осуществления, система двигателя может включать в себя вторую систему LP-EGR (не показана), которая направляет требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 180 во впускной канал 144. В еще одном альтернативном варианте осуществления, система двигателя может включать в себя обе системы LP-EGR (одна направляет отработавшие газы из выпускного канала 180 во впускной канал 144, а другая направляет отработавшие газы из выпускного канала 170 во впускной канал 142), описанные выше.
В изображенном примере, система 100 двигателя также может включать в себя систему 206 HP-EGR. Система 206 HP-EGR направляет требуемую часть отработавших газов из общего выпускного канала 17 выше по потоку от турбины 124 во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. В качестве альтернативы, система 206 HP-EGR может быть расположена между выпускным каналом 17 и впускным каналом 193 ниже по потоку от компрессора 122. Величина HP-EGR, выдаваемой во впускной коллектор 160, может меняться контроллером 12 с помощью клапана 210 EGR, присоединенного в канале 208 HP-EGR. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, система 206 HP-EGR включает в себя охладитель 212 EGR, расположенный выше по потоку от клапана 210 EGR. Охладитель 212 EGR может отводить тепло из рециркулированных отработавших газов, например, в охлаждающую жидкость двигателя. Охладитель 212 EGR может подвергаться ухудшению характеристик вследствие накопления сажи из отработавших газов, проходящих через охладитель 212 EGR. Ухудшение характеристик охладителя EGR может определяться на основании измерений давления с датчика 216 перепада давления на клапане (DPOV) и датчика 182 MAP. Подробности определения загрязнения охладителя EGR будут дополнительно конкретизированы на фиг. 3-4.
Подобным образом, двигатель может включать в себя второй контур EGR высокого давления (не показан) для рециркуляции по меньшей мере некоторой части отработавших газов из выпускного канала 19 выше по потоку от турбины 134 во впускной канал 148 ниже по потоку от компрессора 132 или во впускной коллектор 160 ниже по потоку от впускного дросселя 158. Поток EGR через контуры 208 HP-EGR может управляться посредством клапана 210 HP-EGR
Клапан 121 EGR и клапан 210 EGR могут быть выполнены с возможностью настраивать количество и/или расход отработавших газов, отведенных через соответствующие каналы EGR, для достижения требуемого процента разбавления EGR впускного заряда, поступающего в двигатель, где впускной заряд с более высоким процентом разбавления EGR включает в себя более высокое количественное соотношение рециркулированных отработавших газов и воздуха, чем впускной заряд с более низким процентом разбавления EGR. В дополнение к положению клапанов EGR, будет принято во внимание, что положение дросселя AIS у дросселя 115 AIS и других исполнительных механизмов также может оказывать влияние на процент разбавления EGR впускного заряда. В качестве примера, положение дросселя AIS может повышать падение давления на системе LP-EGR, предоставляя возможность большего потока LP-EGR в систему впуска. Как результат, это может повышать процент разбавления EGR, тогда как меньший поток LP-EGR в систему впуска может уменьшать процент разбавления EGR (например, EGR в процентах). Соответственно, разбавление EGR всасываемого заряда может регулироваться посредством управления одним или более из положения клапана EGR и положения дросселя AIS в числе других параметров. Таким образом, настройка одного или более из клапанов 121 и 210 EGR и/или дросселя 115 AIS может настраивать и величину (интенсивность) потока EGR и, впоследствии, EGR в процентах в массовом расходе воздуха (например, заряде воздуха, поступающем во впускной коллектор).
Процент разбавления EGR впускного заряда в данный момент времени (например, количественное соотношение газообразных продуктов сгорания и полного потока во впускном канале двигателя) может логически выводиться из выходного сигнала датчика 168 кислорода на впуске. В изображенном варианте осуществления, датчик кислорода на впуске расположен ниже по потоку от охладителя 154 воздуха. Однако, в других вариантах осуществления, датчик 168 может быть скомпонован в месте соединения впускных каналов 146, 148 и 149, и выше по потоку от охладителя 154 воздуха или в другом местоположении вдоль впускного канала 149. Датчик 168 кислорода на впуске (IAO2) может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания концентрации кислорода впускного заряда, таким как линейный датчик кислорода, датчик UEGO (универсальный или широкодиапазонный, кислорода отработавших газов) на впуске, двухрежимный датчик кислорода, и т.д. Контроллер 12 может оценивать процентное разбавление потока EGR на основании обратной связи с датчика 168 кислорода на впуске. В некоторых примерах, контроллер затем может настраивать один или более из клапана 121 EGR, дросселя 115 AIS или других исполнительных механизмов, чтобы добиваться требуемого процента разбавления EGR впускного канала.
