СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ УХУДШЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПОНЕНТОВ В ДВИГАТЕЛЕ
METHOD (VERSIONS) AND SYSTEM FOR ENGINE COMPONENTS PARAMETERS DEGRADATION DIAGNOSING

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способам диагностики ухудшения характеристик компонентов у масляного насоса переменного давления.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Масляные насосы переменного расхода могут выдавать моторное масло под давлением, оптимизированным для эффективной работы двигателя, улучшая эффективность использования топлива. Дополнительно, использование жиклеров охлаждения поршня может давать усиленное охлаждение поршня при высоких числах оборотов и нагрузках двигателя, предоставляя возможность работы двигателя в этих рабочих режимах. Однако с включением в состав масляных насосов переменного расхода и/или жиклеров охлаждения поршня предусмотрены новые и дополнительные компоненты в системе смазки. Эти новые компоненты могут не приниматься во внимание в современных способах для обнаружения и/или диагностики ухудшения характеристик компонентов.
Один из подходов для диагностики ухудшения характеристик жиклеров охлаждения поршня раскрыт в заявке на патент США 2011/0224883. Здесьспособ для диагностики ухудшения характеристик клапана жиклеров охлаждения поршня на открывание может определяться на основании изменения давления масла в двигателе, обусловленного управляемого командой переключения клапана. Однако способ полагается на конкретную операцию управляемого клапана. Кроме того, обнаружение ухудшения характеристик может давать ошибочные результаты, обусловленные изменением давления масла, предусмотренным масляным насосом переменного расхода, вследствие колебаний давления масла в дополнение к вызванным управляемого командой переключения клапана.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Авторы осознали проблемы с вышеприведенным подходом и
предложили способ для двигателя и систему для двигателя для по меньшей мере частичного принятия мер в ответ на них.
Согласно одному аспекту предложен способ диагностики ухудшения характеристик компонентов в двигателе, включающий в себя этапы, на которых:
нагнетают при первом условии моторное масло к одному или более компонентам двигателя при меньшем, чем максимальный рабочий объем масляного насоса;
нагнетают моторное масло к одному или более компонентам двигателя при максимальном рабочем объеме масляного насоса при втором условии, включающем в себя нерегулируемое давление масла; и
указывают ухудшение характеристик системы жиклеров охлаждения поршня при втором условии в ответ на зависимость между числом оборотов двигателя и давлением масла при максимальном рабочем объеме масляного насоса,
при этом зависимость включает в себя точку перегиба характеристической кривой давления масла, причем точку перегиба определяют в ответ на нагнетание моторного масла при максимальном рабочем объеме масляного насоса.
В одном из вариантов предложен способ, в котором точка перегиба указывает давление масла, при котором открывается запорный клапан выше по потоку от жиклера охлаждения поршня, причем точку перегиба определяют посредством сбора множества точек числа оборотов двигателя/давления масла в диапазоне оборотов двигателя при максимальном рабочем объеме масляного насоса.
В одном из вариантов предложен способ, в котором первое условие включает в себя температуру двигателя ниже пороговой температуры, и второе условие включает в себя температуру двигателя выше пороговой температуры.
В одном из вариантов предложен способ, в котором зависимость определяют при изменении регулируемой установки фаз распределительного вала меньшем, чем пороговое значение.
В одном из вариантов предложен способ, в котором указание ухудшения характеристик системы жиклеров охлаждения поршня
дополнительно включает в себя этапы, на которых устанавливают диагностический код для ухудшения характеристик жиклеров охлаждения поршня и извещают водителя транспортного средства.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на указание ухудшения характеристик снижают максимальный достижимый крутящий момент двигателя.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором в ответ на указание ухудшения характеристик снижают контрольную точку температуры охлаждающей жидкости двигателя.
В одном из дополнительных аспектов предложен способ диагностики ухудшения характеристик компонентов в двигателе, включающий в себя этапы, на которых:
нагнетают при первом условии моторное масло от масляного насоса переменного расхода к одному или более компонентам двигателя при меньшем, чем максимальный рабочий объем масляного насоса;
нагнетают при втором условии моторное масло от масляного насоса переменного расхода к одному или более компонентам двигателя при максимальном рабочем объеме масляного насоса и определяют точку перегиба между числом оборотов двигателя и давлением масла, представляющую собой давление масла, при котором открывается запорный клапан системы жиклеров охлаждения поршня, причем точку перегиба определяют посредством сбора множества точек числа оборотов двигателя/давления масла в диапазоне оборотов двигателя,
уменьшают выход моторного масла из масляного насоса переменного расхода, если точка перегиба находится ниже первого порогового значения, и
увеличивают выход моторного масла из масляного насоса переменного расхода, если точка перегиба находится выше второго порогового значения.
В одном из вариантов предложен способ, в котором второе условие включает в себя температуру двигателя, находящуюся выше порогового значения, и первое условие включает в себя температуру двигателя, находящуюся ниже порогового значения.
В одном из вариантов предложен способ, в котором второе условие включает в себя число оборотов и нагрузку двигателя, превышающие пороговое значение, и точку перегиба не определяют при первом условии.
