СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДИСБАЛАНСА ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОГО ОТНОШЕНИЯ (ВАРИАНТЫ)
METHOD FOR DETERMINING AIR-FUEL RATIO IMBALANCE (EMBODIMENTS)

Область техники
Настоящее описание в целом относится к способам и системам управления двигателем транспортного средства для отслеживания дисбаланса воздушно-топливного отношения во время отсечки топлива в режиме замедления ОТРЗ (DFSO).
Уровень техники и раскрытие изобретения
x
Воздушно-топливное отношение (ВТО) двигателя можно поддерживать на желаемом уровне (например, стехиометрическом) для обеспечения необходимой эффективности работы каталитического нейтрализатора и снижения выбросов вредных веществ. Как правило, регулирование воздушно-топливного отношения с обратной связью предусматривает отслеживание концентрации кислорода в отработавших газах с помощью датчика (датчиков) содержания кислорода в отработавших газах и корректирование параметров топлива и (или) всасываемого воздуха для соблюдения целевого воздушно-топливного отношения. Однако такое регулирование с обратной связью может не учитывать разброс значений воздушно-топливного отношения по цилиндрам (например, дисбаланс воздушно-топливного отношения по цилиндрам), который может привести к ухудшению эксплуатационных характеристик двигателя и показателей по выбросам. Несмотря на то, что был предложен ряд решений для регулирования воздушно-топливного отношения отдельных цилиндров для уменьшения разброса значений воздушно-топливного отношения по цилиндрам, авторы настоящего изобретения выявили, что такой разброс все еще может иметь место. Проблемы, связанные с дисбалансом воздушно-топливного отношения по цилиндрам, к примеру, могут включать в себя увеличение выбросов NO, СО и углеводородов, детонацию, плохое сгорание и снижение эффективности использования топлива.
Один пример решения для отслеживания дисбаланса воздушно-топливного отношения представлен Нисикиори (Nishikiori) с соавторами в Европейском патенте №2392810. Согласно данному решению прекращают подачу топлива во все цилиндры двигателя и отслеживают воздушно-топливное отношение цилиндра, в котором происходит сгорание смеси после отсечки топлива. Так определяют дисбаланс воздушно-топливного отношения (при его наличии) и применяют его к указанному цилиндру после включения цилиндров двигателя.
Однако авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки, свойственные указанным системам. Например, применяя решение Нисикиори, можно измерить отработавшие газы только того цилиндра, в который искра была подана в последнюю очередь. Таким образом, решение Нисикиори позволяет измерять воздушно-топливное отношение только одного цилиндра во время отсечки топлива до того, как должны снова быть включены все цилиндры двигателя для измерения воздушно-топливного отношения другого цилиндра. Это может привести к ухудшению дорожных качеств транспортного средства и эффективности использования топлива. В качестве другого примера, решение Нисикиори полагается на точном измерении датчиком контроля воздушно-топливного отношения относительно стехиометрического (например, воздушно-топливное отношение последнего по порядку сжигания цилиндра сравнивают с измеренным стехиометрическим воздушно-топливным отношением). Однако данный способ имеет множество недостатков. Например, геометрия выпускного коллектора и местоположение датчика воздушно-топливного отношения, особенно в двигателях с V-образным расположением цилиндров, могут снизить точность измерений воздушно-топливного отношения в стехиометрическом составе из-за нечувствительности датчика.
В одном примере вышеуказанные проблемы можно решить, используя способ для последовательной подачи искры в группу цилиндров, каждый из которых имеет выбранную длительность впрыска топлива, и для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по каждому цилиндру по отклонению от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси, измеренному во время ОТРЗ. Таким образом, можно отслеживать дисбаланс воздушно-топливного отношения с меньшей зависимостью от нечувствительности датчика.
С учетом вышеизложенного, авторы настоящего изобретения установили, что более точный способ выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения может существовать во время ОТРЗ (например, в период, когда водитель запрашивает низкий крутящий момент, когда двигатель продолжает вращаться, а подачу искры и топлива в один или несколько цилиндров двигателя прекращают). Например, после того, как по результатам измерений получено максимальное воздушно-топливное отношение во время ОТРЗ, за один раз можно подать искру только в один выбранный цилиндр (один или несколько раз за время ОТРЗ) для того, чтобы определить дисбаланс воздушно-топливного отношения для отдельного цилиндра двигателя по сравнению с ожидаемым отклонением. Таким же образом может приводиться в действие каждый из цилиндров двигателя во время ОТРЗ для отслеживания дисбаланса всех цилиндров. Кроме того, поскольку сжигание топлива во время ОТРЗ осуществляется не для создания крутящего момента, можно сжечь относительно небольшое количество топлива с относительно бедным общим воздушно-топливным отношением смеси, например, достаточным только для обеспечения полного сгорания. Таким образом, измерения можно проводить для цилиндров поочередно с минимальным воздействием на дорожные качества транспортного средства во время ОТРЗ.
В качестве другого примера способ может предусматривать возможность отслеживания воздушно-топливного дисбаланса во время ОТРЗ. Выявление воздушно-топливного дисбаланса можно начать после того, как будет выявлено воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси во время ОТРЗ. Цилиндр или группу цилиндров можно выбирать в зависимости от времени подачи искры, положения цилиндра, или от обоих факторов, при этом в указанный цилиндр или группу цилиндров можетподаваться искра, в то время как остальные цилиндры остаются в отключенном состоянии во время ОТРЗ. Воздушно-топливное отношение указанного цилиндра или группы цилиндров можно измерить и сравнить с ожидаемым воздушно-топливным отношением. Если разница между измеренным и ожидаемым воздушно-топливным отношением превышает пороговую, цилиндр или группа цилиндров может иметь дисбаланс воздушно-топливного отношения. Указанный дисбаланс может быть определен и применен при дальнейшей работе цилиндра после завершения ОТРЗ. Таким образом, определение воздушно-топливного отношения отдельного цилиндра может быть усовершенствовано.
Вышеизложенное содержит факты, выявленные авторами настоящего изобретения и не считающиеся общеизвестными. Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Подробное описание». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Подробное описание». Кроме того заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия изобретения.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 представлен двигатель с цилиндром.
На ФИГ. 2 представлен двигатель с трансмиссией и различными компонентами.
На ФИГ. 3 представлен восьмицилиндровый V-образный двигатель с двумя рядами цилиндров.
На ФИГ. 4 представлен способ для проверки соблюдения условий для ОТРЗ.
На ФИГ. 5 представлен способ для проверки соблюдения условий и для запуска регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи.
На ФИГ. 6 представлен способ для подачи искры в выбранные группы цилиндров во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи.
На ФИГ. 7 графически представлены результаты измерений в процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи.
ФИГ. 8 представляет собой график примера последовательности ОТРЗ, где происходит отсрочка анализа отклонения значения лямбда для цилиндра в связи с запросом на переключение передачи.
ФИГ. 9 представляет собой график примера последовательности ОТРЗ, где анализ отклонения значения лямбда выполняют для групп из двух цилиндров одновременно.
ФИГ. 10 представляет собой блок-схему способа для определения того, осуществлять ли впрыск топлива в выбранные цилиндры для определения дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндров.
Подробное описание
Нижеследующее описание относится к системам и способам для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения (например, разброса значений воздушно-топливного отношения по цилиндрам двигателя) во время ОТРЗ. На ФИГ. 1 представлен один цилиндр двигателя, содержащий датчик отработавших газов выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов. На ФИГ. 2 изображены двигатель, трансмиссия и другие компоненты транспортного средства. На ФИГ. 3 изображен восьмицилиндровый V-образный двигатель с двумя рядами цилиндров, двумя выпускными коллекторами и двумя датчиками содержания кислорода в отработавших газах. ФИГ. 4 относится к способу для проверки соблюдения условий для ОТРЗ. ФИГ. 5 иллюстрирует способ для запуска процесса регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи во время ОТРЗ. На ФИГ. 6 представлен пример способа для осуществления регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. На ФИГ. 7 графически представлены результаты процесса регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. В заключение, представлена последовательность ОТРЗ, где выполнение анализа отклонения значения лямбда откладывают для снижения вероятности отклонения значения лямбда.
ФИГ. 1 представляет собой принципиальную схему, изображающую один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10 в системе 100 двигателя, которая может входить в состав силовой установки автомобиля. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющих воздействий водителя 132 через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали. Камера 30 сгорания двигателя 10 может содержать цилиндр, образованный стенками 32 цилиндра с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения 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, с коленчатым валом 40 может быть соединен стартерный мотор через маховик для обеспечения запуска двигателя 10.
Всасываемый воздух может поступать в камеру 30 сгорания из впускного коллектора 44 через впускной 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 данном примере 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: переключения профиля кулачков ППК (CPS), изменения фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменения фаз газораспределения ИФГ (VVT) и (или) изменения высоты подъема клапанов ИВПК (VVL), которыми может управлять контроллер 12 для изменения 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.
Топливная форсунка 69 показана соединенной непосредственно с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в камеру пропорционально длительности импульса сигнала, полученного от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка 69 обеспечивает то, что известно как «непосредственный впрыск топлива» в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена, например, на боковой стороне или сверху от камеры сгорания. Топливо можно подавать в топливную форсунку 69 по топливной системе (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания, вместо указанной форсунки или в дополнение к ней, может содержать топливную форсунку, установленную во впускном коллекторе 44 с возможностью обеспечения того, что известно как «впрыск топлива во впускной канал» выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Искру зажигания подают в камеру 30 сгорания с помощи свечи 66 зажигания. Система зажигания может дополнительно содержать катушку зажигания (не показана) для увеличения подачи напряжения на свечу 66 зажигания. В других вариантах, например, в дизельном двигателе, свеча 66 зажигания может отсутствовать.
Впускной канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 12, направляя сигнал на электромотор или привод в составе дросселя 62; данную конфигурацию обычно называют «электронное управление дроссельной заслонкой» ЭУДЗ (ETC). Таким образом, дроссель 62 может управляться для изменения подачи всасываемого воздуха в камеру 30 сгорания среди прочих цилиндров двигателя. Контроллер 12 может получать информацию о положении дроссельной заслонки 64 в виде сигнала положения дросселя. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для определения количества воздуха, поступающего в двигатель 10.
Датчик 126 отработавших газов показан установленным в выпускном канале 48 перед устройством 70 снижения токсичности отработавших газов по направлению потока отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой датчик любого типа, подходящего для выявления 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. В одном примере расположенный выше по потоку датчик 126 отработавших газов представляет собой УДКОГ, выполненный с возможностью генерировать выходной сигнал, например, сигнал напряжения, пропорциональный количеству кислорода в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал кислородного датчика в значение воздушно-топливного отношения, используя функцию преобразования сигнала кислородного датчика.
Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано установленным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности отработавших газов какого-либо иного типа или их комбинацию. В некоторых примерах, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности отработавших газов можно периодически возвращать к изначальным установкам, подавая в один из цилиндров двигателя смесь с определенным воздушно-топливным отношением.
Система 140 рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять необходимое количество отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 по магистрали 152 РОГ. Величину подачи отработавших газов рециркуляции во впускной коллектор 44 может регулировать контроллер 12 с помощью клапана 144 РОГ. В определенных условиях систему 140 РОГ можно использовать для регулирования температуры топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания, обеспечивая, таким образом, способ регулирования момента зажигания в некоторых режимах сжигания топлива.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 2 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального запоминающего устройства 106 (например, постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода всасываемого воздуха МРВ (MAF) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) отдатчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения двигателя; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), определяющего положение коленчатого вала 40; положения дросселя от датчика 65 положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала датчика 118 положения коленчатого вала. Сигнал давления в коллекторе также можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Следует учесть, что возможно использование различных комбинаций вышеуказанных датчиков, например, датчика МРВ без датчика ДВК или наоборот. Во время работы двигателя значение крутящего момента двигателя можно вывести из показания датчика 122 ДВК и частоты вращения двигателя. Кроме того, этот датчик, помимо замера частоты вращения двигателя, можно использовать для оценки заряда (включая воздух), поданного в цилиндр. В одном примере датчик 118 положения коленчатого вала, также используемый как датчик частоты вращения двигателя, может генерировать заданное количество импульсов с равными промежутками при каждом обороте коленчатого вала.
В носитель информации - постоянное запоминающее устройство 106 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды в долговременной памяти, исполняемые микропроцессором 102 для выполнения раскрытых в настоящей заявке способов, а также других предполагаемых, но конкретно не перечисленных вариантов.
