СИСТЕМА ОБНАРУЖЕНИЯ УТЕЧКИ КОНТУРА EGR НИЗКОГО ДАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ
SYSTEM FOR LEAK DETECTION OF EGR LOW PRESSURE CIRCUIT OF INTERNAL COMBUSTION ENGINE

СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к области двигателей внутреннего сгорания, оснащенных по меньшей мере одним каналом рециркуляции выхлопных газов с низким давлением и, точнее, системой обнаружения утечки указанного контура рециркуляции EGR низкого давления.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Нормы выбросов, которым подчиняются двигатели внутреннего сгорания, обеспечивают все более строгие ограничения по выбросам и все более сложные циклы проверки. Одно из загрязняющих веществ с наибольшим воздействием, которое в соответствии с требованиями норм должно находиться под контролем, состоит из оксидов азота (NOx): EGR (рециркуляция выхлопных газов) представляет собой систему, которая в большинстве применений используется для уменьшения этого загрязняющего вещества.
Возможная неисправность состоит в поступлении свежего воздуха в канал EGR низкого давления.
Другими словами, вместо рециркуляции выхлопного газа вводится свежий воздух. В результате с одной стороны производительность, с точки зрения мощности/крутящего момента, подаваемого двигателем внутреннего сгорания, улучшается, но с другой стороны уже невозможно надлежащим образом контролировать/ограничивать выбросы NOx.
Этот тип неисправности может возникать по существу по двум причинам: случайный разрыв канала EGR низкого давления или умышленное открытие его водителем именно для увеличения производительности двигателя внутреннего сгорания.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Следовательно, целью настоящего изобретения является предложение системы, способной осуществлять мониторинг возможноного поступления свежего воздуха в/через канал EGR низкого давления двигателя внутреннего сгорания типа и без наддува, и с наддувом.
Настоящее изобретение относится к системе обнаружения утечки линии рециркуляции EGR низкого давления двигателя внутреннего сгорания.
Основная идея настоящего изобретения заключается в вычислении значений ошибок лямбды, а именно ошибок между лямбдой, измеренной в выхлопной линии, и теоретической лямбдой, для вычисления скоростей потока рециркулированного выхлопного газа и для вычисления линии регрессии на основе указанных скоростей потока EGR и значений ошибок лямбды и для сигнализации об ошибке как функции от значения углового коэффициента указанной линии регрессии.
Настоящее изобретение также относится к двигателю внутреннего сгорания, осуществляющему вышеупомянутую систему, транспортному средству или неподвижному устройству, содержащему вышеупомянутый двигатель внутреннего сгорания.
Дополнительной целью настоящего изобретения является система обнаружения утечки контура EGR низкого давления двигателя внутреннего сгорания.
Формула изобретения описывает предпочтительные модификации изобретения, образующие неотъемлемую часть настоящего описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Дополнительные цели и преимущества настоящего изобретения будут ясны из подробного описания ниже примера его варианта выполнения (и его модификаций) и приложенных чертежей, обеспеченных всего лишь посредством неограничивающего примера, на которых:
Фигура 1 показывает схематическое изображение двигателя внутреннего сгорания, содержащего канал EGR низкого давления, осуществляющего систему настоящего изобретения;
Фигура 2 показывает пример вычисления линии регрессии по двум параметрам, на котором основан способ настоящего изобретения.
Идентичные ссылочные позиции и буквы на чертежах относятся к одинаковым элементам или компонентам.
В настоящем описании термин «второй» компонент не подразумевает наличия «первого» компонента. Эти термины фактически используются только для ясности и не предназначены для ограничения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ
Со ссылкой на Фигуру 1, двигатель Е внутреннего сгорания, предпочтительно, дизельного цикла, с любым числом цилиндров, например, 4 или 6, оснащен впускным трубопроводом IP, соединенным с выходом компрессора С группы TC турбонаддува. Впуск указанного компрессора С соединен каналом с блоком F всасывающего фильтра.
Канал RL соединяет точку выхлопной линии низкого давления, т.е. почти с давлением окружающей среды, и точку всасывающей линии после всасывающего фильтра F низкого давления, т.е. почти с давлением окружающей среды.