В одном из вариантов предложен способ, включающий в себя этапы, на которых, если точка перегиба находится выше второго порогового значения и выход моторного масла находится на максимальном выходе, уменьшают максимально достижимый крутящий момент двигателя и/или снижают контрольную точку температуры охлаждающей жидкости.
В одном из еще дополнительных аспектов предложена система диагностики ухудшения характеристик компонентов в двигателе, содержащем масляный насос переменного расхода и систему жиклеров охлаждения поршня, включающую в себя пружинный запорный клапан с преднатягом;
причем система содержит контроллер, включающий в себя команды для:
поддержания требуемого давления масла посредством управления с обратной связью масляным насосом при работе на меньшем, чем максимальный рабочий объем масляного насоса;
указания ухудшения характеристик пружинного запорного клапана с преднатягом в ответ на изменение точки перегиба между числом оборотов двигателя и давлением масла при максимальном рабочем объеме масляного насоса, включающем в себя нерегулируемое давление масла, причем точку перегиба определяют посредством сбора множества точек числа оборотов двигателя/давления масла в диапазоне оборотов двигателя; и
снижения одного или более из максимально достижимого крутящего момента двигателя и контрольной точки температуры охлаждающей жидкости в ответ на указанное ухудшение характеристик.
В одном из вариантов предложена система, в которой изменение точки перегиба определяется во время стабильных условий регулируемой установки фаз распределительного вала.
В одном из вариантов предложена система, в которой изменение точки перегиба определяется во время условий, где температура масла находится в диапазоне пороговых значений.
В одном из вариантов предложена система, в которой снижение точки перегиба указывает снижение контрольной точки запорного клапана, а в ответ на снижение контрольной точки уменьшается производительность масляного насоса, когда температура двигателя превышает пороговое значение.
В одном из вариантов предложена система, в которой повышение точки перегиба указывает повышение контрольной точки запорного клапана, а в ответ на повышение контрольной точки увеличивается производительность масляного насоса, когда температура двигателя превышает пороговое значение.
В одном из вариантов предложена система, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды, чтобы, если определяемое давление масла при заданном числе оборотов двигателя находится ниже, чем ожидаемое давление масла, указывать ухудшение характеристик масляного насоса переменного расхода.
Таким образом, может определяться идентификация ухудшения характеристик системы жиклеров охлаждения поршня. В одном из примеров зависимость может использоваться для определения контрольной точки преднатяга пружины запорного клапана жиклера охлаждения поршня, и если контрольная точка находится вне ожидаемого диапазона, стратегии управления двигателем могут адаптироваться, чтобы учитывать изменение. Кроме того, если указано ухудшение характеристик, может извещаться водитель, и рабочие параметры двигателя могут регулироваться, для того чтобы уменьшить проблемы двигателя, обусловленные подвергнутыми ухудшению характеристик жиклерами охлаждения поршня.
Настоящее изобретение может обеспечивать несколько преимуществ. Например, эффективность смазки двигателя может увеличиваться посредством определения функционирования различных компонентов смазки.
Посредством повышения эффективности двигателя может улучшаться экономия топлива. Более того, посредством выявления изношенных или слабо функционирующих компонентов, водитель транспортного средства может извещаться, и/или стратегии
управления двигателем могут регулироваться для компенсации изношенных компонентов, снижая вероятность, что компоненты двигателя пострадают от ухудшения характеристик, являющегося результатом работы с нежелательным давлением масла в двигателе.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего изобретения станут без труда очевидны из последующего подробного описания изобретения при прочтении в одиночку или вместе с прилагаемыми чертежами.
Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, предоставлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Оно не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему примерного двигателя.
Фиг. 2 представляет собой блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую примерную процедуру управления для приведения в действие масляного насоса переменного расхода согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 3 представляет собой блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую примерную процедуру управления для диагностики системы жиклеров охлаждения поршня с масляным насосом переменного расхода согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 4 представляет собой блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую примерную процедуру управления для диагностики дополнительных компонентов системы смазки согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 5 иллюстрирует примерную кривую характеристики давления масла в двигателе согласно варианту осуществления настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Жиклеры охлаждения поршня могут выдавать масло на обратную сторону поршня, охлаждая поршень и соответствующую камеру сгорания. Охлаждение поршня может быть полезным во время условий высокой мощности на выходе двигателя и/или в двигателях с наддувом. Жиклеры охлаждения поршня снабжаются моторным маслом и управляются посредством запорного клапана, который установлен, чтобы открываться под относительно высоким давлением масла в двигателе. Дополнительная нагрузка может накладываться на масляный насос во время этих условий, снижая эффективность двигателя. Чтобы преодолеть это, двигатель может эксплуатироваться с поршневым насосом переменного расхода, который управляется, чтобы обеспечивать высокую производительность масляного насоса во время условий, где показано охлаждение поршней, но обеспечивать более низкую отдачу, когда охлаждение поршня не показано. Такие системы представляют новые компоненты смазки, которые ранее были трудны для диагностики на ухудшение характеристик. Посредством контроля давления масла в двигателе во время выбранных условий, которые изолируют изменение давления масла, происходящее вследствие действия одиночного компонента, может определятся ухудшение характеристик компонентов системы смазки. В одном из примеров может контролироваться давление масла в двигателе, при котором открывается запорный клапан, управляющий жиклером охлаждения поршня, и если оно отклоняется от ожидаемого давления на более чем пороговое значение, рабочие параметры двигателя могут регулироваться, чтобы избежать ухудшения характеристик двигателя, обусловленного подвергнутой ухудшению характеристик системой жиклеров охлаждения поршня.
Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему, показывающую один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть включен в силовую установку автомобиля. Двигатель 10 может управляться, по меньшей мере частично, системой управления, включающей в себя контроллер 12, и входными сигналами от водителя 132 транспортного средства через устройство 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала PP положения педали. Камера 30 (то есть цилиндр) сгорания двигателя 10 может включать в себя стенки 32 камеры сгорания с поршнем 36, расположенными в них. Поршень 36 может быть присоединен к коленчатому валу 40, так чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу транспортного средства через промежуточную систему трансмиссии. Кроме того, электродвигатель стартера может быть присоединен к коленчатому валу 40 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может принимать всасываемый воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать газообразные продукты сгорания отработавших газов через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответственные впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может включать в себя два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана.
В этом примере впускной клапан 52 и выпускные клапаны 54 могут управляться посредством приведения в действие кулачков через соответственные системы 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Например, работа клапана может меняться в качестве операций ослабления раннего зажигания или ослабления детонации в двигателе. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 может определяться датчиками 55 и 57 положения соответственно. В альтернативных вариантах осуществления впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут управляться посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 30, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством возбуждения клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.
Двигатель 10 дополнительно может включать в себя компрессионное устройство, такое как турбонагнетатель или нагнетатель, включающий в себя по меньшей мере компрессор 162, расположенный вдоль впускного коллектора 44. Что касается турбонагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 164, (например, через вал), расположенной на протяжении выпускного канала 48. Что касается нагнетателя, компрессор 162 может по меньшей мере частично приводиться в действие двигателем и/или электрической машиной и может не включать в себя турбину. Таким образом, величина компрессии, подаваемой в один или более цилиндров двигателя через турбонагнетатель или нагнетатель, может регулироваться контроллером 12. Датчик 123 наддува может быть расположен ниже по потоку от компрессора во впускном коллекторе 44, чтобы выдавать сигнал давления наддува (Наддув, Boost) в контроллер 12.
Топливная форсунка 66 показана присоединенной непосредственно к камере 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 68. Таким образом, топливная форсунка 66 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка, например, может быть установлена сбоку камеры сгорания или сверху камеры сгорания. Топливо может подаваться в топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую - распределитель топлива. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания, в качестве альтернативы или дополнительно, может включать в себя топливную форсунку, расположенную во впускном канале 42, в конфигурации, которая предусматривает то, что известно как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 30 сгорания. Топливная форсунка 66 может управляться, чтобы изменять впрыск топлива в разных цилиндрах согласно условиям работы. Например, контроллер 12 может давать команду, чтобы впрыск топлива прекращался в одном или более цилиндров в качестве части операций ослабления раннего зажигания, так чтобы камере 30 сгорания была предоставлена возможность охлаждаться. Кроме того, впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 53 могут открываться вместе с прекращением впрыска топлива, чтобы выдавать всасываемый воздух для дополнительного охлаждения.
Впускной канал 42 может включать в себя дроссель 62, имеющий дроссельную заслонку 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может регулироваться контроллером 12 посредством сигналов, выдаваемых на электродвигатель или исполнительный механизм, заключенный дросселем 62, конфигурацией, которая обычно указывается ссылкой как электронный регулятор дросселя (ETC). Таким образом, дроссель 62 может приводиться в действие для варьирования всасываемого воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, среди других цилиндров двигателя. Положение дроссельной заслонки 64 может выдаваться в контроллер 12 сигналом TP положения дросселя. Впускной канал 42 может включать в себя датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для выдачи соответственных сигналов MAF и MAP в контроллер 12.
Система 88 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, при выбранных рабочих режимах. Контроллер 12 может регулировать сигнал SA на основании условий работы. Например, контроллер может осуществлять запаздывание сигнала SA, для того чтобы осуществлять запаздывание зажигания в ответ на указание детонации двигателя в качестве части операций ослабления детонации в двигателе. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут приводиться в действие в режиме воспламенения от сжатия, с или без свечи зажигания.