Во время работы каждый из цилиндров двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, включающий в себя: такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Во время такта впуска выпускной клапан 54 обычно закрывают, а впускной клапан 52 открывают. Воздух подают в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 движется к нижней части цилиндра для увеличения объема внутри камеры 30 сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень 36 находится вблизи днища цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания достигает максимального объема), нижней мертвой точкой НМТ (BDC).
Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра для сжатия воздуха в камере 30 сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания достигает своего минимального объема), верхней мертвой точкой ВМТ (TDC). В процессе, который в настоящем описании именуется «впрыском», в камеру сгорания подают топливо. В процессе, который в настоящем описании именуется «зажигание», впрыснутое топливо зажигают, используя такое известное из уровня техники средство, как свеча 92 зажигания, в результате чего происходит сжигание топлива.
Во время такта расширения расширяющиеся газы вытесняют поршень 36 назад к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в момент вращения вращающегося вала. И наконец, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывают для выпуска продуктов сгорания топливовоздушной смеси в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует учесть, что вышеизложенное описание служит исключительно для примера, и что моменты открытия и (или) закрытия впускного и выпускного клапана могут изменяться, например, для создания положительного или отрицательного перекрытия клапанов, запаздывания закрытия впускного клапана или в других случаях.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом каждый его цилиндр может также включать собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.п.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что конкретные алгоритмы, раскрытые ниже на блок-схемах, могут представлять собой одну или несколько стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия 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, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Хотя это явно и не показано, одно или несколько из иллюстрируемых действий и (или) функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, фигуры чертежа графически изображают код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в контроллере 12 для выполнения контроллером совместно с аппаратными средствами системы двигателя, представленными на ФИГ. 1.
ФИГ. 2 представляет собой блок-схему силовой передачи 200 транспортного средства. Силовую передачу 200 может приводить в действие двигатель 10. В одном примере двигатель 10 может быть бензиновым. В других примерах можно использовать другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель. Двигатель 10 можно запускать с помощью системы запуска двигателя (не показана). Кроме того, двигатель 10 может создавать крутящий момент или регулировать его посредством исполнительного механизма 204 передачи крутящего момента, например, форсунки, дросселя и т.п.
Крутящий момент на выходном валу двигателя можно передавать на гидротрансформатор 206 для приведения в действие автоматической трансмиссии 208 путем включения одной или нескольких муфт, в том числе муфты 210 переднего хода, при этом гидротрансформатор можно считать компонентом трансмиссии. Гидротрансформатор 206 содержит насосное колесо 220, передающее крутящий момент на турбинное колесо 222 посредством гидравлической жидкости. Можно включить одну или несколько муфт для изменения передаточного отношения между колесами 214 транспортного средства. Частоту вращения насосного колеса можно определить с помощью датчика 225 частоты вращения, а частоту вращения турбинного колеса - с помощью датчика 226 частоты вращения или спидометра 230. Момент на выходе гидротрансформатора можно, в свою очередь, регулировать с помощью блокировочной муфты 212 гидротрансформатора. Когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью выключена, гидротрансформатор 206 передает крутящий момент на автоматическую трансмиссию 208 путем передачи жидкости между турбинным колесом гидротрансформатора и насосным колесом гидротрансформатора, осуществляя тем самым мультипликацию крутящего момента. В противном случае, когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью включена, крутящий момент на выходном валу двигателя передают непосредственно через муфту гидротрансформатора на ведущий вал (не показан) трансмиссии 208. В качестве альтернативы блокировочную муфту 212 гидротрансформатора можно включать частично, что позволяет регулировать величину крутящего момента, передаваемого на трансмиссию. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать величину крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором, регулируя состояние блокировочной муфты гидротрансформатора в зависимости от различных условий работы двигателя или по запросам водителя на совершение действий с двигателем.
Крутящий момент на выходе автоматической трансмиссии 208 можно, в свою очередь, передавать на колеса 214 для приведения транспортного средства в движение. А именно, автоматическая трансмиссия 208 может регулировать вращающий момент на ведущем валу (не показан) в зависимости от условий езды транспортного средства перед передачей выходного вращающего момента на колеса.
Колеса 214 можно блокировать путем включения колесных тормозов 216. В одном примере колесные тормоза 216 можно включить при нажатии водителем тормозной педали (не показана). Аналогичным образом колеса 214 можно разблокировать, отключив колесные тормоза 216, когда водитель отпустит тормозную педаль.
Механический масляный насос (не показан) может быть связан по текучей среде с автоматической трансмиссией 208 для создания давления в гидравлической системе, необходимого для включения различных муфт, например, муфты 210 переднего хода и (или) блокировочной муфты 212 гидротрансформатора. Механический масляный насос может работать синхронно с гидротрансформатором 206 и может приводиться в действие, например, вращением двигателя или ведущего вала трансмиссии. Так, давление в гидравлической системе, создаваемое механическим масляным насосом, может возрастать при увеличении частоты вращения двигателя и падать при уменьшении частоты вращения двигателя.
На ФИГ. 3 представлен пример исполнения двигателя 10, содержащего несколько V-образно расположенных цилиндров. В данном примере двигатель 10 выполнен в виде двигателя с отключаемыми цилиндрами ДОЦ (VDE). Двигатель 10 содержит несколько камер сгорания или цилиндров 30. Указанные несколько цилиндров 30 двигателя 10 расположены группами в разных рядах двигателя. В изображенном примере двигатель 10 содержит два ряда 30А, 30В цилиндров двигателя. Цилиндры первой группы (четыре цилиндра в изображенном примере) расположены в первом ряду 30А двигателя и имеют обозначения А1-А4, а цилиндры второй группы (четыре цилиндра в изображенном примере) расположены во втором ряду 30В двигателя и имеют обозначения В1-В4. Следует понимать, что, несмотря на то, что в изображенном на ФИГ. 1 примере показан V-образный двигатель с цилиндрами, расположенными в разных рядах, данный пример не носит ограничительного характера, и в других примерах двигатель может быть однорядным, где все цилиндры расположены в общем ряду.
Всасываемый воздух может поступать в двигатель 10 через впускной канал 42, соединенный с разветвленным впускным коллектором 44А, 44В. А именно, в первый ряд 30А двигателя всасываемый воздух поступает из впускного канала 42 через первый впускной коллектор 44А, а во второй ряд 30В двигателя всасываемый воздух поступает из впускного канала 142 через второй впускной коллектор 44В. Хотя ряды 30А, 30В двигателя показаны с общим впускным коллектором, следует понимать, что в других примерах двигатель может содержать два отдельных впускных коллектора. Количество воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, можно регулировать, изменяя положение дроссельной заслонки 64 дросселя 62. Кроме того, величину подачи воздуха в каждую группу цилиндров в том или ином ряду можно регулировать, изменяя время открытия и закрытия одного или нескольких впускных клапанов, связанных с цилиндрами.
Продукты сгорания, образующиеся в цилиндрах первого ряда 30А двигателя, направляют в один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов в первом выпускном коллекторе 48А, где продукты сгорания проходят очистку перед выбросом в атмосферу. Первое устройство 70А снижения токсичности отработавших газов соединено с первым выпускным коллектором 48А. Первое устройство 70А снижения токсичности отработавших газов может включать в себя один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов, например, моноблочный каталитический нейтрализатор. В одном примере моноблочный каталитический нейтрализатор в устройстве 70А снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Отработавшие газы, образующиеся в первом ряду 30А двигателя, проходят очистку в устройстве 70А снижения токсичности отработавших газов.
Продукты сгорания, образующиеся в цилиндрах второго ряда 30В двигателя, сбрасывают в атмосферу через второй выпускной коллектор 48В. Второе устройство 70В снижения токсичности отработавших газов соединено со вторым выпускным коллектором 48В. Второе устройство 70В снижения токсичности отработавших газов может содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов, например, моноблочный каталитический нейтрализатор. В одном примере моноблочный каталитический нейтрализатор в устройстве 70А снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Отработавшие газы, образующиеся во втором ряду 30В двигателя, проходят очистку в устройстве 70В снижения токсичности отработавших газов.
Как было раскрыто выше, геометрия выпускного коллектора может отрицательно повлиять на измерение датчиком отработавших газов воздушно-топливного отношения цилиндра в штатном режиме работы двигателя. В штатном режиме работы двигателя (например, когда все цилиндры двигателя работают на стехиометрической смеси), геометрия выпускного коллектора может способствовать тому, что в основном будет определяться воздушно-топливное отношение определенных цилиндров по сравнению с другими цилиндрами того же ряда, что снижает способность датчика отработавших газов обнаруживать дисбаланс воздушно-топливного отношения. Например, ряд 30А двигателя содержит четыре цилиндра А1, А2, A3 и А4. В штатном режиме работы двигателя отработавшие газы из А1 могут течь к той стороне выпускного коллектора, что находится ближе всего к датчику 126А отработавших газов, в связи с чем сигнал будет сильным, а показание датчика отработавших газов будет точным. Однако в штатном режиме работы двигателя отработавшие газы из А4 могут течь к той стороне выпускного коллектора, которая расположена дальше всех от датчика 126А отработавших газов, и сигнал будет слабым, а показание датчика отработавших газов будет неточным. В связи с этим, в штатном режиме работы двигателя трудно с высокой степенью уверенности отнести значение воздушно-топливного отношения (например, значение лямбда) к цилиндру А4. Поэтому может быть целесообразным отключить все цилиндры в ряду двигателя, кроме одного и измерить воздушно-топливное отношение работающего цилиндра.
Несмотря на то, что на ФИГ. 3 каждый из рядов двигателя показан соединенным с соответствующими подкузовными устройствами снижения токсичности отработавших газов, в других примерах каждый ряд двигателя может быть соединен с соответствующими устройствами 70А, 70В снижения токсичности отработавших газов, но в то же время с общим подкузовным устройством снижения токсичности отработавших газов, расположенным ниже по потоку в общей выпускной линии.
С двигателем 302 могут быть соединены различные датчики. Например, первый датчик 126А отработавших газов может быть соединен с первым выпускным коллектором 48А первого ряда 30А двигателя выше по потоку от первого устройства 70А снижения токсичности отработавших газов, а второй датчик 126В отработавших газов может быть соединен со вторым выпускным коллектором 48В второго ряда 30В двигателя выше по потоку от второго устройства 70В снижения токсичности отработавших газов. В других примерах дополнительный датчик отработавших газов можно соединить ниже по потоку от указанных устройств снижения токсичности отработавших газов. Также можно установить и другие датчики, например, датчики температуры, соединенные, к примеру, с подкузовным устройством (устройствами) снижения токсичности отработавших газов. Как подробно раскрыто на ФИГ. 2, датчики 126А и 126В отработавших газов могут представлять собой датчики содержания кислорода в отработавших газах, например, ДКОГ, НДКОГ или УДКОГ.
Один или несколько цилиндров двигателя можно выборочно отключать в определенных условиях работы двигателя. Например, во время ОТРЗ один или несколько цилиндров двигателя можно отключить, в то время как двигатель продолжает вращаться. Отключение цилиндров может предусматривать прекращение подачи топлива и искры в отключаемые цилиндры. При этом через отключенные цилиндры может продолжаться прохождение потока воздуха, в котором датчик отработавших газов может измерить воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси после начала ОТРЗ. В одном примере контроллер двигателя может выборочно отключать все цилиндры двигателя во время перехода к ОТРЗ, а затем заново включать все цилиндры во время перехода в режим без ОТРЗ. На ФИГ. 4 представлен пример способа 400 для проверки соблюдения условий для ОТРЗ в автотранспортном средстве. ОТРЗ можно использовать для повышения эффективности использования топлива путем отсечки впрыска топлива в один или несколько цилиндров двигателя. В некоторых примерах регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи во время ОТРЗ можно использовать для определения воздушно-топливного отношения какого-либо цилиндра двигателя, как будет более подробно раскрыто ниже. Условия для ОТРЗ детально раскрыты ниже.
