Система и способ для двигателя с отключаемыми цилиндрами
SYSTEM AND METHOD FOR ENGINE WITH RELEASABLE CYLINDERS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящая заявка в целом относится к способам и системам для отслеживания работы клапанов цилиндров в двигателе с отключаемыми цилиндрами (ДОЦ).
Уровень техники и раскрытие сущности изобретения
Некоторые двигатели, известные как «двигатели с отключаемыми цилиндрами» (ДОЦ), могут быть выполнены с возможностью работы с изменяемым числом включенных или отключенных цилиндров для повышения экономии топлива. В этом случае часть цилиндров двигателя можно отключать в некоторых состояниях, определяемых такими параметрами, как интервал частоты вращения/нагрузки двигателя, а также рядом других параметров работы, в том числе - температурой двигателя. Система управления двигателем может отключать выбранную группу цилиндров, например, какой-либо ряд цилиндров, путем регулирования множества устройств отключения клапанов цилиндров, от которых зависит работа впускных и выпускных клапанов цилиндра, путем регулирования множества выборочно отключаемых топливных форсунок, от которых зависит подача топлива в цилиндры, и/или путем регулирования системы зажигания для выборочного регулирования (например, пропуска) подачи искры в отключаемые цилиндры. Отключение цилиндров двигателя при низких частотах вращения/нагрузках позволяет минимизировать соответствующие насосные потери и повысить КПД двигателя.
В некоторых случаях возможно ухудшение характеристик механизмов, приводящих в действие клапаны отключаемых цилиндров (например, механизмов ОЦД, системы привода ОЦД), в связи с чем впускные и/или выпускные клапаны продолжают работать, как если бы цилиндр был все еще включен. Данная ситуация может негативно повлиять на экономию топлива, так как невозможность изолировать цилиндр в период отключения приводит к насосным потерям. Она также может отрицательно сказаться на управляемости в связи с возможностью направления неучтенного воздуха или пара из дающего утечку цилиндра через каталитический нейтрализатор. Данный недостаток позволяет преодолеть отслеживание работоспособности механизмов ОЦД со своевременным выявлением и устранением ее ухудшения. В некоторых состояниях работы транспортного средства, например при езде исключительно в городских условиях или при высоких нагрузках, может отсутствовать возможность регулярного задействования механизмов ОЦД, что ограничивает возможности диагностики ухудшения характеристик.
Известен ряд решений для диагностики ухудшения работы ОЦД, например способы диагностики по вибрациям коленчатого вала, соотносимым с порядком зажигания цилиндров двигателя, частоте зажигания, с измерением давления в коллекторе и т.п.Один пример решения раскрыт Дерингом (Doering) с соавторами в патенте США №8,667,835, согласно которому ухудшение характеристик впускных и/или выпускных клапанов указывают на основании показаний давления в коллекторе за множество следующих непосредственно друг за другом событий всасывания в двигатель во время работы двигателя. Однако авторы настоящего изобретения выявили ряд недостатков таких решений. Например, такие решения могут предусматривать большой объем вычислений с необходимостью множества измерений давления воздуха в коллекторе (ДВК) и обработки большого объема данных для выполнения диагностики системы ОЦД во время работы двигателя. В качестве другого примера, такие решения могут не позволить отличить цилиндр с ухудшенной работоспособностью части клапанов от цилиндра с ухудшенной работоспособностью всех клапанов. В еще одном примере могут быть нужны дополнительные датчики для отслеживания некоторых параметров двигателя для диагностики ухудшения характеристик механизмов ОЦД, что приведет к росту себестоимости.
Учитывая вышеизложенное, в одном примере вышеуказанные недостатки позволяет по меньшей мере частично преодолеть способ, в котором: в ответ на запрос диагностики привода клапана цилиндра двигателя в состоянии двигателя без подачи топлива подают команду открытия клапана РОГ и определяют первый расход потока отработавших газов, и отключают один или несколько клапанов цилиндра и указывают ухудшение характеристик привода клапана цилиндра, если второй расход потока отработавших газов не ниже пороговой величины, заданной относительно первого расхода потока отработавших газов.
