СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ПРОПУСКА ЗАЖИГАНИЯ В ЦИЛИНДРЕ ДВИГАТЕЛЯ
METHOD (EMBODIMENTS) AND SYSTEM FOR IGNITION MISFIRE DETECTION IN ENGINE CYLINDER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в общем относится к способам и системам для обнаружения пропуска зажигания в цилиндре двигателя транспортного средства и к соответствующему управлению работой двигателя.
Уровень техники и краткое описание изобретения
В отдельных цилиндрах двигателя может возникать пропуск зажигания, при котором сгорание топлива происходит не так, как требуется. Для двигателей с несколькими блоками цилиндров могут иметь место состояния, в которых пропуск зажигания происходит во всех цилиндрах некоторого блока, в результате чего имеет место пропуск зажигания в блоке цилиндров. Системы управления двигателем для обнаружения таких пропусков зажигания могут содержать модули обнаружения пропуска зажигания. Например, пропуск зажигания в двигателе могут обнаруживать на основании флуктуаций крутильной вибрации коленчатого вала, определяемых датчиком ускорения коленчатого вала.
Однако авторы настоящего изобретения нашли у способов обнаружения, основанных на использовании датчика ускорения коленчатого вала, потенциальные недостатки. При обнаружении пропуска зажигания только на основании отклика датчика ускорения коленчатого вала может иметь место ложное обнаружение. Например, в транспортных средствах, оборудованных двухмассовыми маховиками (ДММ), маховиками изменяемой массы или маятниковыми успокоителями для снижения крутильных вибраций в транспортном средстве, работа двигателя при определенных уровнях скорости может возбуждать в ДММ резонансную частоту. Это может приводить к крутильным вибрациям коленчатого вала, которые могут ошибочно восприниматься датчиком ускорения коленчатого вала как пропуск зажигания. Если цилиндр двигателя в ответ на такую индикацию пропуска зажигания деактивируют, то может пострадать общее качество работы двигателя. Кроме того, такая неточная индикация пропуска зажигания может повлиять на работу бортовых диагностических алгоритмов.
Авторы настоящего изобретения в настоящем документе нашли подход, посредством которого вышеуказанные недостатки могут быть, по меньшей мере частично, преодолены. Один примерный способ для двигателя с наддувом включает в себя: при работе двухмассового маховика (ДММ) в пороговом диапазоне резонансной частоты, индикацию пропуска зажигания в цилиндре на основании крутильной вибрации коленчатого вала, воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов. Таким образом, полагаясь на несколько способов обнаружения, выбираемых на основании условий работы, обнаружение пропуска зажигания в цилиндре может выполняться более надежно даже в присутствии резонанса ДММ.
В качестве одного примера, двигатель может быть соединен с автоматической трансмиссией через двухмассовый маховик, например, маятниковый успокоитель. Модуль обнаружения пропуска зажигания в двигателе может принимать информацию от датчика ускорения коленчатого вала, датчика содержания кислорода в отработавших газах и датчика температуры отработавших газов. При обнаружении превышения порогового значения уровнем флуктуаций крутильной вибрации коленчатого вала, что определяют на основании отклика датчика ускорения коленчатого вала, контроллер может устанавливать, работает ли ДММ при текущей скорости транспортного средства в пороговом диапазоне резонансной частоты. Если установлено, что ДММ работает в пороговом диапазоне резонансной частоты, то для повышения уровня достоверности обнаружения пропуска зажигания вместо индикации пропуска зажигания в одном или более цилиндрах на основании лишь отклика на ускорение коленчатого вала, модуль обнаружения пропуска зажигания может использовать один или более дополнительных параметров, которые могут свидетельствовать о пропуске зажигания. Например, контроллер может дополнительно контролировать воздушно-топливное отношение, определяемое датчиком содержания кислорода в отработавших газах. Если воздушно-топливное отношение превышает пороговое значение воздушно-топливного отношения, то, в качестве одной из возможностей, дополнительно могут, посредством датчика температуры отработавших газов, контролировать температуру отработавших газов. Если установлено, что температура отработавших газов ниже порогового значения температуры (и при этом воздушно-топливное отношение превышает пороговое значение воздушно-топливного отношения, а уровень флуктуаций крутильной вибрации коленчатого вала превышает пороговое значение), обнаружение пропуска зажигания могут подтверждать и могут надлежащим образом деактивировать один или более цилиндров с пропуском зажигания. В других примерах на основании наличия вибрации ДММ могут корректировать пороговые значения каждого из указанных параметров. Деактивированные цилиндры могут избирательно реактивировать, как только подтвердится, что ДММ больше не работает в пороговом диапазоне резонансной частоты. Если даже после истечения порогового периода времени после деактивации цилиндра ДММ продолжает работать в пороговом диапазоне резонансной частоты, то могут корректировать одно или более исполнительных устройств двигателя с целью изменения скорости вращения двигателя, чтобы соответственно изменилась частота, с которой работает ДММ. Например, могут понижать передачу трансмиссии, могут менять график проскальзывания преобразователя крутящего момента с целью остановки передачи вибрации из ДММ в трансмиссию и т.д. Если после реактивации цилиндра в нем снова будет обнаружен пропуск зажигания, то этот цилиндр могут избирательно деактивировать на последующее время работы двигателя, а остальные цилиндры указанного блока эксплуатировать в активном состоянии. Кроме того, могут устанавливать флаг, указывающий идентификационную информацию цилиндра с пропуском зажигания.
Таким образом, используя для обнаружения пропуска зажигания данные, выдаваемые множеством датчиков, содержащим датчик ускорения коленчатого вала, датчик содержания кислорода в отработавших газах и датчик температуры отработавших газов, можно лучше отличать вибрацию двигателя, вызванную пропуском зажигания, от вибрации, вызванной работой ДММ. Технический результат использования множества параметров, указывающих на пропуск зажигания в состояниях с повышенной вибрацией ДММ, состоит в повышении точности обнаружения пропуска зажигания и возможности поддержания активности цилиндров двигателя в течение более длительного времени. Реактивация цилиндров после подтверждения работы ДММ вне диапазона резонансной частоты дает возможность сделать менее частым дальнейшее ошибочное обнаружение пропуска зажигания для реактивированных цилиндров.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для представления в упрощенной форме некоторых концепций, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для определения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого определяется только формулой изобретения, следующей за подробным раскрытием. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые лишь устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 представляет примерный вариант осуществления системы двигателя, содержащей два блока цилиндров.
Фиг. 2 представляет пример конфигурации приводной линии транспортного средства.
Фиг. 3 представляет блок-схему, иллюстрирующую примерный способ, который может быть реализован для обнаружения пропуска зажигания в двигателе.
Фиг. 4 представляет блок-схему, иллюстрирующую примерный способ, который может быть реализован для избирательной реактивации цилиндров, деактивированных в ответ на обнаружение пропуска зажигания в цилиндре.
Фиг. 5А представляет пример обнаружения пропуска зажигания в цилиндре и последующей деактивации цилиндра в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 5В представляет пример реактивации деактивированных цилиндров в соответствии с настоящим изобретением.
Раскрытие изобретения
Нижеприведенное раскрытие относится к системам и способам для надежного обнаружения пропуска зажигания в цилиндре двигателя транспортного средства и соответствующей корректировки работы двигателя. Примерная система двигателя, содержащая два блока цилиндров, показана на фиг. 1. Пример системы транспортного средства, содержащей двигатель и стартер-генератор в приводной линии (СГПЛ) или электрическую машину (к примеру, мотор/генератор), показан на фиг. 2. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью реализации алгоритмов управления, например, примерного алгоритма на фиг. 3, для обнаружения пропуска зажигания в двигателе с использованием множества датчиков, и примерного алгоритма на фиг. 4 для последовательной реактивации цилиндров, деактивированных в ответ на обнаружение пропуска зажигания. Пример обнаружения пропуска зажигания с последующей деактивацией и реактивацией цилиндра показан на фиг. 5А и 5В.
На фиг. 1 показана схема, представляющая многоцилиндровый двигатель 100, который может содержаться в движительной системе транспортного средства. Двигателем 100 может управлять, по меньшей мере частично, система 14 управления, содержащая контроллер 12. Двигателем 100 может быть двигатель с V-образным расположением цилиндров, и в данном неограничивающем примере показан двигатель типа V-8 с первым блоком 102 цилиндров (к примеру, правым блоком цилиндров на фиг. 1), содержащим четыре цилиндра, и вторым блоком 104 цилиндров (к примеру, левым блоком цилиндров на фиг. 1), содержащим четыре цилиндра. В других примерах может использоваться двигатель с другим количеством цилиндров, например, двигатель V-6, двигатель V-10 или двигатель V-12. В примере на фиг. 1 первый блок 102 цилиндров содержит первый цилиндр, второй цилиндр, третий цилиндр и четвертый цилиндр. Второй блок 104 цилиндров содержит пятый цилиндр, шестой цилиндр, седьмой цилиндр и восьмой цилиндр. Цилиндры первого блока 102 цилиндров и второго блока 104 цилиндров могут принимать впускной воздух из впускного канала 106 и могут выпускать газообразные продукты сгорания через выпускной канал 112.
