СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕИСПРАВНОГО ТОПЛИВНОГО ИНЖЕКТОРА В ДВИГАТЕЛЕ С ОТКЛЮЧАЕМЫМИ ЦИЛИНДРАМИ
METHOD OF DETERMINING FAULTY FUEL INJECTOR IN ENGINE WITH DISENGAGED CYLINDERS

Область техники
Настоящее изобретение относится в основном к способам диагностики неисправного топливного инжектора в двигателе с отключаемыми цилиндрами.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Системы подачи топлива в транспортном средстве могут содержать топливный инжектор непосредственного впрыска для впрыска топлива непосредственно в цилиндр двигателя. Топливный инжектор непосредственного впрыска может подавать топливо пропорционально длительности импульса сигнала от контроллера двигателя. Однако, в результате старения, загрязнения топливом или отказа аппаратных средств, в топливном инжекторе может появиться неисправность, что приведет к подаче нежелательного дополнительного топлива. Когда в двигатель поступает больше топлива, чем предназначено, двигатель может работать с обогащенной топливной смесью, и от цилиндра к цилиндру будет наблюдаться дисбаланс воздушно-топливного отношения (ВТО). Дисбаланс ВТО от цилиндра к цилиндру возникает, когда ВТО для одного или более цилиндров отличается от ВТО для других цилиндров. Стратегии управления могут скорректировать количество нежелательного дополнительного топлива, за счет уменьшения подачи топлива, например, посредством обратной связи от датчика содержания кислорода в отработавших газах. Однако, если количество нежелательного дополнительного топлива значительно, то в цилиндре, получающем топливо от неисправного инжектора, может произойти пропуск зажигания. Следовательно, невоспламененная воздушно-топливная смесь может попасть в отработавшие газы. Невоспламененная воздушно-топливная смесь в отработавших газах может участвовать в экзотермической реакции в выпускном каталитическом нейтрализаторе, что приводит к выработке тепла, которое может ухудшить катализатор и другие компоненты системы выпуска отработавших газом. Следовательно, предпочтительно как можно быстрее определить неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо и, тем самым, обеспечить возможность выполнения компенсирующих действий.
Существуют различные стратегии обнаружения неисправности топливного инжектора, например, посредством отслеживания изменений давления в топливной рампе (например, посредством датчика давления) в начале события впрыска или во время условий отсутствия подачи топлива. Один пример такого подхода показан Макьюэном и др. в патентном документе US 20160245221 А1. В этом случае определение неисправного топливного инжектора включает в себя отслеживание изменений давления в топливной рампе в течение некоторого времени во время условий отсутствия подачи топлива, когда подача топлива отключена для всех цилиндров. Если отсутствует нежелательная подача топлива, то изменение давления в топливной рампе может быть меньше порогового изменения давления. Однако, если существует нежелательная подача топлива, то изменение давления в топливной рампе может превышать пороговое изменение давления или быть равным ему.
Однако автор настоящего изобретения обнаружил возможные проблемы в таких системах. Согласно одному примеру, несмотря на то, что вышеупомянутый способ позволяет определить наличие неисправного топливного инжектора, на выяснение, какой именно инжектор неисправен, может потребоваться время, то есть, может потребоваться использование длительных процедур диагностики и ремонта. Кроме того, автор настоящего изобретения обнаружил, что технология двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ) может быть использована для точного определения неисправного инжектора. Двигатели с отключаемыми цилиндрами выполнены с возможностью работы с изменяемым количеством включенных или отключенных цилиндров, что позволяет повысить экономию топлива. Например, часть цилиндров могут отключить во время выбранных условий, определяемых такими параметрами, как, например, диапазон частоты вращения и нагрузки двигателя и скорость транспортного средства. Управляющая система ДОЦ может отключать выбранные цилиндры посредством управления множеством устройств отключения клапанов цилиндров и посредством отключения топливных инжекторов, подающих топливо в выбранные цилиндры. Таким образом, в отключенные цилиндры не поступает топливо, и впускные и выпускные клапаны отключенных цилиндров закрыты. Кроме того, отключают зажигание для отключенных цилиндров. Однако внутри отключенного цилиндра может накапливаться жидкое топливо, если у отключенного цилиндра неисправен топливный инжектор.
Таким образом, в одном примере раскрытые выше проблемы могут быть решены посредством способа, содержащего, в качестве реакции на индикацию дисбаланса воздушно-топливного отношения газообразных продуктов сгорания из цилиндров двигателя внутреннего сгорания, отключение подмножества цилиндров, в том числе, отключение топливных инжекторов, подающих топливо в это подмножество цилиндров; и выведение значения первой отдачи каждого из указанных цилиндров во время отключения по истечении периода отключения. В другом примере способ дополнительно содержит повторное включение подмножества цилиндров на время, позволяющее удалить любое жидкое топливо; отключение подмножества цилиндров; и выведение значения второй отдачи каждого из указанных цилиндров во время отключения. Таким образом, цилиндр с неисправным топливным инжектором может быть окончательно определен, если первое значение отдачи цилиндра меньше пороговой отдачи, а второе значение отдачи цилиндра больше пороговой отдачи.
Согласно одному примеру, все цилиндры первого блока двигателя могут быть отключены, если дисбаланс воздушно-топливного отношения газообразных продуктов сгорания указывает, что первый блок двигателя работает с обогащением относительно второго блока двигателя. Однако ограничения аппаратных средств могут препятствовать определению конкретных цилиндров, которые могут быть отключены, и, таким образом, в другом примере может быть отключено подмножество цилиндров в каждом блоке двигателя. Следовательно, конкретный цилиндр с неисправным топливным инжектором невозможно окончательно определить, но можно уменьшить количество цилиндров, в которых возможна неисправность топливного инжектора, по сравнению со всеми возможными цилиндрами.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 показан пример схемы системы транспортного средства.
На фиг. 2 показан пример компоновки системы двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ).
На фиг. 3 показана блок-схема алгоритма высокого уровня, иллюстрирующая пример способа обнаружения дисбаланса ВТО между двумя блоками двигателя, который может произойти в результате неисправности топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо.
На фиг. 4 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая пример способа работы двигателя в режиме ДОЦ.
На фиг. 5 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая первый пример способа выполнения теста баланса мощности для определения неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо в двигатель, работающий в режиме ДОЦ.
На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма, иллюстрирующая второй пример способа выполнения теста баланса мощности для определения неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо в двигатель, работающий в режиме ДОЦ.
На фиг. 7 показан график, иллюстрирующий пример определения цилиндра с неисправным топливным инжектором, подающим нежелательное дополнительное топливо, в двигателе, работающем в режиме ДОЦ, для чего используют тест баланса мощности.
На фиг. 8 показан пример временной диаграммы для определения неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо, при существовании индикации дисбаланса ВТО.
Осуществление изобретения
Нижеследующее раскрытие относится к системам и способам для определения неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо в цилиндр двигателя в системе транспортного средства, например, в системе транспортного средства, показанной на фиг. 1 в качестве примера. Как изображено на фиг. 2, система транспортного средства может содержать многоцилиндровый двигатель с отключаемыми цилиндрами и несколько датчиков кислорода в отработавших газах в выпускной системе. Дисбаланс ВТО между цилиндрами может быть выявлен согласно способу, показанному на фиг. 3 в качестве примера. При индикации дисбаланса ВТО двигатель может работать в режиме ДОЦ, например, согласно способу, показанному на фиг. 4. Тест баланса мощности, пример которого показан на фиг. 7, может быть выполнен для определения неисправного топливного инжектора согласно способам, показанным на фиг. 5 и 6 в качестве примера. Пример временной диаграммы для индикации дисбаланса ВТО согласно способу, показанному на фиг. 3, и для выполнения теста баланса мощности согласно способу, показанному на фиг. 6, показан на фиг. 8.
На фиг. 1 показана схема системы 100 транспортного средства, иллюстрирующая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может быть частью движительной системы транспортного средства. Двигатель 10 может представлять собой двигатель с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ), как раскрыто ниже со ссылкой на фиг. 2. Управление двигателем 10 могут осуществлять, по крайней мере, частично, при помощи управляющей системы, содержащей контроллер 12, а также при помощи сигналов управления от водителя 132 транспортного средства, поступающих от устройства 130 ввода. В этом примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали акселератора для генерации пропорционального сигнала положения педали (ПП). Камера 30 сгорания (то есть, цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры сгорания с расположенным в них поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 таким образом, чтобы возвратно-поступательные движения поршня могли быть преобразованы во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен по меньшей мере с одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему передачи. Кроме того, стартер двигателя может быть соединен с коленчатым валом 40 посредством маховика для обеспечения возможности запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания имеет возможность получения впускного воздуха от впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать отработавшие газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 имеют возможность выборочного сообщения с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапана и/или два или более выпускных клапана. В данном примере контроллер 12 может управлять впускным клапаном 52 посредством кулачкового привода с использованием системы 51 кулачкового привода. Аналогичным образом, контроллер 12 может управлять выпускным клапаном 54 с использованием системы 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода может содержать один или более кулачков и может использовать одну или более систем двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ), переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которые могут быть реализованы контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и положение выпускного клапана 54 могут определить посредством датчиков положения клапанов (не показанных на схеме) и/или посредством датчиков 55 и 57 положения кулачкового вала соответственно. В альтернативных вариантах осуществления впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 могут управлять посредством электропривода клапанов. Например, цилиндр 30 может в качестве альтернативы содержать впускной клапан, управляемый посредством электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, содержащего системы ППК и/или ИФКР. В других вариантах осуществления впускными и выпускными клапанами могут управлять посредством общего привода клапанов или системы приводов или посредством привода или системы приводов для изменения фаз газораспределения.
В одном примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 могут отключить во время режима ДОЦ посредством толкателей с гидравлическим приводом, соединенных с штоками клапанов, или посредством механизма переключения профиля кулачков, в котором контур кулачка, не обеспечивающий подъем клапана, используется для отключения клапана. Тем не менее могут также использоваться другие механизмы отключения клапанов, например, для клапанов с электрическим приводом. В одном варианте осуществления отключением впускного клапана 52 может управлять первый привод ДОЦ, в то время как отключением выпускного клапана 54 может управлять второй привод ДОЦ. В альтернативных вариантах осуществления единственный привод ДОЦ может управлять отключением как впускных, так и выпускных клапанов цилиндра. В других вариантах осуществления единственный привод клапанов цилиндров выполнен с возможностью отключения множества цилиндров (то есть, отключения впускных и выпускных клапанов), например, всех цилиндров в блоке двигателя, или отдельный привод может управлять отключением всех впускных клапанов, в то время как другой привод может управлять отключением всех выпускных клапанов отключенных цилиндров в блоке. Следует учитывать, что если цилиндр представляет собой неотключаемый цилиндр двигателя ДОЦ, то у цилиндра могут отсутствовать приводы отключения клапана.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одним или более топливными инжекторами для подачи топлива в цилиндр. В качестве неограничивающего примера показано, что цилиндр 30 содержит один топливный инжектор 66, в который может поступать топливо под давлением из топливной системы 172, содержащей топливный бак для хранения топлива. Показано, что топливный инжектор 66 соединен непосредственно с цилиндром 30 для впрыскивания топлива непосредственно в цилиндр, пропорционально длительности импульса сигнала ДИВТ (длительность импульса впрыска топлива), полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 68. В этом случае топливный инжектор 66 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (также называемый «НВ» в настоящем документе) топлива в цилиндр 30.
