СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ САМОДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ПРОВЕРКИ ДАТЧИКА ОКСИДОВ АЗОТА
METHOD (VERSIONS) AND SYSTEM FOR SELF-DIAGNOSIS OF NITROGEN OXIDES SENSOR

Область техники
Настоящая заявка относится к снижению токсичности отработавших газов в выпускных системах транспортных средств.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Избирательно-восстановительные каталитические (ИВК (SCR)) нейтрализаторы можно использовать в выпускных системах дизельных двигателей для снижения выбросов оксидов азота (OA (NOx)). В выпускную систему выше по потоку от ИВК-нейтрализатора можно впрыскивать восстановитель, например, мочевину, которая, действуя совместно с ИВК-нейтрализатором, может разлагать молекулы OA на азот и воду, снижая, тем самым, выбросы OA. Однако, если характеристики какого-либо компонента системы снижения выбросов OA, например, ИВК-нейтрализатора, ухудшаются, количество выбросов OA может возрасти. В связи с этим, в выпускной системе можно установить датчики OA, выполненные с возможностью измерения содержания OA в выпускной системе, для обнаружения неисправностей системы снижения выбросов OA. А именно, датчики OA могут обнаруживать рост содержания OA, могущий свидетельствовать об ухудшении характеристик одного или нескольких компонентов системы снижения выбросов OA. Таким образом, с помощью одного или нескольких датчиков OA, расположенных в выпускной системе, можно контролировать эффективность работы ИВК-нейтрализатора и прочих компонентов системы снижения выбросов OA.
Характеристики датчиков OA также могут ухудшаться, в связи с чем может снизиться достоверность оценки содержания OA. В результате, обнаружение утечек OA в выпускной системе становится невозможным. Для контроля точности датчика OA, датчик OA может выполнять самодиагностические (СД (SD)) проверки после события выключения зажигания двигателя, при котором двигатель отключают. Одно решение для выявления ухудшения характеристик датчика OA раскрыто Ковальковским (Kowalkowski) с соавторами в Заявке на патент США 2014/0144126. Целью раскрытого решения является выявление ухудшения характеристик датчика OA путем выполнения одной или нескольких СД-проверок после окончания работы двигателя.
Однако авторы изобретения по настоящей заявке выявили недостаток вышеуказанного решения. В частности, раскрытое решение не учитывает важный фактор, влияющий на оценку содержания OA датчиком OA. Например, мочевина, впрыскиваемая в выпускную систему во время работы двигателя, (или) капли мочевины, попадающие в выпускную систему во время продувки линии подачи мочевины после события выключения зажигания, могут оставаться в выпускной системе после события выключения зажигания двигателя. При достаточно высокой температуре отработавших газов мочевина в выпускной системе может превращаться в аммиак. Датчики OA регистрируют аммиак как OA, поэтому результаты оценки содержания OA могут быть завышены. В связи с этим, с ростом температуры отработавших газов и концентрации мочевины в выпускной системе достоверность результатов СД-проверок датчиков OA может снижаться.
Авторы настоящего изобретения разработали системы и способы для устранения вышеуказанных недостатков. В одном примере вышеуказанные недостатки можно устранить, используя способ, содержащий шаг, на котором: ухудшение характеристик датчика оксидов азота (OA) определяют по показаниям, полученным от датчика по шине сети локальных контроллеров СЛК (CAN) во время самодиагностической (СД) проверки, выполняемой после первой завершенной после события выключения зажигания СД проверки, только в том случае, если показания были сформированы в следующих условиях: температура на датчике ниже пороговой, концентрация OA ниже пороговой, и концентрация кислорода в пределах порогового диапазона.
В другом варианте вышеуказанные недостатки можно устранить, используя способ, содержащий шаги, на которых: исключают результат первой завершенной после события выключения зажигания самодиагностической (СД) проверки датчика OA, исключают результаты завершенной СД проверки, если температура отработавших газов выше пороговой, и (или) концентрация кислорода в отработавших газах выходит за пределы порогового диапазона, и (или) концентрация OA в отработавших газах выше пороговой, а в иных случаях результаты завершенной СД проверки не исключают, и определяют, что произошло ухудшение характеристик датчика, только в том случае, если неисключенные результаты проверки отличаются от опорного значения более чем на пороговую величину.
Таким образом, исключая результаты СД проверки, если при ее выполнении температура отработавших газов превышает пороговую, и (или) концентрация OA превышает пороговую, можно уменьшить разброс результатов СД проверки. Иначе говоря, можно повысить достоверность результатов СД проверки. Тем самым, можно повысить чувствительность определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA. Следовательно, можно повысить эффективность системы снижения выбросов OA в составе выпускной системы.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежа
На ФИГ. 1А представлена принципиальная схема двигателя, содержащего выпускную систему с системой очистки отработавших газов.
На ФИГ. 1В изображена выпускная система для приема отработавших газов двигателя.
На ФИГ. 2 представлена принципиальная схема примера датчика OA.
На ФИГ. 3 представлена блок-схема примера способа для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA.
На ФИГ. 4 представлена блок-схема примера способа для выполнения самодиагностической (СД) проверки датчика OA.
На ФИГ. 5 представлена блок-схема примера способа для исключения показаний датчика OA во время СД проверки для выявления ухудшения характеристик датчика в виде занижения показаний.
ФИГ. 6 представлена блок-схема примера способа для исключения показаний датчика OA во время СД проверки для выявления ухудшения характеристик датчика в виде завышения показаний.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для выполнения самодиагностической (СД) проверки датчика OA и определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA по результатам СД проверки. Выпускные системы дизельных двигателей, например, система двигателя, изображенная на ФИГ. 1, и выпускная система на ФИГ. 1В, могут содержать избирательно-восстановительный каталитический (ИВК) нейтрализатор для уменьшения выбросов OA. Эффективность ИВК-нейтрализатора может контролировать один или несколько датчиков OA, расположенных выше и (или) ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора. Пример датчика OA раскрыт ниже со ссылкой на ФИГ. 2.
Однако в процессе эксплуатации характеристики датчика OA могут ухудшаться (например, может датчик может завышать или занижать показания), в связи с чем датчики OA могут выполнять самодиагностические (СД) проверки для контроля достоверности их показаний. Пример способа для выполнения СД проверки раскрыт на ФИГ. 4. Показания, полученные в ходе СД проверки, могут варьироваться в зависимости от концентрации аммиака в отработавших газах, так как датчики OA могут регистрировать аммиак как OA. Концентрация аммиака в отработавших газах может расти по мере увеличения количества мочевины и (или) температуры отработавших газов. Поэтому расхождение показаний, полученных при СД проверке, может расти с увеличением температуры отработавших газов и (или) концентрации мочевины. В связи с этим, показания исправного датчика OA и показания датчика OA с ухудшенными характеристиками могу частично совпадать, в результате чего ухудшение характеристик датчика OA может быть не выявлено.
На ФИГ. 5-6 представлены примеры способов исключения показаний из результатов СД проверки, если показания были получены, когда температура отработавших газов превышала пороговую, концентрация кислорода превышала пороговую, и т.п. Так можно уменьшить разброс или рассеивание результатов СД проверки. После исключения результатов СД проверки в зависимости от одного или нескольких из следующих факторов: температуры отработавших газов, концентрации OA, концентрации кислорода, и порядка, в котором выполнялись СД проверки, можно реализовать способ, например, пример способа на ФИГ. 3, для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA. Так можно выявить датчик OA с ухудшенными характеристиками в условиях колебания температуры отработавших газов и (или) содержания мочевины в выпускной системе.
Обратимся к ФИГ. 1А, представляющей собой принципиальную схему, изображающую один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав силовой установки автомобиля. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 8, и управляющих воздействий водителя 72 через устройство 70 ввода. В данном примере устройство 70 ввода содержит педаль акселератора и датчик 74 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали ПП (РР). Камера 30 сгорания (то есть цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 цилиндра с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен с как минимум одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему передачи. Кроме того, для обеспечения запуска двигателя 10, с коленчатым валом 40 может быть соединен стартер через маховик.
Всасываемый воздух может поступать в камеру 30 сгорания из впускного коллектора 44 через заборный канал 42, а отработавшие газы могут выходить через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых вариантах камера 30 сгорания может содержать два и более впускных клапана и (или) два и более выпускных клапана.
В примере на ФИГ. 1А впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут приводиться в действие системами 51 и 53 кулачкового привода соответственно. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков и могут быть выполнены с возможностью выполнения одной или нескольких из следующих функций: переключение профиля кулачков ППК (CPS), изменение фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменение фаз газораспределения ИФГ (VVT) и (или) изменение высоты подъема клапанов ИВПК (VVL), которыми может управлять контроллер 8 для регулирования работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять с помощью датчиков 55 и 57 положения соответственно. В других вариантах впускной клапан 52 и (или) выпускной клапан 54 могут быть электроприводными. Например, в другом варианте цилиндр 30 может содержать впускной клапан с электроприводом и выпускной клапан с кулачковым приводом, включая системы ППК и (или) ИФКР.
В некоторых вариантах любой из цилиндров двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими топливными форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 30 показан содержащим одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с цилиндром 30 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса впрыска ДИВ (FPW) согласно сигналу, полученному от контроллера 8 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает так называемый «непосредственный впрыск» (далее также именуемый «НВ» (DI)) топлива в цилиндр 30.
Следует понимать, что в других вариантах форсунка 66 может представлять собой форсунку распределенного впрыска во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Следует также понимать, что топливо в цилиндр 30 может поступать из нескольких форсунок, например, из нескольких форсунок распределенного впрыска, нескольких форсунок непосредственного впрыска или их комбинаций.
В одном примере двигатель 10 представляет собой дизельный двигатель, сжигающий воздух и дизельное топливо, с воспламенением от сжатия. В других неограничивающих примерах двигатель 10 может работать на другом виде топлива, в том числе - бензине, биодизельном топливе или спиртосодержащей топливной смеси (например, бензина и этанола или бензина и метанола) с воспламенением от сжатия и (или) искровым зажиганием.
Заборный канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 8, направляя сигнал на электромотор или привод в составе дросселя 62; данную конфигурацию обычно называют «электронное управление дроссельной заслонкой» ЭУДЗ (ETC). Таким образом, дроссель 62 выполнен с возможностью регулировать подачу всасываемого воздуха в камеру 30 сгорания среди прочих цилиндров двигателя. Контроллер 8 может получать информацию о положении дроссельной заслонки 64 в виде сигнала положения дросселя ПД (TP). Заборный канал 42 может содержать датчик 50 массового расхода воздуха и датчик 56 давления воздуха в коллекторе для направления сигналов МРВ (MAF) и ДВК (MAP) в контроллер 8.
Кроме того, в раскрываемых вариантах осуществления система рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять необходимое количество отработавших газов из выпускного канала 48 в заборный канал 42 по магистрали 47 РОГ. Величину подачи отработавших газов рециркуляции во впускной коллектор 44 может регулировать контроллер 8 с помощью клапана 49 РОГ. При подаче отработавших газов в двигатель 10, уменьшают количество кислорода для горения, тем самым снижая температуру пламени и образование, например, OA. Как показано на фигуре, система РОГ может также содержать датчик 46 РОГ, который можно установить в магистрали 47 РОГ и использовать для получения одного или нескольких из следующих показаний: давления, температуры и концентрации отработавших газов. В определенных условиях, систему РОГ можно использовать для регулирования температуры топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания, обеспечивая, таким образом, способ регулирования момента зажигания в некоторых режимах сжигания топлива. Кроме того, в некоторых режимах, часть газообразных продуктов сгорания можно удерживать или улавливать в камере сгорания, изменяя фазы газораспределения выпускных клапанов, например, путем регулирования механизма изменения фаз газораспределения.
Выпускная система 2 содержит датчик 26 отработавших газов, установленный в выпускном канале 48 выше по потоку от системы 80 очистки отработавших газов. Датчик 26 может представлять собой датчик любого типа, подходящего для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO), НДКОГ (HEGO) (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Система 80 очистки отработавших газов показана расположенной вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 26 отработавших газов.
3
В примере на ФИГ. 1А система 80 очистки отработавших газов представляет собой систему избирательного каталитического восстановления (ИВК) на основе мочевины. В качестве примера, система ИВК содержит как минимум восстановительный каталитический нейтрализатор (в настоящем описании - ИВК-нейтрализатор 82), емкость восстановителя (в настоящем описании - резервуар 84 мочевины) и инжектор восстановителя (в настоящем описании - инжектор 96 мочевины). В других вариантах система 80 очистки отработавших газов может содержать, в дополнение к вышеуказанным компонентам или вместо них, такие компоненты, как фильтр твердых частиц, накопитель обедненных OA, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор, ряд других устройств снижения токсичности отработавших газов или их комбинации. Например, инжектор 96 мочевины можно установить выше по потоку от восстановительного каталитического нейтрализатора 82 и ниже по потоку от окислительного каталитического нейтрализатора. В раскрытом примере инжектор 96 мочевины подает мочевину из резервуара 84 мочевины. Однако можно использовать и другие решения, например, мочевину в гранулах, из которых образуются пары аммиака, впрыскиваемые или дозированно подаваемые в ИВК-нейтрализатор 82. В еще одном примере накопитель обедненных OA можно расположить выше по потоку от ИВК-нейтрализатора 82 для выработки NH для ИВК-нейтрализатора 82 в зависимости от величины воздушно-топливного отношения отработавших газов, поступающих в накопитель обедненных OA, или его отклонения в сторону обогащения.
Система 80 очистки отработавших газов также содержит датчик 97 отработавших газов в выхлопной трубе, расположенный ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора 82. В раскрываемом варианте датчик 97 отработавших газов в выхлопной трубе может представлять собой датчик OA, например, для измерения количества OA после ИВК, выбрасываемых через выхлопную трубу выпускного канала 48. Система 80 очистки отработавших газов может также содержать датчик 90 исходных отработавших газов, расположенный выше по потоку от ИВК-нейтрализатора 82 и ниже по потоку от инжектора 96 мочевины. В раскрываемом варианте датчик 90 исходных отработавших газов также может представлять собой датчик OA, например, для измерения количества OA до ИВК в отработавших газах, поступивших в выпускной канал для очистки в ИВК-нейтрализаторе.
В некоторых примерах эффективность системы ИВК можно определять по показаниям датчика 97 отработавших газов в выхлопной трубе и (или) датчика 90 исходных отработавших газов. Например, эффективность системы ИВК можно определять путем сравнения содержания OA выше по потоку от ИВК-нейтрализатора (по показаниям датчика 90) и ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора (по показаниям датчика 97). Эффективность указанной системы также можно определять по показаниям датчика 26 отработавших газов (например, когда датчик 26 измеряет содержание OA), расположенного выше по потоку от системы ИВК. В других примерах датчики 97, 90 и 26 отработавших газов могут представлять собой датчики любого типа, подходящего для определения концентрации компонентов отработавших газов, например, УДКОГ, ДКОГ, НДКОГ, датчики содержания углеводородов, угарного газа и т.п.