В одном примере двигателем 100 является дизельный двигатель, в котором сгорание дизельного топлива в воздухе инициируется путем компрессионного зажигания. В других неограничивающих вариантах осуществления настоящего изобретения двигатель 100 может сжигать другое топливо, например, бензин, биодизель или спиртосодержащую топливную смесь (к примеру, бензин с этанолом или бензин с метанолом) с инициированием сгорания путем компрессионного зажигания и/или искрового зажигания.
Впускной канал 106 может содержать дроссельную заслонку 108, содержащую дроссельную пластину 110. В этом конкретном примере положение дроссельной пластины 110 может изменять контроллер 12 посредством подачи сигнала на электрический мотор или исполнительное устройство, входящее в состав дроссельной заслонки 108; указанная конфигурация обычно называется электронным управлением заслонкой (ЭУЗ). Указанным образом дроссельная заслонка 108 может использоваться для изменения расхода впускного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя.
x
x
Как показано, выше по потоку от устройства 118 снижения токсичности отработавших газов с выпускным каналом 112 соединен датчик 116 отработавших газов. Датчиком 116 может быть любой датчик, пригодный для предоставления данных о воздушно-топливном отношении в отработавших газах, например, линейный датчик кислорода или UEGO (универсальный, или широкодиапазонный, датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или EGO, датчик типа HEGO (подогреваемый датчик EGO), датчик NO, НС или СО. Кроме того, с выпускным каналом может быть соединен датчик 117 температуры отработавших газов. Устройство 118 снижения токсичности отработавших газов показано расположенным по выпускному каналу 112 ниже по потоку от датчика 116 отработавших газов. В примере, представленном на фиг. 1, устройством 118 снижения токсичности отработавших газов может быть каталитическое устройство снижения токсичности отработавших газов, например, трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. В других вариантах осуществления изобретения устройство 118 может, дополнительно или как вариант, содержать фильтр твердых частиц, уловитель NO, систему селективного каталитического восстановления, различные другие устройства снижения токсичности отработавших газов или их комбинации. В некоторых вариантах осуществления изобретения при работе двигателя 100 устройство 118 снижения токсичности отработавших газов могут периодически восстанавливать путем эксплуатации по меньшей мере одного цилиндра двигателя при определенном воздушно-топливном отношении.
Как показано на фиг. 1, двигатель 100 содержит турбонаддувный агрегат, содержащий турбину 120, установленную вдоль выпускного канала 114, и компрессор 122, установленный во впускном канале 106. Компрессор 122 может, по меньшей мере частично, приводиться в действие турбиной 120 через вал (не показан). Турбонаддувный агрегат увеличивает воздушный заряд наружного воздуха, всосанного во впускной канал 106, для получения более высокой плотности заряда во время сжигания топлива с целью увеличения отдаваемой мощности и/или повышения эффективности работы двигателя. Система, хотя и содержит в данном случае один турбонагнетатель, может содержать множество турбинных и/или компрессорных ступеней.
Далее, как показано на фиг. 1, во впускном канале 106 выше по потоку от дроссельной заслонки 62 для охлаждения впускного воздуха, прошедшего через турбину 120 и компрессор 122 турбонагнетателя, установлен охладитель 124 воздушного заряда (ОВЗ). Конденсат, образующийся в ОВЗ 124, может выноситься из ОВЗ 124 впускным воздухом, проходящим через ОВЗ 124, и попадать в цилиндры двигателя 100. В некоторых случаях конденсат, попавший в двигатель, может вызывать, например, пропуск зажигания в блоке цилиндров. Как подробнее описывается со ссылкой на фиг. 3, такой пропуск зажигания могут обнаруживать, контролируя крутильные вибрации коленчатого вала, воздушно-топливное отношение отработавших газов и температуру отработавших газов. При пропуске зажигания могут иметь место флуктуации крутильной вибрации коленчатого вала, сопровождающиеся превышением порогового значения воздушно-топливным отношением и превышением порогового значения температурой отработавших газов. В ответ на обнаружение такого пропуска зажигания блок цилиндров могут деактивировать, а затем при определенных условиях последовательно реактивировать, чтобы сделать менее выраженным ухудшение качества транспортного средства вследствие деактивации цилиндров на продолжительное время. Соответственно, система двигателя дополнительно содержит соединенный с коленчатым валом 128 датчик 126 положения коленчатого вала, или датчик на эффекте Холла, выполненный с возможностью определения положения и/или скорости вращения коленчатого вала 128.
Двигатель 100 на фиг. 1 может дополнительно содержать систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) низкого давления для направления отработавших газов из места ниже по потоку от турбины в место выше по потоку от компрессора. При некоторых условиях эта операция может усилить образование конденсата. Способы эксплуатации двигателя могут содержать использование РОГ низкого давления во время работы двигателя. Кроме того, двигатель может содержать систему РОГ высокого давления для направления отработавших газов из места выше по потоку от турбины в место ниже по потоку от компрессора.
Система 100 двигателя может дополнительно содержать систему 14 управления. Система 14 управления показана принимающей информацию из множества датчиков 16 (различные примеры которых описаны в настоящем документе) и передающей сигналы управления во множество исполнительных устройств 18 (различные примеры которых описаны в настоящем документе). В качестве одного примера, в число датчиков 16 могут входить датчик 126 положения коленчатого вала, или датчик на эффекте Холла, датчик 116 содержания кислорода в отработавших газах, датчик 117 температуры отработавших газов, датчик давления воздуха в коллекторе, датчик давления отработавших газов, датчик температуры на впуске компрессора, датчик давления на впуске компрессора, датчик влажности на впуске компрессора и датчик РОГ. В различных местах системы 100 двигателя могут быть установлены и другие датчики, например, дополнительные датчики давления, температуры, воздушно-топливного отношения и состава. В число исполнительных устройств 18 могут входить, например, дроссельная заслонка 108, клапан РОГ, перепускной клапан и топливный инжектор. Система 14 управления может содержать контроллер 12. Контроллер 12 выполнен с возможностью приема входных данных из различных датчиков, обработки этих входных данных и запуска различных исполнительных устройств в ответ на обработанные входные данные на основании инструкции или кода, запрограммированного в указанном контроллере, соответствующего одному или более алгоритмов. В одном примере контроллер для обнаружения пропуска зажигания в цилиндре может принимать данные из датчика 126 положения коленчатого вала, датчика 116 содержания кислорода в отработавших газах и датчика 117 температуры отработавших газов. В ответ на обнаружение пропуска зажигания контроллер 12 может передавать в топливные инжекторы сигнал для прекращения впрыска топлива в один или более цилиндров двигателя.
В примере на фиг. 1 двигатель 100 представляет собой двигатель с отключаемыми цилиндрами, в котором возможна деактивация некоторого количества цилиндров. В число вариантов указанной деактивации могут входить выключение впрыска топлива в цилиндр и/или удержание впускных и выпускных клапанов цилиндра закрытыми, и запирание отработавших газов в камере сгорания в течение одного или более циклов двигателя. Кроме того, варианты деактивации цилиндра могут включать деактивацию клапанов цилиндра (к примеру, впускного клапана и выпускного клапана) посредством подъемников с гидравлическим приводом, соединенных с толкателями клапанов, или посредством механизма изменения профиля кулачка, в котором для деактивированных клапанов используется выступ кулачка, не обеспечивающий подъем. Могут использоваться и другие механизмы деактивации цилиндра, например, клапаны с электрическим приводом, выключение впрыска топлива при обычной работе клапанов и т.д. В одном примере, в ответ на индикацию пропуска зажигания в цилиндре могут деактивировать один или более цилиндров блока цилиндров двигателя путем приостановки впрыска топлива в указанные один или более цилиндров.
Фиг. 2 представляет функциональную схему приводной линии 200 транспортного средства и транспортное средство 290. Приводная линия 200 может приводиться в действие двигателем 10. Двигателем 10 может быть многоцилиндровый двигатель 100, показанный на фиг. 1. В одном примере запускать двигатель 10 могут посредством стартера-генератора 240 в приводной линии (СГПЛ). Задавать или корректировать крутящий момент для двигателя 10 могут посредством исполнительного устройства 204 управления крутящим моментом, например, топливного инжектора, дроссельной заслонки и т.д.