Следует учитывать, что в дополнительном варианте осуществления топливный инжектор 66 может представлять собой инжектор впрыска во впускные каналы для подачи топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Следует также 20 учитывать, что цилиндр 30 может получать топливо от множества инжекторов, например, от множества инжекторов впрыска во впускные каналы, от множества инжекторов непосредственного впрыска или их комбинации.
Как раскрыто в настоящем документе, понятие «неисправный топливный инжектор» 25 относится к топливному инжектору, который продолжает подачу небольшого количества топлива в цилиндр после отключения этого топливного инжектора (например, топливный инжектор выключился не полностью). Например, дополнительное нежелательное топливо могут подавать в результате неисправности уплотнения между штифтом и седлом клапана топливного инжектора 30 или в результате неисправности формирователя топливного инжектора (например, электронного формирователя 68).
Как показано на фиг. 1, впускной канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В этом конкретном примере контроллер 12 может изменять положение дроссельной заслонки 64 посредством сигналов, подаваемых на электромотор или привод, связанный с дросселем 62, причем такая конфигурация обычно называется электронным управлением дросселем (ЭУД). Таким образом, дросселем 62 могут управлять для изменения количества впускного воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания, а также в другие цилиндры двигателя. Данные о положении дроссельной заслонки 64 могут направить в контроллер 12 в качестве сигнала положения дросселя (ПД). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для направления соответствующих сигналов массового расхода воздуха МРВ и давления воздуха в коллекторе ДВК в контроллер 12.
Система 88 зажигания может обеспечить искру зажигания в камере 30 сгорания посредством свечи 92 зажигания по сигналу опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 12 в соответствии с выбранными рабочими режимами. Несмотря на то, что показаны компоненты системы искрового зажигания, в некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания или одна или более других камер сгорания двигателя 10 могут быть выполнены для работы с воспламенением от сжатия, с использованием или без использования искры зажигания.
Показано, что два расположенных выше по потоку датчика 128 и 129 отработавших газов расположены в выпускном канале 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Расположенные выше по потоку датчики 128 и 129 отработавших газов могут представлять собой любые подходящие датчики для индикации воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, любой из этих датчиков может представлять собой линейный широкополосный датчик содержания кислорода или датчик УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик кислорода в отработавших газах); бистабильный узкополосный датчик содержания кислорода или датчик ДКОГ (датчик кислорода в отработавших газах); нагреваемый ДКОГ (НДКОГ); или датчик оксидов азота (ДОА), датчик углеводородов (ДУ) или датчик оксида углерода (ДОУ). В одном варианте осуществления датчики 128 и 129 отработавших газов представляют собой первый датчик НДКОГ и второй датчик НДКОГ, выполненные, соответственно, с возможностью индикации относительного обогащения или обеднения отработавших газов. Таким образом, каждый датчик НДКОГ может обеспечить показания в форме точки переключения или сигнала напряжения в точке перехода отработавших газов из состояния обогащенной газовой смеси к обедненной газовой смеси. Контроллер 12 может использовать эти показания для определения воздушно-топливного отношения отработавших газов.
Показано, что устройство 70 снижения токсичности отработавших газов расположено в выпускном канале 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), выполненный с возможностью уменьшения количества оксидов азота (OA) и окисления оксида углерода (ОУ) и несожженных углеводородов. В некоторых вариантах осуществления устройство 70 может представлять собой уловитель OA, какие-либо другие устройства снижения токсичности отработавших газов или комбинациями этих устройств. Кроме того, в некоторых примерах, один или более дополнительных датчиков отработавших газов могут быть расположены в выпускном канале 48 ниже по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов, для определения ВТО отработавших газов после прохождения этих газов через устройство 70 и до того, как эти газы будут выпущены в атмосферу через выхлопную трубу 77.
Как показано на фиг. 1, система 100 транспортного средства может содержать систему рециркуляции отработавших газов (РОГ) для направления требуемой части отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 через канал 140 РОГ. Контроллер 12 может изменять количество газов РОГ, подаваемых во впускной коллектор 44, посредством клапана 142 РОГ. Кроме того, датчик 144 РОГ может быть расположен внутри канала РОГ и может обеспечить индикацию одного или более из следующего: давление, температура и концентрация отработавших газов. При некоторых условиях систему РОГ могут использовать для регулирования температуры воздуха и топливной смеси внутри камеры сгорания.
Контроллер 12 показан на фиг. 1 как микрокомпьютер, содержащий: микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронный носитель данных для выполняемых программ и калибровочных значений, показанный в данном конкретном примере в виде микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, а именно: данные измерения поступающего массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; значение температуры охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) от датчика 112 температуры, присоединенного к охлаждающей рубашке 114; сигнал профиля зажигания (СПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или от датчика другого типа), соединенного с коленчатым валом 40; положение дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (АДК) от датчика 122. Частота вращения двигателя (ЧВД) может быть определена контроллером 12 по сигналу СПЗ.
На носитель информации в виде микросхемы 106 постоянного запоминающего устройства могут записать машиночитаемые данные, представляющие собой постоянно хранимые инструкции для выполнения микропроцессорным устройством 102 для осуществления раскрытых ниже способов, а также других вариантов, подразумеваемых, но не перечисленных явным образом.
В некоторых примерах система 100 транспортного средства может представлять собой гибридное транспортное средство с несколькими источниками крутящего момента, доступного для одного или более колес транспортного средства. Например, система 100 транспортного средства может содержать двигатель 10 и электрическую машину 152, которая может представлять собой мотор или мотор-генератор. В других примерах система 100 транспортного средства представляет собой обычное транспортное средство только с двигателем. В показанном примере система 100 транспортного средства содержит двигатель 10 и электрическую машину 152. Коленчатый вал 40 двигателя 10 и электрическая машина 152 соединены посредством трансмиссии 154 с колесами 155, когда взаимодействует одна или более муфт 156. В изображенном примере первая муфта 156 расположена между коленчатым валом 40 и электрической машиной 152, а вторая муфта 156 расположена между электрической машиной 152 и трансмиссией 154. Контроллер 12 может посылать сигнал на привод муфты 156 для обеспечения замыкания или размыкания муфты, что позволяет соединять или разъединить коленчатый вал 40 с электрической машиной 152 и соединенными с ней компонентами и/или соединять или разъединять электрическую машину 152 с трансмиссией 154 и соединенными с ней компонентами. Трансмиссия 154 может представлять собой коробку передач, систему планетарной передачи или трансмиссию другого типа. Силовой агрегат может быть выполнен с различными конфигурациями, в том числе, может содержать параллельную компоновку, последовательную компоновку или последовательно-параллельную компоновку гибридного транспортного средства.
Электрическая машина 152 может получать электроэнергию от тягового аккумулятора 158 для обеспечения крутящего момента, подаваемого к колесам 155 транспортного средства. Электрическая машина 152 может также работать в качестве генератора для выработки электроэнергии, позволяющей заряжать аккумулятор 158, например, во время торможения.
Как раскрыто выше, на фиг. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может аналогичным образом содержать собственный набор впускных и выпускных клапанов, топливный инжектор, свечу зажигания и т.д.
На фиг. 2 в качестве примера показан двигатель 10 с отключаемыми цилиндрами, который может представлять собой двигатель 10, показанный на фиг. 1. Таким образом, аналогичные компоненты, показанные на фиг. 1 и 2, пронумерованы одинаково. На фиг. 2 показан двигатель 10, содержащий первый блок 15а цилиндров и второй блок 15b цилиндров. В изображенном примере двигатель 10 представляет собой двигатель V-8 с первым и вторым блоками цилиндров, где каждый блок имеет по четыре цилиндра. Однако в альтернативных вариантах осуществления двигатель может иметь другое количество цилиндров двигателя, например, 4, 6, 10, 12 и т.д. Как показано, цилиндр 2, цилиндр 4, цилиндр 6 и цилиндр 8 образуют первый блок 15а цилиндров, а цилиндр 1, цилиндр 3, цилиндр 5 и цилиндр 7 образуют второй блок 15b цилиндров.
1
2
Двигатель 10 содержит впускной коллектор 44 с дросселем 62 и выпускной канал (например, выпускной коллектор) 48, соединенный с устройством 70 снижения токсичности отработавших газов. Показано, что два расположенных симметрично друг другу и противоположно друг другу датчика содержания кислорода в отработавших газах, а именно, первый датчик 128 содержания кислорода в отработавших газах и второй датчик 129 содержания кислорода в отработавших газах соединены с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Как раскрыто со ссылкой на фиг. 1, первый датчик 128 содержания кислорода в отработавших газах и второй датчик 129 содержания кислорода в отработавших газах могут представлять собой любые подходящие датчики для индикации воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, УДКОГ, ДКОГ, НДКОГ и т.д. В изображенном варианте осуществления первый датчик 128 содержания кислорода в отработавших газах и второй датчик 129 содержания кислорода в отработавших газах представляют собой датчики НДКОГ, выполненные с возможностью индикации относительного обогащения или обеднения отработавших газов до прохождения ими устройства 70 снижения токсичности отработавших газов. Например, выходное напряжение датчиков НДКОГ может представлять собой нелинейную функцию количества кислорода, присутствующего в отработавших газах, в результате чего датчики НДКОГ обеспечивают относительно низкое напряжение для обедненной смеси и относительно высокое напряжение для обогащенной смеси. Как показано, первый датчик 128 НДКОГ расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения разделенного на зоны потока отработавших газов из первого блока 15а цилиндров, с генерацией выходного сигнала НДКОГ, подаваемого в контроллер 12, и второй датчик 129 НДКОГ расположен таким образом, чтобы обеспечить возможность измерения разделенного на зоны потока отработавших газов из второго блока 15b цилиндров, с генерацией выходного сигнала НДКОГ, подаваемого в контроллер 12. Устройство 70 снижения токсичности отработавших газов может содержать один или более каталитических нейтрализаторов, как раскрыто со ссылкой на фиг. 1.
