СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ НЕИСПРАВНОСТЕЙ РЕГУЛЯТОРА ДАВЛЕНИЯ ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ И СООТВЕТСТВУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДИАГНОСТИКИ
DIAGNOSTICS METHOD OF FAILURES OF EXHAUST GAS PRESSURE CONTROL, AND CORRESPONDING DIAGNOSTICS DEVICE

Изобретение относится к способу управления для диагностики неисправностей регулятора давления отработавших газов в соответствии с ограничительными частями независимых пунктов формулы изобретения.
В настоящее время законодательные положения, действующие в автомобильной отрасли, привели к росту требований к повышению экономии топлива и снижению уровня выбросов вредных веществ в современных автомобилях. Производителям приходится искать баланс между соблюдением этих законодательных положений и пожеланиями потребителей, которые хотят иметь мощный автомобиль, обеспечивающий динамичный стиль вождения.
Во многих типах двигателей используется регулятор давления отработавших газов, обеспечивающий противодавление (обратное давление) в системе отработавших газов, например, для повышения тормозного усилия четырехтактного или двухтактного двигателя внутреннего сгорания. Кроме того, обратное давление, создаваемое регулятором давления отработавших газов, может быть использовано для увеличения возвращения газов на сторону всасывания двигателя с системой рециркуляции отработавших газов. Обратное давление также может использоваться для более быстрого нагрева двигателя при его запуске. Чтобы не снижался КПД двигателя, обычно регулятор давления отработавших газов устанавливают по потоку ниже системы турбонаддува.
Регулятор давления отработавших газов, например дроссельная заслонка, может работать с датчиком давления, установленным между турбиной системы турбонаддува и этой заслонкой. В настоящее время существует проблема, связанная с невозможностью определения возможного источника неисправности: заслонки или датчика давления. Например, если в результате неисправности датчик давления показывает низкое давление, то система будет закрывать дроссельную заслонку, что может приводить к серьезному повреждению двигателя.
Целью изобретения является улучшение способа диагностики неисправностей регулятора давления отработавших газов.
Цели изобретения достигаются с использованием признаков независимых пунктов формулы изобретения. Другие пункты формулы изобретения и описание раскрывают предпочтительные варианты осуществления изобретения.
В настоящем изобретении предлагается способ диагностики неисправностей регулятора давления отработавших газов, обеспечиваемого в системе отработавших газов, соединенной с двигателем внутреннего сгорания с турбонаддувом, включающий: задание торможения двигателем; измерение обратного давления в системе отработавших газов с помощью датчика обратного давления при задании торможения двигателем; измерение давления наддува с помощью датчика наддува при задании торможения двигателем; сравнение измеренных величин обратного давления и давления наддува с записанными (хранящимися) значениями обратного давления и давления наддува для определения неисправности регулятора давления отработавших газов или датчика обратного давления.
Достоинством предлагаемого в настоящем изобретении способа является обеспечение более надежной и точной диагностики.
Другое достоинство заключается в упрощении нахождения неисправностей в системе.
Еще одним достоинством настоящего изобретения является минимизация возможности повреждения двигателя из-за неисправности системы.
В частных вариантах осуществления изобретения датчик обратного давления устанавливают между регулятором давления отработавших газов и турбоагрегатом, или в коллекторе отработавших газов, по потоку выше турбоагрегата.
Датчик давления наддува устанавливают во впускном коллекторе или датчик давления наддува устанавливают между компрессором турбоагрегата и впускным клапаном двигателя внутреннего сгорания.
В другом варианте осуществления изобретения используется дополнительно предупреждение оператора, если неисправен регулятор давления или датчик обратного давления.
Достоинство этого варианта заключается в том, что неисправность может быть найдена не только во время технического обслуживания транспортного средства, но так же и путем предупреждения его водителя, что в системе что-то работает неправильно. Водитель может принять решение о дальнейших действиях, например, об остановке двигателя. Остановка двигателя может быть также выполнена автоматически, в зависимости от серьезности проблемы.
В другом варианте осуществления изобретения определяется, что датчик обратного давления неисправен, если измеренная величина обратного давления ниже заданного значения, и измеренная величина давления наддува также ниже заданного значения.