Выполнение способа 400 начинают на шаге 402, предусматривающем определение, оценку и (или) измерение текущих параметров работы двигателя. Текущие параметры работы двигателя могут включать в себя скорость транспортного средства, положение дросселя и (или) воздушно-топливное отношение. На шаге 404 способ 400 предусматривает проверку соблюдения одного или нескольких условий для начала ОТРЗ. Условия для ОТРЗ могут включать в себя, помимо прочих, одно или несколько из следующих условий: педаль акселератора не нажата (406), постоянная или снижающаяся скорость транспортного средства (408), и тормозная педаль нажата (410). Для определения положения педали акселератора можно использовать датчик положения акселератора. Педаль акселератора может находиться в исходном положении, когда она не нажата в той или иной степени, при этом педаль акселератора может покинуть исходное положение, когда увеличивают степень нажатия педали акселератора. Дополнительно или в качестве альтернативы положение педали акселератора можно определить с помощью датчика положения дросселя в примерах, где педаль акселератора соединена с дросселем, или в примерах, где дроссель управляется в режиме ведомого механизма педали акселератора. Постоянная или снижающаяся скорость транспортного средства может быть предпочтительна для осуществления ОТРЗ, поскольку в это время потребность в крутящем моменте либо постоянна, либо не растет. Скорость транспортного средства может определять спидометр. Нажата ли тормозная педаль можно определить с помощью датчика положения тормозной педали. В некоторых примерах возможны другие подходящие условия для осуществления ОТРЗ.
На шаге 412 способ 400 оценивает, соблюдается ли одно или несколько из вышеперечисленных условий для ОТРЗ. Если условие (условия) соблюдается, то способ 400 может перейти к шагу 502 способа 500, который будет подробно раскрыт со ссылкой на ФИГ. 5. Если ни одно из указанных условий не соблюдается, то способ 400 может перейти к шагу 414, чтобы поддерживать текущие параметры работы двигателя и не инициировать ОТРЗ. Выполнение способа можно завершить после поддержания текущих параметров работы двигателя.
В некоторых примерах можно использовать GPS/систему навигации для прогнозирования соблюдения условий для ОТРЗ. Информация, используемая GPS для прогнозирования соблюдения условий для ОТРЗ, может включать в себя, помимо прочего, направление маршрута, информацию о движении транспорта и (или) метеорологическую информацию. В качестве примера GPS может обнаруживать движение транспорта далее по маршруту следования транспортного средства и прогнозировать соблюдение одного или нескольких условий для ОТРЗ. При помощи прогнозирования соблюдения одного или нескольких условий для ОТРЗ контроллер может планировать запуск ОТРЗ.
Способ 400 представляет собой пример способа для проверки контроллером (например, контроллером 12) возможности вхождения транспортного средства в режим ОТРЗ. После соблюдения одного или нескольких условий для ОТРЗ, контроллер (например, контроллер совместно с одним или несколькими дополнительными техническими средствами, например, датчиками, клапанами и т.п.) может выполнить способ 500 на ФИГ. 5.
На ФИГ. 5 представлен пример способа 500 для проверки соблюдения условий для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. В одном примере регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи можно начать после пробега транспортным средством порогового количества миль (например, 2500 миль). В другом примере регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи можно начать во время осуществления следующей ОТРЗ после выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения во время работы двигателя в стандартных условиях работы двигателя (например, когда во все цилиндры двигателя подают искру). В процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи искра может подаваться в выбранную группу цилиндров, а значение(значения) воздушно-топливного отношения этих цилиндров может быть определено, как будет раскрыто для ФИГ. 6.
При раскрытии способа 500 речь пойдет о компонентах и системах, изображенных на ФИГ. 1-3, в частности, о двигателе 10, рядах 30А и 30В цилиндров, датчике 126 и контроллере 12. Способ 500 может выполнять контроллер в соответствии с машиночитаемыми командами, хранящимися в его запоминающем устройстве. Следует понимать, что способ 500 можно применять в отношении других систем с разными конфигурациями без отступления от объема настоящего изобретения.
Выполнение способа 500 можно начать на шаге 502 и начать ОТРЗ по результатам проверки соблюдения условий для ОТРЗ в процессе выполнения способа 400. Начало ОТРЗ предусматривает прекращение подачи топлива во все цилиндры двигателя, чтобы сгорание не могло продолжаться (например, отключение цилиндров). На шаге 504 способ 500 проверяет, был ли выявлен дисбаланс воздушно-топливного отношения во время штатного режима работы двигателя до ОТРЗ, как было раскрыто выше. Дополнительно или в качестве альтернативы способ 500 может проверить, прошло ли транспортное средство пороговое расстояние (например, 2500 миль) со времени предыдущей операции регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Если дисбаланс воздушно-топливного отношения не был выявлен, и (или) пороговое расстояние не было пройдено, то способ 500 переходит к шагу 506. Если дисбаланс воздушно-топливного отношения был выявлен, то способ 500 может перейти к шагу 508, чтобы отследить, приносит ли регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи ожидаемые результаты.
На шаге 506 способ 500 продолжает эксплуатировать двигатель в режиме ОТРЗ до наступления условий, когда желательно прекращение ОТРЗ. В одном примере прекращение ОТРЗ может быть желательным, когда водитель нажимает на педаль акселератора, или когда частота вращения двигателя падает ниже пороговой. При наличии условий для выхода из режима ОТРЗ выполнение способа 500 завершают.
На шаге 508 способ 500 отслеживает условия для входа в режим регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Например, способ 500 выявляет воздушно-топливное отношение или значение лямбда в выпускной системе (например, путем отслеживания концентрации кислорода в отработавших газах), чтобы проверить, были ли выведены продукты сгорания из цилиндров двигателя и перекачивают ли цилиндры двигателя всасываемый воздух. После запуска ОТРЗ состав отработавших газов двигателя становится все беднее до тех пор, пока воздушно-топливное отношение бедной смеси не достигнет предельного значения. Предельное значение может соответствовать концентрации кислорода во всасываемом воздухе или быть немного богаче, чем значение, соответствующее всасываемому воздуху, так как небольшое количество углеводородов может выводиться из цилиндров даже после нескольких оборотов двигателя без впрыска топлива. Способ 500 отслеживает состав отработавших газов двигателя для проверки того, превысило ли содержание в них кислорода пороговое значение. Проверка соблюдения указанных условий может также включать в себя проверку того, движется ли транспортное средство с постоянной скоростью. Если это так, то результаты измерений по каждой группе цилиндров могут лучше согласовываться, чем результаты измерений при переменной скорости транспортного средства. После начала отслеживания воздушно-топливного отношения в отработавших газах способ 500 переходит к шагу 510.
На шаге 510 способ 500 оценивает, соблюдены ли условия для начала регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. В одном примере выбранными условиями являются: воздушно-топливное отношение в отработавших газах беднее порогового значения в течение заданного промежутка времени (например, 1 секунды).
В одном примере пороговым является значение, отличающееся от показания кислородного датчика, соответствующего всасываемому воздуху, не более, чем на заданное количество процентов (например, 10%). Если указанные условия не соблюдаются, то способ 500 возвращается к шагу 508 для продолжения отслеживания соблюдения выбранных условий для начала регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Если условия для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи соблюдаются, то способ переходит к шагу 512 для запуска процесса регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Затем способ 500 может перейти к шагу 602 способа 600. Способ осуществления регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи будет раскрыт со ссылкой на ФИГ. 6.
Способы, раскрытые в настоящей заявке, отличаются от известных из уровня техники способов отслеживания дисбаланса воздушно-топливного отношения, в которых отслеживание дисбаланса воздушно-топливного отношения полагается на осуществляемых датчиком отработавших газов точных измерениях воздушно-топливного отношения по отношению к стехиометрическому. Авторы настоящего изобретения определили, что такие измерения могут быть неточными из-за геометрии выпускного канала относительно местоположения датчика отработавших газов. В дополнение или в качестве альтернативы, используя данный тип отслеживания воздушно-топливного отношения, невозможно достоверно определить воздушно-топливное отношение одного цилиндра, когда происходит сгорание топливовоздушных смесей еще в одном или нескольких цилиндрах двигателя. Авторы настоящего изобретения также определили, что во время ОТРЗ, дисбаланс воздушно-топливного отношения можно выявить путем подачи искры в группу цилиндров, содержащую как минимум один цилиндр, после того, как достигается пороговое воздушно-топливное отношение бедной смеси. Таким образом, используя указанный способ, можно сравнить разницу между значением лямбда указанной группы цилиндров и пороговым воздушно-топливным отношением бедной смеси с разницей между ожидаемым значением лямбда указанной группы цилиндров и пороговым воздушно-топливным отношением бедной смеси.
Способ 500 можно хранить в долговременной памяти контроллера (например, контроллера 12) для проверки возможности запуска в транспортном средстве процесса регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи во время ОТРЗ. При соблюдении одного или нескольких условий для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи контроллер (например, контроллер совместно с одним или несколькими дополнительными техническими устройствами, например, датчиками, клапанами и т.п.) может выполнить способ 600 на ФИГ. 6.
На ФИГ. 6 представлен пример способа 600 для выполнения регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. В одном примере регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может предусматривать выбор группы цилиндров для возобновления сжигания топливовоздушных смесей и отслеживания воздушно-топливного отношения данной группы цилиндров во время ОТРЗ. В одном примере указанная группа цилиндров может представлять собой пару соответствующих цилиндров из отдельных рядов цилиндров. Указанные цилиндры могут соответствовать друг другу либо по времени подачи искры, либо по расположению. В качестве примера, как показано на ФИГ. 3, цилиндры А1 и В1 могут образовывать группу цилиндров. В другом варианте цилиндры можно выбирать так, чтобы сгорание топливовоздушной смеси происходило в них с разницей в 360 градусов оборота коленчатого вала, чтобы обеспечить равномерное зажигание и создание крутящего момента. Например, в однорядном двигателе или V-образном двигателе группа цилиндров может содержать только один цилиндр.
При раскрытии способа 600 речь пойдет о компонентах и системах, изображенных на ФИГ. 1-3, в частности, о двигателе 10, рядах 30А и 30В цилиндров, датчике 126 и контроллере 12. Способ 600 может выполнять контроллер в соответствии с машиночитаемыми командами, хранящимися в его запоминающем устройстве. Следует понимать, что способ 600 можно применять в отношении других систем с разными конфигурациями без отступления от объема настоящего изобретения.
С помощью раскрытого в настоящей заявке решения выявляют изменения в показаниях расположенного выше по потоку датчика кислорода в отработавших газах (УДКОГ), соотносящиеся с процессами сгорания в цилиндрах, работу которых возобновляют во время ОТРЗ, когда двигатель вращается, и в части цилиндров двигателя не происходит сгорание топливовоздушных смесей. УДКОГ генерирует выходной сигнал, пропорциональный концентрации кислорода в отработавших газах. Так как сгорание воздуха и топлива может происходить только в одном цилиндре ряда цилиндров, выходной сигнал кислородного датчика может выявлять воздушно-топливный дисбаланс цилиндра, в котором происходит сгорание воздуха и топлива. Таким образом, предложенное решение может повысить отношение «сигнал-помеха» при определении воздушно-топливного дисбаланса цилиндра. В одном примере выходное напряжение УДКОГ (преобразованное в значение воздушно-топливного отношения или значение лямбда (например, значение воздушно-топливного отношения, деленное на стехиометрическое воздушно-топливное отношение)) замеряют для каждого цилиндра, в который подается искра во время подачи искры в группу цилиндров, после открытия выпускных клапанов цилиндра, в который поступало топливо. Указанный сигнал кислородного датчика затем оценивают для определения значения лямбда или воздушно-топливного отношения. Ожидается, что значение лямбда коррелирует с некоторым значением, например, требуемым значением лямбда.
Выполнение способа 600 начинают на шаге 602, на котором выбирают группу цилиндров для последующей подачи искры во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Группу цилиндров можно выбирать по одному или нескольким из следующих критериев: времени подачи искры и расположению цилиндра, как было раскрыто выше. В качестве одного примера, как показано на ФИГ. 3, в качестве группы цилиндров можно выбрать цилиндры, наиболее далеко расположенные выше по потоку от датчика отработавших газов (например, датчика 126) (например, цилиндры А1 и В1). Дополнительно или в качестве альтернативы в качестве группы цилиндров могут быть выбраны цилиндры, соответствующие друг другу по времени подачи искры (например, цилиндры А1 и В3). В некоторых примерах соответствующие такты в цилиндрах могут происходить с разницей 360 градусов для создания равномерного крутящего момента. Следовательно, цилиндры могут иметь схожее время подачи искры и местоположение. Например, цилиндры А1 и В1 имеют взаимосвязанное время подачи искры и расположены наиболее далеко выше по потоку от датчика отработавших газов. В качестве примера группа цилиндров может содержать как минимум один цилиндр. В некоторых примерах группа цилиндров может содержать несколько цилиндров, при этом только по одному цилиндру из каждого ряда цилиндров. Таким образом, количество цилиндров в группе может равняться числу рядов цилиндров, при этом любой из рядов цилиндров содержит только один цилиндр, в котором происходит сгорание воздуха и топлива за один цикл двигателя (например, за два оборота для четырехтактного двигателя).