Во время выбранных условий, например, когда не требуется выработка полного крутящего момента двигателя, первую или вторую группу цилиндров могут выбрать для отключения (что в настоящем документе также называется режимом работы ДОЦ). Например, первая группа цилиндров может содержать цилиндр 1, цилиндр 4, цилиндр 6 и цилиндр 7, а вторая группа цилиндров может содержать цилиндр 2, цилиндр 3, цилиндр 5 и цилиндр 8. В другом примере первая группа цилиндров может содержать цилиндры первого блока 15а цилиндров, а вторая группа цилиндров может содержать цилиндры второго блока 15b цилиндров. Как раскрыто выше со ссылкой на фиг. 1, каждый цилиндр может содержать один или более топливных инжекторов (например, топливный инжектор 66, показанный на фиг. 1) и впускные и выпускные клапаны (например, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54, показанные на фиг. 1). Во время режима ДОЦ цилиндры выбранной группы цилиндров могут быть отключены посредством отключения соответствующих топливных инжекторов и отключения соответствующих впускных и выпускных клапанов. В то время, когда топливные инжекторы отключенных цилиндров отключены, в остальных работающих цилиндрах продолжается сгорание с включенными и работающими соответствующими топливными инжекторами и впускными и выпускными клапанами. Для того, чтобы выполнить требования по крутящему моменту, двигатель может вырабатывать такой же крутящий момент посредством работающих цилиндров. Это требует более высоких давлений в коллекторе, что приводит к понижению насосных потерь и к увеличению мощности двигателя. Кроме того, меньшая эффективная площадь поверхности (только в работающих цилиндрах), взаимодействующей с процессом сгорания, приводит к уменьшению потерь тепла в двигателе, что повышает тепловой КПД двигателя.
1
2
Двигатель 10 может использовать для работы множество веществ, которые могут подавать в каждый цилиндр через топливную систему 172. Двигателем 10 может управлять, по меньшей мере частично, управляющая система, содержащая контроллер 12. В дополнение к сигналу НДКОГ от первого датчика 128 НДКОГ и сигналу НДКОГ от второго датчика 129 НДКОГ, контроллер 12 может получать различные сигналы от датчиков 24, присоединенных к двигателю 10 (например, от датчика 120 МРВ, показанного на фиг. 1, датчика 122 ДВК, показанного на фиг. 1, датчика 118 на эффекте Холла, показанного на фиг. 1, и т.д.), и посылать управляющие сигналы на различные приводы 22, присоединенные к двигателю и/или транспортному средству (например, на дроссель 62, клапан 142 РОГ, показанные на фиг. 1, на топливный инжектор 66, показанный на фиг. 1, и т.д.).
Топливная система 172 может быть дополнительно соединена с системой утилизации топливных паров (не показанной на схеме), содержащей один или более бачков для хранения топливных паров, образующихся во время заправки и эксплуатации. Во время выбранных условий могут регулировать работу одного или более клапанов системы утилизации топливных паров для выполнения удаления сохраненных топливных паров во впускной коллектор двигателя, что позволяет увеличить экономию топлива и уменьшить выбросы вредных веществ в отработавших газах. В одном примере пары, образующиеся во время удаления, могут направить в область около впускного клапана некоторых цилиндров. Например, во время режима работы ДОЦ, пары, образующиеся во время удаления, могут направить в цилиндры, в которых используют зажигание, но не в отключенные цилиндры. Это может быть осуществлено в двигателях, выполненных с различными впускными коллекторами для различных групп цилиндров. В качестве альтернативы могут управлять одним или более клапанами управления топливными парами для направления паров, образующиеся во время удаления, в работающие цилиндры.
На фиг. 3 показан пример способа 300 определения дисбаланса ВТО между двумя блоками цилиндров и, в качестве реакции на индикацию дисбаланса ВТО, работы в режиме ДОЦ и выполнения теста баланса мощности для определения, является ли причиной дисбаланса ВТО неисправность топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо в цилиндр. Способ 300, как и другие раскрытые в настоящем документе способы, будет раскрыт со ссылкой на компоненты и системы, показанные на фиг. 1 и 2, хотя следует подразумевать, что эти способы могут быть использованы для других компонентов и систем без отступления от объема настоящего изобретения. Инструкции для выполнения способа 300 и других раскрытых в настоящем документе способов могут быть выполнены контроллером (например, контроллером 12, показанном на фиг. 1 и 2) на основе инструкций, сохраненных в памяти контроллера, и совместно с сигналами, полученными от датчиков системы двигателя, например, от датчиков, раскрытых выше со ссылкой на фиг. 1 и 2. Контроллер может использовать приводы двигателя из системы двигателя, например, приводы, раскрытые выше со ссылкой на фиг. 1 и 2, для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Способ 300 начинается на шаге 302 и содержит оценку и/или измерение условий работы двигателя. Например, условия работы могут содержать, но без ограничения этим перечнем, воздушно-топливное отношение смеси для сгорания, температуру охлаждающей жидкости двигателя, температуру каталитического нейтрализатора и т.д. Условия работы могут быть измерены посредством одного или более датчиков, соединенных с контроллером, например посредством первого датчика НДКОГ (например, первого датчика 128 НДКОГ, показанного на фиг. 1 и 2) и второго датчика НДКОГ (например, второго датчика 129 НДКОГ, показанного на фиг. 1 и 2) или могут быть оценены или выведены на основе доступных данных.
1
2
1
2
На шаге 304 способ 300 содержит вычисление отношения сигнала НДКОГ (соответствующего показаниям первого датчика НДКОГ) и сигнала НДКОГ (соответствующего показаниям второго датчика НДКОГ). Например, первый датчик НДКОГ может быть расположен для измерения в разделенном на зоны потоке отработавших газов из первого блока двигателя (например, из первого блока 15а цилиндров), а второй датчик НДКОГ может быть расположен для измерения в разделенном на зоны потоке отработавших газов из второго блока двигателя (например, из второго блока 15b цилиндров), как раскрыто со ссылкой на фиг. 2. Сигналы НДКОГ и НДКОГ соответствуют синхронизированным по времени измерениям от каждого датчика. Кроме того, отношение сигналов НДКОГ могут фильтровать для увеличения отношения сигнал-шум для этого отношения.
1
2
На шаге 306 проверяют следующее условие: отношение, вычисленное на шаге 304, больше или равно единице. Если концентрация кислорода в потоке отработавших газов однородна, то первое отношение синхронизированных по времени сигналов от первого датчика НДКОГ и от второго датчика НДКОГ будет равно единице. Любая неоднородность концентрации кислорода в потоке отработавших газов, например, в результате дисбаланса ВТО, приведет к отличию между сигналами НДКОГ, и поэтому значение отношения будет больше единицы или меньше единицы. Если отношение больше или равно единице, то способ 300 переходит к шагу 308, на котором содержит проверку следующего условия: отношение больше или равно первому пороговому значению. Первое пороговое значение может представлять собой пороговое значение для отношения сигнала НДКОГ, а именно, если отношение больше единицы, но меньше первого порогового значения, то отношение приблизительно равно единице. Если отношение не больше или равно первому пороговому значению, то способ 300 переходит к шагу 310, на котором содержит поддержание текущих условий работы двигателя. Например, могут поддерживать заданное командой текущее значение ВТО, рабочий режим и т.д. Кроме того, поскольку не обнаружен дисбаланс ВТО, контроллер может продолжать использование значений НДКОГ, НДКОГ или их комбинацию для управления ВТО с обратной связью. После шага 310 способ 300 заканчивает свою работу.
1
2
1
2
Кроме того, на шаге 308, если отношение больше или равно первому пороговому значению, то способ 300 переходит к шагу 312, на котором содержит индикацию того, что в первом блоке двигателя смесь обогащена относительно второго блока двигателя. Например, если отношение НДКОГ и НДКОГ больше единицы, то НДКОГ больше, чем НДКОГ, и это указывает на то, что первый датчик НДКОГ выполняет измерение в обогащенных отработавших газах по сравнению со вторым датчиком НДКОГ. Однако нужно отметить, что ВТО, измеренное любым датчиком, не обязательно может быть обогащенным относительно стехиометрического отношения. Индикация того, что смесь первого блока двигателя обогащена относительно второго блока двигателя, может дополнительно содержать установку диагностического кода неисправности (ДКН), указывающего на существование дисбаланса ВТО, и может содержать включение индикаторной лампы неисправности (ИЛН) на приборной панели транспортного средства, например, для того, чтобы предупредить водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и может дополнительно содержать указание на причину включения ИЛН. Однако окончательное определение источника дисбаланса ВТО не может быть выполнено на шаге 312. Затем способ 300 переходит к шагу 320, как будет раскрыто ниже.
Кроме того, на шаге 306, если отношение не больше или равно единице (например, отношение меньше единицы), способ 300 переходит к шагу 314, на котором содержит проверку следующего условия: отношение меньше или равно второму пороговому значению. Второе пороговое значение может представлять собой пороговое значение для отношения сигнала НДКОГ, а именно, если отношение меньше единицы, но больше второго порогового значения, то отношение приблизительно равно единице. Если отношение не меньше или равно второму пороговому значению, это означает, что какой-либо дисбаланс ВТО не обнаружен, и способ 300 переходит к шагу 316, на котором содержит поддержание текущих параметров работы двигателя, как раскрыто для шага 310. После шага 316 способ 300 заканчивает свою работу.
1
2
2
Если на шаге 314 отношение меньше или равно второму пороговому значению, то способ 300 переходит к шагу 318, на котором содержит индикацию того, что смесь во втором блоке двигателя обогащена относительно первого блока двигателя. Например, если отношение НДКОГ и НДКОГ меньше единицы, то НДКОГ больше, чем НДКОП, и это указывает на то, что второй датчик НДКОГ выполняет измерение в обогащенных отработавших газах по сравнению с первым датчиком НДКОГ. Однако нужно отметить, что воздушно-топливное отношение, измеренное любым датчиком, не обязательно может быть обогащенным относительно стехиометрического отношения. Индикация того, что смесь второго блока двигателя обогащена относительно первого блока двигателя, может дополнительно содержать установку ДКН, указывающего на существование дисбаланса ВТО, и может содержать включение ИЛН на приборной панели транспортного средства, например, для того, чтобы предупредить водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и может дополнительно содержать указание на причину включения ИЛН. Однако, как и на шаге 312, окончательное определение источника дисбаланса ВТО не может быть выполнено на шаге 318.
На шаге 320 способ 300 содержит обеспечение работы двигателя в режиме ДОЦ и выполнение теста баланса мощности для определения, является ли дисбаланс ВТО следствием неисправности топливного инжектора. Работа в режиме ДОЦ будет раскрыта более подробно ниже со ссылкой на фиг. 4, в том числе, раскрыт выбор цилиндров для отключения. В некоторых примерах выбранные цилиндры могут содержать цилиндры блока двигателя, для которого было обнаружено обогащение смеси. Способ выполнения теста баланса мощности во время режима ДОЦ, с отключенными цилиндрами банка, для которого было обнаружено обогащение, раскрыт со ссылкой на фиг. 5. Однако возможность отключения определенных цилиндров может быть ограничена аппаратными средствами ДОЦ. Поэтому способ выполнения теста баланса мощности в режиме ДОЦ, с подмножеством отключенных цилиндров от каждого банка, раскрыт со ссылкой на фиг. 6. После шага 320 способ 300 заканчивает свою работу.