Масляный насос 180 переменного расхода может быть присоединен к коленчатому валу 40, чтобы обеспечивать вращательную способность для приведения в действие масляного насоса 180 переменного расхода. В одном из примеров масляный насос 180 переменного расхода включает в себя множество внутренних роторов (не показаны), которые установлены эксцентрично. По меньшей мере один из внутренних роторов может управляться контроллером 12 для изменения положения такого ротора относительно одного или более других роторов, чтобы регулировать выходной расход масляного насоса 180 переменного расхода и тем самым регулировать давление масла. Например, ротор с электронным управлением может быть присоединен к узлу механизма реечной подачи, который регулируется посредством контроллера 12, чтобы изменять положение ротора. Масляный насос 180 переменного расхода может избирательно выдавать масло в различные области и/или компоненты двигателя 10, чтобы обеспечивать охлаждение и смазку. Выходной расход или давление масла масляного насоса 180 переменного расхода могут регулироваться контроллером 12, чтобы приспосабливаться к меняющимся условиям работы для обеспечения переменных уровней охлаждения и/или смазки. Кроме того, давление масла, выдаваемое из масляного насоса 180 переменного расхода, может регулироваться для снижения потребления масла и/или уменьшения энергопотребления насосом 180 переменного расхода.
Следует понимать, что любая конфигурация масляного насоса переменного расхода может быть реализована, чтобы регулировать давление масла и/или расход масла. В некоторых вариантах осуществления вместо присоединения к коленчатому валу 40 масляный насос 180 переменного расхода может быть присоединен к распределительному валу или может питаться другим источником мощности, таким как электродвигатель или тому подобное. Масляный насос 180 переменного расхода может включать в себя дополнительные компоненты, не изображенные на фиг. 1, такие как гидравлический регулятор, электрогидравлический электромагнитный клапан.
Масляная форсунка 184 может быть присоединена ниже по потоку от выхода масляного насоса 180 переменного расхода, чтобы избирательно принимать масло из масляного насоса 180 переменного расхода. В некоторых вариантах осуществления масляная форсунка 184 может быть включена в стенки 32 камеры сгорания цилиндра двигателя и может принимать масло из магистралей, сформированных в стенках. Масляная форсунка 184 может быть работоспособной для впрыска масла из масляного насоса 180 переменного расхода на внутреннюю сторону поршня 36. Масло, впрыскиваемое масляной форсункой 184, обеспечивает эффект охлаждения для поршня 36. По существу, масляная форсунка 184 может быть жиклером охлаждения поршня. Более того, благодаря возвратно-поступательному движению поршня 36 масло втягивается в камеру 30 сгорания, чтобы давать эффект охлаждения для стенок камеры 30 сгорания.
Клапан 182 может быть расположен между выходом масляного насоса 180 переменного расхода и масляной форсункой 184, чтобы регулировать поток масла в масляную форсунку 184. В некоторых вариантах осуществления клапан 182 может быть запорным клапаном, который установлен, чтобы открываться на предопределенном уровне давления или температуры, при котором требуется работа масляной форсунки 184 для обеспечения эффекта охлаждения. В некоторых вариантах осуществления запорный клапан может быть встроен в узел топливной форсунки 184. Запорный клапан может иметь контрольную точку преднатяга пружины, которая, когда давление масла является большим, чем контрольная точка, выполнена с возможностью открытия.
В некоторых вариантах осуществления клапан 182 может быть клапаном с электронным приводом, который управляется контроллером 12. Клапан 182 может быть приводимым в действие, чтобы выдавать масло в масляную форсунку 184 в ответ на температуру в камере 30 сгорания, находящуюся выше порогового значения.
Соответственно, клапан 182 может быть приводимым в действие, чтобы прекращать впрыск масла масляной форсункой в ответ на рабочее состояние, такое как температура цилиндра, становящаяся меньшей, чем пороговое значение, при котором эффект охлаждения требуется в меньшей степени, чем пониженное потребление масла, и/или масляный нагар в камере сгорания.
Контроллер 12 может регулировать работу масляного насоса 180 переменного расхода в ответ на различные условия работы, такие как температура двигателя, число оборотов двигателя и т.д. Например, контроллер может регулировать выход масла из масляного насоса 180 переменного расхода, чтобы регулировать впрыск масла масляной форсунки 184, который должен впрыскиваться в поршень 36. Подробнее, впрыск масла может регулироваться первой величиной в ответ на первую температуру двигателя и регулируется второй величиной, которая отлична от первой величины, в ответ на вторую, отличную температуру двигателя. Например, впрыск масла может увеличиваться до более высокого расхода или давления впрыска в ответ на указание повышенной температуры двигателя. Таким образом, больший охлаждающий эффект может обеспечиваться для снижения риска ухудшения характеристик поршня 36, камеры 30 сгорания или других эффектов. В других примерах контроллер 12 может регулировать работу масляного насоса 180 переменного расхода в ответ на двигатель, находящийся в условиях с наддувом против без наддува (например, когда сжатый воздух отводится в двигатель, масляный насос 180 переменного расхода может управляться для увеличения производительности) или в ответ на число оборотов и нагрузку двигателя.
x
Датчик 126 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 126 может быть любым подходящим датчиком для выдачи показания топливо-воздушного соотношения отработавших газов, таким как линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или EGO, HEGO (подогреваемый EGO), датчик содержания NO, HC или CO.