В одном из примеров, интенсивность потока EGR может оцениваться на основании системы перепада давления на клапане (DPOV), которая включает в себя датчик 125 перепада давления (например, датчик 125 или 216 перепада давления), который выявляет перепад давления между расположенной выше по потоку областью клапана EGR (например, клапана 121 или 210 EGR) и расположенной ниже по потоку области клапана 121 или 210 EGR. Интенсивность потока EGR, определенная системой DPOV, дополнительно может быть основана на температуре EGR, выявленной датчиком 135 температуры EGR, расположенным ниже по потоку от клапана 121 EGR, или датчиком 220 температуры EGR, расположенным ниже по потоку от клапана 210 EGR, и площади сечения открывания клапана EGR, выявленной датчиком 131 подъема клапана EGR или датчиком 214 подъема клапана EGR, на основании соответствующей системы EGR (например, HP- или LP-EGR). В еще одном примере, интенсивность потока EGR может определяться на основании выходных данных из системы измерения EGR, которая включает в себя датчик 168 кислорода на впуске, датчик массового расхода воздуха (не показан), датчик 182 абсолютного давления в коллекторе (MAP) и датчик 183 температуры коллектора. В некоторых примерах, обе системы измерения EGR (то есть, система DPOV, включающая в себя датчик 125 или 216 перепада давления, и система измерения EGR, включающая в себя датчик 168 кислорода на впуске) могут использоваться для определения, контроля и настройки интенсивности потока EGR.
Система 100 двигателя может включать в себя различные датчики 165 в дополнение к упомянутым выше. Как показано, общий впускной канал 149 может включать в себя датчик 172 давления на входе дросселя (TIP) для оценки давления на входе заслонки (TIP) и/или датчик 173 температуры на входе дросселя для оценки температуры воздуха на дросселе (TCT), каждый находится на связи с контроллером 12. Кроме того, несмотря на то, что не изображено в материалах настоящей заявки, каждый из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха или, в качестве альтернативы, датчик массового расхода воздуха может быть расположен в общем канале 140.
С обращением к фиг. 2, проиллюстрированы схема узла клапана LP-EGR и сигналы для определения перепада давления на охладителе LP-EGR на основании системы измерения DPOV. Перепад давления на охладителе EGR может определяться посредством использования системы измерения DPOV, которая включает в себя определение перепада давления на клапане EGR и давления на входе компрессора (CIP). Например, перепад давления на охладителе EGR может определяться в качестве функции давления на входе охладителя EGR (оцененного на основании перепада давления на клапане EGR и CIP), когда EGR не течет, и давления на выходе охладителя EGR (оцененного на основании перепада давления на клапане EGR и CIP), когда EGR течет. Давление на входе охладителя EGR, когда EGR не течет, также может указываться ссылкой как давление на выходе EGR, поскольку давление на входе и выходе охладителя EGR могут быть по существу идентичными, когда клапан EGR закрыт. Определенный перепад давления на охладителе EGR может сравниваться с перепадом давления на новом охладителе EGR для определения изменения перепада давления. На основании изменения перепада давления, большего, чем пороговое изменение давления, может определяться загрязнение охладителя EGR.
Когда EGR течет (то есть когда клапан EGR не закрыт), может быть повышенное падение давления на охладителе 113 EGR вследствие накопления сажи. Например, давление в местоположении входа охладителя EGR выше по потоку от охладителя EGR может быть более высоким, чем давление в местоположении выхода охладителя EGR ниже по потоку от охладителя EGR. Падение давления на охладителе EGR может определяться на основании сигнала перепада давления с датчика 125 перепада давления, который выявляет перепад давления на клапане 121 EGR, и сигнала CIP с датчика 196 CIP, расположенного выше по потоку от компрессора 122 в разных состояниях потока EGR. Разные состояния потока EGR могут быть получены посредством изменения величины открывания клапана 121 EGR.
Клапан 121 EGR, расположенный в канале 197 EGR ниже по потоку от турбины 124 и выше по потоку от компрессора 122, может настраиваться контроллером, чтобы допускать требуемую величину EGR во впускной канал 142. Величина открывания клапана 121 EGR может определяться на основании сигнала подъема клапана EGR с датчика 131 подъема клапана EGR.
Кроме того, в некоторых примерах, температура EGR может использоваться наряду с измерением перепада давления на клапане EGR и CIP для определения эффективности охладителя EGR. Температура EGR может определяться на основании сигналов с датчика 135 температуры EGR. В примере, изображенном в материалах настоящей заявки, датчик 135 температуры EGR расположен ниже по потоку от клапана 121 EGR. В некоторых примерах, датчик температуры EGR может быть расположен выше по потоку от клапана 121 EGR.
Контроллер может принимать сигналы подъема клапана EGR, перепада давления на клапане EGR, температуры EGR и давления CIP с соответственных датчиков, как обсуждено выше, чтобы определять падение давления на охладителе EGR на основании системы измерения DPOV. Определенное падение давления на охладителе EGR может использоваться для определения изменения падения давления на охладителе EGR по сравнению с падением давления на новом охладителе EGR. На основании изменения падения давления, может определяться ухудшение характеристик охладителя EGR. В некоторых примерах, эффективность охладителя EGR может определяться на основании изменения падения давления, а на основании эффективности охладителя EGR, может определяться ухудшение характеристик охладителя EGR.
Таким образом, ухудшение характеристик охладителя EGR может определяться на основании сигналов из системы измерения DPOV. Посредством использования сигналов давления из системы DPOV и датчика CIP для измерения перепада давления или падения давления на охладителе EGR, дополнительные датчики и соединения для дополнительных датчиков могут быть сокращены. Следовательно, могут быть уменьшены затраты на разработку систем для определения загрязнения охладителя EGR.