На фиг. 4 показан способ 400 перевода двигателя (например, двигателя 10, показанного на фиг. 2) в режим работы ДОЦ. Например, двигатель могут перевести в режим работы ДОЦ для повышения экономии топлива. В другом примере двигатель могут перевести в режим работы ДОЦ в качестве реакции на индикацию дисбаланса ВТО между двумя блоками цилиндров, как раскрыто выше со ссылкой на фиг. 3. Если обнаружен дисбаланс ВТО, то контроллер (например, контроллер 12, показанный на фиг. 1 и 2) может разрешить переход к режиму работы ДОЦ для определения неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо, при этом используют тест баланса мощности, как будет раскрыто со ссылкой на фиг. 5 и 6.
Способ 400 начинается на шаге 402 и содержит оценку и/или измерение условий работы двигателя. Например, условия работы могут содержать, но без ограничения этим перечнем, частоту вращения двигателя, требуемый крутящий момент (например, от датчика положения педали), давление в коллекторе (ДВК), массовый расход воздуха в коллекторе (МРВ), температуру двигателя, момент зажигания, температуру во впускном коллекторе и т.д. Условия работы могут быть измерены посредством одного или более датчиков, соединенных с контроллером, например, посредством датчика положения коленчатого вала (например, посредством датчика 118 на эффекте Холла, показанного на фиг. 1), датчика положения педали (например, посредством датчика 134 положения педали, показанного на фиг. 1), датчика ДВК (например, посредством датчика 122 ДВК, показанного на фиг. 1) и т.д.
На шаге 404 определяют, выполнены ли условия для использования режима ДОЦ. Например, если требование по крутящему моменту низкое, то контроллер может принять решение о том, что один или более цилиндров можно отключить с обеспечением требования по крутящему моменту за счет остающийся включенными цилиндров. Для сравнения, если требование по крутящему моменту высокое, то контроллер может принять решение о том, что все цилиндры должны оставаться включенными. Следовательно, в одном примере условия использования режима ДОЦ можно полагать выполненными, если требование по крутящему моменту меньше порогового требования.
Если условия использования режима ДОЦ не выполнены, то способ 400 переходит к шагу 406, на котором содержит поддержание всех цилиндров во включенном состоянии с режимом сгорания. Например, топливные инжекторы (например, топливный инжектор 66, показанный на фиг. 1), впускные и выпускные клапаны (например, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54, показанные на фиг. 1) и искровое зажигание продолжают функционировать для каждого цилиндра. После шага 406 способ 400 заканчивает свою работу.
Кроме того, на шаге 404, если условия использования режима ДОЦ выполнены, то способ 400 переходит к шагу 408, на котором содержит определение цилиндров, которые следует выборочно отключить. Контроллер может выбрать группу цилиндров и/или блок двигателя для отключения на основе предполагаемых условий работы двигателя. Выбор может быть выполнен, например, с учетом того, какая группа цилиндров была отключена во время предыдущего режима работы ДОЦ. Например, если во время предыдущих условий отключения цилиндров была отключена первая группа цилиндров на первом блоке двигателя (например, первый блок 15а цилиндров, показанный на фиг. 2), то контроллер может выбрать для отключения вторую группу цилиндров на втором блоке двигателя (например, второй блок 15b цилиндров, показанный на фиг. 2) во время существующего режима работы ДОЦ. В другом примере, если показания двойного датчика НДКОГ указывают на то, что смесь первого блока двигателя обогащена относительно второго блока двигателя, как раскрыто со ссылкой на фиг. 3, то для отключения могут быть выбраны цилиндры первого блока двигателя (например, цилиндры 2, 4, 6, 8, как обозначено на фиг. 2). В другом примере отключение цилиндров может быть ограничено определенными цилиндрами вследствие характеристик аппаратных средств двигателя. Например, при использовании двигателя V-8 аппаратные средства могут ограничить отключение двумя определенными цилиндрами от каждого блока двигателя (например, цилиндры 4 и 6 от первого блока 15а цилиндров и цилиндры 1 и 7 от второго блока 15b цилиндров).
На шаге 410 способ 400 содержит отключение выбранных цилиндров посредством отключения соответствующих топливных инжекторов, отключения соответствующих впускных и выпускных клапанов и отключения зажигания для выбранных цилиндров. В одном примере отработавшие газы от предыдущего сгорания наддувочного заряда могут быть уловлены внутри выбранных цилиндров во время отключения. В другом примере атмосферный воздух может быть уловлен внутри выбранных цилиндров для того, чтобы обеспечить более низкий импульс крутящего момента во время отключения, посредством засасывания воздуха в выбранные цилиндры до закрытия впускных и выпускных клапанов. Впускные и выпускные клапаны могут быть закрыты, например, посредством механизма переключения профиля кулачков, в котором контур кулачка, не обеспечивающий подъем клапана, используется для отключения клапана (например, посредством привода ДОЦ), как раскрыто далее со ссылкой на фиг. 1.
На шаге 412 способ 400 содержит регулирование параметров работы двигателя для поддержания крутящего момента двигателя. Например, могут увеличить степень открытия впускного дросселя (например, дросселя 62, показанного на фиг. 1 и 2) для увеличения потока воздуха во включенные цилиндры и, таким образом, для поддержания крутящего момента во время режима ДОЦ. Кроме того, для включенных цилиндров могут регулировать момент зажигания. Например, могут первоначально задерживать зажигание для минимизации нестабильности крутящего момента во время перехода к режиму ДОЦ и затем могут восстановить исходный момент зажигания. Кроме того, для включенных цилиндров могут регулировать фазы газораспределения. Например, для включенных цилиндров могут изменить моменты срабатывания кулачков, причем располагают кулачковые валы таким образом, чтобы обеспечить требуемый заряд воздуха в цилиндрах для выработки требуемого крутящего момента. В зависимости от требуемого крутящего момента, в одном примере, работу выпускных кулачков могут задержать для сохранения продуктов сгорания внутри включенных цилиндров. В другом примере могут создать опережение моментов срабатывания впускных кулачков для увеличения объемного КПД во включенных цилиндрах. Таким образом, вышеупомянутые регулировки могут обеспечить требуемый поток воздуха для поддержания требуемого крутящего момента двигателя.
На шаге 414 способ 400 опционально содержит выполнение тест баланса мощности, как раскрыто со ссылкой на фиг. 5 и 6. Тест баланса мощности могут выполнить, например, в качестве реакции на индикацию дисбаланса ВТО между двумя блоками двигателя (дисбаланс, например, могут обнаружить посредством способа, показанного на фиг. 3). В другом примере тест баланса мощности могут выполнить в качестве реакции на индикацию неисправного топливного инжектора, например, при изменении давления в топливной рампе, когда давление превышает пороговое давление во время отсутствия подачи топлива.
На шаге 416 определяют, выполнены ли условия режима не-ДОЦ. В одном примере условие режима не-ДОЦ (например, необходимость повторного включения цилиндров) может быть выполнено, когда требование по крутящему моменту двигателя увеличивается выше порогового крутящего момента. В другом примере условие режима не-ДОЦ может быть выполнено, если двигатель проработал в режиме ДОЦ некоторое время. Если условие режима не-ДОЦ не выполнено, то способ 400 переходит к шагу 418, на котором содержит поддержание работы двигателя в режиме ДОЦ.
Если условия режима работы не-ДОЦ выполнены на шаге 416, то способ 400 переходит к шагу 420, на котором содержит повторное включение подачи топлива и зажигания для отключенных цилиндров. Кроме того, впускные и выпускные клапаны отключенных цилиндров могут повторно включить, например, посредством механизма переключения профиля кулачков или посредством отключения деактиватора клапанов, что обеспечивает подачу атмосферного воздуха наддува в цилиндры и выпуск отработавших газов из цилиндров. Таким образом, возобновляют сгорание в цилиндрах, которые были отключены во время режима ДОЦ.
На шаге 422 способ 400 содержит регулирование параметров работы двигателя для поддержания крутящего момента двигателя. Например, могут уменьшить степень открытия впускного дросселя для уменьшения потока воздуха, когда цилиндры включают повторно, тем самым, уменьшают заряд воздуха и, следовательно, нагрузку для каждого цилиндра, поскольку сгорание происходит в большем количестве цилиндров. В одном примере, впускной дроссель могут перевести в закрытое положение. В другом примере, степень открытия дросселя могут уменьшить для обеспечения достаточного потока воздуха к увеличенному количеству включенных цилиндров, при одновременном поддержании крутящего момента. В то же время могут задержать момент зажигания для поддержания постоянного крутящего момента на всех цилиндрах, уменьшив, таким образом, неравномерность крутящего момента цилиндров. Когда восстановлен достаточный поток воздуха, могут восстановить прежний момент зажигания. В дополнение к регулированию дросселя и момента зажигания, на шаге 422 могут регулировать фазы газораспределения для обеспечения компенсации неравномерности крутящего момента. Могут изменить моменты срабатывания кулачков для подачи требуемых количеств заряда воздуха в цилиндр (цилиндры), что позволяет обеспечить требуемый крутящий момент. В одном примере, при уменьшении заряда воздуха для цилиндра могут сдвинуть момент срабатывания выпускного кулачка в сторону опережения для уменьшения количества продуктов сгорания и для того, чтобы гарантировать полное сгорание. В другом примере, если требуется более высокий крутящий момент, то могут обеспечить полное опережение для впускных кулачков и могут задержать срабатывание выпускных кулачков для обеспечения меньшего растворения и для увеличения мощности. После шага 422 способ 400 заканчивает свою работу.
Тест баланса мощности позволяет измерить относительный вклад каждого цилиндра в отдачу крутящего момента (вырабатываемый крутящий момент). Если тест баланса мощности выполнен во время работы в режиме ДОЦ, то можно определить неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо. Во время режима ДОЦ воздух и/или отработавшие газы от предыдущего сгорания наддувочной смеси сжимаются во время движения поршня вверх внутри отключенного цилиндра, и давление этих газов снижается во время движения поршня вниз. Сжатие и снижение давления создают уравновешивающий эффект, то есть эти процессы не влияют на мощность двигателя. Однако, если топливный инжектор отключенного цилиндра неисправен и подает нежелательное топливо (например, топливный инжектор не может полностью выключиться), топливо может накапливаться внутри закрытого цилиндра. Жидкое топливо несжимаемо, что приводит к уменьшению отдачи крутящего момента отключенного цилиндра.