x
Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO, различными другими устройствами снижения токсичности отработавших газов или их комбинациями. В некоторых вариантах осуществления во время работы двигателя 10 устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может периодически перерегулироваться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя, в пределах конкретного топливо-воздушного соотношения.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 120 массового расхода воздуха; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 118 на эффекте Холла (или другого типа), присоединенного к коленчатому валу 40; положение дросселя (TP) с датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе, MAP, с датчика 122. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе, MAP, с датчика давления в коллекторе может использоваться для выдачи указания разряжения или давления во впускном коллекторе. Отметим, что могут использоваться различные комбинации вышеприведенных датчиков, такие как датчик MAF без датчика MAP или наоборот. Во время стехиометрической работы, датчик MAP может давать показание крутящего момента двигателя. Кроме того, этот датчик, наряду с выявленным числом оборотов двигателя, может давать оценку заряда (включая воздух), введенного в цилиндр. В одном из примеров датчик 118, который также используется в качестве датчика числа оборотов двигателя, может вырабатывать предопределенное количество равноразнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала.
Более того, контроллер 12 может принимать сигналы, которые могут быть указывающими на раннее зажигание или детонацию двигателя в камере 30 сгорания. Например, температура охлаждающей жидкости (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения, может отправляться в контроллер 12, чтобы указывать, находится или нет температура камеры сгорания в диапазоне, в котором может возникать раннее зажигание. Контроллер 12 может регулировать впрыск масла в ответ на указание раннего зажигания, которое включает в себя температуру двигателя, являющуюся большей, чем пороговое значение. Контроллер 12 может принимать показание давления масла с датчика 188 давления, расположенного ниже по потоку от выхода масляного насоса 180 переменного расхода. Показание давления масла может использоваться контроллером 12 для управления регулированием давления масла посредством изменения расхода масла, выдаваемого из масляного насоса.
Постоянное запоминающее устройство 106 запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими команды, исполняемые процессором 102 для выполнения способов, описанных ниже, а также вариантов, которые предвосхищены, но специально не перечислены.
Как описано выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя,  у которого каждый цилиндр может подобным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания, масляную форсунку и т.д.
Конфигурации, проиллюстрированные выше, обеспечивают различные способы для диагностирования ухудшения характеристик компонентов системы смазки во время работы масляного насоса переменного расхода. Соответственно, некоторые такие способы описаны далее, в качестве примера, с непрерывной ссылкой на вышеприведенные конфигурации. Однако, следует понимать, что эти способы, и другие, полностью находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, также могут быть задействованы посредством других конфигураций.
Обращаясь к фиг. 2, изображен способ 200 для приведения в действие масляного насоса переменного расхода. Способ 200 может выполняться контроллером, таким как контроллер 12, в ответ на условия работы двигателя, для того чтобы управлять масляным насосом переменного расхода, таким как масляный насос 180. На 202, способ 200 включает в себя определение условий работы. Условия работы могут включать в себя число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, температуру двигателя, объем сжатого воздуха на впуске из турбонагнетателя, и т.д. На 204 определяется, является ли масляный насос переменного расхода работающим на максимальном рабочем объеме. Контроллер может отправлять команду на масляный насос, чтобы работал на максимальном рабочем объеме, во время условий, когда указан максимальный выход потока масла из насоса. Эти условия могут включать в себя температуру двигателя выше порогового значения, в то время как дополнительное давление масла может быть необходимым для работы одного или более жиклеров охлаждения поршня, чтобы охлаждать камеры сгорания. Другие условия могут включать в себя смещение положения распределительного вала, в то время как фазировщики VCT гидравлически управляются посредством давления масла. Кроме того, во время условий высокого числа оборотов и нагрузки двигателя и/или во время условий с наддувом, может указываться максимальный поток масла. Если определено, что масляный насос является работающим при максимальном рабочем объеме, способ 200 переходит на 206, чтобы инициировать диагностическую процедуру для системы жиклеров охлаждения поршня, которая будет подробнее описана ниже со ссылкой на фиг.3. Вкратце, когда масляный насос является работающим при максимальном рабочем объеме, двигатель по существу работает с нерегулируемым давлением масла. Так как давление масла регулируется не контроллером, но скорее зависимостью между температурой масла и числом оборотов двигателя, изменение давления масла в зависимости от числа оборотов двигателя может контролироваться, чтобы диагностировать ухудшение характеристик определенных компонентов системы смазки, таких как клапаны, управляющие жиклерами охлаждения поршня, как описано ниже.
Если масляный насос не является работающим при максимальном рабочем объеме, способ 200 переходит на 208, чтобы поддерживать требуемое давление масла посредством управления с обратной связью масляным насосом. Управление с обратной связью масляным насосом может включать в себя прием сигнала с датчика давления масла, такого как датчик 188, и регулирование масляного насоса, чтобы выдавал поток масла для достижения требуемого давления масла. В некоторых условиях меньший, чем максимальный, рабочий объем масляного насоса может требоваться для снижения потерь энергии, ассоциативно связанных с работой масляного насоса, когда высокие давления масла не нужны. Например, если температура двигателя находится ниже порогового значения, к примеру ниже прогретой рабочей температуры, дополнительное охлаждение, обеспечиваемое жиклерами охлаждения, не было бы полезным. Как результат, требуемое давление масла может быть ниже, чем контрольная точка запорных клапанов, управляющих жиклерами охлаждения, и, по существу, масляный насос может эксплуатироваться при меньшем, чем максимальный, рабочем объеме. В еще одном примере, если двигатель не является работающим со значительным наддувом, таким как во время начала движения, сопровождающегося остановом транспортного средства, масляный насос может управляться с меньшим, чем максимальный, рабочим объемом. По инициации диагностической процедуры на 206 или поддержанию требуемого давления масла посредством управления с обратной связью на 208, способ 200 заканчивается.