Еще в одном варианте осуществления изобретения определяется, что регулятор давления неисправен, если измеренная величина обратного давления ниже заданного значения, и измеренная величина давления наддува выше заданного значения.
В другом варианте осуществления изобретения определяется, что датчик обратного давления неисправен, если измеренная величина обратного давления выше заданного значения, и измеренная величина давления наддува также выше заданного значения.
Еще в одном варианте осуществления изобретения определяется, что регулятор давления неисправен, если измеренная величина обратного давления выше заданного значения, и измеренная величина давления наддува ниже заданного значения.
Достоинства вышеуказанных вариантов заключаются в том, что различные причины неисправностей могут быть разделены путем сравнения измеренных величин обратного давления и давления наддува.
В настоящем изобретении предлагается также устройство диагностики неисправностей регулятора давления отработавших газов, обеспечиваемого в системе отработавших газов, соединенной с двигателем внутреннего сгорания с турбонаддувом, содержащее: средство задания торможения двигателем; средство измерения обратного давления в системе отработавших газов с помощью датчика обратного давления при задании торможения двигателем; средство измерения давления наддува с помощью датчика наддува при задании торможения двигателем; средство сравнения измеренных величин обратного давления и давления наддува с записанными значениями обратного давления и давления наддува для определения неисправности регулятора давления отработавших газов или датчика обратного давления.
В частном варианте осуществления изобретения устройство дополнительно содержит средство предупреждения оператора, если неисправен регулятор давления или датчик обратного давления.
В настоящем изобретении предлагается также транспортное средство, в котором используется описанный способ или содержащее описанное выше устройство.
Сущность изобретения, его особенности и достоинства можно лучше всего понять из нижеприведенного подробного описания некоторых вариантов осуществления изобретения, которые не ограничивают его объем, со ссылками на чертеж, на котором схематично показан вид варианта осуществления системы регулятора давления отработавших газов в соответствии с изобретением.
Чертеж является всего лишь схематической иллюстрацией, не предназначенной для точного отображения конкретных характеристик изобретения. Кроме того, чертеж предназначен для представления только типичного варианта осуществления изобретения и поэтому не должен рассматриваться как указание, ограничивающее объем изобретения.
На фигуре показан вариант осуществления системы 100 регулятора давления отработавших газов в соответствии с настоящим изобретением. Такая система 100 содержит двигатель 120 внутреннего сгорания, датчик 110 давления наддува, датчик 130 обратного давления, регулятор 140 давления, контур 150 системы рециркуляции отработавших газов, блок 160 селективной каталитической реакции. Датчик 110 давления наддува измеряет давление наддува, создаваемое турбонагнетателем, во впускном коллекторе двигателя. Турбонагнетатель может представлять собой одноступенчатый или двухступенчатый (последовательный или параллельный) турбоагрегат, турбину с изменяемой геометрией или турбокомпаундный агрегат, или же сочетания указанных устройств. Двигатель внутреннего сгорания может быть дизельным двигателем, работающим автономно или в сочетании с другими источниками энергии, такими как электрические двигатели, то есть, с использованием гибридной технологии.
Датчик 130 обратного давления измеряет величину обратного давления в системе отработавших газов между регулятором 140 давления и турбоагрегатом. В другом варианте датчик может быть расположен выше турбины по потоку, то есть, в выпускном коллекторе. Может использоваться регулятор 140 давления с дроссельной заслонкой, как показано на фигуре, или же с другим устройством регулирования прохода для потока отработавших газов на выходе двигателя. Такое устройство может представлять собой сдвижную перегородку, движущийся поршень и т.п.Для обеспечения работы таких устройств может использоваться электрический, гидравлический или пневматический привод.
Ниже регулятора обратного давления по потоку могут быть расположены системы последующей обработки отработавших газов, такие как каталитический нейтрализатор, сажевый фильтр, блок селективной каталитической реакции и блок катализатора очистки.
Между регулятором 140 давления отработавших газов и впускным коллектором в соответствии с известными технологиями может быть встроен контур системы 150 рециркуляции отработавших газов с клапаном (не показан).
Если величина обратного давления, измеряемого датчиком 130, слишком мала, то есть, ниже заданного порогового значения, которое зависит от конфигурации системы обработки отработавших газов и от режима работы двигателя, например, от нагрузки двигателя, которая может находиться в диапазоне от 0 до 50 кПа, или величина давления равна нулю, то причина неисправности заключается в том, что регулятор 140 давления находится в открытом положении (независимо от действительного положения механических компонентов).
