Способ (варианты) и система для диагностики системы охлаждения
METHOD (EMBODIMENTS) AND SYSTEM FOR DIAGNOSING COOLING SYSTEM

Область техники
Настоящее изобретение относится к способу диагностики системы охлаждения двигателя.
Известный уровень техники и краткое изложение сущности изобретения В двигателях транспортных средств используются системы охлаждения для удаления избыточного тепла, создаваемого в процессе сгорания, с целью повышения кпд двигателя и предотвращения его перегрева. Во многих системах охлаждения используется, в отличие от систем воздушного охлаждения, охлаждающая жидкость, что позволяет удалять из двигателя более значительные объемы тепла благодаря существенно большей тепловой массе охлаждающей жидкости по сравнению с воздухом. Однако в системах жидкостного охлаждения могут происходить утечки, способные приводить к перегреву двигателя и ухудшению характеристик его компонентов.
Для выявления погрешностей и отказов в системах охлаждения двигателей были разработаны различные способы диагностики системы охлаждения. В документе US 8,370,052 раскрыт алгоритм диагностики системы охлаждения, который реализуется в процессе пуска с целью выяснить, имела ли место погрешность в работе системы охлаждения. Однако может оказаться так, что утечки в системе охлаждения, раскрытой в документе US 8,370,052, останутся невыявленными по целому ряду причин, среди которых условия внешней среды, а также размеры, местоположение и/или тип утечки охлаждающей жидкости. Так, например, может оказаться более затруднительным обнаружение менее значительной утечки, которую можно объяснить ожидаемыми колебаниями давления в системе охлаждения. Кроме того, из-за реализации алгоритма диагностики системы охлаждения только на этапе пуска ограничивается временной период, в течение которого возможно обнаружение погрешностей системы охлаждения, что приводит к уменьшению вероятности выявления погрешности.
Авторы настоящего изобретения разработали новую методику выполнения диагностики систем охлаждения. По существу, в соответствии с одним из решений, предложен способ управления работой системы охлаждения двигателя. Способ включает в себя контроль температурного профиля охлаждающей жидкости после останова двигателя и индикацию уровня охлаждающей жидкости на основе ее температурного профиля, определенного после останова двигателя, - так, например, способ может включать в себя индикацию уровня охлаждающей жидкости для оператора. В результате становится возможным выявление утечек охлаждающей жидкости во время останова двигателя, благодаря чему удлиняется временной интервал, в течение которого возможно обнаружение утечек. Вследствие этого снижается вероятность перегрева двигателя. Кроме того, при использовании температурного профиля охлаждающей жидкости после останова двигателя для выявления погрешностей системы охлаждения удается обнаруживать с помощью программы диагностики менее значительные утечки охлаждающей жидкости по сравнению с известными диагностическими программами благодаря предсказуемому профилю снижения температуры охлаждающей жидкости во время останова. Следовательно, при использовании профиля снижения температуры охлаждающей жидкости достигается более качественная диагностика системы охлаждающей жидкости. Кроме того, благодаря выявлению утечек охлаждающей жидкости во время останова двигателя повышается вероятность распознавания водителем транспортного средства показаний низкого уровня охлаждающей жидкости и последующего ремонта системы охлаждения. В соответствии с одним из вариантов, показания низкого уровня охлаждающей жидкости могут также основываться на условиях внешней среды, что позволяет еще более повысить точность диагностики.
Перечисленные выше и другие преимущества и признаки настоящего изобретения с очевидностью явствуют из нижеследующего детального описания, которое может рассматриваться как само по себе, так и в сочетании с приложенными чертежами.
Следует понимать, что приведенное выше краткое изложение представляет собой лишь упрощенный сводный перечень принципов, которые будут разъяснены в нижеследующем описании более детально. Оно не подразумевает выявление ключевых или существенных признаков заявляемого объекта, объем охраны которого определяется исключительно формулой изобретения, следующей за детальным описанием. Кроме того, заявляемый объект не ограничивается теми вариантами осуществления, с помощью которых устраняются те или иные недостатки, указанные выше или в любой из частей данного описания. Отметим также, что, вышеперечисленные проблемы выявлены изобретателями в рамках данного описания и не могут быть признаны известными.
Краткое описание чертежей
фиг. 1 представляет собой схематическое изображение двигателя и системы охлаждения этого двигателя;
фиг. 2 иллюстрирует способ управления системой охлаждения двигателя;
фиг.3 иллюстрирует другой способ управления системой охлаждения двигателя;
фиг. 4-6 представляют собой графики, отображающие различные температурные профили охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя.
Детальное описание
Ниже раскрывается способ управления работой системы охлаждения двигателя. Способ может включать в себя контроль температурного профиля охлаждающей жидкости после останова двигателя и индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости на основе температурного профиля охлаждающей жидкости. В соответствии с одним из вариантов, температурный профиль охлаждающей жидкости можно сравнивать с некоторым прогнозируемым температурным профилем, чтобы выяснить, является ли уровень охлаждающей жидкости низким. Следует иметь в виду, что прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости может быть точно определен, перед тем как приступать к контролю этого профиля, на основе опытных данных, вводимых в уравнение снижения (например, уравнение экспоненциального снижения), моделирующее кривую охлаждающей жидкости с целью определения постоянной времени в уравнении. Однако возможно использование и других методов для расчета прогнозируемого температурного профиля охлаждающей жидкости. Выполняя такое сравнение, можно легко выявить даже незначительные утечки охлаждающей жидкости благодаря точности уравнения снижения. В результате повышается качество диагностики системы охлаждения.