Выходной крутящий момент двигателя могут передавать на входную сторону двухмассового маховика (ДММ) 232. ДММ, например, маятниковый успокоитель, может действовать как успокоитель для снижения крутильных вибраций в коленчатом вале. Скорость вращения двигателя, а также положение и скорость входной стороны двухмассового маховика могут определять посредством датчика 118 положения двигателя. ДММ 232 может содержать пружины 205 и раздельные массы 207 для успокоения возмущений крутящего момента в приводной линии. Выходная сторона ДММ 232 показана механически соединенной со входной стороной муфты 236 расцепления приводной линии. Муфту 236 расцепления могут приводить в действие электрическим или гидравлическим способом. Входная сторона двухмассового маховика выполнена с возможностью движения относительно выходной стороны двухмассового маховика. Пружины 205 создают усилие для ограничения движения выходной стороны двухмассового маховика (к примеру, стороны муфты расцепления) относительно входной стороны двухмассового маховика (к примеру, стороны двигателя). На стороне муфты расцепления ДММ 232 размещен датчик 234 положения для восприятия выходного положения и скорости двухмассового маховика 232. Сторона муфты 236 расцепления, расположенная дальше от двигателя, показана механически соединенной с СГПЛ ведущим валом 237.
В одном примере работа двигателя при определенных уровнях скорости может возбуждать в ДММ резонансную частоту. Это может вести к превышению порогового значения крутильными вибрациями коленчатого вала, что может быть ошибочно воспринято датчиком ускорения коленчатого вала как пропуск зажигания в двигателе. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью корректировки алгоритма обнаружения пропуска зажигания в состояниях, в которых ДММ находится в пределах порогового расстояния от диапазона резонансной частоты (к примеру, в пределах 5% этой пороговой частоты). Например, если ДММ работает в диапазоне резонансной частоты или в пределах порогового расстояния от диапазона резонансной частоты, то перед подтверждением обнаружения пропуска зажигания вместо индикации пропуска зажигания в одном или более цилиндрах на основании лишь отклика на ускорение коленчатого вала, модуль обнаружения пропуска зажигания может использовать один или более дополнительных параметров, которые могут свидетельствовать о пропуске зажигания. Соответственно, в первом состоянии, когда рабочая частота ДММ находится вне порогового диапазона частоты, на пропуск зажигания в цилиндре могут указывать на основании превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, а во втором состоянии, когда рабочая частота ДММ находится в этом пороговом диапазоне резонансной частоты (или близко к этому диапазону), на пропуск зажигания в цилиндре могут указывать на основании превышения порогового значения воздушно-топливным отношением, оцененным посредством датчика содержания кислорода в отработавших газах, превышения порогового значения температурой отработавших газов, оцененной посредством датчика температуры отработавших газов, и превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, оцененной посредством датчика ускорения коленчатого вала. В ответ на обнаружение пропуска зажигания один или более цилиндров могут деактивировать и поддерживать в деактивированном состоянии до тех пор, пока не будет подтверждено, что ДММ больше не работает в указанном диапазоне резонансной частоты. Примерный алгоритм подробно рассматривается со ссылкой на фиг. 3.
СГПЛ 240 в приводной линии может использоваться для подачи крутящего момента в приводную линию 200 или для преобразования крутящего момента приводной линии в электрическую энергию, сохраняемую в устройстве 275 хранения электрической энергии. СГПЛ 240 приводит в движение приводную линию 200 и приводится в движение приводной линией 200 непосредственно. Для соединения СГПЛ 240 и приводной линии 200 не используются никакие ремни, зубчатые колеса или цепи. СГПЛ 240 вращается с той же частотой, что и приводная линия 200. Устройством 275 хранения электрический энергии может быть аккумуляторная батарея, конденсатор или индуктивный элемент. Сторона СГПЛ 240, расположенная дальше от двигателя, механически соединена с лопастным колесом 285 преобразователя 206 крутящего момента через вал 241. Сторона СГПЛ 240, расположенная ближе по направлению передачи, механически соединена с муфтой 236 расцепления. Преобразователь 206 крутящего момента содержит турбину 286, предназначенную для передачи крутящего момента в ведущий вал 270. Ведущий вал 270 механически соединяет преобразователь 206 крутящего момента с трансмиссией 208. В одном примере трансмиссией 208 может быть автоматическая трансмиссия. В еще одном примере трансмиссией 208 может быть автоматизированная ручная трансмиссия, содержащая автоматические муфты, а в еще одном примере трансмиссией 208 может быть ручная система трансмиссии. Преобразователь 206 крутящего момента также содержит обходную блокировочную муфту 212 преобразователя крутящего момента (БМПКМ). Когда БМПКМ заблокирована, крутящий момент передается от лопастного колеса 285 в турбину 286 непосредственно.
Управление БМПКМ осуществляет контроллер 12 электрическим способом. Как вариант, БМПКМ может блокироваться гидравлическим способом. В одном примере преобразователь крутящего момента может называться компонентом трансмиссии. Скорость и положение турбины преобразователя крутящего момента могут определять посредством датчика 239 положения. В некоторых примерах датчиками 238 и/или 239 могут быть датчики крутящего момента или комбинированные датчики положения и крутящего момента приводной линии.
Когда блокировочная муфта 212 преобразователя крутящего момента полностью выведена из зацепления, преобразователь 206 крутящего момента передает крутящий момент двигателя в автоматическую трансмиссию 208 путем передачи через текучую среду между турбиной 286 преобразователя крутящего момента и лопастным колесом 285 преобразователя крутящего момента, обеспечивая этим возможность умножения крутящего момента. Напротив, когда блокировочная муфта 212 преобразователя крутящего момента полностью введена в зацепление, отдаваемый двигателем крутящий момент передается непосредственно через муфту 212 на ведущий вал трансмиссии 208 (не показан). Как вариант, блокировочная муфта преобразователя крутящего момента 212 может быть выполнена с возможностью частичного ввода в зацепление, что дает возможность регулирования величины крутящего момента, непосредственно передаваемого в трансмиссию. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулирования величины крутящего момента, передаваемого преобразователем 212 крутящего момента, путем управления блокировочной муфтой преобразователя крутящего момента в зависимости от различных рабочих состояний двигателя или на основании запрошенного водителем режима работы двигателя. Автоматическая трансмиссия 208 содержит зубчатые муфты 211 (например, для передач 1-6) и муфту 210 переднего хода. Зубчатые муфты 211 и муфта 210 переднего хода могут избирательно вводиться в зацепление с целью приведения транспортного средства в движение. Крутящий момент, отбираемый от автоматической трансмиссии 208, может, в свою очередь, передаваться на колеса 216 через ведомый вал 260 с целью приведения транспортного средства в движение. Конкретнее, автоматическая трансмиссия 208 прежде, чем передать выходной ведущий крутящий момент на колеса 216, может преобразовывать входной ведущий крутящий момент на ведущем вале 270 согласно состоянию движения транспортного средства. В одном примере контроллер 12 может регулировать скорость вращения двигателя путем сдвига зубчатого колеса в автоматической трансмиссии 208 или путем изменения графика проскальзывания преобразователя 206 крутящего момента с целью остановки передачи вибрации в трансмиссию 208. Указанный график проскальзывания могут корректировать так, чтобы гасить крутильную вибрацию, создаваемую двигателем.
Кроме того, к колесам 216 могут прилагать силу трения путем ввода колесных тормозов 218 в соприкосновение. В одном примере колесные тормоза 218 могут вводить в соприкосновение в ответ на нажатие ноги водителя на педаль тормоза (не показана). В других примерах колесные тормоза может вводить в соприкосновение контроллер 12 или контроллер, связанный с контроллером 12. Аналогично, силу трения, приложенную к колесам 216, могут уменьшать путем вывода колесных тормозов 218 из соприкосновения в ответ на снятие водителем нажатия своей ногой на педаль тормоза. Кроме того, приложение силы трения тормозами транспортного средства к колесам 216 может осуществляться посредством контроллера 12 как часть автоматизированной операции останова двигателя.
С автоматической трансмиссией 208 может быть с возможностью перемещения текучей среды соединен механический масляный насос 214, создающий гидравлическое давление для приведения в зацепление различных муфт, например, муфты 210 переднего хода, зубчатых муфт 211 и/или блокировочных муфт 212 преобразователя крутящего момента. Механический масляный насос 214 может применяться согласованно с преобразователем 206 крутящего момента и может приводиться в действие, например, вращением двигателя или СГПЛ через ведущий вал 241. Таким образом, гидравлическое давление, создаваемое в механическом масляном насосе 214, может увеличиваться при увеличении скорости вращения двигателя и/или скорости СГПЛ, и может уменьшаться при уменьшении скорости вращения двигателя и/или скорости СГПЛ.
Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков, показанных на фиг. 1-2, и использует различные исполнительные устройства, показанные на фиг. 1-2, для корректировки работы двигателя на основании принятых сигналов и инструкций, сохраненных в памяти контроллера. Например, на основании входной информации из двигателя 10, как показано более подробно на фиг. 1, контроллер может управлять отдаваемым крутящим моментом двигателя и/или работой преобразователя крутящего момента, трансмиссии, СГПЛ, муфт и/или тормозов. В качестве одного примера, крутящим моментом, отдаваемый двигателем, могут управлять путем регулирования сочетания временных параметров искрового зажигания, ширины импульса подачи топлива, момента времени импульса подачи топлива и/или воздушного заряда путем управления временными параметрами открытия заслонки и/или клапана, подъемом клапана и наддувом в двигателях с турбо- или электронагнетателем. В случае дизельного двигателя контроллер 12 может управлять крутящим моментом, отдаваемым двигателем, путем управления сочетанием ширины импульса подачи топлива, момента времени импульса подачи топлива и воздушного заряда. Во всех случаях управление двигателем с целью управления крутящим моментом, отдаваемым двигателем, может осуществляться индивидуально по цилиндрам. Контроллер 12 также может управлять крутящим моментом, отдаваемым СГПЛ, и выработкой СГПЛ электрической энергии путем регулирования тока, текущего в обмотку возбуждения и/или в обмотку якоря СГПЛ и из указанных обмоток, как известно в уровне техники. В качестве еще одного примера, на основании данных из датчика температуры отработавших газов, датчика ускорения коленчатого вала и датчика содержания кислорода в отработавших газах контроллер может устанавливать факт пропуска зажигания в двигателе и в соответствии с этим передавать сигнал на деактивацию подачи топлива и искрового зажигания в цилиндр с пропуском зажигания.
Таким образом, системы на фиг. 1 и 2 предполагают возможность системы, содержащей: двигатель, содержащий первую группу цилиндров и вторую группу цилиндров; множество топливных инжекторов для впрыска топлива в цилиндры первой и второй групп цилиндров; двухмассовый маховик, содержащий маятниковый успокоитель; трансмиссию; преобразователь крутящего момента; систему выпуска отработавших газов, содержащую датчик содержания кислорода в отработавших газах и датчик температуры отработавших газов; датчик ускорения коленчатого вала, соединенный с двигателем; и контроллер. Указанный контроллер может быть сконфигурирован с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для: работы ДММ при сжигании топлива в двигателе; оценки рабочей частоты ДММ на основании скорости вращения двигателя; индикации пропуска зажигания в цилиндре в первом состоянии, когда рабочая частота ДММ находится за пределами порогового диапазона частоты, на основании крутильной вибрации коленчатого вала, оцененной посредством датчика ускорения коленчатого вала, а во втором состоянии, когда рабочая частота ДММ находится в пределах указанного порогового диапазона частоты, на основании крутильной вибрации коленчатого вала, температуры отработавших газов и воздушно-топливного отношения отработавших газов.
Фиг. 3 иллюстрирует примерный способ 300 обнаружения пропуска зажигания в цилиндре, обладающий высоким уровнем достоверности. Инструкции для выполнения способа 300 и остальных способов, включенных в настоящий документ, могут исполняться контроллером на основании инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и сигналов, принятых из датчиков системы двигателя, например, датчиков, описанных выше со ссылкой на фиг. 1-2. Контроллер может использовать исполнительные устройства двигателя системы двигателя для управления работой двигателя в соответствии с описываемыми далее способами.
На шаге 302 алгоритм содержит оценку текущих параметров работы двигателя, в число которых входят, например, нагрузка двигателя, скорость вращения двигателя, скорость транспортного средства, ускорение коленчатого вала, воздушно-топливное отношение отработавших газов, температура отработавших газов, разрежение в коллекторе, положение дроссельной заслонки, временные параметры искрового зажигания, поток РОГ, давление отработавших газов, количество активированных цилиндров и т.д.
На шаге 304 могут оценивать крутильные вибрации коленчатого вала по ускорению коленчатого вала, измеренному посредством датчика коленчатого вала, соединенного с коленчатым валом (например, датчика 126 коленчатого вала, показанного на фиг. 1). После того, как крутильные вибрации определены, на шаге 306 алгоритм содержит проверку превышения крутильными вибрациями коленчатого вала порогового уровня вибрации. Как вариант, могут определять ускорение коленчатого вала, соответствующее крутильной вибрации коленчатого вала, и сравнивать это ускорение коленчатого вала с пороговым значением ускорения, выше которого может возникать вибрация. В одном примере пороговые уровни крутильной вибрации могут соответствовать ожидаемым значениям ускорения коленчатого вала при оптимальной работе всех активных цилиндров. В качестве еще одного примера, указанные пороговые вибрации могут измерять при определенных интервалах угла поворота коленчатого вала, соответствующих периоду зажигания конкретного цилиндра. Если установлено, что крутильная вибрация коленчатого вала ниже порогового уровня вибрации, то на шаге 308 индикация пропуска зажигания могут не указывать и могут продолжать работу двигателя.
Если установлено превышение крутильных вибраций в определенных интервалах угла поворота коленчатого вала, соответствующих периоду зажигания конкретного цилиндра, то на шаге 310 могут выполнять индикацию возможного пропуска зажигания. Кроме того, этой индикации возможного пропуска зажигания могут присваивать коэффициент достоверности с небольшим начальным значением. Далее значение этого коэффициента достоверности могут обновлять на основании рабочей частоты ДММ, как подробно рассмотрено ниже.
На шаге 312 алгоритм содержит проверку работы ДММ в пределах диапазона резонансной частоты, или в пороговом диапазоне частоты. В одном примере частоту, на которой работает ДММ (рабочую частоту ДММ), могут определять на основании скорости вращения двигателя, при этом работа ДММ содержит приближение рабочей частоты ДММ к резонансной частоте, например, приближение внутри указанного порогового диапазона к основной резонансной частоте или одной из гармоник указанной резонансной частоты при одном или более значениях скорости вращения двигателя. Например, указанный пороговый диапазон резонансной частоты может соответствовать работе ДММ в пределах диапазона отклонения до 5% от резонансной частоты (основной частоты и гармоник). В альтернативном примере для определения положения, скорости и рабочей частоты двухмассового маховика могут использовать датчик положения (например, датчик 234 на фиг. 2), соединенный с ДММ на стороне муфты расцепления. Работа ДММ в пороговом диапазоне резонансной частоты может вести к превышению порогового значения крутильными вибрациями коленчатого вала. Если на шаге 314 установлено, что ДММ работает в пороговом диапазоне резонансной частоты, то это может означать, что обнаруженное на шаге 306 датчиком ускорения коленчатого вала превышение порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала может не соответствовать пропуску зажигания в цилиндре. Поэтому если превышение порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала обнаружено во время работы ДММ в пороговом диапазоне резонансной частоты, то значение коэффициента достоверности для обнаруженного пропуска зажигания могут сохранять небольшим и выполнять дополнительную проверку этого пропуска зажигания на основании данных из одного или более дополнительных датчиков. Если же превышение порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала обнаружено во время работы ДММ вне диапазона резонансной частоты, то значение коэффициента достоверности для обнаруженного пропуска зажигания могут увеличивать, и если новый коэффициент достоверности превышает пороговое значение, то дополнительная проверка этого пропуска зажигания может не требоваться, что показано на шаге 328.
Если установлено, что ДММ работает в диапазоне резонансной частоты, то на шаге 314 могут определять воздушно-топливное отношение отработавших газов посредством датчика отработавших газов, например, универсального датчика содержания кислорода в отработавших газах (UEGO) или подогреваемого датчика содержания кислорода в отработавших газах (HEGO) (например, датчика 116, установленного в выпускном канале, как показано на фиг. 1). На шаге 316 алгоритм содержит проверку превышения измеренным воздушно-топливным отношением порогового значения воздушно-топливного отношения. Указанное пороговое значение воздушно-топливного отношения может соответствовать требуемому воздушно-топливному отношению или воздушно-топливному отношению, ожидаемому на основании текущих рабочих условий. Если установлено, что воздушно-топливное отношение не превышает порогового значения (то есть не соответствует большему обеднению, чем требуется или ожидается), то из этого могут делать вывод о том, что в потоке отработавших газов увеличение уровня кислорода, не вступившего в реакцию горения, не имеет места, и поэтому на шаге 308 пропуск зажигания могут не подтверждать и могут продолжать работу двигателя. Однако в альтернативном примере даже после того, как установлено, что воздушно-топливное отношение ниже порогового значения, алгоритм может переходить к шагу 318 для продолжения операции диагностики пропуска зажигания.
