СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ РЕГЕНЕРАЦИИ БЕНЗИНОВОГО САЖЕВОГО ФИЛЬТРА
METHOD (EMBODIMENTS) AND SYSTEM FOR REGENERATING PETROL PARTICULATE FILTER

Область техники
Настоящее раскрытие в целом относится к способам и системам управления автомобильным двигателем, в частности, селективной регенерации бензинового сажевого фильтра.
Уровень техники/Раскрытие изобретения
Системы доочистки отработавших газов применяют для сбора твердых частиц из отработавших газов двигателей внутреннего сгорания. В частности, системы очистки газов могут включать в себя сажевые фильтры для поглощения твердых частиц, катализаторы окисления и катализаторы оксидов азота (NOx). Проблема с бензиновыми сажевыми фильтрами заключается в том, что твердые частицы, в основном представленные частицами углерода, засоряют фильтры, ограничивая прохождение отработавших газов. Для осуществления периодической регенерации или очистки фильтра от твердых частиц предпринимают меры, повышающие температуру отработавших газов до значений выше заданного уровня (напр., выше 600°С) для сжигания частиц углерода, накопившихся в фильтре.
Одним из способов повышения температуры отработавших газов может быть управление дроссельным клапаном на впускном коллекторе двигателя. В частности, путем закрытия/открытия дроссельного клапана можно повышать температуру отработавших газов во всех цилиндрах в ущерб экономии топлива. Бензиновые сажевые фильтры, подвергающиеся таким способам регенерации, могут устанавливаться выше по потоку от турбины и ниже по потоку от выпускного коллектора. Один из примеров подобного подхода показан Уинзором с соавторами в патенте США US 20090077954. После события сгорания с избыточным воздухом на некаталитический бензиновый сажевый фильтр, раскрытый в патенте, подаются отработавшие газы с температурами, достаточными для регенерации фильтра.
Однако, авторы настоящего изобретения распознали возможные проблемы, связанные с подобными системами. В качестве одного из примеров, в таких системах бензиновый сажевый фильтр устанавливается вне выпускного коллектора и в результате регулировка работы двигателя для повышения температуры отработавших газов негативно сказывается на экономии топлива. В качестве другого примера, применение общего большого сажевого фильтра не позволяет использовать различные средства диагностики двигателя. В случае ухудшения характеристик распыления топливной форсунки конкретного цилиндра, система с общим большим сажевым фильтром не сможет диагностировать ухудшение, так как отработавшие газы из одного цилиндра оказывают минимальный эффект на сажевый фильтр, принимающий отработавшие газы с множества цилиндров.
В одном примере проблемы, описанные выше, могут быть устранены путем направления отработавших газов из первого цилиндра через первый сажевый фильтр в первом отводном канале, отработавшие газы из второго цилиндра через второй сажевый фильтр во втором отводном канале, и регулирования работы двигателя в зависимости от ухудшения состояния сажевого фильтра, при этом различают ухудшение состояния первого и второго сажевых фильтров, исходя из синхронности пульсаций давления отработавших газов относительно событий сгорания. Контроллер двигателя может обнаружить повышенное накопление твердых частиц в сажевом фильтре или утечку в сажевом фильтре/отсутствие сажевого фильтра на отводном канале конкретного цилиндра двигателя, на основании сравнения замеренной амплитуды давления отработавших газов с пороговым значением. Таким образом, можно провести независимую диагностику отдельного сажевого фильтра на предмет накопления твердых частиц, и независимую регенерацию засоренных фильтров при помощи регулировки работы одного цилиндра, связанного с конкретным засоренным сажевым фильтром. Авторы настоящего изобретения также обнаружили, что степень засорения отдельного сажевого фильтра может говорить о засорении или ухудшении состояния топливной форсунки. Например, конкретный сажевый фильтр со степенью засорения твердыми частицами выше расчетного может означать, что форма факела распыления топлива топливной форсунки соответствующего цилиндра отклонена от нормы (из-за скопления твердых частиц в сопле форсунки), что приводит к неполному сгоранию или высокому содержанию твердых частиц на выпуске цилиндра. Повышение температуры в цилиндре для регенерации сажевого фильтра, как описано выше, также может снизить скорость накопления частиц в топливной форсунке и общее содержание твердых частиц на выпуске цилиндра. Кроме того, авторы настоящего изобретения установили, что установка отдельных сажевых фильтров внутри отводных каналов системы выпуска отработавших газов повышает степень очистки от твердых частиц в таких фильтрах по сравнению со степенью очистки в сажевых фильтрах, установленных ниже по потоку, благодаря более высокой температуре в отводном канале системы выпуска отработавших газов в отличие от других мест установки сажевых фильтров ниже по потоку в автомобилях другой компоновки.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Данное описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Раскрытие 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 чертежей
ФИГ. 1 иллюстрирует пример цилиндра двигателя в соответствии с настоящим раскрытием.
ФИГ. 2 иллюстрирует пример двигателя с отдельными сажевыми фильтрами в отводных каналах каждого из цилиндров.
ФИГ. 3 показывает подробную высокоуровневую блок-схему диагностики высокой степени засоренности твердыми частицами в сажевом фильтре, установленном в отводном канале.
ФИГ. 4А и 4В показывают блок-схемы, иллюстрирующие способ расчета пороговых значений давления и сравнения замеренных значений давления с пороговыми с целью диагностики ухудшения состояния сажевого фильтра.
ФИГ. 5А-С показывают графики, иллюстрирующие разные амплитуды на датчике давления для двигателя со стандартным бензиновым сажевым фильтром, бензиновым сажевым фильтром в ухудшившимся состоянии или бензиновым сажевым фильтром с утечкой/отсутствующим сажевым фильтром соответственно.
Раскрытие изобретения
Настоящее раскрытие касается регенерации сажевого фильтра и диагностики характеристик распыления топливной форсунки. В традиционных двигательных системах бензиновые сажевые фильтры устанавливают ниже по потоку от каталитического нейтрализатора и регенерируют путем регулировки работы двигателя для нагрева отработавших газов. Авторы настоящего изобретения предусматривают отдельные сажевые фильтры, каждый из которых устанавливается во множестве отводных каналов, соединяющих цилиндры двигателя с выпускным коллектором. Так как каждый отводной канал соединен с одним цилиндром двигателя, эффективность отдельного сажевого фильтра в отводных каналах может быть проанализирована для диагностики высокой степени накопления твердых частиц, причиной которой является конкретный цилиндр и/или форма факела распыления топлива топливной форсунки конкретного цилиндра, отклоненная от нормы.
Возвращаясь к фигурам, ФИГ. 1 иллюстрирует примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя внутреннего сгорания 111. Двигатель 111 может получать управляющие параметры от системы управления, включающей в себя контроллер 121, а также входные данные от водителя 130 автомобиля через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации сигнала ПП, пропорционального положению педали. Цилиндр 141 (также называемый "камера сгорания" в настоящем документе) двигателя 111 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным внутри них, и закрыт головкой 152 цилиндра. Головка 152 цилиндра может соприкасаться с головками других цилиндров (не показано). Рубашка охлаждения (не показана) может быть предусмотрена в головке 152 цилиндра и/или в стенках 136 камеры сгорания. Поршень 138 может соединяться с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может соединяться, по крайней мере, с одним приводным колесом пассажирского автомобиля через трансмиссионную систему. Дополнительно, стартер может соединяться с коленчатым валом 140 через маховик для возможности пуска двигателя 111.
Среди вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания преимуществами обладают варианты, предусматривающие оснащение по меньшей мере одной головки цилиндра внутренней рубашкой охлаждения. В частности, двигатели внутреннего сгорания с наддувом испытывают высокие тепловые нагрузки, чем обусловлены высокие требования к системе охлаждения.
Система охлаждения может быть воздушного типа или жидкостного типа. Тем не менее, гораздо большее количество тепла может быть отведено системой охлаждения жидкостного типа, чем системой охлаждения воздушного типа.
Для жидкостного охлаждения требуется, чтобы головка цилиндра или блок цилиндров были оснащены внутренней рубашкой охлаждения, другими словами, системой каналов подачи хладагента, проводящих хладагент через головку цилиндра или блок цилиндров. Тепло отдается хладагенту сразу внутри компонента. Хладагент подается при помощи насоса (не показан), предусмотренного в контуре охлаждения, таким образом, чтобы хладагент циркулировал внутри рубашки охлаждения. Таким образом, тепло, отдаваемое хладагенту, отводится от внутренней части головки цилиндра или блока и вновь отбирается у хладагента в теплообменнике (не показан).
Цилиндр 141 может получать впускной воздух по впускным каналам головки 152 цилиндра через ряд впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 111 помимо цилиндра 141. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, Фиг. 1 иллюстрирует двигатель 111, сконструированный с турбонагнетателем 174, предусмотренным между впускным воздушным каналом 142 и 144, а также газовой турбиной 176, предусмотренной на выпускном канале 148. Компрессор 174 может быть, по крайней мере, частично приводиться в действие газовой турбиной 176 посредством вала 180, если нагнетающее устройство сконструировано как турбонагнетатель. Однако, в других примерах, когда двигатель 111 оснащается нагнетателем, газовая турбина 176 необязательна и может быть исключена, если компрессор 174 может приводиться в действие механически при помощи мотора. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен на впускном канале двигателя для изменения уровня расхода и/или давления воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может размещаться ниже по потоку от компрессора 174, как показано на Фиг. 1, или, в качестве альтернативного варианта, выше по потоку от компрессора 174.