В другом примере способа для двигателя, содержащего первый цилиндр и второй цилиндр, в состояниях без сгорания в двигателе во время вращения двигателя приводят в действие первый впускной клапан и первый выпускной клапан первого цилиндра и измеряют первый расход потока газов через канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющий выпускной коллектор двигателя с впускным коллектором двигателя; отключают первый впускной клапан и первый выпускной клапан и измеряют второй расход потока газов через канал РОГ; и указывают ухудшение характеристик системы отключения цилиндров двигателя (ОЦД), если первый расход потока газов находится в пороговом диапазоне, заданном относительно второго расхода потока газов. Таким образом, с помощью имеющейся системы рециркуляции отработавших газов можно оценивать потенциальное ухудшение характеристик механизмов ОЦД, что позволяет снизить затраты, связанные с вводом дополнительного диагностического оборудования. Технический результат, достигаемый за счет оценки системы ОЦД в состоянии с выключенной подачей топлива со сбором минимального количества данных, состоит в возможности выполнения диагностики независимо от стереотипов вождения оператора и без ущерба для управляемости. В частности, использование имеющегося датчика давления потока отработавших газов для измерения и сравнения расходов потоков газа РОГ в режимах с ОЦД и без ОЦД позволяет оценивать потенциальное ухудшение характеристик механизмов ОЦД без большого объема вычислений.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое раскрытие изобретения служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это раскрытие не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного объекта изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный объект изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 изображен пример осуществления двигателя, выполненного с механизмами индивидуального отключения цилиндров.
На ФИГ. 2 изображен частичный вид двигателя.
На ФИГ. 3 изображен пример алгоритма диагностики системы ОЦД в состоянии с отключенным зажиганием и отключенной подачей топлива.
На ФИГ. 4 изображен пример алгоритма диагностики системы ОЦД в режиме отсечки топлива при замедлении.
На ФИГ. 5 раскрыта зависимость между степенью открытия клапана РОГ и требуемой частотой вращения двигателя во время диагностики системы ОЦД.
На ФИГ. 6 изображена высокоуровневая блок-схема для координации регулировок рабочего объема двигателя (путем выборочного отключения цилиндров) для повышения экономии топлива.
На ФИГ. 7-8 изображена диаграмма работы двигателя для алгоритма диагностики системы ОЦД в состоянии с отключенным зажиганием и отключенной подачей топлива и последующей работы двигателя.
На ФИГ. 9-10 изображена диаграмма работы двигателя для алгоритма диагностики системы ОЦД в режиме отсечки топлива при замедлении и последующей работы двигателя.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для отслеживания работы клапанов цилиндров двигателя, выполненного с механизмами индивидуального отключения клапанов цилиндров (например, механизмами ОЦД). Как раскрыто на примере системы двигателя на ФИГ. 1-2, выборочное отключение цилиндров позволяет изменять рабочий объем двигателя. Контроллер может координировать алгоритм диагностики системы ОЦД в состоянии с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием посредством имеющейся системы РОГ для выявления ухудшения характеристик клапанов отключаемых цилиндров (например, механизмов ОЦД), как раскрыто на примере работы на ФИГ. 3. Контроллер также может координировать алгоритм диагностики системы ОЦД в режиме отсечки топлива при замедлении, как раскрыто на примере работы на ФИГ. 4. Во время выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД контроллер двигателя может выборочно регулировать положение открытия клапана РОГ в зависимости от частоты вращения двигателя, как раскрыто на ФИГ. 5. Контроллер двигателя может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма управления, например алгоритма на ФИГ. 6, для изменения числа включенных цилиндров двигателя в зависимости от нагрузки двигателя и от того, было ли указано ухудшение характеристик клапанных механизмов цилиндров (механизмов ОЦД) при выполнении предыдущего алгоритма диагностики системы ОЦД. Пример диаграммы работы двигателя во время выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД в состоянии с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием раскрыт на ФИГ. 7. ФИГ. 8 представляет собой продолжение примера диаграммы на ФИГ. 7 и изображает последующую работу двигателя, во время которой вхождение в режим ОЦД может зависеть от наличия условий для входа в ОЦД, а также от того, было ли указано ухудшение характеристик механизмов ОЦД при предыдущем выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД. Пример диаграммы работы двигателя во время выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД в режиме отсечки топлива при замедлении представлен на ФИГ. 9. ФИГ. 10 представляет собой продолжение примера диаграммы на ФИГ. 9 и изображает последующую работу двигателя, во время которой вхождение в режим ОЦД может зависеть от наличия условий для входа в ОЦД, а также от того, было ли указано ухудшение характеристик механизмов ОЦД при предыдущем выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД.