Если воздушно-топливное отношение превышает пороговое значение, то на шаге 318 на основании воздушно-топливного отношения отработавших газов могут обновлять коэффициент достоверности индикации пропуска зажигания (первоначально определенной на основании вибрации коленчатого вала). Например, когда происходит пропуск зажигания в блоке цилиндров, воздушно-топливное отношение отработавших газов может соответствовать большему обеднению из-за содержания в потоке отработавших газов кислорода, не вступившего в реакцию горения, при этом коэффициент достоверности могут увеличивать на основании разности между измеренным воздушно-топливным отношением и пороговым значением воздушно-топливного отношения. В альтернативном примере для данного пропуска зажигания на основании только ускорения коленчатого вала могут определять первый уровень достоверности, а на основании только воздушно-топливного отношения отработавших газов могут определять второй уровень достоверности, и на шаге 318 на основании первого и второго уровней достоверности могут обновлять коэффициент достоверности, связанный с обнаружением данного пропуска зажигания.
На шаге 320 алгоритм содержит проверку превышения коэффициентом достоверности порогового значения. Достижение коэффициентом достоверности порогового значения может служить подтверждением пропуска зажигания, на который было сделано указание. Если установлено, что значение коэффициента достоверности, определенного на основании превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала и превышения порогового значения воздушно-топливным отношением, превышает пороговое значение коэффициента достоверности, то в алгоритме с целью подтверждения данного пропуска зажигания могут дополнительно определять температуру отработавших газов.
На шаге 322 могут определять температуру отработавших газов датчиком температуры отработавших газов, например, датчиком 117 на фиг. 1. На шаге 324 алгоритм содержит проверку превышения измеренной температурой отработавших газов порогового значения температуры. Это пороговое значение температуры может соответствовать требуемой или ожидаемой на основании текущих условий работы двигателя температуре отработавших газов. Например, при пропуске зажигания из-за экзотермической реакции воздуха и топлива в выпускном канале температура отработавших газов может повышаться. Если установлено, что температура отработавших газов ниже порогового значения температуры, то на шаге 322 могут не подтверждать пропуск зажигания (обнаруженный датчиком ускорения коленчатого вала на шаге 310). В этом шаге могут делать вывод о том, что причиной индикации пропуска зажигания могут быть вибрации коленчатого вала, вызванные работой ДММ в диапазоне резонансной частоты.
Если установлено, что температура отработавших газов выше порогового значения температуры, то на шаге 328 могут дополнительно обновлять коэффициент достоверности, который теперь больше порогового значения, и таким образом пропуск зажигания будет подтвержден. В ответ на индикацию пропуска зажигания в цилиндре на основе превышения порогового значения воздушно-топливным отношением, превышения порогового значения температурой отработавших газов и превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, могут делать вывод о том, что значение коэффициента достоверности превышает пороговое значение и поэтому индикацию пропуска зажигания подтверждают.
Если на шаге 320 установлено, что коэффициент достоверности превышает пороговое значение, то алгоритм может сразу переходить к шагу 328 и индикацию пропуска зажигания могут подтверждать без использования дополнительных входных данных, основанных на температуре отработавших газов.
Кроме того, если на шаге 312 установлено, что ДММ работает вне резонансной частоты или не работает, то коэффициенту достоверности могут присваивать более высокое значение (то есть превышающее пороговое значение) и обнаруженный пропуск зажигания могут подтверждать на основании одного лишь отклика датчика ускорения коленчатого вала.
В одном примере, даже если ДММ не работает в диапазоне резонансной частоты, алгоритм может содержать подтверждение пропуска зажигания посредством контроля воздушно-топливного отношения и температуры отработавших газов. Однако в этом случае алгоритм может содержать корректировку порогового значения воздушно-топливного отношения отработавших газов и/или порогового значения температуры отработавших газов на основании значения рабочей частоты ДММ относительно резонансной частоты, содержащую увеличение или уменьшение указанного порогового отношения и увеличение или уменьшение указанного порогового значения температуры при совпадении рабочей частоты ДММ с резонансной частотой.
В ответ на подтверждение пропуска зажигания на шаге 330 могут деактивировать блок цилиндров, в котором имеет место пропуск зажигания. Например, пропуск зажигания может происходить в одном или более цилиндрах блока цилиндров. Чтобы деактивировать эти цилиндры блока, могут прекращать впрыск топлива в цилиндр (цилиндры) с пропуском зажигания или могут деактивировать клапаны цилиндров (к примеру, впускные и выпускные клапаны). Кроме того, могут обновлять в памяти контроллера количество пропусков зажигания и историю цилиндра с пропуском зажигания. В это время также могут запускать таймер для записи времени, прошедшего от деактивации блока цилиндров. В еще одном примере могут избирательно деактивировать только цилиндр, в котором был обнаружен пропуск зажигания (на основании последовательности зажигания указанного цилиндра) с сохранением остальных цилиндров указанного блока активными. Один или более цилиндров могут оставлять деактивированными до тех пор, пока рабочая частота ДММ не отойдет от резонансной частоты. На шаге 332 после подтверждения работы ДММ вне диапазона резонансной частоты могут последовательно реактивировать указанные цилиндры. Подробности, относящиеся к этой реактивации цилиндров, описываются в связи с фиг. 4.
Таким образом, в ответ на превышение порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, оцененной на основании ускорения коленчатого вала, могут выполнять индикацию пропуска зажигания в цилиндре с коэффициентом достоверности, заданным на основании работы ДММ. При работе ДММ указанный коэффициент достоверности могут избирательно обновлять на основании воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов. Кроме того, в ответ на превышение коэффициентом достоверности цилиндра с пропуском зажигания порогового значения могут выполнять действие по уменьшению пропуска зажигания. Указанным образом может быть сведено к минимуму ухудшение качества работы двигателя и/или транспортного средства в случае деактивации блока цилиндров в ответ на пропуск зажигания в таких ситуациях, как, например, попадание конденсата из охладителя воздушного заряда в двигатель.
Фиг. 4 иллюстрирует примерный способ 400 избирательной реактивации цилиндров, деактивированных в ответ на обнаружение пропуска зажигания на основании выполнения каждого из следующих условий: превышение порогового значения флуктуациями крутильной вибрации коленчатого вала, превышение порогового значения воздушно-топливным отношением и превышение пороговое значения температурой отработавших газов. Алгоритм 400 может выполняться на шаге 332 примерного алгоритма 300 на фиг. 3.
На шаге 402 могут извлечь из памяти диапазон резонансной частоты для двухмассового маховика или маховика изменяемой массы (ДММ), соединенного с приводной линией транспортного средства. В одном примере указанный диапазон резонансной частоты может быть в пределах 5% от одной частоты из числа основной резонансной частоты или гармоник резонансной частоты ДММ. При определенных скоростях вращения двигателя ДММ может оказаться работающим в этом диапазоне резонансной частоты. При работе в диапазоне резонансной частоты имеет место увеличение крутильных вибраций коленчатого вала, которые могут ошибочно восприниматься датчиком ускорения коленчатого вала как пропуск зажигания. Соответственно, на шаге 312 алгоритма 300 обнаружения пропуска зажигания на фиг. 3 могли установить, что ДММ работает в диапазоне резонансной частоты. Поэтому на шаге 404 алгоритм может содержать проверку того, что работа ДММ в диапазоне резонансной частоты все еще продолжается. Как только подтвердят, что ДММ больше не работает в диапазоне резонансной частоты и, соответственно, в дальнейшем при обнаружении пропуска зажигания посредством датчика ускорения коленчатого вала можно избежать ошибочного обнаружения, цилиндры, деактивированные в алгоритме 300 в ответ на обнаружение пропуска зажигания, могут последовательно реактивировать. Если же установлено, что ДММ все еще работает в диапазоне резонансной частоты, то на шаге 406 могут определять время, прошедшее от деактивации блоков цилиндров (выполненной на шаге 326, фиг. 3). Это время могут определять по таймеру, запущенному на шаге 326 на фиг. 3.
На шаге 408 алгоритм содержит проверку превышения временем, прошедшим от деактивации блока цилиндров, порогового периода времени. Пока блок цилиндров находится в деактивированном состоянии, возможно ограничение мощности, отдаваемой двигателем. Поэтому если работа ДММ в диапазоне резонансной частоты продолжается дольше порогового периода времени, то могут выполнять коррекцию работы двигателя, чтобы активным изменением частоты ДММ сделать возможной реактивацию цилиндра. Если установлено, что время, прошедшее от деактивации блока цилиндров, меньше порогового периода времени, то работу двигателя могут продолжать без изменений. Например, могут оставлять неизменным установленную передачу трансмиссии (например, системы трансмиссии 208 на фиг. 2) и продолжать работу двигателя с деактивированным блоком цилиндров. При этом продолжают контроль работы ДММ с целью обнаружения какого-либо отклонения от резонансной частоты ДММ.
