СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
METHOD (VERSIONS) OF VEHICLE ENGINE CONTROL

Область техники
Настоящее раскрытие главным образом относится к способам и системам управления двигателем транспортного средства для отслеживания дисбаланса воздушно-топливного отношения во время отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ).
Уровень техники/Сущность изобретения
2
2
Отработавшие газы двигателя могут иметь высокую степень корреляции с воздушно-топливным отношением двигателя. Например, сжигание в двигателе более богатых воздушно-топливных смесей может приводить к большему выделению углеводородов (НС) и оксида углерода (СО), тогда как более бедные смеси могут приводить к большему выделению оксидов азота (NOx). Отработавшие газы двигателя могут быть направлены к каталитическому преобразователю, в котором они преобразуются в более желательные соединения, такие как HO и CO. Однако, если отработавшие газы двигателя не являются согласно ожиданиям бедными или богатыми из-за отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам двигателя, выбросы двигателя могут ухудшиться.
Одним из способов определения и коррекции отклонения значений воздушно-топливного отношения по цилиндрам двигателя является определение состава отработавших газов посредством датчика содержания кислорода. Однако, датчик содержания кислорода может быть подвержен воздействию отработавших газов, которые являются комбинацией газов из различных цилиндров двигателя. Таким образом, определение отклонений значений воздушно-топливного отношения по разным цилиндрам двигателя может быть затруднено. Кроме того, геометрия выпускной системы двигателей, имеющих большое количество цилиндров, может привести к тому, что показания датчика окажутся под большим влиянием выходных данных одного цилиндра по сравнению с другими цилиндрами. Следовательно, определение воздушно-топливного дисбаланса для двигателей, имеющих большое количество цилиндров, может быть еще более затруднено.
В настоящем документе авторы настоящего изобретения учли упомянутые выше недостатки и разработали способ обнаружения воздушно-топливного дисбаланса цилиндров, который не зависит от геометрии выпускной системы, и который может обеспечить улучшенное отношение сигнал-шум для определения воздушно-топливного дисбаланса цилиндров. Способ предусматривает, что: во время отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ), при которой все цилиндры двигателя отключены, осуществляют выборочное последовательное сжигание воздуха и топлива в цилиндрах в составе группы цилиндров двигателя, причем топливо в каждый цилиндр подают с некоторой длительностью импульса впрыска топлива, и регулируют впрыск топлива в один или в несколько цилиндров в составе группы цилиндров в ответ на отклонение крутящего момента двигателя от ожидаемого крутящего момента двигателя во время ОТРЗ.
Посредством выборочной активации цилиндров в течение ОТРЗ и определения крутящего момента двигателя, можно обеспечить технический результат по улучшению обнаружения и коррекции дисбаланса воздушно-топливного отношения между цилиндрами. Например, крутящий момент, производимый одним цилиндром может быть получен на основе ускорения двигателя в то время, когда другие цилиндры двигателя отключены, так что выходной крутящий момент одного цилиндра не смешивается с крутящим моментом, производимым цилиндром, соседним с ним по порядку сгорания в двигателе. Таким образом, оценка крутящего момента, производимого цилиндром, может быть улучшена по сравнению с тем случаем, когда крутящий момент двигателя определяется при наличии других работающих цилиндров. Улучшенная оценка крутящего момента двигателя может быть сравнена с ожидаемой оценкой крутящего момента двигателя с целью определения коэффициента коррекции воздушно-топливного отношения для регулирования воздушно-топливного отношения цилиндра. Таким образом, существует возможность коррекции отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам двигателя в отсутствие смещений относительно истинных значений, обусловленных геометрией выпускной системы двигателя и влияющих на оценку дисбаланса воздушно-топливного отношения между цилиндрами. Кроме того, посредством определения крутящего момента активированного цилиндра в то время, как цилиндры, соседние с ним по порядку подачи искры в двигатель, находятся в отключенном состоянии, можно улучшить оценку крутящего момента, произведенного цилиндром, представляющего собой основу для определения отклонения воздушно-топливного отношения цилиндра.
В данном раскрытии представлено несколько преимуществ. Например, способ может улучшить оценку дисбаланса воздушно-топливного отношения между цилиндрами для двигателей с таким расположением датчика содержания кислорода, на которое могут влиять результаты наблюдений за воздушного-топливным отношением цилиндров. Кроме того, способ может обеспечить улучшенное отношение сигнал-шум в значениях воздушно-топливного отношения для двигателей, содержащих большее число цилиндров, посредством предотвращения сгорания в цилиндрах, соседних с цилиндром, для которого определяют производимый крутящий момент. Более того, подход может быть применен при таких рабочих условиях двигателя, при которых менее вероятно, что водитель транспортного средства ощутит действие способа.
Обсуждение выше содержит выводы, полученные авторами изобретения и не считающиеся широко известными. Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые дополнительно раскрыты в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, устраняющими какие-либо вышеуказанные недостатки или недостатки в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
Фиг. 1 - схема двигателя с цилиндром;
Фиг. 2 - схема системы привода транспортного средства, содержащей двигатель и трансмиссию;
Фиг. 3 - схема примера двигателя V-8 с двумя рядами цилиндров;
Фиг. 4 - блок-схема способа определения условий для ОТРЗ;
Фиг. 5 - блок-схема способа определения условий и момента начала коррекции отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основе крутящего момента;
Фиг. 6 - блок-схема способа работы избранных групп цилиндров во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи для коррекции отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основе крутящего момента;
Фиг. 7 - график последовательности, в которой коррекция отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основе крутящего момента применена вместе с регулированием воздушно-топливного отношения без обратной связи во время ОТРЗ;
Фиг. 8 - график примера последовательности ОТРЗ, в которой коррекция отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основе крутящего момента задержана из-за запроса на переключение передачи;
Фиг. 9 - график, показывающий, как оценка крутящего момента цилиндра может служить основой для коррекции отклонения значений воздушно-топливного отношения по цилиндрам; и
Фиг. 10 - блок-схема способа определения того, нужно ли активировать впрыск топлива в выбранные цилиндры для определения дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндра.
Осуществление изобретения
Следующее раскрытие относится к системам и способам выявления и коррекции дисбаланса воздушно-топливного отношения (например, отклонений значений воздушно-топливного отношения по цилиндрам двигателя) в течение ОТРЗ. На Фиг. 1 показан единичный цилиндр двигателя, содержащий датчик отработавших газов выше по потоку от устройства контроля токсичности. На Фиг. 2 изображены двигатель, трансмиссия и другие компоненты транспортного средства. На Фиг. 3 показан пример двигателя V-8 с двумя рядами цилиндров, двумя выпускными коллекторами и двумя датчиками отработавших газов. На Фиг. 4 показан способ определения условий для ОТРЗ. На Фиг. 5 показан способ инициирования регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи во время ОТРЗ. На Фиг. 6 показан пример способа осуществления регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи и коррекции воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основании крутящего момента. На Фиг. 7 показан график различных важных сигналов во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи при определении наличия или отсутствия отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам. На Фиг. 8 показана последовательность, в которой коррекция отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам задержана из-за запроса на переключение передачи. На Фиг. 9 представлена кривая крутящего момента цилиндра для иллюстрации того, как отклонение воздушно-топливного отношения может быть скорректировано на основании крутящего момента цилиндра. На Фиг. 10 показаны рабочие условия транспортного средства для определения того, необходимо или нет впрыскивать топливо в выбранные отключенные цилиндры с целью определения и коррекции отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основании крутящего момента цилиндра.
Что касается Фиг. 1, на ней показана схема, представляющая один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10 в системе 100 двигателя. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично посредством управляющей системы, содержащей контроллер 12, и посредством входных данных от водителя 132 транспортного средства через вводное устройство 130. В этом примере вводное устройство 130 содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для генерации сигнала, пропорционального положению педали. Камера 30 сгорания двигателя 10 может содержать цилиндр, образованный стенками 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным внутри них. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 может быть соединен, по меньшей мере, с одним приводным колесом транспортного средства через промежуточную трансмиссионную систему. Дополнительно, стартер может быть соединен с коленчатым валом 40 через маховик для возможности запуска двигателя 10.
Камера 30 сгорания может получать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42 и может выпускать отработавшие газы сгорания через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых примерах камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.
В данном примере впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 можно управлять с помощью кулачкового привода посредством соответствующих систем 51 и 53 кулачкового привода. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут содержать один или более кулачков и могут применять одну или более систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), которыми можно управлять посредством контроллера 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять соответственно с помощью датчиков 55 и 57 положения. В альтернативных примерах впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 можно управлять посредством электропривода клапанов. Например, цилиндр 30 в качестве альтернативы может содержать впускной клапан, управляемый посредством электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый посредством кулачкового привода, предусматривающего систему ППК и/или систему ИФКР.
Топливная форсунка 69 показана в прямом соединении с камерой 30 сгорания для непосредственного впрыска в нее топлива пропорционально продолжительности импульса сигнала, полученного от контроллера 12. Таким образом, топливная форсунка обеспечивает так называемый непосредственный впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена, например, в боковой стороне камеры сгорания или в верхней стороне камеры сгорания. Топливо в топливную форсунку 69 могут подавать с помощью топливной системы (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания может в качестве альтернативы или дополнительно содержать топливную форсунку, расположенную во впускном коллекторе 44, в конфигурации, обеспечивающей так называемый распределенный впрыск топлива во впускное отверстие выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Искру зажигания в камере 30 сгорания обеспечивают посредством свечи 66 зажигания. Система зажигания может, кроме того, содержать катушку зажигания (не показана) для увеличения напряжения подаваемого на свечу 66 зажигания. В других примерах, таких как дизель, свеча 66 зажигания может отсутствовать.
Впускной канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В этом конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 можно изменять с помощью контроллера 12 посредством сигнала, подаваемого на электромотор или привод, относящийся к дросселю 62, что составляет конфигурацию, обычно называемую электронным управлением дросселем (ЭУД). Таким образом, дроссель 62 может быть приведен в действие для изменения подачи впускного воздуха в камеру 30 сгорания среди других цилиндров двигателя. Данные о положении дроссельной заслонки 64 могут быть переданы в контроллер 12 посредством сигнала положения дросселя. Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для определения количества воздуха, поступающего в двигатель 10.
Датчик 126 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 48 выше по потоку от устройства 70 контроля токсичности в соответствии с направлением потока отработавших газов. Датчиком 126 может быть любой подходящий датчик для обеспечения показания воздушно-топливного отношения отработавших газов, например, линейный датчик содержания кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик содержания кислорода или ДКОГ, НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик содержания оксидов азота, датчик содержания углеводородов или датчик содержания монооксида углерода. В одном из примеров установленный выше по потоку датчик 126 отработавших газов представляет собой УДКОГ, настроенный на выдачу сигнала, такого как сигнал напряжения, пропорционального количеству кислорода, присутствующего в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал датчика содержания кислорода в воздушно-топливное отношение отработавших газов посредством передаточной функции датчика содержания кислорода.