Контроллер 8 показан на ФИГ. 1А в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 16, порты 4 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 14, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 18, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 20 и шину данных. Контроллер 8 выполнен с возможностью связи с различными датчиками, связанными с двигателем 10, и, следовательно, с возможностью получения от них различных сигналов, включающих, помимо раскрытых выше, следующие: показание массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика 50 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 58 температуры, связанного с рубашкой 61 охлаждения; сигнал профиля зажигания ПЗ (PIP) от датчика 59 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 56; и показания концентрации компонентов отработавших газов от датчиков 26, 90 и 97 отработавших газов. Сигнал частоты вращения двигателя (в оборотах в минуту) может быть сгенерирован контроллером 8 из сигнала ПЗ.
В носитель информации - постоянное запоминающее устройство 14 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды, исполняемые микропроцессором 16 для выполнения раскрытых в настоящей заявке способов, а также других предполагаемых, но конкретно не перечисленных вариантов. Примеры способов раскрыты в настоящем описании со ссылками на ФИГ. 3-4.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1А показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом любой его цилиндр может также содержать собственный комплект впускных /выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.п.
На ФИГ. 1В схематически изображен пример выпускной системы 102 системы транспортного средства для отвода отработавших газов, образующихся в двигателе 110 внутреннего сгорания. Например, выпускная система 102 может представлять собой выпускную систему 2 на ФИГ. 1А. В одном неограничивающем примере двигатель 110 представляет собой дизельный двигатель, создающий механическую мощность путем сжигания смеси воздуха и дизельного топлива. Или же двигатель 110 может представлять собой двигатель другого типа, в том числе, бензиновый двигатель.
Выпускная система 102 может содержать один или несколько из следующих компонентов: выпускной коллектор 120 для приема отработавших газов, образующихся в одном или нескольких цилиндрах двигателя 110, окислительный каталитический нейтрализатор 124, смесительную зону 130, избирательно-восстановительный каталитический (ИВК) нейтрализатор 140, устройство 142 снижения токсичности отработавших газов и шумоглушитель 150. Кроме того, выпускная система 102 может содержать несколько выпускных труб или каналов для создания связей по текучей среде между различными компонентами выпускной системы 102. Необходимо отметить, что окислительный каталитический нейтрализатор 124, смесительная зона 130, ИВК-нейтрализатор 140, устройство 142 снижения токсичности отработавших газов и шумоглушитель 150 могут быть расположены в любом порядке или комбинации в выпускной системе 102.
При этом, как показано в примере на ФИГ. 1В, выпускной коллектор 120 может быть связан по текучей среде с окислительным каталитическим нейтрализатором 124 первым выпускным каналом 162 и (или) вторым выпускным каналом 164. Окислительный каталитический нейтрализатор 124 может быть расположен ниже по потоку от выпускного коллектора 120 без каких-либо дополнительных компонентов между окислительным каталитическим нейтрализатором 124 и выпускным коллектором 120, кроме выпускного канала 162 и (или) выпускного канала 164. Согласно раскрываемому изобретению, поток газов и (или) текучих сред в выпускной системе 102 может быть направлен от выпускного коллектора 120 в окружающую среду 195, через выпускную систему 102 и из выпускной системы 102 по каналу 168. Так, в примере на ФИГ. 1В поток газов и (или) текучих сред в выпускной системе 102 может быть в целом направлен слева направо, как указано стрелкой 180 направления потока. Поэтому в настоящем описании выражение «ниже по потоку от» может использоваться для обозначения расположения компонентов в выпускной системе 102 относительно друг друга по направлению потока в выпускной системе 102. Следовательно, если указано, что первый компонент расположен ниже по потоку от второго компонента в выпускной системе 102, то газы и (или) текучие среды в выпускной системе 102 могут сначала протекать через второй компонент, а затем через первый компонент.
Вернемся к ФИГ. 1В: первый выпускной канал 162 и (или) второй выпускной канал 164 могут связывать по текучей среде выпускной коллектор 120 и окислительный каталитический нейтрализатор. В некоторых примерах окислительный каталитический нейтрализатор 120 может представлять собой окислительный каталитический нейтрализатор дизельного двигателя ОКНДД (DOC). ОКНДД может представлять собой проточное устройство для отработавших газов, содержащее сотовый носитель с большой площадью поверхности с нанесенным на него слоем катализатора. Слой катализатора может содержать драгоценные металлы, в том числе, помимо прочих, платину и палладий. При прохождении потока отработавших газов над слоем катализатора, угарный газ, газообразные углеводороды и частицы жидких углеводородов могут окисляться, благодаря чему снижаются выбросы загрязняющих веществ.
Смесительная зона 130 может быть расположена непосредственно ниже по потоку от окислительного каталитического нейтрализатора 124 для приема жидкого восстановителя, без каких-либо дополнительных компонентов, отделяющих смесительную зону 130 от окислительного каталитического нейтрализатора 124. Смесительная зона 130 может содержать первую смесительную зону 132 и вторую смесительную зону 134, причем вторая смесительная зона 134 расположена ниже по потоку от первой смесительной зоны 132. Первая смесительная зона 132 может содержать инжектор 136 для подачи жидкости в смесительную зону 130. В некоторых примерах жидкость, подаваемая инжектором 136, может представлять собой жидкий восстановитель, например, аммиак или мочевину. Инжектор 136 может подавать жидкий восстановитель из емкости хранения (не показана). Кроме того, инжектор 136 может содержать электронно-управляемый клапан. В таких примерах инжектор 136 может быть выполнен с возможностью электрической и (или) электронной связи с контроллером 112 для получения сигналов от контроллера 112. Следовательно, контроллер 112 может направлять электронные сигналы на инжектор 136 для изменения положения клапана инжектора. По сигналам от контроллера 112, исполнительный механизм инжектора 136 изменяет положение клапана инжектора 136 для регулирования количества жидкого восстановителя, подаваемого в смесительную зону 130.
Первая смесительная зона 132 также может содержать верхний по потоку первый датчик 190 оксидов азота (OA) и верхний по потоку первый датчик 191 температуры. Первый датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры могут быть расположены в выпускной системе совместно. Иначе говоря, первый датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры могут быть расположены приблизительно на одной оси и в одной и той же точке в выпускной системе 102. Иначе говоря, датчик 190 OA и датчик 191 температуры могут быть расположены по радиусу поперечного сечения пути потока отработавших газов в выпускной системе 102. В некоторых примерах датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры могут быть расположены перпендикулярно потоку газов и (или) текучей среды в выпускной системе 102 и, в таких примерах, также могут быть расположены параллельно друг другу в выпускной системе 102. В других примерах датчик 191 температуры можно расположить таким образом, чтобы он непосредственно примыкал к датчику 190 OA, и чтобы поверхности датчика 191 температуры и датчика 190 OA контактировали друг с другом. Так газы и (или) текучие среды, протекающие через выпускную систему 102, и, в частности, через первую смесительную зону 132, могут течь мимо первого датчика 190 OA и первый датчик 191 температуры приблизительно одновременно. Таким образом, первый датчик 191 температуры можно расположить в первой смесительной зоне 132 для измерения температуры газов и (или) текучих сред, текущих мимо первого датчика 190 OA и (или) отбираемых первым датчиком 190 OA.
Однако в других примерах датчик 191 температуры может быть расположен не на одной оси с датчиком 190 OA. То есть датчик 191 температуры можно расположить рядом с и (или) на расстоянии отдатчика 190 OA.
Датчик 191 температуры может быть установлен с возможностью электрической связи с контроллером 112, причем показания датчика 191 температуры, соответствующие показаниям температуры газов и (или) текучих сред, текущих мимо датчика 190 OA, можно направлять в контроллер 112. В некоторых примерах первый датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры можно расположить ниже по потоку от инжектора 136, как показано на ФИГ. 1В. Однако в других примерах первый датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры можно расположить по существу на одной оси с инжектором 136. В других примерах датчик 190 OA и датчик 191 температуры можно расположить выше по потоку от инжектора 136.
Вторая смесительная зона 134 смесительной зоны 130 может быть образована с возможностью изменения площади поперечного сечения или площади сечения потока между первой смесительной зоной 132 и каталитическим нейтрализатором 140. А именно, площадь поперечного сечения потока, создаваемая второй смесительной зоной 134, может увеличиваться в направлении вниз по потоку. Таким образом, каталитический нейтрализатор 140 можно расположить ниже по потоку от смесительной зоны 130. Следовательно, первый датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры расположены выше по потоку от ИВК-нейтрализатора 140. В некоторых примерах никакие дополнительные компоненты не могут находиться между второй смесительной зоной 134 и ИВК-нейтрализатором 140. В некоторых примерах выпускная система 120 может содержать смесительное устройство 138 ниже по потоку от инжектора 136. Смесительное устройство 138 может быть выполнено с возможностью приема отработавших газов двигателя и (или) текучего восстановителя, подаваемого инжектором 136, из области выше по потоку от смесительного устройства 138 и направления отработавших газов двигателя и (или) текучего восстановителя в область ниже по потоку от смесительного устройства 138 к ИВК-нейтрализатору 140. Как показано на ФИГ. 1В, смесительное устройство 138 может содержать круглый диск, состоящий из секций лопастей. Каждая секция лопастей может содержать прямую кромку и криволинейную кромку. В некоторых примерах смесительное устройство 138 можно расположить в первой смесительной зоне 132 ниже по потоку от инжектора 136, датчика 191 температуры и датчика 190 OA. В других примерах смесительное устройство 138 можно расположить во второй смесительной зоне 134. Смесительное устройство 138 может усиливать смешивание и, тем самым, однородность смеси отработавших газов и (или) текучего восстановителя во второй смесительной зоне 134 до поступления смеси в ИВК-нейтрализатор 140.
Устройство 140 ИВК выполнено с возможностью преобразования газообразных OA в воду и азот в качестве инертных побочных продуктов сгорания с помощью текучего восстановителя, например, аммиака (NH3) или мочевины, подаваемого инжектором 136, и активного каталитического нейтрализатора. Каталитический нейтрализатор, часто называемый «каталитический нейтрализатор ОА», может быть конструктивно выполнен из диоксида титана, содержащего оксиды таких переходных металлов, как, например, ванадий, молибден и вольфрам, в качестве каталитически активных компонентов. Устройство 124 ИВК может быть выполнено в виде керамического блока или керамической сотовой конструкции, пластинчатой конструкции или иной подходящей конструкции. Отметим, что каталитический нейтрализатор 140 может представлять собой любой каталитический нейтрализатор, пригодный для снижения содержания OA или других продуктов сжигания топлива двигателем 110.
Устройство 142 снижения токсичности отработавших газов можно расположить ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора 140. В некоторых примерах устройство 142 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой фильтр твердых частиц дизельного двигателя ФТЧДД (DPF). ФТЧДД может функционировать активно или пассивно, а в качестве его фильтрующей среды можно использовать материалы различных типов и геометрической конструкции. В одном примере такая конструкция представляет собой монолитную керамическую конструкцию с проточными стенками, содержащую каналы, при этом каждый канал закупорен на конце, противоположном закупоренному концу соседнего канала, в результате чего поток отработавших газов принудительно проходит через общую стенку соседних каналов, на которой осаждаются твердые частицы.
Несмотря на то, что в примере на ФИГ. 1В ИВК-нейтрализатор 140 расположен выше по потоку от устройства 142 снижения токсичности отработавших газов, в других примерах устройство 142 снижения токсичности отработавших газов можно расположить выше по потоку от ИВК-нейтрализатора 140. Однако во всех примерах с таким расположением первый датчик 190 OA и первый датчик 191 температуры расположены выше по потоку от ИВК-нейтрализатора 140 и устройства 142 снижения токсичности отработавших газов.
В дополнительных примерах устройство 142 снижения токсичности отработавших газов и ИВК-нейтрализатор 140 могут быть объединены на одном носителе (например, керамическом элементе ФТЧДД с проточными стенками, с нанесенными на него веществами-накопителями OA и металлами платиновой группы).
Пройдя через устройство 142 снижения токсичности отработавших газов, отработавшие газы и (или) текучие среды могут протекать дальше через зону 144 доочистки. Зона 144 доочистки может быть выполнена с возможностью изменения площади поперечного сечения или площади сечения потока между устройством 142 снижения токсичности отработавших газов и третьим выпускным каналом 166. А именно, площадь поперечного сечения потока, образуемая смесительной зоной 144 доочистки, может уменьшаться в направлении вниз по потоку. Таким образом, смесительная зона 144 доочистки может связывать по текучей среде устройство 142 снижения токсичности отработавших газов с третьим выпускным каналом 166. Однако в других примерах выпускная система 102 может не содержать смесительную зону 144 доочистки, поэтому устройство 142 снижения токсичности отработавших газов может быть непосредственно и (или) физически соединено с третьим выпускным каналом 166 без каких-либо дополнительных компонентов между устройством 142 снижения токсичности отработавших газов и третьим выпускным каналом 166.
Нижний по потоку второй датчик 193 температуры и нижний по потоку второй датчик 192 OA можно расположить в третьем выпускном канале 166. Однако в других примерах второй датчик 193 температуры и второй датчик 192 OA можно расположить в смесительной зоне 144 доочистки. Во всех примерах второй датчик 193 температуры и второй датчик 192 OA расположены ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора 140 и устройства 142 снижения токсичности отработавших газов. Второй датчик 193 температуры и второй датчик 192 OA можно расположить в выпускной системе 102 таким же образом, что и первый датчик 191 температуры и первый датчик 190 OA. То есть второй датчик 192 OA и второй датчик 193 температуры могут быть расположены в одном месте в выпускной системе 102. Иначе говоря, второй датчик 192 OA и второй датчик 193 температуры могут быть расположены приблизительно на одной оси и в одной и той же точке в выпускной системе 102.
Таким образом, в некоторых примерах датчик 192 OA и датчик 193 температуры могут быть расположены перпендикулярно потоку газов и (или) текучей среды в выпускной системе 102 и, в таких примерах, могут быть также расположены параллельно друг другу в выпускной системе 102. Так поток газов и (или) текучих сред через выпускную систему 102, а именно - через область ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора 140 и устройства 142 снижения токсичности отработавших газов, может течь мимо второго датчика 192 OA и второй датчик 193 температуры приблизительно одновременно. Таким образом, второй датчик 193 температуры можно расположить в выпускной системе 102 для измерения температуры газов и (или) текучих сред, текущих мимо второго датчика 192 OA и (или) отбираемых на втором датчике 192 OA. Датчик 193 температуры может быть установлен с возможностью электрической связи с контроллером 112, причем показания датчика 193 температуры, соответствующие показаниям температуры газов и (или) текучих сред, текущих мимо датчика 192 OA, можно направлять в контроллер 112.