Если установлено, что время, отсчитанное таймером от деактивации блока цилиндров, превышает пороговый период времени, то на шаге 412, чтобы инициировать операцию реактивации цилиндра, могут корректировать одно или более исполнительных устройств двигателя с целью изменения скорости вращения двигателя и, вследствие этого, вывода ДММ из диапазона резонансной частоты. В одном примере на шаге 413 для систем двигателя, соединенных с автоматической трансмиссией, могут понижать передачу трансмиссии, а для систем двигателя, соединенных с ручной трансмиссией, могут запрашивать включение более низкой передачи трансмиссии (например, путем демонстрации запроса оператору транспортного средства). В еще одном примере на шаге 414 могут менять график проскальзывания преобразователя крутящего момента (к примеру, процент проскальзывания) с целью остановки передачи вибрации из ДММ в трансмиссию. Кроме того, в транспортных средствах с автоматизированной ручной трансмиссией, содержащей автоматические муфты сцепления, контроллер, чтобы сделать возможным изменение крутящего момента для изменения скорости вращения двигателя и соответствующего изменения рабочей частоты ДММ, может согласованно с операцией реактивации цилиндра выполнять кратковременное расцепление муфты или обеспечивать управляемое проскальзывание муфты. Соответственно, график проскальзывания могут корректировать так, чтобы гасить крутильную вибрацию, создаваемую двигателем.
После коррекции исполнительных устройств двигателя с целью изменения скорости вращения двигателя на шаге 415 алгоритм содержит проверку того, выведен ли ДММ из диапазона резонансной частоты ДММ. Если установлено, что ДММ продолжает работать в диапазоне резонансной частоты, то на шаге 416 могут выполнять дополнительную корректировку одного или более исполнительных устройств двигателя с целью изменения скорости вращения двигателя и могут контролировать соответствующее изменение работы ДММ. Если подтвердят, что ДММ больше не работает в диапазоне резонансной частоты, то на шаге 418 могут последовательно реактивировать деактивированные цилиндры. В одном примере порядок этой последовательной реактивации может быть основан на порядке зажигания. В еще одном примере последовательность реактивации цилиндров может быть основана на истории деактивации конкретного цилиндра. В еще одном примере последовательность реактивации цилиндров может быть основана на истории пропусков зажигания отдельного цилиндра. Если конкретный цилиндр ранее деактивировали из-за обнаруженного пропуска (пропусков) зажигания или ранее деактивировали на более продолжительное время по сравнению с остальными цилиндрами данного блока, то этот цилиндр могут полагать первым цилиндром, выбранным для реактивации.
Если установлено (на шаге 404), что ДММ больше не работает в диапазоне резонансной частоты, то алгоритм может непосредственно переходить к шагу 418, в котором могут избирательно реактивировать первый цилиндр деактивированного блока цилиндров.
Чтобы реактивировать цилиндр, могут возобновлять впрыск топлива в этот цилиндр и/или могут реактивировать клапаны цилиндра (к примеру, впускной и выпускной клапаны). После того, как реактивированный цилиндр стал полноценно работать, на шаге 420 алгоритм содержит проверку повторного возникновения пропуска зажигания в первом реактивированном цилиндре. Обнаружение пропуска зажигания могут выполнять посредством одного или более датчиков из числа датчика ускорения коленчатого вала, датчика содержания кислорода в отработавших газах и датчика температуры отработавших газов, как рассматривалось ранее со ссылкой на фиг. 3. Например, о пропуске зажигания может свидетельствовать превышения порогового значения флуктуациями крутильной вибрации коленчатого вала, обнаруженными датчиком ускорения коленчатого вала. Поскольку в это время ДММ уже не работает в диапазоне резонансной частоты, обнаружение пропуска зажигания возможно с использованием одного лишь датчика ускорения коленчатого вала. В качестве еще одного примера, в дополнение к ускорению коленчатого вала, для обнаружения пропуска зажигания также может контролироваться воздушно-топливное отношение и/или температура отработавших газов.
Если установлено, что пропуск зажигания в первом цилиндре имеет место, то для предотвращения снижения качества работы двигателя на шаге 426 цилиндр с пропуском зажигания могут деактивировать. На шаге 428 могут устанавливать диагностический код или флаг, указывающий на пропуск зажигания в цилиндре, и могут обновлять значение количества пропусков зажигания данного цилиндра. Этот цилиндр с пропуском зажигания могут поддерживать в деактивированном состоянии до получения информации от оператора (например, специалиста сервисной службы), свидетельствующей о выполнении обслуживания указанного цилиндра и о снятии диагностического кода.
Если (на шаге 420) установлено, что первый цилиндр, подлежавший реактивации, не дает пропусков зажигания, то на шаге 422 через постоянные заранее заданные интервалы могут последовательно реактивировать следующие цилиндры. Для каждого активируемого цилиндра алгоритм на шаге 424 содержит проверку наличия пропуска зажигания в реактивированном цилиндре (цилиндрах). Если установлено, что в каком-либо из последовательно реактивированных цилиндров имеет место пропуск зажигания, то алгоритм может переходить к шагу 426, в котором цилиндр с пропуском зажигания могут избирательно деактивировать и поддерживать в деактивированном состоянии до обслуживания этого цилиндра. На шаге 430 алгоритм содержит проверку того, были ли после деактивации (на шаге 326, фиг. 3), последовавшей в ответ на обнаружение пропуска зажигания, реактивированы все цилиндры. Если установлено, что еще не все цилиндры реактивированы, то алгоритм может переходить к шагу 422 и реактивацию цилиндров могут продолжать.
Если подтверждено, что все цилиндры активированы и после реактивации ни в одном из цилиндров нет пропуска зажигания, то на шаге 432 двигатель может эксплуатироваться со всеми цилиндрами каждого блока цилиндров, работающими в режиме активности. Таким образом, цилиндры, деактивированные в ответ на обнаружение пропуска зажигания, могут быть последовательно реактивированы после того, как будет подтверждено, что ДММ больше не работает в пороговом диапазоне резонансной частоты, в результате чего вероятность дальнейшего ошибочного обнаружения пропуска зажигания в цилиндре может быть снижена.
Фиг. 5А и 5В представляют пример рабочей последовательность 500, иллюстрирующей обнаружение пропуска зажигания в цилиндре на основании данных из множества датчиков и выполняемую после этого последовательность реактивации цилиндров. По горизонтальной оси (оси х) отложено время, вертикальными реперами t1-t6 показаны моменты времени, значимые для операций обнаружения пропуска зажигания в цилиндре, деактивации цилиндра и последующей реактивации.
Первый график сверху, линия 502, представляет крутильные вибрации коленчатого вала, измеренные датчиком ускорения коленчатого вала. Пунктирная линия 503 представляет пороговое значение крутильной вибрации коленчатого вала. Второй график, линия 504, представляет вибрации ДММ, определенные по скорости вращения двигателя. Третий график, линия 505, представляет изменение воздушно-топливного отношения отработавших газов (ВТО), измеренного одним или более датчиками содержания кислорода в отработавших газах (например, датчиком содержания кислорода в отработавших газах (UEGO) и/или подогреваемым датчиком содержания кислорода в отработавших газах (HEGO)). ВТО в отработавших газах показано по отношению к стехиометрическому уровню ВТО (линия 506). Линия 508 соответствует пороговому уровню ВТО, используемому для обнаружения пропуска зажигания в цилиндре.
Четвертый график, линия 510, представляет изменение температуры отработавших газов, измеренной датчиком температуры отработавших газов. Пунктирная линия 512 представляет пороговый уровень температуры отработавших газов, используемый для обнаружения пропуска зажигания в цилиндре. Пятый график, линия 514, представляет рабочую частоту (в герцах) двухмассового маховика или маховика изменяемой массы (ДММ), соединенного с приводной линией транспортного средства. Пунктирные линии 516 и 518 представляют, соответственно, верхнюю и нижнюю границы диапазона резонансной частоты ДММ. Указанным диапазоном резонансной частоты может быть диапазон в пределах отклонения 5% от основной резонансной частоты ДММ. Шестой график, линия 519, представляет изменение коэффициента достоверности для пропуска зажигания, обнаруженного посредством одного или более датчиков. Пунктирная линия 520 обозначает пороговое значение коэффициента достоверности, соответствующее подтверждению пропуска зажигания.
Седьмой график, показанный на фиг. 5В, представляет рабочие состояния (активное или неактивное) четырех цилиндров в блоке цилиндров. Первому цилиндру, Cyl_1, соответствует линия 521, второму цилиндру, Cyl_2, соответствует линия 522, третьему цилиндру, Cyl_3, соответствует линия 524 и четвертому цилиндру, Cyl_4, соответствует линия 526.