На ФИГ. 1 изображен пример двигателя 10 с первым рядом 15а и вторым рядом 15b. В изображенном примере двигатель 10 представляет собой 8-цилиндровый V-образный двигатель с первым и вторым рядами, каждый из которых содержит по четыре цилиндра. Двигатель 10 содержит впускной коллектор 16, дроссель 20 и выпускной коллектор 18, соединенный с системой 30 снижения токсичности выбросов. Система 30 снижения токсичности выбросов содержит один или несколько каталитических нейтрализаторов и датчики воздушно-топливного отношения, например раскрытые на ФИГ. 2. В одном неограничивающем примере двигатель 10 может входить в состав движительной системы пассажирского транспортного средства.
Двигатель 10 может содержать цилиндры 14 с выборочно отключаемыми впускными клапанами 50 и выборочно отключаемыми выпускными клапанами 56. В одном примере впускные клапаны 50 и выпускные клапаны 56 выполнены с возможностью приведения в действие коленчатым валом (как подробно раскрыто на ФИГ. 2) посредством расположенных на распределительном валу индивидуальных приводов клапанов цилиндров. Каждый ряд цилиндров двигателя может содержать один распределительный вал с возможностью приведения в действие впускных и выпускных клапанов. В другом примере каждый ряд цилиндров двигателя может содержать один распределительный вал с возможностью приведения в действие впускных клапанов и отдельный распределительный вал с возможностью приведения в действие выпускных клапанов. В других примерах клапаны могу быть выполнены с возможностью электрического приведения в действие (ЭПК) посредством электрических приводов клапанов для каждого цилиндра. Несмотря на то, что в изображенном примере каждый цилиндр показан с единственным впускным клапаном и единственным выпускным клапаном, в других примерах каждый цилиндр может содержать множество выборочно отключаемых впускных клапанов и/или множество выборочно отключаемых выпускных клапанов. Компоненты двигателя, приводимые в действие при включении/отключении клапанов цилиндров, могут совместно именоваться «механизмы ОЦД».
В определенных состояниях, например когда полный крутящий момент не требуется (например, когда нагрузка двигателя ниже пороговой или запрашиваемый оператором крутящий момент ниже порогового), можно выбрать один или несколько цилиндров двигателя 10 для выборочного отключения (в настоящем описании также именуемого «индивидуальное отключение цилиндров»). Оно может включать в себя выборочное отключение одного или нескольких цилиндров только в первом ряду 15а, одного или нескольких цилиндров только во втором ряду 15b или одного или нескольких цилиндров и в первом, и во втором ряду. Число и состав цилиндров, отключаемых в каждом из рядов цилиндров, могут быть симметричными или несимметричными.
Во время отключения, выбранные цилиндры можно отключать путем закрытия индивидуальных клапанных механизмов цилиндров, например механизмов впускных клапанов, механизмов выпускных клапанов или и тех, и других в какой-либо комбинации. В данном случае они могут совместно именоваться «механизмы ОЦД». Клапаны цилиндров можно выборочно отключать посредством гидроприводных толкателей (например, толкателей, соединенных со штангами клапанов), с помощью отключающего механизма толкателя, в котором может происходить разъединение части толкателя, подымаемой кулачком, от части толкателя, приводящей в действие клапан, или посредством электроприводных клапанных механизмов цилиндров, соединенных с каждым цилиндром. В некоторых примерах можно прекратить поток топлива в отключенные цилиндры, например, путем отключения топливных форсунок 66 цилиндров. В некоторых примерах также можно прекратить подачу искры в отключенные цилиндры.
