СПОСОБ ЭКСПЛУАТАЦИИ ДВИГАТЕЛЯ И СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ КАРТЕРА
METHOD FOR OPERATING THE ENGINE (VERSIONS) AND CARTER VENTILATION SYSTEM

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к области машиностроения, а именно к способам эксплуатации двигателя транспортного средства, который позволяет обнаружить нарушение целостности картера.
Уровень техники
Двигатели могут включать в себя воздушный фильтр, установленный во впускном воздушном канале и предназначенный для фильтрации воздуха, поступающего в компрессор турбонагнетателя (при форсировании двигателя) или во впускной дроссель (при отсутствии наддува). С течением времени воздушные фильтры могут засориться, что приведет к падению давления воздуха, проходящего через фильтр. Соответственно, в транспортном средстве может быть предусмотрена процедура периодической диагностики воздушных фильтров, чтобы водитель своевременно получал уведомление о необходимости замены фильтра.
Примерные подходы к контролю засорения воздушного фильтра включают в себя применение датчиков потока воздуха в коллекторе для обнаружения изменений скорости потока воздуха, вызванных засорением, а также применение специальных датчиков давления для обнаружения понижения давления ниже по потоку от воздушного фильтра и т.д. При обнаружении засорения фильтра контроллер может ограничить мощность двигателя, чтобы уменьшить вероятность разноса компрессора.
Однако было обнаружено, что такие подходы могут приводить к ряду потенциальных проблем. В одном примере, данные от датчика MAF могут быть менее полезны для контроля двигателя, чем данные о скорости, что делает датчики MAF менее полезными. В другом примере могут быть эффективными специальные датчики давления, расположенные ниже по потоку от фильтра, однако их использование может привести к увеличению стоимости и сложности системы.
Раскрытие изобретения
Таким образом, для решения данных проблем предложен способ эксплуатации двигателя, который обеспечивает индикацию о снижении эффективности фильтра на основании показаний датчика давления, установленного в вентиляционной трубке картера. Таким образом, уже имеющийся в системе датчик давления может быть применен также и для обнаружения засорения воздушного фильтра.
В одном примере воплощения изобретения система вентиляции картера двигателя может включать в себя вентиляционную трубку картера, соединенную одним концом с впускным каналом для воздуха, а другим концом с картером. Датчик давления (или датчик потока) может быть расположен внутри вентиляционной трубки картера для оценки величины потока или давления воздуха, проходящего через вентиляционную трубку. В условиях, когда поток воздуха в коллекторе не превышает пороговое значение, как, например, во время запуска двигателя, контроллер двигателя может получить смещение "нуля" и опорное давление для датчика давления. Например, датчик давления может быть первым датчиком давления, и в зависимости от того, является ли он датчиком абсолютного давления или датчиком избыточного давления, контроллер может сравнивать его показания с данными о барометрическом давлении (BP), полученные от второго датчика давления, а также получить информацию о смещении "нуля" датчика. Затем, в условиях, когда поток воздуха в коллекторе превышает пороговое значение, как, например, после запуска двигателя, когда скорость двигателя достаточно высока, контроллер может скорректировать показания первого датчика давления, установленного в вентиляционной трубке, на основании данных о смещении "нуля" и установить наличие засорения воздушного фильтра, если скорректированные показания отличаются от опорного давления, полученного при малом потоке воздуха. Например, если скорректированные показания первого датчика давления, установленного в вентиляционной трубке, отличаются от спрогнозированного значения BP, то может быть установлено засорение воздушного фильтра. При обнаружении засорения может быть выполнено действие по смягчению последствий. Например, может быть установлен диагностический код, и может быть ограничена скорость вращения двигателя, чтобы уменьшить вероятность повреждения компрессора из-за разноса или перегрева.
Таким образом, использование имеющегося в системе датчика давления, установленного в системе вентиляции картера, для обнаружения засорения воздушного фильтра, уменьшает необходимость использования дополнительных датчиков и клапанов для контроля снижения эффективности воздушного фильтра, тем самым уменьшая затраты и сложность системы без ущерба для точности обнаружения ухудшения. С помощью получения значений смещения "нуля" датчика давления при низком расходе воздуха в двигателе, и затем применения этих значений смещения "нуля" при высоком расходе воздуха в двигателе, для индикации о засорении воздушного фильтра могут быть точно и достоверно использованы значения давления в вентиляционной трубке картера. При использовании значений давления в вентиляционной трубке вместо MAF для диагностики воздушного фильтра, может быть уменьшена необходимость в данных от датчика MAF для этой цели. Кроме того, такой подход позволяет системе вентиляции картера оставаться в рабочем состоянии во время процедуры диагностики.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание предназначено для упрощенного изложения основных концепций, которые будут детально описаны далее. Не подразумевается идентификация ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем которых определяется формулой изобретения, основанной на описании изобретения. Более того, заявленное изобретение не ограничено конкретными вариантами, которые решают некоторые из проблем, описанных выше или в какой-либо другой части данного описания.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой частичный вид двигателя по изобретению.
На Фиг.2А-В приведена высокоуровневая блок-схема процедуры индикации повреждений одного или более компонентов системы вентиляции картера на основании изменений давления в вентиляционной трубке во время запуска и/или работы двигателя.
На Фиг.3-4 приведены примеры способов индикации повреждений системы вентиляции картера, а также место такого повреждения, на основании кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время прокручивания двигателя и изменений давления в вентиляционной трубке картера относительно изменений потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя
На Фиг.5 представлен примерный способ индикации о снижении эффективности работы клапана принудительной вентиляции картера (PCV) на основании изменений потока воздуха в вентиляционной трубке картера в условиях низкого потока воздуха в коллекторе.
На Фиг.6 представлен пример способа индикации о засорении воздушного фильтра на основании выходного сигнала датчика давления, расположенного в вентиляционной трубке картера.
На Фиг.7-8 представлены примеры изменения давления в вентиляционной трубке картера, которые могут быть использованы для индикации повреждения картера и определения местонахождения такого повреждения.
На Фиг.9 представлен примерная диаграмма индикации засорения воздушного фильтра на основании изменений давления в вентиляционной трубке картера относительно изменений потока воздуха в коллекторе.
На Фиг.10 представлены примерные изменения давления в вентиляционной трубке картера, которые могут быть использованы для индикации о снижении эффективности работы клапана PCV.
Осуществление изобретения
Настоящее изобретение относится к системам и способам контроля целостности системы вентиляции картера двигателя, например, двигателя, изображенного на Фиг.1. Выходной сигнал от одного или нескольких датчиков давления или потока, таких как датчик давления, расположенный в вентиляционной трубке системы вентиляции картера, могут быть использованы для определения повреждения системы картера, местонахождения повреждения, снижения эффективности работы клапана PCV, а также засорения воздушного фильтра. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения различных процедур, таких как процедуры, представленные на Фиг.2А-В и 3-6 для индикации о снижении эффективности работы системы вентиляции картера на основании изменений давления (или потока воздуха) в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя, а также изменений давления в вентиляционной трубке картера относительно изменений потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя. Датчик давления в вентиляционной трубке картера может быть настроен на считывание статического давления или динамического давления. Кроме того, он может быть помещен в трубку Вентури (зауженная часть вентиляционной трубки) и, таким образом, измерять либо давление, либо поток, либо и то, и другое. Например, контроллер может обнаружить повреждение системы картера на основании характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера, а затем также определить местонахождение и причину повреждения на основании как кратковременного провала, так и изменений уровня вакуума в вентиляционной трубке картера во время работы двигателя (Фиг.3, 4, 7 и 8). В качестве другого примера контроллер может выявить снижение эффективности работы клапана PCV на основании отклонений от ожидаемых значений профиля давления/потока воздуха в вентиляционной трубке картера относительно фактических значений профиля давления/потока воздуха (Фиг.5 и 10). Кроме того, контроллер может обнаружить засорение воздушного фильтра (или разрыв впускного шланга) на основании отклонений уровня давления в вентиляционной трубке от базового давления в условиях потока воздуха в коллекторе, при этом значение базового давления (и соответствующего смещения "нуля") получают при низком потоке воздуха в коллекторе (Фиг.6 и 9). При использовании одного и того же датчика для определения снижения эффективности работы различных узлов системы, сокращение количества используемой аппаратуры достигается без ущерба для точности определения.
На Фиг.1 показан пример конфигурации системы многоцилиндрового двигателя, обозначенной позицией 10, который может входить в состав системы обеспечения движения автомобиля. Двигатель 10 может, по крайней мере частично, контролироваться системой управления, содержащей контроллер 12, и с помощью сигналов водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере, устройство 132 ввода представляет собой педаль газа с датчиком 134 положения педали для генерации сигнала РР, пропорционального положению педали.
Двигатель 10 может иметь нижнюю часть блока цилиндров, обозначенную позицией 26, и которая включает в себя картер 28, вмещающий коленчатый вал 30, с маслосборником 32, расположенным под коленчатым валом. Горловина 29 для заливки масла может быть расположена в картере 28 таким образом, чтобы обеспечить подачу масла в маслосборник 32. Горловина 29 для заливки масла может иметь крышку 33 горловины для закрывания отверстия во время работы двигателя. Также в картере 28 может быть расположена трубка 37 для щупа, которая может содержать щуп 35 для измерения уровня масла в маслосборнике 32. Кроме того, картер 28 может иметь несколько других отверстий, необходимых для проведения технического обслуживания компонентов картера 28. Во время работы двигателя отверстия в картере 28 могут оставаться в закрытом положении таким образом, чтобы система вентиляции картера (описанная ниже) могла функционировать во время работы двигателя.
Верхняя часть блока 26 цилиндров может включать в себя камеру 34 сгорания (т.е. цилиндр). Камера 34 сгорания может иметь стенки 36 с расположенным внутри поршнем 38. Поршень 38 может быть соединен с коленчатым валом 30 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В камеру 34 сгорания может поступать топливо из топливных форсунок 45 (выполненных в данном примере в виде форсунок непосредственного впрыска топлива) и впускной воздух из впускного коллектора 42, расположенного ниже по потоку от дросселя 44. Блок 26 цилиндров может также содержать датчик 46 температуры охлаждающей жидкости в двигателе (ЕСТ), направляющий сигналы в контроллер 12 двигателя (более подробно описанный далее).