После выбора группы цилиндров способ 600 переходит на шаг 603 для проверки того, соблюдаются ли условия для впрыска топлива в выбранную группу цилиндров. Условия для начала впрыска топлива можно определить, как раскрыто в способе 1000 на ФИГ. 10.
Если условия для впрыска топлива не соблюдаются, то способ 600 может перейти на шаг 604 для продолжения отслеживания условий для впрыска топлива и проверки того, соблюдаются ли условия в более позднее время.
Если условия для впрыска топлива соблюдаются, способ 600 может перейти на шаг 605, на котором происходит сгорание воздуха и топлива в выбранной группе цилиндров (например, происходит подача искры в группу цилиндров). Подача искры в группу цилиндров предусматривает впрыск топлива только в выбранную группу цилиндров, в то время как остальные цилиндры поддерживаются в отключенном состоянии (например, в них не впрыскивают топливо), а двигатель продолжает вращаться. Способ 600 может подавать искру в выбранную группу цилиндров один или несколько раз для создания выбранного отклонения воздушно-топливного отношения в отработавших газах после выпуска продуктов сгорания по завершении каждого процесса сжигания смеси во включенном цилиндре. Топливо впрыскивают в цилиндр до начала процесса сгорания в нем. Например, если выбранная группа цилиндров содержит цилиндры А1 и В1, то сгорание топливовоздушной смеси происходит в обоих цилиндрах А1 и В1. В результате сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре А1 возникает воздушно-топливное отклонение в отработавших газах, которое выявляется кислородным датчиком после выпуска продуктов сгорания смеси в цилиндре А1 в выпускную систему. В результате сгорания топливовоздушной смеси в цилиндре В1 возникает воздушно-топливное отклонение в отработавших газах, которое выявляется кислородным датчиком после выпуска продуктов сгорания смеси в цилиндре В1 в выпускную систему. Иными словами, газообразные продукты сгорания из цилиндров А1 и В1 понижают (например, изменяют в сторону обогащения) воздушно-топливного отношение бедной смеси отработавших газов, которое было выявлено датчиками в соответствующих выпускных каналах, когда все цилиндры были отключены. Как было раскрыто выше, в выбранном цилиндре (цилиндрах) может происходить сгорание воздуха и топлива в течение одного или нескольких рабочих циклов двигателя, когда другие цилиндры отключены и не получают топливо.
Процесс впрыска топлива может также предусматривать определение количества впрыскиваемого топлива, при этом количество впрыскиваемого топлива может быть ниже порогового. Пороговое количество впрыскиваемого топлива может зависеть от дорожных качеств транспортного средства, при этом впрыск топлива в количестве выше порогового может ухудшить дорожные качества транспортного средства.
Как показано на ФИГ. 3, в результате подачи искры в выбранную группу цилиндров, содержащей цилиндр А1 и цилиндр В1, отработавшие газы из цилиндра А1 текут к датчику 126А, а отработавшие газы из цилиндра В1 текут к датчику 126В. Таким образом, каждый из датчиков измеряет отработавшие газы только одного цилиндра, благодаря чему можно нейтрализовать такую проблему, как нечувствительность датчика.
На шаге 606 способ 600 определяет значение лямбда при каждом выпуске продуктов сгорания в выпускную систему из цилиндра, в котором происходит сжигание воздуха и топлива. Значение лямбда может коррелировать с количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндр, а количество топлива, впрыскиваемое в цилиндр, может зависеть от длительности импульса впрыска, подаваемого на топливную форсунку цилиндра, в который впрыскивают топливо. Длительность импульса впрыска топлива соответствует количеству впрыскиваемого в цилиндр топлива. В качестве одного примера, если искру в оба цилиндра А1 и В1 подают 10 раз за время подачи искры в группу цилиндров, то можно определить 10 отдельных значений лямбда для цилиндра А1 и цилиндра В1. После определения значений лямбда способ 600 переходит к шагу 608.
На шаге 608 оценивают наличие или отсутствие отклонения значения лямбда для цилиндра. Воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам может являться результатом отклонения воздушно-топливного отношения одного или нескольких цилиндров от желаемого или ожидаемого воздушно-топливного отношения двигателя. Отклонение значения лямбда для цилиндра можно определить путем сравнения одного значения или среднего арифметического значения лямбда с ожидаемыми значениями лямбда.
В одном примере в основе указанного ожидаемого значения может лежать разница между заданным максимально бедным значением лямбда (например, 2.5λ), когда через двигатель прокачивают воздух без впрыска топлива) и заданным значением лямбда для выбранного цилиндра и количества впрыскиваемого топлива (например, 2.0λ). В данном примере указанная разница составляет ожидаемое значение 0.5λ. Первое из десяти значений лямбда для цилиндра А1 вычитают из максимально бедного значения лямбда, определенного на шаге 508, для определения разницы значений лямбда для цилиндра А1 для текущей операции ОТРЗ. Затем разницу значений лямбда для текущей операции ОТРЗ вычитают из ожидаемого значения лямбда, и, если результат превышает пороговое значение, можно установить, что цилиндр А1 демонстрирует воздушно-топливный дисбаланс по отношению к другим цилиндрам, так как его собственное воздушно-топливное отношение не соответствует ожидаемому для него воздушно-топливному отношению. В другом варианте среднее арифметическое указанных десяти значений лямбда для цилиндра А1 вычитают из максимально бедного значения лямбда, определенного на шаге 508, для определения разницы значений лямбда для цилиндра А1 для текущей операции ОТРЗ. Затем разницу значений лямбда для текущей операции ОТРЗ вычитают из ожидаемого значения лямбда, и, если результат превышает пороговое значение, можно установить, что цилиндр А1 демонстрирует воздушно-топливный дисбаланс по отношению к другим цилиндрам, так как его собственное воздушно-топливное отношение не соответствует ожидаемому для него воздушно-топливному отношению. Контроллер может впрыскивать большее или меньшее количество топлива во время будущих операций сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре в зависимости от величины разницы между ожидаемым значением лямбда и значением лямбда, определенным путем вычитания значения лямбда, полученного на шаге 606, из значения лямбда, полученного на шаге 508.
В другом примере ожидаемое значение может представлять собой заданное единственное значение, с которым сравнивают значение (значения) лямбда для цилиндра А1. Например, если единственное ожидаемое значение лямбда равно 2.0, а значение лямбда цилиндра за одну операцию сжигания составляет 1.9, определенное на шаге 606, то можно констатировать отклонение значения лямбда для цилиндра в сторону обогащения. В другом варианте указанное единственное ожидаемое значение лямбда можно сравнить со средним арифметическим десяти значений лямбда для цилиндра А1. В основе заданного единственного ожидаемого значения может лежать количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр А1 для сжигания. Контроллер может впрыскивать большее или меньшее количество топлива во время будущих операций сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре в зависимости от величины разницы между заданным единственным значением лямбда и значением лямбда, полученным на шаге 606.
В еще одном примере ожидаемое значение может представлять собой диапазон значений лямбда (например, 2.0λ-1.8λ). Одно из десяти значений лямбда для цилиндра А1 или их среднее арифметическое можно сравнить с диапазоном ожидаемых значений. Если одно из значений лямбда или их среднее арифметическое лежит в ожидаемом диапазоне, то дисбаланс не выявляется. Однако, если одно из значений лямбда или их среднее арифметическое не лежит в ожидаемом диапазоне, можно констатировать дисбаланс значения лямбда для цилиндра. Схожий анализ можно выполнить в отношении цилиндра В1 и других цилиндров. Контроллер может впрыскивать большее или меньшее количество топлива во время будущих операций сжигания топливовоздушной смеси в цилиндре в зависимости от величины разницы между диапазоном значений лямбда и значением лямбда, полученным на шаге 606. Например, если ожидаемое значение представляет собой диапазон от 2.0λ до 1.8λ, а значение лямбда, определенное на шаге 606, составляет 2.1λ, количество топлива, впрыскиваемого в цилиндр можно увеличить, так как значение лямбда, равное 2.1, беднее ожидаемого. Такое обедненное значение лямбда компенсируют путем увеличения базового количества топлива, впрыскиваемого в цилиндр, на коэффициент, в основе которого лежит отклонение значения лямбда, равное 0.1.
В еще одном примере отклонение воздушно-топливного отношения цилиндра или отклонение значения лямбда можно определить путем сравнения одного значения воздушно-топливного отношения или среднего арифметического значений воздушно-топливного отношения или значений лямбда с ожидаемым воздушно-топливным отношением или ожидаемым значением лямбда, при этом ожидаемое воздушно-топливное отношение или значение лямбда представляет собой отклонение от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ. Например, воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси во время ОТРЗ может составлять 36:1, а ожидаемое отклонение значения воздушно-топливного отношения от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ равно 7. Следовательно, если воздушно-топливное отношение в отработавших газах, определенное по результатам сжигания смеси в одном цилиндре ряда цилиндров, на который подавалась искра, составляет 29:1, измеренное значение воздушно-топливного отношения в отработавших газах соответствует ожидаемому отклонению воздушно-топливного отношения, и никакого отклонения воздушно-топливного отношения в цилиндре не выявлено. Однако, если воздушно-топливное отношение в отработавших газах, определенное по результатам сжигания в одном цилиндре ряда цилиндров, на который подавалась искра, составляет 22:1, и разница воздушно-топливного отношения, равная 7, превышается, можно констатировать отклонение воздушно-топливного отношения или значения лямбда, требующее устранения путем корректирования продолжительности впрыска топлива.
В основе ожидаемых значений воздушно-топливного отношения могут лежать частота вращения и нагрузка двигателя, передача коробки передач, положение цилиндра в ряду цилиндров, общее количество топлива, подаваемого в цилиндр, температура двигателя, последовательность подачи искры в цилиндры двигателя, время подачи топлива во время ОТРЗ и крутящий момент, передаваемый через трансмиссию. Корректируя ожидаемое воздушно-топливное отношение и количество топлива, впрыскиваемое для достижения ожидаемого воздушно-топливного отношения, можно улучшить отношение «сигнал-помеха» воздушно-топливного отношения цилиндра для определенного местоположения УДКОГ так, что может быть повышена точность определения наличия или отсутствия отклонения значения лямбда.
Если в результате сравнения одного значения или среднего арифметического значений лямбда, полученного по результатам сжигания смеси в цилиндре, с ожидаемым значением выявляется, что имеет место отклонение значения лямбда, ответ будет «да», и способ 600 переходит шагу 610. В противном случае ответ будет «нет», и способ 600 переходит к шагу 612.
Также следует отметить, что, если во время осуществления впрыска топлива во включенные цилиндры запрашивается переключение передачи, впрыск топлива прекращают до завершения переключения передачи. Если переключение передачи запрашивают в промежутке между впрысками в разные цилиндры, как показано на ФИГ. 8, впрыск топлива и анализ отклонения значения лямбда откладывают до завершения переключения. Не выполняя анализ значения лямбда и впрыск топлива во время переключения передачи, можно снизить вероятность того, что будет спровоцировано отклонение значения лямбда.
На шаге 610 способ 600 предусматривает определение ошибки подачи топлива форсункой. Определение ошибки подачи топлива форсункой предусматривает определение того, является ли воздушно-топливное отношение цилиндра беднее (например, смесь содержит избыточный кислород) или богаче (например, смесь содержит избыточное топливо), чем ожидаемое, и сохранение полученной ошибки для использования при дальнейшей эксплуатации цилиндра по окончании ОТРЗ. Если значение лямбда, определенное на шаге 606, ниже порогового диапазона ожидаемого значения лямбда (например, воздушно-топливное отношение является богатым), то контроллер может обучиться впрыскивать меньшее количество топлива во время будущих операций сжигания топливовоздушной смеси в цилиндрах в зависимости от величины дисбаланса. Величина ошибки значения лямбда может равняться разнице между ожидаемым значением лямбда и значением лямбда, полученным на шаге 608. Процесс обучения может предусматривать сохранение разницы между ожидаемым значением лямбда и полученным значением лямбда (или средним арифметическим значением лямбда) в памяти. Например, если значение лямбда для выбранной группы цилиндров составляет 2.1, а ожидаемое значение лямбда составляет 2.0, то может иметь место отклонение воздушно-топливного отношения в сторону обеднения величиной -0.1. Указанная величина может быть сохранена и применена при дальнейших операциях сжигания топливновоздушной смеси в цилиндрах после окончания ОТРЗ так, что впрыск топлива сможет компенсировать отклонение значения лямбда, равное -0.1 (например, за счет впрыска большего количества топлива, пропорционального величине -0.1), в цилиндре, в котором наблюдалось отклонение. После определения отклонения значения лямбда для цилиндра, в котором был запущен процесс сжигания, способ 600 переходит на шаг 612.