Когда выбранные цилиндры отключены, остальные включенные или активные цилиндры продолжают осуществлять сжигание с включенными и работающими топливными форсунками и клапанными механизмами цилиндров. Для удовлетворения потребностей в крутящем моменте, двигатель создает крутящий момент той же величины за счет включенных цилиндров. Для этого нужны более высокие давления в коллекторе, благодаря чему происходит снижение насосных потерь и рост КПД двигателя. Кроме того, за счет меньшей эффективной площади поверхности (относящейся только к включенным цилиндрам), на которую воздействует сгорание, происходит уменьшение тепловых потерь двигателя и повышение термического КПД двигателя.
Двигатель 10 может работать на множестве веществ с возможностью их подачи посредством топливной системы 8. Топливные баки топливной системы 8 выполнены с возможностью содержания топлива с разными характеристиками, например с разными составами. В число различий могут входить: разное содержание спирта, разное октановое число, разная скрытая теплота парообразования, разные составы смеси и/или разные комбинации указанных различий и т.п.Двигателем 10 может по меньшей мере частично управлять система 41 управления, содержащая контроллер 12. Контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков 82, соединенных с двигателем 10 (и раскрытых на примере ФИГ. 2), и направлять управляющие сигналы различным исполнительным устройствам 81, соединенным с двигателем и/или транспортным средством (раскрытым на примере ФИГ. 2). В число различных датчиков могут входить, например, различные датчики температуры, давления и воздушно-топливного отношения.
На ФИГ. 2 изображен пример осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания, например двигателя 10 с ФИГ. 1. Двигатель 10 может принимать параметры управления от системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющие воздействия от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Цилиндр 14 (в настоящем описании также именуемый «камера сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным между ними поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен с маховиком 162 и по меньшей мере с одним ведущим колесом пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. С коленчатым валом 140 также может быть соединен стартер 172 через маховик 162 для прокрутки (например, вращения) коленчатого вала двигателя 10, обычно применяемой для пуска двигателя. После того, как при пуске двигателя произойдет сгорание, работу стартера прекращают, так как сгорание обеспечивает вращение двигателя. В одном примере стартер 172 может представлять собой традиционный стартер. В других примерах стартер 172 может представлять собой встроенный стартер, например такой, какой обычно применяют в гибридных транспортных средствах.
Впускной воздух может поступать в цилиндр 14 по ряду впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 выполнен с возможностью сообщения и с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например турбонагнетатель или механический нагнетатель. Например, на ФИГ. 1 изображен двигатель 10, выполненный с устройством наддува в виде турбонагнетателя. Турбонагнетатель содержит компрессор 174, расположенный между впускными каналами 142 и 144, и газовую турбину 176, расположенную вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводить в действие газовую турбину 176 посредством вала 180. Ниже по потоку от компрессора 174 может быть установлен опциональный охладитель наддувочного воздуха (не показан). Однако в других примерах, где двигатель 10 выполнен с механическим нагнетателем, газовая турбина 176 может опционально отсутствовать, а компрессор 174 может быть выполнен с механическим приводом от мотора или двигателя. Дроссель 20, содержащий дроссельную заслонку 164, может быть установлен вдоль впускного канала двигателя для регулирования расхода и/или давления впускного воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или выше по потоку от компрессора 174.
В выпускной канал 148 могут поступать отработавшие газы и из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 отработавших газов можно выбрать из числа подходящих для получения показаний воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (как показано на фигуре), НДКОГ (нагреваемый ДКОГ), датчик оксидов азота, углеводородов или угарного газа. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности выбросов какого-либо иного типа или их комбинацию.
Температуру отработавших газов можно оценивать посредством одного или нескольких датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. Или же температуру отработавших газов можно опосредованно определять по таким параметрам работы двигателя, как частота вращения, нагрузка, воздушно-топливное отношение (ВТО), запаздывание зажигания и т.п. Температуру отработавших газов также можно вычислять с помощью одного или нескольких датчиков 128 отработавших газов. Следует понимать, что, в качестве альтернативы, температуру отработавших газов можно оценивать посредством любой комбинации указанных в настоящем описании способов оценки температуры.