На фиг. 1 дано схематическое изображение системы 10 охлаждения двигателя. Система 10 содержит двигатель 12, имеющий цилиндр 14 и входящий в состав транспортного средства 5. Однако рассмотрена возможность использования и двигателя с несколькими камерами сгорания или цилиндрами. В качестве двигателя 110 может использоваться двигатель любого подходящего типа, включая бензиновый или дизельный. Каждый цилиндр рассчитан таким образом, чтобы поступление в него воздуха и выброс из него выхлопных газов происходили, по меньшей мере, через, соответственно, один впускной клапан 16 и один выпускной клапан 18. С цилиндром 14 может быть также соединено устройство зажигания 19. Это устройство зажигания 19 рассчитано таким образом, чтобы обеспечивалась подача искры зажигания для воспламенения топливно-воздушной смеси в цилиндре. Однако, в соответствии с другими вариантами, можно обойтись и без устройства зажигания 19, и тогда двигатель рассчитывают с возможностью выполнения воспламенения от сжатия.
Двигатель 12 может быть снабжен турбонагнетателем 120, который включает в себя компрессор 122, соединенный с турбиной 124. Компрессор 122 рассчитан таким образом, чтобы обеспечить наддув в цилиндр 14 (показано стрелкой 126). Можно установить дроссель 162 во впускной магистрали 126, которая соединяет компрессор с впускным клапаном 16. Дроссель 162 рассчитан таким образом, чтобы обеспечивалось регулирование количества всасываемого воздуха, поступающего в цилиндр 14. Кроме того, турбину 124 рассчитывают таким образом, чтобы она приводила в действие компрессор 122 с использованием энергии, извлекаемой из потока выхлопных газов через нее. В соответствии с другими вариантами, компрессор 112 может приводиться в действие за счет мощности вращения коленчатого вала и, следовательно, может быть включен в состав компрессора наддува.
В состав охлаждающего контура 20 системы охлаждения 10 входит ряд проходящих через двигатель каналов для охлаждающей жидкости (не показаны). В соответствии с одним из вариантов, эти каналы для охлаждающей жидкости могут быть предусмотрены в охлаждающей рубашке головки блока цилиндров и/или самого блока цилиндров. Таким образом, каналы для охлаждающей жидкости могут проходить через головку блока цилиндров и/или сам блок цилиндров.
Подача охлаждающей жидкости в двигатель 12 осуществляется по соответствующему подводящему патрубку 22. Как говорилось выше, охлаждающая жидкость может циркулировать по каналам в двигателе 12 с извлечением из него тепла. Ее отвод из двигателя 12 осуществляется по соответствующему отводящему патрубку 24. В соответствии с другими вариантами, система охлаждения может включать в себя два или большее количество подводящих и/или отводящих патрубков.
Система охлаждения 10 содержит первый насос 26, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечить циркуляцию охлаждающей жидкости через эту систему охлаждения 10. В рассматриваемом здесь примере первый насос 26 помещен непосредственно перед патрубком 22 для подвода охлаждающей жидкости. Однако предусмотрены и иные варианты размещения первого насоса 26 в системе охлаждения 10. Имеется магистраль 27 для подачи охлаждающей жидкости, соединенная с выпускным патрубком 29 первого насоса 26 и с патрубком 22 для подвода охлаждающей жидкости.
В состав системы охлаждения 10 входит также термостат 28. Термостат 28 рассчитан таким образом, чтобы можно было регулировать расход поступающей через него охлаждающей жидкости, исходя из температуры этой жидкости. Таким образом, термостат выполняет в принципе функции температурного датчика и клапана. В рассматриваемом здесь примере термостат 28 располагается непосредственно перед первым насосом 26. Однако предусмотрены и другие варианты размещения термостата в системе охлаждения. Как видно на схеме, выход термостата 28 соединен с магистралью 30 охлаждающей жидкости, которая, в свою очередь, соединена с впускным патрубком 31 первого насоса 26. Кроме того, термостат 28 имеет первый впускной патрубок 31, в который поступает охлаждающая жидкость из магистрали 32 охлаждающей жидкости, соединенной с выпускным патрубком 34 теплообменника 48, и второй впускной патрубок 36, в который поступает охлаждающая жидкость из обводной линии 38 первого теплообменника, соединенной с выпускным патрубком 24 охлаждающей жидкости двигателя 12. У термостата 28 имеется также третий впускной патрубок 40, в который поступает охлаждающая жидкость из магистрали 42 охлаждающей жидкости, соединенной со вторым теплообменником 44 (например, радиатором отопителя, обогревателем кабины), который будет описан более детально ниже. В системе охлаждения 10 предусмотрена магистраль 46 охлаждающей жидкости для соединения выпускного патрубка 24 охлаждающей жидкости двигателя 12 с первым теплообменником 48 (например, радиатором). Первый теплообменник 48 рассчитан таким образом, чтобы обеспечивался отвод тепла из протекающей через него охлаждающей жидкости. Как показано на схеме, в системе охлаждения 10 может быть предусмотрен вентилятор 50 (например, вентилятор теплообменника) для регулирования расхода воздуха, поступающего в первый теплообменник 48, с целью увеличения или уменьшения теплопередачи от охлаждающей жидкости, циркулирующей через первый теплообменник 48, в окружающий воздух.