Среди вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания преимуществами обладают те, в которых двигатель внутреннего сгорания является атмосферным двигателем.
При этом, тем не менее, преимуществами обладают те варианты осуществления двигателя внутреннего сгорания, которые предусматривают использование нагнетательного устройства. Отработавшие газы в цилиндрах двигателя внутреннего сгорания, оснащенного турбокомпрессором, обладают существенно более высокими температурами в процессе работы двигателей внутреннего сгорания, в результате чего эффект динамической волны в системе выпуска отработавших газов в процессе перезарядки смеси, а, в частности, в момент пикового давления компрессии, выражен значительно сильнее.
Соответственно, проблема взаимодействия цилиндров в процессе перезарядки смеси представляет еще большую важность в случае с двигателями внутреннего сгорания с наддувом.
Среди вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания преимуществами обладают, в частности, те варианты, в которых предусмотрен по меньшей мере один газовый турбонагнетатель, включающий в себя турбину, расположенную в системе выпуска отработавших газов.
Преимуществом газового турбонагнетателя перед, например, механическим нагнетателем является отсутствие механического соединения или его необходимости для передачи мощности между нагнетателем и двигателем внутреннего сгорания. В то время, как механический нагнетатель получает энергию, необходимую для приведения его в действие, полностью от двигателя внутреннего сгорания, газовый турбонагнетатель использует энергию отработавших газов. Энергия, сообщаемая турбине потоком отработавших газов, используется для приведения в действие компрессора, который подает и сжимает воздух для топливной смеси, подаваемый на него, таким образом обеспечивая нагнетание в цилиндры. Может предусматриваться система охлаждения воздуха для топливной смеси, с помощью которой сжатый воздух, поступающий в зону горения, охлаждается перед попаданием в цилиндр.
Нагнетание в первую очередь предназначено для увеличения мощности двигателя внутреннего сгорания. Тем не менее, нагнетание также является удобным средством для смещения совокупности нагрузок в сторону более высоких нагрузок при схожем состоянии автомобиля, тем самым может быть снижен удельный расход топлива.
Среди вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания преимуществами обладают, в частности, те варианты, в которых предусмотрены два газовых турбонагнетателя, включающие в себя две турбины, расположенные в системе выпуска отработавших газов.
В случае, если предусмотрен один газовый турбонагнетатель, часто наблюдается резкий сброс крутящего момента при снижении частоты вращения двигателя до определенных величин. Сброс крутящего момента представляется очевидным, принимая во внимание, что давление нагнетания зависит от давления в турбине. Например, при снижении частоты вращения снижается уровень массового расхода отработавших газов и, соответственно, происходит понижение давления турбины. В результате, при низкой частоте вращения двигателя соответственно происходит понижение давления нагнетания, что приравнено к резкому падению крутящего момента.
В данном случае принципиально возможно нейтрализовать падение давление нагнетания посредством уменьшения площади поперечного сечения турбины и связанного увеличения давления турбины, что, однако, приводит к недостаткам при высокой частоте вращения турбины.
Таким образом, проблема повышения характеристик крутящего момента двигателя внутреннего сгорания с наддувом часто решается использованием более чем одного газового турбонагнетателя, другими словами, при помощи множества турбонагнетателей, установленных параллельно или последовательно, то есть множеством турбин, установленных параллельно или последовательно.
В случае, если предусмотрены два газовых турбонагнетателя, то среди вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания преимуществами обладают те варианты, в которых две турбины в общем канале выпуска отработавших газов установлены последовательно.
Последовательное соединение двух газовых турбонагнетателей, из которых один служит в качестве ступени высокого давления, а другой в качестве ступени низкого давления, диапазон характеристик компрессора может быть выгодно расширен, а именно, как в отношении потоков высокого уровня в компрессоре, так и в отношении потоков низкого уровня.
Так, в частности, становится возможным изменить пороговые значения помпажной характеристики газового турбонагнетателя, служащего в качестве ступени высокого давления, в сторону потока пониженного уровня в компрессоре, в результате чего могут быть достигнуты более высокие значения давления нагнетания даже при низких значениях уровня потока в компрессоре, что повышает характеристики крутящего момента в нижнем диапазоне частичных нагрузок. Это достигается разработкой турбины высокого давления для низких уровней массового расхода отработавших газов и обеспечением обводной линии, благодаря которой при увеличении уровня массового расхода отработавших газов повышенный объем отработавших газов идет в обход турбины высокого давления. С этой целью обводная линия ответвляется от системы выпуска отработавших газов выше по потоку от турбины высокого давления и снова входит в выпускную систему ниже по потоку от турбины, при этом на обводной линии предусматривается отсекающий узел для управления потоком отработавших газов, идущим в обход турбины.
Отдача двигателя внутреннего сгорания с организацией наддува подобным образом существенно выше, в частности в диапазоне частичных нагрузок, по отношению к подобному двигателю внутреннего сгорания с одноступенчатым нагнетанием. В качестве причины этого может также быть рассмотрен тот факт, что относительно небольшая ступень высокого давления менее инертна, чем относительно большой газовый турбонагнетатель, применяемый при одноступенчатом нагнетании, так как ротор газового турбонагнетателя меньших размеров может быстрее осуществлять ускорение и замедление.
Турбина по меньшей мере одного газового турбонагнетателя может иметь изменяемую геометрию, что допускает более полную адаптацию к соответствующему рабочему режиму двигателя внутреннего сгорания при помощи регулировки геометрии турбины или полезной площади поперечного сечения турбины. В данном случае, во впускной области турбины предусмотрены подвижные направляющие лопатки для воздействия на направление потока. В отличии от лопаток вращающегося ротора, направляющие лопатки не вращаются с валом турбины.
В случае, если турбина имеет фиксированную неизменяемую геометрию, направляющие лопатки, предусмотренные во впускной области, стационарны и абсолютно неподвижны, иначе говоря, жестко закреплены. Напротив, при изменяемой геометрии, направляющие лопатки также предусмотрены стационарно, не полностью неподвижно, а с возможность вращения вокруг своей оси, для того, чтобы оказывать воздействие на поток, поступающий на лопатки ротора.
В дополнение к цилиндру 141 на отводной канал 148 могут поступать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 111 по отводному каналу, как изображено на ФИГ. 2. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности. Датчик 128 может быть выбран из разных подходящих датчиков, обеспечивающих показания воздушно-топливного отношения в отработавших газах, как, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или ДКОГ (датчик содержания кислорода в отработавших газах) (как показан), НДКОГ (нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик NOx, НС или СО. Устройством 178 контроля выбросов может быть трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель NOx, различные устройства контроля выбросов или их сочетания.
Двигатели внутреннего сгорания оснащены различными системами доочистки отработавших газов для снижения содержания в них загрязняющих веществ. Для окисления несгоревших углеводородов и частиц углерода в системе отработавших газов может предусматриваться окислительный каталитический нейтрализатор. В двигателях с принудительным зажиганием используются каталитические фильтры, в частности, трехкомпонентные каталитические нейтрализаторы, снижающие содержание оксидов азота при помощи неокисляющихся компонентов отработавших газов, а именно, частиц углерода и несгоревших углеводородов, при этом компоненты отработавших газов одновременно окисляются. В двигателях внутреннего сгорания, работающих при избытке воздуха, иными словами, например, в двигателях с принудительным зажиганием, работающих на обедненных смесях, а в частности, в дизельных двигателях с непосредственным впрыском или в двигателях с принудительным зажиганием и непосредственным впрыском, содержание оксидов азота в отработавших газах принципиально не может быть снижено по причине отсутствия восстановителей. Для снижения содержания оксидов азота используются системы селективной каталитической нейтрализации, в которых восстановитель специально подается в отработавшие газы для селективного снижения содержания оксидов азота. Также возможно снижение содержания оксидов азота при помощи так называемых накопителей оксидов азота, также называемых НОА. В данном случае, в режиме работы двигателя на обедненных смесях оксиды азота изначально абсорбируются, иначе говоря накапливаются в каталитическом нейтрализаторе до того, как их содержание будет снижено во время фазы регенерации, например, при работе двигателя внутреннего сгорания с достехиометрическим составом смеси (λ<1) и недостаточным содержанием кислорода. Для снижения содержания сажевых частиц применяются так называемые регенеративные сажевые фильтры, которые задерживают и накапливают частицы сажи из отработавших газов. Частицы периодически сжигаются в процессе регенерации фильтра.
Согласно раскрытию, среди вариантов осуществления двигателя внутреннего сгорания преимуществами обладают те варианты, в которых предусмотрена по меньшей мере одна система доочистки отработавших газов, установленная в системе выпуска отработавших газов.
Способы доочистки отработавших газов разнятся в зависимости от вариантов осуществления выпускного коллектора и/или системы выпуска отработавших газов.
Измерение температуры отработавших газов может осуществляться с помощью одного или более температурных датчиков (не показаны), установленных в выпускном канале 148. В других случаях температура отработавших газов может определяться на основе эксплуатационных параметров двигателя, таких как частота вращения, нагрузка, воздушно-топливное отношение (ВТО), запаздывание зажигания и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может рассчитываться одним или более датчиками 128 температуры отработавших газов. Следует помнить о том, что температура отработавших газов может альтернативно определяться комбинацией перечисленных в настоящем документе способов определения.