На впуске двигателя может быть расположен дроссель 44 для контроля воздушного потока, поступающего во впускной коллектор 42, выше по потоку от него может быть установлен компрессор 50 с расположенным далее охладителем 52 наддувочного воздуха. Выше по потоку от компрессора 50 может быть установлен воздушный фильтр 54 для фильтрации свежего воздуха, поступающего во впускной канал 13. Всасываемый воздух может поступать в камеру 34 сгорания через систему 40 впускных клапанов с кулачковым приводом. Аналогичным образом выхлопные газы горения могут выходить из камеры 34 сгорания через систему 41 выпускных клапанов с кулачковым приводом. В другом варианте система впускных клапанов и/или система выпускных клапанов может иметь электрический привод.
x
Выхлопные газы выходят из камеры 34 сгорания через выхлопной канал 60, расположенный выше по потоку от турбины 62. Датчик 64 выхлопных газов может быть расположен вдоль выхлопного канала 60 выше по потоку от турбины 62. Турбина 62 может быть оснащена перепускной заслонкой для обеспечения обводного прохода. В качестве датчика 64 может быть использован датчик измерения воздушно-топливного соотношения в выхлопных газах, например, линейный датчик содержания кислорода или UEGO (универсальный датчик содержания кислорода в выхлопных газах или датчик широкого диапазона), бистабильный датчик содержания кислорода или EGO, датчик HEGO (нагреваемый EGO), датчик содержания NO, НС или СО. Датчик 64 выхлопных газов может быть соединен с контроллером 12.
В примере, изображенном на Фиг.1, система 16 принудительной вентиляции картера (PCV) соединена со впуском двигателя таким образом, чтобы обеспечить контролируемое удаление газов из картера. В условиях отсутствия наддува (когда давление в коллекторе (MAP) не превышает барометрическое давление (BP) система 16 вентиляции картера всасывает воздух в картер 28 через сапун или вентиляционную трубку 74 картера. Первый конец 101 вентиляционной трубки 74 картера может быть механически соединен с впускным воздушным каналом 13 выше по потоку от компрессора 50. В некоторых примерах первый конец 101 вентиляционной трубки 74 картера может быть соединен с впускным воздушным каналом 13 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 (как показано). В других примерах вентиляционная трубка картера может быть соединена с впускным воздушным каналом 13 выше по потоку от воздушного фильтра 54. Второй, противоположный, конец 102 вентиляционной трубки 74 картера может быть механически соединен с картером 28 через маслоотделитель 81.
Вентиляционная трубка 74 картера также включает в себя датчик 77, установленный на ней для вычисления характеристик воздушного потока, проходящего через вентиляционную трубку 74 картера (например, поток, давление и т.д.). В одном варианте датчик 77 в вентиляционной трубке картера может представлять собой датчик давления. Если датчик выполнен в виде датчика давления, датчик 77 может представлять собой датчик абсолютного давления или датчик избыточного давления. В другом варианте датчик 77 может представлять собой датчик потока или измеритель потока. В еще одном варианте датчик 77 может быть выполнен в виде трубки Вентури. В некоторых вариантах наряду с датчиком 77 давления или потока вентиляционная трубка картера может дополнительно включать в себя трубку 75 Вентури для измерения потока проходящего через нее воздуха. В еще одном варианте датчик 77 давления может быть соединен с узкой частью трубки 75 Вентури для измерения падения давления в трубке Вентури. Один или несколько дополнительных датчиков давления и/или потока могут быть соединены с системой вентиляции картера в других местах. Например, датчик 57 барометрического давления (датчик BP) может быть соединен с впускным воздушным каналом 13 выше по потоку от воздушного фильтра 54 для выполнения измерения барометрического давления. В одном примере, в котором датчик 77 в вентиляционной трубке картера представляет собой датчик избыточного давления, датчик 51 BP может быть использован совместно с датчиком 77 избыточного давления. В некоторых вариантах датчик давления (не показан) может быть соединен с впускным воздушным каналом 13 ниже по потоку от воздушного фильтра 54 и выше по потоку от компрессора 50 для измерения давления на впуске компрессора (CIP). Однако, поскольку датчик 77 давления в вентиляционной трубке картера может предоставлять точную оценку давления на впуске компрессора при высоком расходе воздуха в двигателе (например при разгоне двигателя), необходимость в специальном датчике CIP может быть меньше. Кроме того, датчик 59 давления может быть подключен ниже по потоку от компрессора 50 для измерения давления на впуске дроссельной заслонки (TIP). Любой из вышеуказанных датчиков давления может представлять собой датчик абсолютного давления или датчик избыточного давления.
Система 16 принудительной вентиляции картера выводит воздух из картера во впускной коллектор 42 через трубопровод 76 (также называемый в данном описании линией 76 PCV). В некоторых примерах линия 76 PCV может содержать одноходовой клапан 78 PCV (то есть пассивный клапан, который перекрывает поток в противоположном направлении), который позволяет обеспечить непрерывный отвод газов изнутри картера 28 до соединения с впускным коллектором 42. В одном примере клапан PCV может менять степень ограничения потока при падении на нем давления (или скорости потока через него). Однако в других примерах трубопровод 76 может не содержать одноходового клапана PCV. В еще одном примере клапаном PCV может управлять контроллер 12. Следует понимать, что для целей данного описания поток PCV относится к газовому потоку, проходящему через трубопровод 76 из картера во впускной коллектор. Аналогичным образом для целей данного описания обратный поток PCV относится к газовому потоку, проходящему через трубопровод 76 из впускного коллектора в картер. Обратный поток PCV может иметь место, если давление во впускном коллекторе превышает давление в картере (например, во время форсированной работы двигателя). В некоторых примерах система 16 PCV может также включать в себя стопорный клапан для предотвращения обратного потока PCV. Следует понимать, что несмотря на то что описываемый пример относится к использованию клапана 78 PCV в качестве пассивного клапана, это условие не является ограничивающим, и в других вариантах клапан 78 PCV может являться электронно управляемым клапаном (например, клапаном, управляемым модулем управления трансмиссией (Powertrain Control Module, PCM), при этом контроллер может направлять сигнал о переходе клапана из открытого положения (или положения высокого потока) в закрытое положение (или положение низкого потока) и наоборот, либо в любое другое положение между открытым или закрытым положениями.
Газы в картере 28 могут состоять из несгоревшего топлива, несгоревшего воздуха и из полностью или частично сгоревших газов. Кроме того, могут также присутствовать пары смазочной жидкости. Для того, чтобы уменьшить количество масляного тумана, выходящего из картера через систему PCV, система 16 вентиляции картера может содержать различные маслоотделители. Например, линия 76 PCV может включать в себя однонаправленный маслоотделитель 80, который отделяет масло от паров, выходящих из картера 28, перед тем, как они снова поступят во впускной коллектор 42. Другой маслоотделитель 81 может быть расположен в трубопроводе 74 для того, чтобы отделять масло от потока газов, выходящих из картера 28 во время форсированной работы. Кроме того, линия 76 PCV может также содержать датчик 82 вакуума, подключенный к системе PCV. В других вариантах во впускном коллекторе 42 может быть расположен датчик MAP или датчик вакуума в коллекторе (ManVac).
Было обнаружено, что в случае размещения датчика 77 давления в вентиляционной трубке 74 картера, нарушение целостности системы картера может быть обнаружено не только при высоком расходе воздуха в двигателе, но также и при низком расходе воздуха в двигателе на основании понижения уровня разрежения в вентиляционной трубке. В то же время датчик 77 давления в вентиляционной трубке картера может также замечать пульсации в картере. Это позволяет более точно идентифицировать снижение эффективности работы системы картера, при этом также достоверно обнаруживая местонахождение повреждения системы картера. По существу, поскольку датчик давления в вентиляционной трубке применяют для прогнозирования и оценки наличия воздушного потока через вентиляционную трубку, то датчик давления может быть также использован как (или заменять) измеритель потока или избыточного давления. Таким образом, в некоторых вариантах повреждение системы картера может быть также обнаружено при помощи измерителя потока или трубки Вентури, расположенной в вентиляционной трубке картера. Поскольку управление потоком, проходящим через вентиляционную трубку картера, также выполняется путем открывания/закрывания клапана 78 PCV, один и тот же датчик в вентиляционной трубке картера может быть также использован для диагностики снижения эффективности работы клапана PCV. Кроме того, поскольку датчик давления в вентиляционной трубке картера измеряет давление на впуске компрессора при работающем двигателе, когда расход воздуха в двигателе увеличен, то необходимость в датчике CIP может быть уменьшена. Кроме того, поскольку на поток воздуха через вентиляционную трубку, также влияет состояние засорения воздушного фильтра 54, тот же самый датчик в вентиляционной трубке картера может быть также использован и для диагностики засорения воздушного фильтра. Следовательно, при использовании имеющегося в системе датчика давления в вентиляционной трубке картера или датчика потока воздуха в системе двигателя для диагностики различных узлов двигателя, таких как клапан PCV, фильтр впускного воздуха, а также для диагностики повреждений системы вентиляции картера, количество необходимых аппаратных и программных средств в системе двигателя может быть уменьшено.
Контроллер 12 изображен на Фиг.1 как микрокомпьютер, содержащий микропроцессорный блок 108 (CPU), порты 110 ввода/вывода (I/O), электронный носитель информации для выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере представленный в виде постоянного запоминающего устройства 112 (ROM), оперативное запоминающее устройство 114 (RAM), энергонезависимое запоминающее устройство 116 (КАМ) и шину данных. Контроллер 12 может получать сигналы от разных датчиков, соединенных с двигателем 10, в том числе измерения массового расхода воздуха (MAF) от датчика 58 массового расхода воздуха, о температуре охлаждающей жидкости (ЕСТ) от температурного датчика 46; о давлении системы принудительной вентиляции картера от датчика 82 вакуума; о воздушно-топливном соотношении в выхлопных газах от датчика 64 выхлопных газов; от датчика 77 давления в вентиляционной трубке, датчика 57 барометрического давления, датчика 58 CIP, датчика 59 TIP и т.д. Кроме того, контроллер 12 может управлять и регулировать положение различных приводов на основании входных сигналов, полученных от различных датчиков. Данные приводы могут включать в себя, например, дроссель 44, системы 40, 41 впускных и выпускных клапанов и клапан 78 PCV. Постоянное запоминающее устройство 112 может быть запрограммировано с использованием машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые процессорным блоком 108 для осуществления способа, описанного ниже, а также других его вариантов, предполагаемых, но специально не описанных. Примеры способов и процедур приведены в данном описании со ссылкой на Фиг.2А-6.
Таким образом, система, изображенная на Фиг.1, позволяет выполнять различные способы диагностики узлов двигателя, соединенных с системой вентиляции картера, на основании, по крайней мере, оцененного давления в вентиляционной трубке. В одном варианте способ предусматривает индикацию о снижении эффективности работы системы вентиляции картера на основании характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. В другом варианте способ предусматривает индикацию о местонахождении повреждения системы вентиляции картера на основании как кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя, так и изменения давления в вентиляционной трубке картера во время установившегося расхода воздуха в двигателе. В еще одном варианте способ предполагает во время запуска двигателя и при потоке воздуха через коллектор, не превышающем порогового значения, увеличение отверстия дросселя и индикацию о снижении эффективности работы системы вентиляции картера на основании изменения давления в вентиляционной трубке картера, последовавшего за открыванием дросселя. В еще одном варианте способ предполагает индикацию о снижении эффективности работы фильтра впускного воздуха на основании показаний датчика давления, установленного в вентиляционной трубке картера. В еще одном варианте способ предусматривает индикацию о снижении эффективности работы клапана, установленного между картером и впускным коллектором, на основании характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя.