Первая возможная причина может заключаться в том, что регулятор давления заклинило в открытом или полуоткрытом положении, когда было задано торможение двигателем. Открытое положение регулятора 140 давления будет означать, что давление, измеряемое датчиком 130 обратного давления, будет иметь низкую величину. Измерение физического положения заслонки отсутствует.
Вторая возможная причина может заключаться в том, что датчик 130 обратного давления засорился или имеет электрическую неисправность, которая будет определяться системой как разрыв цепи или короткое замыкание.
В случае засорившегося датчика давления измеренная им величина давления будет слишком мала, например, в диапазоне от 0 до 50 кПа, что может приводить к повышенному давлению в воздушном цилиндре, пока не будет достигнуто максимальное давление. На практике это может приводить к очень высокому обратному давлению, в результате чего двигатель может быть поврежден. Водитель будет вначале удовлетворен, поскольку сила торможения будет увеличиваться, и, возможно, не заметит неисправности, пока двигатель не выйдет из строя. Для предотвращения такой ситуации может использоваться безопасный режим, в котором управление заслонкой будет осуществляться в разомкнутом контуре, независимо от величины, измеренной датчиком, и будет использоваться низкое обратное давление.
Для различения указанных двух типов неисправностей может использоваться давление наддува. Если давление наддува высокое, то дроссельная заслонка действительно открыта. Если давление наддува низкое, то дроссельная заслонка действительно закрыта, а датчик засорен. Высокое и низкое давления наддува очень сильно зависят от системы.
Давление наддува должно считаться высоким, если оно выше нормального рабочего диапазона в контролируемой рабочей зоне, которая имеет определенные характеристики, подходящие для контроля давления наддува, такие как высокий заданный и/или действительный крутящий момент, создаваемый двигателем.
Давление наддува должно считаться низким, если оно ниже нормального рабочего диапазона в контролируемой рабочей зоне, которая имеет определенные характеристики, подходящие для контроля давления наддува, такие как высокий заданный и/или действительный крутящий момент, создаваемый двигателем.
Датчик обратного давления может быть установлен между регулятором давления отработавших газов и турбоагрегатом. Датчик обратного давления может быть также установлен в выпускном коллекторе по потоку выше турбоагрегата.
Датчик давления наддува может быть установлен во впускном коллекторе. Кроме того, датчик давления наддува может быть также установлен между компрессором турбоагрегата и впускным клапаном двигателя внутреннего сгорания.
При другом типе неисправности измеренное обратное давление имеет слишком большую величину, что указывает на заклинивание регулятора давления в закрытом положении.
Первая возможная причина может заключаться в том, неисправный датчик обратного давления измеряет слишком высокое давление по сравнению с заданным давлением для осуществления торможения двигателем, что указывает на закрытое положение регулятора давления, в результате чего будет обеспечиваться очень низкая эффективная мощность торможения.
Вторая возможная причина может заключаться в том, что заслонка механически заклинена в закрытом или полузакрытом положении. Это наиболее важная неисправность, которая должна быть обнаружена, поскольку возникает высокая вероятность повреждения двигателя и системы последующей обработки отработавших газов.
Для различения этих двух типов неисправностей может использоваться давление наддува.
Если давление наддува в процессе работы двигателя в норме, то есть в заданной контролируемой зоне измеренная величина давления наддува соответствует ожидаемой величине, то регулятор давления открыт, и датчик обратного давления дает неверную информацию. В этом случае эффективная мощность торможения будет снижаться, что может быть не так серьезно как в случае предыдущей неисправности.
Если давление наддува в процессе работы двигателя будет низким, то есть в заданной контролируемой зоне измеренная величина давления наддува ниже ожидаемой величины, то регулятор давления действительно находится в закрытом или полузакрытом положении.
Если регулятор давления находится в полузакрытом положении, то это должно быть зафиксировано, и водитель должен быть предупрежден (высокие температуры, повышенный расход топлива и т.п.). Должен использоваться безопасный режим, и это приведет к пониженной заданной величине обратного давления, примерно 30-50%, для предотвращения слишком высокого обратного давления отработавших газов, которое может привести к повреждению двигателя.