Каждый цилиндр двигателя 111 может включать в себя один или более впускных клапана и один или более выпускных клапана. Например, цилиндр 141 изображен с по меньшей мере одним впускным тюльпанообразным клапанном 150 и по меньшей мере одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 141. В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 111, включая цилиндр 141, могут включать в себя по меньшей мере два впускных тюльпанообразных клапана, установленных в верхней части цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 121 при приведении в действие кулачком посредством системы 151 кулачкового привода. Подобным же образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 121 посредством системы 153 кулачкового привода. Системы 151 и 153 кулачкового привода могут включать в себя один или более кулачков и могут применять одну или более систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которые могут управляться контроллером 121 для регулировки работы клапанов. Функционирование впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может быть определено с помощью датчиков 155 и 157 (не показаны) положения клапана и/или распределительного вала соответственно. В других вариантах осуществления управление впускным и/или выпускным клапаном может быть осуществлено посредством системы электропривода клапанов. Например, цилиндр 141 в других случаях может включать в себя впускной клапан, управляемый системой электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый системой кулачкового привода, содержащей систему ППК и/или ИФКР. Еще в других вариантах впускным и выпускным клапанами могут управлять с помощью общего привода клапанов или приводной системы, или с помощью привода системы изменения фаз газораспределения или приводной системы. Кулачковое распределение может регулироваться (посредством установки опережения и запаздывания системы ИФКР) для регулировки обеднения в двигателе совместно с потоком через систему рециркуляции отработавших газов (РОГ), тем самым уменьшая число переходных режимов системы РОГ и улучшая характеристики двигателя.
Цилиндр 141 может обладать степенью сжатия, т.е. соотношением объемов, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке и верхней мертвой точке. Традиционно степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, при использовании различных видов топлива, степень сжатия может быть выше. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также может возрастать при применении непосредственного впрыска благодаря его воздействию на детонацию.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 111 может включать в себя свечу зажигания 192 для инициирования горения. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания в камере 141 при помощи свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 121 в определенных эксплуатационных режимах. Однако, в некоторых вариантах осуществления, свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, когда в двигателе 111 сгорание инициируется путем самовозгорания или впрыском топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В качестве не имеющего ограничительного характера примера цилиндр 141 изображен с одной топливной форсункой 166. Топливная форсунка 166 изображена в непосредственном соединении с цилиндром 141 для непосредственного впрыска топлива пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ШИВТ), полученного от контроллера 121 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно, как непосредственный впрыск (НВ) топлива в цилиндр 141 сгорания. Несмотря на то, что на ФИГ. 1 форсунка 166 изображена как форсунка с боковой подачей топлива, она также может быть расположена над поршнем, например, рядом со свечей 192 зажигания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 166 из топливной системы 80 высокого давления, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. В других случаях подача топлива может быть осуществлена с помощью одноступенчатого топливного насоса при пониженном давлении, и в таком случае синхронизация непосредственного впрыска топлива может быть более ограниченной во время такта сжатия, в сравнении с использованием топливной системы высокого давления. Более того, несмотря на то, что это не изображено на фигуре, топливные баки могут быть оборудованы датчиком давления, генерирующим сигнал на контроллер 121. Следует помнить о том, что в другом варианте осуществления форсунка 166 может являться топливной форсункой распределительного впрыска, подающей топливо во впускной канал выше по потоку от цилиндра 141. Несмотря на то, что ФИГ. 1 изображает двигатель с искровым зажиганием, настоящее раскрытие также совместимо и с двигателем с самовоспламенением.
В соответствии с вышеуказанным описанием ФИГ. 1 изображает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом включать в себя собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.д.
Хотя это не показано, следует помнить о том, что двигатель также может быть оснащен одним или более каналами рециркуляции отработавших газов для отвода, по крайней мере, части отработавших газов от системы выпуска отработавших газов на впуск двигателя. Таким образом, путем рециркуляции части отработавших газов, можно повлиять на обеднение смеси, что может повысить эксплуатационные характеристики двигателя, снижая уровень возникновения детонации двигателя, пиковые показатели температуры и давления сгорания, потери на дросселирование, а также выбросы NOx. Один или более каналов системы РОГ могут включать в себя канал РОГ низкого давления, соединенный со впуском двигателя выше по потоку от компрессора турбонагнетателя и системой выпуска отработавших газов двигателя ниже по потоку от турбины, и предназначенный для обеспечения РОГ низкого давления. Один или более каналов системы РОГ могут также включать в себя канал РОГ ВД, соединенный со впуском двигателя ниже по потоку от компрессора турбонагнетателя и системой выпуска отработавших газов двигателя выше по потоку от турбины, и предназначенный для обеспечения РОГ высокого давления (ВД). В одном из примеров, поток РОГ ВД может обеспечиваться при таких условиях, как отсутствие наддува от турбонагнетателя, в то время, как поток РОГ НД может обеспечиваться при таких условиях, как наличие наддува от турбонагнетателя и/или при температурах отработавших газов выше пороговых значений. Поток РОГ НД, проходящий через канал РОГ НД, может быть отрегулирован при помощи клапана системы РОГ НД, причем поток РОГ ВД, проходящий через канал РОГ ВД, может быть отрегулирован при помощи клапана системы РОГ ВД (не показан).
Контроллер 121 показан на ФИГ. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода-вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110 в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 114 и шину данных. Контроллер 121 выполнен с возможностью получения различных сигналов от датчиков, соединенных с двигателем 111, в дополнение к вышеуказанным сигналам, включая измерение массового расхода подаваемого воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; сигнала профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 Холла, соединенного с коленчатым валом 140; и положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе от датчика 124. Из сигнала ПЗ контроллер 121 может генерировать сигнал частоты вращения двигателя, ЧВД, об/мин. Сигнал абсолютного давления в коллекторе (АДК) от датчика давления в коллекторе может использоваться для индикации вакуума или давления во впускном коллекторе. Среди еще других датчиков могут быть датчики уровня топлива и состава топлива, соединенные с топливным баком (баками) топливной системы.
Постоянное запоминающее устройство 110 электронного носителя данных может быть запрограммирован с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой инструкции, выполняемые микропроцессором 106, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде.
ФИГ. 1 имеет отношение к двигателю внутреннего сгорания, оснащенному множеством цилиндров, датчиков и трактов. Далее, фокус внимания настоящего раскрытия перемещают к ФИГ. 2, имеющей отношение к двигателю внутреннего сгорания, оснащенному множеством цилиндров, каждый из которых соединен с отводным каналом отработавших газов, включая бензиновый сажевый фильтр (БСФ).
ФИГ. 2 схематическая иллюстрация примера двигателя 200 внутреннего сгорания с отдельными сажевыми фильтрами 264A-D в отводных каналах 262A-D от цилиндров 248A-D двигателя 200. Настоящая конфигурация двигателя 200 показана с четырьмя цилиндрами. Тем не менее, также может использоваться двигатель другой конфигурации с большим или меньшим числом цилиндров. Более того, двигатель 200 может служить примером двигателя 111 на ФИГ. 1 в некоторых вариантах осуществления.
Как показано на ФИГ. 2 двигатель 200 включает в себя впускной коллектор 220 с впускным воздушным каналом 222, ведущим к фильтру 224. Устройство управления расходом газа (напр., впускной дроссель 226) может быть установлено ниже по потоку от воздушного фильтра 224 для управления расходом воздуха на блок 240 цилиндров. В качестве примера, впускная заслонка 226 может быть открытой при внезапном увеличении нагрузки на двигатель и закрытой при резком снижении нагрузки на двигатель. Воздух на впуске может проходить через дроссельную заслонку 226 в компрессор 227 турбонагнетателя. Сжатый впускной воздух может проходить через впускной тракт 230 двигателя на впускные клапаны 242A-D цилиндра двигателя. В качестве примера, впускные клапаны 242A-D двигательного цилиндра могут регулировать расход воздуха на цилиндры 248A-D двигателя в зависимости от скорости вращения двигателя, нагрузки на двигатель и/или ВТО.
Поток рециркулирующих отработавших газов (РОГ) может проходить из канала 270 системы РОГ через впускной регулирующий клапан 280 системы РОГ во впускной тракт 232 системы РОГ двигателя, и на впускные клапаны 244A-D РОГ на двигательном цилиндре. Как видно из настоящего варианта осуществления, впускной тракт 230 двигателя отделен от впускного канала 232 РОГ двигателя, и смешение двух газовых потоков не допускается до того, как они достигнут соответствующих клапанов на цилиндрах двигателя. Тем не менее, в других вариантах осуществления два газовых потока могут смешиваться и попадать в общий канал, ведущий на один клапан, регулирующий объем воздуха на впуске цилиндра. Несмотря на иллюстрацию системы РОГ ВД (напр., когда отработавшие газы отбираются выше по потоку от турбины 229 турбонагнетателя и поступают на впускной тракт ниже по потоку от компрессора 227 через канал 270 системы РОГ), следует понимать, что двигатель 200 может включать в себя дополнительные или альтернативные конфигурации систем РОГ. Например, двигатель 200 может включать в себя систему РОГ низкого давления (напр., когда отработавшие газы отбираются ниже по потоку от турбины 229 и поступают на впускной тракт выше по потоку от компрессора 227) в некоторых примерах.