Устройство 70 контроля токсичности показано установленным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), накопитель оксидов азота, различные другие устройства контроля токсичности или их комбинации. В некоторых примерах, во время работы двигателя 10, устройство 70 контроля токсичности может быть периодически восстановлено путем приведения в действие, по меньшей мере, одного цилиндра двигателя при конкретном воздушно-топливном отношении.
Система 140 рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять требуемую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 посредством канала 152 РОГ. Количество РОГ, подаваемых во впускной коллектор 44, может быть изменено контроллером 12 посредством клапана 144 РОГ. При некоторых условиях система 140 РОГ может быть применена для регулирования температуры воздушно-топливной смеси внутри камеры сгорания, обеспечивая таким образом способ управления моментом зажигания при некоторых режимах сгорания.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 2 в качестве микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, показанную в качестве постоянного запоминающего устройства 106 (например, долговременной памяти) в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 выполнен с возможностью получения различных сигналов от датчиков, соединенных с двигателем 10, в дополнение к вышеуказанным сигналам, включая показание подаваемого массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112 температуры, соединенного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), определяющего положение коленчатого вала 40; положения дросселя от датчика 65 положения дросселя; и сигнал абсолютного давления в коллекторе (ДВК) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя может быть сгенерирован контроллером 12 на основе сигнала датчика 118 положения коленчатого вала. Сигнал давления в коллекторе также предоставляет данные о разрежении или давлении во впускном коллекторе 44. Следует обратить внимание на возможность использования указанных выше датчиков в различных комбинациях, таких как датчик МРВ без датчика ДВК, или наоборот. Во время работы двигателя крутящий момент двигателя может быть определен на основе выходного сигнала датчика 122 ДВК и частоты вращения двигателя. Дополнительно, этот датчик вместе с зарегистрированной частотой вращения двигателя может быть основой для оценки массы (в том числе воздуха), подаваемой в цилиндр. В одном примере датчик 118 положения коленчатого вала, который также используют в качестве датчика частоты вращения двигателя, может генерировать заранее заданное количество равноудаленных импульсов на каждый оборот коленчатого вала.
Постоянное запоминающее устройство 106 среды хранения данных может быть запрограммировано с помощью машиночитаемых данных, представляющих собой долговременные инструкции, исполняемые процессором 102, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде.
Во время работы каждый цилиндр двигателя 10 обычно проходит четырехтактный цикл, содержащий такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Обычно во время такта впуска выпускной клапан 54 закрывают, а впускной клапан 52 открывают. Воздух поступает в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44 и поршень 36 движется к низу цилиндра, чтобы увеличить объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится рядом с дном цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания имеет наибольший объем), специалисты в данной области техники обычно называют нижней мертвой точкой (НМТ).
Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 переходит к головке цилиндра, чтобы сжать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точку, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания имеет наименьший объем), специалисты в данной области техники обычно называют верхней мертвой точкой (ВМТ). В процессе, в дальнейшем именуемым впрыском, в камеру сгорания подают топливо. В процессе, в дальнейшем именуемым зажиганием, впрыскиваемое топливо воспламеняют при помощи известных средств зажигания, таких как свеча 92 зажигания, что приводит к его сгоранию.
Во время рабочего такта расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выхлопа выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить сгоревшую воздушно-топливную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует принять во внимание, что приведенное выше описание представляет собой просто пример, и что время открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может быть изменено с целью обеспечения положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или других примеров.
Как раскрыто выше, Фиг. 1 иллюстрирует один цилиндр многоцилиндрового двигателя, и каждый цилиндр может похожим образом содержать собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.д.
Что касается Фиг. 2, то там показана блок-схема системы 200 привода транспортного средства. Система 200 привода может быть приведена в действие двигателем 10, как более подробно показано на Фиг. 1. В одном примере двигатель 10 может быть бензиновым двигателем. В альтернативных примерах могут быть использованы другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель. Двигатель 10 можно запустить посредством системы запуска двигателя (не показана). Дополнительно, двигатель 10 может генерировать или регулировать крутящий момент посредством привода 204 крутящего момента, такого как топливная форсунка, дроссель и тому подобное. Выходной крутящий момент двигателя может быть передан на преобразователь 206 крутящего момента для привода автоматической трансмиссии 208 путем задействования одной или более муфт, в том числе муфты 210 переднего хода и зубчатых муфт 211, при котором преобразователь крутящего момента можно назвать компонентом трансмиссии. Преобразователь 206 крутящего момента содержит насосное колесо 220, которое передает крутящий момент на турбину 222 посредством жидкости для гидросистемы. Одна или несколько зубчатых муфт 211 могут входить в зацепление для изменения передаточного отношения между двигателем и колесами 214 транспортного средства. Частота вращения насосного колеса может быть определена посредством датчика 225 частоты вращения, а частота вращения турбины может быть определена датчиком 226 частоты вращения или датчиком 230 скорости транспортного средства. Выход преобразователя крутящего момента можно в свою очередь контролировать блокировочной муфтой 212 преобразователя крутящего момента. Таким образом, когда блокирующая муфта 212 преобразователя крутящего момента полностью выведена из зацепления, преобразователь 206 крутящего момента передает крутящий момент на автоматическую трансмиссию 208 через гидравлическую связь между турбиной преобразователя крутящего момента и насосным колесом преобразователя крутящего момента, тем самым ускоряя передачу крутящего момента. Напротив, когда блокировочная муфта 212 преобразователя крутящего момента полностью введена в зацепление, то выходной крутящий момент двигателя напрямую передается через муфту преобразователя крутящего момента на ведущий вал (не показан) трансмиссии 208. В альтернативном варианте блокирующая муфта 212 преобразователя крутящего момента может быть введена в зацепление частично, тем самым обеспечивая регулирование величины крутящего момента, передаваемого на трансмиссию. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулирования величины крутящего момента, передаваемого преобразователем крутящего момента, путем регулирования блокирующей муфты преобразователя крутящего момента в ответ на различные рабочие условия двигателя, или на основе запроса режима работы двигателя, поступающего от водителя.
Выходной крутящий момент от автоматической трансмиссии 208, в свою очередь, может быть передан на колеса 214, приводя транспортное средство в движение. В частности, автоматическая трансмиссия 208 может регулировать входной крутящий момент на ведущем валу (не показан) в зависимости от условий движения транспортного средства перед передачей выходного крутящего момента на колеса.
Дополнительно колеса 214 можно блокировать колодками 216 колесных тормозов. В одном примере колодки 216 колесных тормозов могут быть задействованы в ответ на нажатие водителем на педаль тормоза (не показана). Таким же образом колеса 214 могут быть разблокированы при разжимании колодок 216 колесных тормозов в ответ на отпускание водителем педали тормоза.
Механический масляный насос (не показан) может быть в гидравлическом соединении с автоматической трансмиссией 208 для обеспечения гидравлического давления для задействования различных муфт, например, муфты 210 переднего хода и/или блокировочной муфты 212 преобразователя крутящего момента. Механический масляный насос 206 может быть задействован в соответствии с преобразователем 26 крутящего момента и может быть приведен в действие вращением двигателя или ведущим валом трансмиссии, например. Таким образом, гидравлическое давление, создаваемое механическим масляным насосом 38, может повышаться по мере увеличения частоты вращения двигателя и может понижаться по мере снижения частоты вращения двигателя.
Что касается Фиг. 3, то там показано примерное исполнение двигателя 10, который содержит множество цилиндров, скомпонованных по V-образной схеме. В этом примере двигатель 10 имеет конфигурацию двигателя с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ). Двигатель 10 содержит множество камер сгорания или цилиндров 30. Множество цилиндров 30 двигателя 10 скомпоновано в группы цилиндров в разных рядах двигателя. В изображенном примере двигатель 10 содержит два ряда 30А, 30В цилиндров двигателя. Таким образом, цилиндры, скомпонованные в первую группу цилиндров (четыре цилиндра в изображенном примере), расположены в первом ряду 30А двигателя и маркированы А1-А4, а цилиндры второй группы цилиндров (четыре цилиндра в изображенном примере), расположенные во втором ряду 30В двигателя, маркированы В1-В4. Следует понимать, что хотя пример, изображенный на Фиг. 3, показывает V-образный двигатель с цилиндрами, расположенными в разных рядах, это не означает, что в этом отношении накладываются ограничения, и в альтернативных примерах двигатель может быть однорядным с расположением цилиндров в одном общем ряду.
Двигатель 10 может получать впускной воздух через впускной канал 42, соединяющийся с разветвляющимся впускным коллектором 44А, 44В. А именно, первый ряд 30А двигателя получает впускной воздух из впускного канала 42 через первый впускной коллектор 44А, тогда как второй ряд 30В двигателя получает впускной воздух из впускного канала 42 через второй впускной коллектор 44В. Хотя ряды 30А, 30В двигателя показаны с общим впускным коллектором, следует понимать, что в альтернативных примерах двигатель может содержать два отдельных впускных коллектора. Количеством воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, можно управлять посредством регулирования положения дроссельной заслонки 64 в дросселе 62. В качестве дополнения, количество воздуха, подаваемого к каждой группе цилиндров конкретного ряда двигателя, может регулироваться смещением фаз газораспределения одного или нескольких впускных клапанов цилиндров.
Продукты сгорания, выработанные цилиндрами первого ряда 30А двигателя направляют к одному или более каталитическим нейтрализаторам отработавших газов в первом выпускном коллекторе 48А, в котором продукты сгорания подвергаются обработке перед выбросом в атмосферу. Первое устройство контроля токсичности 70А соединено с первым выпускным коллектором 48А. Первое устройство контроля токсичности 70А может содержать один или более каталитических нейтрализаторов, таких как моноблочный каталитический нейтрализатор. В одном примере моноблочный каталитический нейтрализатор в устройстве 70А контроля токсичности может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Отработавшие газы, выработанные в первом ряду 30А двигателя, подвергают обработке в устройстве 70А контроля токсичности.
Продукты сгорания, выработанные в цилиндрах второго ряда 30В двигателя выпускают в атмосферу через второй выпускной коллектор 48В. Второе устройство 70В контроля токсичности соединено со вторым выпускным коллектором 48В. Второе устройство 70В контроля токсичности может содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов, таких как моноблочный каталитический нейтрализатор. В одном примере моноблочный каталитический нейтрализатор в устройстве 70А контроля токсичности может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Отработавшие газы, выработанные во втором ряду 30В двигателя, подвергают обработке в устройстве контроля токсичности 70В.