Дополнительно или в качестве альтернативы в некоторых примерах можно определить разброс воздушно-топливного отношения по цилиндрам с помощью раскрытого ниже уравнения №1.
Рассчитав общее среднее воздушно-топливное отношение для всех цилиндров, среднее воздушно-топливное отношение группы цилиндров можно сравнить с общим средним воздушно-топливным отношением. Если между средним значением для группы цилиндров и общим средним воздушно-топливным отношением есть разница, то можно вычислить коэффициент неравенства. Коэффициент неравенства может быть сохранен. Например, если значение коэффициента неравенства положительное, то значение (значения) воздушно-топливного отношения цилиндра (цилиндров) в группе цилиндров может быть слишком высоким (например, количество воздуха слишком велико по отношению к количеству топлива). В результате, корректирование работы двигателя может предусматривать впрыск большего количества топлива при дальнейшей работе двигателя вне режима ОТРЗ.
На шаге 612 способ 600 оценивает, были ли определены значения лямбда для всех цилиндров. Если значения лямбда были оценены не для всех цилиндров, и отсутствует одно или несколько значений лямбда, относящихся к цилиндрам, то ответ будет «нет», и способ 600 переходит к шагу 613. В противном случае, ответ будет «да», и способ 600 переходит к шагу 616.
На шаге 613 способ 600 проверяет, соблюдаются ли или имеют ли место условия для ОТРЗ. Водитель может нажать педаль акселератора, или частота вращения двигателя может упасть ниже желаемой так, что условия для ОТРЗ не будут соблюдаться. Если условия для ОТРЗ не соблюдаются, то ответ будет «нет», и способ 600 переходит к шагу 614. В противном случае ответ будет «да», и способ 600 переходит к шагу 615.
На шаге 614 способ 600 выходит из режима ОТРЗ и возвращается к регулированию воздушно-топливного отношения с обратной связью. Работу цилиндров возобновляют путем подачи искры и топлива в отключенные цилиндры. Таким образом, регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи также прекращают, несмотря на то, значения лямбда были получены не для всех цилиндров двигателя. В некоторых примерах, если регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи прекращают досрочно, то контроллер может сохранить любые значения лямбда, полученные по результатам измерений для выбранной группы (групп) цилиндров, и впоследствии выбрать сначала другую группу (группы) цилиндров во время следующей операции регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Так, если для какой-либо группы цилиндров не были получены значения лямбда во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи, то эта группа цилиндров может стать первой группой цилиндров, для которой будут определять значения лямбда для выявления наличия или отсутствия дисбаланса во время следующей операции ОТРЗ. Способ 600 переходит к завершению после возврата двигателя к регулированию воздушно-топливного отношения с обратной связью.
На шаге 615 способ 600 выбирает следующую группу цилиндров для определения значения лямбда для выявления наличия или отсутствия дисбаланса. Выбор следующей группы цилиндров может предусматривать выбор цилиндров, отличных от тех, что были в выбраны в предыдущую группу цилиндров. Например, можно выбрать цилиндры A3 и В3 вместо А1 и В1. Дополнительно или в качестве альтернативы способ 600 может выбирать группы цилиндров последовательно по расположению в ряду цилиндров. Например, цилиндры А2 и В3 могут образовать группу цилиндров после подачи искры на цилиндры А1 и В1 выбранной группы цилиндров. Способ 600 возвращается к шагу 603 для включения выбранной группы цилиндров, как было раскрыто выше.
На шаге 616 способ 600 отключает регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи, в том числе прекращает процессы включения цилиндров и выбора групп цилиндров. Таким образом, способ 600 возвращается к штатному режиму ОТРЗ, в котором отключают все цилиндры и не определяют дисбаланс цилиндров. Способ 600 переходит к шагу 618 после возвращения двигателя в штатный режим ОТРЗ.
На шаге 618 способ 600 оценивает, соблюдаются ли условия для ОТРЗ. Если ответ «нет», способ 600 переходит к шагу 620. В противном случае ответ будет «да», и способ 600 возвращается к шагу 618. Условия для ОТРЗ могут больше не соблюдаться, если частота вращения двигателя падает ниже пороговой или в случае нажатия на педаль акселератора.
На шаге 620 способ 600 выходит из режима ОТРЗ и включает все ранее отключенные цилиндры для регулирования подачи топлива с обратной связью. Цилиндры можно включить в соответствии с последовательностью подачи искры в цилиндры двигателя. Способ 600 переходит на шаг 622 после включения цилиндров двигателя из выключенного состояния.
На шаге 622 способ 600 корректирует работу любых цилиндров, в которых было выявлено отклонение значения лямбда на шаге 608. Корректирование может предусматривать корректирование количества впрыскиваемого в цилиндры двигателя топлива путем корректирования продолжительности впрыска топлива. Корректировки продолжительности впрыска топлива могут быть пропорциональны разнице между ожидаемым значением лямбда и значением лямбда, полученным как раскрыто на шаге 608. Например, если ожидаемое значение лямбда составляет 2.0, а измеренное значение лямбда составляет 1.8, то величина ошибки может равняться 0.2, что указывает на отклонение воздушно-топливного отношения в данном цилиндре в сторону обогащения. Корректирование может также предусматривать увеличение или уменьшение количества впрыскиваемого топлива в зависимости от типа ошибки значения лямбда. Например, если выявлено отклонение или ошибка значения лямбда цилиндра в сторону обогащения, то корректирование может предусматривать либо впрыск меньшего количества топлива в данный цилиндр, либо увеличение подачи воздуха в него, либо и то, и другое. После внесения корректировок, соответствующих полученным ошибкам значений лямбда для каждого цилиндра, выполнение способа 600 можно завершить.
В одном примере, в котором двигатель представляет собой шестицилиндровый двигатель с двумя рядами цилиндров, способ, раскрытый на ФИГ. 4-6, может определить воздушно-топливный дисбаланс для цилиндров ряда с цилиндрами 1-3 по следующим уравнениям:
Mf1*k1=mean(air_charge/lam_30_cyl1)
Mf2*k2=mean(air_charge/lam_30_cyl2)
Mf3*k3=mean(air_charge/lam_30_cyl3)
где Mf1 - масса топлива, впрыснутого в цилиндр 1 во время ОТРЗ, Mf2 - масса топлива, впрыснутого в цилиндр 2 во время ОТРЗ, Mf3 - масса топлива, впрыснутого в цилиндр 3 во время ОТРЗ, «mean» означает, что определяют среднее значение переменных в скобках, air_charge означает совокупный расход воздуха через цилиндр во время подачи топлива в цилиндры 1-3, lam_30_cyl1 - среднее значение лямбда в отработавших газах во время впрыска топлива в цилиндр 1, lam_30_cyl2 - среднее значение лямбда в отработавших газах во время впрыска топлива в цилиндр 2, а lam_30_cyl3 - среднее значение лямбда в отработавших газах во время впрыска топлива в цилиндр 3. Значения k1-k3 определяют путем решения укзанных трех уравний для указанных трех неизвестных. Значения k1-k3 указывают на наличие или отсутствие воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах 1-3 соответственно.
Итак, на ФИГ. 6 предложен способ, содержащий: во время отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) последовательную подачу искры в цилиндры в составе группы цилиндров, при этом топливо в каждый цилиндр подают с выбранной длительностью импульса впрыска топлива, и выявление отклонения воздушно-топливного отношения для каждого цилиндра по отклонению от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ. Способ также содержит корректирование последующей работы двигателя в зависимости от выявленного значения отклонения воздушно-топливного отношения. Способ предусматривает выбор цилиндров по одному или нескольким из следующих критериев: последовательности подачи искры в цилиндры и позиции цилиндра согласно последовательности подачи искры. Способ предусматривает, что подачу топлива в группу цилиндров, на основании которой выявляют воздушно-топливное отношение, осуществляют только после того, как измерят воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси во время ОТРЗ.
В некоторых примерах способ предусматривает корректирование последующей работы двигателя путем корректирования длительности импульса впрыска топлива форсункой в соответствии с ожидаемым отклонением воздушно-топливного отношения. Способ предусматривает, что ожидаемое отклонение воздушно-топливного отношения основано на выбранной длительности импульса впрыска топлива. Способ предусматривает корректирование последующей работы двигателя, предусматривающее корректирование последующих впрысков топлива в цилиндр в зависимости от выявленного отклонения воздушно-топливного отношения по окончании ОТРЗ. Способ предусматривает подачу топлива в группу цилиндров и выполнение рабочего цикла несколько раз во время ОТРЗ с получением нескольких значений воздушно-топливного отношения, совместно используемых для выявления дисбаланса.
Способ на ФИГ. 6 также содержит: после отключения всех цилиндров, отработавшие газы из которых поступают в общую выпускную систему двигателя: отдельную подачу топлива в один или несколько из указанных отключенных цилиндров для сжигания бедной топливовоздушной смеси; и корректирование работы двигателя в зависимости от отклонения воздушно-топливного отношения в отработавших газах от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. Способ предусматривает, что указанное отклонение сравнивают с ожидаемым отклонением. Способ предусматривает, что ожидаемое отклонение зависит от частоты вращения и нагрузки двигателя. Способ предусматривает, что ожидаемое отклонение зависит от температуры двигателя. Способ предусматривает, что ожидаемое отклонение зависит от положения цилиндра в ряду цилиндров.
Кроме того, способ предусматривает, что ожидаемое отклонение зависит от последовательности подачи искры в цилиндры двигателя. Способ предусматривает, что общее количество топлива, поданного в указанные один или несколько отключенных цилиндров, зависит от частоты вращения и нагрузки двигателя. Способ предусматривает, что общее количество топлива, поданного в указанные один или несколько отключенных цилиндров, зависит от того, какая передача выбрана в коробке передач.
В еще одном примере способ предусматривает, что после отключения всех цилиндров, отработавшие газы из которых поступают в общую выпускную систему двигателя: отдельно подают топливо в один или несколько из указанных отключенных цилиндров для сжигания бедной топливовоздушной смеси; и корректируют работу двигателя с учетом отклонения воздушно-топливного отношения в отработавших газах от ожидаемого воздушно-топливного отношения двигателя, при этом отклонение воздушно-топливного отношения в отработавших газах имеет место, когда отключены все цилиндры, кроме одного цилиндра, в который поступает топливо. Способ предусматривает, что в цилиндре, получающем топливо, сжигают несколько топливовоздушных смесей, а также то, что в основе воздушно-топливного отношения в отработавших газах лежит среднее значение воздушно-топливных отношений в отработавших газах, полученных в результате анализа нескольких топливовоздушных смесей. Способ предусматривает, что ожидаемое воздушно-топливное отношение двигателя зависит от частоты вращения гидротрансформатора. Способ предусматривает, что ожидаемое воздушно-топливное отношение двигателя зависит от положения цилиндра в ряду цилиндров.
На ФИГ. 7 изображена рабочая последовательность 700, иллюстрирующая примеры результатов для ряда цилиндров двигателя, содержащего три цилиндра (например, шестицилиндрового V-образного двигателя с двумя рядами цилиндров, по три цилиндра в каждом ряду). Линия 702 представляет наличие или отсутствие ОТРЗ, линия 704 представляет форсунку первого цилиндра, линия 706 представляет форсунку второго цилиндра, линия 708 представляет форсунку третьего цилиндра, а сплошная линия 710 представляет сигнал датчика отработавших газов (УДКОГ) в виде значений лямбда, пунктирная линия 712 представляет ожидаемые значения лямбда, а линия 714 представляет стехиометрическое значение лямбда (например, 1). Линия 712 принимает те же значения, что и линия 710, когда видна только линия 710. Для линий 704, 706 и 708, значение "1" означает, что топливная форсунка впрыскивает топливо (например, в цилиндр подается искра), а значение "0" означает отсутствие впрыска топлива (например, цилиндр отключен). Горизонтальные оси на каждом графике обозначают время, при этом значения времени увеличиваются от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.