Цилиндры 248A-D двигателя, расположенные в блоке 240 цилиндров, получают топливо от соответствующих топливных форсунок 246A-D. Отводные каналы 262A-D соединены с соответствующими цилиндрами 248A-D двигателя с одной стороны и объединяются в тракт 266 выпускного коллектора в качестве части выпускного коллектора 260 с другой стороны. Отработавшие газы из выпускного коллектора 260 селективно направляют через канал 270 системы РОГ и/или турбину 229. Отработавшие газы, направляемые через турбину 229 далее подается на одно или более устройств доочистки отработавших газов, например, на трехкомпонентный каталитический нейтрализатор 272 (ТКН). В типичных системах отработавших газов общий большой сажевый фильтр может размещаться ниже по потоку от ТКН. Как показано на Фиг. 2, каждый из отдельных сажевых фильтров 264A-D может размещаться в каждом отдельном отводном канале 262A-D цилиндров 248A-D двигателя. Вследствие этого, отработавшие газы, поступающие от первого цилиндра, проходят только через первый сажевый фильтр (напр., отработавшие газы из цилиндра 248А проходят только через сажевый фильтр 264А). Другими словами, на сажевый фильтр поступают отработавшие газы с конкретного цилиндра (напр., на сажевый фильтр 264А поступают отработавшие газы только с цилиндра 248А). Таким образом, множество отдельных сажевых фильтров, размер которых может быть меньше сажевых фильтров, включенных в типичные системы отработавших газов, может быть включено в двигатель 200 вместо общего большого сажевого фильтра, обычно размещаемого ниже по потоку от ТКН в других автомобилях. Следует понимать, что двигатель 200 может включать в себя отдельные сажевые фильтры в дополнение к общему большому сажевому фильтру, расположенному ниже по потоку от ТКН в других примерах. Бензиновые сажевые фильтры 264A-D могут содержать материалы, применяемые для улавливания и/или удаления твердых частиц из отработавших газов, проходящих через фильтры.
Как изображено, датчик 268 давления отработавших газов размещается выше по потоку от ТКН 272 и турбины 229 в выпускном коллекторе 260, ниже по потоку от последнего сажевого фильтра (напр., фильтра 264D). Несмотря на это, следует понимать, что другие компоновки устройств доочистки, турбин и датчиков давления отработавших газов могут предусматриваться в других примерах двигателя 200. Например, датчик 268 давления отработавших газов может быть размещен ниже по потоку от турбины 229. Отработавшие газы из отводных каналов цилиндров смешиваются в выпускном коллекторе 260. Отработавшие газы из каждого отводного канала проходят через датчик 268 давления отработавших газов и могут поступать на канал 270 РОГ или на ТКН 272. Канал 270 РОГ направляет отработавшие газы на впускной регулирующий клапан 280 системы РОГ. ТКН 272 преобразовывает вредные компоненты, содержащиеся в отработавших газах, в более безопасные составляющие перед выпуском отработавших газов в атмосферу.
Датчик 268 давления измеряет давление отработавших газов в выпускном коллекторе 260. Датчик 268 давления может определять давление отработавших газов, поступающих из конкретного двигательного цилиндра (напр., когда отработавшие газы поступают из цилиндра через соответствующий отводной канал в выпускной коллектор), исходя из времени зажигания. Время зажигания может согласовываться с событием зажигания конкретного цилиндра для того, чтобы измерения давления соотносились с событием зажигания конкретного цилиндра. Частота, с которой производится измерение уровня сигнала датчика давления, может быть избирательной и может быть согласована с событиями зажигания конкретного цилиндра. В одном из примеров измерение уровня сигнала датчика давления может производиться каждый раз, когда на контроллер приходит сигнал профиля зажигания (ПЗ). Сигнал ПЗ может генерироваться датчиком коленчатого вала, таким, как датчик 120 Холла на ФИГ. 1, каждый раз, когда зубец (или просвет) колеса, соединенного с коленчатым валом, оказывается напротив датчика Холла. Так как положение коленчатого вала согласуется с событием зажигания в конкретном цилиндре, положение может быть использовано для определения, событие зажигания в каком конкретном цилиндре соответствует измерению уровня сигнала датчика давления в данном конкретном положении коленчатого вала.
Измерение давления отработавших газов из конкретного цилиндра предоставляет данные для обнаружения высокого уровня накопления твердых частиц в сажевых фильтрах 264A-D. В качестве примера, если амплитуда давления отработавших газов из конкретного цилиндра, измеренная датчиком 268 давления, оказывается ниже расчетного и/или среднего значения амплитуды давления отработавших газов, значит уровень засорения конкретного сажевого фильтра данного цилиндра может быть определен, как выше расчетного и/или допустимого уровня накопления твердых частиц. Поэтому, исходя из измерений, получаемых с датчика 268 давления, контролер может инициировать регенерацию конкретного сажевого фильтра, реагируя на обнаружение высокого уровня накопления твердых частиц в данном сажевом фильтре. В вышеприведенном примере расчетное значение амплитуды давления отработавших газов может быть предопределенным значением, основанным на одном или более параметров, таких, как функция воздушной массы и среднее значение амплитуды давления отработавших газов для каждого цилиндра за определенный период времени (напр., определенное число циклов двигателя). Измеренное значение амплитуды давления отработавших газов цилиндра ниже пороговых значений может говорить об ухудшившемся состоянии топливной форсунки, связанной с цилиндром (напр., топливной форсунки, впрыскивающей топливо в данный цилиндр). В ответ на такое определение ухудшившегося состояния топливной форсунки может быть отдана команда на регулировку двигателя для того, чтобы устранить эффект воздействия топливной форсунки в ухудшившемся состоянии (напр., повышенный уровень накопления твердых частиц на сажевом фильтре в результате повышенного выхода твердых частиц из топливной форсунки в ухудшившемся состоянии), в некоторых вариантах осуществления регулировка двигателя может предусматривать запаздывание момента зажигания для повышения температуры в цилиндре и регенерации сажевого фильтра и/или очистки топливной форсунки от засорения. Детальное описание данного примера следует ниже в контексте ФИГ. 3, 4А и 4В.
В качестве другого примера, состояние сажевого фильтра, связанного с цилиндром, может быть диагностировано, как ухудшившееся в результате определения, что амплитуда давления отработавших газов такого данного цилиндра выше расчетных показателей амплитуды давления отработавших газов для этого цилиндра и/или средних показателей амплитуды давления отработавших газов. Сажевый фильтр в ухудшенном состоянии может подразумевать поврежденный сажевый фильтр (напр., утечка в сажевом фильтре, который не улавливает расчетный объем твердых частиц или по другой причине пропускает дополнительный объем твердых частиц) и/или отсутствие сажевого фильтра в отводном канале данного цилиндра. В ответ на такое событие контроллер двигателя может генерировать команду на регулировку двигателя, включая, в числе прочего, формирование диагностического кода неисправности, связанным с отсутствующим сажевым фильтром, активацию сигнала об отсутствующем сажевом фильтре, отключение цилиндра и т.д. Детальное описание данного примера следует ниже в контексте ФИГ. 3, 4А и 4В.
ФИГ. 3 является подробной высокоуровневой блок-схемой, иллюстрирующей пример способа 300 определения высокой степени засоренности твердыми частицами в сажевом фильтре, установленном в отводном канале цилиндра двигателя, основываясь на сравнении замеренной амплитуды давления отработавших газов с пороговым значением. Пороговое значение может основываться на расчетном значении давления отработавших газов (напр., на основе функции воздушной массы) и/или среднем значении давления отработавших газов, рассчитанном для всех цилиндров двигателя за определенный период времени, и значениях поля допусков.
Способ 300 может начинаться с определения эксплуатационных параметров двигателя на шаге 302. На шаге 304 способ 300 включает определение устойчивости режима работы автомобиля. В качестве одного примера, работа автомобиля может считаться устойчивой, если нагрузка, скорость вращения, об/мин, искра и/или другие параметры остаются постоянными в течение порогового периода времени (напр., две секунды). Если режим работы автомобиля не устойчив (напр., «НЕТ» на шаге 304), то способ возвращается к шагу 302 и повторяет процедуру до тех пор, пока режим работы автомобиля не будет устойчивым в течение порогового периода времени. Если режим работы автомобиля устойчив (напр., «ДА» на шаге 304), то способ 300 переходит к шагу 306 для измерения фактической амплитуды давления отработавших газов (напр., при помощи датчика 268 давления отработавших газов на ФИГ. 2). Измерение амплитуды давления отработавших газов может включать произведение замера давления отработавших газов во время такта выпуска каждого цилиндра, при этом каждый замер включает один или более импульсов давления, связанных с выпуском цилиндра, как показано на шаге 308. Следует понимать, что измерения давления отработавших газов могут быть непрерывными (напр., когда сигнал с датчика давления отработавших газов поступает непрерывно, а единичный замер является определенной порцией выходного сигнала с датчика) или могут производиться только во время замера. Как показано на шаге 310, амплитуды импульсов давления в единичном замере амплитуды давления отработавших газов могут быть связаны с конкретным цилиндром и основываться на сравнении момента замера и/или времени, когда происходили импульсы давления, с временем зажигания каждого цилиндра. Так как импульсы амплитуды давления отработавших газов (напр., пики в сигнале с датчика давления отработавших газов) могут происходить в результате вхождения отработавших газов в выпускной коллектор с отдельного цилиндра во время такта выпуска этого цилиндра, то замер амплитуды давления отработавших газов, произведенный в определенное время, могут быть связан с конкретным цилиндром, послужившим причиной импульса давления отработавших газов в тот момент времени.