Кроме того, система охлаждения 10 содержит перепускной клапан 52 теплообменника. Перепускной клапан 52 теплообменника рассчитан таким образом, чтобы можно было регулировать (увеличивать/уменьшать и давать возможность/препятствовать) расход охлаждающей жидкости в обводной линии 38 теплообменника. Таким образом, перепускной клапан 52 теплообменника может регулировать количество охлаждающей жидкости, поступающей в первый теплообменник 48.
Имеется магистраль 54 охлаждающей жидкости, соединенная с перепускным клапаном 52 теплообменника и впускным патрубком 56 первого теплообменника 48. Благодаря этой магистрали 54 охлаждающая жидкость может поступать в теплообменник, при этом создается возможность отвода тепла из охлаждающей жидкости. Система охлаждения 10 дополнительно включает в себя расширительный бачок 58. Расширительный бачок 58 рассчитан таким образом, чтобы обеспечивался отвод газа из протекающей через него охлаждающей жидкости. Предусмотрена магистраль 60 охлаждающей жидкости, соединенная с расширительным бачком 58 и выпускным патрубком 34 первого теплообменника 48. Еще одна магистраль 62 охлаждающей жидкости соединена с расширительным бачком 58 и магистралью 32 охлаждающей жидкости. Следует иметь в виду, что охлаждающая жидкость течет по магистралям 32, 60 и 62. Имеется магистраль 63 отвода газа, соединенная с выпускным патрубком 24 охлаждающей жидкости двигателя 12 и расширительным бачком 58. К этой магистрали 63 присоединен обратный клапан 65. Обратный клапан 65 рассчитан таким образом, чтобы он открывался, когда давление в магистрали отвода газа превысит пороговое значение. Благодаря этому обеспечивается отвод газа из патрубка 24 для отвода охлаждающей жидкости.
Имеется магистраль 64 охлаждающей жидкости, соединенная с отводящим патрубком 24 двигателя, по которой охлаждающая жидкость поступает к клапану 66. Говоря конкретнее, охлаждающая жидкость, циркулирующая в магистрали 64, поступает в первый впускной патрубок 68 клапана 66. Кроме того, клапан 66 имеет второй впускной патрубок 70, в который поступает охлаждающая жидкость из магистрали 72 охлаждающей жидкости, соединенной со вторым теплообменником 44.
Клапан 66 имеет также выпускной патрубок 74, соединенный с магистралью 76 охлаждающей жидкости, по которой эта жидкость подается во второй насос 78 (например, вспомогательный насос). Второй насос 78 рассчитан таким образом, чтобы обеспечивалась циркуляция охлаждающей жидкости через систему охлаждения 10. Второй насос 78 имеет выпускной патрубок 80, соединенный с магистралью 82 охлаждающей жидкости, которая соединена с электронагревателем 84. Электронагреватель 84 рассчитан таким образом, чтобы можно было повышать температуру протекающей через него охлаждающей жидкости. Следует иметь в виду, что электронагреватель 84 может включаться в процессе прогрева и/или во время останова. Благодаря этому становится возможной подача теплой охлаждающей жидкости во второй теплообменник 44 на этапе холодного пуска. Имеется магистраль 86 охлаждающей жидкости, соединенная с выходным патрубком 88 электронагревателя 84 и впускным патрубком 90 второго теплообменника 44. В качестве второго теплообменника 44 можно использовать теплообменник кабины, рассчитанный таким образом, чтобы обеспечивалась подача тепла в кабину 150 транспортного средства 5. Второй теплообменник 44 имеет выпускной патрубок 92. Предусмотрен клапан 93, соединенный с магистралью 72 охлаждающей жидкости. Клапан 84 рассчитан таким образом, чтобы обеспечить регулирование (например, увеличение/уменьшение и разрешение/запрет) расхода охлаждающей жидкости, поступающей в магистраль 72 охлаждающей жидкости и в магистраль 96 охлаждающей жидкости, по которой эта жидкость подается в третий впускной патрубок термостата 28. Предусмотрена магистраль 73 охлаждающей жидкости, соединенная с клапаном 75 рециркуляции выхлопных газов (РВГ)- Таким образом, в магистраль 73 охлаждающей жидкости может поступать охлаждающая жидкость, циркулирующая через клапан РВГ 75 или вблизи от него. Клапан РВГ 75 может быть рассчитан таким образом, чтобы расход рециркулируемых выхлопных газов в двигателе. Магистраль 73 охлаждающей жидкости соединена с клапаном 77, рассчитанным таким образом, чтобы регулировать количество охлаждающей жидкости, поступающей из магистрали 73 в магистраль 96.
С двигателем 12 соединен температурный датчик 98. Имеется также температурный датчик 99, соединенный с магистралью 86 охлаждающей жидкости. Кроме того, может быть предусмотрен температурный датчик 97, соединенный с первым насосом 96. Следует иметь в виду, что, в соответствии с другими вариантами, в системе охлаждения 10 может использоваться только один из температурных датчиков 97, 98 и 99. Температурные датчики 97, 98 и 99 рассчитаны таким образом, чтобы вырабатывать сигналы в электронный контроллер 100. Исходя из этих сигналов, контроллер 100 определяет температурный профиль охлаждающей жидкости. Таким образом, температурный профиль охлаждающей жидкости может быть определен на основе сигналов температурных датчиков. Указанный контроллер 100 также входит в состав системы охлаждения 10. К контроллеру 100 могут быть подключены разнообразные исполнительные органы и дополнительные датчики. Если говорить конкретнее, контроллер 100 рассчитан таким образом, чтобы управлять работой устройства зажигания 19, первого насоса 26, второго насоса 78, вентилятора 50, клапана 52, клапана 66, клапана 94, клапана РВГ 75, клапана 77, топливной форсунки 160, дросселя 162 и/или турбонагнетателя 122. Таким образом, контроллер обеспечивает регулирование производительности вышеупомянутых насосов и вентилятора, а также расхода среды через вышеупомянутые клапаны.