В альтернативных вариантах осуществления, ухудшение характеристик охладителя EGR у охладителя HP-EGR (например, охладителя 212 HP-EGR, показанного на фиг. 1), может определяться на основании сигналов из системы DPOV и датчика MAP (например, датчика 182 MAP, показанного на фиг. 1). Таким образом, описание фиг. 2, приведенное выше, также может работать для системы HP-EGR, но с заменой CIP на MAP и с заменой компонентов системы LP-EGR на компоненты системы HP-EGR (как показано на фиг. 1).
С обращением к фиг. 3A, она показывает процедуру 300a для определения и указания загрязнения охладителя EGR на основании перепада давления на охладителе EGR, таком как охладитель EGR, изображенный под 113 на фиг. 1 и 2, когда течет EGR, и на основании давления на входе компрессора (CIP). В качестве альтернативы, если охладитель EGR является охладителем EGR высокого давления, таким как охладитель 212 EGR, показанный на фиг. 1, процедура 300a может определять и указывать загрязнение охладителя EGR на основании давления во впускном коллекторе (MAP). Перепад давления на охладителе EGR может быть основан на перепаде давления на клапане EGR и любом из давления на входе компрессора или MAP (на основании соответствующей системы EGR), измеренного как с потоком, так и без потока EGR. Например, во время состояния без потока EGR (например, клапан EGR полностью закрыт и уплотнен), давление на входе компрессора или MAP в таком состоянии используется в комбинации с перепадом давления на клапане в таком состоянии, чтобы оценивать давление отработавших газов выше по потоку от охладителя EGR. Затем, во время другого состояния с потоком EGR, давление на входе компрессора или MAP в таком состоянии используется в комбинации с перепадом давления на клапане в таком состоянии наряду с оцененным ранее давлением отработавших газов, чтобы определять падение давления на охладителе, в качестве функции величины потока EGR. Определение загрязнения охладителя EGR может выполняться во время профилактического технического обслуживания, периодической принудительной проверки или во время предыдущих нормальных условий эксплуатации, пригодной для проверки, например, давление выше по потоку от охладителя может узнаваться, когда EGR является деактивированной для событий продувки, выявления PCV или открывания CBV.
На 302, контроллер может определять давление на входе охладителя EGR выше по потоку от охладителя EGR на основании перепада давления (DP) на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR во время состояния закрытого клапана EGR в предопределенном состоянии отработавших газов. Давлением может быть CIP, если охладитель EGR расположен в системе LP-EGR, и давлением может быть MAP, если охладитель EGR расположен в системе HP-EGR. Например, предопределенное состояние отработавших газов может устанавливаться в определенной точке числа оборотов/нагрузки двигателя или при определенной интенсивности потока отработавших газов. Подробности определения давления на входе охладителя EGR выше по потоку от охладителя EGR будут дополнительно конкретизированы на фиг. 3B. Затем, на 304, контроллер может определять давление на выходе охладителя EGR ниже по потоку от охладителя EGR в разных состояниях потока EGR (полученных посредством изменения величины подъема клапана EGR) наряду с сохранением предопределенного состояния отработавших газов по этапу 302. Например, давление на выходе охладителя EGR ниже по потоку от EGR может определяться на основании DP на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR (например, CIP или MAP) в разных состояниях потока EGR. Подробности определения давления на выходе охладителя EGR ниже по потоку от охладителя EGR будут дополнительно конкретизированы на фиг. 3C.
По определению давления на входе и давлений на выходе охладителя EGR, на 306, может определяться функция DP на охладителе EGR. Определение функции DP на охладителе EGR будет дополнительно конкретизировано на фиг. 3D. Например, функция DP на охладителе EGR может определяться на основании DP на охладителе EGR в разных состояниях потока EGR. В одном из примеров, разные состояния потока EGR могут получаться посредством настройки открывания клапана EGR (то есть, величины подъема клапана EGR).
Затем, на 308, на основании определенной функции DP на охладителе EGR, может определяться изменение DP на охладителе EGR. Например, в предопределенном состоянии отработавших газов, обсужденном на этапе 302, может определяться функция DP на новом охладителе EGR. На основании функций DP на охладителе EGR и новом охладителе EGR, может определяться изменение DP на охладителе EGR.
Затем, на 310, по определению изменения перепада давления на охладителе EGR, может определяться, является ли изменение перепада давления на охладителе EGR большим, чем пороговое изменение давления. Пороговое изменение давления может быть основано на предопределенном пороговом значении, указывающем значительное закупоривание каналов охладителя. Если да, на 312, может определяться загрязнение охладителя EGR. По определению загрязнения охладителя EGR, водитель транспортного средства может уведомляться касательно загрязнения охладителя EGR (например, через бортовое устройство отображения). Если изменение перепада давления не является большим, чем пороговое изменение давления, загрязнение охладителя EGR может не указываться.
В одном из примеров, на основании изменения DP на охладителе EGR, может определяться эффективность охладителя EGR. Например, по мере того, как изменение DP на охладителе EGR возрастает, эффективность охладителя EGR снижается. Если эффективность находится ниже, чем пороговая эффективность, может указываться загрязнение охладителя EGR.