На шаге 312 способ 300 предусматривает сравнение фактических значений замеренной амплитуды давления отработавших газов с пороговым значением. Как показано на шаге 314, пороговое значение может основываться на расчетном значении амплитуды давления отработавших газов и значениях зоны пороговых значений (напр., диапазоне значений давления отработавших газов, в котором наивысшим значением давления отработавших газов является верхний порог зоны пороговых значений, а низшим значением давления отработавших газов является нижний порог зоны пороговых значений). Например, фактическая амплитуда давления отработавших газов может быть проанализирована для определения, превышает ли фактическая амплитуда давления отработавших газов сумму значений расчетной амплитуды давления отработавших газов и верхнего порога зоны пороговых значений, или является ниже суммы значений расчетной амплитуды давления отработавших газов и нижнего порога зоны пороговых значений. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, пороговые значения могут основываться на среднем значении амплитуды давления отработавших газов и значениях зоны пороговых значений, как показано на шаге 316. Например, фактическая амплитуда давления отработавших газов может быть проанализирована для определения, превышает ли фактическая амплитуда давления отработавших газов сумму средних значений амплитуды давления отработавших газов (напр., средних значений амплитуды давления отработавших газов, замеренных во всех цилиндрах, и/или за определенных период времени) и верхнего порога зоны пороговых значений, или является ниже суммы средних значений амплитуды давления отработавших газов и нижнего порога зоны пороговых значений.
На шаге 318 способ 300 предусматривает определение степени засорения сажевого фильтра и/или состояние конкретного связанного цилиндра, основываясь на сравнении, предусмотренном на шаге 312. Например, измеренное значение фактической амплитуды давления, являющееся ниже расчетного и/или среднего значения амплитуды давления отработавших газов плюс нижнее значение зоны пороговых значений, может говорить о том, что сажевый фильтр, связанный с цилиндром, в связи с которым было произведено измерение, засорен твердыми частицами. Засоренный сажевый фильтр может препятствовать потоку отработавших газов, что служит причиной того, что значения давления отработавших газов, замеренные ниже по потоку от фильтра, ниже расчетных/средних значений. Наоборот, измеренное значение фактической амплитуды давления, превышающее расчетное и/или среднее значение амплитуды давления отработавших газов плюс верхнее значение зоны пороговых значений, может говорить о том, что сажевый фильтр, связанный с цилиндром, в связи с которым было произведено измерение, отсутствует или в нем присутствует утечка/его состояние ухудшилось. Отсутствующий фильтр или фильтр с утечкой не может создавать препятствие потоку отработавших газов до такой степени, как нормально функционирующий/присутствующий сажевый фильтр без утечки или ухудшившегося состояния, таким образом служа причиной того, что значения давления отработавших газов, замеренные ниже по потоку от фильтра, превышают расчетные/средние значения. Замеренное значение фактической амплитуды давления отработавших газов, которое находится в пределах поля значений расчетной и/или средней амплитуды давления отработавших газов (напр., между значениями расчетной и/или средней амплитуды давления отработавших газов плюс нижний порог зоны пороговых значений и значениями средней амплитуды давления отработавших газов плюс верхний порог зоны пороговых значений), может говорить о том, что сажевый фильтр, связанный с цилиндром, в связи с которым было произведено измерение, функционирует нормально (напр., присутствует на месте, не имеет утечки или не находится в ухудшенном состоянии, и не засорен). Как показано на шаге 320, способ 300 предусматривает выборочное выполнение регулировки двигателя для корректировки связанного цилиндра, основываясь на степени засорения/состоянии сажевого фильтра данного конкретного цилиндра. Описание примера регулировки двигателя приведено ниже в контексте ФИГ. 4В. Следует понимать, что один или более шагов способа 300 могут применяться к каждому цилиндру для диагностики сажевых фильтров, связанных с каждым цилиндром. Например, шаги 306-320 могут выполняться для каждого такта выпуска перед тем, как вернуться к шагам 302 или 304 в некоторых вариантах осуществления. В дополнительных или альтернативных вариантах осуществления шаги 306-320 могут быть выполнены для определения состояния сажевого фильтра, связанного с одним из двигательных цилиндров, и способ может осуществить возврат к шагу 302 (напр., после выборочного выполнения регулировки двигателя) перед выполнением шагов 306-320 для другого цилиндра или произведением другого замера амплитуды давления отработавших газов.
ФИГ. 4А-4В иллюстрируют пример способа 400 диагностики сажевых фильтров и выборочного выполнения регулировки двигателя по результатам диагностики. Например, шаги способа 400 могут выполняться в процессе и/или в качестве части одного или более шагов способа 300 на ФИГ. 3. На шаге 402. способ 400 предусматривает сравнение фактических значений амплитуды давления отработавших газов с пороговыми значениями. Например, фактическая амплитуда давления отработавших газов может быть измерена способом, описанным в контексте шага 306 на ФИГ. 3. Для того, чтобы сравнить значения фактической амплитуды давления отработавших газов с пороговыми значениями, может потребоваться выполнение одной или более процедур А и В. Как показано ниже, в большой степени процедуры А и В могут выполняться одновременно и/или в ответ на одинаковое определение устойчивой работы двигателя (напр., как определено для шага 304 на ФИГ. 3) в некоторых примерах. Тем не менее, в других вариантах осуществления данной системы процедуры А и В могут выполняться в качестве альтернативы друг другу (напр., только процедура А или только процедура В может быть выполнена в ответ на определение устойчивой работы двигателя на шаге 304 на ФИГ. 3).
ЕХР
ЕХР
ЕХР
ЕХР
ЕХР
EXPN
ACTN
ЕХР
EXPN
DIFFN
DIFFN
ЕХР
ACTN
Выполнение сначала процедуры А на шаге 404 может предусматривать расчет расчетного значения амплитуды давления отработавших газов для конкретного цилиндра (Р) (напр., на основе функции воздушной массы, где на воздушную массу может оказывать воздействие скорость вращения двигателя, нагрузка на двигатель и/или ВТО). Следует понимать, что в некоторых примерах расчетное значение амплитуды давления отработавших газов может быть предопределенным и/или определено до начала процедуры А. В некоторых вариантах осуществления значение Р может быть одинаковым для каждого цилиндра (напр., получая в результате только одно значение Р). Например, значение Р может быть выбрано в диапазоне от 7,5 дюймов рт. ст. (0,0253 МПа) до 13 дюймов рт.ст. (0,044 МПа), исходя из конфигурации двигателя и/или эксплуатационных параметров двигателя в некоторых примерах. В других вариантах осуществления, значение Р может быть разным для каждого цилиндра (напр., в результате получая расчет значения P для каждого цилиндра N). После расчета расчетного значения давления отработавших газов для цилиндров двигателя способ 400 переходит к шагу 406. На шаге 406 метод 400 может сравнивать значения P и Р для конкретного цилиндра (или P в случае расчета расчетного значения амплитуды давления для каждого цилиндра) с целью расчета перепада давления (P) между двумя значениями. Значение P равняется разнице между значениями Р и P.
AVG
AVG
AVG
SIGN
ACTN
SIGN
ACTN
AVG
В соответствии с приведенным выше описанием, способ 400 может дополнительно или в качестве альтернативного варианта включать в себя процедуру В. На шаге 408 процедура В может предусматривать измерение среднего общего значения амплитуды давления отработавших газов в цилиндрах (P). Значение P может являться статистическим средним, рассчитанным путем измерения амплитуды давления отработавших газов для всех цилиндров за определенных период времени (напр., 5 секунд). В других вариантах осуществления значение P может являться средневзвешенным значением, средним измеренным значением амплитуды давления отработавших газов для конкретного цилиндра или совершенно другим средним значением. На шаге 410 способ 400 может предусматривать расчет значения P для конкретного цилиндра N, связанного с фактическим измеренным значением амплитуды давления отработавших газов P. Значение P равняется разнице между значениями P и P. В ответ на выполнение процедуры А и/или процедуры В способ 400 переходит к шагу 412, изображенному на ФИГ. 4 В.
DIFFN
SIGN
DIFFN
DIFFN
ACTN
ACTN
ехр
N
DIFFN
На шаге 412 способ 400 предусматривает сравнение значения P и/или P для конкретного цилиндра N с первым пороговым значением. В качестве одного примера, в целях процедуры А (напр., для сравнения со значением P), первое пороговое значение (напр., 2 дюйма рт. ст. (0,0067 МПа)) может основываться на зоне пороговых значений. Если значение P выше первого порогового значения, то цилиндр N может служить причиной серьезного перепада давления из-за засорения сажевого фильтра, препятствующего потоку отработавших газов. Например, сажевый фильтр может засоряться из-за ухудшения факела распыления топлива топливной форсункой и высокого объема твердых частиц на выходе (напр., в топливной форсунке может присутствовать небольшое засорение, отклоняющее форму факела распыления, и заставляя его производить крупные капли топлива, полностью не сгорающие). В таком примере, когда значение P выше первого порогового значения, значение P цилиндра N может оказаться настолько ниже значения Р, чтобы говорить о загрязнении сажевого фильтра, связанного с цилиндром N (БСФ). Соответственно, в ответ на определение, что значение P выше порогового значения (напр., "ДА" на шаге 412), способ переходит к шагу 414 для диагностики сажевого фильтра, связанного с цилиндром N, как засоренного.