Однако в других примерах датчик 193 температуры может быть расположен не на одной оси с датчиком 192 OA. То есть датчик 193 температуры можно расположить рядом сдатчиком и (или) на расстоянии отдатчика 192 OA.
Шумоглушитель 150 можно расположить ниже по потоку от каталитического нейтрализатора 140 и устройства 142 снижения токсичности отработавших газов. Шумоглушитель 150 может быть выполнен с возможностью снижать интенсивность звуковых волн, движущихся от выпускного коллектора 120 в направлении окружающей среды 195. Третий выпускной канал 166 может связывать по текучей среде зону 144 доочистки и шумоглушитель 150. Таким образом, поток отработавших газов можно пропускать из зоны 144 доочистки по третьему выпускному каналу 166 на шумоглушитель 150. Пройдя через шумоглушитель 150, отработавшие газы могут течь по четвертому выпускному каналу 168 в окружающую среду 195.
2
Вернемся к первому датчику 190 OA и второму датчику 192 OA: они могут быть конструктивно выполнены и функционировать схожим образом. Оба датчика могут быть выполнены с возможностью измерять и (или) оценивать концентрацию OA и (или) O в смешанном потоке отработавших газов через выпускную систему 102. Конструкция и функционирование датчиков 190 и 192 будут подробнее раскрыты ниже со ссылкой на ФИГ. 2.
2
Первый датчик 190 OA может быть выполнен с возможностью электрической связи с модулем 194 первого датчика OA, а второй датчик 192 OA может быть выполнен с возможностью электрической связи с модулем 198 второго датчика OA. Система 100 транспортного средства также может содержать шину 152 сети локальных контроллеров (СЛК), связанную с выпускной системой 102 и контроллером 112. Шина СЛК может осуществлять двустороннюю передачу информации с заданной периодической скоростью. Так шина 152 СЛК обеспечивает электронную связь между контроллером 112, модулем 194 первого датчика OA и модулем 198 второго датчика OA. Показания обоих датчиков 190 и 192 OA (например, концентрации OA, концентрации O и т.п.) сначала направляют в модули 194 и 198 датчиков OA соответственно. Затем модули 194 и 198 датчиков OA могут преобразовывать сигналы от датчиков 190 и 192 OA соответственно в поток данных СЛК с возможностью дальнейшей передачи в контроллер 112 по шине 152 СЛК. Модули 194 и 198 датчиков OA также могут содержать машиночитаемые команды в долговременной памяти для определения того, завершена ли самодиагностическая (СД) проверка.
Во время работы двигателя любой из датчиков 190 и 192 OA может работать в первом режиме, как более подробно раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 2, для измерения и (или) оценки содержания OA в выпускной системе 102. Верхний по потоку первый датчик OA измеряет содержание OA на выходе двигателя 110, а нижний по потоку второй датчик OA измеряет остаточное содержание OA в выпускной системе 102 после очистки в ИВК-нейтрализаторе 140. Сравнив показания датчиков 190 и 192 OA во время работы двигателя, можно оценить общую эффективность очистки от OA в выпускной системе 102.
Однако характеристики датчиков 190 и 192 OA могут ухудшиться (например, может происходить завышение или занижение показаний, могут возникнуть трещины, загрязнения и т.п.), в результате чего может снизиться достоверность их показаний, используемых для оценки и (или) измерения содержания OA в выпускной системе 102. Для выявления и диагностики ухудшения характеристик датчика OA можно контролировать достоверность показаний датчика после события выключения зажигания двигателя, как более подробно раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 3. Таким образом, во втором режиме работы после события выключения зажигания двигателя датчики 190 и 192 OA могут выполнять одну или несколько самодиагностических (СД) проверок для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика 190 и (или) 192 OA. Событие выключения зажигания может определять контроллер 112 по сигналам от устройства 170 ввода. Устройство 170 ввода может представлять собой кнопку, выключатель, ручку, замок зажигания, сенсорный дисплей и т.п., с возможностью изменения положения и (или) цифрового состояния устройства 170 ввода для включения или выключения двигателя 110. Следовательно, в некоторых примерах устройство 170 ввода может представлять собой замок зажигания для системы транспортного средства с возможностью включения и выключения двигателя с помощью ключа. В других вариантах, если система транспортного средства является бесключевой, функции пуска/остановки и (или) включения/выключения можно осуществлять с помощью кнопки, выключателя, ручки, сенсорного дисплея и т.п. Таким образом, водитель 172 транспортного средства может устанавливать устройство 170 ввода в первое положение и (или) цифровое состояние во время события включения зажигания для включения двигателя 110. Во время события выключения зажигания водитель 172 транспортного средства может устанавливать устройство ввода во второе положение и (или) цифровое состояние для выключения двигателя 110. Иначе говоря, выражение «событие выключения зажигания» может обозначать такое состояние, когда двигатель 110 заглушен до полной остановки, а транспортное средство выключено (например, во время события выключения зажигания двигателя и (или) транспортного средства, или события остановки двигателя в бесключевой системе с кнопкой пуска/остановки). Таким образом, событие выключения зажигания может включать в себя прекращение цикла сжигания топлива в двигателе 110 в ответ на управляющее воздействие, совершаемое водителем 172 транспортного средства через устройство ввода. В некоторых примерах система 100 транспортного средства может дополнительно содержать датчик 174 положения для определения положения устройства 170 ввода. Данные о положении устройства 170 ввода можно передавать в контроллер 112, который может использовать их для определения наступления событий выключения и (или) включения зажигания.
В некоторых примерах электропитание на датчики 190 и 192 OA после события выключения зажигания двигателя может подавать модуль 156 управления запальной свечой. Однако в других примерах электропитание на датчики 190 и 192 OA можно подавать от аккумуляторной батареи 184. Таким образом, во втором режиме работы после события выключения зажигания двигателя датчики 190 и 192 OA могут выполнять одну или несколько самодиагностических (СД) проверок для определения наличия ухудшения характеристик датчика 190 и (или) 192 OA. В указанном втором режиме работы, в котором датчики 190 и 192 OA выполняют одну или несколько СД-проверок, модуль 156 управления запальной свечой и (или) аккумуляторная батарея 184 могут подавать электропитание на верхний по потоку первый датчик 190 OA и нижний по потоку второй датчик 192 OA. Модуль 156 управления запальной свечой и аккумуляторная батарея 184 могут быть электрически связаны с контроллером 112 для получения от него цифровых сигналов. В некоторых примерах модуль 156 управления запальной свечой может быть связан с контроллером 112 через шину 152 СЛК. В некоторых примерах контроллер 112 может запускать режим работы при выключенном зажигании, при этом значение необходимого дополнительного времени работы при выключенном зажигании можно передавать в модуль управления запальной свечой МУКС (GPCM) 156 с помощью сигнала 143, когда двигатель 110 работает.
Как более подробно раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 3, контроллер 112 может содержать машиночитаемые команды в долговременной памяти для запуска режима работы при выключенном зажигании после события выключения зажигания. Контроллер 112 может определять необходимый срок (например, количество времени, количество циклов СД проверки и т.п.) режима работы при выключенном зажигании и передавать его в модуль 156 управления запальной свечой МУКС (МУКС). Указанный необходимый срок может представлять собой количество времени после события выключения зажигания, в течение которого МУКС 156 может продолжать подачу электропитания на один или несколько компонентов системы 100 транспортного средства, например, датчики 190 и (или) 192 OA. В некоторых примерах контроллер 112 может передавать МУКС 156 значение необходимого срока в виде сигнала 143, когда двигатель 110 работает, что в некоторых примерах может происходить до события выключения зажигания. Однако в других примерах значение необходимого срока можно передавать в МУКС после события выключения зажигания. Под алгоритмом работы при выключенном зажигании понимают работу в период, когда двигатель выключен после события выключения зажигания, но МУКС 156 продолжает подавать электропитание на выпускную систему 102 и шину 152 СЛК. Контроллер 112 также может направлять сигналы на датчик 190 и (или) 192 OA после события выключения зажигания для запуска и (или) выполнения одной или нескольких СД-проверок.
Контроллер 112 показан на ФИГ. 1В в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 105, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 108, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 109 и обычную шину данных. Контроллер 112 показан принимающим, в дополнении к раскрытым выше сигналам, различные сигналы от связанных с выпускной системой 102 датчиков, в том числе: показание температуры отработавших газов от датчиков 191 и 193 температуры, которые могут быть установлены в первой смесительной зоне 132 и третьем выпускном канале 166 соответственно; сигналы датчика 174 положения, связанного с устройством 170 ввода для определения положения устройства ввода, изменяемого водителем 172 транспортного средства; и показания содержания OA от датчиков 190 и 192 OA, расположенных выше и ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора 140 соответственно.
Отметим, что, в случае использования в транспортном средстве, выпускная система 102 может быть расположена на нижней стороне шасси транспортного средства. Также следует понимать, что выпускная система 102 может содержать один или несколько изогнутых или криволинейных участков для обеспечения совместимости с той или иной конструкцией транспортного средства. Кроме того, следует понимать, что в некоторых вариантах осуществления выпускная система 102 может содержать дополнительные компоненты, не показанные на ФИГ. 1В, и (или) не содержать те или иные из раскрытых в настоящем описании компонентов.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример осуществления датчика 200 OA, выполненного с возможностью измерять концентрацию газообразных OA в потоке отработавших газов. Датчик 200 может функционировать как, например, датчик 190 или 192 OA на ФИГ. 1В. Датчик 200 содержит несколько слоев одного или нескольких керамических материалов, расположенных друг над другом. В варианте осуществления на ФИГ. 2 показаны шесть керамических слоев в виде слоев 201, 202, 203, 204, 205 и 206. Эти слои включают в себя один или несколько слоев твердого электролита с кислородно-ионной проводимостью. Примеры подходящих твердых электролитов включают в себя, помимо прочих, материалы на основе окиси циркония. Кроме того, в некоторых вариантах нагреватель 232 может быть установлен между указанными слоями (либо иным образом с возможностью теплового контакта с указанными слоями), для увеличения их ионной проводимости. Несмотря на то, что изображенный датчик OA сформирован из шести керамических слоев, следует понимать, что датчик OA может содержать любое подходящее количество керамических слоев.
Слой 202 содержит материал или материалы, создающие диффузионный путь 210. По диффузионному пути 210 отработавшие газы могут проникать из выпускного канала (например, из первой смесительной зоны 132 на ФИГ. 1В) в первую внутреннюю полость 212 за счет диффузии. Первая пара электродов 214 и 216 накачки расположена с возможностью связи с внутренней полостью 212 и выполнена с возможностью электрохимически выкачивать выбранный компонент газа из внутренней полости 212 через слой 201 и за пределы датчика 200. В целом, соединения, выкачиваемые из внутренней полости 212 за пределы датчика 200, могут представлять собой соединения, могущие создавать помехи для измерения параметров анализируемого компонента. Например, молекулярный кислород (например, O2) может создавать помехи для измерения OA в датчике OA, так как молекулы кислорода диссоциируют и выкачиваются при более низком напряжении, чем OA. Поэтому первые электроды 214 и 216 накачки можно использовать для удаления молекулярного кислорода из внутренней полости 212 для снижения концентрации кислорода внутри датчика относительно концентрации OA внутри датчика.
Первый диффузионный путь 210 может быть выполнен с возможностью пропускать один или несколько компонентов отработавших газов, включая, помимо прочих, необходимый анализируемый компонент и интерферирующий компонент, для диффузии во внутреннюю полость 212 с интенсивностью, ограниченной по сравнению с той, с которой первые электроды 214 и 216 накачки могут выкачивать интерферирующий компонент наружу электрохимическим путем. Так можно почти полностью удалить кислород из внутренней полости 212 для снижения создаваемых им помех. В настоящем описании пара указанных первых электродов 214 и 216 накачки может именоваться «элемент выкачивания O2».
Процесс электрохимического выкачивания кислорода из внутренней полости 212 включает в себя подачу на первую пару электродов 214, 216 накачки электрического потенциала VIp0, достаточного для диссоциации молекул кислорода, но недостаточного для диссоциации OA. Выбрав материал, обеспечивающий достаточно низкую интенсивность диффузии кислорода, для первого диффузионного пути 210, ионный ток Ip0 между первой парой электродов 214, 216 накачки можно ограничить интенсивностью, обеспечивающей возможность диффузии газа в камеру и пропорциональной концентрации кислорода в отработавших газах, а не интенсивностью выкачивания с помощью элемента выкачивания O2. Это позволит выкачать по существу большую часть кислорода из внутренней полости 212, оставив газообразные OA в первой внутренней полости 212. Напряжение V0 на первом электроде 214 накачки и электроде 228 сравнения можно контролировать для обеспечения регулирования с обратной связью для подачи электрического потенциала VIp0 на первую пару электродов 214, 216 накачки.
Датчик 200 также содержит вторую внутреннюю полость 220, отделенную от первой внутренней полости вторым диффузионным путем 218. Второй диффузионный путь 218 выполнен с возможностью пропускать отработавшие газы для диффузии из первой внутренней полости 212 во вторую внутреннюю полость 220. Необязательный второй электрод 222 накачки можно установить с возможностью связи со второй внутренней полостью 220. Для второго электрода 222 накачки, совместно с электродом 216, можно задать потенциал VIp1, необходимый для удаления остаточного кислорода из второй внутренней полости 220. В настоящем описании второй электрод 222 накачки и электрод 216 могут совместно именоваться «вторая пара электродов накачки» или «элемент контроля остаточного O2». Или же второй электрод 222 накачки может быть выполнен с возможностью поддерживать по существу постоянную концентрацию кислорода во второй внутренней полости 220. В некоторых вариантах (VIp0) может приблизительно равняться (VIp1), а в других вариантах (VIp0) и (VIp1) могут быть различны. Несмотря на то, что в раскрытом варианте электрод 216 используют для выкачивания кислорода из первой внутренней полости 212 и второй внутренней полости 220, следует понимать, что можно использовать отдельный электрод (не показан) совместно с электродом 222 для создания еще одной пары электродов накачки для выкачивания кислорода из второй внутренней полости 220. Напряжение V1 на втором электроде 222 накачки и электроде 228 сравнения можно контролировать для обеспечения регулирования с обратной связью для подачи электрического потенциала VIp1 на вторую пару электродов 222, 216 накачки.
Первый электрод 212 накачки и второй электрод 222 накачки можно выполнить из различных пригодных материалов. В некоторых вариантах первый электрод 212 накачки и второй электрод накачки могут быть как минимум частично выполнены из материала, катализирующего диссоциацию молекулярного кислорода, но по существу не вызывающего диссоциацию OA. Примерами таких материалов могут, помимо прочих, служить электроды, содержащие платину и (или) золото.