Выпускной канал 148 и впускной канал 144 могут быть соединены по текучей среде через трубу 170 РОГ (например, канал РОГ), служащую для рециркуляции отработавших газов из выпускного канала во впускной канал. Потоком по трубе 170 РОГ управляет клапан 158 РОГ, регулирующий количество отработавших газов рециркуляции. Клапан 158 РОГ может представлять собой бесступенчато-регулируемый клапан с возможностью бесступенчатого изменения его положения от полностью закрытого до полностью открытого. В одном примере контроллер 12 может направить сигнал приводу (не показан) клапана 158 РОГ для перемещения последнего в полностью закрытое положение в состоянии холодного пуска, тем самым предотвратив рециркуляцию отработавших газов из выпускного канала во впускной канал. В другом примере контроллер 12 может направить сигнал приводу клапана 158 РОГ для регулирования степени открытия клапана РОГ по запросу оператора. В одном примере контроллер может направить сигнал приводу клапана 158 РОГ для перемещения последнего в полностью открытое положение, например, в состоянии со средней скоростью/нагрузкой транспортного средства, для увеличения потока рециркуляции отработавших газов из выпускного канала во впускной канал. Датчик 126 давления РОГ может быть соединен с системой РОГ для определения расхода потока отработавших газов. А именно, датчик 126 давления РОГ может представлять собой датчик перепада давления с возможностью измерения изменения давления потока отработавших газов до и после сужающего устройства (например, диафрагмы) в трубе 170 РОГ, ведущей к клапану 158 РОГ. В одном примере датчик 126 давления РОГ может представлять собой датчик перепада давления отработавших газов с обратной связью (ПДОГОС). В других примерах возможны другие подходящие конфигурации датчиков. Датчик 126 давления РОГ может направлять сигналы РОГ с привязкой по времени контроллеру во время номинальной работы двигателя. Под номинальной понимают работу двигателя в состоянии с включенным зажиганием, в котором двигатель эксплуатируют в соответствии с запросами оператора крутящего момента.
Контроллер может выборочно приводить в действие вакуумный электромагнитный клапан (не показан) для приведения в действие клапана 158 РОГ. Контроллер может активно управлять клапаном РОГ посредством вакуумного электромагнитного клапана в зависимости от различных сигналов в двигателе. В одном примере контроллер может получать показание температуры охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) от датчика 116 температуры, соединенного с рубашкой 118 охлаждения, положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя, измеренное значение расхода потока отработавших газов от датчика 126 давления РОГ или сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124 для регулирования вакуумного электромагнитного клапана. Например, в состоянии холодного пуска контроллер может получить сигнал, указывающий на то, что температура охлаждающей жидкости двигателя ниже порога, и приведет в действие вакуумный электромагнитный клапан для блокирования подачи разрежения клапану РОГ, тем самым удерживая клапан РОГ закрытым и предотвращая рециркуляцию отработавших газов из выпускного канала 148 во впускной канал 144. В другом примере, при ускорении транспортного средства, перемещение дроссельной заслонки 164 может открыть вакуумное отверстие и, тем самым, приведет в открытое положение клапан 158 РОГ. В дополнительных примерах можно применять и другие способы управления для приведения в действие клапана РОГ.
Каждый цилиндр двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан содержащим по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10, в том числе цилиндр 14, может содержать по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана в верхней области цилиндра.
Впускным клапаном 150 может управлять контроллер 12 посредством системы 151 кулачкового привода. Аналогичным образом, выпускным клапаном 156 может управлять контроллер 12 посредством системы 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков с возможностью использования одной или нескольких из следующих систем: переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения высоты подъема клапанов (ИВПК) с возможностью управления контроллером 12 для регулирования работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 могут определять датчики 155 и 157 положения клапанов, соответственно. В других примерах впускной и/или выпускной клапаны могут быть электроприводными. Например, в другом варианте цилиндр 14 может содержать электроприводной впускной клапан и выпускной клапан с кулачковым приводом, в том числе с системами ППК и/или ИФКР. В других вариантах впускные и выпускные клапаны могут иметь общий привод или систему привода, или привод или систему привода с возможностью изменения фаз газораспределения.
В некоторых вариантах каждый цилиндр двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания выполнена с возможностью подачи искры зажигания в камеру 14 сгорания с помощью свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 12 в определенных режимах работы. При этом в некоторых вариантах свеча 192 зажигания может отсутствовать, например если двигатель 10 выполнен с возможностью автоматического зажигания или зажигания от впрыска топлива, как в случае некоторых дизельных двигателей.