SIGN
SIGN
ACTN
AVG
SIGN
DIFFN
SIGN
DIFFN
DIFFN
SIGN
В качестве дополнительного или альтернативного примера, в целях процедуры В (напр., для сравнения со значением P), первое пороговое значение (напр., 2 дюйма рт.ст. (0,0067 МПа)) может основываться на зоне пороговых значений. В некоторых вариантах осуществления зона пороговых значений и/или пороговое значение для процедуры В может равняться зоне пороговых значений и/или пороговому значению для процедуры А. Однако, зона пороговых значений и/или пороговое значение для процедуры В может отличаться от зоны пороговых значений и/или порогового значения для процедуры А в других вариантах осуществления. Если значение P для цилиндра N выше порогового значения, то значение P может быть определено, как настолько ниже значения P, чтобы говорить о засоренном сажевом фильтре, связанном с цилиндром 1М, и способ может перейти к шагу 414, описанному выше. Следует понимать, что способ 400 может перейти к шагу 414 в случае, если одно из значений P или P выше первого порогового значения в некоторых примерах. В других примерах способ 400 может перейти к шагу 414 только в случае, если оба значения P и P выше первого порогового значения. Тем не менее, еще в других примерах, в которых выполняется только одна процедура А или В для сравнения фактического значения амплитуды давления отработавших газов с пороговым значением, способ 400 может перейти к шагу 414 только, если расчетное значение для выполненной процедуры (напр., P Для процедуры А или P для процедуры В) выше первого порогового значения.
SIGN
DIFFN
На шаге 416 способ может предусматривать регенерацию бензинового сажевого фильтра, связанного с цилиндром N. Для регенерации сажевого фильтра и/или, в противном случае, устранения воздействия/эффекта засоренного сажевого фильтра, способ может перейти к шагу 418 для регулировки текущих эксплуатационных параметров двигателя. Регулировка двигателя на шаге 418 может быть осуществлена только в отношении двигательных цилиндров с сажевыми фильтрами в ухудшившемся состоянии, и не в отношении цилиндров без фильтров в ухудшившемся состоянии. Например, регулировка двигателя может предусматривать повышение температуры в двигательном цилиндре N путем установки запаздывания момента зажигания и увеличение подачи воздуха в цилиндр N. Таким образом, температура на сажевом фильтре может быть повышена для очистки фильтра от излишков твердых частиц, и/или может быть очищена топливная форсунка в ухудшившемся состоянии, вызывающая излишнее засорение сажевого фильтра, для предотвращения дальнейшего засорения данного сажевого фильтра. Регулировка эксплуатационных параметров двигателя может быть произведена в отношении конкретного двигательного цилиндра (цилиндров) с сажевым фильтром с высокой степенью засорения твердыми частицами, в то время, как остальные цилиндры могут продолжать работать при текущих эксплуатационных параметрах. После выполнения каких-либо регулировок двигателя способ может вернуться к сравнению других показателей амплитуды давления отработавших газов (напр., для другого цилиндра) с пороговыми показателями. В некоторых вариантах осуществления способ может включать в себя определение, обнаруживалось ли засорение сажевого фильтра, связанного с цилиндром N, также и в предыдущем цикле способа 400 (напр., в непосредственно предшествующем цикле и/или в последнем цикле способа для соответствующего цилиндра). В ответ на определение того факта, что сажевый фильтр БСФМ по-прежнему засорен даже после выполнения регенерации в последнем цикле способа 400, может быть сформирован диагностический код неисправности и/или активирован сигнал, предупреждающий о неисправном сажевом фильтре. Следует понимать, что диагностика засоренного сажевого фильтра может дополнительно или в качестве альтернативного варианта привести к диагностике неисправной топливной форсунки цилиндра (напр., накопление твердых частиц в топливной форсунке, вызывающее отклонение формы факела распыления). Соответственно, в некоторых вариантах осуществления может быть сформирован дополнительный или альтернативный диагностический код неисправности, предупреждающий о неисправной топливной форсунке, в ответ на превышение первого порогового значения значениями P и/или P на шаге 412.
SIGN
DIFFN
DIFFN
SIGN
ACTN
ЕХР
ЕХР
DIFFN
ACTN
ЕХР
DIFFN
В случае, если значения P и/или P не превышают первое пороговое значение (напр., "НЕТ" на шаге 412), способ переходит к шагу 420. На шаге 420 способ 400 подразумевает сравнение значений P и/или P со вторым пороговым значением. В качестве примера, для процедуры А второе пороговое значение (напр., 0,1 дюйма рт.ст. (0,0003 МПа)) может быть ниже первого порогового значения. В некоторых примерах зона пороговых значений может быть связана как с первым, так и со вторым пороговым значением. Например, если первое пороговое значение равно 2 дюймам рт. ст. (0,0067 МПа), а второе пороговое значение равно 0,1 дюйма рт. ст. (0,0003 МПа), то зона пороговых значений может быть представлена диапазоном от 0,1 дюйма рт. ст. (0,0003 МПа) до 2 дюймов рт. ст. (0,0067 МПа) (т.е. диапазоном шириной 1,9 дюйма рт. ст. (0,0064 МПа)), и таким образом, расчетное значение P находится между (Р+0,1) and (Р+2) (для процедуры А). Если значение P ниже второго порогового значения, то значение P может быть выше значения Р на величину, достаточно высокую, чтобы говорить о том, что в сажевом фильтре имеется утечка или он отсутствует. Соответственно, способ может перейти к шагу 422 для диагностики сажевого фильтра, связанного с цилиндром N (напр., BCON), как имеющего утечку, отсутствующего или в ухудшившемся состоянии, если значение P ниже второго порогового значения (напр., «ДА» на шаге 420).
ACTN
ЕХР
ЕХР
SIGN
ACTN
AVG
SIGN
В качестве дополнительного или альтернативного примера, в целях процедуры В, второе пороговое значение (напр., -1 дюйм рт. ст. (-0,0033 МПа)) может отличаться от первого порогового значения и/или отличаться от первого порогового значения для процедуры А. Например, если первое пороговое значение равно 2 дюймам рт. ст. (0,0067 МПа), а второе пороговое значение равно -1 дюйм рт. ст. (-0,0033 МПа), то зона пороговых значений может быть представлена диапазоном от -1 дюйм рт. ст. (-0,0033 МПа) до 2 дюймов рт. ст. (0,0067 МПа) (т.е. диапазоном шириной 3 дюйма рт. ст. (0.0101 МПа), и таким образом, расчетное значение P находится между (Р-1) и (Р+2) (для процедуры В). Если значение P ниже второго порогового значения, то значение P может быть выше значения P на величину, достаточно высокую, чтобы говорить о том, что в сажевом фильтре имеется утечка или он отсутствует. Соответственно, способ может перейти к шагу 422 для диагностики сажевого фильтра, связанного с цилиндром N, как имеющего утечку, отсутствующего или в ухудшившемся состоянии, если значение P ниже второго порогового значения (напр., «ДА» на шаге 420).
SIGN
DIFFN
SIGN
DIFFN
DIFFN
SIGN
SIGN
DIFFN
SIGN
DIFFNC
SIGN
Следует понимать, что способ 400 может перейти к шагу 422 в случае, если одно из значений P или P ниже второго порогового значения в некоторых примерах. В других примерах способ 400 может перейти к шагу 422 только в случае, если оба значения P и P ниже второго порогового значения. Тем не менее, еще в других примерах, в которых выполняется только одна процедура А или В для сравнения фактического значения амплитуды давления отработавших газов с пороговым значением, способ 400 может перейти к шагу 422 только, если расчетное значение для выполненной процедуры (напр., P для процедуры А или P Для процедуры В) ниже второго порогового значения. Следует понимать, что определение на шаге 412 и определение на шаге 420 может зависеть от сравнения разных значений с соответствующим пороговым значением. Например, определение на шаге 412 может зависеть только от сравнения значения P с первым пороговым значением, в то время, как определение на шаге 420 может зависеть только от сравнения значения P со вторым пороговым значением. В других примерах определение на шаге 412 может зависеть от сравнения обоих значений P и P первым пороговым значением, в то время, как определение на шаге 420 может зависеть только от сравнения значения P со вторым пороговым значением. В процессе данного цикла способа 400 могут быть выполнены любые подходящие комбинации сравнений.
На шаге 424 способ 400 может предусматривать активацию светового индикатора (напр., на инструментальной панели автомобиля), формирование диагностического кода неисправности (ДКН) и/или в противном случае сигнализацию для водителя или пассажира автомобиля или системы автомобиля о том, что поглощающий фильтр цилиндра N не функционирует нормально (напр., имеет утечку, отсутствует и т.д.). На шаге 426 способ 400 предусматривает регулировку текущих эксплуатационных параметров двигателя. Например, регулировка на шаге 426 может включать в себя выполнение регулировки, отличной от регулировки, произведенной на шаге 418, такой, как блокировка цилиндра, связанного с сажевым фильтром в ухудшившемся состоянии (напр., отключение впрыска топлива в данный цилиндр, прекращение подачи воздуха в данный цилиндр и т.д.). После выполнения каких-либо регулировок двигателя способ может вернуться к сравнению других показателей амплитуды давления отработавших газов (напр., для другого цилиндра) с пороговыми показателями.
SIGN
DIFFN
Если значение P и/или P не ниже второго порогового значения (напр., "ДА" на шаге 420), замеренное значение амплитуды давления отработавших газов для данного цилиндра может быть определено, как находящееся в пределах зоны пороговых значений (напр., между расчетным/средним значением плюс нижний порог зоны пороговых значений и расчетным/средним значением плюс верхний порог зоны пороговых значений). Соответственно, способ 400 может перейти к шагу 428 для диагностики бензинового сажевого фильтра, связанного с цилиндром (напр., БСФМ), как функционирующего нормально (напр., не засоренного твердыми частицами, не имеющего утечку, не отсутствующего и т.д.). На шаге 430 способ 400 предусматривает снятие ДКН, связанного с данным конкретным сажевым фильтром/цилиндром, если такой код был сформирован (напр., на предыдущем цикле способа 400). На шаге 432 способ 400 предусматривает поддержание текущих эксплуатационных параметров двигателя. После снятия любого ДКН для конкретного сажевого фильтра, связанного с данным цилиндром, способ может вернуться к сравнению другого значения амплитуды давления (напр., для другого цилиндра) с пороговым значением. Фокус внимания теперь переместится к ФИГ 5А-С, описывающим пример измерения амплитуды давления для сажевых фильтров, установленных в отводных каналах цилиндров двигателя.