Таким образом, загрязнение охладителя EGR (другими словами, ухудшение характеристик охладителя EGR) может указываться на основании DP на охладителе EGR во время потока EGR, перепад давления основан на показаниях давления на входе компрессора (если охладитель EGR находится в системе LP-EGR) или MAP (если охладитель EGR находится в системе HP-EGR) с потоком и без потока EGR.
С обращением к фиг. 3B, она показывает процедуру 300b для определения давления на входе охладителя EGR. Другими словами, процедура 300b может выполняться контроллером для определения давления выше по потоку от охладителя EGR. Давление на входе охладителя EGR, например, может определяться на основании DP на клапане EGR и CIP (если система EGR является системой EGR низкого давления). В другом примере, давление на входе охладителя EGR может определяться на основании DP на клапане EGR и MAP (если система EGR является системой EGR высокого давления или системой безнаддувной EGR).
На 314, клапан EGR может закрываться. Например, контроллер 12 может отправлять сигнал на клапан EGR, дающий сигнал клапану EGR закрываться. Посредством закрывания клапана EGR, поток EGR через канал EGR может прекращаться. Следовательно, когда EGR не течет, может не быть перепада давления на охладителе EGR. Другими словами, давление в канале EGR между местоположением выхода турбонагнетателя и местоположением выше по потоку от клапана EGR, канал содержит охладитель EGR, может быть постоянным. Поэтому, когда EGR не течет, давление ниже по потоку от охладителя EGR может быть равным давлению выше по потоку от охладителя EGR, которое может быть равным противодавлению отработавших газов в местоположении выхода турбонагнетателя.
Затем, на 316, по закрыванию клапана EGR, контроллер может определять DP на клапане EGR на основании выходного сигнала датчика DPOV. Кроме того, контроллер может определять CIP на основании сигнала с датчика CIP, расположенного выше по потоку от компрессору, или MAP на основании сигнала с датчика MAP, расположенного во впускном коллекторе. CIP или MAP могут быть такими же, как давление ниже по потоку от клапана LP-EGR или клапана HP-EGR, соответственно (также известное как давление на выходе клапана EGR).
По измерению DP на клапане EGR и CIP и/или MAP, процедура может переходить на 318, чтобы рассчитывать давление выше по потоку от охладителя EGR (значение Охладитель EGR верх). Значение Охладитель EGRверх может рассчитываться на основании DP на клапане EGR и CIP (или MAP), когда EGR не течет. То есть,
Значение Охладитель EGRверх=DP на клапане EGR+CIP (например, для системы LP-EGR) или
Значение Охладитель EGRверх=DP на клапане EGR+MAP (например, для системы HP-EGR)
Поэтому, для предопределенного открывания перепускной заслонки для отработавших газов или открывания дросселя AIS, давление выше по потоку от охладителя EGR может определяться прибавлением измерения DP на клапане EGR к давлению на выходе клапана EGR (измерению CIP или MAP), когда EGR не течет. По определению значения Охладитель EGR верх, процедура может возвращаться на этап 304 по фиг. 3A.
Таким образом, давление выше по потоку от охладителя EGR может определяться на основании DP на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR (например, CIP или MAP), когда клапан EGR закрыт. Посредством использования датчика DPOV системы измерения DPOV, датчика CIP и/или датчика MAP, дополнительные датчики для оценивания значения Охладитель EGR верх могут сокращаться, тем самым уменьшая затраты на систему для определения ухудшения характеристик охладителя EGR.
Затем, с обращением к фиг. 3C, она показывает процедуру 300c для определения давления на выходе охладителя EGR. Другими словами, процедура 300c может выполняться контроллером для определения давления ниже по потоку от охладителя EGR. Давление на выходе охладителя EGR, например, может определяться на основании DP на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR (CIP или MAP, как описано выше).
На 320, клапан EGR может открываться с предопределенной величиной подъема клапана. Посредством открывания клапана EGR, EGR может течь через канал LP-EGR из местоположения ниже по потоку от турбины в местоположение выше по потоку от компрессора. Следовательно, EGR может течь через охладитель EGR, расположенный в канале LP EGR выше по потоку от клапана EGR. Канал LP EGR указан под 197, а охладитель EGR указан под 113 на фиг. 1 и 2. Когда EGR течет через охладитель EGR, может развиваться перепад давления на охладителе EGR. Например, когда отработавшие газы проходят через охладитель EGR, несгоревшие углеводороды и топливо в отработавших газах могут накапливаться в охладителе EGR, вызывая нарастание сажи в охладителе EGR. Следовательно, давление на впускном окне охладителя EGR может быть более высоким, чем давление на выходном окне охладителя EGR, вызывая перепад давления на охладителе EGR. Способ на 320 также может выполняться в канале HP-EGR с EGR, текущей из местоположения выше по потоку от турбины в местоположение ниже по потоку от компрессора.
По открыванию клапана EGR, на 322, могут измеряться DP на клапане EGR и CIP (и/или MAP, если система EGR является системой HP-EGR). Как обсуждено ранее на фиг. 3B, контроллер может определять DP на клапане EGR на основании сигнала с датчика DPOV, который измеряет перепад давления между местоположением выше по потоку и местоположением ниже по потоку от клапана EGR. Кроме того, контроллер может определять CIP и/или MAP на основании сигнала с датчика CIP и/или датчика MAP, соответственно, расположенных ниже по потоку от клапана EGR (клапана LP- или HP-EGR, соответственно).