Тест баланса мощности может быть выполнен, например, в качестве реакции на индикацию дисбаланса ВТО между двумя блоками двигателя, как раскрыто со ссылкой на фиг. 3. Тест баланса мощности позволяет точно определить неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо, как раскрыто ниже со ссылкой на фиг. 5, или, в зависимости от количества цилиндров и ограничений двигателя, позволяет уменьшить количество цилиндров, которые могут рассматриваться как получающие топливо от неисправного топливного инжектора, как раскрыто ниже со ссылкой на фиг. 6.
На фиг. 5 показан первый пример способа 500 для выполнения теста баланса мощности в двигателе (например, в двигателе 10, показанном на фиг. 1 и 2), работающем в режиме ДОЦ. Способ 500 начинается на шаге 502 и содержит обеспечение работы двигателя в режиме ДОЦ, как раскрыто со ссылкой на фиг. 4, с отключенными цилиндрами блока двигателя, в котором происходит обогащение смеси. Например, контроллер (например, контроллер 12, показанный на фиг. 1 и 2) может принять решение о том, что смесь первого блока двигателя (например, первого блока 15а цилиндров, показанного на фиг. 2) обогащена относительно второго блока двигателя (например, второго блока 15b цилиндров, показанного на фиг. 2), как раскрыто со ссылкой на фиг. 3. Следовательно, цилиндры первого блока двигателя могут быть отключены. Во время режима работы ДОЦ отключенные цилиндры изолированы, поскольку соответствующий впускные и выпускные клапаны отключены и находятся в закрытом положении. Кроме того, в отключенные цилиндры не подают топливо, поскольку соответствующие топливные инжекторы отключены. Однако, если топливный инжектор отключенного цилиндра неисправен, и в результате этого не полностью отключен, то жидкое топливо может накапливаться в цилиндре во время отключенного состояния.
1
2
На шаге 504 способ 500 содержит определение значений отдачи крутящего момента для каждого цилиндра после периода отключения (например, после того, как прошло некоторое время с момента отключения). Значение вырабатываемого крутящего момента могут вывести на основе частоты вращения двигателя во время рабочего хода поршня цилиндра, которую могут измерить датчиком положения коленчатого вала или любым другим датчиком, позволяющим измерять частоту вращения двигателя (например, датчиком 118 на эффекте Холла, показанным на фиг. 1). Например, значение отдачи крутящего момента может быть вычислено контроллером с использованием справочной таблицы, хранимой в памяти контроллера и содержащей значения частот вращения двигателя в качестве входных данных и значения крутящего момента в качестве выходных данных. В другом примере для получения значения выработанного крутящего момента контроллер может выполнить логическое определение на основе логических правил, которые представляют собой функцию частоты вращения двигателя. В одном примере продолжительность отключения определяют на основе абсолютного значения дисбаланса ВТО (например, абсолютного значения разности между НДКОГ/НДКОГ и 1), причем продолжительность отключения уменьшают по мере увеличения абсолютного значения дисбаланса ВТО. В другом примере продолжительность отключения выбирают одинаковой для всех абсолютных значений дисбаланса ВТО.
В другом примере вместо значения вырабатываемого крутящего момента могут использовать вклад каждого цилиндра в значение частоты вращения двигателя за счет рабочего хода. В другом примере могут использовать тест относительного сжатия. Тест относительного сжатия использует зонд с высоким уровнем тока для измерения тока аккумулятора во время события проворачивания коленчатого вала, поскольку для цилиндра, в котором давление приложено к жидкости, потребуется больший ток по сравнению с нормально работающими цилиндрами (для которых, например, уменьшается степень сжатия). Тест относительного сжатия может выполняться не на борту транспортного средства, и может представлять собой внешнюю диагностику. Однако, если двигатель представляет собой часть гибридного транспортного средства, например, часть системы 100 транспортного средства, показанной на фиг. 1, то электромотор системы транспортного средства (например, электромотор 152, показанный на фиг. 1) могут использовать для выполнения теста относительного сжатия в качестве бортовой диагностики для гибридных транспортных средств.
На шаге 506 способ 500 содержит вычисление среднего значения отдачи крутящего момента отключенных цилиндров и установку первого порогового значения для низкой отдачи крутящего момента. Например, первое пороговое значение могут установить относительно средней отдачи крутящего момента таким образом, что любая отдача крутящего момента ниже первого порогового значения считается низкой отдачей крутящего момента. Кроме того, за счет установки первого порогового значения относительно средней отдачи крутящего момента, первое пороговое значение могут изменять на основе частоты вращения двигателя и модели двигателя, которая не может быть учтена посредством абсолютного порогового значения.
На шаге 508 определяют, меньше ли отдача крутящего момента каждого отключенного цилиндра, чем первое пороговое значение. Как раскрыто выше, отдача крутящего момента уменьшается при наличии жидкого топлива. Следовательно, отождествление отключенного цилиндра с низкой отдачей крутящего момента относительно других отключенных цилиндров может указывать на накопление жидкости внутри цилиндра, которое может произойти вследствие неисправности топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо. Однако низкая отдача крутящего момента может быть также вызвана другими типами неисправности цилиндра, например, неисправностью клапанов цилиндра, которые закрываются не полностью.
Если отдача крутящего момента отключенного цилиндра меньше первого порогового значения, то способ 500 переходит к шагу 510, где содержит указание на неисправность в отключенном цилиндре, отдающем крутящий момент, который меньше первого порогового значения. Например, на приборной панели транспортного средства могут включить индикаторную лампу неисправности (ИЛН) для предупреждения водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и могут дополнительно указать причину включения ИЛН. Кроме того, контроллер может установить диагностический код неисправности (ДКН) с указанием на неисправный цилиндр. Однако источник неисправности не может быть определен на шаге 510.
На шаге 512 способ 500 содержит открытие топливного инжектора отключенного цилиндра, в котором отдача крутящего момента меньше первого порогового значения, и содержит отключение режима ДОЦ. Открытие топливного инжектора позволяет уменьшить движущую силу давления в топливной рампе, и поэтому, если инжектор неисправен и выключится не полностью, не будет создан градиент давления для обеспечения подачи топлива через неисправный инжектор. Впускные и выпускные клапаны отключенных цилиндров включают повторно, но зажигание и подачу топлива оставляют отключенными. С включенными впускными и выпускными клапанами любая жидкость внутри цилиндра может быть удалена в отработавшие газы, поскольку двигатель вращается.
На шаге 514, как и на шаге 502, способ 500 содержит обеспечение работы двигателя в режиме ДОЦ с отключенными цилиндрами блока двигателя, в котором происходит обогащение смеси. Работа двигателя в режиме ДОЦ содержит отключение соответствующих впускных и выпускных клапанов таким образом, что отключенные цилиндры постоянно закрыты. Кроме того, в отключенные цилиндры не подают топливо посредством отключения соответствующих топливных инжекторов, а также для этих цилиндров отключают зажигание.
На шаге 516 способ 500 содержит определение значений отдачи крутящего момента для каждого цилиндра, как раскрыто на шаге 504. Однако, в то время как на шаге 504 способ 500 содержит определение отдачи крутящего момента для каждого цилиндра после периода отключения, на шаге 516 отдачу крутящего момента для каждого цилиндра могут определить без ожидания истечения какого-либо периода времени.
На шаге 518 способ 500 содержит вычисление среднего значения отдачи крутящего момента отключенных цилиндров и установку второго порогового значения для низкой отдачи крутящего момента. Например, второе пороговое значение могут установить относительно средней отдачи крутящего момента таким образом, что любая отдача крутящего момента, которая меньше второго порогового значения, считается низкой отдачей крутящего момента. В некоторых примерах второе пороговое значение отличается от первого порогового значения (которое определено на шаге 506). В других примерах второе пороговое значение может быть равно первому пороговому значению.
На шаге 520 определяют, больше ли отдача крутящего момента каждого отключенного цилиндра, чем второе пороговое значение. Как раскрыто выше, отдача крутящего момента уменьшается при наличии жидкого топлива, но это может произойти в результате неисправностей другого типа, например, вследствие неполного закрытия клапанов цилиндра. Следовательно, в результате удаления любой накопленной жидкости из цилиндра на шаге 512, если на шаге 508 было определено, что низкий крутящий момент вырабатывается в результате присутствия несжимаемой жидкости внутри цилиндра, значение отдачи крутящего момента неисправного цилиндра больше не уменьшается. Однако, если отдача крутящего момента неисправного цилиндра остается низкой, эта низкая отдача крутящего момента может происходить вследствие существования другого источника неисправности, но не вследствие неисправности топливного инжектора, который выключается не полностью.
Если отдача крутящего момента любого из отключенных цилиндров больше второго порогового значения, то способ 500 переходит к шагу 522, на котором содержит указание (индикацию) на неисправность топливного инжектора для отключенного цилиндра с указанием неисправности (на шаге 510). Например, на приборной панели транспортного средства могут включить ИЛН для предупреждения водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и могут дополнительно указать причину включения ИЛН. Кроме того, контроллер может установить ДКН, указывающий на конкретный цилиндр с неисправным топливным инжектором. После шага 522 способ 500 заканчивает свою работу.
Если отдача крутящего момента любого из отключенных цилиндров не больше второго порогового значения (например, отдача крутящего момента отключенного цилиндра меньше или равна второму пороговому значению), то способ 500 переходит к шагу 524, на котором содержит индикацию того, что неисправный топливный инжектор не определен в отключенных цилиндрах. Например, неисправный цилиндр, определенный на шаге 510, может иметь неисправность другого типа, например, неисправность в виде неполного закрытия клапанов цилиндра. Контроллер может выполнить дополнительные диагностические способы для определения источника неисправности. После шага 524 способ 500 заканчивает свою работу.
Кроме того, если на шаге 508 отдача крутящего момента любого отключенного цилиндра не меньше первого порогового значения (например, отдача крутящего момента любого отключенного цилиндра больше или равна первому пороговому значению), то способ 500 переходит к шагу 524, на котором содержит индикацию того, что для отключенных цилиндров не определен неисправный топливный инжектор. Например, если тест баланса мощности в режиме работы ДОЦ был выполнен в качестве реакции на индикацию дисбаланса ВТО между блоками двигателя, то дисбаланс ВТО может быть вызван другими факторами, например, утечкой во впускном коллекторе для конкретного цилиндра, дисбалансом в конкретном тракте рециркуляции отработавших газов для цилиндра или проблемой подачи топлива. Контроллер может выполнить дополнительные диагностические способы для определения источника дисбаланса ВТО. После шага 524 способ 500 заканчивает свою работу.
На фиг. 6 показан второй пример способа 600 для выполнения теста баланса мощности в двигателе (например, в двигателе 10, показанном на фиг. 1 и 2), работающем в режиме ДОЦ. В частности, способ 600, показанный на фиг. 6, отличается от способа 500, показанного на фиг. 5, тем, что способ 600 может быть выполнен, если в двигателе невозможно отключить все цилиндры блока двигателя во время режима ДОЦ. Кроме того, способ 600 могут выполнить в качестве реакции на индикацию работы двигателя с обогащенной смесью относительно заданного командой ВТО, даже если дисбаланс ВТО между блоками двигателя не обнаружен (например, если существует один датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный выше по потоку), или в случае обнаружения любой другой неисправности топливного инжектора в двигателе.