Датчик 200 также содержит измерительный электрод 226 и электрод 228 сравнения. В настоящем описании измерительный электрод 226 и электрод 228 сравнения могут совместно именоваться «пара измерительных электродов». Электрод 228 сравнения расположен как минимум частично в контрольном канале 230 или иным образом соприкасается с ним. В одном варианте контрольный канал 230 может сообщаться с атмосферой и именоваться «контрольный воздушный канал». В еще одном варианте контрольный канал 230 может быть изолирован от атмосферы слоем 236 так, чтобы выкачиваемый из второй внутренней полости 220 кислород можно было накапливать в указанном канале, в связи с чем контрольный канал 230 может именоваться «кислородный канал».
На измерительный электрод 226 можно такой подавать потенциал относительно электрода 228 сравнения, который будет достаточен для выкачивания OA из второй внутренней полости 220. Измерительный электрод 226 также может быть как минимум частично выполнен из материала, катализирующего диссоциацию или восстановление любых OA. Например, измерительный электрод 226 может быть как минимум частично выполнен из платины и (или) родия. Так как OA восстанавливаются до N2, образующиеся ионы кислорода электрохимически выкачивают из второй внутренней полости 220. В основе показания датчика лежит ток накачки, проходящий через измерительный электрод 226 и электрод 228 сравнения, который пропорционален концентрации OA во второй внутренней полости 220. В этом случае, пара электродов 226 и 228 может рассматриваться как элемент накачки OA.
Датчик 200 также содержит калибровочный электрод 234. Калибровочный электрод 234 используют для измерения остаточной концентрации кислорода во второй внутренней полости 220 по напряжению Нернста (Vn) относительно электрода 228 сравнения. В этом случае калибровочный электрод 234 и электрод 228 сравнения могут рассматриваться как пара калибровочных электродов или элемент контроля остаточного O2. Как показано на ФИГ. 2, калибровочный электрод 234 расположен на том же слое 203 твердого электролита, что и измерительный электрод 226. Обычно калибровочный электрод 234 располагают в пространственной близости от измерительного электрода 226. В данном случае термин «пространственная близость» означает, что калибровочный электрод 234 находится в той же пространственной области (например, второй внутренней полости 220), что и измерительный электрод 226. Кроме того, разместив калибровочный электрод 234 в непосредственной близости от измерительного электрода 226, можно уменьшить разность концентраций кислорода на измерительном электроде и калибровочном электроде из-за градиента концентраций кислорода между указанными двумя электродами. Это позволит более достоверно измерять концентрации остаточного кислорода. Или же калибровочный электрод 234 и измерительный электрод 226 можно расположить на разных слоях твердого электролита. Например, калибровочный электрод 234 можно расположить на слое 201, а не на слое 203, твердого электролита.
Следует понимать, что вышеуказанные местоположения и конфигурации калибровочного электрода приведены исключительно для примера, а также то, что возможны различные варианты расположения и конфигурации калибровочного электрода 234, обеспечивающие возможность получения показаний о содержании остаточного кислорода. Несмотря на то, что в раскрытом примере электрод 228 в паре калибровочных электродов используют как электрод сравнения, следует понимать, что также можно использовать отдельный электрод (не показан) совместно с калибровочным электродом 234 для образования другой конфигурации пары калибровочных электродов.
Следует понимать, что в настоящем описании датчики OA раскрыты исключительно в качестве примеров осуществления датчиков OA, а также то, что другие варианты осуществления датчиков OA могут содержать дополнительные и (или) другие признаки и (или) конструктивные решения. Например, в некоторых вариантах датчик OA может содержать только один диффузионный путь и одну внутреннюю полость, в связи с чем первый электрод накачки и измерительный электрод располагают в одной и той же внутренней полости. В подобном варианте калибровочный электрод может быть расположен рядом с измерительным электродом с возможностью определения концентрации остаточного кислорода в отработавших газах на измерительном электроде или рядом с ним с минимальным влиянием какого-либо градиента концентраций кислорода.
2
2
-3
В первом режиме работы, в котором можно оценить и (или) измерить концентрацию OA, электрический потенциал, подаваемый на вторую пару электродов накачки, может превышать электрический потенциал, подаваемый на первую пару электродов накачки. В некоторых примерах VIp0 может составлять около 425 мВ, а VIp1 может составлять около 450 мВ. VIp1 можно поддерживать на постоянном уровне напряжения для регулирования концентрации O во второй внутренней полости 220. Таким образом, VIp1 регулируют в первом режиме работы для поддержания концентрации кислорода во второй внутренней полости 220 на низком первом уровне. В некоторых примерах первый уровень O может составлять около 10 м.д. На измерительный электрод 226 можно такой подавать потенциал относительно электрода 228 сравнения, который будет достаточен для выкачивания OA из второй внутренней полости 220. Так как OA восстанавливаются до N2, образующиеся ионы кислорода электрохимически выкачивают из второй внутренней полости 220. В основе показания датчика лежит ток накачки, проходящий через измерительный электрод 226 и электрод 228 сравнения, который в первом режиме работы может быть пропорционален концентрации OA во второй внутренней полости 220.
2
2
2
Во втором режиме работы VIp1 можно регулировать таким образом, чтобы поддерживать концентрацию кислорода во второй внутренней полости на высоком втором уровне. В некоторых примерах второй уровень O может составлять около 1000 м.д. На измерительный электрод 226 можно подавать такой потенциал относительно электрода 228 сравнения, который будет достаточен для выкачивания O из второй внутренней полости 220. В основе показания датчика лежит ток накачки, проходящий через измерительный электрод 226 и электрод 228 сравнения, который во втором режиме работы может быть пропорционален концентрации O во второй внутренней полости 220.
2
2
2
Как раскрыто ниже со ссылкой на ФИГ. 4, после события выключения зажигания двигателя датчик OA может выполнить одну или несколько СД-проверок. Каждая проверка может включать в себя эксплуатацию датчика OA в первом и во втором режимах. А именно, во время СД проверки датчик OA может сначала работать во втором режиме и поддерживать концентрацию O во второй полости 220 на втором уровне (например, 1000 м.д.). Затем датчик OA может работать в первом режиме работы для измерения и (или) оценки уровней O и OA. Таким образом, завершенная СД проверка может представлять собой проверку, в процессе которой датчик OA работал и в первом, и во втором режиме. Следовательно, каждая завершенная СД проверка может включать в себя измерение и (или) оценку уровней OA и O.
-3
Таким образом, способ может содержать шаг, на котором путем диффузии подают порцию отработавших газов, протекающих в выпускной системе, в первую полость датчика OA. Способ может содержать следующий шаг, на котором подают первый электрический потенциал на первый элемент накачки и выкачивают молекулы кислорода из первой полости за пределы датчика OA. Порция отработавших газов, поступившая в первую полость и не выкачанная из первой полости, может поступить путем диффузии во вторую полость датчика OA. Способ может также содержать шаг, на котором подают второй электрический потенциал на второй элемент накачки и выкачивают молекулы кислорода из второй полости за пределы датчика OA. В первом режиме работы концентрацию кислорода во второй полости можно привести к низкой первой величине. В некоторых примерах указанная низкая первая величина может составлять около 10 м.д. Во втором режиме работы концентрацию кислорода во второй полости можно довести до высокой второй величины. В некоторых примерах указанная высокая вторая величина может составлять около 1000 м.д.
Концентрацию кислорода во второй полости можно изменять путем изменения величины первого и (или) второго электрических потенциалов, подаваемых на первый и второй элементы накачки соответственно. Таким образом, в первом режиме первый электрический потенциал, подаваемый на первый элемент накачки, может быть выше, чем во втором режиме. В других примерах второй электрический потенциал, подаваемый на второй элемент накачки в первом режиме, может быть выше чем тот, что подают во втором режиме. В других примерах второй электрический потенциал, подаваемый на первый и второй элементы накачки в первом режиме, может быть больше того, что подают во втором режиме. Концентрацию кислорода в отработавших газах можно оценивать по первому току накачки, возникающему в результате выкачивания молекул кислорода из первой полости. В некоторых примерах концентрацию кислорода можно оценивать также (или) по второму току накачки, возникающему в результате выкачивания молекул кислорода из второй полости.
Способ может дополнительно содержать шаг, на котором подают третий электрический потенциал на пару измерительных электродов. В первом режиме третий электрический потенциал может быть достаточно высок для диссоциации молекул OA. Так, в некоторых примерах третий электрический потенциал может составлять 450 мВ. Диссоциированные молекулы OA можно выкачать из второй полости и оценить концентрацию OA по третьему току накачки, возникающему в результате удаления кислорода из второй полости. При этом, во втором режиме третий электрический потенциал может быть достаточно высок для диссоциации молекул кислорода, в связи с чем в некоторых примерах третий электрический потенциал во втором режиме может быть меньше 450 мВ. Во втором режиме работы может происходить диссоциация молекул кислорода во второй полости в связи с подачей третьего электрического потенциала. В некоторых примерах концентрацию кислорода в отработавших газах во второй полости можно оценивать по возникающему току накачки.
Обратимся к ФИГ. 3, на которой представлен пример способа 300 для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA (например, датчиков 190, 192 OA на ФИГ. 1В, датчика 200 OA на ФИГ. 2) по показаниям датчика во время одной или нескольких самодиагностических (СД) проверок. Как разъяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 1-2, датчик OA может выполнять одну или несколько СД-проверок после события выключения зажигания. Однако концентрации различных составляющих отработавших газов после события выключения зажигания двигателя могут варьироваться. В результате, показания датчика OA могут различаться в зависимости от свойств отработавших газов в выпускной системе (например, выпускной системе 102 на ФИГ. 1В) во время выполнения СД проверки. Показания исправного датчика OA по результатам двух и более СД-проверок могут варьироваться также и даже больше, чем показания датчика OA с ухудшенными характеристиками. Поэтому могут возникнуть трудности с диагностикой и выявлением датчика OA с ухудшенными характеристиками. Пример способа 300 на ФИГ. 3 иллюстрирует способ определения наличия ухудшения характеристик датчика OA путем исключения результатов СД проверки, полученных при определенных состояниях отработавших газов.
Команды для реализации способа 300 может выполнять контроллер (например, контроллер 112 на ФИГ. 1В) в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и сигналами от различных датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше со ссылкой на ФИГ. 1А-1В. А именно, контроллер может выполнять способ 300 в соответствии с показаниями датчика OA, полученными от модуля управления датчика OA (например, модулей 194 и 198 датчиков OA на ФИГ. 1В). Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Выполнение способа 300 начинают на шаге 302, на котором оценивают и (или) измеряют параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя температуру отработавших газов, концентрацию OA и (или) O2 в отработавших газах, температуру двигателя, разрежение во впускном коллекторе, положение впускного клапана, положение дроссельной заслонки и т.п.
Оценив и (или) измерив параметры работы двигателя на шаге 302, способ 300 может перейти на шаг 304 и проверить, произошло ли событие выключения зажигания. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1А-1В, событие выключения зажигания двигателя может представлять собой событие, при котором двигатель (например, двигатель 110 на ФИГ. 1В) выключает водитель транспортного средства (например, водитель 172 транспортного средства на ФИГ. 1В). Таким образом, способ на шаге 302 может включать в себя определение того, было ли устройство ввода, регулирующее состояние двигателя (например, зажигание в транспортном средстве с ключом, нажимная кнопка в бесключевом транспортном средстве и т.п.), установлено в положение, при котором двигатель получает сигнал выключения. Если на шаге 304 будет установлено, что событие выключения зажигания не произошло, способ 300 может перейти на шаг 306, на котором СД проверку не выполняют. То есть если событие выключения зажигания не произошло, то датчик OA не может выполнять СД проверку. Затем способ 300 совершает возврат.
Если на шаге 304 будет установлено, что событие выключения зажигания произошло, способ 300 может перейти на шаг 308, на котором определяют срок режима работы при выключенном зажигании. Срок режима работы при выключенном зажигании может представлять собой период (например, период времени), в течение которого можно продолжить подавать электропитание на один или несколько компонентов системы транспортного средства (например, датчики 190 и 192 OA на ФИГ. 1В) после выключения двигателя. В некоторых примерах электропитание может подавать модуль управления запальной свечой (например, модуль 156 управления запальной свечой на ФИГ. 1В). Срок режима работы при выключенном зажигании можно определять в зависимости от необходимого количества СД-проверок и известного времени, необходимого для завершения одной СД проверки. Время, необходимое для завершения одной СД проверки, можно сохранить в памяти контроллера.
Затем способ 300 может перейти на шаг 312, на котором подают электропитание на датчик OA в течение срока режима работы при выключенном зажигании. В некоторых примерах способ 300 может включать в себя подачу электропитания на датчик OA от модуля управления запальной свечой. Однако в других примерах способ 300 может включать в себя подачу электропитания на датчик OA от аккумуляторной батареи (например, аккумуляторной батареи 184 на ФИГ. 1В). Таким образом, контроллер может направлять сигналы на модуль управления запальной свечой и (или) аккумуляторную батарею для подачи электропитания на датчик OA в течение срока режима работы при выключенном зажигании. Однако в других примерах контроллер может направлять сигналы на модуль управления запальной свечой и (или) аккумуляторную батарею для подачи электропитания на датчик OA в течение только части срока режима работы при выключенном зажигании.
Способ 300 может перейти с шага 312 на шаг 314, на котором выполняют одну или несколько СД-проверок в течение срока режима работы при выключенном зажигании. Выполнение СД-проверок может включать в себя работу датчика OA в первом режиме, в котором оценивают и (или) измеряют концентрацию OA, и во втором режиме, в котором концентрацию кислорода во второй камере (например, второй полости 220 на ФИГ. 2) датчика OA поддерживают на высоком втором уровне (например, 1000 м.д.), как более подробно раскрыто в описании способа, представленного на ФИГ. 4. Таким образом, способ на ФИГ. 4 может представлять собой подпрограмму, выполняемую на шаге 314 способа 300. В некоторых примерах шаге 314 способа 300 может включать в себя направление контроллером сигналов на модуль управления датчика OA (например, модули 194 и 198 датчиков OA на ФИГ. 1В) для запуска одной или нескольких СД-проверок датчика OA, электрически связанного с соответствующим модулем управления. Следовательно, на шаге 314 датчик OA может получать сигналы на выполнение одной или нескольких СД-проверок. В некоторых примерах контроллер может направлять сигналы на модуль управления датчика OA для выполнения одной или нескольких СД-проверок в течение всего срока режима работы при выключенном зажигании.