Как раскрыто выше, геометрия выпускного коллектора может влиять на величину воздушно-топливного отношения цилиндра, измеренную датчиком отработавших газов при штатной работе двигателя. При штатной работе двигателя (например, при стехиометрической работе всех цилиндров) геометрия выпускного коллектора может позволять считывать воздушно-топливное отношение определенных цилиндров ряда двигателя преимущественно по сравнению с другими цилиндрами того же ряда, тем самым понижая чувствительность датчика отработавших газов при выявлении дисбаланса воздушно-топливного отношения отдельным датчиком. Например, ряд 30А двигателя содержит четыре цилиндра А1, А2, A3 и А4. Во время штатной работы двигателя отработавшие газы из А4 могут проходить по направлению к ответвлению выпускного коллектора, ближайшему к датчику 126А отработавших газов, результатом чего будет сильный и точный сигнал датчика отработавших газов. Однако, при штатной работе двигателя отработавшие газы из А1 могут проходить по направлению к ответвлению выпускного коллектора, наиболее удаленному от датчика отработавших газов 126А, результатом чего будет слабый и неточный сигнал датчика отработавших газов. Таким образом, может быть трудно признать высокой достоверность воздушно-топливного отношения (например, «лямбда») для цилиндра А1 при номинальной работе двигателя. Из этого следует, что может быть предпочтительным отключить все, за исключением одного, цилиндры ряда двигателя, и вычислить воздушно-топливное отношение работающего цилиндра через крутящий момент, произведенный работающим цилиндром. В дополнение к этому, во время отключения цилиндров воздух, накачиваемый в выпускной коллектор отключенными цилиндрами, не оказывает влияния на крутящий момент, производимый работающим цилиндром. Благодаря этому крутящий момент, производимый работающим цилиндром, может быть отделен от характеристик отключенных цилиндров, принимая во внимание, что сигнал воздушно-топливного отношения работающего цилиндра может быть искажен свежим воздухом, накачиваемым отключенными цилиндрами, что затрудняет диагностику отклонения воздушно-топливного отношения посредством датчика содержания кислорода.
Хотя на Фиг. 3 показано, что каждый ряд двигателя соединен с расположенным ниже по потоку устройством 70А и 70В контроля токсичности соответственно, в альтернативных примерах каждый ряд двигателя может быть соединен с обычным устройством контроля токсичности в нижней части кузова, установленным ниже по потоку в обычном выпускном канале.
На двигателе 10 могут быть установлены различные датчики. Например, первый датчик 126А отработавших газов может быть установлен в первом выпускном коллекторе 48А первого ряда 30А цилиндров выше по потоку от первого устройства 70А контроля токсичности, тогда как второй датчик 126В отработавших газов установлен во втором выпускном коллекторе 48В второго ряда 30В двигателя выше по потоку от второго устройства 70В контроля токсичности. В других примерах дополнительные датчики отработавших газов могут быть установлены ниже по потоку от устройств контроля токсичности. Вместе с тем, другие датчики, такие как температурные датчики, могут быть установлены, например, в расположенном ниже по потоку устройстве (устройствах) контроля токсичности. Как детально показано на Фиг. 1, датчики 126А и 126В отработавших газов могут содержать датчики содержания кислорода в отработавших газах, такие как датчики ДКОГ, НДКОГ или УДКОГ.
Один или несколько цилиндров двигателя могут быть выборочно отключены при выбранных рабочих условиях двигателя. Например, во время действия режима ОТРЗ один или более цилиндров двигателя могут быть отключены в то время как двигатель продолжает вращение. Отключение цилиндра может предусматривать прекращение подачи топлива и искры к отключаемому цилиндру. В качестве дополнения, воздух может продолжать проходить через отключенные цилиндры, в которых датчики отработавших газов могут фиксировать воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси с момента перехода в режим ОТРЗ. В одном примере контроллер двигателя может выборочно отключить все цилиндры двигателя во время смены режима для перехода на ОТРЗ и затем перезапустить все цилиндры во время смены режима для возврата к режиму не-ОТРЗ.
Двигатель 10 может иметь порядок зажигания 1-3-7-2-6-5-4-8, в котором цилиндр В1 это цилиндр №1, цилиндр В2 это цилиндр №2, цилиндр В3 это цилиндр №3, цилиндр В4 это цилиндр №4, цилиндр А1 это цилиндр №5, цилиндр А2 это цилиндр №6, цилиндр A3 это цилиндр №7, цилиндр А4 это цилиндр №8.
Что касается Фиг. 4, на ней показан пример способа 400 определения условий ОТРЗ для двигателя транспортного средства. Режим ОТРЗ может быть применен для увеличения экономии топлива путем прекращения впрыска топлива в один или несколько цилиндров двигателя и приостановки сгорания топлива в отключенных цилиндрах. В некоторых примерах для производства крутящего момента выбранными цилиндрами может быть осуществлено регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи при ОТРЗ, пока остальные цилиндры отключены по причине перехода в режим ОТРЗ. Условия ОТРЗ подробно описаны ниже.
Способ 400 начинается с шага 402, который предусматривает определение, оценку и/или измерение текущих рабочих параметров двигателя. Текущие рабочие параметры двигателя могут, помимо прочего, содержать: скорость транспортного средства, положение дроссельной заслонки и/или воздушно-топливное отношение. Способ 400 переходит к шагу 404 после того, как определены рабочие условия двигателя.
На шаге 404 способ 400 определяет, соблюдены ли одно или несколько условий для включения режима ОТРЗ. Условия включения ОТРЗ могут содержать, но не ограничиваться одним или несколькими условиями из числа следующих: педаль акселератора не выжата 406, скорость транспортного средства постоянна или снижается 408, педаль тормоза выжата 410. Для определения положения педали акселератора может быть применен датчик положения педали акселератора. Педаль акселератора может находиться в базовом положении, когда она не нажата или не выжата, и педаль акселератора может удаляться от своего базового положения по мере увеличения давления на нее. В качестве дополнения или альтернативы, положение педали акселератора может быть определено посредством датчика положения дроссельной заслонки в примерах, в которых педаль акселератора соединена с дросселем, или в примерах, в которых дросселем управляют в режиме слежения за положением педали акселератора. Постоянная или снижающаяся скорость транспортного средства может быть предпочтительной для режима ОТРЗ, возникающего согласно либо постоянному, либо не увеличивающемуся запросу крутящего момента. Скорость транспортного средства может быть определена датчиком скорости транспортного средства. Нажатие педали тормоза может быть зафиксировано датчиком педали тормоза. В некоторых примерах могут существовать другие подходящие условия для возникновения режима ОТРЗ.
На шаге 412 способ 400 определяет, соблюдены ли одно или несколько условий ОТРЗ из приведенного выше списка. Если условие (условия) соблюдены, то ответ - «да» и способ 400 переходит к шагу 502 способа 500, который будет более детально раскрыт в соответствии с Фиг. 5. Если не соблюдено ни одно из условий, то ответ - «нет» и способ 400 переходит к шагу 414 для поддержания текущих рабочих параметров двигателя без включения режима ОТРЗ. После поддержания текущих рабочих условий двигателя действие способа может быть завершено.
В некоторых примерах система GPS-навигации может быть применена для прогнозирования соблюдения условий ОТРЗ. Информация, используемая GPS для прогнозирования соблюдения условий ОТРЗ может содержать данные о маршруте движения, загруженности дорог и/или погоде, но не ограничена ими. В качестве примера, GPS может быть способна выявить загруженность дороги впереди по текущему маршруту водителя и спрогнозировать возникновение одного или более условий ОТРЗ. Прогнозируя возникновение одного или более условий ОТРЗ, контроллер может быть способен спланировать момент включения режима ОТРЗ.
Способ 400 - это пример способа для контроллера (например, контроллера 12) определить, может ли транспортное средство перейти в режим ОТРЗ. При соблюдении одного или нескольких условий ОТРЗ контроллер (например, контроллер в комбинации с одним или более дополнительными электронными устройствами, такими как датчики, клапаны, и тому подобное) может выполнять способ 500, представленный на Фиг. 5.
Что касается Фиг. 5, на ней показан примерный способ 500 для определения того, соблюдены ли условия для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. В одном примере регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть начато после достижения порогового значения расстояния, пройденного транспортным средством (например, 2500 миль). В другом примере регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть начато во время следующего события ОТРЗ после обнаружения скачка воздушно-топливного отношения ниже по потоку от каталитического нейтрализатора, который может быть индикаторным, или после обнаружения дисбаланса воздушно-топливного отношения между цилиндрами во время стандартных рабочих условий двигателя (например, во всех цилиндрах двигателя есть горение). Во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи выбранная группа цилиндров может работать (например, в выбранной группе цилиндров может осуществляться сгорание смеси), тогда как остальные цилиндры остаются отключенными в режиме ОТРЗ.
Что касается Фиг. 5, на ней способ 500 будет раскрыт на примерах компонентов и систем, изображенных на Фиг. 1-3, в частности, в отношении двигателя 10, рядов 30А и 30В двигателя, датчика 126 и контроллера 12. Способ 500 может быть осуществлен при помощи контроллера 12 в соответствии с машиночитаемыми данными, хранящимися в нем. Следует понимать, что способ 500 может быть применен для других систем с другой конфигурацией в пределах объема данного раскрытия.
Способ 500 начинают с шага 502, на котором ОТРЗ включают вследствие соблюдения условий ОТРЗ во время исполнения способа 400. Включение режима ОТРЗ предусматривает прекращение подачи топлива во все цилиндры двигателя, вследствие чего сгорание смеси не может далее происходить (например, отключение цилиндров). Способ 500 переходит к шагу 504 после включения режима ОТРЗ.
На шаге 504 способ 500 определяет, существовали ли условия для определения и/или коррекции воздушно-топливного дисбаланса во время штатной работы двигателя до ОТРЗ. Условия для коррекции дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндра могут, помимо прочего, содержать нижеследующее: транспортное средство преодолело заранее заданное расстояние и/или произошел прорыв отработавших газов через каталитический нейтрализатор, что подтверждается наличием обедненных или обогащенных отработавших газов ниже по потоку от каталитического нейтрализатора. Кроме того, в некоторых примерах отклонение воздушно-топливного отношения подаваемой смеси на величину, большую заранее заданной, может служить признаком дисбаланса воздушно-топливного отношения между цилиндрами. Если не выявлено никакого дисбаланса воздушно-топливного отношения и/или пройденное транспортным средством расстояние не достигло порогового значения, то ответ - «нет», и способ 500 переходит к шагу 506. Если выявлен дисбаланс воздушно-топливного отношения, то ответ - «да», и способ 500 переходит к шагу 508.
На шаге 506 способ 500 продолжает эксплуатировать двигатель в режиме ОТРЗ до возникновения условий, требующих выхода из ОТРЗ. В одном примере выход из ОТРЗ может потребоваться, когда водитель нажимает на педаль акселератора или когда частота вращения двигателя падает ниже порогового значения частоты вращения. Способ 500 завершается, если существуют условия для выхода из режима ОТРЗ.