На Фиг.2А-В представлен способ 200 для индикации о снижении эффективности работы одного или нескольких узлов двигателя, включая узлы системы вентиляции картера и впускные воздушные фильтры, на основании изменений давления (или потока воздуха) в системе вентиляции картера во время запуска и работы двигателя. Применение одного и того же датчика для обнаружения снижения эффективности в различных узлах двигателя позволяет снизить затраты и количество используемых элементов.
На этапе 202 может быть подтвержден запуск двигателя из выключенного состояния. Например, может быть подтверждено, что двигатель был полностью остановлен в течение какого-либо промежутка времени, и в данный момент двигатель запускают из полностью выключенного состояния. После подтверждения, двигатель может быть запущен на этапе 204 путем проворачивания с помощью стартерного двигателя. Далее на этапе 206 может быть определено, превышает ли степень разрежения во впускном коллекторе пороговый уровень. Если это не так, то далее на этапе 208 привод может быть отрегулирован таким образом, чтобы повысить степень разрежения во впускном коллекторе до порогового уровня. В одном примере регулируемым приводом может быть впускной дроссель, а регулировка представляет собой открывание дросселя в большей степени. В другом примере регулируемым приводом может быть клапан PCV, установленный между картером и впускным коллектором, а регулировка представляет собой открывание клапана PCV (если клапан является двухпозиционным клапаном) или открывание клапана PCV в большей степени (если клапан является клапаном с управляемым рабочим циклом).
Таким образом, клапан PCV может реагировать как на падение давления, так и на поток воздуха, проходящий через него. В частности, если клапан находится в положении малого ограничения, то поток воздуха, проходящий через вентиляционную трубку картера (CVT) является большим. И наоборот, если клапан находится в положении высокого ограничения (объемный поток, ограниченный скоростью звука), то поток воздуха, проходящий через CVT, фиксирован (не принимая во внимание относительно небольшое просачивание при высокой степени разрежения в коллекторе). Когда разрежение в коллекторе становится достаточным, чтобы проводить поток (например, 5 кПа), но не достаточно высоким, чтобы привести к ограничению в клапане PCV (например, 25 кПа), скорость потока воздуха через CVT очень высока. Такая высокая скорость потока воздуха проявляется в провале давления, регистрируемом датчиком давления в CVT. Наличие такого провала давления подтверждает исправную работу PCV и отсутствие повреждения картера.
Когда разрежение во впускном коллекторе находится на пороговом уровне, то от этапа 206 или от этапа 208 процедура переходит к этапу 210, где во время запуска двигателя и удержания разрежения на пороговом уровне или выше порогового уровня выполняют контроль давления (и/или потока воздуха) в вентиляционной трубке картера. Сюда входит контроль выходного сигнала от датчика давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя, когда скорость вращения двигателя не превышает порогового значения, и до того, как происходит впрыск топлива в какой-либо из цилиндров.
По существу, во время запуска двигателя разрежение во впускном коллекторе может быть низким, и клапан PCV системы вентиляции картера находится в открытом положении (например, клапан PCV может быть максимально открыт или находиться в положении максимально эффективной площади пропускания). Это приводит к тому, что мощный поток воздуха проходит через впускной воздухоочиститель, затем через вентиляционную трубку картера, далее через картер и поступает во впускной коллектор. Данный поток, проходящий через вентиляционную трубку картера во впускной коллектор, может быть обнаружен расходомером или трубкой Вентури как кратковременное увеличение потока воздуха в вентиляционной трубке картера, либо датчиком давления как кратковременный провал давления в вентиляционной трубке картера (или как кратковременное увеличение разрежения в вентиляционной трубке картера). По мере возрастания скорости вращения двигателя после его запуска, разрежение в коллекторе увеличивается, воздушный поток, проходящий через вентиляционную трубку картера и поступающий во впускной коллектор, может ослабнуть. Таким образом, на этапе 212 процедура предусматривает оценку характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. Оцениваемые характеристики включают в себя, например, амплитуду кратковременного провала, временную привязку провала (например, относительно скорости вращения двигателя или положения поршня), продолжительность провала и т.д.
Далее на этапе 214 процедура предусматривает определение и индикацию снижения эффективности работы системы вентиляции картера на основании одной или нескольких характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. Как было описано выше, во время запуска двигателя, когда степень разрежения в коллекторе мала, усиленный поток воздуха, проходящий из воздушного фильтра через вентиляционную трубку картера и поступающий во впускной коллектор, рассматривается как кратковременный провал давления в вентиляционной трубке картера (или кратковременное увеличение разрежения или потока воздуха в вентиляционной трубке). Тем не менее такой кратковременный провал давления может быть следствием повреждения системы картера (например, если вентиляционная трубка отсоединена), а также положения клапана PCV (например, если клапан PCV заклинил в открытом или закрытом положении). Таким образом, как показано на Фиг.3-4, нарушение целостности системы вентиляции картера, а также местонахождение повреждения могут быть определены на основании, по крайней мере, амплитуды кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера. Например, если амплитуда кратковременного провала давления не превышает порогового значения при запуске двигателя, то может быть установлено наличие повреждения системы картера.
После обнаружения повреждения системы картера способ переходит к этапу 216, где определяют снижение эффективности работы клапана PCV на основании характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера. Как показано на Фиг.5, сюда входит индикация снижения эффективности работы клапана PCV на основании оцененного профиля отклонения давления в вентиляционной трубке картера от ожидаемого профиля во время запуска двигателя. Следует понимать, что, несмотря на то что в данной процедуре определение снижения эффективности работы клапана PCV происходит после диагностики повреждений системы картера, в альтернативных вариантах эти два действия могут быть выполнены одновременно.
После того как была проведена диагностика повреждений системы картера и снижения эффективности работы клапана PCV во время запуска двигателя, на этапе 218 процедура предусматривает впрыск топлива в цилиндры двигателя и начало процесса сгорания в первом цилиндре. Во время запуска двигателя поток воздуха во впускном коллекторе может быть низким, и по мере увеличения скорости вращения двигателя (например, до скорости холостого хода) поток воздуха во впускном коллекторе может постепенно увеличиваться. Контроллер может затем продолжить процессы сгорания в цилиндрах для того, чтобы раскрутить двигатель. На этапе 220 может быть подтверждено, что поток воздуха во впускном коллекторе (или поток воздуха на впуске двигателя) выше порогового значения. Таким образом, при достижении или превышении двигателем скорости холостого хода поток воздуха в коллекторе, а также давление в вентиляционной трубке картера могут находиться на установившихся уровнях. В частности, скорость вращения двигателя (наряду с положением дроссельной заслонки) влияет на статическую характеристику впускного коллектора при запуске и разгоне двигателя, тем самым влияя на положение клапана PCV.
На этапе 222 процедура предусматривает контроль установившегося потока воздуха в коллекторе и установившегося давления в вентиляционной трубке картера. Далее на этапах 224 и 226 процедура предусматривает определение снижения эффективности работы системы вентиляции картера и снижения эффективности работы впускного воздушного фильтра на основании оцененного изменения давления в вентиляционной трубке картера в установившемся состоянии. Как показано на Фиг.3 и 4, на этапе 224 способ предусматривает индикацию снижения эффективности работы системы картера на основании изменения (например, снижения) установившегося давления в вентиляционной трубке картера относительно изменения (например, увеличения) установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя. Как показано на Фиг.5, на этапе 226 индикация снижения эффективности работы воздушного фильтра включает в себя индикацию степени засорения воздушного фильтра на основании скорости изменения (например, скорости падения) установившегося давления в вентиляционной трубке картера во время работы двигателя. Обнаружение засорения воздушного фильтра/разрыва шланга выполняется во время работы двигателя, поскольку максимально точную диагностику можно провести при высоком расходе воздуха в двигателе. Следует понимать, что, несмотря на то что данная процедура представляет собой определение снижения эффективности работы воздушного фильтра одновременно с диагностикой повреждений системы картера, в альтернативных вариантах диагностика может быть выполнена последовательно.
После того как все процедуры диагностики были выполнены, на этапе 228 могут быть установлены один или несколько диагностических кодов для индикации о снижении эффективности работы определенного узла двигателя. Таким образом, различные диагностические коды могут быть заданы для индикации засорения воздушного фильтра, повреждения системы картера (включая различные коды для индикации местонахождения/характера повреждения) и снижения эффективности работы клапана PCV. На этапе 230 процедура предусматривает выполнение соответствующего действия по смягчению последствий на основании индикации и установленного диагностического кода.
В одном примере контроллер может также регистрировать некоторое количество случаев обнаружения повреждения картера для того, чтобы определить, было ли достигнуто пороговое число случаев обнаружения повреждений. Например, диагностика, описанная на Фиг.2А-В, может быть запущена несколько раз в течение заданного периода работы двигателя, включая непрерывный повторный запуск диагностики, начиная от включения двигателя и до его выключения, а также при выключенном двигателе. В случае если процедура устанавливает повреждение картера, то контроллер может сохранить каждый случай обнаружения повреждения для данного периода работы двигателя и отправить уведомление, как только будет достигнуто пороговое число случаев обнаружения. В некоторых примерах пороговым числом может быть один случай обнаружения повреждения. В других вариантах, чтобы избежать ошибочной индикации о повреждении, пороговым значением может быть некоторое число случаев обнаружения повреждения, такое как два, пять, десять и т.д. При достижении порогового числа случаев обнаружения повреждения водитель получает сообщение, например, загорается световой индикатор неисправности (СИН), который оповещает водителя об обнаруженном повреждении картера. Кроме того, водителю может быть предложено проверить возможное местонахождение неисправности (например, незакрепленная или отсутствующая крышка маслозаливного отверстия, либо сместившийся или потерянный масляный щуп). В качестве альтернативы, может быть указано вероятное местонахождение повреждения (как показано на Фиг.4, описанной далее).
Действия по смягчению последствий могут также включать в себя настройку одного или нескольких рабочих параметров во избежание дополнительного повреждения двигателя во время работы двигателя при поврежденном картере, клапане PCV или засоренном фильтре. Например, действия по смягчению последствий могут включать в себя отсрочку выделения смазочной жидкости в поврежденном картере, если было определено, что картер поврежден. Другие примеры действий по смягчению последствий включают в себя ослабление потока воздуха, подаваемого в двигатель, ограничение скорости или крутящего момента двигателя, ограничение количества топлива, впрыскиваемого в двигатель, ограничение открывания дросселя, ограничение наддува, отключение турбокомпрессора и/или различные другие действия, нацеленные на ограничение всасывания смазочной жидкости из поврежденного картера в двигатель. В некоторых вариантах может быть выполнено одно из нескольких действий, необходимых при обнаружении повреждения картера. В еще одном варианте действия по смягчению последствий могут включать в себя добавление смазочной жидкости в картер или подкачку в картер смазочной жидкости из вспомогательного бачка.