В рассматриваемом примере контроллер 100 включает в себя электронный блок управления, состоящий из одного или более устройств 110 ввода-вывода, центральный процессор (ЦП) 108, постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) 112, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 114 и энергонезависимое запоминающее устройство (ЭНЗУ) 116. В контроллер 100 двигателя могут поступать различные сигналы от датчиков, подключенных к двигателю 10, в том числе результаты измерения массового расхода всасываемого воздуха (МРВ) от датчика расхода воздуха (не показан); сигнал от температурного датчика 98; сигнал соотношения топливо-воздух в выхлопных газах от датчика выхлопных газов (не показан); сигнал от устройства 132 ввода данных оператором, приводимого в действие оператором 130; сигнал от датчика 134 положения педали (ПП) и пр. Кроме того, контроллер 100 двигателя обеспечивает контроль и регулирование положения различных исполнительных органов на основе сигналов, принимаемых от различных датчиков. В числе этих исполнительных органов можно назвать, в частности, дроссель (не показан), впускной клапан 16, выпускной клапан 18, устройство зажигания 19, первый насос 26, вентилятор 50, второй насос 78, клапан 52, клапан 66, клапан 94, клапан РВГ 75, клапан 77, турбонагнетатель 122 (например, компрессор 122 и турбину 1124), топливную форсунку 160, дроссель 162 и др. ПЗУ-носитель 112 может быть запрограммирован машиночитаемыми данными, которые представляют собой команды, выполняемые процессором 108, для реализации описываемых ниже способов, а также их иных модификаций, которые предусмотрены, но отдельно здесь не перечисляются.
В состав системы 10 охлаждения двигателя дополнительно включен индикатор 152 низкого уровня охлаждающей жидкости, помещенный в кабине 150. Индикатор 152 уровня охлаждающей жидкости может включать в себя, по меньшей мере, один из двух компонентов - визуального индикатора (например, лампочки, графиков на дисплее и пр.) и звукового индикатора (например, динамика). Благодаря этому имеется возможность оповещения оператора о возможных погрешностях системы охлаждения.
В соответствии с одним из вариантов, контроллер 100 может быть рассчитан таким образом, чтобы определять ряд прогнозируемых кривых охлаждающей жидкости. Так, например, возможен сбор опытных данных при разных температурах окружающей среды, когда начальная температура охлаждающей жидкости двигателя поддерживается постоянной для каждого набора собранных опытных данных, касающихся кривой охлаждающей жидкости. Так, например, начальная температура охлаждающей жидкости двигателя может быть равной 200°F, значения падения температуры в отдельные интервалы времени могут собираться при разных температурах окружающей среды (например, 40°F, 60°F, 80°F и 100°F). Таким образом, опытные данные могут включать в себя ряд температур охлаждающей жидкости в различные интервалы времени. Следует иметь в виду, что эти опытные данные можно собирать в то время, когда система охлаждения функционирует в требуемом режиме и с уровнем охлаждающей жидкости, превышающим пороговое значение. Опытные данные могут вводиться в уравнение экспоненциального снижения с целью определения прогнозируемых профилей охлаждения, и в частности, постоянной времени для уравнения экспоненциального снижения. В соответствии с одним из вариантов, для определения постоянных времени можно использовать следующее уравнение экспоненциального снижения:
где а=(ТОЖД - ТОВ) при отключении зажигания,
ТОЖД - температура охлаждающей жидкости двигателя,
ТОВ - температура окружающего воздуха,
tc - постоянная времени.
Постоянные времени могут определяться для разных температур окружающего воздуха после сбора опытных данных. Эти постоянные времени можно определять путем ввода опытных данных в уравнение экспоненциального снижения. Так, например, постоянные времени при 40°F, 60°F, 80°F и 100°F может быть определены с помощью уравнения экспоненциального снижения после того, как опытные данные будут введены в это уравнение. Таким образом, следует понимать, что постоянные времени могут быть возвращены и сохранены в контроллере 100 (например, блоке управления трансмиссией /БУТ/). С помощью сохраненных кривых охлаждения можно прогнозировать, когда ТОЖД=ТОВ. Например, если окружающая температура равна 80°F, а начальная ТОЖД=200°F при отключении зажигания, то по кривой охлаждения можно будет прогнозировать, что через 7 часов ТОЖД сравняется с ТОВ, если в системе охлаждения не произошло утечки охлаждающей жидкости. Однако если в этой системе имеют место утечки, то падение ТОЖД будет намного меньшим. Таким образом, появляется возможность определить единое пороговое значение падения ТОЖД, которое будет указывать на утечку охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Порог падения ТОЖД может выражаться в терминах ТОЖД и в некоторой временной величине.