В некоторых вариантах осуществления каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими форсунками для подачи в него топлива. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан содержащим одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показана соединенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально длительности импульса сигнала ДИВТ, полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 168. Так топливная форсунка 66 обеспечивает известный из уровня техники непосредственный впрыск топлива (далее именуемый «НВ») в цилиндр 14 сгорания. Хотя на ФИГ. 2 форсунка 66 показана расположенной сбоку от цилиндра, она также может быть расположена над поршнем, например рядом со свечой 192 зажигания. Такое расположение может способствовать лучшему смешиванию и сгоранию при работе двигателя на спиртосодержащем топливе из-за пониженной испаряемости некоторых спиртосодержащих топлив. Или же форсунка может быть расположена над впускным клапаном или рядом с ним для улучшения смешивания. Топливо может поступать в топливную форсунку 66 из топливной системы 8 высокого давления, содержащей топливные баки, топливные насосы и топливную рампу. Или же топливо может подавать одноступенчатый топливный насос под низким давлением, при этом время непосредственного впрыска топлива может быть более ограниченным во время такта сжатия, чем при применении топливной системы высокого давления. Кроме того, хотя это и не показано, топливные баки могут содержать датчик давления с возможностью направления сигнала контроллеру 12. Следует понимать, что в другом варианте топливная форсунка 66 может представлять собой форсунку впрыска топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 14.
Следует также понимать, что, несмотря на то, что изображенный вариант иллюстрирует эксплуатацию двигателя путем впрыска топлива посредством одной форсунки непосредственного впрыска, в других вариантах двигатель можно эксплуатировать с двумя форсунками (например, форсункой непосредственного впрыска и форсункой впрыска во впускной канал) с возможностью изменения относительного количества топлива, впрыскиваемого каждой из форсунок. Как сказано выше, на ФИГ. 2 представлен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. При этом любой цилиндр может аналогичным образом содержать собственный комплект впускных и выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.п.
Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемое из форсунки, может зависеть от режимов работы. В одном примере некоторые транспортные средства можно эксплуатировать в режиме отсечки топлива при замедлении. А именно, в зависимости от рабочих состояний транспортного средства, в том числе при движении транспортного средства накатом (например, движении накатом под уклон) с включенной передачей в трансмиссии, контроллер может прекратить подачу топлива в цилиндры двигателя (например, войти в режим отсечки топлива при замедлении (ОТЗ)) для повышения экономии топлива до тех пор, пока не будет получен водительский запрос крутящего момента, или не произойдет изменение параметров работы двигателя, после чего подачу топлива возобновляют. Определить, когда контроллер инициирует вход в режим ОТЗ, можно по сигналам частоты вращения двигателя, положения педали и положения дросселя.
Для одного события сгорания можно выполнить несколько впрысков поданного топлива за цикл. Указанные несколько впрысков можно выполнить во время такта сжатия, такта впуска или и того, и другого в какой-либо подходящей комбинации. Впрыск топлива во время указанного цикла также можно осуществлять для регулирования воздушно-топливного отношения (ВТО) при сгорании. Например, топливо можно впрыскивать для создания стехиометрического ВТО. Может быть введен датчик ВТО для оценки внутрицилиндрового ВТО. В одном примере датчик ВТО может представлять собой датчик отработавших газов, например датчик 128 отработавших газов (ДКОГ). Измеряя количество остаточного кислорода (для бедных смесей) или несгоревших углеводородов (для богатых смесей) в отработавших газах, датчик может определять ВТО. По существу, ВТО может быть указано в виде значения лямбда (λ), то есть соотношения фактического ВТО и стехиометрического ВТО для отдельной взятой смеси. Лямбда величиной 1.0 указывает на то, что смесь является стехиометрической, значения лямбда для смесей богаче стехиометрической могут быть ниже 1.0, а для смесей беднее стехиометрической - выше 1.