Фиг. 3 иллюстрирует способ 300 для диагностирования ухудшения характеристик системы жиклеров охлаждения поршня.
Способ 300 может выполняться посредством команд, хранимых в памяти контроллера 12, в ответ на работу масляного насоса 180 переменного расхода при максимальном рабочем объеме. Способ 300 включает в себя, на 302, определяет, находится ли температура масла в пределах диапазона пороговых значений. Температура масла может определяться датчиком в магистрали двигателя или может логически выводиться по температуре охлаждающего масла двигателя или другим рабочим параметрам. Диапазон пороговых значений температуры масла может быть подходящим диапазоном, в котором давление масла увеличивается в качестве функции числа оборотов двигателя, к примеру, линейно возрастая с повышением числа оборотов двигателя. Так как вязкость масла возрастает со снижением температуры масла, очень низкая температура масла или очень высокая температура масла могут вызывать отклонения давления масла, приводящие к ошибочному обнаружению ухудшения характеристик. Если температура масла не находится в пределах диапазона пороговых значений, способ 300 заканчивается. Если температура масла находится в диапазоне пороговых значений, способ 300 переходит на 304, чтобы собирать данные числа оборотов двигателя (например, число оборотов в минуту) и давления масла и сохранять их в памяти контроллера. На 306 определяется, превышает ли количество собранных измерительных точек пороговое значение. Пороговое количество измерительных точек может быть постоянным количеством измерительных точек, таким как 100, или может меняться на основании числа оборотов двигателя или температуры масла. Например, если число оборотов двигателя сохраняется постоянным, измерительные точки могут продолжать накапливаться до тех пор, пока число оборотов двигателя не изменяется, для того чтобы накапливать широкий диапазон измерительных точек числа оборотов двигателя. Если пороговое количество измерительных точек не было достигнуто, способ 300 возвращается на 304, чтобы продолжать собирать данные числа оборотов и давления. Если пороговое значение было достигнуто, способ 300 переходит на 308, чтобы определять, является ли устойчивым положение VCT. Как пояснено ранее, смещениям положения распределительного вала системы VCT дается возможность посредством масла, направляемого в фазировщик VCT. Это может давать в результате колебания давления, которые могут расстраивать точное определение ухудшения характеристик. Если положение VCT не является устойчивым в течение продолжительности сбора данных, способ 300 возвращается в прежнее состояние.
Если положение VCT является устойчивым во время сбора данных, то есть если положение распределительного вала изменяется на меньшую, чем пороговая, величину (например, не изменяется), способ 300 переходит на 310, чтобы строить давление масла в зависимости от числа оборотов двигателя на характеристической кривой. Фиг. 5 показывает примерную характеристическую кривую 500 давления в зависимости от числа оборотов. Характеристическая кривая может включать в себя точку 502 перегиба. Точка перегиба может представлять давление масла, при котором запорный клапан, управляющий жиклерами охлаждения поршня, открывается. По существу, подъем давления масла вследствие повышения числа оборотов двигателя может временно прекращаться, так как понижение давление от открывания клапана может смещать подъем давления масла.
Возвращаясь на фиг. 3, на 312, определяется давление масла в точке перегиба. На 314, определяется, находится ли точка перегиба в пределах диапазона пороговых значений. Как пояснено выше, во время максимального рабочего объема масляного насоса с температурой масла в диапазоне и без изменения положения системы VCT, точка перегиба представляет контрольную точку преднатяга пружины запорного клапана, управляющего жиклерами охлаждения поршня. Если точка перегиба находится в диапазоне пороговых значений контрольной точки преднатяга, таком как 10% контрольной точки, она указывает, что запорный клапан находится в рабочем состоянии и открывается при корректном давлении масла. По существу, способ 300 переходит на 316, чтобы указывать функционирующую систему жиклеров охлаждения поршня, и продолжать эксплуатацию двигателя с текущей процедурой управления для масляного насоса. Однако, если точка перегиба находится за пределами диапазона пороговых значений, она указывает ухудшение характеристик системы жиклеров охлаждения поршня.