Затем, на 324, давление ниже по потоку от охладителя EGR (значение Охладитель EGR низ) может рассчитываться на основании DP на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR, когда течет EGR. То есть,
Значение Охладитель EGR низ=DP на клапане EGR+CIP (для системы LP-EGR)
Значение Охладитель EGR низ=DP на клапане EGR+MAP (для системы HP-EGR)
Поэтому, при предопределенной величине подъема клапана EGR, когда EGR течет через охладитель EGR, давление ниже по потоку от охладителя EGR (то есть, давление на выходе охладителя EGR) может определяться сложением DP на клапане EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR (например, CIP или MAP).
Затем, по определению значения Охладитель EGRниз на 326, контроллер может сохранять давление ниже по потоку от охладителя EGR, соответствующую величину подъема клапана EGR и массовый расход EGR () в отображении данных PCM. В одном из примеров, массовый расход EGR () может определяться в качестве функции площади сечения открывания (A), температуры потока EGR (TEGR), перепада давления на клапане (DP) и давления ниже по потоку от клапана EGR (Pd). То есть,
=f((A), (TEGR), (Pd), (DP))
Затем, на 328, контроллер может определять, является ли величина подъема клапана EGR, массового расхода EGR или процентной доли EGR большей, чем пороговая величина. Если, на 328, величина подъема клапана EGR, интенсивности потока или процентной доли не является большей, чем пороговая величина, процедура может переходить на 330. На 330, контроллер может открывать клапан EGR со следующей предопределенной величиной подъема клапана, интенсивности потока или EGR в процентах. Впоследствии, процедура может переходить на 322, чтобы измерять DP на клапане EGR и CIP или MAP при следующей предопределенной величине подъема клапана, интенсивности потока или EGR в процентах. Как обсуждено выше, на основании DP на клапане EGR и CIP или MAP, может оцениваться значение Охладитель EGRниз. Кроме того, определенное значение Охладитель EGRниз, соответствующее величине подъема клапана, интенсивности потока или EGR в процентах, и массовый расход EGR при соответствующей величине подъема клапана могут сохраняться в отображении данных PCM.
Возвращаясь на 328, если величина подъема клапана EGR, интенсивности потока или EGR в процентах, является большей, чем пороговая величина подъема клапана, процедура возвращается на этап 306 на фиг. 3A.
Таким образом, давление ниже по потоку от охладителя EGR может определяться на основании DP на клапане EGR и CIP или MAP. Кроме того, посредством настройки величины подъема клапана EGR, интенсивности потока или EGR в процентах, давление ниже по потоку от охладителя EGR может определяться в разных состояниях потока EGR. Использование датчика DP, датчика CIP и/или датчика MAP для определения давления ниже по потоку от охладителя EGR дает способ для определения ухудшения характеристик охладителя EGR без реализации дополнительных датчиков и соединений. Поэтому, затраты на систему EGR могут быть уменьшены.
С обращением к фиг. 3D, она показывает процедуру 300d для определения функции DP на охладителе EGR.
На 332, DP на охладителе EGR может определяться на основании давления выше по потоку от охладителя EGR и давления ниже по потоку от охладителя EGR. То есть,
Перепад давления на охладителе EGR=значение Охладитель EGRверх - значение Охладитель EGRниз
Перепад давления на охладителе EGR может определяться в предопределенном состоянии отработавших газов для каждого состояния потока EGR (то есть, для каждой предопределенной величины подъема клапана, потока EGR или EGR в процентах).
Таким образом, перепад давления на охладителе EGR может определяться в разных условиях потока EGR посредством настройки величины подъема клапана EGR, потока EGR или EGR в процентах для данного предопределенного состояния отработавших газов.
В одном из примеров, перепад давления на охладителе EGR может определяться в разных состояниях потока EGR посредством настройки величины подъема клапана, массового расхода EGR или EGR в процентах. Разные состояния отработавших газов также могут устанавливаться посредством перемещения в другую рабочую точку двигателя. Как обсуждено выше, на основании определенного давления выше по потоку и ниже по потоку от охладителя EGR, может определяться перепад давления на охладителе EGR. Кроме того, определенная DP на охладителе EGR для каждой комбинации подъема клапана, потока EGR или EGR в % и потока отработавших газов может сохраняться в отображении данных PCM.
Затем, на 334, на основании определенного DP на охладителе EGR в разных состояниях потока EGR, может определяться функция перепада давления на охладителе EGR. Другими словами, перепад давления на охладителе EGR может определяться в качестве функции массового расхода EGR (). То есть, для предопределенного состояния отработавших газов,
Перепад давления на охладителе EGR=f()
По определению функции перепада давления на охладителе EGR, процедура может возвращаться на этап 308 на фиг. 3A. Как обсуждено на фиг. 3A, на основании определенной функции DP на охладителе EGR, может определяться изменение DP на охладителе EGR по сравнению с DP на новом охладителе EGR. На основании изменения DP на охладителе EGR, являющегося большим, чем пороговое изменение давления, может указываться загрязнение охладителя EGR.