Возвращаясь к ФИГ. 5А, график 500а иллюстрирует выходной сигнал 510 давления отработавших газов для двигателя с множеством цилиндров и отдельными сажевыми фильтрами в отводных каналах данных цилиндров. Ось X представляет угол поворота коленчатого вала, а ось Y представляет давление. Коленчатый вал проворачивается на 180 градусов угла поворота KB по завершении одного события выпуска до другого полного события выпуска (напр., коленчатый вал проворачивается на 180 градусов угла поворота KB с шага 522А до шага 522С в контексте ФИГ. 5а). В качестве примера, выходной сигнал 510 давления отработавших газов может являться типичным выходным сигналом для двигателя 200 с цилиндрами 248A-D и отдельными сажевыми фильтрами 264A-D, установленными в отводных каналах 262A-D (ФИГ. 2). Выходной сигнал 510 давления отработавших газов включает в себя амплитуды давления отработавших газов в положении 522A-D, соответствующем выпуску отработавших газов цилиндров 248A-D двигателя, исходя из времени зажигания. Датчик давления производит замер давления отработавших газов на протяжении всего цикла двигателя, исходя из угла поворота коленчатого вала (каждый замер давления отработавших газов представлен точкой на графике выходного сигнала 510 давления отработавших газов), который позже может быть соотнесен с временем зажигания конкретного цилиндра. В качестве примера, цилиндры 248A-D пронумерованы по вертикальной оси, начиная с первого цилиндра 248А на ФИГ. 2. В примерах, где порядок работы цилиндров 1-3-4-2, амплитуды давления отработавших газов в положении 522А соответствуют цилиндру 248А, амплитуда давления отработавших газов в положении 522С соответствует цилиндру 248С, амплитуда давления отработавших газов в положении 522D соответствует цилиндру 248D, амплитуда давления отработавших газов в положении 522 В соответствует цилиндру 248В.
Сигнал 510 включает в себя расчетное/среднее давление 514 отработавших газов, верхнее пороговое значение зоны 516 пороговых значений и нижнее пороговое значение зоны 512 пороговых значений. Значения амплитуд давления в положении 522A-D находятся между верхним пороговым значением зоны 516 пороговых значений и нижним пороговым значением зоны 512 пороговых значений, говоря об отсутствии засорения или утечки/отсутствия какого-либо сажевого фильтра.
Датчик давления (напр., датчика 268 давления на ФИГ. 2) производит замер амплитуд давления отработавших газов в положении 522A-D на основе времени зажигания, описание которого приведено выше. Тем не менее, между сигналом, исходящим от датчика Холла, отслеживающего положение коленчатого вала (напр., сигнализирующего об окончании события сгорания), и выпуском отработавших газов из двигательного цилиндра существует задержка ФА. В результате, положение 518А представляет окончание события сгорания/начало события выпуска для цилиндра 248А. В качестве примера, в момент, обозначенный положением 518А, посылается сигнал на контроллер 121, когда в цилиндре 248А происходит сгорание, а поршень достигает нижней мертвой точки. Поток отработавших газов выходит в момент, обозначенный положением 520А, после того, как с момента события сгорания проходит определенный период времени ФА1. Значение ФА1 представлено расстоянием между положением 518А и 520А на графике 500а выходного давления отработавших газов. Значение ФА1 может зависеть от нагрузки на двигатель, скорости вращения, температуры и/или воздушно-топливного отношения. Значение ФА равно для всех цилиндров двигателя. Для целей иллюстрации, на графике показано только первое значение ФА.
Далее, контроллер (напр., контроллер 121 на ФИГ. 1) предусматривает инструкции не только для учета задержки, описанной выше (ФА), но также для учета второй задержки ФВ. Значение ФВ представляет время, которое требуется отработавшим газам, чтобы преодолеть расстояние от цилиндра двигателя до датчика давления отработавших газов. В результате, значение ФВ разное для каждого цилиндра. Отсчет ФВ может начинаться, как только в цилиндре завершается событие выпуска отработавших газов (напр., поршень находится в верхней мертвой точке, а отработавшие газы покинули цилиндр, как показано на линии 520А), и завершается в тот момент, когда газы проходят на (напр., достигают) датчик давления, как показано на линии 522А. Замер давления отработавших газов, производимый датчиком давления отработавших газов, синхронизирован с временем зажигания, при этом в показаниях датчика давления учитывается время задержки ФВ1М, где N - это номер цилиндра. В качестве примера, значение ФВ1, соответствующее цилиндру 248А, выше значения ФВ2, соответствующего цилиндру 248С. Это обусловлено тем, что расстояние между цилиндром 248А и датчиком давления 268 больше, чем расстояние между цилиндром 248С и датчиком 268. В результате, значение ФВ1 выше, чем значение ФВ2 из-за большего расстояния, которое отработавшие газы преодолевают от цилиндра 248А до датчика давления 268. Кроме того, значение ФВ может разниться от цилиндра к цилиндру в зависимости от настроек цилиндров. Регулировки цилиндров, влияющие на значение ФВ, могут включать в себя, в числе прочего, скорость вращения двигателя, нагрузку на двигатель и воздушно-топливное отношение. В качестве примера, любая из перечисленных регулировок может влиять на скорость потока отработавших газов, причем разница будет пропорционально влиять на значение ФВ. Как ФА1, так и ФВ1-5 позволяют контроллеру компенсировать задержки в системе и отдавать команду датчику давления производить точный замер амплитуды давления конкретного цилиндра, исходя из времени зажигания.
Что касается ФИГ. 5В, график 500b иллюстрирует выходной сигнал 540 давления отработавших газов для двигателя с множеством цилиндров и отдельными сажевыми фильтрами в отводных каналах данных цилиндров. Ось X представляет угол поворота коленчатого вала, а ось Y представляет давление. Коленчатый вал проворачивается на 180 градусов угла поворота KB по завершении одного события выпуска до другого полного события выпуска (напр., коленчатый вал проворачивается на 180 градусов угла поворота KB с шага 548А до шага 548С в контексте ФИГ. 5В). В качестве примера, выходной сигнал 540 давления отработавших газов может являться типичным выходным сигналом для двигателя 200 с цилиндрами 248A-D и отдельными сажевыми фильтрами 264A-D, установленными в отводных каналах 262A-D (ФИГ. 2). Выходной сигнал 540 давления отработавших газов включает в себя амплитуды давления отработавших газов в положении 548A-D, соответствующем выпуску отработавших газов цилиндров 248A-D двигателя, исходя из времени зажигания. Датчик давления может производить замер давления отработавших газов на протяжении всего цикла двигателя (представлен точкой на графике выходного сигнала 540 давления отработавших газов), исходя из угла поворота коленчатого вала, который позже может быть соотнесен со временем зажигания конкретного цилиндра. В качестве примера, цилиндры 248A-D пронумерованы по вертикальной оси, начиная с первого цилиндра 248А. В примерах, где порядок работы цилиндров 1-3-4-2, амплитуды давления отработавших газов в положении 548А соответствуют цилиндру 248А, амплитуда давления отработавших газов в положении 548С соответствует цилиндру 248С, амплитуда давления отработавших газов в положении 548D соответствует цилиндру 248D, амплитуда давления отработавших газов в положении 548В соответствует цилиндру 248В.
График 500b иллюстрирует пример двигательного цилиндра с засоренным сажевым фильтром. Амплитуда давления на шаге 548С ниже нижнего порогового значения зоны 512 пороговых значений для расчетных или средних значений давления 514. Таким образом, сигнал 540 иллюстрирует падение давления отработавших газов из цилиндра 248С, что говорит о степени накопления твердых частиц в связанном сажевом фильтре, достаточно высокой, чтобы воспрепятствовать отработавшим газам из цилиндра достичь датчика давления. Засорение цилиндра 248С может быть вызвано ухудшением характеристик распыления топливной форсунки. Контроллер может произвести регулировку только цилиндра 248С, в то время, как остальные цилиндры продолжают функционировать при прежних эксплуатационных параметрах. Регулировку могут предусматривать установку запаздывания момента зажигания и/или увеличение подачи воздуха к конкретному цилиндру 248С.