Таким образом, если определено, на 314, что точка перегиба находится за пределами диапазона, способ 300 переходит на 318, чтобы регулировать процедуру управления масляного насоса. Регулирование процедуры управления масляного насоса может меняться в зависимости от того, находится ли точка перегиба выше или ниже, чем контрольная точка преднатяга запорного клапана. Если точка перегиба находится выше, она указывает, что запорный клапан открывается при более высоком давлении масла, чем на котором основана процедура управления, например, запорный клапан является открывающимся не при требуемом давлении масла, но взамен, открывающимся при более высоком, чем требуемое, давлении масла. Это может вызывать задержку масла, подаваемого на жиклеры охлаждения поршня. Для компенсации, процедура управления может регулироваться, чтобы эксплуатировать насос с более высокой производительностью, когда температура двигателя превышает пороговое значение (например, когда температура двигателя достаточно высока, чтобы делать необходимым дополнительное охлаждение из жиклеров охлаждения поршня). Однако, так как масляный насос часто эксплуатируется при максимальном рабочем объеме, чтобы обеспечивать давление масла для открывания запорных клапанов, может не быть возможным задействовать насос при более высокой производительности. В таких условиях могут регулироваться другие рабочие параметры двигателя, такие как ограничение максимально достижимого крутящего момента двигателя, чтобы понижать температуру двигателя без использования жиклеров охлаждения поршня. Например, если водитель допускает положение педали в положении максимума, то выдается не выходной крутящий момент двигателя, который, в ином случае, выдавался бы, но скорее выдается более низкий крутящий момент двигателя для данного состояния.
Если точка перегиба находится ниже, чем контрольная точка преднатяга, она указывает, что запорный клапан открывается при более низком давлении масла, чем на котором основана процедура управления, например, запорный клапан является открывающимся не при требуемом давлении, но взамен, открывающимся при более низком, чем требуемое, давлении масла. Это может вынуждать жиклеры охлаждения поршня принимать масло, когда температура двигателя не достаточно высока, чтобы служить оправданием для этого, вызывая ненужное охлаждение для двигателя, снижая коэффициент полезного действия двигателя, растрачивая в пустую топливо и ухудшая характеристики выбросов. Для компенсации рабочий объем масляного насоса может снижаться в определенных условиях, чтобы снижать давление масла, достигающее запорного клапана.
На 320, если точка перегиба указывает ухудшение характеристик системы жиклеров охлаждения поршня, может устанавливаться диагностический код для ухудшения характеристик жиклеров охлаждения поршня, и водитель транспортного средства, например, может извещаться засветкой индикаторной лампы неисправности. Ухудшение характеристик может указываться, если точка перегиба находится в значительной степени за пределами диапазона пороговых значений. В одном из примеров запорный клапан может подвергаться ухудшению характеристик до точки, где он всегда открыт, и, по существу, может не быть точки перегиба или очень низкая точка перегиба. Либо запорный клапан может быть прихвачен закрытым, вызывая отсутствие точки перегиба или очень высокую точку перегиба. Если система жиклеров охлаждения поршня подвергнута ухудшению характеристик, продолжающаяся работа двигателя в стандартных условиях может давать в результате ухудшение характеристик двигателя. Чтобы избежать этого, если указано ухудшение характеристик, максимально допустимый крутящий момент двигателя может быть понижен на 322. Кроме того, контрольная точка температуры охлаждающей жидкости может быть понижена на 324, чтобы гарантировать, что температура двигателя не достигает температуры, достаточно высокой, чтобы вызывать ухудшение характеристик каких-нибудь компонентов двигателя. Это может включать в себя регулирование системы регулирования температуры охлаждающей жидкости двигателя, такой как система с электронным управлением, для снижения требуемой температуры охлаждающей жидкости. Например, электронный клапан термостата или насос охлаждающей жидкости переменной скорости могут управляться для того, чтобы фактическая температура охлаждающей жидкости приближалась к требуемой температуре охлаждающей жидкости. После диагностирования системы жиклеров охлаждения поршня способ 300 заканчивается.
Таким образом, способ 200 по фиг. 2 предусматривает приведение в действие масляного насоса переменного расхода. Во время определенных условий, таких как когда масляный насос является нерегулируемым (например, когда насос является работающим при максимальном рабочем объеме) диагностическая процедура, которая предусмотрена способом 300 по фиг. 3, может инициироваться, чтобы определять, находится ли система жиклеров охлаждения поршня в рабочем состоянии. Таким образом, может поддерживаться управление с обратной связью масляным насосом, и может определяться ухудшение характеристик системы жиклеров охлаждения поршня.
Способ 300 по фиг. 3 может предусматривать способ для двигателя, содержащий, во время выбранных условий, уменьшение выхода моторного масла из масляного насоса переменного расхода, если точка перегиба между числом оборотов двигателя и давлением масла при максимальном рабочем объеме масляного насоса находится ниже первого порогового значения, и, во время выбранных условий, увеличение выхода моторного масла из масляного насоса переменного расхода, если точка перегиба находится выше второго порогового значения. Способ также может включать в себя, если точка перегиба находится выше второго порогового значения и, во время выбранных условий, выход моторного масла находится на максимальном выходе, уменьшение максимально достижимого крутящего момента двигателя и/или снижают контрольную точку температуры охлаждающей жидкости.
Дополнительно, масляный насос переменного расхода может управляться в других условиях, чтобы диагностировать ухудшение характеристик дополнительных компонентов системы смазки. Фиг. 4 иллюстрирует способ 400 для диагностирования компонентов системы смазки. Способ 400 может выполняться контроллером 12 в ответ на обратную связь, выдаваемую различными датчиками двигателя, такими как датчик 188 давления масла.