До Т1 в первый, второй и третий цилиндры подают искру в штатном режиме работы двигателя (например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении), как показано линиями 704, 706 и 708 соответственно. В результате, значения лямбда цилиндров по существу равны 1, как показано линией 710 и линией 714. Значение лямбда может рассчитать контроллер (например, контроллер 12) по концентрации кислорода в выпускной системе двигателя, измеренной датчиком отработавших газов (например, датчиком 126). Режим ОТРЗ отключен, как указывает линия 702.
В момент Т1 условия для ОТРЗ соблюдаются, и происходит запуск ОТРЗ, как было раскрыто выше для ФИГ. 4. В результате, прекращают впрыск топлива во все цилиндры двигателя (например, цилиндры отключены), и воздушно-топливное отношение меняется в сторону обеднения и повышается до максимального воздушно-топливного отношения, соответствующего перекачке воздуха через цилиндры двигателя без впрыска топлива.
После Т1 и до Т2 ОТРЗ продолжается, и воздушно-топливное отношение продолжает возрастать до воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. Форсунки не могут начать впрыск топлива, пока не пройдет пороговое время (например, 5 секунд) после начала ОТРЗ. Дополнительно или в качестве альтернативы форсунки не могут начать впрыск топлива, пока УДКОГ не выявит максимальное воздушно-топливное отношение. Условия для подачи искры в выбранную группу цилиндров отслеживают.
В момент Т2 первый цилиндр включают в связи с соблюдением условий для подачи искры в выбранную группу цилиндров (например, двигатель не проходит через точку нулевого крутящего момента, скорость транспортного средства ниже пороговой, и переключение передачи на более низкую не происходит), поэтому форсунка 1 впрыскивает топливо в первый цилиндр. Как было раскрыто выше, выбранная группа цилиндров может содержать как минимум один цилиндр из каждого ряда цилиндров. То есть количество рядов цилиндров может равняться количеству цилиндров в группе цилиндров, в которой из каждого ряда цилиндров выбирают один цилиндр. Дополнительно или в качестве альтернативы выбранная группа цилиндров в однорядном двигателе может содержать как минимум один цилиндр двигателя.
После Т2 и до Т3 в первом цилиндре происходит сгорание. Как показано, сгорание в первом цилиндре происходит четыре раза с четырьмя отдельными значениями длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания. Концентрацию кислорода в отработавших газах измеряет УДКОГ (например, датчик отработавших газов), а контроллер вырабатывает значение лямбда, соответствующее каждому событию сгорания, по показанию УДКОГ. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что можно выполнить подачу искры и другое подходящее количество раз. Как показано, в результате впрысков топлива в первый цилиндр получают схожие значения лямбда после сгорания смеси. Однако в некоторых примерах регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может предусматривать впрыск разного количество топлива так, что каждый впрыск топлива обеспечивает впрыск существенно отличающегося количества топлива и отличающиеся значения лямбда.
Измеренные для первого цилиндра значения лямбда сравнивают с ожидаемым значением лямбда (линия 712). Если измеренные значения лямбда не равны ожидаемому значению лямбда, то может быть выявлено и определено отклонение воздушно-топливного отношения или значение лямбда, которое может вызвать воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам, как было раскрыто выше для ФИГ. 6. Однако, как показано, значения лямбда для первого цилиндра равны ожидаемому значению лямбда, следовательно, никакое отклонение или ошибка воздушно-топливного отношения не определены.
В некоторых примерах цилиндр, в который была подана искра, может произвести разницу значений лямбда, при этом под разницей значений лямбда понимают разницу между воздушно-топливным отношением максимально бедной смеси и измеренным значением лямбда (например, 2.5-2.0=0.5). Разницу значений лямбда можно сравнить с ожидаемой разницей значений лямбда. Если разница значений лямбда по существу не равна ожидаемой разнице, то может быть выявлен и определен дисбаланс воздушно-топливного отношения. В основе полученного дисбаланса может лежать величина ошибки. Например, если измеренная разница значений лямбда составляет 0.5, а ожидаемая разница значений лямбда составляет 0.4, то величина ошибки составляет 0.1. Таким образом, полученное значение ошибки подачи топлива может стать основой для корректирования подачи топлива для осуществления впрыска топлива после окончания ОТРЗ. Например, базовое количество топлива для достижения желаемого значения лямбда в цилиндре можно откорректировать пропорционально величине ошибки 0.1 для устранения отклонения значения лямбда для цилиндра.
Дополнительно или в качестве альтернативы в некоторых примерах измеренное значение лямбда можно сравнить с пороговым диапазоном, как было раскрыто выше. Если измеренное значение лямбда не лежит в пороговом диапазоне, то может быть выявлен и определен дисбаланс. Дополнительно или в в качестве альтернативы в некоторых примерах процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи может выполняться заданное количество раз, а результаты могут быть усреднены для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения, если он имеется.
В момент Т3 первый цилиндр отключают, а ОТРЗ продолжается. Воздушно-топливное отношение возвращается к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси. После Т3 и до Т4 ОТРЗ продолжается без подачи искры в выбранную группу цилиндров. В результате, воздушно-топливное отношение остается на уровне воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. В процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть выбрана следующая группа цилиндров для подачи в нее искры. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи может дождаться возвращения воздушно-топливного отношения к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси до подачи искры в следующую группу цилиндров для поддержания однородных исходных данных (например, воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси) для каждой группы цилиндров. Условия для подачи искры в следующую группу цилиндров отслеживают.
Дополнительно или в качестве альтернативы в некоторых примерах подачу искры в следующую группу цилиндров можно осуществлять непосредственно после подачи искры в первую группу цилиндров. Таким образом, в процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи можно выбрать следующую группу цилиндров в момент Т3 и не ждать, пока значение лямбда вернется к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси.
В момент Т4 включают второй цилиндр, и форсунка 2 впрыскивает топливо во второй цилиндр в связи с соблюдением условий для подачи искры в этот цилиндр. ОТРЗ продолжается, а первый и третий цилиндры остаются в отключенном состоянии. После Т4 и до Т5 искру во второй цилиндр подают четыре раза с получением четырех значений длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания во втором цилиндре. Концентрацию кислорода в отработавших газах преобразовывают в измеренное значение лямбда, соответствующее значению лямбда для второго цилиндра. Измеренные значения лямбда второго цилиндра по существу равны ожидаемым значениям лямбда. Следовательно, дисбаланс воздушно-топливного отношения не определен.
В момент Т5 второй цилиндр отключают, и, в результате, значение лямбда повышается в сторону воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. ОТРЗ продолжается. После Т5 и до Т6 в процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи выбирают следующую группу цилиндров и ждут, пока значение лямбда вернется к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси до начала подачи искры в следующую группу цилиндров. ОТРЗ продолжается, при этом все цилиндры остаются в отключенном состоянии. Условия для подачи искры в следующую группу цилиндров отслеживают.
В момент Т6 включают третий цилиндр, и форсунка 3 впрыскивает топливо в третий цилиндр в связи с соблюдением условий для подачи искры в этот цилиндр. ОТРЗ продолжается, а первый и второй цилиндры остаются в отключенном состоянии. После Т6 и до Т7 искру в третий цилиндр подают четыре раза с получением четырех значений длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания в третьем цилиндре. Концентрацию кислорода в отработавших газах преобразовывают в измеренные значения лямбда, соответствующие событиям сгорания в третьем цилиндре. Измеренные значения лямбда для третьего цилиндра меньше ожидаемого значения лямбда (линия 712). Следовательно, в третьем цилиндре имеет место дисбаланс воздушно-топливного отношения, а именно, ошибка или отклонение воздушно-топливного отношения в сторону обеднения. Ошибка воздушно-топливного отношения или ошибка значения лямбда для третьего цилиндра сохраняется и может быть применена при последующей работе третьего цилиндра во время работы двигателя по окончании ОТРЗ.
В момент Т7 отключают третий цилиндр, следовательно, теперь отключены все цилиндры. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи завершают, а ОТРЗ может продолжаться до тех пор, пока соблюдаются условия для ОТРЗ. После Т7 и до Т8 ОТРЗ продолжается, и все цилиндры остаются в отключенном состоянии. Значение лямбда согласно показаниям УДКОГ равно воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси.
В момент Т8 условия для ОТРЗ более не соблюдаются (например, происходит резкое нажатие педали акселератора), и ОТРЗ прекращают. Прекращение ОТРЗ предусматривает впрыск топлива во все цилиндры двигателя. Следовательно, первый цилиндр получает топливо из форсунки 1, а второй цилиндр получает топливо из форсунки 2, без внесения каких-либо корректировок, определенных в процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Работу форсунки третьего цилиндра можно изменить путем корректирования продолжительности впрыска топлива с учетом полученного значения отклонения воздушно-топливного отношения для увеличения или уменьшения подачи топлива в третий цилиндр. Указанная корректировка (корректировки) может предусматривать впрыск топлива в количестве, превышающим количество впрыска топлива в схожих условиях до ОТРЗ, так как в основе полученного отклонения воздушно-топливного отношения лежит отклонение воздушно-топливного отношения бедной смеси. При увеличении количества впрыскиваемого топлива, воздушно-топливное отношение в третьем цилиндре может по существу сравняться со стехиометрическим воздушно-топливным отношением (например, значение лямбда равно 1). После Т8 двигатель продолжает работать в штатном режиме. Режим ОТРЗ все так же отключен. В первый, второй и третий цилиндры подают искру, и УДКОГ измеряет значение лямбда по Существу равное стехиометрическому.
Обратимся к ФИГ. 8, на которой изображена последовательность ОТРЗ в транспортном средстве, когда анализ отклонения значения лямбда откладывают для снижения вероятности получения ошибки значения лямбда. Последовательность 800 показывает, что впрыск топлива во второй цилиндр отложен в связи с запросом на переключение передачи. Показаны примеры результатов для ряда цилиндров двигателя, содержащего три цилиндра (например, шестицилиндрового V-образного двигателя с двумя рядами цилиндров, по три цилиндра в каждом ряду). Линия 802 показывает, происходит ли ОТРЗ или нет, линия 804 представляет форсунку первого цилиндра, линия 806 представляет форсунку второго цилиндра, линия 808 показывает наличие или отсутствие запроса на переключение передачи, сплошная линия 810 представляет сигнал датчика отработавших газов (УДКОГ) в виде значений лямбда, пунктирная линия 812 представляет ожидаемые значения лямбда, а линия 814 представляет стехиометрическое значение лямбда (например, 1). Линия 812 принимает те же значения, что и линия 810, когда видна только линия 810. Для линий 804 и 806 значение "1" означает, что топливная форсунка впрыскивает топливо (например, в цилиндр подается искра), а значение "0" означает отсутствие впрыска топлива (например, цилиндр отключен). Запрос на переключение передачи имеет место, когда линия 808 находится на повышенном уровне. Запрос на переключение передачи отсутствует, когда линия 808 находится на пониженном уровне. Горизонтальные оси на каждом графике обозначают время, при этом значения времени увеличиваются от левой стороны фигуры к правой стороне фигуры.
До Т10 в первый и второй цилиндры подают искру в штатном режиме работы двигателя (например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении), как показано линиями 804 и 806. Запрос на переключение передач отсутствует. Значения лямбда для цилиндров по существу равны 1, как указывают линия 810 и линия 814. Значение лямбда может рассчитать контроллер (например, контроллер 12) по концентрации кислорода в выпускной системе двигателя, измеренной датчиком отработавших газов (например, датчик 126). Режим ОТРЗ отключен, как указывает линия 802.
В момент Т10 условия для ОТРЗ соблюдаются, и запускают ОТРЗ, как было раскрыто выше для ФИГ. 4. В результате, прекращают впрыск топлива во все цилиндры двигателя (например, отключают цилиндры), и воздушно-топливное отношение меняется в сторону обеднения и повышается до максимального воздушно-топливного отношения, соответствующего перекачке воздуха через цилиндры двигателя без впрыска топлива.
После Т10 и до Т11 ОТРЗ продолжается, и воздушно-топливное отношение продолжает расти до воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. Форсунки не могут начать впрыск топлива, пока не пройдет пороговое время (например, 5 секунд) после начала ОТРЗ. Дополнительно или в качестве альтернативы форсунки не могут начать впрыск топлива, пока УДКОГ не выявит максимальное воздушно-топливное отношение. Условия для подачи искры в выбранную группу цилиндров отслеживают.