До момента t1 времени двигатель работает со всеми цилиндрами блока цилиндров в активном состоянии и при крутильных вибрациях коленчатого вала, не превосходящих порогового значения. Для крутильных вибраций коленчатого вала величина пиков/провалов каждой номинальной вибрации может быть при данной скорости вращения двигателя и нагрузке двигателя достаточно стабильной. Амплитуда вибраций для данной скорости вращения двигателя и нагрузки может быть закономерной и воспроизводимой. В этот период крутильные вибрации коленчатого вала, зависящие от скорости вращения двигателя, меньше порогового уровня, что указывает на штатное сгорание топлива в цилиндрах двигателя. ВТО остается на стехиометрическом уровне или вблизи него, температура отработавших газов ниже порогового значения температуры. При определенных, зависящих от конструктивных особенностей ДММ, скорости вращения двигателя и значениях нагрузки, рабочая частота ДММ может естественным образом увеличиться, из-за чего ДММ может начать резонировать. При этом ДММ может работать на частоте из своего диапазона резонансной частоты, что вызывает появление вибраций более высокой амплитуды.
В момент t1 времени датчик ускорения коленчатого вала мог установить превышение порогового значения изменением крутильных вибраций коленчатого вала, что указывает на возможный пропуск зажигания в цилиндре. Соответственно, может регистрироваться повышенная амплитуда вибраций ДММ. При работе ДММ в диапазоне резонансной частоты может иметь место превышение порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, которое может ошибочно восприниматься датчиком ускорения коленчатого вала как пропуск зажигания. Поэтому коэффициенту достоверности обнаруженного в это время датчиком ускорения коленчатого вала пропуску зажигания могут присваивать более низкое значение. Это значение коэффициента достоверности, заданное после индикации пропуска зажигания на основании данных датчика ускорения коленчатого вала, ниже порогового значения коэффициента достоверности и поэтому не может использоваться для подтверждения обнаруженного пропуска зажигания. Для подтверждения пропуска зажигания с более высокой определенностью в момент t1 времени также могут определять ВТО и температуру отработавших газов и соответствующим образом обновлять коэффициент достоверности. В данном примере видно, что в момент t1 времени измеренное ВТО превышает пороговое значение ВТО, а измеренная температура отработавших газов превышает пороговое значение температуры. На основании превышения порогового значения вариацией крутильных вибраций коленчатого вала, превышения порогового значения воздушно-топливным отношением и превышения порогового значения температурой отработавших газов коэффициент достоверности могут увеличивать выше порогового значения коэффициента достоверности и могут делать вывод о том, что в одном или более цилиндрах в блоке цилиндров произошел пропуск зажигания. В ответ на обнаружение акта пропуска зажигания могут в момент t1 времени деактивировать четыре цилиндра блока цилиндров. Чтобы деактивировать цилиндры, могут прекращать впрыск топлива в цилиндры и/или деактивировать клапаны цилиндров (например, впускные и выпускные клапаны).
Между моментами t1 и t2 времени указанные четыре цилиндра блока цилиндров могут поддерживать в деактивированном состоянии. В это время ДММ продолжает работать в своем диапазоне резонансной частоты и поэтому реактивацию цилиндра не выполняют, чтобы избежать ошибочного обнаружения пропуска зажигания в реактивированных цилиндрах. После того, как блок цилиндров деактивировали, крутильная вибрация коленчатого вала могла уменьшиться до уровня ниже порогового уровня. Кроме того, ВТО могло возвратиться к стехиометрическому уровню, а температура отработавших газов могла упасть ниже порогового значения температуры.
В момент t2 времени могли установить, что от деактивации блока цилиндров, выполненной в момент t1 времени, прошло время, превышающее пороговое значение, и продолжение сохранения блока цилиндров деактивированным может повлиять на качество работы двигателя. Перед реактивацией цилиндров рабочую частоту ДММ могут сдвигать за пределы диапазона резонансной частоты ДММ. Изменение рабочей частоты ДММ могут выполнять в момент t2 времени изменением скорости вращения двигателя, реализуемым путем корректировки одного или более исполнительных устройств двигателя. В одном примере могут понижать передачу трансмиссии. В еще одном примере для автоматической трансмиссии могут менять (увеличивать или уменьшать) график (процент) проскальзывания преобразователя крутящего момента с целью остановки передачи вибрации в трансмиссию.
В момент t2 времени могут подтверждать, что скорость вращения двигателя изменилась и в результате этого ДММ стал работать вне диапазона резонансной частоты. Вследствие изменения рабочей частоты ДММ амплитуда вибраций ДММ могла снизиться. В этот момент становится возможной реактивация цилиндра. На основании порядка зажигания могут в момент t1 времени избирательно реактивировать первый цилиндр блока цилиндров. Чтобы реактивировать цилиндр, могут возобновлять впрыск топлива в этот отдельный цилиндр и/или реактивировать клапаны этого цилиндра (к примеру, впускной и выпускной клапаны). После реактивации цилиндра, между моментами t2 и t3 времени, могут контролировать крутильную вибрацию коленчатого вала, ВТО и температуру отработавших газов с целью обнаружения какого-либо пропуска зажигания, возникающего в реактивированном цилиндре; такой пропуск может быть признаком неисправности цилиндра.
Затем в момент t3 времени могут избирательно реактивировать второй цилиндр блока цилиндров, в момент t4 времени могут реактивировать третий цилиндр блока цилиндров, и в момент t5 времени могут реактивировать четвертый цилиндр блока цилиндров. Порядок реактивации может следовать последовательности зажигания цилиндров. Реактивацию цилиндров могут выполнять через постоянные временные интервалы Эти интервалы могут зависеть от типа двигателя. Для обнаружения какого-либо пропуска зажигания могут продолжать контроль крутильной вибрации коленчатого вала, ВТО и температуры отработавших газов.
Между моментами t5 и t6 времени все четыре цилиндра блока цилиндров могут быть активными. Однако в момент t6 времени наблюдается превышение порогового значения крутильными вибрациями коленчатого вала, что свидетельствует о пропуске зажигания. В это же время может увеличиться амплитуда вибраций ДММ. Определить, что пропуск зажигания имеет место в третьем цилиндре, могут на основании последовательности зажигания цилиндров. Поскольку в это время ДММ работает вне диапазона резонансной частоты, обнаружение пропуска зажигания датчиком ускорения коленчатого вала может иметь коэффициент достоверности, превышающий пороговое значение. Указанный пропуск зажигания может быть дополнительно подтвержден воздушно-топливным отношением, соответствующим обеднению относительно порогового значения, и температурой отработавших газов, превышающей пороговое значение.
В момент t6 времени в ответ на обнаружение акта пропуска зажигания цилиндр с пропуском зажигания (третий цилиндр) могут избирательно деактивировать, чтобы качество работы двигателя не снизилось. Для указания на пропуск зажигания в цилиндре могут устанавливать диагностический код (флаг). После момента t6 времени указанный конкретный цилиндр могут поддерживать в деактивированном состоянии до выполнения технического обслуживания транспортного средства.
Таким образом, индикацию пропуска зажигания в цилиндре могут выполнять на основании превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, и эту индикацию могут подтверждать на основании превышения порогового значения воздушно-топливным отношением отработавших газов и превышения порогового значения температурой отработавших газов. В ответ на подтверждение пропуска зажигания могут останавливать подачу топлива через множество топливных инжекторов в группу цилиндров, в которой в одном или более цилиндрах имеет место пропуск зажигания, сохранять подачу топлива в указанную группу цилиндров деактивированной до тех пор, пока ДММ не станет работать за пределами своей резонансной частоты, и в ответ на изменение рабочей частоты ДММ последовательно возобновлять подачу топлива в каждый цилиндр указанной группы цилиндров.