На шаге 508 способ 500 отслеживает условия для перехода к регулированию воздушно-топливного отношения без обратной связи. Например, способ 500 определяет воздушно-топливное отношение или величину «лямбда» в системе выпуска отработавших газов (например, посредством определения концентрации кислорода в отработавших газах) с целью определить, выпущены ли из цилиндров двигателя побочные продукты сгорания, и прокачивают ли цилиндры свежий воздух. После инициирования ОТРЗ отработавшие газы двигателя становятся все более бедными до тех пор, пока воздушно-топливное отношение бедной смеси не достигнет предельного значения. Предельное значение может соответствовать концентрации кислорода в свежем воздухе, или может быть незначительно богаче значения, соответствующего свежему воздуху, поскольку небольшое количество углеводородов может выходить из цилиндров, даже если произошло несколько оборотов двигателя при прекращенной подаче топлива в цилиндры. Способ 500 отслеживает состав отработавших газов с целью определить, поднялось ли содержание кислорода в них выше порогового значения. Условия могут, кроме того, содержать определение того, движется ли транспортное средство с постоянной или со снижающейся скоростью. Способ 500 переходит к шагу 510 после начала отслеживания воздушно-топливного отношения отработавших газов.
На шаге 510 способ 500 определяет, соблюдены ли условия для перехода к регулированию воздушно-топливного отношения без обратной связи. В одном примере выбранные условия - это такие условия, при которых воздушно-топливное отношение отработавших газов выше порогового значения на протяжении заранее заданного промежутка времени (например, 1 секунда). В одном примере пороговая значение - это значение, соответствующее заранее заданному процентному содержанию кислорода в свежем воздухе (например, 10%), измеренному датчиком содержания кислорода. Если такие условия не соблюдены, то ответ - «нет», и способ 500 возвращается к шагу 508 для продолжения отслеживания, соблюдены ли выбранные условия для перехода к регулированию воздушно-топливного отношения без обратной связи. Если условия для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи соблюдены, то ответ - «да», и способ 500 переходит к шагу 512 для перехода к регулированию воздушно-топливного отношения без обратной связи. Способ 500 переходит к шагу 602 способа 600, если условия для регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи присутствуют.
В настоящем документе авторы изобретения определили, что на оценку крутящего момента одного цилиндра двигателя могут влиять крутящие моменты, произведенные цилиндрами, соседними с ним в порядке зажигания двигателя, поскольку промежуток между импульсами измерения крутящего момента двигателя может составлять менее 100 градусов поворота коленчатого вала. Кроме того, на величины воздушно-топливного отношения, измеренные датчиком содержания кислорода, может влиять геометрия выпускного канала в зависимости от расположения датчика отработавших газов или от других условий. Авторы изобретения, кроме того, определили, что во время ОТРЗ может быть обеспечена улучшенная оценка крутящего момента цилиндра, поскольку производство крутящего момента отключенными цилиндрами является низким. Кроме того, на оцененные значения крутящего момента цилиндра не может влиять геометрия выпускной системы или расположение датчика содержания кислорода.
Способ 500 может быть сохранен в долговременной памяти контроллера (например, контроллера 12) для определения того, может ли транспортное средство перейти к регулированию воздушно-топливного отношения без обратной связи во время действия режима ОТРЗ. При соблюдении одного или нескольких условий для начала регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи контроллер (например, контроллер в комбинации с одним или более электронными устройствами, такими как датчики, клапаны и т.п.) может приступить к исполнению способа 600, представленного на Фиг. 6.
Что касается Фиг. 6, на ней показан пример способа 600 для осуществления регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи и определения отклонения воздушно-топливного отношения по цилиндрам на основании крутящего момента цилиндра. В одном примере при регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть выбрана группа цилиндров, в которой необходимо возобновить сжигание воздушно-топливной смеси и оценить крутящий момент двигателя возобновивших работу цилиндров, пока остальные цилиндры двигателя остаются отключенными во время действия режима ОТРЗ. В одном примере группа цилиндров может представлять собой пару соответствующих цилиндров из отдельно расположенных рядов цилиндров, разнесенных между собой и не соседних в порядке зажигания двигателя. Цилиндры какой-либо группы могут быть выбраны как на основании порядка зажигания цилиндров, так и на основании расположения. Например, в соответствии с Фиг. 3, двигатель может иметь порядок зажигания 1-3-7-2-6-5-4-8, и цилиндры В1 и А2 могут составлять группу цилиндров. Вследствие этого крутящие моменты, произведенные цилиндрами В1 и А2, разделены поворотом коленчатого вала на 360 градусов для случая, если двигатель является четырехтактным. Таким образом, крутящие моменты, произведенные возобновившими работу цилиндрами, могут быть разделены самым большим числом градусов поворота коленчатого вала для улучшения отношения сигнал-шум крутящего момента. Кроме того, цилиндры с интервалом сгорания воздушно-топливной смеси между ними, составляющим 360 градусов поворота коленчатого вала, выбраны для обеспечения равномерного сгорания и производства плавного крутящего момента. В некоторых примерах группу цилиндров может составлять только один цилиндр, что касается, например, однорядных или V-образных двигателей.
Способ 600 будет раскрыт в настоящем документе на примерах компонентов и систем, изображенных на Фиг. 1-3, в частности, в отношении двигателя 10, рядов 30А и 30В цилиндров, датчика 126 и контроллера 12. Способ 600 может быть осуществлен при помощи контролера 12, исполняющего машиночитаемые данные, хранящиеся в нем. Следует понимать, что способ 600 может быть применен для других систем с другой конфигурацией в пределах объема данного раскрытия.
Способ, раскрытый в данном документе, определяет величину изменения крутящего момента работающих цилиндров в то время, когда другие цилиндры двигателя отключены в режиме ОТРЗ, посредством сравнения ускорения двигателя во время рабочего хода работающего цилиндра с заранее установленными значениями крутящего момента, которые соответствуют требуемому воздушно-топливному отношению для работающих цилиндров. Если работающий цилиндр или цилиндры производят крутящий момент, величина которого превышает ожидаемую, может быть определено, что действующий цилиндр или цилиндры получают смесь богаче требуемой. Если работающий цилиндр или цилиндры производят крутящий момент, величина которого меньше ожидаемой, то может быть определено, что работающий цилиндр или цилиндры получают смесь беднее требуемой. Для цилиндров со смесью богаче требуемой к требуемой массе топлива может быть применен коэффициент (например, со скалярной величиной 1.02) для коррекции воздушно-топливного отношения и крутящего момента цилиндра, демонстрирующего величину крутящего момента больше требуемой. Аналогично, скалярный коэффициент может быть применен к требуемой массе топлива цилиндра, измеренная величина крутящего момента которого меньше требуемой. Таким образом, количество топлива, подаваемого в цилиндры может быть отрегулировано для того, чтобы цилиндры производили ожидаемый крутящий момент на основании ожидаемого воздушно-топливного отношения цилиндра, в результате чего воздушно-топливное отношение цилиндров может быть скорректировано.
На шаге 602 способа 600 производят выбор группы цилиндров, которая затем должна быть включена посредством впрыска топлива в цилиндры группы и сжигания топлива во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Выбор группы цилиндров может полагаться на один или несколько из следующих критериев: последовательность подачи искры в цилиндры и позицию цилиндра согласно последовательности подачи искры в цилиндры. В одном примере цилиндры В1 и А2 на Фиг. 3 могут быть выбраны на основании порядка зажигания или сгорания в двигателе таким образом, чтобы интервал между событиями сгорания составлял 360 градусов поворота коленчатого вала. Также, цилиндры В4 (например, цилиндр №4) и A3 (например, цилиндр №7) могут быть выбраны в качестве второй группы цилиндров. Такой выбор может снизить возможность влияния на оценку крутящего момента, произведенного одним цилиндром в выбранной группе, посредством крутящего момента, произведенного другим цилиндром в выбранной группе. В качестве дополнения, группа цилиндров может содержать, по меньшей мере, один цилиндр. В некоторых примерах группа цилиндров может содержать множество цилиндров, расположенных по одному в каждом ряду цилиндров. Таким образом, количество цилиндров в составе группы цилиндров может быть равно количеству рядов цилиндров, в котором каждый ряд цилиндров содержит только один цилиндр, сжигающий воздух и топливо в течение цикла двигателя (например, за два оборота для четырехтактного двигателя).
После выбора группы цилиндров способ 600 переходит к шагу 603 для определения того, соблюдены ли условия для впрыска топлива в выбранную группу цилиндров. Условия для впрыска топлива могут быть определены, как раскрыто в способе 1000 на Фиг. 10. Если условия для впрыска топлива не соблюдены, то ответ - «нет», и способ 600 переходит к шагу 604 с целью продолжить отслеживание условий для впрыска топлива и определения того, соблюдены ли они в последующие моменты времени. Если условия для впрыска топлива соблюдены, то ответ - «да», и способ 600 может переходить к шагу 605 для сжигания воздуха и топлива в выбранной группе цилиндров (например, подача топлива в группу цилиндров).
На шаге 605 способа 600 происходит впрыск топлива в цилиндры группы для осуществления сгорания в выбранных цилиндрах в то время, когда другие цилиндры двигателя остаются отключенными на основании условий ОТРЗ. Инициирование сгорания в выбранной группе цилиндров предусматривает впрыск топлива только в выбранную группу цилиндров при том, что остальные цилиндры остаются отключенными (например, отсутствие впрыска топлива) в то время, как двигатель продолжает вращение. Способ 600 может подавать топливо в цилиндры выбранной группы один или несколько раз для производства резкого скачка крутящего момента коленчатого вала двигателя с целью разгона двигателя при каждом событии сгорания во вновь запущенном цилиндре (цилиндрах). Топливо впрыскивают в цилиндр перед тем, как в него подается искра. Например, если выбранная группа цилиндров содержит цилиндры В1 и А2, то срабатывают оба цилиндра, В1 и А2. Срабатывание цилиндра В1 приводит к резкому скачку крутящего момента коленчатого вала во время поворота коленчатого вала на угол, соответствующий рабочему ходу цилиндра В1. Срабатывание цилиндра А2 приводит к резкому скачку крутящего момента коленчатого вала во время поворота коленчатого вала на угол, соответствующий рабочему ходу цилиндра А2. Количество топлива, впрыскиваемого во вновь включенные цилиндры, определяют на основании частоты вращения двигателя и расхода воздуха через цилиндры, получающие топливо. Требуемое количество топлива, впрыскиваемого во вновь включенные цилиндры - это такое количество, которое делает воздушно-топливную смесь беднее, чем стехиометрическая, но богаче той, при которой устойчивость горения в двигателе меньше ее порогового значения, как это показано на Фиг. 9. В результате, если в двигатель впрыскивают количество топлива меньше требуемого, то цилиндр производит меньший крутящий момент и ускоряет двигатель слабее, чем требуется. Если в двигатель впрыскивают количество топлива больше требуемого, то цилиндр производит больший крутящий момент и ускоряет двигатель сильнее, чем требуется. Способ 600 переходит к шагу 606 после того, как цилиндры в выбранной группе возобновили работу.