Между блоком F всасывающего фильтра и точкой соединения между каналом RL и каналом FC размещено устройство HFM измерения количества воздуха, в общем представленное на двигателях внутреннего сгорания.
Как будет яснее ниже, наличие турбокомпрессорной группы является опциональным.
Турбина T этой же группы TC имеет вход, соединенный с выхлопным трубопроводом EP, и выход, соединенный с системой последующей обработки выхлопных газов ATS (DPF, NCI).
В случае двигателя с наддувом канал RL EGR низкого давления подсоединен между выходом турбины T или одним или более из компонентов системы обработки выхлопных газов (ATS) и входом компрессора С. Клапан ELV расположен в любой точке такого канала RL, например, в точке выпуска в канал FC, для регулировки количества выхлопного газа, подлежащего рециркуляции.
В связи с этим в целях настоящего изобретения канал EGR низкого давления также понимается как один канал EGR двигателя без наддува, т.е. лишенного групп TC наддува.
Идея низкого давления в этом контексте ясна в отношении того факта, что отвод выхлопного газа эксплуатируется почти с давлением окружающей среды или в любом случае после (последней) возможной турбины T (согласно оттоку выхлопных газов).
Двигатель внутреннего сгорания, если имеет наддув, может быть опционально оснащен каналом EH EGR высокого давления, подсоединенным между выхлопным трубопроводом EP и впускным трубопроводом IP, в связи с этим перед входом турбины T и после выхода компрессора С. На Фигуре 1 канал RL низкого давления показан оторванным путем наложения рамки AF, несущей обозначение , которая идеальным образом представляет потерю воздухонепроницаемости канала RL EGR низкого давления, которая позволяет поступление свежего воздуха в двигатель Е через клапан ELV EGR низкого давления. Этот свежий воздух не считается устройством HFM измерения количества воздуха.
Как будет разъяснено ниже, поступление свежего воздуха также может происходить по каналу FC между устройством HFM измерения количества воздуха и входом компрессора С, если присутствует, или в любой точке после устройства HFM измерения количества воздуха в случае, когда двигатель не оборудован каким-либо компрессором.
Двигатель Е также оснащен системой IS впрыска топлива, которая содержит средство измерения или оценки количества топлива, впрыскиваемого в цилиндры .
В дополнение, двигатель оснащен по меньшей мере одним лямбда (λ)-зондом или датчиком NOx на выхлопной линии, посредством которого возможно измерять или оценивать отношение между воздухом (свежим воздухом) и топливом, подаваемым в двигатель Е внутреннего сгорания.
Фигура 1 показывает несколько лямбда-зондов при условии, что в показанном примере применения они расположены на выхлопной линии, т.е. вдоль ATS, двигателя. В целях настоящего изобретения по меньшей мере один лямбда-зонд и/или датчик NOx является достаточным для осуществления изобретения.
Отметим, что символ  (лямбда) обозначает сам лямбда-зонд или датчик NOx.
Согласно настоящему изобретению, на этапе 1 значение лямбды получают на выхлопе, например, посредством указанного лямбда-зонда и/или датчика NOx.
В дополнение, на этапе 2 теоретическое значение лямбды  вычисляют c помощью средства измерения или оценки количества засасываемого свежего воздуха  и впрыскиваемого топлива :
STK представляет собой переменный коэффициент, который в общем составляет 14,6 для дизеля, 13,5 для биодизеля, 10,1 для этанола и 17,4 для метана.
В дальнейшем на этапе 3 оценивают ошибку между измеренной лямбдой  на выхлопной линии указанным лямбда-зондом и/или датчиком NOx, и теоретической лямбдой :
В предшествующем уровне техники маленькие значения , ниже 10%, могут считаться допустимыми. Однако изобретение должно считаться распространенным на более общий случай двигателей, которые требуют более строгих эксплуатационных допусков или которые позволяют более широкие эксплуатационные допуски.
На этапе 4 вычисляют скорость потока рециркулированного выхлопного газа низкого давления .
Скорость потока EGR низкого давления  могут вычислять или оценивать любым образом.