Способ 600 начинается на шаге 602, на котором содержит обеспечение работы двигателя в режиме ДОЦ, как раскрыто со ссылкой на фиг. 4, с выбранными цилиндрами для каждого отключенного блока двигателя. Например, в двигателе V-8 могут отключить два цилиндра в каждом блоке двигателя (например, цилиндры 4 и 6 в первом блоке 15а цилиндров, показанном на фиг. 2, и цилиндры 1 и 7 во втором блоке 15b цилиндров, показанном на фиг. 2). Во время режима ДОЦ отключенные цилиндры постоянно закрыты, поскольку соответствующие впускные и выпускные клапаны отключены и соответствующие топливные инжекторы отключены. Однако, если топливный инжектор отключенного цилиндра неисправен и подает нежелательное дополнительное топливо, это жидкое топливо может накапливаться в цилиндре во время отключения, как раскрыто выше.
На шаге 604 способ 600 содержит определение значений отдачи крутящего момента для каждого цилиндра по истечении заранее заданного периода отключения. Значение отдачи крутящего момента могут вывести на основе частоты вращения двигателя во время рабочего хода поршня цилиндра, которую могут измерить датчиком положения коленчатого вала или любым другим датчиком, позволяющим измерять частоту вращения двигателя (например, датчиком 118 на эффекте Холла, показанным на фиг. 1). Например, значение отдачи крутящего момента может быть вычислено контроллером с использованием справочной таблицы, хранимой в памяти контроллера и содержащей значения частот вращения двигателя в качестве входных данных и значения крутящего момента в качестве выходных данных. В другом примере для получения значения выработанного крутящего момента контроллер может выполнить логическое определение на основе логических правил, которые представляют собой функцию частоты вращения двигателя.
В другом примере вместо значения отдачи крутящего момента могут использовать вклад каждого цилиндра в значение частоты вращения двигателя за счет рабочего хода. В другом примере могут использовать тест относительного сжатия. Тест относительного сжатия использует зонд с высоким уровнем тока для измерения тока аккумулятора во время события проворачивания коленчатого вала, поскольку для цилиндра, в котором происходит попытка сжатия жидкости, потребуется больший ток по сравнению с нормально работающими цилиндрами (для которых, например, уменьшается степень сжатия). Тест относительного сжатия может выполняться не на борту транспортного средства, и может представлять собой внешнюю диагностику. Однако, если двигатель представляет собой часть гибридного транспортного средства, например, часть системы 100 транспортного средства, показанной на фиг. 1, то электромотор системы транспортного средства (например, электромотор 152, показанный на фиг. 1) могут использовать для выполнения теста относительного сжатия в качестве бортовой диагностики для гибридных транспортных средств.
На шаге 608 определяют, меньше ли отдача крутящего момента для каждого отключенного цилиндра, чем первое пороговое значение. Как раскрыто выше, отдача крутящего момента уменьшается при наличии жидкого топлива. Следовательно, отождествление отключенного цилиндра с низкой отдачей крутящего момента относительно других отключенных цилиндров может указывать на накопление жидкости внутри цилиндра, которое может произойти вследствие неисправности топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо. Однако низкая отдача крутящего момента может быть также вызвана другими типами неисправности цилиндра, например, неисправностью клапанов цилиндра, которые закрываются не полностью.
Если отдача крутящего момента отключенного цилиндра меньше первого порогового значения, то способ 600 переходит к шагу 610, где содержит указание на неисправность в отключенном цилиндре, отдающем крутящий момент, который меньше первого порогового значения. Например, на приборной панели транспортного средства могут включить ИЛН для предупреждения водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и могут дополнительно указать причину включения ИЛН. Кроме того, контроллер может установить диагностический код неисправности (ДКН) с указанием на неисправный цилиндр. Однако источник неисправности не может быть определен на шаге 610.
На шаге 612 способ 600 содержит открытие топливного инжектора отключенного цилиндра, в котором отдача крутящего момента меньше первого порогового значения, и содержит отключение режима ДОЦ. Открытие топливного инжектора позволяет уменьшить движущую силу давления в топливной рампе, и поэтому, если инжектор неисправен и выключится не полностью, не будет создан градиент давления для обеспечения подачи топлива через неисправный инжектор. Впускные и выпускные клапаны отключенных цилиндров включают повторно, но зажигание и подачу топлива оставляют отключенными. С включенными впускными и выпускными клапанами любая жидкость внутри цилиндра может быть удалена в отработавшие газы, поскольку двигатель вращается.
На шаге 614, как и на шаге 602, способ 600 содержит обеспечение работы двигателя в режиме ДОЦ с выбранными отключенными цилиндрами в каждом блоке двигателя, (например, те же самые цилиндры, отключенные на шаге 602, отключают на шаге 614). Работа двигателя в режиме ДОЦ содержит отключение соответствующих впускных и выпускных клапанов таким образом, что отключенные цилиндры постоянно закрыты. Кроме того, в отключенные цилиндры не подают топливо посредством отключения соответствующих топливных инжекторов, а также для этих цилиндров отключают зажигание.
На шаге 616 способ 600 содержит определение значений отдачи крутящего момента для каждого цилиндра, как раскрыто на шаге 604. Однако, в то время как на шаге 604 способ 600 содержит определение отдачи крутящего момента для каждого цилиндра после периода отключения, на шаге 616 отдачу крутящего момента для каждого цилиндра могут определить без ожидания истечения какого-либо периода времени.
На шаге 618 способ 600 содержит вычисление среднего значения отдачи крутящего момента отключенных цилиндров и установку второго порогового значения для низкой отдачи крутящего момента. Например, второе пороговое значение могут установить относительно средней отдачи крутящего момента таким образом, что любая отдача крутящего момента, которая меньше второго порогового значения, считается низкой отдачей крутящего момента. В некоторых примерах второе пороговое значение отличается от первого порогового значения (которое определено на шаге 606). В других примерах второе пороговое значение может быть равно первому пороговому значению.
На шаге 620 определяют, больше ли отдача крутящего момента каждого отключенного цилиндра, чем второе пороговое значение. Как раскрыто выше, отдача крутящего момента уменьшается при наличии жидкого топлива, но это может произойти в результате неисправностей другого типа, например, вследствие неполного закрытия клапанов цилиндра. Следовательно, в результате удаления любой накопленной жидкости из цилиндра на шаге 612, если на шаге 608 было определено, что низкий крутящий момент вырабатывается в результате присутствия несжимаемой жидкости внутри цилиндра, значение отдачи крутящего момента неисправного цилиндра больше не уменьшается. Однако, если отдача крутящего момента неисправного цилиндра остается низкой, эта низкая отдача крутящего момента может происходить вследствие существования другого источника неисправности, но не вследствие неисправности топливного инжектора, который выключается не полностью.
Если отдача крутящего момента любого из отключенных цилиндров больше второго порогового значения, то способ 600 переходит к шагу 622, на котором содержит указание на неисправность топливного инжектора для отключенного цилиндра с указанием неисправности (на шаге 610). Например, на приборной панели транспортного средства могут включить ИЛН для предупреждения водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и могут дополнительно указать причину включения ИЛН. Кроме того, контроллер может установить ДКН, указывающий на конкретный цилиндр с неисправным топливным инжектором. После 622 способ 600 заканчивает свою работу.
Если отдача крутящего момента любого из отключенных цилиндров не больше второго порогового значения (например, отдача крутящего момента отключенного цилиндра меньше или равна второму пороговому значению), то способ 600 переходит к шагу 624, на котором содержит указание на то, что неисправный топливный инжектор не определен в отключенных цилиндрах. Например, неисправный цилиндр, определенный на шаге 610, может иметь неисправность другого типа, например, неисправность в виде неполного закрытия клапанов цилиндра.
Кроме того, если на шаге 608, отдача крутящего момента любого отключенного цилиндра не меньше первого порогового значения (например, отдача крутящего момента любого отключенного цилиндра больше или равна первому пороговому значению), то способ 600 переходит к шагу 624, на котором содержит указание на то, что для отключенных цилиндров не определен неисправный топливный инжектор.
1
2
На шаге 626 способ 600 опционально содержит определение одного или более включенных цилиндров, которые могут иметь неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо, что может быть выполнено на основе отношения НДКОГ и НДКОГ, то есть, показаний первого и второго датчиков НДКОГ соответственно, как раскрыто со ссылкой на фиг. 3. Например, в восьмицилиндровом двигателе с возможностью работы в режиме ДОЦ, если отключение ограничено цилиндрами 1, 4, 6 и 7 (как обозначено на фиг. 2), могут определить, что цилиндры 2 и/или 8 могут иметь неисправный топливный инжектор, если первый датчик НДКОГ указывает на обогащение смеси относительно второго датчика НДКОГ или могут определить, что цилиндры 3 и/или 5 могут иметь неисправный топливный инжектор, если второй датчик НДКОГ указывает на обогащение смеси относительно первого датчика НДКОГ. В четырехцилиндровом двигателе с возможностью работы в режиме ДОЦ могут определить конкретный цилиндр, потому что существует меньше комбинаций цилиндров. Например, ИЛН могут включить на приборной панели транспортного средства для того, чтобы предупредить водителя о необходимости обслуживания транспортного средства, и могут дополнительно указать причину включения ИЛН. Кроме того, контроллер может установить ДКН с указанием на цилиндры, которые могут иметь неисправный топливный инжектор. Однако в случае восьмицилиндрового двигателя с возможностью работы в режиме ДОЦ тест баланса мощности не позволяет окончательно определить, что неисправный топливный инжектор был источником дисбаланса ВТО, поскольку дисбаланс вместо этого может быть вызван другими факторами, например, утечкой во впускном коллекторе для конкретного цилиндра, дисбалансом в конкретном тракте рециркуляции отработавших газов для цилиндра или проблемой подачи топлива. Контроллер может выполнить дополнительные диагностические способы для определения источника дисбаланса ВТО.
Однако способ 600 может быть выполнен в качестве реакции на индикацию работы двигателя с обогащенной смесью без дополнительной информации о конкретном блоке двигателя, в котором существует обогащение (например, если существует один датчик содержания кислорода в отработавших газах, расположенный выше по потоку), или в случае индикации неисправности топливного инжектора, и, таким образом, шаг 626 может быть пропущен. Контроллер может повторить способ 600 с противоположно-отключенными цилиндрами (например, цилиндры, которые были включены, отключают, а цилиндры, которые были отключены, включают), если это возможно. Таким образом, в то время как индикация дисбаланса ВТО между блоками двигателя может помочь ускорить процесс диагностики, это не требуется для диагностики неисправного топливного инжектора с использованием теста баланса мощности в режиме работы ДОЦ.