На шаге 606 способ 600 определяет ускорение двигателя. Ускорение двигателя зависит от крутящего момента двигателя в соответствии с формулой , в которой Т - крутящий момент двигателя, j - инерция двигателя, и выявленная инерция передается двигателю посредством преобразователя крутящего момента, и  - угловое ускорение двигателя. Ускорение двигателя определяют делением угла поворота коленчатого вала между двумя известными положениями коленчатого вала на время, которое требуется двигателю на совершение поворота на данный угол. Инерция двигателя может быть определена посредством таблиц индексации или функций, которые описывают инерцию двигателя, и инерции, определенной в преобразователе крутящего момента через частоту вращения двигателя, передаточное число трансмиссии, уклон дороги и массу транспортного средства. В одном примере ускорение двигателя определяют в течение рабочего хода цилиндра в выбранной группе, получающей топливо, таким образом, что крутящий момент двигателя имеет высокую степень корреляции с воздушно-топливным отношением цилиндра, получающего топливо. Таблицы или функции содержат эмпирически определенные величины, которые увеличивают или уменьшают определенную величину инерции, переданной двигателю через преобразователь крутящего момента, на основании передаточного числа трансмиссии, уклона дороги и массы транспортного средства. Значения массы транспортного средства и уклона дороги могут быть получены посредством акселерометра при применении известных способов. Ускорение двигателя умножают на инерцию для оценки крутящего момента двигателя. В качестве альтернативы, способ 600 может просто определить ускорение двигателя в качестве основания для регулирования подачи топлива в цилиндры получающей топливо группы цилиндров. После определения ускорения двигателя способ 600 переходит к шагу 608.
На шаге 608 способ 600 определяет, присутствует или нет отклонение крутящего момента двигателя или отклонение ускорения относительно базовых значений крутящего момента или ускорения. Дисбаланс воздушно-топливного отношения между цилиндрами может быть результатом отклонения воздушно-топливного отношения одного или более цилиндров от требуемого или от ожидаемого воздушно-топливного отношения двигателя. Отклонение значения «лямбда» цилиндра может быть определено на основе сравнения базового крутящего момента двигателя с текущим крутящим моментом двигателя или базового ускорения двигателя с текущим ускорением двигателя. Текущее ускорение двигателя корректируют с учетом передаточного числа трансмиссии, уклона дороги и массы транспортного средства, как раскрыто в шаге 606. В одном примере отклонение крутящего момента двигателя определяют как присутствующее, если абсолютная величина разности базового крутящего момента двигателя и текущего крутящего момента двигателя превышает пороговое значение крутящего момента. Аналогично, отклонение крутящего момента двигателя может быть определено как присутствующее, если абсолютная величина разности базового ускорения двигателя и текущего ускорения двигателя превышает пороговое значение. Если отклонение крутящего момента двигателя или ускорения определено, то ответ - «да», и способ 600 переходит к шагу 610. В ином случае ответ - «нет», и способ 600 переходит к шагу 612.
Также необходимо отметить, что в случае, если во время впрыска топлива в возобновившие работу цилиндры был выполнен запрос на переключение передачи, впрыск топлива приостанавливают до тех пор, пока переключение не будет завершено. Если запрос на переключение передачи поступает между впрысками в различные цилиндры, как показано на Фиг. 8, то впрыск топлива и анализ отклонения крутящего момента двигателя или ускорения откладывают до завершения переключения. Посредством невыполнения анализа крутящего момента двигателя или ускорения во время переключения передачи вероятность искажения данных в отношении отклонения крутящего момента двигателя из-за переключения передачи может быть снижена.
Шаг 610 способа 600 предусматривает определение ошибки подачи топлива топливной форсункой. Анализ ошибки подачи топлива топливной форсункой основан на разности между требуемым крутящим моментом двигателя и текущим крутящим моментом двигателя или разностью между требуемым ускорением двигателя и текущим ускорением двигателя в течение рабочего хода цилиндра, получающего топливо. Например, базовый крутящий момент двигателя при подаче требуемого количества топлива в цилиндр может быть X Нм. Текущий крутящий момент двигателя может быть определен как Y Нм. Ошибку крутящего момента определяют, как разность между требуемым крутящим моментом двигателя (X Нм) и текущим крутящим моментом двигателя (Y Нм). Если ошибка крутящего момента больше порогового значения, то количество топлива, впрыснутого в цилиндр, получающий топливо во время возобновления сгорания топлива в двигателе после события ОТРЗ, может быть умножено на скалярный коэффициент, полученный на основании величины ошибки крутящего момента двигателя. В качестве иллюстрации, если требуемая величина «лямбда» (например, воздушно-топливное отношение, поделенное на стехиометрическое воздушно-топливное отношение) для цилиндра, получающего топливо, равна 1.0, и скалярный коэффициент коррекции подачи топлива определен как 1.03, то подачу топлива в цилиндр увеличивают на три процента для устранения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндре, определенного на основании ошибки крутящего момента цилиндра, произведенного цилиндром во время эксплуатации двигателя в режиме ОТРЗ. Скалярный коэффициент коррекции подачи топлива может быть определен эмпирически и сохранен в памяти, которая индексируется в соответствии с ошибкой крутящего момента двигателя или ошибкой ускорения двигателя. Скалярный коэффициент коррекции подачи топлива может быть сохранен для каждого цилиндра, что обеспечивает наличие множества скалярных коэффициентов для коррекции подачи топлива в двигатель после ОТРЗ. Способ 600 переходит к шагу 612 после определения коэффициентов коррекции подачи топлива в двигатель, основывающихся на крутящем моменте двигателя или на ускорении двигателя, для цилиндра в выбранной группе.
На шаге 612 способ 600 проверяет, определены ли скалярные коэффициенты коррекции подачи топлива для всех цилиндров. Если скалярные коэффициенты коррекции подачи топлива не определены для всех цилиндров, то ответ - «нет», и способ 600 переходит к шагу 613. В ином случае ответ - «да», и способ 600 переходит к шагу 616.
На шаге 613 способ 600 проверяет, соблюдены ли или присутствуют ли условия для перехода в режим ОТРЗ. Водитель может давить на педаль акселератора, или частота вращения двигателя может падать до скорости меньшей требуемой, в результате чего условия ОТРЗ оказываются не соблюдены. Если условия ОТРЗ не соблюдены, то ответ - «нет», и способ 600 переходит к шагу 614. В ином случае ответ - «да», и способ 600 переходит к шагу 615.
На шаге 614 способа 600 происходит выход из режима ОТРЗ и возврат к регулированию воздушно-топливного отношения с обратной связью. Работу цилиндров возобновляют посредством подачи искры зажигания и топлива в отключенные цилиндры. Кроме того, требуемую величину «лямбда» для каждого цилиндра умножают на соответствующий цилиндру скалярный коэффициент коррекции подачи топлива, определенный на шаге 610. Таким образом, регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть остановлено, несмотря на то, что значения «лямбда» были получены не для всех цилиндров двигателя. В некоторых примерах, если регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи прекращают досрочно, то контроллер может сохранить любые скалярные коэффициенты коррекции подачи топлива для выбранной группы (групп) цилиндров и, следовательно, выбрать другую группу (группы) цилиндров для начала работы при следующем переходе в режим регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Таким образом, если во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи скалярные коэффициенты коррекции подачи топлива не были получены для группы цилиндров, такая группа цилиндров может быть первой группой цилиндров, для которой скалярные величины коррекции подачи топлива не определены для выявления присутствия или отсутствия дисбаланса во время последующих событий ОТРЗ. Действие способа 600 завершают после возвращения двигателя к регулированию воздушно-топливного отношения с обратной связью.
На шаге 615 способ 600 выбирает следующую группу цилиндров для определения значений «лямбда» с целью выявления наличия или отсутствия дисбаланса. Выбор следующей группы цилиндров может заключаться в выборе цилиндров, отличных от тех, которые составляли предыдущую группу цилиндров. Например, цилиндры В2 и А4 могут быть выбраны вместо В1 и А2. Кроме того, отключают подачу топлива в ранее выбранную группу цилиндров. Способ 600 возвращается к шагу 603 для возобновления работы выбранной группы цилиндров, как было раскрыто выше.
На шаге 616 способ 600 прекращает регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи, в том числе, отменяя включение цилиндра и выбор групп цилиндров. Вследствие этого способ 600 возвращается к штатному режиму ОТРЗ, при котором все цилиндры отключены, и при котором дисбаланс между цилиндрами не определен. Способ 600 переходит к шагу 618 после того, как двигатель снова перешел в штатный режим ОТРЗ.
На шаге 618 способ 600 определяет, соблюдены или нет условия ОТРЗ. Если ответ «нет», способ 600 переходит к шагу 620. В противном случае ответ - «да», и способ 600 возвращается к шагу 618. Условия ОТРЗ больше не могут быть соблюдены, если крутящий момент двигателя снижен до значения меньшего порогового или в случае, если педаль акселератора нажата.
На шаге 620 способа 600 происходит выход из режима ОТРЗ и все цилиндры возобновляют работу в режиме регулирования воздушно-топливного отношения с обратной связью. Работа цилиндров может быть возобновлена в соответствии с последовательностью подачи искры в двигатель. Способ 600 переходит к шагу 622 после повторного задействования цилиндров двигателя.
На шаге 622 способ 600 регулирует работу любых цилиндров, демонстрирующих отклонение крутящего момента двигателя или ускорения, как было определено на шаге 608. Управление может заключаться в умножении требуемых значений «лямбда» цилиндра на скалярные коэффициенты коррекции подачи топлива, описанные в шаге 610. Таким образом, корректировочные значения длительности впрыска топлива могут быть пропорциональны разности между требуемой частотой вращения двигателя и текущей частотой вращения двигателя для цилиндра, получающего топливо. Например, если один цилиндр демонстрирует крутящий момент больше ожидаемого, то при коррекции подачи топлива могут быть совершены один или несколько впрысков с меньшим количеством топлива и подачей большего количества воздуха в цилиндр, демонстрирующий крутящий момент больше ожидаемого. Способ 600 может быть завершен после осуществления корректировки, соответствующей выявленным ошибкам подачи топлива для каждого цилиндра.
Таким образом, способ на Фиг. 4-6 является способом, предусматривающим: во время отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) при которой все цилиндры двигателя отключены, выборочно последовательно сжигать воздух и топливо в цилиндрах в составе группы цилиндров двигателя, с подачей топлива в каждый цилиндр с некоторой длительностью импульса впрыска топлива, и регулировать впрыск топлива в один или несколько цилиндров в составе группы цилиндров в ответ на отклонение крутящего момента двигателя в течение события ОТРЗ относительно ожидаемого крутящего момента двигателя. Способ, кроме того, предусматривает регулирование последующей работы двигателя на основании измеренного отклонения крутящего момента двигателя. Способ предусматривает выбор группы цилиндров на основании одного или нескольких из следующих критериев: последовательности подачи искры и позиции цилиндра в последовательности подачи искры. Способ предусматривает подачу топлива в группу цилиндров, на которой основано отклонение крутящего момента цилиндра, только после того, как во время действия режима ОТРЗ будет измерено значение воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси.