В одном примере при отсоединении вентиляционной трубки картера форсированная работа двигателя (то есть, когда MAP>BP) может быть ограничена или прервана. В другом примере, если крышка маслозаливного отверстия не закреплена, или масляный щуп не находится на своем месте, то скорость вращения двигателя может быть ограничена. При ограничении скорости вращения двигателя выбросы масла могут быть уменьшены, поскольку при высоких скоростях вращения двигателя выброс масла через крышку маслозаливного отверстия/масляный щуп более вероятен, чем при низких скоростях вращения двигателя. В еще одном примере при заклинивании клапана PCV в закрытом положении никаких действий в режиме отказа может не выполняться, поскольку просачивающийся газ (и вовлеченный масляный туман) направляется к впуску компрессора и затем сгорает. В другом примере контроллер может еще больше ограничить скорость вращения двигателя при поступлении сигнала о том, что вентиляционная трубка картера отсоединена, и ограничивать скорость вращения двигателя в меньшей степени при поступлении сигнала о снижении эффективности работы клапана PCV.
На Фиг.3 представлен способ 300 для индикации снижения эффективности работы системы вентиляции картера на основании характеристик кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. Способ также позволяет определить снижение эффективности работы системы вентиляции картера на основании изменения давления в вентиляционной трубке картера относительно изменения потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя.
Процедура, представленная на Фиг.3, работает по следующему принципу: если происходит падение давления (то есть если имеет место высокий поток воздуха в CVT, когда клапан PCV находится в положении малого ограничения), то целостность системы PCV может быть подтверждена (за исключением отсоединения на первом конце 101). Отсоединение на первом конце 101 может быть легко определено в автомобильных транспортных средствах, оборудованных датчиком MAF. Для автомобильных транспортных средств без датчиков MAF отсоединение на первом конце 101 может быть обнаружено датчиком 58 MAF или датчиком 77 давления в CVT при отсутствии падения давления при высоком расходе воздуха в двигателе.
На этапе 302 процедура также предусматривает оценку давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя и контроль кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. Давление в вентиляционной трубке картера может быть оценено или спрогнозировано каким-либо одним из следующих датчиков: датчик давления, датчик потока, трубка Вентури, соединенные с вентиляционной трубкой картера. В данном описании оценка давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя может происходить перед первым процессом сгорания после остановленного состояния, то есть перед впрыском топлива в какой-либо из цилиндров двигателя. При низкой скорости потока через CVT, датчик давления в CVT по сути является датчиком статического давления. Он определяет и падение установившегося давления потока из-за прохождения через воздухоочиститель, и пульсацию давления в картере. Отсоединение трубки и повреждения картера влияют на амплитуду пульсаций. На этапе 304 может быть определена амплитуда кратковременного провала и сравнена с пороговой амплитудой. В одном примере пороговая амплитуда может быть основана на разрежении в коллекторе во время запуска двигателя. В данном описании пороговое значение может быть увеличено, когда изменяется ожидаемый поток, проходящий через клапан PCV. Следовательно, при одном условии при увеличении разрежения в коллекторе пороговая амплитуда может быть увеличена, а при другом условии при увеличении разрежения в коллекторе пороговая амплитуда может быть уменьшена.
Если амплитуда кратковременного провала не превышает порогового значения, то на этапе 314 процедура устанавливает и выполняет индикацию снижения эффективности работы системы вентиляции картера. Следовательно, если во время запуска двигателя через вентиляционную трубку картера проходит недостаточный поток воздуха, то может быть подтверждено повреждение системы. Индикация о снижении эффективности работы системы вентиляции картера включает в себя индикацию о том, что вентиляционная трубка картера отсоединена. Например, вентиляционная трубка картера может быть отсоединена на первом конце, где вентиляционная трубка имеет механическое соединение с впускным воздушным каналом (выше по потоку от компрессора) или на втором, противоположном, конце, где вентиляционная трубка имеет механическое соединение с картером двигателя через маслоотделитель. Как показано на Фиг.4, контроллер может быть выполнен с возможностью осуществления дополнительной процедуры определения местонахождения и характера повреждения (например, место отсоединения вентиляционной трубки) на основании как кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя (при низком расходе воздуха в двигателе), так и на основании изменения установившегося давления в вентиляционной трубке картера относительно изменения установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя (при высоком расходе воздуха в двигателе). Таким образом, контроллер может подать сигнал об отсоединении вентиляционной трубки картера от системы вентиляции картера на основании изменений потока воздуха, проходящего через вентиляционную трубку картера, во время запуска и работы двигателя.
На этапе 304, если амплитуда кратковременного провала не ниже порогового значения, то возможно, что в системе картера повреждения отсутствуют. Для того чтобы подтвердить это, процедура переходит к обнаружению повреждений системы картера во время работы двигателя после запуска двигателя. В частности, на этапе 306 может быть подтверждено, что разрежение в коллекторе превышает пороговое значение. Следовательно, может быть подтверждено, что двигатель вышел из состояния запуска и в данный момент работает на заданной скорости вращения двигателя или выше нее (например, на скорости холостого хода двигателя или выше нее) при высоком расходе воздуха в двигателе (спрогнозированном на основании измеренного). Если было подтверждено, что поток воздуха в коллекторе превышает пороговое значение, на этапе 308 процедура предусматривает контроль изменения установившегося давления в вентиляционной трубке картера относительно изменения установившегося потока воздуха в коллекторе. В частности, во время работы двигателя и по мере увеличения скорости вращения двигателя установившийся поток воздуха в коллекторе может постепенно повышаться. В то же время при отсутствии повреждений можно ожидать, что давление в вентиляционной трубке картера будет постепенно падать (то есть степень разрежения в вентиляционной трубке картера может быть увеличена по причине повышенного потока воздуха, проходящего через вентиляционную трубку картера).
На этапе 310 может быть определено, пропорционально ли понижение установившегося давления в вентиляционной трубке картера (CVT) повышению установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя. Следовательно, может быть определено, превышает ли степень разрежения, создаваемого в вентиляционной трубке картера во время работы двигателя при высоком расходе воздуха в двигателе, пороговое значение. Если изменение установившегося давления в вентиляционной трубке картера и изменение установившегося потока воздуха в коллекторе пропорциональны друг другу, то на этапе 312 может быть определено, что снижение эффективности работы или повреждение системы вентиляции картера отсутствует. Если изменение не пропорционально, то процедура переходит к этапу 314 для индикации о снижении эффективности работы системы вентиляции картера (например, об отсоединении вентиляционной трубки картера) на основании понижения давления в вентиляционной трубке картера, которое не является пропорциональным повышению потока воздуха в коллекторе, когда скорость вращения двигателя находится на пороговом уровне или выше него. Например, если при высоком расходе воздуха в двигателе разрежение в вентиляционной трубке картера мало или отсутствует, то устанавливают наличие повреждения картера. В данном описании определение того, пропорционально ли понижение установившегося давления в вентиляционной трубке картера (CVT) повышению установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя, может включать в себя определение того, отклоняется ли их соотношение от порогового значения, либо превышает ли их абсолютная разность пороговое значение.
Контроллер может подавать сигнал о повреждении системы вентиляции картера на этапе 314, установив диагностический код. Кроме того, при поступлении такого сигнала могут быть выполнены одно или несколько действий по смягчению последствий повреждения. Такие действия могут включать в себя, например, ограничение скорости вращения и нагрузки двигателя таким образом, чтобы сократить/замедлить выпуск смазочной жидкости из картера и всасывание смазочной жидкости в узлы двигателя. Примеры графиков, используемых для определения повреждения системы картера, показаны на Фиг.7 и 8.
На Фиг.4 представлен способ 400, иллюстрирующий процедуру, которая может быть выполнена для определения местонахождения повреждения системы картера на основании как кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя, так и изменения степени разрежения в вентиляционной трубке картера во время и после разгона двигателя.
На этапе 402 может быть подтверждено, что амплитуда кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя не превышает пороговое значение. Как показано на Фиг.3, во время запуска двигателя при низком расходе воздуха в двигателе может иметь место высокий поток воздуха через вентиляционную трубку картера (при отсутствии повреждения), который может быть отнесен датчиком давления в вентиляционной трубке картера к кратковременному провалу давления в вентиляционной трубке (или кратковременному увеличению вакуума в вентиляционной трубке). При наличии повреждения амплитуда кратковременного провала может быть меньше.
После подтверждения на этапе 404 может быть определено, меньше ли порогового значения соотношение понижения установившегося давления в вентиляционной трубке картера (CVT) во время работы двигателя (то есть после запуска двигателя и при скорости вращения двигателя, превышающей пороговое значение) к повышению установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя. В качестве альтернативы, может быть определено, больше ли порогового значения величина абсолютной разности между ними. Таким образом, может быть определено, находится ли разрежение в вентиляционной трубке при высоком расходе воздуха в двигателе на пороговом уровне или ниже его.
В еще одном варианте в случае обнаружения кратковременного провала давления может быть определено, что снижение эффективности работы системы PCV отсутствует, и контроллер может затем выполнить проверку на наличие отсоединения первого конца 101 трубки. Это может быть выполнено путем поиска показаний об искаженном показателе MAF и показаний о падении давления, полученных датчиком MAP, которые слишком малы при высоком расходе воздуха в двигателе. В качестве альтернативы, наличие отсоединения первого конца трубки может быть определено, если падение давления на датчике 77 давления в CVT слишком мало при высоком расходе воздуха в двигателе. Обнаружение пульсаций датчиком 77 давления в CVT также может быть использовано.
Если кратковременный провал давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя не превышает пороговую амплитуду, а понижение установившегося давления в вентиляционной трубке картера во время повышения установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя не превышает пороговое значение, то на этапе 406 может быть установлено повреждение системы вентиляции картера на первом конце вентиляционной трубки картера. Например, при менее резком кратковременном провале давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя и по существу отсутствии разрежения (нулевой уровень разрежения) в вентиляционной трубке картера во время разгона двигателя, может быть установлено наличие повреждения на первом конце вентиляционной трубки. В частности, может быть определено, что повреждение системы картера вызвано отсоединением вентиляционной трубки картера на первом конце, где она механически соединена с впускным воздушным каналом. Примеры графиков, использованных для определения повреждения на первом конце трубки, показаны на Фиг.7.
Для сравнения, если кратковременный провал давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя превышает пороговую амплитуду, а понижение установившегося давления в вентиляционной трубке картера во время повышения установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя превышает пороговое значение, то на этапе 408 может быть установлено наличие повреждения системы вентиляции картера на втором конце вентиляционной трубки картера. Например, при менее резком кратковременном провале давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя и уменьшении степени разрежения в вентиляционной трубке картера во время разгона двигателя, может быть установлено наличие повреждения на втором конце вентиляционной трубки. В частности может быть определено, что повреждение системы картера имеет место на втором, противоположном, конце вентиляционной трубки картера, где она механически соединена с картером. Таким образом, повреждение системы картера на втором конце трубки может включать в себя либо отсоединение вентиляционной трубки картера от картера со второго конца, либо неплотное прилегание крышки маслозаливного отверстия в картере, либо неплотное прилегание масляного щупа в картере, либо засорение вентиляционной трубки картера со второго конца.