После шага 626 способ 600 заканчивает свою работу.
На фиг. 7 показан пример графика 700 теста баланса мощности, который можно использовать для определения цилиндра с неисправным топливным инжектором, подающим нежелательное дополнительное топливо в двигателе V-8, работающем в режиме ДОЦ. Номера цилиндров показаны на оси X, значения отдачи крутящего момента отложены по оси Y, где отдача увеличивается снизу вверх. Значения отдачи крутящего момента для каждого цилиндра показаны на графике 702, а средняя максимальная отдача крутящего момента (например, во время рабочего хода), создаваемого отключенными цилиндрами, показана штриховой линией 704. В примере графика 700, порядок работы цилиндров следующий: 8-4-3-6-5-7-2-1. Цилиндры 4 и 6, расположенные внутри первого блока двигателя (например, внутри первого блока 15а цилиндров, показанного на фиг. 2), и цилиндры 7 и 1, расположенные внутри второго блока двигателя (например, внутри второго блока 15b цилиндров, показанного на фиг. 2), отключены.
Как показано на графике 702, включенные цилиндры (например, цилиндры 8, 3, 5 и 2) вырабатывают более высокий крутящий момент, чем отключенные цилиндры. Все отключенные цилиндры имеют приблизительно одинаковую отдачу крутящего момента, которая выше порогового значения, показанного штриховой линией 706 и предназначенного для определения цилиндра с отдачей низкого крутящего момента. Следовательно, неисправность в отключенных цилиндрах не обнаружена. В противоположность этому, штриховой сегмент 708 иллюстрирует уменьшенную отдачу крутящего момента для цилиндра 4, значение которой ниже порогового значения 706. Следовательно, обнаружена неисправность цилиндра 4. Тест баланса мощности может быть повторен после удаления жидкости, которая могла накопиться внутри цилиндра 4, как раскрыто со ссылкой на фиг. 5 и 6, для более достоверного определения источника низкой отдачи крутящего момента вследствие неисправности топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо. Таким образом, если отдача крутящего момента цилиндром 4 выше порогового значения, показанного штриховой линией 706, когда тест баланса мощности выполнен заново (как на графике 702), то неисправный топливный инжектор для цилиндра 4 обнаружен.
Если тест баланса мощности показывает равные значения отдачи крутящего момента для отключенных цилиндров, как показано на графике 702, но обнаружен дисбаланс ВТО между блоками двигателя (как раскрыто выше со ссылкой на фиг. 3), то включенный цилиндр может иметь неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо, как раскрыто со ссылкой на фиг. 6. В примере, показанном на фиг. 7, если в первом блоке двигателя смесь обогащена относительно второго блока двигателя, то цилиндры 2 или 8 могут иметь неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо. Если во втором блоке двигателя смесь обогащена относительно первого блока двигателя, то цилиндры 3 или 5 могут иметь неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо.
1
2
1
2
1
2
На фиг. 8 показан график 800, иллюстрирующий пример перехода двигателя в режим работы ДОЦ для определения неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо, когда есть индикация дисбаланса ВТО. Например, дисбаланс ВТО могут обнаружить согласно способу, показанному на фиг. 3, могут перевести двигатель в режим ДОЦ согласно способу, показанному на фиг. 4, и могут выполнить тест баланса мощности для определения неисправного топливного инжектора согласно способу, показанному на фиг. 6. Отфильтрованное отношение НДКОГ и НДКОГ (НДКОГ/НДКОГ) показано на графике 802; индикация дисбаланса ВТО показана на графике 808; режим работы двигателя показан на графике 810; состояние включения цилиндров 1, 4, 6 и 7 показано на графике 812; состояние включения цилиндров 2, 3, 5 и 8 показано на графике 814; предполагаемое накопление топлива показано на графике 816 для цилиндра 1, на графике 818 для цилиндра 4, на графике 820 для цилиндра 6 и на графике 822 для цилиндра 7; и индикация неисправности топливного инжектора показана на графике 826. Кроме того, штриховая линия 804 иллюстрирует отношение НДКОГ и НДКОГ, равное единице, штриховая линия 806а иллюстрирует первое пороговое значение для указания на дисбаланс ВТО, штриховая линия 806b иллюстрирует второе пороговое значение для указания на дисбаланс ВТО, и штриховая линия 824 иллюстрирует пороговое значение для накопленного топлива в отключенном цилиндре. Для всех вышеупомянутых графиков ось X отображает время, где значение времени увеличивается слева направо. Ось Y отображает указанный на графике параметр, где значения увеличиваются снизу вверх, за исключением графика 808, на котором индикация дисбаланса ВТО может принимать значения «Вкл» или «Выкл»; графика 810, на котором режим работы может принимать значения «ДОЦ» или «Не-ДОЦ»; графика 812 и графика 814, на которых соответствующие цилиндры обозначены как «Вкл» или «Выкл»; и графика 826, на котором индикация неисправности топливного инжектора может принимать значение «Выкл» или может быть указан посредством номера цилиндра.
1
2
В примере на фиг. 8 двигатель (например, двигатель 10, показанный на фиг. 2) представляет собой восьмицилиндровый двигатель с двумя блоками двигателя, по четыре цилиндра в каждом. Цилиндры 2, 4, 6 и 8 образуют первый блок двигателя (например, первый блок 15а цилиндров, показанный на фиг. 2), а цилиндры 1, 3, 5 и 7 образуют второй блок двигателя (например, второй блок 15b цилиндров, показанный на фиг. 2). Кроме того, как раскрыто со ссылкой на фиг. 2, первый датчик НДКОГ (например, датчик 128 НДКОГ, показанный на фиг. 2) предназначен для измерения концентрации кислорода в разделенном на зоны потоке отработавших газов из первого блока двигателя, с возможностью генерации сигнала НДКОГ, а второй датчик НДКОГ (например, датчик 129 НДКОГ, показанный на фиг. 2) предназначен для измерения концентрации кислорода в разделенном на зоны потоке отработавших газов из второго блока двигателя, с возможностью генерации сигнала НДКОГ.
1
2
В момент времени t0 двигатель работает без режима ДОЦ (график 810), со всеми включенными цилиндрами, как показано на графике 812 и на графике 814. Кроме того, отношение НДКОГ и НДКОГ (график 802) равно единице (штриховая линия 804), указывая на то, что отработавшие газы первого блока двигателя и отработавшие газы второго блока двигателя имеют эквивалентные концентрации кислорода. Таким образом дисбаланс ВТО не обнаружен (график 808). Когда все цилиндры включены, топливо, как ожидается, не накапливается ни в одном из цилиндров, как показано базовыми уровнями на графике 816, на графике 818, на графике 820 и на графике 822, и отсутствует индикация неисправности топливного инжектора, как показано значением «Выкл» на графике 826. Предполагаемое накопление топлива может представлять собой пример предположения, поскольку накопление топлива внутри цилиндра не может представлять собой физически измеримый параметр. Однако в других примерах контроллер (например, контроллер 12, показанный на фиг. 1 и 2) может оценить количество топлива, накопленного в цилиндре.
1
2
1
2
1
2
1
2
Между моментами времени t0 и t1 показания первого датчика НДКОГ начинают соответствовать обогащенной смеси относительно показаний второго датчика НДКОГ, как обозначено отношением НДКОГ и НДКОГ (график 802), которое становится больше единицы (штриховая линия 804). Когда отношение НДКОГ и НДКОГ (график 802) становится больше первого порогового значения (штриховая линия 806а), указывают на дисбаланс ВТО (график 808). Кроме того, если отношение НДКОГ и НДКОГ, больше первого порогового значения, то указывают, что смесь первого блока двигателя обогащена относительно второго блока двигателя. С другой стороны, если бы отношение НДКОГ и НДКОГ было меньше второго порогового значения (штриховая линия 806b), это указывало бы на то, что смесь второго блока двигателя обогащена относительно первого блока двигателя. Таким образом первое пороговое значение (штриховая линия 806а) и второе пороговое значение (штриховая линия 806b) создают диапазон пороговых значений со средним значением, равным единице (штриховая линия 804).
1
2
1
2
1
2
В момент времени t1 переводят двигатель в режим работы ДОЦ (график 810), как раскрыто со ссылкой на фиг. 4. Во время режима ДОЦ цилиндры 1, 4, 6 и 7 отключены (график 812), а цилиндры 2, 3, 5 и 8 остаются включенными (график 814). Если отключенный цилиндр снабжается топливом из неисправного топливного инжектора, который не может полностью выключиться, жидкое топливо может начать накапливаться в цилиндре. Между моментами времени t1 и t2 отношение НДКОГ и НДКОГ уменьшается, как показано на графике 802, и значение отношения возвращается к единице (штриховая линия 804). Поскольку отношение НДКОГ и НДКОГ уменьшается ниже порогового значения 806а, выключают индикацию дисбаланса ВТО (график 808). Возвращение отношения НДКОГ и НДКОГ к значению единица дает возможность предположить, что один из отключенных цилиндров стал причиной обогащения смеси первого блока двигателя, по сравнению со вторым блоком двигателя, что может произойти в результате неисправности топливного инжектора, подающего больше топлива, чем требуется. Из числа отключенных цилиндров цилиндры 4 и 6 расположены в первом блоке двигателя. Следовательно, если первый блок двигателя работает с обогащением вследствие неисправности топливного инжектора, подающего нежелательное дополнительное топливо, то место нахождения неисправного топливного инжектора сужено до следующего перечня: в цилиндре 4 или в цилиндре 6.
Между моментами времени t1 и t2, поскольку двигатель работает в режиме ДОЦ, топливо начинает накапливаться в цилиндре 4, как показано на графике 818. Топливо не накапливается в цилиндре 1 (график 816), в цилиндре 6 (график 820) или в цилиндре 7 (график 822). Предполагаемое накопление топлива в цилиндре 4 превосходит пороговое значение, обозначенное штриховой линией 824, выше которого цилиндр обеспечит уменьшение отдачи крутящего момента во время теста баланса мощности.
В момент времени t2 выполняют тест баланса мощности, как раскрыто со ссылкой на фиг. 5 и 6, и пример которого показан на фиг. 7. В результате предполагаемого накопления топлива в цилиндре 4, которое больше порогового значения 824, тест баланса мощности идентифицирует цилиндр 4 как создающий уменьшенный крутящий момент относительно других отключенных цилиндров.
Между моментами времени t2 и t3 двигатель продолжает работать в режиме ДОЦ (график 810). Таким образом, топливо продолжает накапливаться в отключенном и закрытом цилиндре 4, что проиллюстрировано положительным наклоном графика 818. В момент времени t3, в качестве реакции на условия, которые выполнены для выхода из режима ДОЦ (как раскрыто со ссылкой на фиг. 4), двигатель переводят из режима ДОЦ в режим не-ДОЦ (график 810). В режиме работы не-ДОЦ включают цилиндры 1, 4, 6 и 7 (график 812), а цилиндры 2, 3, 5 и 8 продолжают работать (график 814). Таким образом, впускные и выпускные клапаны работают.