В некоторых примерах способ предусматривает регулирование последующей работы двигателя, которая подразумевает регулирование длительности импульса впрыска топлива форсункой в ответ на ожидаемое отклонение крутящего момента двигателя. Способ предусматривает, что ожидаемое отклонение крутящего момента двигателя основано на выбранной длительности импульса впрыска топлива. Способ предусматривает, что регулирование последующей работы двигателя предусматривает регулирование последующих впрысков топлива в цилиндр на основании определенного отклонения крутящего момента после прекращения режима ОТРЗ. Способ предусматривает подачу топлива в группу цилиндров и эксплуатацию группы цилиндров для осуществления множества циклов сгорания во время ОТРЗ, производящих множество крутящих моментов двигателя, данные о которых совместно используют для выявления дисбаланса.
Способ на Фиг. 4-6 также представляет собой способ, предусматривающий: индивидуальную подачу топлива в один или несколько отключенных цилиндров для сжигания бедной воздушно-топливной смеси после отключения всех цилиндров двигателя, приводящего к, по существу, обычному выбросу отработавших газов двигателя; и регулирование впрыска топлива в по меньшей мере один цилиндр в ответ на отклонение крутящего момента двигателя относительно базового крутящего момента двигателя, производимого бедной воздушно-топливной смесью, причем базовый крутящий момент учитывает динамику транспортного средства. Способ предусматривает, что динамика транспортного средства предусматривает массу транспортного средства. Способ предусматривает, что динамика транспортного средства предусматривает уклон дороги. Способ предусматривает, что динамика транспортного средства предусматривает текущее передаточное число трансмиссии. Способ, кроме того, предусматривает то, что отклонение крутящего момента двигателя по отношению к базовому крутящему моменту двигателя не определяют в случае запроса об изменении передаточного числа трансмиссии. Способ предусматривает, что обычный, по существу, выброс отработавших газов представляет собой воздух, и что воздушно-топливное отношение бедной смеси представляет собой предварительно заданное воздушно-топливное отношение, определенное для бедной смеси на пределе устойчивости горения. Способ, кроме того, предусматривает, что подачу топлива, впрыскиваемого в по меньшей мере один цилиндр увеличивают в ответ на то, что указанный цилиндр производит крутящий момент меньше требуемого.
Способы на Фиг. 4-6 также представляют собой способ, предусматривающий: индивидуальную отсрочку подачи топлива в один или несколько отключенных цилиндров для сжигания бедной воздушно-топливной смеси при точке нулевого крутящего момента системы привода после отключения всех цилиндров двигателя, приводящего к, по существу, обычному выбросу отработавших газов двигателя; и регулирование впрыска топлива в по меньшей мере один цилиндр в ответ на отклонение крутящего момента двигателя по отношению к базовому крутящему моменту двигателя, производимому бедной воздушно-топливной смесью. Способ предусматривает, что точку нулевого крутящего момента системы привода определяют на основании частоты вращения насосного колеса преобразователя крутящего момента и частоты вращения турбины преобразователя крутящего момента. Способ предусматривает, что отклонение крутящего момента - это разность между величинами требуемого крутящего момента и текущего крутящего момента. Способ, кроме того, предусматривает возобновление работы всех цилиндров двигателя в ответ на запрос водителя. Способ предусматривает, что все цилиндры отключают в ответ на нагрузку двигателя меньше пороговой.
Что касается Фиг. 7, на ней показана рабочая последовательность 700 в соответствии со способом на Фиг. 4-6. В данном примере двигатель - это шести-цилиндровый двигатель, имеющий два ряда цилиндров с тремя цилиндрами двигателя в каждом ряду цилиндров. Линия 702 показывает, происходит ОТРЗ или нет, линия 704 показывает включение или отключение топливной форсунки первого цилиндра, линия 706 показывает топливную форсунку второго цилиндра, линия 708 представляет топливную форсунку третьего цилиндра, и жирная линия 710 показывает частоту вращения двигателя. Для линий 704, 706 и 708 величина «1» обозначает, что топливная форсунка впрыскивает топливо (например, цилиндр срабатывает), а величина «0» показывает, что топливо не подается (например, цилиндр отключен). Горизонтальные оси каждого графика представляют время, и время возрастает на графике слева направо. Вертикальная ось пятого графика в верхней части Фиг. 7 - это частота вращения двигателя, и частота вращения двигателя возрастает в направлении к верхней части Фиг. 7.
До наступления момента времени Т1 в первый, второй и третий цилиндры искру подают в штатном режиме работы двигателя (например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении), как представлено линиями 704, 706, и 708 соответственно. В результате, частота вращения двигателя находится на наивысшем постоянном уровне. Таким образом, двигатель не ускоряется и не замедляется. Режим ОТРЗ отключен, как показывает линия 702.
В момент времени Т1 условия ОТРЗ соблюдены и происходит переход в режим ОТРЗ, как было раскрыто выше, в соответствии с Фиг. 4. В результате, топливо больше не впрыскивают во все цилиндры двигателя (например, цилиндры отключены) и частота вращения двигателя начинает снижаться. Вследствие этого двигатель замедляется.
Между моментами времени Т1 и Т2 режим ОТРЗ продолжает действовать, и двигатель продолжает замедление. Топливные форсунки не могут начать впрыск топлива до тех пор, пока с момента перехода в режим ОТРЗ не пройдет пороговый промежуток времени (например, 5 секунд). В качестве дополнения или альтернативы, топливные форсунки могут начать впрыск топлива в ответ на максимальное воздушно-топливное отношение, измеренное датчиком УДКОГ. Происходит отслеживание условий для подачи искры в выбранную группу цилиндров.
В момент времени Т2 включают первый цилиндр по причине соблюдения условий для включения выбранной группы цилиндров (например, отсутствие точки нулевого крутящего момента, скорость транспортного средства меньше порогового значения скорости транспортного средства и понижающая передача не включена), и вследствие этого топливная форсунка 1 впрыскивает топливо в первый цилиндр. Как было раскрыто выше, выбранная группа цилиндров может содержать, по меньшей мере, по одному цилиндру из каждого ряда цилиндров. Другими словами, количество рядов цилиндров может быть равно количеству цилиндров в группе цилиндров, для которой из каждого ряда выбрано по одному цилиндру. В качестве дополнения или альтернативы, выбранная группа цилиндров для однорядного двигателя может содержать, по меньшей мере, один цилиндр двигателя.
После момента времени Т2 и до момента времени Т3 сжигание происходит в первом цилиндре. Как показано, первый цилиндр производит сжигание четыре раза и производит четыре отдельных импульса впрыска топлива с некоторой длительностью, каждый из которых соответствует единичному событию сгорания. Темп замедления двигателя снижают в ответ на крутящий момент, произведенный работающим цилиндром.
Величины крутящего момента во время рабочего хода первого цилиндра, получающего топливо, сравнивают с базовой величиной крутящего момента двигателя. Если измеренные величины крутящего момента двигателя не равны требуемой величине крутящего момента двигателя, то отклонение крутящего момента двигателя и соответствующий ему скалярный коэффициент коррекции подачи топлива могут быть определены, как это было раскрыто выше, в соответствии с Фиг. 6. В этом примере крутящий момент двигателя соответствует требуемому крутящему моменту.
В момент времени Т3 первый цилиндр отключают и ОТРЗ продолжает действовать. Воздушно-топливное отношение возвращают к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси. Поле момента времени Т3 и до момента времени Т4 режим ОТРЗ продолжает действовать без подачи искры в выбранную группу цилиндров. В результате, двигатель замедляется в более быстром темпе. При регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть выбрана для включения следующая группа цилиндров. При регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи для воздушно-топливного отношения (не показано) может быть обеспечена возможность возврата к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси до момента подачи искры в следующую группу цилиндров для восстановления базового темпа замедления двигателя. Происходит отслеживание условий для подачи искры в следующую группу цилиндров.
В некоторых примерах, в качестве дополнения или альтернативы, подача искры в следующую группу цилиндров может происходить непосредственно после подачи искры в первую группу цилиндров. Таким образом, при регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи в момент времени Т3 может быть выбрана следующая группа цилиндров и возврат величины «лямбда», например, к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси может не быть допущен.
В момент времени Т4 включают второй цилиндр, и топливная форсунка 2 впрыскивает топливо во второй цилиндр вследствие соблюдения условий для подачи искры в указанный цилиндр. Режим ОТРЗ продолжает действовать, а первый и третий цилиндр остаются отключенными. После момента времени Т4 и до момента времени Т5 второй в цилиндр подают искру четыре раза и производят четыре отдельных импульса впрыска топлива с некоторой длительностью, каждый из которых соответствует единичному событию сгорания во втором цилиндре. Темп замедления двигателя падает в ответ на крутящий момент, произведенный цилиндром. Крутящий момент двигателя соответствует требуемому крутящему моменту.
В момент времени Т5 второй цилиндр отключают и, в результате, темп замедления двигателя растет, а режим ОТРЗ продолжает действовать. После момента времени Т5 и до момента времени Т6 при регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи происходит выбор следующей группы цилиндров и допускается возврат величины «лямбда» к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси до подачи искры в следующую группу цилиндров. Режим ОТРЗ продолжает действовать при том, что все цилиндры остаются отключенными. Происходит отслеживание условий для подачи искры в следующую группу цилиндров.
В момент времени Т6 включают третий цилиндр, и топливная форсунка 3 впрыскивает топливо в третий цилиндр вследствие соблюдения условий для подачи искры в указанный цилиндр. Режим ОТРЗ продолжает действовать, а первый и второй цилиндры остаются отключенными. После момента времени Т6 и до момента времени Т7 в третий цилиндр подают искру четыре раза и производят четыре отдельных импульса подачи топлива с некоторой длительностью, каждый из которых соответствует единичному событию сгорания в третьем цилиндре. Однако замедление двигателя продолжается с темпом, более высоким по сравнению с замедлением, начавшимся в моменты времени Т2 и Т4. Пониженный крутящий момент, произведенный третьим цилиндром, соответствует воздушно-топливному отношению более бедной смеси в третьем цилиндре по сравнению с первым и вторым цилиндрами. Поэтому третий цилиндр имеет дисбаланс воздушно-топливного отношения, а именно, ошибку или отклонение воздушно-топливного отношения бедной смеси. Для третьего цилиндра определяют ошибку крутящего момента двигателя и скалярный коэффициент коррекции впрыска топлива, которые могут быть применены во время будущей эксплуатации третьего цилиндра во время последующей работы двигателя в режиме ОТРЗ.
В момент времени Т7 третий цилиндр отключают, чтобы отключить все цилиндры двигателя. Регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи также прекращают, а действие режима ОТРЗ может продолжаться до тех пор, пока условия ОТРЗ не перестанут выполняться. После момента времени Т7 и до момента времени Т8 режим ОТРЗ продолжает действовать, а все цилиндры остаются отключенными.