Для различения типов повреждения системы картера на втором конце трубки процедура далее переходит к этапу 410, где определяется размер отверстия утечки. На этапе 412 может быть определено, превышает ли размер отверстия утечки пороговое значение. Если это так, то на этапе 414 может быть установлено наличие неплотного прилегания маслозаливной горловины в картере на основании того. В противном случае, на этапе 416 может быть установлено, что утечка на втором конце трубки вызвана отсоединением вентиляционной трубки картера от картера со второго конца трубки, неплотным прилеганием масляного щупа в картере, либо засорением вентиляционной трубки картера со второго конца. Примеры графиков, использованных для определения повреждений системы картера на втором конце трубки, показаны на Фиг.7-8.
Таким образом, если клапан PCV находится в положении низкого ограничения (полностью открыт), то это, как правило, приводит к высокому потоку воздуха в вентиляционной трубке картера. Клапан PCV может находиться в таком положении из-за стандартного пневматического управления, активного управления РСМ, либо неисправности клапана PCV. Такая высокая скорость потока воздуха может быть зафиксирована датчиком давления/потока воздуха в вентиляционной трубке картера как падение давления или увеличение потока воздуха. В одном примере разрежение в коллекторе может быть оценено и использовано для прогнозирования положения клапана PCV. Если имеется повреждение (утечка) картера (снятая крышка, смещение масляного щупа или отсоединение вентиляционной трубки от картера), то высокий поток воздуха при открытом клапане PCV не фиксируется. Например, провала давления не происходит, либо провал давления значительно менее выражен. Амплитуда провала давления или величина скорости потока воздуха в вентиляционной трубке картера также становится меньше по мере того, как увеличивается площадь (или размер) отверстия утечки. Снятая крышка маслозаливной горловины и отсоединенный шланг, вероятно, полностью устранят провал давления. Некоторый уменьшенный провал может также иметь место в случае, если масляный щуп не находится на своем месте.
После определения местонахождения и характера повреждения системы картера на этапах 406, 414 и 416 процедура переходит к этапу 418 для индикации о местонахождении и характере повреждения системы картера путем установки диагностического кода. По существу, различные диагностические коды могут быть установлены на основании того, обнаружена ли утечка на первом конце или на втором конце вентиляционной трубки картера, и также на основании характера повреждения на втором конце трубки. На этапе 420 может загореться световой индикатор ошибки, и/или может быть выдано сообщение для уведомления водителя о характере и местонахождении повреждения системы картера. На этапе 422 один или несколько рабочих параметров двигателя могут быть настроены таким образом, чтобы временно ограничить мощность двигателя для уменьшения утечки смазочной жидкости из поврежденной системы вентиляции картера и всасывание смазочной жидкости в узлы двигателя (что может снизить эффективность работы двигателя).
По существу, если вентиляционная трубка картера отсоединена со стороны главного вентиляционного канала двигателя (то есть на впуске компрессора, в данном описании также именуемом первым концом трубки), то будет обнаружен высокий расход воздуха при полностью открытом клапане PCV. В одном примере при индикации о повреждении на первом конце вентиляционной трубки картера, либо повреждении на втором конце вентиляционной трубки картера, система управления двигателем может ограничить наддув двигателя. Например, может быть прервано форсирование двигателя наддувом.
На Фиг.7 на графиках 700, 710 и 720 показан пример диагностики нарушения целостности системы картера. В частности графики с 700 по 720 отображают характеристики кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера (CVT) во время запуска двигателя (соответствующие верхние графики 702, 712 и 722) и характеристики падения давления в вентиляционной трубке картера с увеличением потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя (установившиеся условия) - соответствующие нижние графики 704, 714 и 724. По оси абсцисс на верхних графиках отложено время работы двигателя, а на нижних графиках - расход воздуха в двигателе.
Как было рассмотрено выше, устройство вентиляционной трубки картера в виде трубопровода, а также определенное расположение датчика давления в вентиляционной трубке картера приводят к формированию разрежения в вентиляционной трубке картера при высоком расходе воздуха в двигателе. Таким образом, если датчик обнаружил разрежение, то может быть установлено отсутствие повреждений, и вентиляционная трубка присоединена правильно. Однако если разрежение не было обнаружено, то устанавливают нарушение целостности системы картера. По существу, отсоединение вентиляционной трубки на каком-либо из ее концов (на первом конце, где она соединена с впускным воздушным каналом, или на втором конце, где она соединена с картером) может привести к уменьшению разрежения при высоком расходе воздуха (где степенью уменьшения разрежения зависит от того, где находится повреждение: на первом конце или на втором конце). Кроме того, при отсоединении трубки со второго конца, пульсации в картере могут быть не обнаружены.
График 700 иллюстрирует первый пример, где амплитуда кратковременного провала давления в CVT (линия 702) превышает пороговое значение, указывая на достаточный поток воздуха, проходящего через вентиляционную трубку во время запуска двигателя. Более того, во время работы двигателя понижение установившегося давления в CVT пропорционально повышению установившегося потока воздуха в коллекторе (линия 704). Другими словами, при повышении потока воздуха в двигателе меньший, но постепенно меняющийся поток воздуха проходит через вентиляционную трубку, и соответствующее разрежение может быть измерено датчиком давления или датчиком потока, установленным в вентиляционной трубке картера.
График 710 иллюстрирует второй пример, где амплитуда кратковременного провала давления в CVT (линия 712) не превышает пороговое значение, указывая на недостаточный поток воздуха, проходящий через вентиляционную трубку во время запуска двигателя. Более того, во время работы двигателя понижение установившегося давления в CVT не пропорционально повышению установившегося потока воздуха в коллекторе, однако понижение все еще превышает пороговое значение (линия 714). В частности, уменьшение разрежения может быть измерено датчиком давления или датчиком потока, установленным в вентиляционной трубке картера при высоком расходе воздуха в двигателе (по сравнению с разрежением, создаваемым при отсутствии повреждений, как показано линией 704). В данном описании, если кратковременный провал давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя меньше пороговой амплитуды, а понижение давления в вентиляционной трубке картера во время увеличения потока воздуха в коллекторе превышает пороговую скорость, то повреждение системы вентиляции картера может быть определено на втором конце вентиляционной трубки картера. Второй конец вентиляционной трубки соответствует концу, на котором вентиляционная трубка картера механически соединена с картером. Как показано на Фиг.8, различные повреждения системы картера на втором конце вентиляционной трубки могут быть распознаны далее на основании характеристик давления и потока в вентиляционной трубке картера.
График 720 иллюстрирует третий пример, где амплитуда кратковременного провала давления в CVT (линия 722) не превышает пороговое значение (в изображенном примере меньше амплитуды линии 702, но больше амплитуды линии 712), указывая на недостаточный поток воздуха, проходящий через вентиляционную трубку во время запуска двигателя. Более того, во время работы двигателя понижение установившегося давления в CVT не пропорционально увеличению установившегося потока воздуха в коллекторе, а понижение не превышает пороговую скорость (линия 724). В частности, по существу отсутствие разрежения может быть обнаружено датчиком давления или датчиком потока, установленным в вентиляционной трубке картера при высоком расходе воздуха в двигателе (по сравнению с разрежением, создаваемым при отсутствии повреждений, как показано линией 704). В данном описании, если кратковременный провал давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя не превышает пороговую амплитуду, а понижение давления в вентиляционной трубке картера во время повышения потока воздуха в коллекторе не превышает пороговую скорость, то повреждение системы вентиляции картера может быть определено на первом конце вентиляционной трубки картера. Второй конец вентиляционной трубки соответствует концу, на котором вентиляционная трубка картера имеет механическое соединение с воздухозаборным каналом. Например, может быть выполнена индикация о том, что повреждение на первом конце вентиляционной трубки произошло по причине отсоединения вентиляционной трубки картера от воздухозаборного канала на первом конце вентиляционной трубки.
На Фиг.8 на графиках 800, 810 и 820 показаны примеры диагностики нарушения целостности системы картера для различения между различными условиями, могущими привести к повреждению и обнаруживаемыми на втором конце вентиляционной трубки картера. В частности схемы с 800 по 820 отображают характеристики кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера (CVT) во время запуска двигателя на соответствующих верхних графиках (линии 802, 812, 822) и характеристики падения давления в вентиляционной трубке картера при повышении потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя (установившиеся условия) на соответствующих нижних графиках (линии 804, 814, 824). По оси абсцисс на всех верхних графиках отложено время работы двигателя, а на всех нижних графиках - расход воздуха в двигателе.
График 800 представляет собой первый пример повреждения системы картера на втором конце вентиляционной трубки картера, вызванного неплотным прилеганием крышки отверстия маслозаливной горловины картера. В данном описании амплитуда кратковременного провала давления в CVT (линия 802) не превышает пороговое значение, указывая на недостаточный поток воздуха, проходящий через вентиляционную трубку во время запуска двигателя. Более того, во время работы двигателя понижение установившегося давления в CVT не пропорционально повышению установившегося потока воздуха в коллекторе. В частности, отсутствие разрежения может быть обнаружено датчиком давления или датчиком потока, установленным в вентиляционной трубке картера после порогового уровня потока воздуха в двигателе (линия 804). Здесь, если размер отверстия превышает пороговую величину, выполняется индикация о снятой крышке маслозаливного отверстия.
График 810 представляет собой второй пример повреждения системы картера на втором конце вентиляционной трубки картера, вызванного смещением масляного щупа картера. В данном описании амплитуда кратковременного провала давления в CVT (линия 812) не превышает пороговое значение, указывая на недостаточный поток воздуха, проходящий через вентиляционную трубку во время запуска двигателя. Более того, во время работы двигателя понижение установившегося давления в CVT не пропорционально увеличению установившегося потока воздуха в коллекторе (линия 814). В частности, отсутствие разрежения может быть обнаружено датчиком давления или датчиком потока, установленным в вентиляционной трубке картера при высоком расходе воздуха в двигателе. Здесь, если размер отверстия не превышает пороговую величину, выполняется индикация о смещении масляного щупа.
Следует понимать, что в вариантах, где вентиляционная трубка картера представляет собой трубку Вентури с подключенным к ней датчиком давления, в случае если крышка маслозаливного отверстия снята или масляный щуп не находится в нужном положении, то обусловленный этим мощный поток воздуха, проходящий через трубку Вентури, может быть воспринят датчиком давления, подключенным к трубке Вентури, как глубокий вакуум. В этой связи разрежение, создаваемое при снятой крышке маслозаливного отверстия, может превышать разрежение, создаваемое при смещении масляного щупа.
График 820 иллюстрирует третий пример повреждения системы картера на втором конце вентиляционной трубки картера, вызванного блокировкой или засорением вентиляционной трубки картера на ее втором конце. В данном описании амплитуда кратковременного провала давления в CVT (линия 822) не превышает пороговое значение, указывая на недостаточный поток воздуха, проходящий через вентиляционную трубку во время запуска двигателя. Более того, во время работы двигателя повышение установившегося давления в CVT наблюдается при увеличении установившегося потока воздуха в коллекторе. В частности, высокое (избыточное) давление может быть обнаружено датчиком давления или датчиком потока в вентиляционной трубке картера при высоком расходе воздуха в двигателе. При данных условиях может быть определено засорение вентиляционной трубки картера на ее втором конце (присоединенном к картеру).