Кроме этого, контроллер 100 может быть выполнен с возможностью получения питания после останова (например, отключения зажигания), что позволит выполнить программу диагностики системы охлаждения. Также контроллер 100 может быть выполнен с возможностью определения температуры охлаждающей жидкости. В соответствии с одним из вариантов, температурный профиль охлаждающей жидкости включает в себя два или более значений температуры в разные интервалы времени. Кроме того, температурный профиль охлаждающей жидкости может быть определен на основе сигналов от одного или более имеющихся в двигателе температурных датчиков типа температурного датчика 98, соединенного с двигателем 12, и/или другого температурного датчика, погруженного в охлаждающую жидкость. При использовании температурного датчика 98 температуру охлаждающей жидкости двигателя можно вывести из сигнала от температурного датчика. Кроме того, контроллер 100 может быть рассчитан таким образом, чтобы обеспечить индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости, исходя из температурного профиля охлаждающей жидкости, определенного после останова двигателя. Так, например, температурный профиль охлаждающей жидкости можно сравнить с прогнозируемым температурным профилем охлаждающей жидкости, с тем чтобы определить, когда производится индикация низкого уровня охлаждающей жидкости. Следует иметь в виду, что прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости может быть определен из постоянных времени, хранящихся в контроллере. Однако были разработаны и другие способы хранения прогнозируемого температурного профиля охлаждающей жидкости. В соответствии с одним из вариантов, прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости включают в набор прогнозируемых температурных профилей охлаждающей жидкости, которые были заранее определены и сохранены в памяти контроллера, как об этом было сказано выше.
Далее, в соответствии с одним из вариантов, контроллер выполнен с возможностью получения питания после останова двигателя и определения температурного профиля охлаждающей жидкости в ответ на какой-либо факт останова двигателя, или на ситуацию, когда теплообменник в кабине генерирует тепло в количестве, меньшем, чем пороговое значение. Таким образом, для запуска программы диагностики можно использовать факт останова двигателя или уменьшение теплоотдачи в кабине. В соответствии с еще одним вариантом, индикация низкого уровня охлаждающей жидкости может сопровождаться генерацией диагностического кода неисправности (например, единого диагностического кода неисправности). В соответствии со следующим вариантом, в ответ на индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости можно предпринять одно или большее количество следующих действий: уменьшить выходную мощность двигателя во время его последующего пуска; прекратить работу двигателя до прекращения индикации низкого уровня охлаждающей жидкости; ограничить наддув, подаваемый в двигатель компрессором, во время его последующего пуска; уменьшить расход воздуха, всасываемого в двигатель, во время его последующего пуска; ограничить впрыск топлива в двигатель; предотвратить запаздывание зажигания во время последующего пуска двигателя. В соответствии с другими вариантами, можно в ответ на индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости выполнить два или большее количество из перечисленных выше действий. Так, например, во время последующего пуска двигателя можно ограничить наддув двигателя и предотвратить запаздывание зажигания. Кроме того, такие действия могут выполняться, в соответствии с одним из вариантов, при наложении временных интервалов и, в соответствии с другими вариантами, в отсутствие наложения временных интервалов. Следует иметь в виду, что возможно координирование таких действий с целью снижения вероятности перегрева двигателя (например, путем поддержания температуры двигателя на уровне ниже порогового значения). Так, например, можно уменьшить расход воздуха, всасываемого в двигатель, на величину, пропорциональную уменьшению впрыска топлива. В результате удастся улучшить работу двигателя и увеличить срок его службы.
Отметим, что двигатель 12 может быть также снабжен системой подача топлива, которую рассчитывают таким образом, чтобы топливо поступало в цилиндр 14. Так, например, имеется инжектор 160 прямого впрыска топлива, соединенный с цилиндром 14 и обеспечивающий подачу в указанный цилиндр дозированного количества топлива. Кроме того, может быть предусмотрена система впуска и выхлопа для обеспечения, соответственно, циркуляции всасываемого воздуха в цилиндр двигателя и приема выхлопных газов из цилиндра двигателя.
На фиг. 2 иллюстрируется способ 200 управления работой системы охлаждения двигателя. Способ 200 может быть реализован с помощью системы 10 охлаждения двигателя, описанной выше при рассмотрении фиг. 1, или другой пригодной для этой цели системы охлаждения двигателя.
На этапе 201 в рамках способа определяют, необходимо ли выполнение программы диагностики системы охлаждения. Следует иметь в виду, что для запуска программы диагностики можно использовать какой-нибудь факт останова двигателя (например, отключение зажигания). В порядке дополнения или альтернативы для запуска программы диагностики можно использовать теплоотдачу в кабине. Так, например, когда теплоотдача в кабине становится меньше порогового значения, можно приступать к выполнению программы диагностики системы охлаждения.
Если установлено, что нет необходимости в выполнении программы диагностики системы охлаждения (НЕТ на этапе 201), переходят в рамках способа к этапу 202. На этапе 202 в рамках способа прерывают подачу питания на контроллер после останова двигателя. В соответствии с другими вариантами, этап 202 можно исключить из способа.
Однако, если установлено, что программа диагностики системы охлаждения должна быть выполнена (ДА на этапе 201), переходят в рамках способа к этапу 203. Кроме того, следует иметь в виду, что программу диагностики можно прервать (например, приостановить), если, в соответствии с одним из вариантов, имеет место запрос на повторный пуск двигателя.
На этапе 203 в рамках способа прерывают подачу питания на контроллер после останова двигателя. При прерывании подачи питания на контроллер возможно уменьшение энергопотребления во время останова. Однако, в соответствии с другими вариантами, этап 203 можно исключить из способа 200. Далее, на этапе 204, в рамках способа проводят контроль температурного профиля охлаждающей жидкости после останова двигателя. Этот контроль температурного профиля охлаждающей жидкости после останова двигателя может включать в себя этапы 206-208. На этапе 206 в рамках способа производят подачу питания на контроллер, принимающий сигнал температуры от установленного в двигателе температурного датчика. В результате контроллер получает питание после останова двигателя и после того, как будет прервана подача питания на контроллер после останова двигателя. Таким образом, питание на контроллер может поступать в течение выбранных периодов останова двигателя. Однако, в соответствии с другими вариантами, прерывание подачи питания на контроллер может быть отменено, если будет установлено, что должна быть выполнена программа диагностики системы охлаждения. На этапе 208 в рамках способа определяют температурный профиль охлаждающей жидкости на основе сигнала температуры. В результате температурный профиль охлаждающей жидкости может быть определен, исходя из сигнала от установленного в двигателе температурного датчика.