2
Выполнив одну или несколько СД-проверок на шаге 314, способ 300 может перейти на шаг 316, на котором получают показания (например, данные о результатах СД-проверок) одной или нескольких СД-проверок. Показания одной или нескольких СД-проверок могут поступать от модуля управления датчика OA, электрически связанного с датчиком OA. Показания могут также поступать в контроллер по шине СЛК. Показания могут включать в себя результаты измерения и (или) оценки концентрации O и (или) OA в пробе отработавших газов, полученной датчиком OA во время СД проверки, состояние проверок и результат СД проверки. Состояние проверок может представлять собой показание того, была ли СД проверка завершена или отменена. Результат СД проверки может также представлять собой результат сравнения одного или нескольких токов накачки, сгенерированных датчиком OA во время СД проверки, с сохраненным опорным значением, в виде процентной разницы с сохраненным опорным значением. В некоторых примерах результат СД проверки может представлять собой соотношение тока накачки, сгенерированного парой измерительных электродов (например, парой измерительных электродов 226, 228 на ФИГ. 2), и сохраненного значения. Так как ток накачки, генерируемый парой измерительных электродов, можно использовать для оценки концентрации OA, результат СД проверки может представлять собой соотношение оцененной концентрации OA и сохраненного значения концентрации OA. Таким образом, способ на шаге 314 может включать в себя сравнение тока накачки, сгенерированного датчиком OA во время СД проверки, со значением, сохраненным в памяти контроллера.
2
Получив показания одной или нескольких СД-проверок на шаге 316, способ 300 может перейти на шаг 318, на котором исключают показания одной или нескольких СД-проверок, полученные на шаге 316, в соответствии с ограничительными условиями. А именно, способ 300 на шаге 318 может включать в себя игнорирование и (или) исключение результатов СД проверки в соответствии с ограничительными условиями, которые будут более подробно раскрыты ниже со ссылкой на ФИГ. 5-6. Таким образом, способы, раскрытые на ФИГ. 5-6, могут представлять собой подпрограмму способа 300 на шаге 318. Ограничительные условия могут включать в себя температуры отработавших газов, концентрации O, концентрации OA и т.п. На шаге 318 может быть исключен результат первой завершенной СД проверки, сформированный датчиком OA после события выключения зажигания. Кроме того, если температура отработавших газов превышает пороговую, и (или) концентрация OA превышает пороговую, и (или) концентрация кислорода ниже первой пороговой концентрации или выше второй пороговой концентрации, то результат СД проверки можно исключить. Иначе говоря, результаты любой СД проверки, выполненной, когда температура отработавших газов превышала пороговую, и (или) концентрация кислорода и (или) концентрация OA в отработавших газах выходили за пределы пороговых диапазонов, можно исключить на шаге 318.
2
Также важно отметить, что указанные пороговые значения для температуры отработавших газов, концентрации O и концентрации OA также могут зависеть от местоположения датчика OA в выпускной системе. Например, ограничительные пороговые значения для датчика OA (например, датчик 190 OA на ФИГ. 1) выше по потоку от ИВК-нейтрализатора (например, ИВК-нейтрализатора 140 на ФИГ.1) могут быть другими, чем для датчика OA (например, датчика 192 OA на ФИГ. 1) ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора. Иначе говоря, пороговые диапазоны температуры, концентраций кислорода и OA, используемые для исключения результатов СД проверки, можно менять в зависимости от местоположения датчика OA в выпускной системе. Однако в других вариантах указанные пороговые значения могут быть одинаковыми для датчиков OA, расположенных выше и (или) ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора.
2
2
2
2
2
2
Исключив часть результатов СД проверки на шаге 318, способ 300 может перейти на шаг 320, на котором к результатам СД проверки, не исключенным на шаге 318, применяют поправочный коэффициент. В основе поправочного коэффициента могут лежать средние значения концентраций OA и O по результатам измерения и (или) оценки во время СД проверки. Поправочный коэффициент также можно сохранить в таблице соответствий в памяти контроллера. Поправочный коэффициент также может представлять собой функцию среднего значения концентрации O и среднего значения концентрации OA по результатам измерения и (или) оценки в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки. Таким образом, во время части СД проверки, когда измеряют содержания O и OA, способ 300 может включать в себя определение средних значений концентраций O и OA во время этой части СД проверки, с последующим применением поправочного коэффициента, в основе которого лежат средние значения концентраций O и OA, к результату СД проверки. То есть способ 300 на шаге 320 может включать в себя корректировку результата СД проверки, полученного на шаге 316, с учетом средних значений содержания OA и O по результатам оценки во время СД проверки, во время которой был получен результат СД проверки.
Также важно отметить, что поправочный коэффициент также может учитывать местоположение датчика OA в выпускной системе. Например, поправочные коэффициенты для датчика OA (например, датчика 190 OA на ФИГ. 1) выше по потоку от ИВК-нейтрализатора (например, ИВК-нейтрализатора 140 на ФИГ. 1) и датчика OA (например, датчика 192 OA на ФИГ. 1) ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора могут быть разными. Однако в других вариантах поправочный коэффициент для датчиков OA выше и (или) ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора может быть одним и тем же.
Далее способ 300 может перейти с шага 320 на шаг 322, на котором определяют наличие ухудшения характеристик датчика OA только по результатам СД проверки, которые не были исключены на шаге 318. Иначе говоря, только результаты СД проверки, завершенной после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA. Кроме того, только результаты завершенной СД проверки, во время которой измеренная концентрация кислорода была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA. Кроме того, только результаты завершенной СД проверки, во время которой измеренная температура отработавших газов была ниже пороговой, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA. В некоторых примерах только результаты СД проверки, во время которой среднее измеренное значение концентрации OA было ниже порогового, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA, заключающегося в занижении показаний. Способ, раскрытый на ФИГ. 5, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA, заключающегося в занижении показаний. Способ, раскрытый на ФИГ. 6, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA, заключающегося в завышении показаний. Таким образом, в некоторых примерах, где способ 300 включает в себя исключение результатов СД проверки в зависимости от концентрации OA (например, способ 500 на ФИГ. 5), способ 300 можно выполнять только для определения наличия ухудшения характеристик в виде занижения показаний, но не ухудшения характеристик в виде завышения показаний. Однако в других примерах, где способ 300 не включает в себя исключение результатов СД проверки в зависимости от концентрации OA (например, способ 600 на ФИГ. 6), способ 300 можно выполнять только для выявления ухудшения характеристик в виде завышения показаний, но не ухудшения характеристик в виде занижения показаний.
Таким образом, способ может содержать шаги, на которых: определяют наличие ухудшения характеристик датчика OA только по показаниям датчика OA, полученным во время СД проверки, и только в том случае, если проверка, в результате которой получены показания, была выполнена после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, в условиях, когда оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, была ниже пороговой, а оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации.
Дополнительно, в некоторых примерах наличие ухудшения характеристик датчика OA можно определять только по показаниям датчика OA во время СД проверки, и только в том случае, если проверка, в результате которой получены показания, была выполнена после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, в условиях, когда оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, была ниже пороговой, оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации, и оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже пороговой. Проще говоря, значения концентрации OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, в некоторых примерах можно использовать для исключения результатов СД проверки. Однако в других примерах, например, когда определяют наличие ухудшения характеристик датчика OA в виде занижения показаний, результаты СД проверки можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA независимо от показаний, сформированных датчиком OA во время той части СД проверки, в которой определяют концентрации OA.
Определение наличия ухудшения характеристик датчика OA на шаге 322 может включать в себя сравнение результата СД проверки с нижним первым пороговым значением и высоким вторым пороговым значением. Если результат СД проверки меньше нижнего первого порогового значения или выше верхнего второго порогового значения, на шаге 322 можно констатировать ухудшение характеристик датчика OA. Указанные нижнее первое пороговое значение и верхнее второе пороговое значение могут, в некоторых примерах, представлять собой предварительно заданные значения в памяти контроллера. То есть, в некоторых примерах, первое пороговое значение и второе пороговое значение могут быть постоянными. Однако в других примерах первое пороговое значение и второе пороговое значение могут изменяться в функции от среднего значения концентрации OA. Следовательно, первое пороговое значение и второе пороговое значение могут монотонно возрастать с ростом среднего значения концентрации OA, при этом среднее значение концентрации OA оценивают по показаниям, полученным на шаге 316. А именно, среднее значение концентрации OA, полученное на шаге 316, может представлять собой среднее значение концентраций OA, оцениваемых в течение некоего периода, при этом указанный период представляет собой часть и (или) весь срок СД проверки. Таким образом, среднее значение концентрации OA можно вычислить по нескольким показаниям концентрации OA, снятым в течение части срока СД проверки. Пороговое значение также может зависеть от местоположения датчика OA в выпускной системе. Например, пороговые значения для датчиков OA ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора и выше по потоку от ИВК-нейтрализатора могут быть разными.
Однако в других примерах определение наличия ухудшения характеристик датчика на шаге 322 может включать в себя сравнение результата СД проверки с сохраненным опорным значением. Как раскрыто выше, сохраненное опорное значение может представлять собой функцию, и в его основе может лежать среднее значение концентрации OA. В некоторых примерах, где указанное значение является функцией, эта функция может монотонно возрастать с ростом среднего значения концентрации OA. При этом, наличие ухудшения характеристик датчика OA можно констатировать, если разница между результатом СД проверки и сохраненным опорным значением превышает пороговую величину. Иначе говоря, способ может содержать шаг, на котором определяют наличие ухудшения характеристик датчика OA, если результат СД проверки отличается от сохраненного опорного значения на величину больше пороговой.
Если на шаге 322 будет установлено, что результат СД проверки датчика OA меньше первого порогового значения или больше второго порогового значения, можно констатировать ухудшение характеристик датчика OA, и способ 300 переходит на шаг 326, который может включать в себя оповещение водителя транспортного средства об ухудшении характеристик датчика OA. В некоторых примерах оповещение водителя транспортного средства может включать в себя формирование предупреждающего светового сигнала или сигнализацию посредством лампы, светодиодного индикаторного табло, сенсорного дисплея и т.п. на экране и (или) приборной панели транспортного средства. После этого способ 300 совершает возврат.
Если будет определено, что результат СД проверки находится между первым и вторым пороговыми значениями, можно констатировать отсутствие ухудшения характеристик датчика OA, и способ 300 может перейти с шага 322 на шаг 324, на котором водителя транспортного средства не оповещают. После этого способ 300 совершает возврат.
Таким образом, способ может содержать шаг, на котором после события выключения зажигания транспортного средства выполняют несколько самодиагностических проверок датчика оксидов азота (OA), при этом выполнение каждой проверки включает в себя работу датчика OA в первом режиме и во втором режиме. Следовательно, СД проверку можно считать завершенной только в том случае, если датчик OA эксплуатировался и в первом, и во втором режиме. В первом режиме способ может содержать шаги, на которых: подают первый электрический потенциал на пару электродов датчика оксидов азота (OA) для регулирования концентрации кислорода во внутренней полости датчика OA до низкого первого уровня, и формируют первое показание, при этом указанное первое показание отражает концентрацию OA. Второй режим может включать в себя подачу второго электрического потенциала на пару электродов для регулирования концентрации кислорода во внутренней полости датчика OA до высокого второго уровня, и формирование второго показания. В некоторых примерах второе показание может отражать концентрацию кислорода в указанной внутренней полости.
Дополнительно к указанным шагам или вместо них, способ может содержать шаг, на котором оценивают температуру отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо него, по показаниям датчика температуры. В некоторых примерах датчик температуры может быть расположен на одной оси с датчиком OA относительно потока отработавших газов.
Таким образом, можно оценивать температуру, концентрацию кислорода и концентрацию OA в отработавших газах, отбираемых датчиком OA и (или) текущих мимо него, в течение части и (или) всего срока каждой СД проверки. Значения температуры, концентрации кислорода и концентрации OA можно передавать в контроллер по шине СЛК вместе с сигналом о завершении или отмене СД проверки. Кроме того, в контроллер также можно направлять информацию о порядке, в котором выполнялись СД проверки после события выключения зажигания.
Способ может также содержать шаг, на котором вычисляют средние значения концентрации кислорода, концентрации OA и температуры для каждой СД проверки. Дополнительно к этому шагу или вместо него, способ может содержать шаг, на котором ухудшение характеристик датчика определяют на основании того, что первое показание отличается от опорного значения на величину больше пороговой, только в том случае, если концентрация кислорода выше первого порогового значения и ниже второго порогового значения, температура ниже пороговой, и СД проверка была выполнена после первой завершенной после события выключения зажигания СД проверки. Кроме того, способ может содержать шаг, на котором ухудшение характеристик датчика определяют на основании того, что первое показание отличается от опорного значения на величину больше пороговой, только в том случае, если концентрация OA меньше пороговой.
Обратимся к ФИГ. 4, изображающей пример способа 400 для выполнения СД проверки датчика OA. Способ 400 можно выполнять на шаге 314 способа 300, раскрытого выше со ссылкой на ФИГ. 3. Следовательно, способ 400 можно выполнять совместно со способом 300 на ФИГ. 3. Пример способа 400 показывает, как можно регулировать работу датчика OA (например, датчиков 190, 192 OA на ФИГ. 1В, датчика 200 OA на ФИГ. 2) во время СД проверки. Во время СД проверки датчик OA может работать в двух режимах: первом и втором. В некоторых примерах датчик OA может сначала выполнять работу во втором режиме, а затем в первом режиме.
-3
Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 2, датчик OA может принять порцию отработавших газов, протекающих в выпускной системе (например, выпускной системе 102 на ФИГ. 1В), в первую камеру (например, в первую полость 212 на ФИГ. 2). Далее отработавшие газы могут диффундировать во вторую камеру (например, во вторую полость 220 на ФИГ. 2). Кислород из первой камеры и второй камеры могут выкачивать первый элемент накачки (например, первая пара электродов 214, 216 накачки на ФИГ. 2) и второй элемент накачки (например, вторая пара электродов 222, 216 накачки на ФИГ. 2) соответственно. В первом режиме работы концентрацию кислорода во второй камере можно привести к первому уровню (например, 10 м.д.). Таким образом, в первом режиме можно эффективно удалить кислород из второй камеры, а затем подать электрический потенциал, достаточный для диссоциации молекул OA, на пару измерительных электродов (например, пару измерительных электродов 226, 228 на ФИГ. 2) во второй камере для измерения количества OA в пробе отработавших газов. Количество кислорода в отработавших газах можно оценить по току накачки, измеренному на первом элементе накачки. Таким образом, датчик OA можно эксплуатировать в первом режиме во время нормальной работы двигателя, когда двигатель (например, двигатель 110 на ФИГ. 1В) включен (например, не после события выключения зажигания двигателя). То есть датчик OA можно эксплуатировать в первом режиме для измерения количества OA и (или) кислорода в потоке отработавших газов через выпускную систему.
Однако во время СД проверки датчик OA может работать в первом режиме и во втором режиме, при этом во втором режиме концентрацию кислорода во второй камере можно поддерживать на высоком втором уровне (например, 1000 м.д.). Во втором режиме работы электрический потенциал, подаваемый на пару измерительных электродов, может вызвать диссоциацию молекул кислорода во второй камере, благодаря чему можно будет измерить концентрацию кислорода во второй камере. Таким образом, во втором режиме работы, можно измерять концентрацию кислорода во второй камере.