Таким образом, существующий в системе датчик, используемый для контроля системы вентиляции картера, может быть использован также и для достоверного определения местонахождения и характера нарушения целостности системы картера.
На Фиг.5 представлен пример способа 500 для индикации снижения эффективности работы клапана PCV (то есть, клапана, установленного между картером и впускным коллектором в линии принудительной вентиляции картера) на основании изменений давления и/или потока воздуха в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. В этой связи процедура, представленная на Фиг.5, может быть выполнена после подтверждения о том, что было обнаружено повреждение картера на основании характеристик кратковременного провала давления.
По существу, способ, представленный на Фиг.5, предусматривает оценку характеристик потока PCV во время работы двигателя (или во время технического обслуживания) при условии, что падение давления воздуха, проходящего через клапан PCV (ManVac) и поток воздуха, проходящий через клапан (скорость потока в CVT) могут быть измерены датчиком давления в CVT. В некоторых вариантах, изображенных на Фиг.5, способ может заключаться только в проверке скоростей потока воздуха в CVT при заданной степени разрежения в коллекторе. В этом отношении при наиболее ограничивающем положении клапана PCV скорость потока воздуха в CVT будет по существу низкой, таким, как при шумовом сигнале. В наименее ограничивающем положении клапана скорость потока будет значительной (то есть кратковременный провал будет заметным).
На этапе 502 процедура предусматривает подтверждение того, что поток воздуха на впуске двигателя не превышает пороговое значение. В одном примере поток воздуха на впуске двигателя может не превышать пороговое значение во время запуска двигателя и начального разгона двигателя, когда скорость вращения двигателя не превышает пороговое значение, и до того, как будет выполнено пороговое число процессов сгорания. Далее на этапе 504 может быть подтверждено, что разрежение в коллекторе не превышает пороговое значение. Например, может быть подтверждено, что разрежение в коллекторе не превышает 40 кПа. Если разрежение в коллекторе превышает пороговое значение, то на этапе 505 приводной механизм может быть отрегулирован таким образом, чтобы обеспечить необходимую степень разрежения в коллекторе. Например, степень открытия дроссельной заслонки может быть отрегулирована таким образом, чтобы удерживать разрежение в коллекторе ниже порогового уровня. По существу, поскольку степень открытия дроссельной заслонки связана со скоростью потока воздуха, проходящего через клапан PCV, степень открытия дроссельной заслонки может быть отрегулирована для создания такой степени разрежения в коллекторе (например, 13 кПа), которая бы обеспечила максимальный поток воздуха через клапан PCV.
Процедура, представленная на Фиг.5, использует выходной сигнал от датчика давления в вентиляционной трубке картера для оценки снижения эффективности работы клапана PCV. В частности, датчик избыточного давления, установленный в вентиляционной трубке картера, может быть предпочтительно использован в качестве расходомера для измерения изменений потока воздуха в вентиляционной трубке картера. Однако подобный датчик давления может соотносить любое разрежение в вентиляционной трубке картера с потоком. Другими словами, поток, проходящий через вентиляционную трубку картера, может быть принят датчиком давления в вентиляционной трубке картера за разрежение, и, аналогичным образом, разрежение в вентиляционной трубке картера может быть также воспринято датчиком давления в вентиляционной трубке картера как разрежение. Таким образом, при выполнении диагностики, когда поток воздуха на впуске двигателя не превышает пороговую величину, выходной сигнал от датчика давления в вентиляционной трубке картера может быть достоверным только тогда, когда поток воздуха на впуске двигателя сам по себе не приводит к обнаружению разрежения. Аналогичным образом, при выполнении диагностики, когда степень разрежения в коллекторе не превышает пороговую степень разрежения, выходной сигнал от датчика давления в вентиляционной трубке картера может быть достоверным только тогда, когда разрежение в коллекторе само по себе не приводит к обнаружению разрежения. Кроме того, при низком потоке воздуха на впуске двигателя и низкой степени разрежения в коллекторе (то есть во время запуска и начального разгона двигателя) ожидается, что поток воздуха, проходящего через вентиляционную трубку картера, будет высоким. Таким образом, при выполнении диагностики при данных условиях, для получения достоверных результатов диагностика клапана PCV на основании изменениях потока воздуха в вентиляционной трубке картера может быть разрешена только при достаточном потоке воздуха через вентиляционную трубку.
На этапе 506 процедура предусматривает определение ожидаемого профиля давления и/или потока воздуха в вентиляционной трубке картера на основании уровней расхода воздуха на впуске двигателя и разрежения в коллекторе. Ожидаемые профили могут включать в себя ожидаемое давление в вентиляционной трубке и ожидаемый поток воздуха в вентиляционной трубке для заданной скорости вращения двигателя. На этапе 508 процедура предусматривает определение фактического профиля давления и/или потока воздуха в вентиляционной трубке картера на основании показаний датчика давления в вентиляционной трубке картера. Следует понимать, что в других вариантах реализации вычисленный профиль может быть основан на показаниях специального датчика потока или датчика давления в вентиляционной трубке картера, установленного в узкой части трубки Вентури в вентиляционной трубке картера. Вычисленные профили могут включать в себя измеренное и/или спрогнозированное давление в вентиляционной трубке и измеренный и/или спрогнозированный поток воздуха в вентиляционной трубке для заданной скорости вращения двигателя.
По существу, во время запуска двигателя и последующего разгона клапан PCV находится в первом более открытом положении (например, в максимально открытом положении, при котором степень разрежения в коллекторе низка, а степень открытия дроссельной заслонки небольшая). В данных условиях поток воздуха через вентиляционную трубку картера значительно больше, и может быть оценен датчиком давления/потока в вентиляционной трубке картера как кратковременное увеличение потока воздуха в вентиляционной трубке, либо как кратковременное понижение давления в вентиляционной трубке. Далее, при превышении порогового значения скорости вращения двигателя и высокой степени разрежения в коллекторе, клапан PCV может находиться во втором, менее открытом положении (например, в слегка открытом положении, обеспечивающим низкий поток). Например, во втором положении поток, проходящий через клапан PCV, может быть превращен в сверхзвуковой запертый поток. При данных условиях поток воздуха через вентиляционную трубку картера снижается и стабилизируется на стационарном уровне, который также может быть оценен датчиком давления/потока в вентиляционной трубке картера. При заклинивании клапана PCV в открытом положении поток воздуха в вентиляционной трубке картера может продолжать увеличиваться при высокой степени разрежения в коллекторе, вместо того чтобы упасть и стабилизироваться на стационарном уровне. Аналогичным образом, при заклинивании клапана PCV в частично открытом положении во время запуска двигателя поток воздуха в вентиляционной трубке картера может не быть увеличен до ожидаемых значений при низкой степени разрежения в коллекторе. Таким образом, при сравнении изменений ожидаемого профиля потока/давления в вентиляционной трубке картера с действительными изменениями профиля потока/давления в вентиляционной трубке картера, вычисленными датчиком давления/потока в вентиляционной трубке картера, может быть идентифицировано снижение эффективности работы клапана PCV.
Соответственно, на этапе 510 измеренный или вычисленный профиль давления и/или профиль потока в вентиляционной трубке картера могут быть сравнены с ожидаемым профилем давления и/или профилем потока в вентиляционной трубке картера, и может быть определено, превышает ли абсолютная разность между профилями пороговую величину. Таким образом, может быть определено, отклоняются ли друг от друга ожидаемые и действительные значения давления или значения потока воздуха в вентиляционной трубке картера на величину, превышающую пороговую. Если это не так, то на этапе 512 процедура устанавливает, что повреждения работы клапана PCV нет.
Если отклонение имеет место, то на этапе 514 процедура устанавливает, что могут иметь место повреждения клапана PCV, и процедура может перейти дальше для определения характера повреждения работы на основании характеристик вычисленных профилей давления и/или потока в вентиляционной трубке картера. В частности, на этапе 516 может быть определено, превышает ли вычисленное давление или поток воздуха в вентиляционной трубке картера ожидаемое давление (или поток воздуха) в вентиляционной трубке картера более чем на пороговую величину. В качестве варианта может быть определено, превышает ли вычисленная амплитуда кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера ожидаемую амплитуду (или пороговую амплитуду). Если это так, то на этапе 518 может быть определено, что значения вычисленного профиля давления/потока в вентиляционной трубке картера превышают значения ожидаемого профиля (либо что амплитуда кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера превышает ожидаемую амплитуду) по причине заклинивания клапана PCV в открытом положении. Контроллер может выполнить индикацию об этом путем установки диагностического кода.
Если вычисленное давление или поток воздуха в вентиляционной трубке картера не превышает ожидаемое значение, то может быть подтверждено, что эти показатели не превышают ожидаемые более чем на пороговое значение. В качестве варианта может быть определено, находится ли вычисленная амплитуда кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера ниже ожидаемой амплитуды (или пороговой амплитуды). В случае подтверждения на этапе 522 может быть определено, было ли уже обнаружено повреждение картера. Как было изложено выше со ссылкой на Фиг.2А-В, нарушение целостности системы вентиляции картера могло быть обнаружено до начала диагностики клапана PCV, изображенной на Фиг.5. Как было описано со ссылкой на Фиг.3-4, нарушение целостности системы вентиляции картера, а также местонахождения повреждения могут быть обнаружены на основании характеристики кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя, а также изменения установившегося давления в вентиляционной трубке картера относительно изменения установившегося потока воздуха в коллекторе во время работы двигателя.
По существу, в случае наличия нарушения целостности системы картера может иметь место изменение давления и/или потока воздуха в вентиляционной трубке картера, каждое из которых может влиять на показания датчика давления/потока в вентиляционной трубке картера и результирующий профиль во время запуска и разгона двигателя. Кроме того, на профиль может влиять местонахождение повреждения картера. Например, повреждения системы картера, возникающие на втором конце вентиляционной трубки картера (то есть на том конце вентиляционной трубки картера, который соединен с картером), могут привести значительному уменьшению потока воздуха в вентиляционной трубке картера, так как повреждение вызывает перепуск в ожидаемой скорости потока. Кроме того, датчик давления в вентиляционной трубке картера может более не показывать разрежение при высоком расходе воздуха в двигателе (по сравнению со степенью разрежения, которую датчик показывает при высоком расходе воздуха в двигателе в отсутствии повреждений). Повреждения на втором конце вентиляционной трубки, которые могут привести к таким результатам, включают в себя, например, отсоединение вентиляционной трубки картера от картера на ее втором конце, снятие крышки отверстия маслозаливной горловины и смещение масляного щупа картера. В качестве другого примера, повреждения системы картера, возникающие на первом конце вентиляционной трубки картера (то есть на том конце вентиляционной трубки картера, который соединен с воздухозаборным каналом), могут оставить расход воздуха в вентиляционной трубке картера практически неизменным, однако, датчик давления в вентиляционной трубке картера может более не показывать разрежение при высоком расходе воздуха в двигателе (по сравнению с разрежением, которое датчик показывает при высоком расходе воздуха в двигателе в отсутствие повреждений). Повреждения на первом конце вентиляционной трубки, которые могут дать такой эффект, включают в себя, например, отсоединение вентиляционной трубки от воздухозаборного канала на ее первом конце.