С момента времени Т8 условия режима ОТРЗ больше не выполняются (например, происходит нажатие на педаль акселератора), и режим ОТРЗ отключают. Отключение режима ОТРЗ предусматривает впрыск топлива во все цилиндры двигателя. Вследствие этого первый цилиндр получает топливо из топливной форсунки 1, а второй цилиндр получает топливо из топливной форсунки 2 без какой-либо коррекции, определенной во время регулирования воздушно-топливного отношения без обратной связи. Для увеличения количества топлива, подаваемого в третий цилиндр, к топливной форсунке третьего цилиндра может быть применена коррекция длительности впрыска топлива, определенная на основании полученного отклонения крутящего момента двигателя. Коррекция может представлять собой впрыск количества топлива большего, чем то, которое впрыскивают при похожих условиях перед переходом в режим ОТРЗ, поскольку определение крутящего момента двигателя и скалярного коэффициента коррекции подачи топлива производят на основе отклонения воздушно-топливного отношения бедной смеси. Посредством увеличения количества впрыскиваемого топлива воздушно-топливное отношение третьего цилиндра может быть, по существу, равным воздушно-топливному соотношению других цилиндров двигателя. С момента времени Т8 продолжается штатная работа двигателя. Режим ОТРЗ остается отключенным. Первый, второй и третий цилиндры двигателя работают.
Что касается Фиг. 8, на ней показана последовательность работы транспортного средства в режиме ОТРЗ, в которой анализ отклонения крутящего момента двигателя отложен для снижения вероятности ошибки в определении крутящего момента двигателя. Последовательность 800 показывает отсрочку впрыска топлива во второй цилиндр в ответ на запрос на переключение передачи. Показаны примерные результаты для ряда цилиндров двигателя, содержащего три цилиндра (например, двигатель V6 с двумя рядами цилиндров, в котором каждый ряд содержит по три цилиндра). Линия 802 показывает, действует или нет режим ОТРЗ, линия 804 показывает топливную форсунку первого цилиндра, линия 806 показывает топливную форсунку второго цилиндра, линия 808 показывает, присутствует или отсутствует запрос на переключение передачи, а жирная линия 810 представляет частоту вращения двигателя. Для линий 804 и 806 значение «1» обозначает, что топливная форсунка впрыскивает топливо (например, цилиндр работает), а значение «0» обозначает, что топливо не впрыскивается (например, цилиндр отключен). Запрос на переключение передачи присутствует, если линия 808 проходит на верхнем уровне. Запрос на переключение передачи отсутствует, если линия 808 проходит на нижнем уровне. Горизонтальные оси каждого графика представляют время, и время возрастает на графике слева направо. Частота вращения двигателя возрастает по направлению к верхней части Фиг. 8.
Перед наступлением момента времени Т10 в первый и второй цилиндры подают искру при штатной работе двигателя (например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении), как представлено линиями 804 и 806. Запрос на переключение передачи отсутствует. Частоту вращения двигателя поддерживают на постоянном уровне, как показывает линия 810. Режим ОТРЗ отключен, как показывает линия 802.
В момент времени Т10 условия ОТРЗ соблюдены, и режим ОТРЗ включают, как было раскрыто выше, в соответствии с Фиг. 4. В результате, топливо больше не впрыскивают во все цилиндры двигателя (например, цилиндры отключены), и двигатель начинает замедление.
После момента времени Т10 и до момента времени Т11 режим ОТРЗ продолжает действовать, и двигатель продолжает замедление. Топливные форсунки не могут начать впрыск топлива до тех пор, пока с момента перехода в режим ОТРЗ не пройдет пороговый промежуток времени (например, 5 секунд). В качестве дополнения или альтернативы, топливные форсунки не могут начать впрыск топлива до тех пор, пока датчик УДКОГ не определит, что достигнуто максимальное воздушно-топливное отношение. Происходит отслеживание условий для подачи искры в выбранную группу цилиндров.
В момент времени Т11 первый цилиндр включают по причине соблюдения условий подачи искры в группу цилиндров (например, отсутствие точки нулевого крутящего момента, скорость транспортного средства меньше пороговой и понижающая передача не была включена) и, вследствие этого, топливная форсунка 1 впрыскивает топливо в первый цилиндр. Как было раскрыто выше, выбранная группа цилиндров может содержать, по меньшей мере, по одному цилиндру из каждого ряда цилиндров. Другими словами, количество рядов цилиндров может быть равно количеству цилиндров в составе группы цилиндров, для которой из каждого ряда выбрано по одному цилиндру. В качестве дополнения или альтернативы, выбранная группа цилиндров для однорядного двигателя может содержать по меньшей мере один цилиндр двигателя. Более того, выбранная группа цилиндров может быть выбрана на основании одного или нескольких критериев: последовательности подачи искры и расположения, в котором цилиндры выбирают последовательно с целью образовать группу цилиндров для подачи искры. Например, в соответствии с Фиг. 3, цилиндры В1 и А2 могут образовывать первую выбранную группу цилиндров. После тестирования первой выбранной группы цилиндров вторая выбранная группа цилиндров, в которую подается искра, может быть образована цилиндрами В2 и А4. Таким образом, для будущего выбора групп цилиндров, цилиндры могут быть выбраны последовательно.
После момента времени Т11 и до момента времени Т12 происходит сгорание в первом цилиндре. Как показано, в первом цилиндре сгорание происходит четыре раза и производится четыре отдельных импульса впрыска топлива с некоторой продолжительностью, каждый из которых соответствует единичному событию сгорания. Темп замедления двигателя падает в ответ на крутящий момент, произведенный цилиндром, получающим топливо. Как будет понятно специалистам в данной области техники, подача искры может быть осуществлена другим подходящим количеством раз.
Крутящий момент двигателя для первого цилиндра, в котором происходит сгорание, сравнивают с требуемым крутящим моментом двигателя. Если измеренная величина крутящего момента не равна величине ожидаемого крутящего момента или не находится в пределах его порогового значения, то отклонение крутящего момента двигателя, являющееся результатом дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндра, может быть выявлено и определено наряду со скалярным коэффициентом коррекции подачи топлива, как раскрыто выше в соответствии с Фиг. 6.
В момент времени Т12 первый цилиндр отключают и режим ОТРЗ продолжает действовать. Воздушно-топливное отношение возвращают к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси. После момента времени Т12 и до момента времени Т13 режим ОТРЗ продолжает действовать без подачи искры в выбранную группу цилиндров. В результате, темп замедления двигателя растет. При регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть выбрана следующая группа цилиндров для подачи искры. При регулировании воздушно-топливного отношения без обратной связи для воздушно-топливного отношения (не показано) может быть обеспечена возможность возврата к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси до момента подачи искры в следующую группу цилиндров в целях поддержания соответствующих предпосылок (например, воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси) для каждой группы цилиндров. Происходит отслеживание условий для подачи искры в следующую группу цилиндров.
В момент времени Т13 второй цилиндр готов к включению, но поступает запрос на переключение передачи, как представлено линией 808, переместившейся на верхний уровень. Включение второго цилиндра откладывают в ответ на запрос на переключение передачи с целью снизить вероятность получения ошибок при определении крутящего момента второго цилиндра. Двигатель оставляют в режиме ОТРЗ и начинают переключение передачи. Включение второго цилиндра откладывают до завершения переключения передачи. Переключение передачи (например, на пониженную) выполняют незадолго до наступления момента времени Т14.
В момент времени Т14 включают второй цилиндр, и топливная форсунка 2 впрыскивает топливо во второй цилиндр вследствие соблюдения условий для подачи искры в указанный цилиндр. Режим ОТРЗ продолжает действовать, а первый цилиндр остается отключенным. После момента времени Т14 и до момента времени Т15 второй в указанный цилиндр искру подают четыре раза и производят четыре отдельных импульса впрыска топлива с некоторой длительностью, каждый из которых соответствует единичному событию сгорания во втором цилиндре. Темп замедления двигателя падает в ответ на крутящий момент, производимый работающим цилиндром.
В момент времени Т15 второй цилиндр отключают и, в результате, темп замедления двигателя растет, а режим ОТРЗ продолжает действовать. После момента времени Т15 и до момента времени Т16 регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи допускает возможность возврата значения «лямбда» к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси (не показано). Режим ОТРЗ продолжает действовать, а все цилиндры остаются отключенными.
В момент времени Т16 условия для ОТРЗ больше не присутствуют, поэтому первый и второй цилиндры возобновляют работу. Воздушно-топливное отношение вновь становится стехиометрическим, и двигатель начинает производить положительный крутящий момент.
Таким образом, анализ отклонения крутящего момента двигателя и включение цилиндров в то время, пока остальные цилиндры двигателя остаются отключенными, могут быть отложены в ответ на запрос трансмиссии. Кроме того, если запрос трансмиссии возникает в тот момент, когда цилиндр работает, пока другие цилиндры отключены, анализ отклонения крутящего момента двигателя, включая подачу искры в один работающий цилиндр, может быть отложен до момента завершения переключения передачи. Таким образом, вероятность возникновения ошибок при оценке крутящего момента двигателя при переключении передачи может быть снижена.
Что касается ФИГ. 9, на ней показан примерный график крутящего момента цилиндра в зависимости от воздушно-топливного отношения. Вертикальная ось представляет крутящий момент двигателя, и крутящий момент двигателя возрастает в направлении стрелки вертикальной оси. Горизонтальная ось представляет воздушно-топливное отношение цилиндра. Вертикальная линия 904 представляет стехиометрическое воздушно-топливное отношение. Обеднение воздушно-топливных отношений возрастает вправо от вертикальной линии 904 в направлении стрелки горизонтальной оси. Обогащение воздушно-топливных отношений возрастает влево от вертикальной линии 904 в направлении вертикальной оси. Вертикальная линия 906 представляет пороговое значение предела устойчивости горения. Воздушно-топливные отношения справа от вертикальной линии 906 обеспечивают снижение устойчивости горения. Воздушно-топливные отношения слева от вертикальной линии 904 обеспечивают повышение устойчивости горения.
Кривая 902 показывает, что крутящий момент цилиндра имеет самое большое значение в точке 920, что соответствует богатому стехиометрическому показателю. Крутящий момент цилиндра падает при возрастании воздушно-топливного отношения двигателя. Воздушно-топливное отношение двигателя во время действия режима ОТРЗ может быть таким, как показано в точке 910. Требуемое для оценки дисбаланса воздушно-топливного отношения между цилиндрами воздушно-топливное отношение во время действия ОТРЗ может быть обеспечено, как показано в точке 922. Таким образом, требуемое воздушно-топливное отношение в точке 922 бедно в плане стехиометрического 904 и богато в плане предела устойчивости горения 906. Выбор требуемого воздушно-топливного отношения 922, бедного в плане стехиометрического, но богатого в плане предела устойчивости горения, допускает возможность возникновения ошибок впрыска топлива без выхода за предел устойчивости горения, что может снизить вероятность увеличения вредных выбросов двигателя и возникновения резких скачков крутящего момента системы привода.