По окончании этапа 204 в рамках способа переходят к этапу 210. На этапе 210 в рамках способа осуществляют индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости на основе температурного профиля охлаждающей жидкости после останова двигателя. В соответствии с одним из вариантов, для определения необходимости в индикации низкого уровня охлаждающей жидкости можно использовать данные об условиях окружающей среды.
Индикация низкого уровня охлаждающей жидкости на основе температурного профиля охлаждающей жидкости может включать в себя этап 212. На этапе 212 в рамках способа сравнивают температурный профиль охлаждающей жидкости, определенный после останова двигателя, с прогнозируемым температурным профилем охлаждающей жидкости с целью выяснить, когда должна быть выполнена индикация низкого уровня охлаждающей жидкости. Так, например, если температурный профиль охлаждающей жидкости, определенный после останова двигателя, отклоняется от прогнозируемого температурного профиля охлаждающей жидкости на некоторое пороговое значение, то можно выполнять индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости. Следует иметь в виду, что такое пороговое отклонение может свидетельствовать о наличии утечки в системе охлаждения. Кроме того, следует отметить, что прогнозируемые температурные профили охлаждающей жидкости могут храниться и извлекаться с помощью специальной справочной таблицы в контроллере. Благодаря такой индикации низкого уровня охлаждающей жидкости повышается качество диагностики системы охлаждения вследствие увеличения временного интервала, в течение которого возможно выполнение диагностики системы охлаждения. Далее, на этапе 214, в рамках способа прерывают подачу питания на контроллер после индикации низкого уровня охлаждающей жидкости. Однако, в соответствии с другими вариантами, этап 214 может быть исключен из способа.
На фиг. 3 иллюстрируется способ 300 управления работой системы охлаждения двигателя. Этот способ 300 может быть реализован с помощью системы 10 охлаждения двигателя, описанной выше при рассмотрении фиг. 1, или другой пригодной для этой цели системы охлаждения двигателя.
На этапе 302 в рамках способа генерируют ряд прогнозируемых температурных профилей охлаждающей жидкости при разных температурах окружающей среды. Таким образом, имеется возможность определять разный температурный профиль охлаждающей жидкости для каждой температуры окружающей среды. Говоря конкретнее, в соответствии с одним из вариантов, профили охлаждения для двигателя, работающего при заданной начальной температуре охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) (например, 200°F), могут быть собраны при разных температурах окружающей среды (например, 40°F, 60°F, 80°F и 100°F). Прогнозируемые температурные профили охлаждающей жидкости могут определяться на основе экспоненциального снижения (например, уравнения экспоненциального снижения) и опытных данных, собранных при различных окружающих температурах. В качестве уравнения экспоненциального снижения для снижения ТОЖД до окружающей температуры (ТОВ) можно использовать то уравнение экспоненциального снижения, которое было рассмотрено ранее. Следует иметь в виду, что сбор данных опытным путем производят тогда, когда уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения превышает пороговое значение, а система охлаждения работает в требуемом режиме.
Далее, на этапе 304, в рамках способа сохраняют ряд прогнозируемых температурных профилей охлаждающей жидкости в памяти контроллера. В дополнение к этому, следует понимать, что прогнозируемые температурные профили охлаждающей жидкости могут храниться и в справочных таблицах в виде некоторого набора профилей. Однако предусмотрена возможность использования и других подходящих методов хранения прогнозируемых температурных профилей охлаждающей жидкости.
На этапе 306 выясняют, имел ли место какой-либо факт останова двигателя. Кроме того, этап 306 может включать в себя выяснение того, имеет ли место прекращение работы транспортного средства. Следует иметь в виду, что под фактом останова двигателя понимается, в том числе, ситуация, когда процесс сгорания в двигателе приостановлен, циклы сгорания не происходят и двигатель остается в нерабочем состоянии. Если факта останова двигателя не было (НЕТ на этапе 306), реализация способа прекращается. Кроме того, необходимо помнить о том, что выполнение программы диагностики во время останова двигателя может быть прервано (например, приостановлено) в случае наличия запроса на повторный пуск двигателя.
Если же, однако, факт останова двигателя имел место (ДА на этапе 306), то в рамках способа переходят к этапу 308. На этапе 308 в рамках способа подают на питание на контроллер, принимающий сигнал температуры от установленного в двигателе температурного датчика. Далее, на этапе 309, в рамках способа определяют температурный профиль охлаждающей жидкости на основе изменения сигнала температуры с течением времени. В соответствии с одним из вариантов, определение температурного профиля охлаждающей жидкости осуществляют в порядке непосредственного ответа на факт останова двигателя. Далее, на этапе 310, в рамках способа определяют окружающую температуру. На этапе 311 в рамках способа выбирают прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости, исходя из окружающей температуры. В соответствии с одним из вариантов, прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости может динамически определяться на основе окружающей температуры в процессе определения текущего температурного профиля охлаждающей жидкости. Так, например, может быть выбрана прогнозируемая кривая охлаждения с более высокой окружающей температурой, если в процессе определения текущего температурного профиля охлаждающей жидкости имеет место повышение окружающей температуры. С другой стороны, можно произвести выбор прогнозируемой кривой охлаждения с более низкой окружающей температурой, если в процессе определения текущего температурного профиля охлаждающей жидкости окружающая температура снижается. Кроме того, в соответствии с одним из вариантов, можно регулировать прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости на основе других условий среды - таких, как скорость ветра, влажность, количество осадков и пр. Так, например, можно использовать какой-нибудь другой температурный профиль, когда влажность наружного воздуха превысит пороговую величину.