,
Предпочтительный способ вычисления скорости потока EGR низкого давления , когда не обеспечивают одновременную рециркуляцию высокого давления, задействует этап вычитания из общего заряда, поступающего в двигатель, , скорости потока свежего воздуха, измеренной при засасывании,  посредством указанного устройства HFM измерения количества воздуха, где общий заряд, поступающий в двигатель, , представляет собой функцию от оборотов, объема, давления и температуры двигателя, измеренных в указанной впускной линии и предпочтительно во впускном трубопроводе IP.
Пример такой оценки дан в параграфах [0034] и [0035] US2012138027.
Наоборот, когда обеспечивают одновременную рециркуляцию высокого давления, то предпочтительный способ вычисления скорости потока EGR низкого давления  обеспечивает этап вычитания из общего заряда, поступающего в двигатель, , скорости потока EGR высокого давления, , оцененной надлежащим образом, и потока свежего воздуха, измеренного на впуске, , посредством указанного устройства HFM измерения количества воздуха, где общий заряд, поступающий в двигатель, , представляет собой функцию от оборотов, объема, давления и температуры двигателя, измеренных в указанной впускной линии и предпочтительно во впускном трубопроводе IP.
Оценку скорости потока  EGR высокого давления могут, например, выполнять на основе открытия клапана высокого давления EGR, предпочтительно, клапан EGR смоделирован в виде сопла, из которого вытекает рециркулированный газ, так, чтобы вычислять значение площади оттока для корректировки скорости потока рециркулированного газа согласно схеме потока. Пример такой технологии дан в EP2728150.
После вычисления  и  на этапе 5 корреляцию между указанной ошибкой  и скоростью потока  EGR низкого давления вычисляют путем вычисления линии регрессии .
Предпочтительно, для вычисления линии регрессии используют абсолютное значение ошибки лямбды , чтобы убедиться в том, что условия давления или отрицательного давления в контуре EGR низкого давления имеют значения ошибок лямбды противоположных знаков, но идентичные по абсолютному значению.
Пример линии регрессии показан на Фигуре 2.
max
На этапе 6 сигнализируют об утечке/неисправности контура EGR низкого давления, если угловой коэффициент b линии регрессии больше по абсолютному значению, чем первое заранее определенное положительное пороговое значение b.
max
Предпочтительно, такое пороговое значение b устанавливают равным 0,01 кг/ч.
Коэффициенты вышеупомянутой линии регрессии представляют собой:
где X представляет собой , а Y представляет собой .
Предпочтительно, чтобы пары значений X и Y были «достаточно» гомологичными в том смысле, что они не подвержены влиянию значительных задержек измерения или оценки в отношении реальных физических количеств, подлежащих наблюдению, или по меньшей мере в том смысле, что такие задержки имеют аналогичный размер для X и Y. По этой причине, согласно предпочтительной модификации изобретения, учитывают задержку вычисления на двух потоках: одном относительно вычисления скорости потока EGR низкого давления и другом относительно ошибки по лямбде так, чтобы правильно сопоставлять пары значений. Альтернативно, предпочтительно получать значения X и Y, когда они являются постоянными или стабилизированными во времени, так, что любые задержки одного сигнала в отношении другого не имеют значения в целях этого способа. Суммирования Σ, отмеченные выше, выполняют на наборе выборок X и Y, считающихся репрезентативными в свете критериев, описанных выше.
Очевидно, что вышеупомянутые этапы 1, 2 и 3 должны выполнять последовательно. Четвертый этап могут выполнять до, во время или после выполнения этапов 1, 2 и 3.
Этапы 5 и 6, наоборот, могут выполнять только после выполнения этапов 1, 2, 3 и 4.
Согласно предпочтительной модификации изобретения, выполнению вышеупомянутых этапов 1-6 или по меньшей мере этапа 6 могут препятствовать в зависимости от результата предварительной проверки:
- CH0: видно, что никакие ошибки не сохранены в блоке обработки ECU относительно датчиков и исполнительных механизмов, задействованных в настоящем способе, например, датчика температуры или давления на впускном трубопроводе IP или устройства HFM измерения количества воздуха или исполнительного механизма клапана EGR низкого давления и т.д.
Согласно другой предпочтительной модификации изобретения, по меньшей мере один из следующих этапов выполняют до вышеупомянутого этапа 6.
Это в основном проверки, которые, если не пройдены, предотвращают выполнение этапа 6, т.е. сигнализацию о неисправности.