Команды для реализации способа 400 может выполнять модуль управления (например, модули 194, 198 датчиков OA на ФИГ. 1В) в соответствии с командами в памяти модуля управления и во взаимосвязи с сигналами от датчика OA (например, датчиков 190 и 192 OA на ФИГ. 1В) и контроллера (например, контроллера 112 на ФИГ. 1В), полученными по шине СЛК (например, шине 152 СЛК на ФИГ. 1В). Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами. Таким образом, модуль датчика OA может регулировать электрическое напряжение, подаваемое на датчик OA, по сигналам от контроллера. А именно, контроллер может направлять сигнал на модуль управления датчика OA по шине СЛК для запуска одной или нескольких СД-проверок. Модуль управления датчика OA может выполнить СД проверку и передать показания, полученные от датчика OA, контроллеру по шине СЛК. Показания, в частности, могут включать в себя сигналы, соответствующие состоянию СД проверки (например, «выполняется», «завершена», «не завершена», «отменена» и т.п.), результату СД проверки, концентрации OA и концентрации кислорода.
-3
Иначе говоря, по показаниям датчика OA можно оценить состояние СД проверки, и (или) результат СД проверки, и (или) концентрацию OA и (или) концентрацию кислорода. Как раскрыто ниже, результат СД проверки, концентрацию OA и концентрацию кислорода можно оценивать в соответствии только с теми показаниями датчика OA, которые были получены во время части СД проверки. А именно, результат СД проверки, концентрацию OA и концентрацию кислорода можно оценивать в соответствии только с теми показаниями датчика OA, которые были получены в первом режиме СД проверки, в котором концентрацию кислорода в полости датчика OA приводят к низкому первому уровню (например, 10 м.д.). Значения концентрации OA могут представлять собой оценочную концентрацию OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA. Аналогичным образом, значения концентрации кислорода могут представлять собой оценочную концентрацию кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA. Контроллер может использовать показания, переданные в контроллер от датчика OA и (или) модуля управления, для выполнения какого-либо способа, например способа 300, раскрытого выше со ссылкой на ФИГ. 3.
Выполнение способа 400 начинают на шаге 402, на котором оценивают и (или) измеряют рабочие параметры выпускной системы. Рабочие параметры выпускной системы могут включать в себя температуру отработавших газов, концентрацию OA и (или) O2 в отработавших газах и т.п.
Оценив рабочие параметры выпускной системы, способ 400 может проследовать на шаг 404, на котором проверяют, необходима ли СД проверка. СД проверка может быть необходима после события выключения зажигания двигателя. Следовательно, способ 400 может дополнительно содержать шаг, на котором проверяют, произошло ли событие выключения зажигания двигателя, в порядке, аналогичном раскрытому выше на шаге 304 способа 300 со ссылкой на ФИГ. 3. Если событие выключения зажигания двигателя не произошло, и (или) необходимость в СД проверке отсутствует, способ 400 может перейти на шаг 406, на котором СД проверку не выполняют. То есть на шаге 406 можно не выполнять СД проверку датчика OA. После этого способ 400 совершает возврат. Если на шаге 404 будет установлено, что событие выключения зажигания двигателя произошло, и СД проверка необходима, способ 400 следует на шаг 408 и эксплуатирует датчик OA во втором режиме для регулирования концентрации кислорода во второй камере до верхнего второго порогового значения.
Во втором режиме работы второй электрический потенциал (VIp1 на ФИГ. 2), подаваемый на второй элемент накачки, можно привести ко второму уровню для поддержания концентрации кислорода во второй камере приблизительно на уровне верхнего второго порогового значения. В некоторых примерах второе пороговое значение может составлять около 1000 м.д. кислорода. В некоторых примерах второй режим работы может дополнительно включать в себя подачу третьего электрического потенциала на пару измерительных электродов и оценку концентрации кислорода во второй камере по возникающему току накачки.
-3
После того, как датчик OA выполнит работу во втором режиме, способ 400 может перейти на шаг 410, и эксплуатировать датчик OA в первом режиме для регулирования концентрации кислорода во второй камере до нижнего первого порогового значения и измерения содержаний (например, концентраций) OA и кислорода. В первом режиме первый электрический потенциал (VIp0 на ФИГ. 2), подаваемый на первый элемент накачки, и второй электрический потенциал, подаваемый на второй элемент накачки, можно изменить таким образом, чтобы удалить кислород из отработавших газов в первой камере, снизив, тем самым, концентрацию кислорода во второй камере до низкого первого уровня. В некоторых примерах первый уровень может составлять около 10 м.д. кислорода. Концентрацию кислорода в отработавших газах также можно оценить по току накачки (например, Ip0 на ФИГ. 2), возникающему при подаче первого электрического потенциала на первый элемент накачки. Первый режим работы может дополнительно включать в себя регулирование третьего электрического потенциала, подаваемого на пару измерительных электродов, до уровня, достаточно высокого для диссоциации молекул OA (например, 450 мВ), и оценку концентрации OA по возникающему току накачки.
Итак, способ на шаге 410 может включать в себя измерение и (или) оценку содержаний OA и (или) кислорода в отработавших газах по показаниям датчика OA во время СД проверки. А именно, концентрации OA и (или) кислорода можно оценить по показаниям датчика OA в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки. Таким образом, концентрации OA и (или) кислорода можно оценивать в течение некоего периода, который может представлять собой часть срока СД проверки. Иначе говоря, под завершенной СД проверкой можно понимать проверку, которая длилась в течение некоего срока (например, 17 секунд). Концентрации OA и (или) кислорода можно оценивать в течение части указанного срока СД проверки. В частности, содержание кислорода можно оценивать по первому току накачки (например, Ip0 на ФИГ. 2) и (или) по второму току накачки (например, Ip1 на ФИГ. 2) в течение первого режима работы датчика OA. В первом режиме работы также можно оценивать содержание OA по третьему току накачки (например, Ip2 на ФИГ. 2). Кроме того, в первом режиме работы на шаге 410 может быть сформирован результат СД проверки. Результат СД проверки можно сформировать по первому и (или) второму, и (или) третьему токам накачки. В некоторых примерах в основе результата СД проверки может лежать только третий ток накачки. Однако в других примерах в основе результата СД проверки могут лежать первый ток накачки, второй ток накачки и третий ток накачки. В других примерах в основе результата СД проверки могут лежать второй и третий токи накачки.
Далее способ 400 может перейти с шага 410 на шаг 412, на котором сравнивают результат СД проверки с сохраненным значением. То есть одно или несколько значений тока накачки, соответствующих результату СД проверки на шаге 410, можно сравнить с опорным значением, хранящимся в памяти контроллера. Сравнение может включать в себя деление результата СД проверки на сохраненное опорное значение и представление результата СД проверки в виде процента от сохраненного опорного значения. Если результат СД проверки равняется сохраненному опорному значению, то результат СД проверки может быть представлен на шаге 412 как 100%. Если результат СД проверки превышает сохраненное опорное значение, то результат СД проверки может быть представлен в виде процента, превышающего 100%. Если результат СД проверки меньше сохраненного опорного значения, то результат СД проверки можно представить в виде процента, меньшего чем 100%. Однако в других примерах результат СД проверки можно представлять в виде соотношения. Так, если результат СД проверки равняется сохраненному опорному значению, то результат СД проверки можно представить на шаге 412 в виде 1. Если результат СД проверки превышает сохраненное опорное значение, то результат СД проверки можно представить десятичного значения, превышающего 1. Если результат СД проверки меньше сохраненного опорного значения, то результат СД проверки можно представить десятичного значения меньше 1.
Опорное значение может быть разным в зависимости от расположения датчика OA в выпускной системе (например, выпускной системе 102 на ФИГ. 1В). Например, опорное значение для первого датчика OA (например, датчика 190 OA на ФИГ. 1В) выше по потоку от ИВК-нейтрализатора (например, ИВК-нейтрализатора 140 на ФИГ. 1В) может отличаться от опорного значения для второго датчика OA (например, датчика 192 OA на ФИГ. 1В) ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора.
Далее способ 400 может проследовать с шага 412 на шаг 414, на котором передают значения содержаний (например, концентраций) кислорода и OA, измеренных и (или) оцененных на шаге 410, и (или) результат СД проверки, полученный на шаге 410. В некоторых примерах способ 400 на шаге 414 может включать в себя передачу значений содержаний кислорода и OA, измеренных и (или) оцененных на шаге 410, и (или) результата СД проверки, полученного на шаге 410, в контроллер. Так, на шаге 414, модуль управления датчика OA может передавать результат СД проверки, значения концентрации кислорода и концентрации OA, измеренных и (или) оцененных в течение срока СД проверки, выполненной на шагах 408-412, в контроллер по шине СЛК. После этого способ 400 совершает возврат.
Обратимся к ФИГ. 5, изображающей пример способа 500 для исключения результатов СД проверки, полученных от датчика OA (например, датчиков 190, 192 OA на ФИГ. 1В, датчика 200 OA на ФИГ. 2), в соответствии с набором ограничительных условий. Способ 500 можно выполнять как часть способа (например, способа 300 на ФИГ. 3) для определения ухудшения характеристик датчика OA в виде занижения показаний. Таким образом, способ, например способ 500, можно выполнять как подпрограмму способа 300 на шаге 318. Иначе говоря, способ 500 можно выполнять как часть способа, например, способа 300 на ФИГ. 3, для проверки датчика OA на ухудшение характеристик в виде занижения показаний. Как разъяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 1, датчик OA может выполнять одну или несколько СД-проверок после события выключения зажигания. Результаты от датчика OA сначала можно передавать в модуль управления датчика OA (например, модули 194 и 198 датчиков OA на ФИГ. 1В), а затем в контроллер (например, контроллер 112) по шине СЛК (например, шине 152 СЛК на ФИГ. 1В). А именно, модуль управления датчика OA может направлять данные о состоянии СД проверки (например, «выполняется», «завершена», «не завершена», «отменена» и т.п.), результат СД проверки, значения концентрации OA и концентрации кислорода в контроллер. Контроллер может исключать полученные результаты СД проверки в соответствии с набором ограничительных условий. Способ, например, способ 500 на ФИГ. 5, может выполнять контроллер для исключения результатов СД проверки в соответствии с ограничительными условиями.
Команды для реализации способа 500 может выполнять контроллер (например, контроллер 112 на ФИГ. 1В) в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и сигналами от различных датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше со ссылкой на ФИГ. 1А-1В. А именно, контроллер может выполнять способ 500 в соответствии с показаниями датчика OA, полученными от модуля управления датчика OA. Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Выполнение способа 500 начинают на шаге 502, на котором оценивают и (или) измеряют параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя температуру отработавших газов, концентрацию OA и (или) O2 в отработавших газах, температуру двигателя, разрежение во впускном коллекторе, положение впускного клапана, положение дроссельной заслонки и т.п.
Оценив и (или) измерив параметры работы двигателя, способ 500 может перейти на шаг 504, на котором получают показания СД проверки. Показания СД проверки могут включать в себя состояние СД проверки и (или) значения концентрации кислорода, и (или) значения концентрации OA, и (или) результат СД проверки. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3 и 4, показание состояния проверки может быть сформировано модулем управления датчика OA и может указывать на то, завершена ли СД проверка или нет. Значения концентрации кислорода в отработавших газах, оцененные и (или) измеренные датчиком OA во время СД проверки, также могут быть получены на шаге 504. Кроме того, значение концентрации OA в отработавших газах по результатам оценки и (или) измерения датчиком OA во время СД проверки, также могут быть получены на шаге 504. А именно, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, значения концентрации кислорода и концентрации OA можно оценить и (или) измерить в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки. Результат СД проверки можно представить в виде процентного результата сравнения с сохраненным в модуле управления датчика OA значением, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4.
После получения показаний СД проверки на шаге 504, способ 500 может перейти на шаги 505, 506, 510, 512 и (или) 514 в любом порядке. В некоторых примерах шаги 505-514 можно выполнять одновременно. Тем не менее, в примере на ФИГ.5, способ 500 может перейти с шага 504 на шаг 505, на котором проверяют, завершена ли СД проверка. Иначе говоря, способ 500 на шаге 505 может включать в себя определение того, что показание (например, результат СД проверки), полученное на шаге 504, относится к завершенной СД проверке. Модуль управления датчика OA может направить в контроллер сигнал, указывающий на то, что СД проверка была завершена или отменена. Таким образом, определить, была ли СД проверка завершена, можно по сигналам, полученным от модуля управления датчика OA.
Если СД проверка, показания который были получены на шаге 504, будет признана на шаге 505 незавершенной, то способ 500 может перейти на шаг 508, на котором исключают показания указанной СД проверки. А именно, способ 500 на шаге 508 может включать в себя исключение результата указанной СД проверки. Таким образом, если СД проверка не завершена, то показания, полученные от датчика OA и относящиеся к этой СД проверке, можно исключить. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3, результаты СД проверки и (или) показания от датчика OA, исключаемые на шаге 508, нельзя использовать для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA, например, на шаге 322 способа 300 на ФИГ. 3. Таким образом, способ на шаге 508 включает в себя исключение результатов СД проверки и (или) показаний от датчика OA, относящихся к незавершенным СД проверкам. Проще говоря, если в отношении СД проверки не получен сигнал завершенного состояния, то результаты СД проверки для такой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
Если на шаге 505 будет установлено, что СД проверка завершена, то способ 500 может перейти на шаг 506, на котором проверяют, была ли средняя температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, ниже пороговой. Пороговое значение может храниться в памяти контроллера. Пороговое значение может представлять собой температуру, при превышении которой мочевина может превращаться в NH3 со скоростью выше пороговой. То есть под пороговой температурой можно понимать температуру, при превышении которой датчик OA может регистрировать NH3 как OA.
В некоторых примерах среднее значение температуры может представлять собой только среднее значение температуры отработавших газов в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки. Температуру отработавших газов можно оценить по показаниям датчика температуры (например, датчика 191 температуры, 193 на ФИГ. 1В), расположенного на одной оси с датчиком OA в выпускной системе (например, выпускной системе 102 на ФИГ. 1В). То есть, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1В, датчик температуры может быть расположен совместно с датчиком OA и быть выполнен с возможностью измерять температуру отработавших газов, текущих мимо датчика OA и (или) отбираемых им.