Соответственно, если повреждение картера не было определено ранее, то на этапе 524 процедура определяет, что значения вычисленного профиля давления/потока в вентиляционной трубке картера не превышают ожидаемых значений (либо что амплитуда кратковременного провала давления в вентиляционной трубке картера меньше ожидаемой) по причине заклинивания клапана PCV в открытом положении при низком потоке (например, в частично открытом положении или закрытом положении). Контроллер может выполнить индикацию об этом путем установки соответствующего диагностического кода. По существу, диагностический код, установленный для индикации повреждения клапана PCV по причине заклинивания клапана в открытом положении (этап 518), может отличаться от диагностического кода, указывающего на повреждение клапана PCV из-за заклинивания в закрытом положении (этап 524). Если повреждение клапана было определено ранее, на этапе 526 контроллер может определить, что клапан PCV может функционировать и находится в исправном состоянии.
Следует понимать, что в некоторых вариантах реализации в дополнение к подтверждению повреждения системы картера на этапе 522, может быть также определено, была ли проведена диагностика впускного воздушного фильтра и, если это так, то при проведении диагностики клапана PCV может быть учтена степень засорения воздушного фильтра. Как показано на Фиг.10, если засорение воздушного фильтра подтверждено, то на этапе 524 более вероятно, что отклонение между ожидаемым профилем и оцененным профилем обусловлено засорением воздушного фильтра, но не заклиниванием клапана PCV в положении, обеспечивающем низкий поток воздуха. Контроллер может различать эти условия на основании (известной) степени засорения фильтра относительно наблюдаемого отклонения между оцененным и ожидаемым профилями потока в вентиляционной трубке картера. Например, если отклонение превышает ожидаемое с учетом степени засорения фильтра, то может быть определено повреждение системы картера.
Таким образом, повреждение клапана PCV может быть определено на основании изменений скорости потока воздуха через вентиляционную трубку картера, согласно оценке датчика давления или потока в вентиляционной трубке картера во время запуска двигателя. На основании отклонений ожидаемого профиля потока от оцененного профиля потока различие между повреждением работы клапана PCV из-за заклинивания в открытом положении и повреждением из-за заклинивания в закрытом положении может быть проведено более точно. После завершения диагностики повреждений системы картера и во время проведения диагностики клапана PCV для обеспечения достоверных результатов диагностики клапана PCV могут быть учтены изменения давления или потока в вентиляционной трубке картера, вызванные повреждением системы картера на каком-либо из концов вентиляционной трубки картера со стороны картера или со стороны воздухозаборного канала. В частности, различие между изменением потока воздуха в вентиляционной трубке картера из-за повреждения системы картера (например, по причине отсоединения вентиляционной трубки или снятой крышки отверстия маслозаливной горловины) и изменением потока воздуха в вентиляционной трубке картера из-за неисправного клапана PCV может быть проведено более точно.
В одном примере, при заклинивании клапана PCV в открытом положении (или в положении, обеспечивающем высокий поток) наддув двигателя может быть ограничен таким образом, чтобы давление в коллекторе не превышало барометрическое давление. По существу, заклинивание клапана PCV в открытом положении приводит к тому, что на впуск компрессора поступают газы и масляный туман из картера. Это приводит к риску быстрого расхода масла, который может быть уменьшен путем ограничения (или прерывания) наддува. И наоборот, заклинивание клапана PCV в закрытом положении приводит к тому, что система вентиляции картера фактически использует испорченный воздух. С течением времени это приведет к образованию нагара в смазываемых частях двигателя. Таким образом, могут не потребоваться действия по смягчению последствий. В качестве варианта в случае заклинивания клапана PCV в закрытом положении (или в положении, обеспечивающем низкий поток) может быть ограничена скорость вращения двигателя.
Следует понимать, что, несмотря на то что процедура, представленная на Фиг.5, может быть выполнена во время запуска двигателя, в других вариантах реализации, например, когда двигатель установлен в гибридном транспортном средстве, или в старт-стопной системе, которая может выборочно отключать двигатель в зависимости от условий остановки на холостом ходу, процедура, представленная на Фиг.5, может быть также выполнена во время полной остановки (то есть, когда водитель повернул ключ зажигания в положение "выкл."). Например, во время полной остановки автомобильного транспортного средства контроллер может закрыть впускной дроссель и выполнить проверку на падение разрежения с клапаном PCV в любом заданном положении. Далее, на основании скорости уменьшения степени разрежения в вентиляционной трубке картера, может быть выявлено повреждение работы клапана PCV.
Пример диагностики клапана PCV приведен на графике 1000, представленном на Фиг.10. В частности, график 1000 изображает изменения потока воздуха в вентиляционной трубке картера (по оси ординат) и изменения вакуума в коллекторе (по оси абсцисс). Линии 1002-1008 графиков отражают примеры изменений потока воздуха в вентиляционной трубке относительно разрежения в коллекторе, применяемых для диагностики клапана PCV.
Линия 1002 отражает ожидаемое изменение потока воздуха в вентиляционной трубке картера во время запуска и разгона двигателя. Как было изложено выше, во время запуска двигателя при низкой степени разрежения в коллекторе (и небольшом открытии дроссельной заслонки), клапан PCV может находиться в открытом положении, что приводит к тому, что большее количество воздуха поступает от впускного воздушного фильтра через вентиляционную трубку картера и через картер во впускной коллектор. В результате при низкой степени разрежения в коллекторе (например, около 13 кПа) может быть обнаружен по существу высокий поток воздуха через вентиляционную трубку картера. Далее при переходе двигателя от состояния запуска к разгону дроссель может быть открыт в большей степени, клапан PCV может быть переведен в менее открытое положение (например, в фиксированное частично открытое положение или положение, обеспечивающее низкий поток), степень разрежения в коллекторе может быть увеличена (например, стать более 13 кПа), и поток воздуха, поступающего в вентиляционную трубку картера и проходящего через нее, может уменьшиться, что приведет к падению и в конечном итоге стабилизации скорости потока в вентиляционной трубке картера.
Линия 1004 отражает оцененное изменение скорости потока воздуха в вентиляционной трубке картера во время запуска и разгона двигателя при заклинивании клапана PCV в открытом положении. В данном случае при переходе двигателя от состояния запуска к разгону степень открытия клапана PCV не уменьшена, как ожидалось, по причине заклинивания клапана PCV в открытом положении. Следовательно, по мере увеличения степени разрежения в коллекторе увеличение скорости потока воздуха через вентиляционную трубку картера может быть продолжено, приводя к тому, что оцененные значения скорости потока воздуха в вентиляционной трубке и профиля (линия 1004) превышают ожидаемые показатели (линия 1002).
Линия 1006 отражает оцененное изменение скорости потока воздуха в вентиляционной трубке картера во время запуска и разгона двигателя при заклинивании клапана PCV в положении, обеспечивающем низкий поток. В данном случае во время запуска двигателя клапан PCV может не перейти в полностью открытое положение, что приведет к тому, что значительно меньшее количество воздуха будет поступать от впускного воздушного фильтра через вентиляционную трубку картера и через картер во впускной коллектор. В результате при низкой степени разрежения в коллекторе может быть обнаружена значительно более низкая скорость потока воздуха через вентиляционную трубку картера, что приведет к тому, что оцененные скорость потока воздуха в вентиляционной трубке и профиль (линия 1006) не будут превышать ожидаемые показатели (линия 1002).
Линия 1008 отражает оцененное изменение скорости потока воздуха в вентиляционной трубке картера во время запуска и разгона двигателя при исправном клапане PCV и полностью засоренном воздушном фильтре. В данном случае, как и на линии 1006, во время запуска двигателя, даже если клапан PCV открыт, поток воздуха, поступающего из впускного воздушного фильтра, через вентиляционную трубку картера и через картер во впускной коллектор, может быть низким по причине засорения воздушного фильтра. В результате при низкой степени разрежения в коллекторе может быть обнаружен значительно более низкая скорость потока воздуха через вентиляционную трубку картера, что приведет к тому, что оцененные скорость потока воздуха в вентиляционной трубке и профиль (линия 1006) не будут превышать ожидаемые показатели (линия 1002).
В одном примере изменения, показываемые линией 1002, наблюдаются, если клапан PCV исправен, изменения, показываемые линией 1004, наблюдаются, если произошло заклинивание клапана PCV в положении низкого ограничения, изменения, показываемые линией 1006, наблюдаются, если произошло заклинивание клапана PCV в положении высокого ограничения, а изменения, показываемые линией 1008, наблюдаются, если воздушный фильтр засорен или остается закрытым.
Следует понимать, что, несмотря на то что пример, представленный на Фиг.10, описывает процесс обнаружения повреждения клапана PCV на основании отклонений оцененного профиля скорости потока в вентиляционной трубке от ожидаемого профиля, в другом примере то же самое может быть определено (или изображены как) по отклонениям оцененного профиля разрежения в вентиляционной трубке от ожидаемого профиля разрежения. Таким образом, существующий датчик, используемый для контроля системы вентиляции картера, может быть применен также и для выполнения достоверной диагностики клапана PCV.
На Фиг.6 представлен пример способа 600 индикации ухудшения работы впускного воздушного фильтра на основании показателей давления в вентиляционной трубке картера, оцененных датчиком давления, расположенным в вентиляционной трубке картера. По существу, процедура, представленная на Фиг.6, может быть выполнена как часть процедуры, представленной на Фиг.2А-В.
На этапе 602 процедура предусматривает подтверждение, меньше ли поток воздуха в коллекторе чем первое пороговое значение. Если подтверждается, что поток воздуха в коллекторе не превышает первое пороговое значение, может быть подтверждено, что смещение "нуля" датчика вычислено в условиях малого расхода воздуха в двигателе (таком как его полное отсутствие), чтобы уменьшить шумовые помехи. Далее, на этапе 604 с помощью датчика давления может быть оценено давление в вентиляционной трубке картера при низком потоке воздуха в коллекторе. Датчик давления в вентиляционной трубке картера может представлять собой, например, датчик абсолютного давления или датчик избыточного давления. Если датчик давления представляет собой датчик абсолютного давления, он может быть соединен или не соединен с датчиком барометрического давления. Если датчик давления представляет собой датчик избыточного давления, с ним может быть соединен датчик абсолютного барометрического давления (например, датчик 57 БД, изображенный на Фиг.1), например, дополнительно установлен снаружи фильтруемого объема, либо использован совместно с ним.