Воздушно-топливное отношение цилиндра богаче требуемого показано в точке 926. Увеличенное производство крутящего момента цилиндра, произошедшее в промежутке между требуемым воздушно-топливным отношением 922 цилиндра и более богатым воздушно-топливным отношением 926 обозначено отрезком линии 930. Сниженное воздушно-топливное отношение цилиндра обозначено отрезком линии 932.
Воздушно-топливное отношение смеси беднее требуемой показано в точке 924. Сниженное производство крутящего момента цилиндра, произошедшее в промежутке между требуемым воздушно-топливным отношением 922 цилиндра и воздушно-топливным отношением 924 более бедной смеси обозначено отрезком линии 940. Увеличенное воздушно-топливное отношение цилиндра обозначено отрезком линии 942.
Таким образом, можно установить, что крутящий момент цилиндра коррелирует с воздушно-топливным отношением цилиндра. Кроме того, на основании увеличения или уменьшения ожидаемого или требуемого крутящего момента двигателя можно определить отклонение воздушно-топливного отношения цилиндра.
Что касается Фиг. 10, на ней показан способ принятия решения, подавать или нет топливо для возобновления работы отключенных цилиндров с целью определения дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндра. Способ на Фиг. 10 может быть применен в сочетании со способом на Фиг. 4-6 для обеспечения последовательностей на Фиг. 7-8. В качестве альтернативы, способ на Фиг. 10 может быть основой для определения дисбаланса воздушно-топливного отношения цилиндра при использовании в качестве базы примерных значений крутящего момента двигателя.
На шаге 1002 способ 1000 определяет, присутствует или отсутствует запрос на переключение передачи или переключение передачи происходит. В одном примере способ 1000 может определить, присутствует ли запрос на переключение или оно происходит, на основе значения переменной в памяти. Переменная может менять свое состояние на основе данных о скорости транспортного средства и крутящем моменте по выбору водителя. Если способ 1000 решает, что переключение передачи запрошено или происходит, то ответ - «да», и способ 1000 переходит к шагу 1016. В ином случае ответ - «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1004. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры во время переключения передачи, можно уменьшить отклонение крутящего момента двигателя для улучшения отношения сигнал-шум крутящего момента двигателя.
На шаге 1004 способ 1000 решает, находится ли запрошенная частота вращения двигателя в требуемых пределах частоты вращения (например, 1000-3500 об/мин). В одном примере способ 1000 может определить частоту вращения двигателя на основании положения коленчатого вала двигателя или с помощью датчика частоты вращения. Если способ 1000 решает, что частота вращения двигателя находится в требуемых пределах, то ответ - «да», и способ 1000 переходит к шагу 1006. В ином случае ответ - «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры в случае, когда частота вращения двигателя находится вне требуемого диапазона, можно уменьшить отклонение крутящего момента двигателя для улучшения отношения сигнал-шум крутящего момента двигателя.
На шаге 1006 способ 1000 определяет, находится ли запрошенная величина замедления двигателя в требуемых пределах (например, менее 300 об/мин/с). В одном примере способ 1000 может определить величину замедления двигателя на основании положения коленчатого вала двигателя или с помощью датчика частоты вращения. Если способ 1000 определяет, что замедление двигателя находится в пределах требуемого диапазона, то ответ - «да», и способ 1000 переходит к шагу 1008. В ином случае ответ - «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры при темпе замедления двигателя, выходящем за пределы требуемого диапазона, можно уменьшить отклонение крутящего момента двигателя для улучшения отношения сигнал-шум крутящего момента двигателя.
На шаге 1008 способ 1000 определяет, находится ли нагрузка двигателя в требуемых пределах (например, между 0.1 и 0.6). В одном примере способ 1000 может определить нагрузку двигателя на основании данных датчика давления во впускном коллекторе или датчика массового расхода воздуха. Если способ 1000 определяет, что нагрузка двигателя находится в пределах требуемого диапазона, то ответ - «да» и способ 1000 переходит к шагу 1009. В ином случае ответ - «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры при нагрузке двигателя, выходящей за пределы требуемого диапазона, можно уменьшить отклонение крутящего момента двигателя для улучшения отношения сигнал-шум крутящего момента двигателя.
На шаге 1009 способ 1000 определяет, разомкнута или нет муфта преобразователя крутящего момента, и разблокирован или нет преобразователь крутящего момента. Если преобразователь крутящего момента разблокирован, турбина и насосное колесо преобразователя крутящего момента могут вращаться с разными скоростями. Частота вращения насосного колеса и турбины преобразователя крутящего момента могут служить показателями того, проходит или нет система привода через точку нулевого крутящего момента или находится в ней. Однако, если муфта преобразователя крутящего момента замкнута, выявление точки нулевого крутящего момента может быть менее ясным. Состояние муфты преобразователя крутящего момента может быть определено посредством датчика, или значение бита в памяти может выявить, разомкнута муфта преобразователя крутящего момента или нет. Если муфта преобразователя крутящего момента разомкнута, то ответ - «да» и способ 1000 переходит к шагу 1010. В ином случае ответ - «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1014. Таким образом, в некоторых примерах муфта преобразователя крутящего момента может получать команду на размыкание для разблокирования преобразователя крутящего момента в случае, когда требуется определить дисбаланс воздушно-топливного отношения цилиндра.
На шаге 1010 способ 1000 определяет абсолютную величину разности между частотой вращения насосного колеса и турбины преобразователя крутящего момента. Разность частоты вращения может служить показателем того, что двигатель проходит через точку нулевого крутящего момента, при том, что крутящий момент двигателя равен крутящему моменту системы привода. Во время замедления транспортного средства крутящий момент двигателя может быть уменьшен, и инерция транспортного средства может передать отрицательный крутящий момент от колес транспортного средства в систему привода транспортного средства. Следовательно, расстояние между шестернями транспортного средства по отношению к зазору между зубьями шестерен, может быть увеличено до такого размера, при котором они уже не смогут кратковременно пребывать в положительном зацеплении между собой, и затем зацепление будет происходить на противоположной стороне шестерен. Положение, при котором существует зазор между зубьями шестерен (например, зубья шестерен не находятся между собой в положительном зацеплении) представляет собой точку нулевого крутящего момента. Увеличение зазора между зубьями и следующее затем возобновление зацепления зубьев шестерен может приводить к резким скачкам крутящего момента системы привода, что может быть причиной ошибок в определении крутящего момента двигателя. Вследствие этого, может быть желательным не впрыскивать топливо в выбранные цилиндры в условиях точки нулевого крутящего момента во время действия режима ОТРЗ для уменьшения вероятности искажения при определении крутящего момента двигателя. Частота вращения насосного колеса преобразователя крутящего момента, величина которой находится в пределах пороговых значений частоты вращения турбины преобразователя крутящего момента (например, в пределах ±25 об/мин) может указывать на нахождение в точке нулевого крутящего момента или на прохождение через точку нулевого крутящего момента, при которой промежуток между шестернями увеличивается или зазор между зубьями шестерен растет. Вследствие этого, впрыск топлива может быть отложен до тех пор, пока система привода не пройдет точку нулевого крутящего момента, чтобы избежать возможности возникновения ошибок при вычислении крутящего момента двигателя. В качестве альтернативы впрыск топлива может быть приостановлен до тех пор, пока во время действия режима ОТРЗ зубья шестерен снова не войдут в зацепление после того, как система привода пройдет через точку нулевого крутящего момента. Способ 1000 переходит к шагу 1012 после определения абсолютной величины разности между частотой вращения насосного колеса и турбины преобразователя крутящего момента.
На шаге 1012 способ 1000 определяет, не превышает ли абсолютная величина разности между частотой вращения насосного колеса и турбины преобразователя крутящего момента свое пороговое значение (например, 50 об/мин). Если это так, то ответ - «да», и способ 1000 переходит к шагу 1014. В ином случае ответ - «нет», и способ 1000 переходит к шагу 1016.
На шаге 1014 способ 1000 устанавливает, что соблюдены условия для активации впрыска топлива в выбранные цилиндры двигателя во время действия режима ОТРЗ с целью определения воздушно-топливного дисбаланса цилиндра по крутящему моменту двигателя. Следовательно, один или несколько отключенных цилиндров двигателя могут быть вновь включены посредством впрыска и сжигания топлива в выбранных цилиндрах. Способ 1000 устанавливает для способа на Фиг. 4-6, что условия для впрыска топлива в выбранные отключенные цилиндры во время действия режима ОТРЗ присутствуют, и завершается.
На шаге 1016 способ 1000 устанавливает, что условия для активации впрыска топлива в выбранные цилиндры двигателя во время действия режима ОТРЗ с целью определения воздушно-топливного дисбаланса цилиндра не соблюдаются. Следовательно, один или несколько отключенных цилиндров двигателя продолжают оставаться отключенными до появления условий для впрыска топлива в отключенные цилиндры. В качестве дополнения, необходимо обратить внимание на то, что подача топлива в один или несколько цилиндров может быть остановлена, а затем возобновлена в ответ на изменение признака наличия условий для впрыска топлива от «присутствуют» до «не присутствуют», и позже снова на «присутствуют». В некоторых примерах анализ воздушно-топливного дисбаланса цилиндра начинают заново для цилиндров, получающих топливо, с тем чтобы величина крутящего момента цилиндра не была усреднена на основании величин крутящего момента двигателя, определенных до и после возникновения условий, при которых топливо не впрыскивают. Способ 1000 для способа на Фиг. 4-6 устанавливает, что условия для впрыска топлива в выбранные отключенные цилиндры во время действия режима ОТРЗ отсутствуют и завершается.
Таким образом, регулирование воздушно-топливного отношения без обратной связи может быть более унифицированным (например, воспроизводимым) от первой выбранной группы цилиндров ко второй выбранной группе цилиндров. Специалистам в данной области техники следует понимать, что другие подходящие условия и их комбинации могут быть применены для начала впрыска топлива в отключенные цилиндры во время события ОТРЗ. Например, впрыск топлива может быть начат через заранее заданный промежуток времени после определения того, что воздушно-топливное отношение отработавших газов беднее порогового значения воздушно-топливного отношения.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут быть использованы с разнообразными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Дополнительно, способы, раскрываемые в данном случае, могут быть сочетанием действий, выполняемых контроллером в физическом мире, и инструкций в контроллере. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.п. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут быть выполнены в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут быть пропущены. Также, указанный порядок обработки не обязателен для применения с целью достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память среды хранения машиночитаемых данных компьютера в управляющей системе двигателя, в которой раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, содержащей различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые в настоящей заявке, носят иллюстративный характер, и что данные конкретные примеры 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 раскрытия 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 «какой-либо» 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 раскрытия изобретения.