Контроллер 12 показан в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 106, порты 108 ввода/вывода, электронный носитель информации для исполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанный в виде однокристального постоянного запоминающего устройства 110, оперативное запоминающее устройство 112, энергонезависимое запоминающее устройство 114 и шину данных. Помимо сигналов, речь о которых шла выше, контроллер 12 может принимать разнообразные сигналы от соединенных с двигателем 10 датчиков, в том числе: массового расхода впускного воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; температуры охлаждающей жидкости двигателя (ТОЖД) от датчика 116 температуры, соединенного с рубашкой 118 охлаждения; профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), соединенного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124, ВТО цилиндра от ДКОГ 128, расхода потока отработавших газов от датчика 126 давления РОГ и сигналы от датчика ускорения коленчатого вала. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сформирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика давления в коллекторе может служить показанием разрежения или давления во впускном коллекторе. Контроллер 12 принимает сигналы от различных датчиков на ФИГ. 1-2 и задействует исполнительные устройства на ФИГ. 1-2 для регулирования работы двигателя в зависимости от принятых сигналов и инструкций в памяти контроллера. Например, регулирование рабочего объема двигателя может включать в себя регулирование привода, соединенного с множеством клапанов цилиндров, и управление топливными форсунками, соединенными с отключаемыми цилиндрами. В одном примере контроллер 12 может выборочно отключить цилиндр путем регулирования привода для закрытия его впускных и выпускных клапанов и/или может выборочно управлять топливными форсунками для прекращения подачи топлива в указанный цилиндр.
Постоянное запоминающее устройство 110 может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции с возможностью исполнения их процессорным устройством для выполнения раскрытых ниже способов, а также других предусмотренных, но конкретно не перечисленных, вариантов.
На ФИГ. 3 раскрыт пример алгоритма 300 для выполнения диагностики системы ОЦД для двигателя (например, двигателя 10 на ФИГ. 1) в состоянии с отключенной подачей топлива (например, без подачи топлива) и отключенным зажиганием. В данном случае, ухудшение характеристик механизмов ОЦД можно диагностировать, когда происходит прокрутка коленчатого вала двигателя без подачи топлива, по сигналам от датчика расхода потока отработавших газов, отслеживающего изменение давления потока отработавших газов на диафрагме в системе РОГ.
Инструкции для осуществления алгоритма 300 может исполнять контроллер в соответствии с инструкциями в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например, датчиков (датчика 126 давления РОГ, датчика 124 ДВК), раскрытых выше на примере ФИГ. 1-2. Контроллер может задействовать исполнительные устройства (например, привод клапана РОГ, приводы впускного клапана и выпускного клапана) системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
На шаге 302 алгоритма определяют, в наличии ли условия для диагностики системы ОЦД. Одним примером условия для диагностики системы ОЦД является состояние с выключенной подачей топлива для пассажирского транспортного средства или автоматизированного транспортного средства (АТС). В состоянии с выключенной подачей топлива топливо не подают ни в один из цилиндров двигателя. Данное состояние с выключенной подачей топлива отлично от эксплуатации двигателя в режиме ОЦД (например, в котором по меньшей мере один цилиндр отключен и в него не может поступать топливо), так как в режиме ОЦД по меньшей мере в некоторые цилиндры поступает топливо. Состояние с выключенной подачей топлива может включать в себя запрос включения зажигания (например, получение запроса оператора на включение двигателя, когда двигатель выключен). В данном случае запрос включения зажигания может включать в себя поворачивание оператором ключа в замке зажигания транспортного средства или состояние удаленного пуска, в котором оператор удаленно запрашивает пуск транспортного средства посредством брелка-контроллера или иного мобильного устройства. По запросу пуска двигателя (например, запросу включения зажигания), контроллер может принять решение запустить диагностику системы ОЦД до пуска двигателя или непосредственно перед ним.
В другом примере состояние с выключенной подачей топлива может включать в себя запрос выключения зажигания (например, получение запроса оператора на выключение двигателя, когда он включен). Состояние с выключенной подачей топлива может также включать в себя функцию активизации контроллера, которая может происходить после запроса выключения зажигания, например через несколько часов после запроса выключения зажигания. Функция активизации контроллера включает в себя то, что по прошествии заданного периода времени после запроса выключения зажигания может произойти активизация контроллера. А именно, контроллер может быть переведен из спящего режима в режим активизации. В одном неограничивающем примере оператор выключает двигатель транспортного средства в 16:00, и контроллер оценивает, что могут потребоваться 4 часа для наступления оптимальных состояний двигателя для выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД. Активизация контроллера произойдет в 20:00 пополудни для осуществления алгоритма диагностики системы ОЦД. Выполнение алгоритма диагностики системы ОЦД в состоянии с выключенной подачей топлива, также включающем в себя состояние с включенным или выключенным зажиганием, обеспечивает несколько преимуществ. В одном примере маловероятно, что оператор будет находиться в транспортном средстве в то время, то есть транспортное средство будет находиться в состоянии без присутствия людей. Выполнение диагностического алгоритма в состоянии транспортного средства без присутствия людей уменьшает неудобство или обеспокоенность оператора в связи с прокруткой коленчатого вала двигателя без пуска (например, сгорания), связанной с выполнением алгоритма диагностики системы ОЦД, как раскрыто в настоящем описании.