2
- CH1: Вычисляют коэффициент R корреляции Пирсона, определенный как ковариация двух переменных X (скорость потока EGR низкого давления) и Y (ошибка лямбды), деленная на произведение относительных стандартных отклонений; это может быть записано как
2
2
и после такого вычисления проверяют, чтобы R был больше второго заранее определенного минимального порогового значения R_min, например, 0,8. Суммирования Σ, показанные выше, выполняют на таком же наборе выборок X и Y, используемых для вычисления коэффициентов линии регрессии, уже описанной.
- (CH2) вычисляют общую массу рециркулированного выхлопного газа низкого давления М_EGR, начиная с последнего запуска двигателя и во время исполнения настоящего способа, и проверяют, чтобы такая общая масса М_EGR была больше третьего заранее определенного порогового значения (М_EGR_min), например, 10 кг.
- CH3: для того, чтобы обеспечивать достаточную точность способа, предпочтительно обеспечивать, что он обращается к подходящей базе данных так, что среднеквадратичное отклонение  скорости потока EGR низкого давления вычисляют во время исполнения этого способа и проверяют, чтобы такое среднеквадратичное отклонение  было больше четвертого заранее определенного порогового значения _min, которое, например, может составлять 50 кг/ч.
Проверки CH2 и CH3 препятствуют только выполнению этапа 6.
2
Согласно предпочтительной модификации изобретения, каждое из суммирований Σ, уже показанных, могут заменять интегралом: , где V соответствует X, Y, XY, X и т.д., а временной интервал t2 - t1 соответствует числу n выборок переменных X и Y, рассматриваемых для суммирований Σ.
Осуществление интегралов обеспечивает возможность управления вычислением, избегая нагрузки хранения больших буферов данных.
Благодаря настоящему изобретению возможно непрерывно обнаруживать любые утечки/неисправности в контуре рециркуляции EGR низкого давления.
Способ/система относится к оценкам/вычислениям потока, если речь идет об одном цикле двигателя, или к общим потокам, если рассматриваются несколько циклов. Другими словами, идея остается неизменной.
Такой моиторинг может выполняться блоком управления транспортным средством или блоком ECU управления двигателем. Следовательно, настоящее изобретение может предпочтительно быть осуществлено компьютерной программой, которая содержит средство кодирования для выполнения одного или более этапов способа, когда эта программа запускается на компьютере. В связи с этим понятно, что объем охраны распространяется на указанную компьютерную программу и, более того, на считываемые компьютером носители, которые содержат записанное сообщение, причем указанные считываемые компьютером носители содержат средство программного кодирования для осуществления одного или более этапов способа, когда указанная программа запускается на компьютере.
Модификации вариантов выполнения могут быть выполнены в описанном неограничивающем примере, при этом оставаясь в пределах объема охраны настоящего изобретения, содержащего все эквивалентные варианты выполнения для специалиста в области техники.
Например, обнаружение одного из возможных типов неисправности может определять сигнализацию об аномалии с помощью индикатора в передней панели транспортного средства и/или может определять активацию процедуры восстановления, которая ограничивает максимальный крутящий момент и/или максимальную мощность, подаваемую двигателем Е внутреннего сгорания, или максимальную скорость транспортного средства, на котором осуществляется настоящее изобретение.
Из вышеупомянутого описания специалист в области техники может выполнять цель изобретения без введения каких-либо дополнительных деталей конструкции. Элементы и признаки, показанные в различных предпочтительных вариантах выполнения, включая чертежи, могут быть объединены, при этом оставаясь в пределах объема охраны настоящей заявки. Описание в главе, относящейся к известному уровню техники, представлено всего лишь для лучшего понимания изобретения и не является утверждением о существовании того, что описано. Более того, если конкретно не исключено в подробном описании, содержание главы об известном уровне техники может быть рассмотрено в сочетании с характеристиками настоящего изобретения, образующими неотъемлемую часть настоящего изобретения. Ни одна из характеристик различных модификаций не является существенной за исключением тех, которые указаны в независимых пунктах формулы изобретения, в связи с этим отдельные характеристики каждой предпочтительной модификации или чертежа могут быть объединены с другими описанными модификациями.