Если на шаге 506 будет установлено, что среднее значение температуры отработавших газов, отбираемых на датчике OA и (или) текущих мимо него во время СД проверки, не ниже пороговой, то способ 500 следует на шаг 508, на котором исключают показания, полученные от датчика OA и относящиеся к указанной СД проверке. То есть, если средняя температура отработавших газов, отбираемых на датчике OA в течение всей или части СД проверки, выше пороговой, результат СД проверки и (или) показания от датчика OA для этой СД проверки можно исключить. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3, результаты СД проверки и (или) показания от датчика OA, исключаемые на шаге 508, нельзя использовать для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA, например, на шаге 322 способа 300 на ФИГ. 3. Таким образом, способ на шаге 508 включает в себя исключение показаний, полученных от датчика OA по результатам СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо него во время СД проверки, превышала пороговую. Проще говоря, если температура отработавших газов, оцененная и (или) измеренная по показаниям датчика температуры, расположенного на одной оси с датчиком OA относительно потока отработавших газов, во время СД проверки, выше пороговой, то результаты СД проверки для такой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
-3
Вернемся на шаг 506: если на шаге 506 будет установлено, что среднее значение температуры отработавших газов ниже порогового, то способ 500 может проследовать на шаг 510, на котором определяют, была ли концентрация кислорода в отработавших газах, оцененная и (или) измеренная в первом режиме работы СД проверки, выше нижнего первого порогового значения и ниже верхнего второго порогового значения. Первое и второе пороговые значения можно хранить в памяти контроллера. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, концентрацию кислорода можно оценивать по первому току накачки (например, Ip0) и (или) второму току накачки (например, Iр1) от первого элемента накачки (например, первой пары электродов 214, 216 накачки на ФИГ. 2) и второго элемента накачки (например, второй пары электродов 222, 216 накачки на ФИГ. 2) соответственно. Кроме того, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, концентрацию кислорода можно оценивать в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки, в котором концентрацию кислорода во второй камере (например, второй внутренней полости 220 на ФИГ. 2) датчика OA снижают со значения в первой камере (например, первой внутренней полости 212 на ФИГ. 2) до низкого первого уровня (например, 10 м.д.). Если концентрация кислорода ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения, то способ 500 может проследовать на шаг 508 и исключить показания СД проверки.
Таким образом, способ на шаге 508 включает в себя исключение показаний (например, результатов СД проверки) СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения. Проще говоря, если концентрация кислорода, оцененная и (или) измеренная по показаниям датчика OA во время СД проверки, ниже первой пороговой концентрации или выше второй пороговой концентрации, то показания и (или) результаты СД проверки, полученные от датчика OA для этой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
Если на шаге 510 будет установлено, что значение концентрации кислорода находится между первым и вторым пороговыми значениями, то способ 500 может проследовать на шаг 512, на котором проверяют, относятся ли показания (например, результаты СД проверки), полученные от датчика OA, к первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверке. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3, после события выключения зажигания двигателя можно выполнить несколько СД-проверок. При этом способ 500 на шаге 510 может включать в себя определение того, относятся ли показания от датчика OA к первой СД проверка, завершенной после события выключения зажигания двигателя, чтобы результаты первой СД проверки, завершенной после события выключения зажигания двигателя, можно было исключить.
Если на шаге 512 будет установлено, что показания (например, результаты СД проверки) относятся к первой СД проверке, завершенной после события выключения зажигания двигателя, то способ 500 может проследовать на шаг 508 и исключить такие показания (например, результаты СД проверки). Таким образом, способ 500 на шаге 508 может включать в себя учет результатов только второй и последующих СД-проверок, завершенных после события выключения зажигания двигателя, и игнорирование результатов первой СД проверки, завершенной после события выключения зажигания двигателя. Например, если после события выключения зажигания двигателя датчик OA сначала выполняет первую СД проверку, а затем выполняет вторую СД проверку до того, как прекратится подача электропитания на датчик OA, или контроллер прекратит направлять сигналы в модуль управления датчика OA на выполнение дополнительных СД-проверок, то для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA можно использовать только показания датчика OA во время второй СД проверки. Если на шаге 512 будет установлено, что показания (например, результаты СД проверки) не относятся к первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверке, то способ 500 может проследовать на шаг 514, на котором проверяют, находится ли концентрация OA ниже пороговой.
Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, концентрацию OA можно оценить по показаниям датчика OA в первом режиме работы во время СД проверки. А именно, концентрацию OA можно оценить по току накачки (например, Ip2 на ФИГ. 2) от пары измерительных электродов (например, пары измерительных электродов 226, 228 на ФИГ. 2). Пороговое значение может представлять собой содержание (например, концентрацию) OA, сохраненное в памяти контроллера. Если на шаге 514 будет установлено, что концентрация OA не ниже пороговой, способ 500 следует на шаг 508, на котором исключают показания, полученные от датчика OA во время этой СД проверки. Таким образом, способ на шаге 508 включает в себя исключение результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, превышала пороговую. Проще говоря, если концентрация OA, оцененная и (или) измеренная по показаниям датчика OA во время СД проверки, превышает пороговую, то результаты СД проверки для такой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
Если на шаге 514 будет установлено, что концентрация OA ниже пороговой на шаге 514, то способ 500 следует на шаг 516, на котором результат СД проверки не исключают и используют для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA, например, как раскрыто выше на шаге 322 способа 300 на ФИГ. 3. После этого способ 500 совершает возврат.
Таким образом, способ 500 на шаге 508 включает в себя исключение результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо него во время СД проверки, превышала пороговую, результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения, результатов первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, и результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, превышала пороговую.
Таким образом, способ 500 на шаге 516 включает в себя учет результатов только тех СД-проверок, которые были выполнены в условиях, когда оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, была ниже пороговой, оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации, результатов первой СД проверки, выполненной после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, и результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже пороговой.
Обратимся к ФИГ. 6, изображающей пример способа 600 для исключения результатов СД проверки, полученных от датчика OA (например, датчиков 190, 192 OA на ФИГ. 1В, датчика 200 OA на ФИГ. 2), в соответствии с набором ограничительных условий. Способ 600 можно выполнять как часть способа (например, способа 300 на ФИГ. 3) для определения ухудшения характеристик датчика OA в виде завышения показаний. Таким образом, способ, например, способ 600, можно выполнять как подпрограмму способа 300 на шаге 318. Иначе говоря, способ 600 можно выполнять как часть способа, например, способа 300 на ФИГ. 3, для проверки датчика OA на ухудшение характеристик в виде завышения показаний.
На ФИГ. 5 представлен способ для определения ухудшения характеристик датчика OA в виде занижения показаний, а способ 600, раскрытый на ФИГ. 6, можно использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA в виде завышения показаний. Таким образом, в некоторых примерах можно выполнять оба способа, раскрытые на ФИГ. 5-6, для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA в виде занижения или завышения показаний. На ФИГ. 5 представлен способ для исключения результатов СД проверки, полученных от датчика OA, если значения концентрации OA, оцененные по показаниям датчика OA во время СД проверки, ниже порогового, а способ 600, раскрытый на ФИГ. 6, не предусматривает исключение результатов СД проверки в зависимости от концентраций OA в отработавших газах, отобранных на датчике OA во время СД проверки.
Как разъяснялось выше со ссылкой на ФИГ. 1, датчик OA может выполнять одну или несколько СД-проверок после события выключения зажигания. Результаты от датчика OA сначала можно передавать в модуль управления датчика OA (например, модули 194 и 198 датчиков OA на ФИГ. 1В), а затем в контроллер (например, контроллер 112) по шине СЛК (например, шине 152 СЛК на ФИГ. 1В). А именно, модуль управления датчика OA может направлять данные о состоянии СД проверки (например, «выполняется», «завершена», «не завершена», «отменена» и т.п.), результат СД проверки, значения концентрации OA и концентрации кислорода в контроллер. Контроллер может исключать полученные результаты СД проверки в соответствии с набором ограничительных условий. Способ, например, способ 600 на ФИГ. 6, может выполнять контроллер для исключения результатов СД проверки в соответствии с ограничительными условиями.
Команды для реализации способа 600 может выполнять контроллер (например, контроллер 112 на ФИГ. 1В) в соответствии с командами, хранящимися в памяти контроллера, и сигналами от различных датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше со ссылкой на ФИГ. 1А-1В. А именно, контроллер может выполнять способ 600 в соответствии с показаниями датчика OA, полученными от модуля управления датчика OA. Контроллер может задействовать исполнительные механизмы системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Выполнение способа 600 начинают на шаге 602, на котором оценивают и (или) измеряют параметры работы двигателя. Параметры работы двигателя могут включать в себя температуру отработавших газов, концентрацию OA и (или) O2 в отработавших газах, температуру двигателя, разрежение во впускном коллекторе, положение впускного клапана, положение дроссельной заслонки и т.п.
Оценив и (или) измерив параметры работы двигателя, способ 600 может перейти на шаг 604, на котором получают показания СД проверки. Показания СД проверки могут включать в себя состояние СД проверки и (или) значения концентрации кислорода, и (или) значения концентрации OA, и (или) результат СД проверки. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3 и 4, показание состояния проверки может быть сформировано модулем управления датчика OA и может указывать на то, завершена ли СД проверка или нет. Значения концентрации кислорода в отработавших газах, оцененные и (или) измеренные датчиком OA во время СД проверки, также могут быть получены на шаге 604. Кроме того, на шаге 604 также могут быть получены значения концентрации OA в отработавших газах по результатам оценки и (или) измерения датчиком OA во время СД проверки. А именно, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, значения концентрации кислорода и концентрации OA можно оценить и (или) измерить в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки. Результат СД проверки можно представить в виде процентного результата сравнения с сохраненным в модуле управления датчика OA значением, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4.
После получения показаний СД проверки на шаге 604, способ 600 может перейти на шаги 605, 606, 610 и (или) 612 в любом порядке. В некоторых примерах шаги 605-612 можно выполнять одновременно. Тем не менее, в примере на ФИГ. 6 способ 600 может перейти с шага 604 на шаг 605, на котором проверяют, завершена ли СД проверка. Иначе говоря, способ 600 на шаге 605 может включать в себя определение того, относится ли показание (например, результат СД проверки), полученное на шаге 604, к завершенной СД проверке. Модуль управления датчика OA может направить в контроллер сигнал, указывающий на то, что СД проверка была завершена или отменена. Таким образом, определить, была ли СД проверка завершена, можно по сигналам, полученным от модуля управления датчика OA.
Если на шаге 605 будет установлено, что СД проверка, показания который были получены на шаге 604, не завершена, то способ 600 может перейти на шаг 608, на котором исключают показания указанной СД проверки. А именно, способ 600 на шаге 608 может включать в себя исключение результата указанной СД проверки. Таким образом, если СД проверка не завершена, то показания, полученные от датчика OA и относящиеся к этой СД проверке, можно исключить. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3, результаты СД проверки и (или) показания от датчика OA, исключаемые на шаге 608, нельзя использовать для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA, например, на шаге 322 способа 300 на ФИГ. 3. Таким образом, способ на шаге 608 включает в себя исключение результатов СД проверки и (или) показаний от датчика OA, относящихся к незавершенным СД проверкам. Проще говоря, если в отношении СД проверки не получен сигнал завершенного состояния, то результаты СД проверки для такой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
Если на шаге 605 будет установлено, что СД проверка завершена, то способ 600 может перейти на шаг 606, на котором проверяют, была ли средняя температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) омывавших датчик OA во время СД проверки, ниже пороговой. Пороговое значение может храниться в памяти контроллера. Пороговое значение также может представлять собой температуру, при превышении которой мочевина может превращаться в NH3 со скоростью выше пороговой. То есть под пороговой температурой можно понимать температуру, при превышении которой датчик OA может регистрировать NH3 как OA.
В некоторых примерах среднее значение температуры может представлять собой только среднее значение температуры отработавших газов в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки. Температуру отработавших газов можно оценить по показаниям датчика температуры (например, датчиков 191, 193 температуры на ФИГ. 1В), расположенного на одной оси с датчиком OA в выпускной системе (например, выпускной системе 102 на ФИГ. 1В). То есть, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 1В, датчик температуры может быть расположен совместно с датчиком OA и быть выполнен с возможностью измерять температуру отработавших газов, текущих мимо датчика OA и (или) отбираемых им.
Если на шаге 606 будет установлено, что среднее значение температуры отработавших газов, отбираемых на датчике OA и (или) текущих мимо него во время СД проверки, не ниже пороговой, то способ 600 следует на шаг 608, на котором исключают показания, полученные от датчика OA и относящиеся к указанной СД проверке. То есть, если средняя температура отработавших газов, отбираемых на датчике OA в течение всей или части СД проверки, выше пороговой, результат СД проверки и (или) показания от датчика OA для этой СД проверки можно исключить. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3, результаты СД проверки и (или) показания от датчика OA, исключаемые на шаге 608, нельзя использовать для определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA, например, на шаге 322 способа 300 на ФИГ. 3. Таким образом, способ на шаге 608 включает в себя исключение показаний, полученных от датчика OA по результатам СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо него во время СД проверки, превышала пороговую. Проще говоря, если температура отработавших газов, оцененная и (или) измеренная по показаниям датчика температуры, расположенного на одной оси с датчиком OA относительно потока отработавших газов, во время СД проверки, превышает пороговую, то результаты СД проверки для такой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
-3
Вернемся на шаг 606: если на шаге 606 будет установлено, что среднее значение температуры отработавших газов ниже порогового, то способ 600 может проследовать на шаг 610, на котором определяют, была ли концентрация кислорода в отработавших газах, оцененная и (или) измеренная в первом режиме работы СД проверки, выше нижнего первого порогового значения и ниже верхнего второго порогового значения. Первое и второе пороговые значения можно хранить в памяти контроллера. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, концентрацию кислорода можно оценивать по первому току накачки (например, Ip0) и (или) второму току накачки (например, Ip1) от первого элемента накачки (например, первой пары электродов 214, 216 накачки на ФИГ. 2) и второго элемента накачки (например, второй пары электродов 222, 216 накачки на ФИГ. 2) соответственно. Кроме того, как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 4, концентрацию кислорода можно оценивать в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки, в котором концентрацию кислорода во второй камере (например, второй внутренней полости 220 на ФИГ. 2) датчика OA снижают со значения в первой камере (например, первой внутренней полости 212 на ФИГ. 2) до низкого первого уровня (например, 10 м.д.). Если концентрация кислорода ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения, то способ 600 может проследовать на шаг 608 и исключить показания СД проверки.
Таким образом, способ на шаге 608 включает в себя исключение показаний (например, результатов СД проверки) СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения. Проще говоря, если концентрация кислорода, оцененная и (или) измеренная по показаниям датчика OA во время СД проверки, ниже первой пороговой концентрации или выше второй пороговой концентрации, то показания и (или) результаты СД проверки, полученные от датчика OA для этой СД проверки можно исключить и можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA.
Если на шаге 610 будет установлено, что значение концентрации кислорода находится между первым и вторым пороговыми значениями, то способ 600 может проследовать на шаг 612, на котором проверяют, относятся ли показания (например, результаты СД проверки), полученные от датчика OA, к первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверке. Как раскрыто выше со ссылкой на ФИГ. 3, после события выключения зажигания двигателя можно выполнить несколько СД-проверок. При этом способ 600 на шаге 610 может включать в себя определение того, относятся ли показания от датчика OA к первой СД проверке, завершенной после события выключения зажигания двигателя, чтобы результаты первой СД проверки, завершенной после события выключения зажигания двигателя, можно было исключить.