В момент Т11 первый цилиндр включают в связи с соблюдением условий для подачи искры в выбранную группу цилиндров (например, двигатель не проходит через точку нулевого крутящего момента, скорость транспортного средства ниже пороговой, и переключение передачи на более низкую не происходит), поэтому форсунка 1 впрыскивает топливо в первый цилиндр. Как было раскрыто выше, выбранная группа цилиндров может содержать как минимум один цилиндр из каждого ряда цилиндров. То есть, количество рядов цилиндров может равняться количеству цилиндров в группе цилиндров, в которой из каждого ряда цилиндров выбирают один цилиндр. Дополнительно или в качестве альтернативы выбранная группа цилиндров в однорядном двигателе может содержать как минимум один цилиндр двигателя. Кроме того, группу цилиндров можно выбирать по одному или нескольким из следующих критериев: последовательности подачи искры в цилиндры и местоположению, согласно которым цилиндры выбирают последовательно для создания выбранной группы цилиндров, в которую будут подавать искру. Например, для ФИГ. 3, цилиндры А1 и В1 могут образовывать первую выбранную группа цилиндров. После получения значений для первой выбранной группы цилиндров можно выбрать вторую группу цилиндров в составе цилиндров А2 и В2 для подачи в них искры. Таким образом, при дальнейшем выборе групп цилиндров цилиндры можно выбирать последовательно.
После Т11 и до Т12 в первом цилиндре происходит сгорание. Как показано, сгорание в первом цилиндре происходит четыре раза с четырьмя отдельными значениями длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания. Концентрацию кислорода в отработавших газах измеряет УДКОГ (например, датчик отработавших газов), а контроллер вырабатывает значение лямбда, соответствующее каждому событию сгорания, по показанию УДКОГ. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что подачу искры можно выполнить и другое подходящее количество раз. Как показано, в результате впрысков топлива в первый цилиндр получают схожие значения лямбда после сгорания смеси. Однако в некоторых примерах регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может предусматривать впрыск разного количества топлива так, что каждый впрыск топлива обеспечивает впрыск существенно отличающегося количества топлива и отличающиеся значения лямбда.
Измеренные для первого цилиндра значения лямбда сравнивают с ожидаемым значением лямбда (линия 812). Если измеренные значения лямбда не равны ожидаемому значению лямбда, то может быть выявлено и определено отклонение воздушно-топливного отношения или значение лямбда, которое может вызвать воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам, как было раскрыто выше для ФИГ. 6. Однако, как показано, значения лямбда для первого цилиндра равны ожидаемым значениям лямбда, следовательно, никакое отклонение воздушно-топливного отношения или ошибка не определены.
В момент Т12 первый цилиндр отключают, а ОТРЗ продолжается. Воздушно-топливное отношение возвращается к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси. После Т12 и до Т13 ОТРЗ продолжается без подачи искры в выбранную группу цилиндров. В результате воздушно-топливное отношение остается на уровне воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. В процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть выбрана следующая группа цилиндров для подачи в нее искры. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи может дождаться возвращения воздушно-топливного отношения к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси до подачи искры в следующую группу цилиндров для поддержания однородных исходных данных (например, воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси) для каждой группы цилиндров. Условия для подачи искры в следующую группу цилиндров отслеживают.
В момент Т13 второй цилиндр готов к включению, однако появляется запрос на переключение передачи, как следует из того, что линия 808 переходит на более высокий уровень. Включение второго цилиндра откладывают в связи с появлением запроса на переключение передачи, чтобы снизить вероятность того, что будут спровоцированы ошибки значений лямбда в показаниях для второго цилиндра. Двигатель остается в режиме ОТРЗ, и начинается переключение передачи. Включение второго цилиндра откладывают до завершения переключения. Переключение передачи (например, на более низкую) завершают незадолго до момента Т14.
В момент Т14 включают второй цилиндр, и форсунка 2 впрыскивает топливо во второй цилиндр в связи с соблюдением условий для подачи искры в этот цилиндр. ОТРЗ продолжается, и первый цилиндр остается в отключенном состоянии. После Т14 и до Т15 искру во второй цилиндр подают четыре раза с получением четырех значений длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания во втором цилиндре. Концентрацию кислорода в отработавших газах преобразовывают в измеренное значение лямбда воздуха, соответствующее значению лямбда для второго цилиндра. Измеренные значения лямбда второго цилиндра по существу равны ожидаемым значениям лямбда. Следовательно, дисбаланс воздушно-топливного отношения не определен.
В момент Т15 второй цилиндр отключают, в результате чего значение лямбда повышается в сторону воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. ОТРЗ продолжается. После Т15 и до Т16 процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи позволяет значению лямбда возвратиться к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси. ОТРЗ продолжается, при этом все цилиндры остаются в отключенном состоянии.
В момент Т16 условия для ОТРЗ более не соблюдаются, поэтому первый и второй цилиндры включают из отключенного состояния. Воздушно-топливное отношение в двигателе снова становится стехиометрическим, и двигатель начинает создавать положительный крутящий момент.
Таким образом, анализ отклонения значения лямбда и подачу искры в выбранные цилиндры в то время, как остальные цилиндры двигателя остаются в отключенном состоянии можно отложить в связи с запросом на переключение передачи. Кроме того, если запрос на переключение передачи появляется, когда один из цилиндров включен, а остальные цилиндры отключены, анализ отклонения значения лямбда, включающий в себя подачу искры в указанный включенный цилиндр, можно отложить до завершения переключения передачи. Так можно снизить вероятность ошибок значений лямбда из-за переключения передачи.
Обратимся к ФИГ. 9, на которой представлены пример компоновки двигателя 910 и последовательность 900 ОТРЗ. Последовательность 900 иллюстрирует показания датчиков УДКОГ, когда двигатель находится в режиме ОТРЗ, и регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи, осуществляемое в двух разных рядах цилиндров. Диаграмма 902 представляет воздушно-топливное отношение в отработавших газах в выпускной системе ниже по потоку от цилиндра 1 группы 912 цилиндров. Диаграмма 904 представляет воздушно-топливное отношение для отработавших газов в выпускной системе ниже по потоку от цилиндра 4 группы 912 цилиндров. Диаграмма 906 представляет скорость транспортного средства. Амплитуда 908 значений воздушно-топливного отношения представляет отклонение воздушно-топливного отношения, соответствующее заданному импульсу впрыска топлива, от исходного воздушно-топливного отношения (например, воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси, когда импульс впрыска топлива отсутствует).
Двигатель 910 представляет собой шестицилиндровый V-образный двигатель, разделенный на два ряда, содержащих по три цилиндра. Пунктирный прямоугольник 912 представляет первую группу цилиндров, а датчики 914А и 914В представляют собой датчики УДКОГ с возможностью измерения или вывода значений воздушно-топливного отношения в соответствующих рядах цилиндров. Кривая 904 принимает те же значения, что и кривая 902, когда видна только кривая 902.
До Т1 скорость транспортного средства относительно постоянна, как указывает диаграмма 906, а затем она начинает падать по мере замедления транспортного средства. Транспортное средство может замедляться в результате снижения требуемого водителем крутящего момента. В результате соблюдаются условия для ОТРЗ, и транспортное средство начинает отключать все цилиндры двигателя 910. В связи с этим, воздушно-топливное отношение в выпускной системе начинает расти до воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси (например, 2.5λ), как следует из диаграмм 902 и 904 соответственно.
В момент Т1 воздушно-топливное отношение в каждой из выпускных систем достигает значения воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. В связи с этим, контроллер двигателя 910 запускает процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи для определения дисбаланса воздушно-топливного отношения по цилиндрам, как было раскрыто выше для ФИГ. 5. Цилиндры 1 и 4 выбирают в качестве составляющих группы цилиндров, как показано пунктирным прямоугольником 912. Таким образом, только цилиндры 1 и 4 могут получать прерывистые импульсы впрыска топлива, в то время как в остальные цилиндры поступает только воздух. Это позволяет достоверно отслеживать воздушно-топливные отношения цилиндров 1 и 4 без воздействий и помех со стороны остальных цилиндров. Как было раскрыто выше, могут возникнуть трудности в различении значений воздушно-топливного отношения разных цилиндров ряда цилиндров при использовании единственного УДКОГ из-за смешивания отработавших газов в выпускной системе.
После Т1 и до Т2 в процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи начинают впрыскивать достаточное количество топлива в цилиндры 1 и 4 группы 912 цилиндров так, что датчики УДКОГ могут измерить отработавшие газы без возникновения помех для крутящего момента (например, изменений скорости транспортного средства из-за изменения крутящего момента). Таким образом, водитель может не ощутить каких-либо проявлений, связанных с подачей искры в выбранную группу цилиндров в процессе регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Искру в цилиндры 1 и 4 подают несколько раз, а амплитуду 908 значений для каждого события сгорания измеряют и сравнивают с пороговым значением. Как было раскрыто выше, пороговое значение может представлять собой общее среднее значение воздушно-топливного отношения для всех цилиндров двигателя. При наличии разницы между указанной амплитудой и указанным общим средним значением воздушно-топливного отношения, то в том или ином цилиндре может иметь место дисбаланс. Например, если по результатам измерения датчиком 914А получено значение лямбда 2.3λ для цилиндра 1, а общее среднее значение воздушно-топливного отношения составляет 2.2λ, то контроллер может определить разницу в размере 0.1λ и впрыскивать большее количество топлива в цилиндр 1 при последующе работе двигателя после завершения регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи и ОТРЗ. Корректируя таким образом подачу топлива в цилиндры, можно уменьшить разброс воздушно-топливного отношения по цилиндрам. Кроме того, измеряя воздушно-топливное отношение во время ОТРЗ, датчик может определить величину дисбаланса (например, в сторону обеднения или обогащения) и соответствующим образом регулировать величину впрыскиваемого топлива в штатном режиме работы двигателя.
В момент Т2 транспортное средство выходит из режима ОТРЗ в связи с тем, что такое условие его работы, как скорость транспортного средства, находится ниже порогового значения. В результате, процесс регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи прекращают, несмотря на то, что анализ воздушно-топливного дисбаланса был выполнен не для всех цилиндров двигателя 910. Следующее осуществление ОТРЗ может предусматривать запуск регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи, заключающееся в выборе группы цилиндров, отличной от группы 912 цилиндров, для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Предпочтительным вариантом может быть осуществление регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи при схожих условиях работы транспортного средства, например при той же скорости транспортного средства и уклоне дороги, так как результаты измерения, полученные для разных выбранных групп цилиндров, могут быть более однородными, если они получены в схожих условиях. Например, общее среднее значение воздушно-топливного отношения может меняться с изменением скорости транспортного средства, в результате чего результаты измерения амплитуды будут разными, что, в конечном счете, приведет к получению нежелательных значений для корректирования воздушно-топливного отношения. После прекращения ОТРЗ все цилиндры двигателя включают из отключенного состояния.
После Т2 скорость транспортного средства продолжает падать, и воздушно-топливное отношение в отработавших газах ниже по потоку от цилиндров 1 и 4 начинает снижаться до значений стехиометрического воздушно-топливного отношения. Режимы ОТРЗ и регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи остаются отключенными.
Таким образом, во время ОТРЗ, воздушно-топливное отношение можно определять независимо от измерения стехиометрического воздушно-топливного отношения. Так можно определять воздушно-топливное отношение более точно. Проблему нечувствительности датчика из-за геометрии выпускного коллектора можно нейтрализовать, так как датчик измеряет воздушно-топливное отношение только для одного цилиндра. Таким образом, отработавшие газы из одного цилиндра не могут создавать помехи для измерения параметров отработавших газов из другого цилиндра. Технический эффект, достигаемый измерением воздушно-топливного отношения группы цилиндров во время ОТРЗ, заключается в более точном отнесении измеренного значения воздушно-топливного отношения к тому или иному цилиндру. При выполнении измерений только для одного ряда цилиндров двигателя, полученное в результате измерения значение лямбда можно отнести к отдельному цилиндру. Так воздушно-топливный дисбаланс может быть определен и применен к рассматриваемому цилиндру с большей достоверностью.