1
2
1
2
Начатая в момент времени t3 работа цилиндра 4 приводит к тому, что топливо, накопленное в цилиндре 4 во время отключения (график 818), может быть удалено в отработавшие газы. В результате, показания первого датчика НДКОГ соответствуют обогащению относительно показаний второго датчика НДКОГ, как показано на графике 802. Поскольку отношение НДКОГ и НДКОГ (график 802) превысило пороговое значение 806а, снова указывают на дисбаланс ВТО (график 808). После того, как накопленное топливо удалено, отношение НДКОГ и НДКОГ (график 802) снова уменьшается до значения ниже порогового значения 806а, и индикацию дисбаланса ВТО (график 808) выключают.
В момент времени t4 двигатель переводят обратно в режим работы ДОЦ (график 810), и снова отключают цилиндры 1, 4, 6 и 7, как показано на графике 812. Повторяют тест баланса мощности, как раскрыто со ссылкой на фиг. 5 и 6. В результате предполагаемого накопления топлива в цилиндре 4, которое меньше порогового значения 824, отдача крутящего момента отключенных цилиндров примерно эквивалентна (например, приблизительно равна средней отдаче крутящих моментов отключенных цилиндров). Следовательно, в результате уменьшения отдачи крутящего момента во время первого теста баланса мощности (выполненного в момент времени t2) и средней отдачи крутящего момента во время второго теста баланса мощности, указывают, что неисправный топливный инжектор находится в цилиндре 4 (график 826).
Таким образом, режим ДОЦ может быть использован для точного определения неисправного топливного инжектора, который не полностью выключается и подает нежелательное дополнительное топливо в цилиндр, что позволяет оптимизировать процедуры диагностики и ремонта. Если аппаратные средства не обеспечивают отключение цилиндра с неисправным инжектором, раскрытые в настоящем документе способы могут использоваться для исключения цилиндров, не имеющих неисправных топливных инжекторов, что также позволяет оптимизировать процедуры диагностики и ремонта. Несмотря на то, что первоначальное обнаружение дисбаланса ВТО посредством использования показаний двойных датчиков НДКОГ может обеспечить преимущества, выполнение теста баланса мощности в режиме ДОЦ может обеспечить определение неисправного топливного инжектора, подающего нежелательное топливо в отключенный цилиндр, даже без предшествующей индикации дисбаланса ВТО.
Технический эффект от работы двигателя в режиме ДОЦ в течение некоторого времени и выполнение теста баланса мощности заключается в том, что может быть определен неисправный топливный инжектор, подающий нежелательное дополнительное топливо.
Один пример способ содержит шаги, на которых, в качестве реакции на индикацию дисбаланса воздушно-топливного отношения газообразных продуктов сгорания из цилиндров двигателя внутреннего сгорания, отключают подмножество цилиндров, в том числе, отключают топливные инжекторы, подающие топливо в подмножество цилиндров; и выводят первое значение отдачи каждого из указанных цилиндров во время отключения после истечения периода отключения. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, способ содержит по меньшей мере один впускной клапан, по меньшей мере один выпускной клапан и свечу зажигания для каждого из цилиндров, и причем отключение включает в себя шаги, на которых закрывают впускной клапан или (клапаны) и выпускной клапан или (клапаны) и не подают электроэнергию к свече зажигания каждого из отключенных цилиндров. В любых или всех предыдущих примерах, способ может дополнительно или опционально содержать шаги, на которых указывают на неполное отключение одного из топливных инжекторов подмножества цилиндров, в ответ на то, что первое значение отдачи отключенного цилиндра меньше пороговой отдачи. В любых или всех предыдущих примерах, способ может дополнительно или опционально содержать шаги, на которых повторно включают подмножество цилиндров на время, позволяющее удалить любое жидкое топливо; отключают подмножество цилиндров; выводят второе значение отдачи каждого из цилиндров во время отключения; и, если первое значение отдачи отключенного цилиндра меньше пороговой отдачи и второе значение отдачи отключенного цилиндра больше пороговой отдачи, указывают, что один из топливных инжекторов подмножества цилиндров не полностью отключен. В любых или всех предыдущих примерах, способ может дополнительно или опционально содержать шаги, на которых, в ответ на индикацию дисбаланса воздушно-топливного отношения газообразных продуктов сгорания, остающихся во время отключения, указывают, что один из топливных инжекторов может иметь неисправность и может подавать нежелательное дополнительное топливо в подмножество не отключенных цилиндров. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, выведение значения отдачи каждого из указанных цилиндров включает в себя выведение вклада в обеспечение частоты вращения двигателя каждого из цилиндров и/или выведение значения отдачи крутящего момента каждого из цилиндров, и причем пороговая отдача представляет собой заранее заданное значение, которое меньше, чем среднее значение вклада в обеспечение частоты вращения двигателя для отключенных цилиндров и/или заранее заданное значение, которое меньше, чем среднее значение отдачи крутящего момента для отключенных цилиндров. В любых или всех предыдущих примерах, способ может дополнительно или опционально включать в себя выпускной канал, устройство снижения токсичности отработавших газов и два датчика содержания кислорода в отработавших газах, расположенных симметрично друг напротив друга внутри выпускного канала выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов и ниже по потоку от цилиндров, и причем индикация дисбаланса воздушно-топливного отношения газообразных продуктов сгорания включает в себя то, что отношение синхронизированных по времени показаний двух датчиков содержания кислорода в отработавших газах находятся за пределами порогового диапазона, среднее значение которого равно единице. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, продолжительность отключения определяют на основе абсолютного значения разности отношения синхронизированных по времени показаний двух датчиков содержания кислорода в отработавших газах и единицы, причем продолжительность отключения уменьшают по мере увеличения указанного абсолютного значения. Другой пример способа содержит шаги, на которых, в ответ на индикациию подачи большего количества топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, по сравнению с заданным командой количеством, отключают подмножество цилиндров и закрывают каждый цилиндр из подмножества цилиндров посредством отключения подачи топлива из топливных инжекторов в подмножество цилиндров и посредством отключения свечей зажигания, обеспечивающих искровое зажигание в подмножестве цилиндров; выводят первое значение отдачи каждого цилиндра после истечения заранее заданного периода времени во время отключения; и, если первое значение отдачи отключенного цилиндра меньше пороговой отдачи, указывают, что отключенный цилиндр неисправен. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, способ дополнительно содержит шаги, на которых повторно включают подмножество цилиндров; отключают подмножество цилиндров и выводят значение отдачи каждого цилиндра; и, если первое значение отдачи отключенного цилиндра меньше пороговой отдачи, а второе значение отдачи отключенного цилиндра больше пороговой отдачи, то указывают, что неисправен топливный инжектор для подачи топлива в отключенный цилиндр. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, способ включает в себя по меньшей мере один впускной клапан и по меньшей мере один выпускной клапан для каждого из цилиндров, и причем закрытие цилиндров включает в себя закрытие впускного клапана или (клапанов) и выпускного клапана или (клапанов). В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, индикация подачи большего количества топлива в цилиндры двигателя внутреннего сгорания, по сравнению с заданным командой количеством, основана на уменьшении давления в топливной рампе на значение, которое больше порогового значения, во время состояния выключенной подачи топлива. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, отдача представляет собой вклад в обеспечение частоты вращения двигателя и/или отдачу крутящего момента.
Другой пример системы для транспортного средства содержит двигатель, содержащий множество цилиндров, соединенных с коленчатым валом, причем каждый цилиндр содержит поршень, один или более впускных клапанов, один или более выпускных клапанов и топливный инжектор; топливный бак, соединенный с системой подачи топлива, выполненной с возможностью увеличения давления топлива, подаваемого к топливным инжекторам; один или более датчиков отработавших газов, расположенных внутри выпускной системы двигателя выше по потоку от устройства снижения токсичности отработавших газов; и контроллер, содержащий исполнимые инструкции, хранимые в долговременной памяти и позволяющие контроллеру во время их выполнения обеспечивать следующее: определение наличия состояния обогащения топливом на основе выходного сигнала одного или более датчиков отработавших газов; выборочное отключение подмножества цилиндров в течение тестового периода отключения, в том числе отключение топливных инжекторов, подающих топливо в подмножество цилиндров; и изоляция подмножества цилиндров, в том числе отключение одного или более впускных клапанов и одного или более выпускных клапанов каждого цилиндра из подмножества цилиндров, в котором один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов остаются закрытыми в течение тестового периода отключения. В предыдущем примере, дополнительно или опционально, система содержит электрическую машину, выполненную с возможностью вращения коленчатого вала двигателя в течение тестового периода отключения, и причем потребляемый ток электрической машины может быть измерен во время такта сжатия каждого цилиндра. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, контроллер содержит инструкции для индикации неполного отключения топливного инжектора, подающего топливо в цилиндр из подмножества цилиндров, если потребляемый ток во время такта сжатия цилиндра больше порогового тока. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, контроллер содержит инструкции для следующего: выполнение первого теста баланса мощности в течение тестового периода отключения; повторное включение подмножества цилиндров для удаления любого жидкого топлива из подмножества цилиндров; отключение подмножества цилиндров и выполнение второго теста баланса мощности; и индикация неполного отключения топливного инжектора, подающего топливо в цилиндр из подмножества цилиндров, если первый тест баланса мощности указывает на низкую отдачу цилиндра и второй тест баланса мощности указывает на среднюю отдачу цилиндра. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, тест баланса мощности включает в себя выведение значения отдачи крутящего момента каждого цилиндра, и причем низкая отдача включает в себя отдачу крутящего момента, которая меньше пороговой отдачи крутящего момента. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, двигатель содержит первый блок двигателя и второй блок двигателя, и причем подмножество цилиндров содержит цилиндры первого блока двигателя. В любых или всех предыдущих примерах, дополнительно или опционально, двигатель содержит первый блок двигателя и второй блок двигателя, и причем подмножество цилиндров содержит цилиндры каждого блока двигателя.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры управляющих программ и программ оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Способы управления и управляющие программы, раскрытые в настоящей заявке, могут быть сохранены как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполнены управляющей системой, состоящей из контроллера в сочетании с различными датчиками, приводами и другими средствами двигателя. Конкретные программы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой одну или более стратегий обработки, таких как управляемые по событиям, управляемые по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Кроме того, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Аналогичным образом, указанный порядок обработки не обязателен для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрываемых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут быть выполнены повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Более того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память машиночитаемой среды хранения данных в управляющей системе двигателя, при этом раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления изобретения не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящей заявке.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы изобретения ссылка может быть сделана на «некоторый» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты формулы изобретения могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов формулы изобретения или путем представления новых пунктов формулы изобретения в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.