Один примерный способ содержит, при работе двухмассового маховика (ДММ) в пороговом диапазоне резонансной частоты, индикацию пропуска зажигания в цилиндре на основании крутильной вибрации коленчатого вала, воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов. Предыдущий пример также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, оценку рабочей частоты ДММ на основании скорости вращения двигателя, при этом работа ДММ в пороговом диапазоне резонансной частоты подразумевает попадание рабочей частоты ДММ в пороговый диапазон одной из следующих частот: основной резонансной частоты и гармоник этой резонансной частоты, при одном или более значениях скорости вращения двигателя, причем указанный пороговый диапазон находится внутри границ диапазона одной из следующих частот: указанной основной резонансной частоты и указанных гармоник, причем ДММ содержит маятниковый успокоитель. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, в ответ на индикацию пропуска зажигания в цилиндре, деактивацию одного или более цилиндров блока цилиндров двигателя путем приостановки впрыска топлива в указанные один или более цилиндров. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, поддержание указанных одного или более цилиндров деактивированными до тех пор, пока рабочая частота ДММ не выйдет за пределы указанного порогового диапазона резонансной частоты. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, запуск таймера в ответ на указанную деактивацию, и в ответ на достижение интервалом времени, отсчитанным указанным таймером от указанной деактивации, пороговой продолжительности, корректировку скорости вращения двигателя для сдвига рабочей частоты ДММ за пределы указанного порогового диапазона резонансной частоты. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, двигатель соединен с трансмиссией через ДММ и преобразователь крутящего момента, а корректировка скорости вращения двигателя содержит включение более низкой передачи трансмиссии и/или изменение графика проскальзывания преобразователя крутящего момента с целью остановки передачи вибрации из ДММ в трансмиссию. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, в ответ на сдвиг рабочей частоты ДММ за пределы порогового диапазона, последовательную реактивацию деактивированных цилиндров, причем порядок указанной реактивации основан на порядке зажигания. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, контроль крутильной вибрации коленчатого вала, воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов во время последовательной реактивации деактивированных цилиндров на предмет дополнительной индикации пропуска зажигания; и в ответ на дополнительную индикацию пропуска зажигания в цилиндре двигателя во время указанной последовательной реактивации, деактивацию указанного цилиндра, задание диагностического кода и поддержание указанного цилиндра в деактивированном состоянии до приема данных, свидетельствующих о выполненном обслуживании цилиндра и снятии диагностического кода. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, индикация пропуска зажигания в цилиндре на основании ускорения коленчатого вала, воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов включает в себя индикацию пропуска зажигания в цилиндре на основании превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала и подтверждение этой индикации пропуска зажигания на основании превышения порогового значения воздушно-топливным отношением отработавших газов и превышения порогового значения температурой отработавших газов. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, крутильную вибрацию коленчатого вала оценивают посредством датчика ускорения коленчатого вала, воздушно-топливное отношение отработавших газов оценивают посредством датчика содержания кислорода в отработавших газах, а температуру отработавших газов оценивают посредством датчика температуры отработавших газов, причем указанные операции оценки посредством датчика ускорения коленчатого вала, датчика содержания кислорода в отработавших газах и датчика температуры отработавших газов выполняют одновременно.
Еще один примерный способ двигателя, соединенного с двухмассовым маховиком (ДММ), включает в себя индикацию пропуска зажигания в цилиндре с коэффициентом достоверности, заданным на основании режима работы ДММ, в ответ на превышение порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, оцененной на основании ускорения коленчатого вала; избирательное обновление указанного коэффициента достоверности во время работы ДММ на основании воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов; и выполнение действия по уменьшению пропусков зажигания в ответ на превышение порогового значения коэффициентом достоверности цилиндра с пропуском зажигания. В предыдущем примере, дополнительно или в качестве одной из возможностей, задание коэффициента достоверности на основании режима работы ДММ включает в себя задание более низкого коэффициента достоверности при работе ДММ вблизи резонансной частоты и задание более высокого коэффициента достоверности при работе ДММ вне резонансной частоты или когда ДММ не работает. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, избирательное обновление коэффициента достоверности включает в себя обновление коэффициента достоверности, когда ДММ работает вблизи резонансной частоты, и отсутствие обновления коэффициента достоверности, когда ДММ работает за пределами резонансной частоты или когда ДММ не работает, причем ДММ содержит маятниковый успокоитель. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, избирательное обновление коэффициента достоверности на основании воздушно-топливного отношения отработавших газов и температуры отработавших газов включает в себя увеличение коэффициента достоверности при превышении воздушно-топливным отношением отработавших газов порогового значения указанного отношения и при превышении температурой отработавших газов порогового значения температуры. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, корректировку порогового значения воздушно-топливного отношения отработавших газов и/или порогового значения температуры отработавших газов на основании рабочей частоты ДММ относительно резонансной частоты, причем указанная корректировка включает в себя увеличение/уменьшение порогового значения указанного отношения и увеличение/уменьшение порогового значения указанной температуры, когда рабочая частота ДММ совпадает с резонансной частотой. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, цилиндр с пропуском зажигания расположен в первом блоке цилиндров двигателя, а выполнение действия по уменьшению пропусков зажигания содержит деактивацию подачи топлива в один или более цилиндров первого блока при поддержании подачи топлива в цилиндры второго блока двигателя. Любой или каждый из предыдущих примеров также содержит, дополнительно или в качестве одной из возможностей, последовательную реактивацию одного или более цилиндров первого блока; и, в ответ на дополнительную индикацию пропуска зажигания в отдельном цилиндре первого блока, избирательную деактивацию отдельного цилиндра и поддержание указанного отдельного цилиндра деактивированным до приема входных данных оператора, указывающих на выполненное обслуживание указанного цилиндра.
В еще одном примере система содержит двигатель, содержащий первую группу цилиндров и вторую группу цилиндров, множество топливных инжекторов для впрыска топлива в цилиндры первой и второй групп цилиндров, двухмассовый маховик, содержащий маятниковый успокоитель, трансмиссию, преобразователь крутящего момента, выпускную систему, содержащую датчик содержания кислорода в отработавших газах и датчик температуры отработавших газов, датчик ускорения коленчатого вала, соединенный с двигателем, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, для: работы ДММ при сжигании топлива в двигателе; оценки рабочей частоты ДММ на основании скорости вращения двигателя; индикации пропуска зажигания в цилиндре в первом состоянии, когда рабочая частота ДММ находится за пределами порогового диапазона частоты, на основании крутильной вибрации коленчатого вала, оцененной посредством датчика ускорения коленчатого вала, а во втором состоянии, когда рабочая частота ДММ находится в пределах указанного порогового диапазона частоты, на основании крутильной вибрации коленчатого вала, температуры отработавших газов и воздушно-топливного отношения отработавших газов. В предыдущем примере, дополнительно или в качестве одной из возможностей, в первом состоянии индикация пропуска зажигания в цилиндре основана на превышении порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, а во втором состоянии индикация пропуска зажигания в цилиндре основана на превышении порогового значения воздушно-топливным отношением, оцененным посредством датчика содержания кислорода в отработавших газах, превышении порогового значения температурой отработавших газов, оцененной посредством датчика температуры отработавших газов, и превышении порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, оцененной посредством датчика ускорения коленчатого вала. В любом или в каждом из предыдущих примеров, дополнительно или в качестве одной из возможностей, контроллер содержит дополнительные инструкции для: прекращения подачи топлива через указанное множество топливных инжекторов в указанную группу цилиндров, содержащую один или более цилиндров с пропуском зажигания, в ответ на индикацию пропуска зажигания; корректировки по меньшей мере одного из следующих параметров: установки передачи системы трансмиссии и графика проскальзывания преобразователя крутящего момента с целью изменения скорости вращения двигателя, причем указанная корректировка включает в себя по меньшей мере одно из следующих действий: понижение передачи и изменения процента проскальзывания преобразователя крутящего момента; в ответ на выход рабочей частоты ДММ за пределы диапазона резонансной частоты после указанной корректировки, последовательное возобновление подачи топлива в каждый цилиндр указанной группы цилиндров, и, в ответ на продолжение работы ДММ в диапазоне резонансной частоты после указанной корректировки, поддержания подачи топлива в указанную группу цилиндров деактивированной.
Таким образом, обнаружение пропуска зажигания в цилиндре на основании рабочей частоты ДММ может быть выполнено с более высокой надежностью, если использовать один или более датчиков, в число которых входят датчик ускорения коленчатого вала, датчик содержания кислорода в отработавших газах и датчик температуры отработавших газов. Технический результат использования множества датчиков, например, датчика содержания кислорода в отработавших газах и датчика температуры отработавших газов, состоит в возможности снижения частоты появления ошибочной индикации пропуска зажигания в цилиндре вследствие превышения порогового значения крутильной вибрацией коленчатого вала, вызванной работой ДММ в диапазоне резонансной частоты. Путем последовательной реактивации цилиндров можно более надежно обнаруживать возникновение пропуска зажигания в конкретном цилиндре после реактивации и устранять пропуски путем поддержания указанного цилиндра деактивированным, а остальные цилиндры работающими. Благодаря уменьшению количества ошибочных обнаружений пропуска зажигания ненужная деактивация цилиндра выполняется реже, что повышает качество работы двигателя.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут выполняться системой управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными устройствами и другим оборудованием двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, например, с управлением от событий, управлением от прерываний, многозадачных, многопотоковых и т.д. Таким образом, проиллюстрированные здесь разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях могут опускаться. Аналогично, указанный порядок обработки не обязательно требуется для реализации отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, а служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из описанных действий, операций и/или функций в зависимости от конкретной применяемой стратегии могут выполняться с повторением. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут графически изображать код, подлежащий программированию в долговременную память машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, в которой указанные действия выполняются путем исполнения команд в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, поскольку возможны разнообразные их модификации. Например, вышеописанная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, двигателям с четырьмя оппозитными цилиндрами и к двигателям 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.
Нижеследующие пункты формулы изобретения, в частности, указывают определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы может быть упомянут некоторый элемент или «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать такие пункты как указывающие на содержание одного или более таких элементов, не требующие и не исключающие содержания двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу изобретения 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.