Что касается ФИГ. 5С, график 500 с иллюстрирует выходной сигнал 570 давления отработавших газов для двигателя с множеством цилиндров и отдельными сажевыми фильтрами в отводных каналах данных цилиндров. Ось X представляет угол поворота коленчатого вала, а ось Y представляет давление. Коленчатый вал проворачивается на 180 градусов угла поворота KB по завершении одного события выпуска до другого полного события выпуска (напр., коленчатый вал проворачивается на 180 градусов угла поворота KB с шага 578А до шага 578С в контексте ФИГ. 5С). В качестве примера, выходной сигнал 570 давления отработавших газов может являться типичным выходным сигналом для двигателя 200 с цилиндрами 248A-D и отдельными сажевыми фильтрами 264A-D, установленными в отводных каналах 262A-D (ФИГ. 2). В подобных примерах выходной сигнал 570 давления отработавших газов показывает амплитуды давления отработавших газов в положении 578A-D, соответствующем выпуску отработавших газов цилиндров 248A-D двигателя, исходя из времени зажигания. Датчик давления производит замер давления отработавших газов на протяжении всего цикла двигателя (представлен точкой на графике выходного сигнала 570 давления отработавших газов), исходя из угла поворота коленчатого вала, который позже может быть соотнесен с временем зажигания конкретного цилиндра. В качестве примера, цилиндры 248A-D пронумерованы по вертикальной оси, начиная с первого цилиндра 248А. В примерах, где порядок работы цилиндров 1-3-4-2, амплитуды давления отработавших газов в положении 578А соответствуют цилиндру 248А, амплитуда давления отработавших газов в положении 578С соответствует цилиндру 248С, амплитуда давления отработавших газов в положении 578D соответствует цилиндру 248D, амплитуда давления отработавших газов в положении 578В соответствует цилиндру 248В.
График 500 с иллюстрирует пример двигательного цилиндра с сажевым фильтром с утечкой/отсутствующим сажевым фильтром. Оба значения выпуска отработавших газов на шаге 578А превышают верхний порог зоны 516 пороговых значений, что говорит об утечке в сажевом фильтре/отсутствующем сажевом фильтре в отводном канале отработавших газов, соединенном с цилиндром 248А. Сажевый фильтр с утечкой/отсутствующий сажевый фильтр больше не создает препятствие потоку отработавших газов в качестве присутствующего/исправного сажевого фильтра, в результате чего значения давления превышают верхний порог зоны 516 пороговых значений. Утечка в сажевом фильтре/отсутствие сажевого фильтра может быть связано с превышением температуры регенерации порогового значения для температуры регенерации (напр., 800°F (426.66°С)). Контроллер может произвести регулировку только конкретного цилиндра 248А, в то время, как остальные цилиндры могут продолжать функционировать при прежних эксплуатационных параметрах двигателя. Регулировка может предусматривать отключение цилиндра 248А и активацию светового индикатора.
При выполнении описанных выше способов в соответствии с настоящим раскрытием система двигателя может активировать регенерацию сажевого фильтра с большей легкостью по сравнению с другими системами двигателя благодаря близости к цилиндру, где уровень температур выше. Кроме того, только для цилиндра, соответствующего сажевому фильтру с повышенной степенью засорения твердыми частицами, можно установить запаздывание момента зажигания, тем самым повышая экономию топлива. Техническая эффективность размещения сажевого фильтра в отводном канале отработавших газов цилиндра двигателя, а также сравнение замеренной амплитуды давления отработавших газов и расчетных и/или средних значений амплитуды давления отработавших газов, должны обеспечивать менее интрузивный способ регенерации сажевого фильтра и диагностику топливной форсунки и/или сажевого фильтра в ухудшившемся состоянии. Сажевые фильтры, установленные в отводных каналах, меньше в размерах по сравнению с типичным сажевым фильтром, установленным в отдельном корпусе в системе отработавших газов в нижней части кузова. Таким образом, система, описание которой приведено в настоящем раскрытии, может снизить затраты в сравнении с системами, в которых сажевый фильтр расположен в корпуса в нижней части кузова.
Способ системы может предусматривать направление потока отработавших газов из первого цилиндра через первый сажевый фильтр в первом отводном канале; направление потока отработавших газов из второго цилиндра через второй сажевый фильтр во втором отводном канале; и регулировка работы двигателя в ответ на ухудшение состояния сажевого фильтра, различая ухудшение состояния первого и второго сажевых фильтров, исходя из синхронности пульсаций давления отработавших газов относительно событий сгорания.
В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ может предусматривать поступление отработавших газов через первый отводной канал на первый сажевый фильтр только из первого цилиндра. Кроме того, способ может дополнительно или в качестве альтернативного варианта, предусматривать объединение отработавших газов из первого и второго отводных каналов в выпускном коллекторе и измерение давления объединенного потока отработавших газов. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, регулировка может предусматривать регулировку работы двигателя в ответ на ухудшение состояния сажевого фильтра и дополнительно включать в себя определение степени ухудшения состояния сажевого фильтра, исходя из сравнения замеренной амплитуды давления отработавших газов с пороговым значением, при этом пороговым значением является первое пороговое значение. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ также может предусматривать выполнение первой регулировки двигателя в ответ на то, что замеренная амплитуда давления отработавших газов ниже первого порогового значения, и выполнение второй регулировки двигателя в ответ на то, что замеренная амплитуда давления отработавших газов выше второго порогового значения.
В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ далее может предусматривать соотнесение замеренной амплитуды давления отработавших газов с первым цилиндром, исходя из синхронности пульсаций давления замеренной амплитуды давления отработавших газов относительно события сгорания в первом цилиндре, при чем первая регулировка двигателя включает в себя повышение температуры в первом цилиндре двигателя. Повышение температуры в цилиндре двигателя, дополнительно или в качестве альтернативного варианта, может подразумевать повышение температуры цилиндра двигателя путем выполнения запаздывания момента зажигания и/или регулировкой воздушно-топливного отношения для регенерации первого сажевого фильтра. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ может предусматривать определение давления на выпуске цилиндра датчиком давления, исходя из времени зажигания, причем время зажигания сопоставляется с событием зажигания в конкретном цилиндре.
Другой способ для двигателя предусматривает направление отработавших газов через отдельные отводные каналы каждого цилиндра из множества цилиндров, при этом каждый отводной канал содержит сажевый фильтр, установленный в нем, объединение отработавших газов из каждого цилиндра из множества цилиндров ниже по потоку от каждого отдельного сажевого фильтра; замер давления отработавших газов одновременно с событиями в цилиндре и различение степени ухудшения состояния каждого сажевого фильтра, исходя из порядка зажигания и пиковой амплитуды замеренного давления отработавших газов. Дополнительно или в качестве альтернативного варианта, объединение может подразумевать объединение отработавших газов из каждого цилиндра из множества цилиндров в одном выпускном коллекторе.
В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ может предусматривать замер давления объединенных отработавших газов, включая измерение давления отработавших газов при помощи датчика давления отработавших газов, размещенного ниже по потоку от сажевых фильтров. Дополнительно или в качестве альтернативного варианта, датчик давления отработавших газов может быть установлен выше по потоку от каталитического нейтрализатора. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ может предусматривать замер давления отработавших газов, а также, в дополнение или в качестве альтернативного варианта, предусматривать синхронизацию замеров давления отработавших газов с соответствующим тактом выпуска каждого цилиндра. Синхронизация замеров давления отработавших газов с соответствующим тактом выпуска каждого цилиндра может, в дополнение или в качестве альтернативного варианта, включать задержку момента замера для каждого цилиндра, в зависимости от сигнала о завершении события выпуска в данном цилиндре и скорости потока отработавших газов.
В дополнение или в качестве альтернативного варианта, способ далее может предусматривать распознавание степени ухудшения состояния, исходя из пиковой амплитуды, дополнительно включая в себя распознание сажевого фильтра, как засоренного, в результате получения значения пиковой амплитуды ниже первого порогового значения давления отработавших газов, и распознание сажевого фильтра как отсутствующего или как имеющего утечку в результате получения значения пиковой амплитуды выше порогового значения давления отработавших газов. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, пороговое значение давления отработавших газов может быть основано на расчетном значении амплитуды давления отработавших газов и значениях зоны пороговых значений.
Вариант осуществления системы включает в себя множество цилиндров, каждый из которых соединен с отводным каналом отработавших газов, выпускной коллектор, соединенный с каждым из отводных каналов, множество сажевых фильтров, каждый из которых установлен в отдельном отводном канале, датчик давления и контроллер с машиночитаемыми инструкциями для распознавания степени ухудшения состояния каждого сажевого фильтра, исходя из соотношения фактической амплитуды давления отработавших газов, измеренной датчиком давления, и одного или более расчетных показателей амплитуды давления отработавших газов и среднего значения давления отработавших газов, при чем расчетное давление отработавших газов основано на функции воздушной массы.
В дополнение или в качестве альтернативного варианта, система предусматривает инструкции для контроллера на выполнение первой регулировки двигателя в ответ на определение того, что фактическое значение амплитуды давления отработавших газов, связанного по меньшей мере с одним цилиндром из множества цилиндров, ниже первого порогового значения, и на выполнение второй регулировки двигателя в ответ на определение, что фактическое значение амплитуды давления отработавших газов, связанного по меньшей мере с одним цилиндром из множества цилиндров, выше второго порогового значения. Первая регулировка двигателя может дополнительно или в качестве альтернативного варианта включать в себя повышение температуры по меньшей мере в одном цилиндре из множества цилиндров. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, система может предусматривать установку датчика давления ниже по потоку от множества сажевых фильтров и выше по потоку от каталитического нейтрализатора двигателя. В дополнение или в качестве альтернативного варианта, система может предусматривать соединение каждого отводного канала отработавших газов и получение им отработавших газов только с одного из множества цилиндров.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или автомобилей. Способы и последовательности управления, раскрытые в данном документе, могут сохраняться как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполняться системой управления, включая контроллер совместно с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Конкретные последовательности, раскрываемые в настоящем документе, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут пропускаться. 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 представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память накопителя машиночитаемых данных компьютера, где описанные действия выполняются посредством исполнения инструкций в системе, включая различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что данные конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны разнообразные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, 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 конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые 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 «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. 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 и/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 ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.