Если на шаге 612 будет установлено, что показания (например, результаты СД проверки) относятся к первой СД проверке, завершенной после события выключения зажигания двигателя, то способ 600 может проследовать на шаг 608 и исключить такие показания (например, результаты СД проверки). Таким образом, способ 600 на шаге 608 может включать в себя учет результатов только второй и последующих СД-проверок, завершенных после события выключения зажигания двигателя, и игнорирование результатов первой СД проверки, завершенной после события выключения зажигания двигателя. Например, если после события выключения зажигания двигателя датчик OA сначала выполняет первую СД проверку, а затем выполняет вторую СД проверку до того, как прекратится подача электропитания на датчик OA, или контроллер прекратит направлять сигналы в модуль управления датчика OA на выполнение дополнительных СД-проверок, то для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA можно использовать только показания датчика OA во время второй СД проверки. Если на шаге 612 будет установлено, что показания (например, результаты СД проверки) не относятся к первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверке, то способ 600 может проследовать на шаг 616, на котором результат СД проверки не исключают и используют для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA, например, как раскрыто выше в описании шага 322 способа 300 на ФИГ. 3. После этого способ 600 совершает возврат.
Таким образом, способ 600 на шаге 608 включает в себя исключение результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо него во время СД проверки, превышала пороговую, результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения, и результатов первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки. Кроме того, способ 600 может не содержать шаг, на котором исключают результаты СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, превышала пороговую.
Таким образом, способ 600 на шаге 616 включает в себя учет результатов только тех СД-проверок, которые были выполнены в условиях, когда оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, была ниже пороговой, результатов СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации, и результаты первой СД проверки, выполненной после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки.
Таким образом, способ может содержать шаги, на которых исключают результаты СД проверки в соответствии с набором ограничительных условий. Результаты СД проверки, исключенные в соответствии с ограничительными условиями, нельзя использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA. Следовательно, результаты СД проверки, не отвечающей ограничительным условиям, нельзя использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA. Указанные ограничительные условия могут включать в себя следующие: результаты должны относится к СД проверке, завершенной после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, результаты должны относится к СД проверке, во время которой значение измеренной и (или) оцененной концентрации кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, лежали в диапазоне между нижним первым и верхним вторым пороговым значениями, а также результаты должны относится к СД проверке, во время которой значение измеренной и (или) оцененной температуры отработавших газов, отобранных датчиком OA во время СД проверки и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, было ниже порогового. Кроме того, в некоторых примерах ограничительные условия могут дополнительно включать в себя следующие: результаты должны относится к СД проверке, во время которой измеренная и (или) оцененная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже пороговой.
Следовательно, результаты первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки можно не использовать для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA. Кроме того, результаты СД проверки можно исключить, если оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо него во время этой СД проверки, превышала пороговую. Результаты СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже первого порогового значения или выше второго порогового значения можно исключить. Дополнительно или в другом варианте, результаты СД проверки, во время которой оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше пороговой, можно исключить.
Таким образом, способ может содержать шаги, на которых: определяют наличие ухудшения характеристик датчика OA только по показаниям датчика OA, полученным во время СД проверки, и только в том случае, если проверка, в результате которой получены показания, была выполнена после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, в условиях, когда оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, была ниже пороговой, оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации, и, в некоторых примерах, оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже пороговой. Определение наличия ухудшения характеристик датчика OA может включать в себя сравнение результата проверки, полученного от датчика OA и сформированного в первом режиме работы датчика OA во время СД проверки, с нижним первым пороговым значением и верхним вторым пороговым значением.
-3
Если результат проверки превышает верхнее второе пороговое значение или меньше нижнего первого порогового значения, можно установить, что произошло ухудшение характеристик датчика OA, и (или) оповестить водителя транспортного средства. Первый режим работы датчика OA может включать в себя снижение концентрации кислорода в отработавших газах в первой камере датчика OA с высокого первого уровня до низкого второго уровня во второй камере. В некоторых примерах низкий второй уровень может составлять около 10 м.д. В первом режиме работы датчика OA, концентрацию OA в отработавших газах можно измерять и (или) оценивать по току накачки от пары измерительных электродов, при этом электрический потенциал, подаваемый на указанную пару измерительных электродов, может быть достаточен для диссоциации молекул OA.
Итак, для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA можно использовать только те показания датчика OA, которые соответствуют одному или нескольким ограничительным условиям. Ограничительные условия могут включать в себя следующие: СД проверка должна быть завершена после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, при температуре отработавших газов ниже пороговой, при концентрации кислорода в отработавших газах в диапазоне между нижним первым и верхним вторым пороговыми значениями, и, в некоторых примерах, при концентрации OA в отработавших газах ниже пороговой.
3
Во время эксплуатации двигателя, когда он включен, в выпускную систему выше по потоку от ИВК-нейтрализатора можно впрыскивать восстановитель, например, мочевину. Действуя совместно, восстановитель и ИВК-нейтрализатор могут обеспечить химическую реакцию восстановления молекул OA и, тем самым, снижение выбросов OA. Однако мочевина, впрыскиваемая во время эксплуатации двигателя, а также капли мочевины, образующиеся при продувке подающей линии, могут оставаться в выпускной системе после события выключения зажигания двигателя. При температуре отработавших газов выше пороговой, мочевина может превращаться в NH. Датчик OA в выпускной системе может регистрировать аммиак как OA. Поэтому содержание OA, оцененное по показаниям датчика OA, может оказаться завышенным, если показания были получены при температуре отработавших газов и (или) содержании мочевины, превышающих соответствующие пороговые уровни. Кроме того, поскольку результаты оценки и (или) измерения OA могут варьироваться в зависимости от содержания мочевины и температуры отработавших газов, ухудшение характеристик датчика OA может не быть выявлено.
Датчик OA может выполнять самодиагностическую (СД) проверку для выявления ухудшения характеристик датчика. Однако при высоком содержании мочевины и (или) высокой температуре отработавших газов достоверность такой СД проверки может снизиться. В частности, во время СД проверки датчик OA может регистрировать аммиак, образующийся из мочевины под действием высокой температуры отработавших газов, как OA. В связи с этим, результаты отдельных СД-проверок исправного датчика OA могут отличаться друг от друга в той же или даже большей степени, что и результаты СД проверки исправного датчика OA и СД проверки датчика OA с ухудшенными характеристиками. Поэтому датчики OA с ухудшенными характеристиками можно не выявить и не отличить от исправных датчиков OA. Если датчик OA с ухудшенными характеристиками не будет выявлен, достоверность оценок содержания OA может снизиться. Это может привести к невозможности выявления ухудшения характеристик ИВК-нейтрализатора и (или) других компонентов в выпускной системе, используемых для снижения выбросов OA, и, как следствие, к увеличению выбросов OA.
В связи с вышеизложенным, способ может содержать шаги, на которых определяют наличие ухудшения характеристик датчика OA только по показаниям датчика OA, полученным во время СД проверки, во время которой температура отработавших газов была ниже пороговой, и концентрация OA в отработавших газах была ниже пороговой.
Таким образом, технический эффект, состоящий в повышении чувствительности и достоверности выявления ухудшения характеристик датчика OA, достигается использованием способа для определения наличия ухудшения характеристик датчика OA только по показаниям датчика OA, полученным во время СД проверки, и только в том случае, если проверка, в результате которой получены показания, была выполнена после первой завершенной после события выключения зажигания двигателя СД проверки, в условиях, когда оцененная и (или) измеренная температура отработавших газов, отобранных датчиком OA и (или) текущих мимо датчика OA во время СД проверки, была ниже пороговой, оцененная и (или) измеренная концентрация кислорода в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была выше первой пороговой концентрации и ниже второй пороговой концентрации, и оцененная и (или) измеренная концентрация OA в отработавших газах, отобранных датчиком OA во время СД проверки, была ниже пороговой.
Исключив результаты СД проверки, во время которой температура отработавших газов превышала пороговую, и (или) концентрация кислорода выходила за пределы порогового диапазона, и (или) концентрация OA превышала пороговую, и (или) результаты первой СД проверки после события выключения зажигания двигателя, можно уменьшить разброс результатов СД проверки. Следовательно, можно повысить чувствительность определения наличия или отсутствия ухудшения характеристик датчика OA. Иначе говоря, используя раскрытые в настоящем описании способы, можно повысить процент выявления датчиков OA с ухудшенными характеристиками по сравнению со способами, не предусматривающими исключение результатов СД-проверок в зависимости от температуры отработавших газов, концентрации OA, концентрации кислорода и т.п. Проще говоря, технический эффект, состоящий в повышении достоверности показаний датчика OA во время СД проверки, достигается путем исключения результатов СД-проверок как раскрыто выше. Повысив достоверность результатов СД проверки, можно повысить эффективность выявления датчиков OA с ухудшенными характеристиками. Как следствие, можно повысить эффективность системы снижения выбросов OA в составе выпускной системы.
Таким образом, способ может содержать шаг, на котором ухудшение характеристик датчика оксидов азота (OA) определяют по показаниям, полученным от датчика по шине сети локальных контроллеров (СЛК) во время самодиагностической (СД) проверки, выполняемой после первой завершенной после события выключения зажигания СД проверки, только в том случае, если показания были сформированы в следующих условиях: температура на датчике ниже пороговой, концентрация OA ниже пороговой, и концентрация кислорода в пределах порогового диапазона. В некоторых примерах событие выключения зажигания может включать в себя прекращение цикла сжигания топлива в двигателе в ответ на управляющее воздействие, совершенное водителем транспортного средства через устройство ввода. В некоторых примерах показания отдатчика OA можно получать по шине СЛК от модуля управления датчика OA, при этом модуль управления датчика OA может быть электрически связан с датчиком OA.
Кроме того, в некоторых примерах концентрацию OA и концентрацию кислорода можно оценивать по показаниям датчика OA во время СД проверки. Температуру на датчике можно оценивать по показаниям датчика температуры, расположенного на одной оси с датчиком OA относительно потока отработавших газов, текущих мимо датчика OA. Дополнительно или в других вариантах способ может содержать шаг, на котором ухудшение характеристик датчика OA определяют на основании того, что показания СД проверки выходят за пределы порогового диапазона. В некоторых примерах указанный пороговый диапазон можно устанавливать в зависимости от положения датчика OA относительно избирательно-восстановительного каталитического (ИВК) нейтрализатора. Показания от датчика OA могут включать в себя результаты СД проверки, относящиеся к указанной СД проверке, при этом результаты СД проверки могут представлять собой соотношение между одним или несколькими токами накачки, генерируемыми датчиком OA, и сохраненными значениями. В некоторых примерах способ может, в дополнение к указанным действиям или вместо них, включать в себя оповещение водителя транспортного средства, если будет определено, что произошло ухудшение характеристик датчика OA. Завершенная СД проверка может включать в себя эксплуатацию датчика OA и в первом, и во втором режиме, при этом второй режим предшествует первому режиму, при этом первый режим может включать в себя регулирование концентрации кислорода в полости датчика OA до первого уровня и измерение концентрации OA в этой полости, а второй режим включает в себя регулирование концентрации кислорода в указанной полости датчика OA до второго уровня и не измерение концентрации OA в этой полости.
В другом варианте способ может содержать шаги, на которых: исключают результаты первой завершенной после события выключения зажигания двигателя самодиагностической (СД) проверки датчика OA, исключают результаты завершенной СД проверки, если температура отработавших газов выше пороговой, и (или) концентрация кислорода в отработавших газах выходит за пределы порогового диапазона, и (или) концентрация OA в отработавших газах выше пороговой, а в иных случаях результаты завершенной СД проверки не исключают; и определяют, что произошло ухудшение характеристик датчика, только в том случае, если неисключенные результаты проверки отличаются от опорного значения более чем на пороговую величину. В некоторых примерах способ может дополнительно содержать шаг, на котором устанавливают, что СД проверка завершена, по показаниям, полученным от модуля управления датчика OA по шине СЛК, при этом модуль управления датчика OA может быть электрически связан с датчиком OA. Температура отработавших газов может представлять собой температуру отработавших газов, текущих мимо датчика OA во время СД проверки, при этом указанную температуру можно оценивать по показаниям датчика температуры, установленного совместно сдатчиком OA.
Кроме того, в некоторых примерах концентрацию кислорода и концентрацию OA в отработавших газах можно оценивать по показаниям датчика OA во время СД проверки. Дополнительно или в других вариантах, способ может содержать шаг, на котором результаты проверки корректируют на поправочный коэффициент, в основе которого лежит среднее значение концентрации OA в отработавших газах, при этом среднее значение концентрации OA рассчитывают по концентрации OA в отработавших газах, оцениваемой в течение некоего срока, причем указанный срок представляет собой часть срока СД проверки. В некоторых примерах способ может дополнительно содержать шаг, на котором подают электропитание на датчик OA от модуля управления запальной свечой после события выключения зажигания двигателя. Дополнительно или в других вариантах, способ может содержать шаг, на котором показания датчика OA получают через модуль управления датчика OA, при этом показания могут включать в себя состояние СД проверки и (или) результат СД проверки, и (или) концентрацию кислорода, и (или) концентрацию OA. Способ по п. 16, отличающийся тем, что состояние СД проверки указывает на то, была ли СД проверка завершена или нет.
В другом варианте система может содержать: первый датчик OA, расположенный в выпускной системе двигателя выше по потоку от избирательно-восстановительного каталитического (ИВК) нейтрализатора, второй датчик OA, расположенный ниже по потоку от ИВК-нейтрализатора, первый датчик температуры, расположенный на одной оси с первым датчиком OA относительно потока отработавших газов в выпускной системе, для измерения температуры отработавших газов, текущих мимо первого датчика OA, второй датчик температуры, расположенный на одной оси со вторым датчиком OA относительно потока отработавших газов в выпускной системе, для измерения температуры отработавших газов, текущих мимо второго датчика OA, и контроллер с возможностью электрической связи по шине СЛК с первым и вторым датчиками OA, при этом контроллер содержит машиночитаемые команды. Машиночитаемые команды могут включать в себя команду для определения того, что произошло ухудшение характеристик первого датчика OA и (или) второго датчика OA, по показаниям от первого датчика OA и первого датчика температуры и второго датчика OA и второго датчика температуры соответственно, при этом указанные показания могут быть сформированы во время самодиагностической проверки после выключения зажигания транспортного средства. Результат проверки, состояние проверки, а также концентрации OA и (или) концентрации кислорода в отработавших газах, отобранных датчиками OA, можно оценить по показаниям датчиков OA, а температуру отработавших газов можно оценить по показаниям, полученным от датчиков температуры.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и (или) транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и (или) функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и (или) функции могут графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и (или) свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке.
Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.