Способ, содержащий во время отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ), последовательную подачу искры в цилиндры в составе группы цилиндров, при этом топливо в каждый цилиндр подают с выбранной длительностью импульса впрыска топлива, и выявление отклонения воздушно-топливного отношения для каждого цилиндра по отклонению от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ. Указанный способ, дополнительно содержащий корректирование последующей работы двигателя в зависимости от выявленного отклонения воздушно-топливного отношения. Группу цилиндров выбирают по одному или нескольким из следующих критериев: последовательности подачи искры в цилиндры и позиции цилиндра согласно последовательности подачи искры. Дополнительно или в качестве альтернативы способ предусматривает подачу топлива в группу цилиндров, для которой выявляют воздушно-топливное отношение, осуществляют только после того, как измерят воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси во время ОТРЗ. Ожидаемое отклонение воздушно-топливного отношения основано на выбранной длительности импульса впрыска топлива. Корректирование последующей работы двигателя предусматривает корректирование последующих впрысков топлива в цилиндр в зависимости от выявленного отклонения воздушно-топливного отношения по окончании ОТРЗ. В указанную группу цилиндров подают топливо и управляют для выполнения рабочего цикла несколько раз за время ОТРЗ, в результате чего получают несколько значений воздушно-топливного отношения, совместно используемых для выявления дисбаланса.
Второй способ, содержащий, после отключения всех цилиндров, отработавшие газы из которых поступают в общую выпускную систему двигателя; отдельную подачу топлива в один или несколько из указанных отключенных цилиндров для сжигания бедной топливовоздушной смеси; и корректирование работы двигателя в зависимости от отклонения воздушно-топливного отношения в отработавших газах от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. Указанное отклонение сравнивают с ожидаемым отклонением. Ожидаемое отклонение зависит от частоты вращения и нагрузки двигателя. Дополнительно или в качестве альтернативы в основе ожидаемого отклонения лежит один или несколько из следующих параметров: положение цилиндра в ряду цилиндров и последовательность подачи искры в цилиндры двигателя. Общее количество топлива, подаваемого в указанные один или несколько отключенных цилиндров зависит от частоты вращения и нагрузки двигателя. Общее количество топлива, подаваемого в указанные один или несколько отключенных цилиндров зависит от выбранной передачи.
Третий способ для двигателя, содержащий, после отключения всех цилиндров, отработавшие газы из которых поступают в общую выпускную систему двигателя: отдельную подачу топлива в один или несколько из указанных отключенных цилиндров для сжигания бедной топливовоздушной смеси; и корректирование работы двигателя с учетом отклонения воздушно-топливного отношения в отработавших газах от ожидаемого воздушно-топливного отношения в двигателе, при этом отклонение воздушно-топливного отношения в отработавших газах имеет место, когда отключены все цилиндры кроме цилиндра, в который поступает топливо. В цилиндре, в который подают топливо, сжигают несколько топливовоздушных смесей, и в основе воздушно-топливного отношения в отработавших газах лежит среднее значение воздушно-топливных отношений в отработавших газах, полученных из нескольких топливовоздушных смесей. Ожидаемое воздушно-топливное отношение двигателя зависит от частоты вращения гидротрансформатора. Ожидаемое воздушно-топливное отношение двигателя зависит от положения цилиндра в ряду цилиндров.
Обратимся к ФИГ. 10, иллюстрирующей способ для оценки того, стоит ли подавать топливо или нет для включения отключенных цилиндров с целью выявления дисбаланса цилиндров. Способ на ФИГ. 10 можно использовать совместно со способами, раскрытыми на ФИГ. 4-6, для реализации последовательностей, раскрытых на ФИГ. 7-9. В качестве альтернативы способ на ФИГ. 10 может служить основанием для включения учета образцов отработавших газов для определения воздушно-топливного дисбаланса цилиндра.
На шаге 1002 способ 1000 оценивает, запрошено ли переключение передачи, либо происходит ли процесс переключения передачи. В одном примере способ 1000 может определить запрос о переключении передачи или происходящее переключение передачи по значению переменной в памяти. Состояние переменной может меняться в зависимости от скорости транспортного средства и запроса крутящего момента от водителя. Если способ 1000 установит наличие запроса на переключение передачи или то, что процесс переключения передачи происходит, ответ будет «да», и способ 1000 переходит к шагу 1016. В противном случае, ответ будет «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1004. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры во время переключений передачи, можно уменьшить отклонение воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал-помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1004 способ 1000 оценивает, лежит ли запрошенная частота вращения двигателя в желаемом диапазоне (например, 1000-3500 оборотов в минуту). В одном примере способ 1000 может определить частоту вращения двигателя по показанию датчика положения двигателя или частоты вращения двигателя. Если способ 1000 установит, что частота вращения двигателя находится в желаемом диапазоне, то ответ будет «да», и способ 1000 переходит к шагу 1006. В противном случае, ответ будет «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры, когда частота вращения двигателя выходит за пределы указанного диапазона, можно уменьшить отклонение воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал-помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1006 способ 1000 оценивает, находится ли запрошенная интенсивность замедления двигателя в желаемом диапазоне (например, менее 300 оборотов в минуту/в секунду). В одном примере способ 1000 может определить замедление двигателя по показанию датчика положения двигателя или частоты вращения двигателя. Если способ 1000 установит, что замедление двигателя находится в желаемом диапазоне, ответ будет «да», и способ 1000 переходит на шаг 1008. В противном случае, ответ будет «нет», и способ 1000 переходит на шаг 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры, когда интенсивность замедления двигателя выходит за пределы указанного диапазона, можно уменьшить отклонение воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал-помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1008 способ 1000 оценивает, находится ли нагрузка двигателя в желаемом диапазоне (например, от 0.1 до 0.6). В одном примере способ 1000 может определить нагрузку двигателя по показаниям датчика давления во впускном коллекторе или датчика массового расхода воздуха. Если способ 1000 установит, что нагрузка двигателя находится в желаемом диапазоне, то ответ будет «да», и способ 1000 переходит на шаг 1009. В противном случае, ответ будет «нет», и способ 1000 переходит на шаг 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры, когда нагрузка двигателя выходит за пределы указанного диапазона, можно уменьшить отклонение воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал-помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1009 способ 1000 оценивает, разомкнута ли или нет муфта гидротрансформатора, и разблокирован ли гидротрансформатор. Если гидротрансформатор разблокирован, турбинное колесо и насосное колесо гидротрансформатора могут вращаться с разной частотой. Частоты вращения насосного колеса и турбинного колеса гидротрансформатора могут указывать на то, пропускает ли трансмиссия крутящий момент или находится в точке нулевого крутящего момента. Однако, если муфта гидротрансформатор замкнута, показание точки нулевого крутящего момента может быть менее четким. Состояние муфты гидротрансформатора можно определить с помощью датчика, либо на замкнутое или разомкнутое состояние муфты гидротрансформатора может указывать какой-либо знак двоичной системы в памяти. Если муфта гидротрансформатора разомкнута, ответ будет «да», и способ 1000 переходит к шагу 1010. В противном случае, ответ будет «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1014. В некоторых примерах может быть дана команда разомкнуть муфту гидротрансформатора для разблокирования гидротрансформатора, когда необходимо выполнить определение дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндров.
На шаге 1010 способ 1000 определят абсолютное значение разницы между частотами вращения насосного и турбинного колес гидротрансформатора. Разница между частотами вращения может указывать на то, что двигатель проходит через точку нулевого крутящего момента, когда крутящий момент двигателя эквивалентен крутящему моменту трансмиссии. Во время замедления транспортного средства крутящий момент двигателя может быть снижен, и инерция транспортного средства может передавать отрицательный крутящий момент от колес транспортного средства в трансмиссию транспортного средства. Следовательно, пространство между зубчатыми колесами транспортного средства, называемое «зазор зубьев», может увеличиться до такого, при котором зубчатые колеса некоторое время не могут войти в положительное зацепление, а затем входят в зацепление на противоположной стороне зубчатых колес. Состояние, при котором существует зазор между зубьями зубчатых колес (например, отсутствует положительное зацепление зубьев зубчатых колес), является точкой нулевого крутящего момента. Увеличение зазора зубьев и последующее расцепление зубьев зубчатых колес может вызвать колебания крутящего момента трансмиссии, что может спровоцировать изменения количества воздуха в цилиндрах и, в результате, отклонение воздушно-топливного отношения. Поэтому желательно не осуществлять впрыск топлива в выбранные цилиндры во время прохождения точки нулевого крутящего момента во время ОТРЗ для снижения вероятности искажений при определении дисбаланса воздушно-топливного отношения. Частота вращения насосного колеса гидротрансформатора в пределах пороговой частоты вращения турбинного колеса гидротрансформатора (например, в пределах ±25 оборотов в минуту) может указывать на нахождение в точке нулевого крутящего момента или прохождение через нее, когда пространство между зубчатыми колесами или зазор зубьев увеличиваются. Поэтому можно прекратить впрыск топлива до тех пор, пока трансмиссия не пройдет через точку нулевого крутящего момента, чтобы не спровоцировать ошибки при определении дисбаланса воздушно-топливного отношения. В качестве альтернативы впрыск топлива нельзя начинать до тех пор, пока трансмиссия не пройдет через точку нулевого крутящего момента, и зубья зубчатых колес вновь не войдут в зацепление во время ОТРЗ. После определения абсолютного значения разницы между частотами вращения турбинного и насосного колес способ 1000 переходит на шаг 1012.
На шаге 1012 способ 1000 оценивает, превышает ли абсолютное значение разницы между частотой вращения насосного колеса гидротрансформатора и частотой вращения турбинного колеса гидротрансформатора пороговое значение (например, 50 оборотов в минуту). Если превышает, то ответ будет «да», и способ 1000 переходит к шауг 1014. В противном случае, ответ будет «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1016.
На шаге 1014 способ 1000 указывает, что условия для осуществления впрыска топлива в выбранные цилиндры двигателя во время ОТРЗ для определения воздушно-топливного дисбаланса цилиндров соблюдены. Следовательно, один или несколько отключенных цилиндров двигателя можно включить путем подачи впрыска топлива в выбранные цилиндры и сжигания этого топлива. Способ 1000 указывает способам ФИГ. 4-6, что условия для впрыска топлива в выбранные отключенные цилиндры во время ОТРЗ наступили, и способ завершается.
В качестве альтернативы на шаге 1014 способ 1000 указывает, что условия для применения или использования измеренных значений воздушно-топливного отношения в отработавших газах или значений лямбда для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах соблюдаются. Поэтому образцы отработавших газов можно использовать для определения среднего значения лямбда или воздушно-топливного отношения в отработавших газах для цилиндров, включенных во время ОТРЗ.
На шаге 1016 способ 1000 указывает, что условия для осуществления впрыска топлива в выбранные цилиндры двигателя во время ОТРЗ для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах не соблюдаются. Следовательно, один или несколько отключенных цилиндров двигателя оставляют в отключенном состоянии до наступления условий для впрыска топлива в отключенные цилиндры. Кроме того, следует иметь в виду, что подачу топлива в один или несколько цилиндров можно прекращать, а затем возобновлять в зависимости от прекращения или возобновления условий для впрыска топлива. В некоторых примерах анализ дисбаланса цилиндров, в которые подают топливо, начинают заново, то есть значения воздушно-топливного отношения, полученные до того, как впрыск топлива был прекращен и после его возобновления, не усредняют. Способ 1000 указывает способам на ФИГ. 4-6, что условия для впрыска топлива в выбранные отключенные цилиндры во время ОТРЗ не наступили, и способ завершается.
В качестве альтернативы на шаге 1016 способ 1000 указывает, что условия для применения или использования образцов воздушно-топливного отношения в отработавших газах или значения лямбда для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах не соблюдаются. Поэтому образцы отработавших газов нельзя учитывать при определении среднего значения лямбда или воздушно-топливного отношения в отработавших газах цилиндров, включенных во время ОТРЗ.
Таким образом, регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть более согласованным (например, воспроизводимым) для первой выбранной группы цилиндров и второй выбранной группы цилиндров. Специалистам в данной области техники должно быть ясно, что возможно использование других подходящих условий для начала впрыска топлива в цилиндры, отключенных во время ОТРЗ, и их комбинаций. Например, впрыск топлива можно начать по прошествии заданного времени после того, как будет зафиксировано воздушно-топливное отношение в отработавших газах беднее порогового воздушно-топливного отношения.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов регулирования 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 команд в долговременной памяти и выполняться системой управления, содержащей контроллер, совместно с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими аппаратными средствами в составе двигателя. 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, при этом раскрытые действия осуществляют путем выполнения указанных команд в системе, содержащей различные аппаратные средства в составе двигателя, совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы 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 несколько указанных элементов, не требуя и не исключая двух или нескольких 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.