На этапе 606 процедура предусматривает вычисление смещения "нуля" датчика. В частности, применяемый алгоритм устанавливает на ноль датчик избыточного давления при низком расходе воздуха в двигателе, либо получает смещение "нуля" датчика на основании показаний о барометрическом давлении от датчика BP при низком расходе воздуха в двигателе. Таким образом, контроллер эффективно получает данные о барометрическом давлении от датчика давления в вентиляционной трубке картера, и может использовать показания датчика давления в вентиляционной трубке картера при низком расходе воздуха в двигателе либо в качестве самого барометрического давления, либо в качестве общего и откалиброванного опорного значения барометрического давления, если оно измеряются отдельно. В одном примере значение барометрического давления может быть получено отдельно, на основании показаний специального датчика барометрического давления, соединенного с впускным каналом (например, выше по потоку от воздушного фильтра), либо от датчика давления на впуске компрессора (датчика CIP), расположенного на впуске выше по потоку от компрессора и ниже по потоку от воздушного фильтра. Однако, при использовании для оценки BP имеющегося в системе датчика давления в вентиляционной трубке картера, необходимость в специальном датчике BP или датчике CIP может быть уменьшена.
В одном примере датчик давления в вентиляционной трубке картера, представляет собой первый датчик давления, а смещение "нуля" определяется на основании показаний второго датчика давления (например, датчика BP), установленного ниже по потоку от воздушного фильтра и выше по потоку от компрессора. В частности, смещение "нуля" может быть основано на показаниях первого датчика давления относительно показаний второго датчика давления при низком потоке воздуха в коллекторе. Например, если первый датчик давления представляет собой датчик абсолютного давления, а датчик BP не используется, то показания первого датчика давления могут быть использованы для прогнозирования BP. В другом примере, если первый датчик давления представляет собой датчик абсолютного давления, используемый вместе с датчиком BP, то для прогнозирования BP и получения значения смещения "нуля" может быть использована разность между показаниями первого датчика давления и подключенного датчика BP. В еще одном примере, если первый датчик давления представляет собой датчик избыточного давления, то для прогнозирования БД и получения значения смещения "нуля" датчика может быть использована разность между показаниями первого датчика давления и нулевым показанием.
Вычисленное смещение "нуля" затем может быть сохранено в памяти контроллера в качестве опорного давления. Сохраненное значение смещения "нуля" затем может быть найдено и использовано при последующем высоком расходе воздуха в двигателе для определения засорения воздушного фильтра, как разъяснено ниже.
Далее на этапе 608 может быть определено, не превышает ли расход воздуха в двигателе (или любой другой сигнал, относящийся к расходу воздуха в двигателе) второе пороговое значение. В случае подтверждения того, что расход воздуха в двигателе превышает второе пороговое значение, может быть подтверждено, что предположение о засорении воздушного фильтра сделано при высоком расходе воздуха в двигателе, когда воздействие засорения воздушного фильтра на давление в вентиляционной трубке картера больше, чтобы увеличить точность обнаружения. Если расход воздуха в двигателе не превышает второе пороговое значение, то выполнение процедуры может быть приостановлено до достижения необходимых уровней расхода воздуха в двигателе с целью выполнения диагностики засорения воздушного фильтра. На этапе 610 при подтверждении того, что уровни потока воздуха в коллекторе превышают пороговое значение, может быть подтверждено, что смещение "нуля" датчика было обновлено. Сюда может входить подтверждение о том, что значение смещения "нуля" датчика, предположение о котором было сделано при низком расходе воздуха в двигателе, за которым незамедлительного последовал высокий расход воздуха в двигателе, было сохранено в контроллере (например, обновленная таблица соответствия имеет наиболее позднее вычисленное значение смещения "нуля").
На этапе 612 при подтверждении того, что значение смещения "нуля" было обновлено, показания датчика могут быть скорректированы на основании обновленного значения смещения "нуля". Сюда входит корректировку показаний датчика давления в вентиляционной трубке картера с обновленным значением смещения "нуля". На этапе 614 может быть определено, превышает ли пороговое значение отклонение между скорректированным показанием датчика и оцененным/спрогнозированным барометрическим давлением. В одном примере отклонение может быть основано на разности между показаниями датчиков. В другом примере отклонение может быть основано на соотношении между показаниями датчиков. Если разность не превышает пороговое значение, то на этапе 616 может быть определено, что воздушный фильтр чистый и не засорен. И наоборот, если разность превышает пороговое значение, то на этапе 618 может быть выполнена индикация о засорении воздушного фильтра. Степень засорения воздушного фильтра может быть определена на основании разности между скорректированными показаниями датчика и барометрическим давлением (например, относительно порогового значения).
В другом примере может быть вычислена разность между показаниями датчика давления в вентиляционной трубке картера при высоком расходе воздуха (которые по существу равны давлению на впуске компрессора) и опорным давлением, оцененном при низком расходе воздуха. Далее опорное значение перепада давлений на воздушном фильтре может быть взято из таблицы соответствия. Затем контроллер может ввести поправку опорного значения перепада давления на воздушном фильтре для фактических условий и вычислить коэффициент засорения из соотношения перепада давления на впуске компрессора относительно скорректированного опорного значения перепада давления. То есть, контроллер может вычислить мгновенный коэффициент засорения воздушного фильтра на основании соотношения разности между значениями давления в вентиляционной трубке картера, оцененными при высоком и низком расходе воздуха, относительно опорного значения падения давления на фильтре с поправкой для нестандартных температур и давлений (СТД). В одном примере воплощения изобретения СТД имеют значения 103 кПа и 100°F. В качестве примера контроллер может оценить коэффициент засорения при помощи следующего уравнения:
где коэффициент засорения может быть определен со ссылкой на стандартные условия (СТД).
На этапе 620 контроллер может установить диагностический код для индикации о засорении воздушного фильтра. По существу, диагностический код для индикации о засорении воздушного фильтра может отличаться от диагностического кода, применяемого для индикации о повреждении или снижении эффективности работы системы вентиляции картера. Контроллер может также активировать световой индикатор для уведомления водителя о том, что воздушный фильтр нуждается в обслуживании. Контроллер может также ограничить мощность двигателя таким образом, чтобы уменьшить вероятность превышения скорости и перегрева компрессора, которые могут быть вызваны засорением воздушного фильтра.
Таким образом, при индикации о снижении эффективности воздушного фильтра на основании давления в вентиляционной трубке картера, контроль как целостности системы картера, так и засорения воздушного фильтра может быть выполнен при помощи одного датчика, уже установленного в вентиляционной трубке картера.
Пример диагностики засорения воздушного фильтра приведен на графике 900, представленном на Фиг.9. В частности, график 900 изображает изменения давления в вентиляционной трубке картера (по оси ординат) и изменения потока воздуха в коллекторе (по оси абсцисс). Линии 902-906 отражают изменения давления в вентиляционной трубке относительно потока воздуха в коллекторе, применяемые для индикации о состоянии впускного воздушного фильтра.
При низком расходе воздуха в двигателе, например, до того, как поток воздуха в коллекторе стал равным первому пороговому значению AF1, может быть получено смещение "нуля" датчика давления в вентиляционной трубке картера. Например, в случае если датчик давления в вентиляционной трубке картера представляет собой датчик абсолютного давления, то барометрическое давление может быть оценено на основании показаний этого датчика, либо на основании смещения между датчиком давления, установленным в вентиляционной трубке картера, и присоединенным датчиком барометрического давления. На графике 900 уровень Р1 (на графике обозначен пунктирной линией) представляет собой предполагаемое опорное значение барометрического давления, когда датчик давления в вентиляционной трубке картера представляет собой датчик абсолютного давления. В другом варианте датчик давления в вентиляционной трубке картера может представлять собой датчик избыточного давления, и отклонение показаний датчика давления от нуля может быть получено таким образом, что Р1 на графике 900 обозначает опорное откалиброванное значение нулевого давления.
При промежуточных условиях потока воздуха в коллекторе, когда, например, поток воздуха в коллекторе превышает первое пороговое значение AF1, но ниже второго порогового значения AF2, смещение "нуля" не может быть получено или применено. Далее, при высоком потоке воздуха в коллекторе, когда, например, поток воздуха в коллекторе превышает второе пороговое значение AF2, полученное смещение "нуля" может быть применено для определения коэффициента засорения воздушного фильтра.
Линия 902 отражает отклонения давления в вентиляционной трубке картера от опорного значения Р1, оцененного датчиком давления в вентиляционной трубке картера, относительно изменений потока воздуха в коллекторе при отсутствии засорения воздушного фильтра (то есть когда воздушный фильтр чистый). Линия 904 отражает соответствующее отклонение давления в вентиляционной трубке картера от Р1 относительно потока воздуха в коллекторе при частично засоренном воздушном фильтре. Линия 906 отражает изменения давления в вентиляционной трубке относительно потока воздуха в коллекторе при грязном и по существу засоренном воздушном фильтре. Как видно из сравнения линий 902-906 графика, при увеличении коэффициента засорения воздушного фильтра отклонение давления от опорного значения Р1 также увеличивается. Контроллер может определить степень засорения фильтра на основании величины отклонения. Таким образом, существующий датчик, используемый для контроля системы вентиляции картера, может быть применен также и для выполнения достоверной диагностики засорения воздушного фильтра.
Таким образом, с помощью размещения датчика давления в вентиляционной трубке картера можно контролировать изменения давления и потока воздуха через вентиляционную трубку, при этом комплектация датчика будет экономичной. Путем соотнесения оцененных изменений давления в вентиляционной трубке с ожидаемыми значениями, может быть выполнена достоверная индикация о целостности системы картера, снижении эффективности воздушного фильтра и снижении эффективности работы клапана PCV. На основании характеристик давления и данных о потоке в вентиляционной трубке картера во время запуска и работы двигателя, более точно может быть выявлено различие между повреждениями в системе вентиляции картера, имеющими место на конце вентиляционной трубки, соединенном с воздухозаборным каналом, и повреждениями в системе вентиляции картера, имеющими место на конце вентиляционной трубки, соединенном с картером. Путем регулировки дроссельной заслонки и/или клапана PCV для увеличения степени разрежения на впуске коллектора во время запуска двигателя, может быть увеличена точность определения повреждения картера. За счет применения датчика давления в системе вентиляции картера также для обнаружения засорения воздушного фильтра и повреждения клапана PCV, может быть снижена необходимость в дополнительных датчиках и клапанах для контроля снижения эффективности воздушного фильтра и клапана PCV, что, тем самым, уменьшает затраты и сложность системы без ущерба для точности обнаружения повреждений. Кроме того, система вентиляции картера во время проведения диагностики может оставаться в рабочем состоянии.
Необходимо отметить, что системы и способы, изложенные в данном описании, имеют иллюстративный характер и конкретные варианты или примеры реализации изобретения не следует рассматривать как ограничивающие, поскольку возможны их многочисленные варианты. Например, описанная технология может быть применена для двигателей V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитного четырехцилиндрового и других типов двигателей. Данное раскрытие включает в себя все новые и неочевидные комбинации описанных систем и конфигураций, а также других описанных элементов, функций и/или свойств.