В одном из примеров, фиг. 3A-3D предусматривают способ для двигателя, содержащий в предопределенном состоянии отработавших газов, определение давления на входе охладителя EGR на основании первого перепада давления на клапане EGR и первого давления на входе компрессора; в предопределенном состоянии отработавших газов, определение давления на выходе охладителя EGR на основании второго перепада давления на клапане EGR и второго давления на входе компрессора; и определение потери давления на охладителе EGR на основании давления на входе охладителя EGR и давления на выходе охладителя EGR. Предопределенное состояние отработавших газов может быть основано на разных рабочих точках числа оборотов/нагрузки двигателя или потока отработавших газов. Кроме того, могут определяться изменение потери давления на охладителе EGR на основании потери давления на новом охладителе EGR, и состояние загрязнения охладителя EGR на основании изменения потери давления на охладителе EGR. Состояние загрязнения охладителя EGR может быть основано на изменении эффективности охладителя EGR, изменение эффективности охладителя EGR основано на изменении потери давления на охладителе EGR.
Кроме того, первый перепад давления на клапане EGR и первое давление на входе компрессора могут определяться, когда клапан EGR закрыт, а второй перепад давления на клапане EGR и второе давление на входе компрессора определяются, когда клапан EGR открыт с предопределенной величиной подъема клапана EGR.
Способ дополнительно может содержать определение потери давления на охладителе EGR во время одного или более состояний потока EGR, при этом, одно или более состояний потока EGR могут быть основаны на изменении величины подъема клапана EGR, массового расхода EGR или EGR в %.
Затем, с обращением к фиг. 4, она показывает примерное определение ухудшения характеристик охладителя EGR на основании перепада давления на охладителе EGR в разных состояниях потока EGR, как описано на фиг. 3A-3D. Более точно, график 400 показывает положение дросселя AIS (то есть, величину открывания дросселя AIS) на графике 402, положение клапана EGR (то есть, величину подъема клапана EGR) на графике 404, пороговую величину подъема клапана EGR на 406, перепад давления (DP) на охладителе EGR, чье состояние ухудшения характеристик определяется, на графике 408, DP на новом охладителе EGR на графике 410, и DP на клапане EGR на графике 412. График начерчен по времени вдоль оси x. В примере, показанном на фиг. 4, охладитель EGR может быть охладителем LP-EGR в системе LP-EGR. По существу, давлением ниже по потоку от клапана LP-EGR может быть CIP. Однако, в альтернативных вариантах осуществления, охладитель EGR может быть охладителем HP-EGR в системе HP-EGR, в которой давлением ниже по потоку от клапана HP-EGR может быть MAP.
До t1, дроссель AIS может находиться ближе к полностью закрытому положению, чем полностью открытому положению (график 402), а клапан EGR может быть закрыт (график 404). Когда клапан EGR закрыт, EGR может не течь через охладитель EGR, а следовательно, может не быть падения давления на охладителе EGR. Другими словами, DP на охладителе EGR может быть нулевым (график 408). То есть, давление выше по потоку от охладителя EGR равно давлению ниже по потоку от охладителя EGR. Кроме того, поскольку клапан EGR закрыт, а дроссель AIS закрыт в большей степени, DP на клапане EGR может находиться на наивысшем давлении (график 412).
Затем, между t1 и t2, дроссель AIS может продолжать оставаться закрытым в большей степени (график 402), а клапан EGR может быть открыт с первой предопределенной величиной подъема клапана, массового расхода EGR или EGR в процентах (EGR в %) (график 404). Следовательно, EGR может течь через охладитель EGR, расположенный в канале EGR. Когда EGR течет через охладитель EGR, вследствие накопления сажи в охладителе EGR, может быть падение давления на охладителе EGR. Следовательно, DP на охладителе EGR может возрастать (график 408). Однако, во время подобных условий отработавших газов и подъема клапана EGR, потока EGR или EGR в % (то есть, когда дроссель AIS закрыт в большей степени, и когда клапан EGR открыт с первой предопределенной величиной подъема клапана, потока EGR или EGR в %), повышение перепада давления на новом охладителе EGR (график 410) может быть меньшим, чем повышение перепада давления на охладителе EGR, чье состояние ухудшения характеристик определяется (график 408). Кроме того, вследствие открывания клапана EGR, DP на клапане EGR может понижаться (график 412).
Затем, между t2 и t3, и между t3 и t4, дроссель AIS может оставаться закрытым в большей степени, а клапан EGR может быть открытым с второй и третьей предопределенной величиной подъема клапана, массового расхода EGR или EGR в % до тех пор, пока подъем клапана EGR, массовый расход EGR или величина EGR в % не достигает или не превышает пороговую величину (406). Вследствие увеличенного открывания клапана EGR, поток EGR может возрастать и, следовательно, может возрастать DP на охладителе EGR (график 408), а DP на клапане EGR может убывать (график 412). DP на новом охладителе EGR также может возрастать (график 410), но повышение DP на новом охладителе EGR может быть меньшим, чем повышение DP на охладителе EGR.