Далее, на этапе 312, в рамках способа сравнивают определенный температурный профиль охлаждающей жидкости с прогнозируемым температурным профилем охлаждающей жидкости, который был включен в ряд прогнозируемых температурных профилей охлаждающей жидкости на этапе 302. Следует иметь в виду, что сравнение температурного профиля охлаждающей жидкости с прогнозируемым профилем осуществляют во время останова двигателя.
На этапе 314 в рамках способа выясняют, превышает ли расхождение между температурным профилем охлаждающей жидкости и прогнозируемым температурным профилем некоторое пороговое значение. Пороговое значение может быть определено на основе. Кроме того, в соответствии с одним из вариантов, операция сравнения температурного профиля охлаждающей жидкости с прогнозируемым температурным профилем включает в себя определение разностей между отдельными температурами из ряда температур охлаждающей жидкости в каждом профиле и суммирование разностей температур с целью выяснить, превышает ли отклонение профиля пороговое значение. Говоря иначе, можно определять значения дельты температур в множестве моментов времени и накапливать погрешности с течением времени для определения суммарной погрешности измеренной температуры по прошествии некоторого порогового периода с целью выяснить, когда имеет место низкий уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения. В соответствии с другими вариантами, можно произвести сравнение только двух температур в одном и том же временном интервале с целью определения расхождения между профилями. В соответствии с одним из вариантов, временной интервал может быть определен на основе условий окружающей среды.
Если расхождение между температурным профилем охлаждающей жидкости и прогнозируемым температурным профилем охлаждающей жидкости не превышает порогового значения (НЕТ на этапе 314), выполнение способа прекращают. Если же расхождение между температурным профилем охлаждающей жидкости и прогнозируемым температурным профилем охлаждающей жидкости превысило пороговое значение (ДА на этапе 314), то в рамках способа переходят к этапу 316. На этапе 316 в рамках способа осуществляют индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости. Индикация низкого уровня охлаждающей жидкости может включать в себя на этапе 318 запуск индикатора низкого уровня охлаждающей жидкости в кабине транспортного средства. В качестве индикатора низкого уровня охлаждающей жидкости можно использовать, по меньшей мере, одно из двух средств -визуальный индикатор или звуковой индикатор, - либо оба. В результате становится возможным оповещение водителя транспортного средства о погрешностях в системе охлаждения, благодаря чему он сможет предпринять соответствующие шаги для решения этой проблемы. Далее, на этапе 320, в рамках способа можно увеличить производительность вентилятора теплообменника во время последующего пуска двигателя. Благодаря этому уменьшается вероятность перегрева двигателя и, следовательно, увеличивается срок его службы. На этапе 322 в рамках способа выполняют, в ответ на индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости, одно. или большее количество следующих действий: уменьшают выходную мощность двигателя во время его последующего пуска; прекращают работу двигателя до прекращения индикации низкого уровня охлаждающей жидкости; ограничивают наддув, подаваемый в двигатель компрессором, во время последующего пуска; уменьшают расход воздуха, всасываемого в двигатель, во время последующего пуска; ограничивают впрыск топлива в двигатель; предотвращают запаздывание зажигания во время последующего пуска. Таким образом, можно выполнить разнообразные действия для уменьшения вероятности перегрева двигателя при выявлении низкого уровня охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Далее, на этапе 324, в рамках способа прерывают подачу питания на контроллер. Так, в соответствии с одним из вариантов, подача питания на контроллер может быть прервана после индикации низкого уровня охлаждающей жидкости. Говоря точнее, в соответствии с одним из вариантов, подача питания на контроллер может быть прервана в ответ на выполнение одного из действий, перечисленных для этапа 322. Следует заметить, что этапы 320-324 могут выполняться в ответ на индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости.
На фиг. 4-6 приведены графики, иллюстрирующие разные температурные профили охлаждающей жидкости после наступления факта останова двигателя. На фиг. 4 дан график 400, состоящий из ряда температурных профилей охлаждающей жидкости (например, кривых охлаждения), которые были собраны опытным путем. Так, в частности, кривые охлаждения, показанные на фиг. 4, могут генерироваться на этапе 302 (фиг. 3). Если продолжить рассмотрение фиг. 4, то видно, что кривые охлаждения собраны при следующих значениях окружающей температуры: 40°F, 60°F, 80°F и 100°F. Как здесь показано, начальная ТОЖД для каждой кривой охлаждения равна 200°F. Однако предусмотрена также возможность работы с другими начальными температурами ТОЖД.
На фиг. 5 приведен график 500, иллюстрирующий ряд температурных профилей охлаждающей жидкости (например, кривых снижения теплы) 501, 502 и 504. Температурный профиль 501 охлаждающей жидкости иллюстрирует прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости после останова двигателя, когда окружающая температура равна 80°F и уровень охлаждающей жидкости в двигателе превышает пороговое значение.