На 402, способ 400 включает в себя определение условий работы. Условия работы могут включать в себя число оборотов, нагрузку и температуру двигателя, а также давление масла, производительность масляного насоса и т.д. На 404, широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM) для масляного насоса увеличивается, чтобы повышать производительность масляного насоса, и контролируется получающееся в результате изменение давления масла в двигателе (EOP). Производительность в отношении масляного насоса может повышаться, чтобы контролировать получающееся в результате изменение давления масла, находится ли температура масла в пределах диапазона пороговых значений, является ли число оборотов двигателя постоянным, находится ли давление масла ниже порогового значения (например, ниже давления, при котором открываются запорные клапаны), и устойчиво ли положение распределительного вала. Во время этих условий любые изменения в отношении давления масла в двигателе, которые отклоняются от ожидаемого изменения давления масла, могут быть приписаны электрогидравлическому электромагнитному клапану масляного насоса. На 406, определяется, находится ли изменение EOP в пределах ожидаемого диапазона для текущих числа оборотов и температуры масла двигателя. Ожидаемый диапазон может быть основан на таблице, хранимой в памяти контроллера. Если изменение EOP не находится в пределах ожидаемого диапазона, способ 400 переходит на 408, чтобы указывать ухудшение характеристик у электрогидравлического электромагнитного клапана.
Способ 400 затем переходит на 410. К тому же, если изменение EOP находится в пределах ожидаемого диапазона, способ 400 переходит на 410, чтобы переключать производительность масляного насоса (VOP) переменного расхода с высокой на низкую и контролировать изменение EOP. Условия для выполнения этого подобны условиям, описанным выше, например, постоянное число оборотов двигателя, температура масла в диапазоне, и т.д. На 412, определяется, находятся ли колебания EOP и частота отклика EOP в ожидаемом диапазоне. Когда производительность VOP переключается с высокой на низкую, волновой эффект возникает из регулятора VOP, вызывая волну в давлении масла, в то время как оно падает. Перепад высот пиков и частота пиков могут контролироваться, чтобы диагностировать состояние регулятора. Если отклонение и частота не находятся в диапазоне, например, если перепад высот пиков велик, а частота низка, способ 400 переходит на 414, чтобы указывать ухудшение характеристик в гидравлическом регуляторе масляного насоса.
Способ 400 затем переходит на 416. К тому же, отклонение и частота EOP находятся в диапазоне на 412, способ 400 переходит на 416, чтобы контролировать изменение EOP в качестве функции числа оборотов двигателя. Подобно характеристической кривой, описанной выше со ссылкой на фиг. 3, эта характеристическая кривая может быть начерчена с помощью данных, собранных во время максимального рабочего объема насоса, без смещения положения VCT, и если температура масла находится в пределах диапазона. EOP должно увеличиваться в качестве известной функции числа оборотов двигателя. На 418, определяется, находится ли EOP на ожидаемом EOP для конкретного числа оборотов двигателя. Например, при максимальном рабочем объеме насоса давление масла может линейно возрастать в качестве функции числа оборотов двигателя, и может ожидаться, что должно иметь значение 40 фунтов на квадратный дюйм при 2000 оборотах в минуту.
Если оно находится ниже, чем 40 фунтов на квадратный дюйм при 2000 оборотах в минуту, это может указывать ухудшение характеристик насоса. По существу, если EOP не находится на ожидаемом EOP, способ 400 переходит на 420, чтобы указывать ухудшение характеристик масляного насоса. Как 420, так и положительный ответ из 418 переходят на 422, где, если ухудшение характеристик указано на 408, 414, и/или 420, предпринимается действие по умолчанию. Действие по умолчанию может включать в себя диагностический код, извещение водителя транспортного средства и/или регулирование процедуры управления масляного насоса, чтобы отражала подвергнутые ухудшению характеристик компоненты. После принятия действия по умолчанию, или если никакого ухудшения характеристик не указано, способ 400 возвращается в прежнее состояние.
Таким образом, способ 400 по фиг. 4 может предусматривать способ для двигателя, содержащий указание ухудшения характеристик одного или более компонентов двигателя на основании изменения давления масла в двигателе в ответ на изменение производительности масляного насоса переменного расхода. Это дополнительно может содержать увеличение широтно-импульсной модуляции, подаваемой на VOP, и указание ухудшения характеристик электрогидравлического электромагнитного клапана в ответ на изменение давления масла, которое находится за пределами диапазона пороговых значений. Способ для двигателя также может содержать указание ухудшения характеристик одного или более компонентов двигателя на основании интенсивности изменения давления масла в двигателе в течение заданной длительности.
Следует понимать, что конфигурации и способы, раскрытые в материалах настоящей заявки, являются примерными по природе, и что эти конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому, и другим типам двигателя. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новейшие и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящей заявки.
Последующая формула изобретения подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы изобретения могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой изобретения посредством изменения настоящей формулы изобретения или представления новой формулы изобретения в этой или родственной заявке. Такая формула изобретения, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле изобретения, также рассматривается в качестве включенной в предмет настоящего изобретения.