Вместе взятые, между t0 и t4, DP на охладителе EGR (график 408) и DP на новом охладителе EGR (график 410) могут определяться в разных состояниях потока EGR (на основании величины подъема клапана EGR, потока EGR или EGR в % - график 404) для предопределенного открывания дросселя AIS (то есть, в большей степени закрытого состояния дросселя AIS - график 402).
Затем, между t4 и t8, дроссель AIS может быть открыт с второй предопределенной величиной открывания дросселя AIS (график 402), а величина подъема клапана EGR, потока или EGR в % может меняться (график 404) до тех пор, пока не достигнута или не превышена пороговая величина (например, пороговая величина подъема клапана, потока или EGR в%). Например, между t4 и t5, клапан EGR может быть закрыт, между t5 и t6, t6 и t7, и t7 и t8 клапан EGR может быть открыт соответственно с первой, второй и третьей предопределенными величинами подъема клапана EGR, потока EGR или EGR в %. Кроме того, DP на охладителе EGR (график 408), и DP на новом охладителе EGR (график 410) могут определяться в разных состояниях потока EGR (на основании величины подъема клапана EGR, потока или EGR в %) для открывания дросселя AIS с второй предопределенной величиной открывания дросселя AIS.
Затем, между t8 и t11, дроссель AIS может быть открыт с третьей предопределенной величиной открывания дросселя AIS, а величина подъема клапана EGR, потока EGR или EGR в % может меняться (график 404) до тех пор, пока не достигнута или не превышена пороговая величина. Кроме того, DP на охладителе EGR (график 408), и DP на новом охладителе EGR (график 410) могут определяться в разных условиях подъема клапана EGR, потока или EGR в % для открывания дросселя AIS с третьей предопределенной величиной открывания дросселя AIS.
Как обсуждено выше со ссылкой на момент времени между t0 и t4, во время второго и третьего предопределенных состояний открывания дросселя AIS (то есть, между t4 и t8, и между t8 и t11), повышение DP на охладителе EGR для каждого состояния потока EGR может быть большим, чем повышение DP на новом охладителе EGR.
Кроме того, по открыванию дросселя AIS, давление на входе компрессора может снижаться. Следовательно, для одной и той же величины подъема клапана (например, такой как между t1 и t2, между t5 и t6, и между t9 и t10), DP на охладителе EGR может быть более высоким во время закрытого в большей степени состояния дросселя AIS по сравнению с DP на охладителе EGR во время второй предопределенной величины открывания дросселя AIS, которое может быть более высоким, чем DP на охладителе EGR во время третьей предопределенной величины открывания дросселя AIS. Третья предопределенная величина открывания дросселя AIS может быть большей, чем вторая предопределенная величина открывания дросселя AIS. Подобным образом, для одной и той же величины подъема клапана EGR, DP на клапане EGR во время закрытого в большей степени состояния дросселя AIS может быть большим, чем DP на клапане EGR во время второго состояния величины открывания дросселя AIS, а DP на клапане EGR в время второго состояния величины открывания дросселя AIS может быть большим, чем DP на клапане EGR во время третьего состояния открывания дросселя AIS.
Таким образом, DP на охладителе EGR и DP на новом охладителе EGR могут определяться во время разных состояний потока EGR посредством настройки открывания дросселя AIS и величины подъема клапана EGR, потока EGR или EGR в %. Изменение перепада давления на охладителе EGR по сравнению с новым охладителем EGR может указывать изменение эффективности охладителя EGR. По определению эффективности EGR ниже пороговой эффективности, может указываться загрязнение или ухудшение характеристик охладителя EGR.
Таким образом, загрязнение охладителя EGR может указываться посредством использования измерения DPOV, которое включает в себя измерение DP на клапане EGR и CIP. Должно быть отмечено, что, в случае HP-EGR или EGR безнаддувного двигателя, датчик MAP может занимать место датчика CIP. Посредством использования датчика DPOV и датчика CIP для определения давлений выше по потоку и ниже по потоку от охладителя EGR, дополнительные датчики, такие как отдельный датчик DP для охладителя EGR, могут не требоваться. Следовательно, затраты на реализацию системы охладителя EGR и на проверку ухудшения характеристик охладителя EGR могут быть сокращены.
В качестве одного из вариантов осуществления, способ для двигателя включает в себя указание ухудшения характеристик охладителя рециркуляции отработавших газов (EGR) на основании перепада давления на охладителе EGR во время потока EGR, перепад давления основан на показаниях давления ниже по потоку от клапана EGR с потоком и без потока EGR. Перепад давления дополнительно основан на перепадах давления на клапане EGR с потоком и без потока EGR.
Перепад давления дополнительно основан на давлении выше по потоку от охладителя EGR и давлении ниже по потоку от охладителя EGR, давление выше по потоку от охладителя EGR основано на перепаде давления на клапане EGR и показании давления ниже по потоку от клапана EGR, когда EGR не течет, а давление ниже по потоку от охладителя EGR основано на перепаде давления на клапане EGR и показаниях давления ниже по потоку от клапана EGR, когда течет EGR.
Указание ухудшения характеристик охладителя EGR дополнительно основано на изменении перепада давления на охладителе EGR, большем, чем пороговое изменение давления. Изменение перепада давления основано на перепаде давления на новом охладителе EGR. В еще одном примере, изменение перепада давления основано на перепаде давления на не загрязненном охладителе EGR.