Температурный профиль 502 охлаждающей жидкости иллюстрирует температурный профиль охлаждающей жидкости после останова двигателя, когда в системе охлаждения имеет место частичная утечка охлаждающей жидкости. Таким образом, уровень охлаждающей жидкости в системе охлаждения меньше требуемого значения. Наконец, температурный профиль 504 охлаждающей жидкости иллюстрирует прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости после останова двигателя, когда в системе охлаждения имеет место тотальная утечка охлаждающей жидкости. Таким образом, температурные профили 505 и 504 охлаждающей жидкости отражают различные уровни утечки охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Как можно видеть, профили 502 и 505 отклоняются от ожидаемого температурного профиля 501 охлаждающей жидкости. Говоря конкретнее, ТОЖД достигает уровня ТОВ на профилях 502 и 504 гораздо быстрее, чем на профиле, вследствие большего количества охлаждающей жидкости двигателя в системе охлаждения. Таким образом, следует понимать, что это отклонение свидетельствует о низком уровне охлаждающей жидкости и, соответственно, об утечке охлаждающей жидкости в системе охлаждения. Как уже говорилось ранее, на основе указанного отклонения можно выполнять индикацию низкого уровня охлаждающей жидкости.
На фиг. 6 приведен график 600, демонстрирующий, каким образом разные прогнозируемые температурные профили охлаждающей жидкости могут быть выбраны во время останова двигателя с целью определения индикации низкого уровня охлаждающей жидкости. Если говорить конкретнее, можно выбирать разные предварительно заданные температурные профили охлаждающей жидкости, когда температура окружающего воздуха вблизи от системы охлаждения изменяется во время останова двигателя при определении текущего температурного профиля охлаждающей жидкости с целью его сравнения с прогнозируемым температурным профилем охлаждающей жидкости. Представленный на фиг. 5 график иллюстрирует ряд температурных профилей охлаждающей жидкости (например, кривых охлаждения), которые были собраны опытным путем. Как здесь показано, вначале выбирают прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости при окружающей температуре 80°F. Однако, если имеет место изменение окружающей температуры во время останова двигателя, то выбирают другой прогнозируемый температурный профиль охлаждающей жидкости. Так, например, стрелкой 602 показан выбор прогнозируемого температурного профиля охлаждающей жидкости для более высокой окружающей температуры, когда окружающая температура повышается, а стрелкой 604 - выбор прогнозируемого температурного профиля охлаждающей жидкости для более низкой окружающей температуры, когда окружающая температура понижается во время останова двигателя. В результате увеличивается точность выполнения программы диагностики.
Отметим, что предложенные здесь типовые управляющие и оценочные программы можно использовать при разных конфигурациях двигателя и/или системы транспортного средства. Раскрываемые здесь управляющие методы и программы могу храниться в виде исполняемых команд в долговременной памяти и выполняться с помощью системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, исполнительными органами и прочим оборудованием двигателя. Описываемые здесь конкретные программы могут характеризовать одну или более из любого количества стратегий обработки типа управляемых событиями, управляемых прерываниями, многозадачных, многопоточных и т.п. По сути дела, различные проиллюстрированные здесь действия, операции и/или функции могут быть осуществлены в рассмотренной последовательности, параллельно, либо, в ряде случаев, опущены. Подобным же образом, порядок обработки не обязательно должен обеспечивать достижение признаков и преимуществ описанных здесь типовых вариантов осуществления и был изложен лишь для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более действий, операций и/или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой методики. Кроме того, описанные здесь действия, операции и/или функции могут графически отображать код, подлежащий программированию в долговременной памяти машиночитаемого носителя в системе управления двигателем, где описанные действия осуществляются посредством выполнения команд в системе, включающей в себя различные компоненты оборудования двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует иметь в виду, что описанные здесь конфигурации и программы являются по своей природе лишь иллюстративными примерами, так что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать как единственно возможные, поскольку возможны самые разнообразные модификации. Так, например, описанную выше технологию можно применить для таких типов двигателей, как V-6, I-4, I-6, V-12, оппозитный четырехцилиндровый и др. В качестве другого примера можно указать, что контроль уровня охлаждающей жидкости после останова двигателя может осуществляться в дополнение к способам контроля уровня охлаждающей жидкости, выполняемым и/или основанным на информации, получаемой в процессе работы двигателя и циклов сгорания, -таким, как измерения температуры охлаждающей жидкости двигателя, обратная связь по детонации и/или их комбинации. Кроме того, температурный профиль охлаждающей жидкости может включать в себя выборочное значение температуры охлаждающей жидкости в множестве периодов выборки, определяемых на основе ожидаемого экспоненциального снижения температуры охлаждающей жидкости в сторону окружающей температуры. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и субкомбинации различных систем и конфигураций, а также иные описанные выше признаки, функции и/или свойства.
В прилагаемой формуле изобретения демонстрируются некоторые комбинации и субкомбинации, считающиеся новыми и неочевидными. В пунктах формулы могут иметься ссылки на «какой-либо» или «первый» элемент или на его эквивалент. Эти пункты следует понимать как подразумевающие присоединение одного или более таких элементов, без требования при этом наличия или исключения двух или более таких элементов. Могут быть заявлены и другие комбинации и субкомбинации раскрытых здесь признаков, функций, элементов и/или свойств путем изменения данной формулы изобретения или путем представления новой формулы в этой или родственной заявке. Такая формула, будь она шире, уже, такой же или отличной по объему притязаний от первоначальной формулы изобретения, тоже будет считаться включенной в предмет настоящего изобретения.