В одном из примеров, охладитель EGR является охладителем EGR низкого давления, расположенным в пределах системы EGR низкого давления, а показания давления ниже по потоку от клапана EGR являются показаниями давления на входе компрессора. В еще одном примере, охладитель EGR является охладителем EGR высокого давления, расположенным в пределах системы EGR высокого давления, а показания давления ниже по потоку от клапана EGR являются показаниями давления во впускном коллекторе.
В качестве еще одного варианта осуществления, система двигателя может включать в себя как систему HP-EGR с охладителем HP-EGR и клапаном HP-EGR, так и систему LP-EGR с охладителем LP-EGR и клапаном LP-EGR. В этом варианте осуществления, оба охладителя EGR могут диагностироваться на ухудшение характеристик (например, загрязнение) с использованием способов, подобных тем, которые описаны выше. В одном из примеров, когда двигатель подвергается наддуву, EGR может выдаваться в двигатель системой LP-EGR. Когда двигатель не подвергается наддуву, EGR может выдаваться в двигатель системой HP-EGR. Таким образом, способ для двигателя, включающего в себя как систему HP-EGR, так и систему LP-EGR, может включать в себя указание ухудшения характеристик охладителя LP-EGR на основании перепада давления на охладителе LP-EGR во время потока LP EGR, перепад давления основан на давлении на входе компрессора (CIP) и перепаде давления на клапане LP-EGR с потоком и без потока LP-EGR. Способ дополнительно включает в себя указание ухудшения характеристик охладителя HP-EGR на основании перепада давления на охладителе HP-EGR во время потока HP-EGR, перепад давления основан на давлении во впускном коллекторе (MAP) и перепаде давления на клапане HP-EGR с потоком и без потока HP EGR.
Во время работы двигателя с наддувом, клапан LP-EGR может быть открытым, а клапан HP-EGR может быть закрытым, тем самым, давая в результате LP-EGR, текущую в, и HP-EGR, не текущую во впускной коллектор. Таким образом, во время первого состояния, когда двигатель подвергается наддуву, способ может включать в себя осуществление потока LP-EGR через систему LP-EGR (систему LP-EGR, включающую в себя охладитель LP-EGR и клапан LP-EGR), не осуществление потока EGR через систему HP-EGR (систему HP-EGR, включающую в себя охладитель HP-EGR и клапан HP-EGR), определение давления выше по потоку от охладителя HP-EGR на основании MAP и перепада давления на клапане HP-EGR. Кроме того, во время состояния с наддувом, способ может включать в себя определение давления ниже по потоку от охладителя LP-EGR на основании перепада давления на клапане LP-EGR и CIP. Кроме того еще, во время первого состояния, способ может включать в себя указание ухудшения характеристик охладителя LP-EGR на основании давления выше по потоку и давления ниже по потоку от охладителя LP-EGR.
Во время работы двигателя без наддува, клапан LP-EGR может быть закрытым, а клапан HP-EGR может быть открытым, тем самым, давая в результате LP-EGR, не текущую в, а HP-EGR, текущую во впускной коллектор. Таким образом, во время второго состояния, когда двигатель не подвергается наддуву, способ может включать в себя осуществление потока HP-EGR через систему HP-EGR, не осуществление потока EGR через систему LP-EGR, определение давления выше по потоку от охладителя LP-EGR на основании CIP и перепада давления на клапане LP-EGR. Кроме того, во время состояния без наддува, способ может включать в себя определение давления ниже по потоку от охладителя HP-EGR на основании перепада давления на охладителе HP-EGR и MAP. Кроме того еще, во время второго состояния, способ может включать в себя указание ухудшения характеристик охладителя HP-EGR на основании давления выше по потоку и давления ниже по потоку от охладителя HP-EGR.
Точнее, способ может включать в себя определение перепада давления на охладителе LP-EGR на основании определенного давления выше по потоку от охладителя LP-EGR и давления ниже по потоку от охладителя LP-EGR. Подобным образом, способ включает в себя определение перепада давления на охладителе HP-EGR на основании определенного давления выше по потоку от охладителя HP-EGR и давления ниже по потоку от охладителя HP-EGR. Способ дополнительно может включать в себя указание ухудшения характеристик охладителя LP-EGR, если перепад давления на охладителе LP-EGR является большим, чем пороговое изменение давления. Подобным образом, способ может включать в себя указание ухудшения характеристик охладителя HP-EGR, если перепад давления на HP-EGR является большим, чем пороговое изменение давления, пороговое изменение давления основано на перепаде давления на новом (или не загрязненном) охладителе EGR.
Отметим, что примерные процедуры управления и оценки, включенные в материалы настоящей заявки, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы и процедуры управления, раскрытые в материалах настоящей заявки, могут храниться в качестве исполняемых команд в постоянной памяти. 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 и/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, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия, операции и/или функции могут графически представлять управляющую программу, которая должна быть запрограммирована в постоянную память машинно-читаемого запоминающего носителя 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. Предмет 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.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Должно быть понятно, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет изобретения настоящего раскрытия.