В число дополнительных условий для диагностики системы ОЦД на шаге 302 может входить определение того, истек ли пороговый период после завершения предыдущего алгоритма диагностики системы ОЦД. В одном примере может быть целесообразно не выполнять алгоритм диагностики системы ОЦД в ответ на все события выключения подачи топлива с выключением зажигания, а запускать ее по прошествии порогового периода времени (например, 5 дней) или порогового числа состояний с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием (например, после десяти состояний с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием). В другом примере алгоритм диагностики системы ОЦД можно запускать по прошествии периода в виде порогового числа заправок топливного бака, порогового числа пройденных транспортным средством миль или иных входных сигналов от датчиков. Если пороговый период не истек, алгоритм может оставить двигатель в указанных состояниях выключения и совершить возврат (например, непрерывно отслеживать наличие условий для ОЦД).
Другой пример условия для диагностики системы ОЦД на шаге 302 может включать в себя определение того, достаточно ли заряжена аккумуляторная батарея или иной источник энергии, соединенный с двигателем, для обеспечения достаточной энергии для приведения в действие стартера на период выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД и последующего пуска двигателя по запросу оператора. Так как зарядка аккумуляторной батареи обычно происходит, когда двигатель включен, а в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД двигатель выключен, выполнение алгоритма диагностики системы ОЦД может уменьшать заряд аккумуляторной батареи для приведения в действие стартера. Если аккумуляторная батарея заряжена недостаточно, при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД ее заряда может не хватить для прокрутки коленчатого вала двигателя и последующего пуска транспортного средства по запросу оператора. В одном примере, если заряд аккумуляторной батареи ниже установленного порога, алгоритм диагностики системы ОЦД может совершить возврат к отслеживанию наличия условий для ОЦД до запуска диагностического алгоритма, а не продолжать выполнение диагностического алгоритма и расходование заряда аккумуляторной батареи. В противном случае, если заряд аккумуляторной батареи выше установленного порога, алгоритм диагностики системы ОЦД может быть выполнен.
Если условия для диагностики ОЦД отсутствуют, на шаге 304 способ предусматривает оставление двигателя выключенным. В примере транспортного средства, снабженного функцией активизации контроллера, контроллер не будет приведен в действие для запуска алгоритма диагностики системы ОЦД.
Если условия для диагностики ОЦД в наличии, на шаге 306 способ предусматривает прокрутку (например, вращение) коленчатого вала двигателя без подачи топлива со всеми цилиндрами во включенном состоянии. В одном примере коленчатый вал двигателя можно прокручивать посредством стартера (например, стартера 172 на ФИГ. 2) для циркуляции воздуха через цилиндры (например, цилиндр 14 на ФИГ. 2) и трубу РОГ (например, трубу 170 РОГ на ФИГ. 2). А именно, двигатель выключен, когда стартер приводят в действие для вращения двигателя. В одном примере, если транспортное средство является гибридным, коленчатый вал двигателя можно прокручивать посредством встроенного стартера. В других примерах коленчатый вал двигателя можно прокручивать посредством традиционного стартера. В одном примере контроллер может приводить стартер в действие для вращения при постоянной частоте вращения для обеспечения устойчивых состояний двигателя для отслеживания потенциального изменения расхода потока отработавших газов, как раскрыто в настоящем описании. В одном примере стартер может прокручивать коленчатый вал двигателя с постоянной частотой 700 об/мин в течение всего периода алгоритма диагностики системы ОЦД. В других примерах частота прокрутки коленчатого вала двигателя может напрямую зависеть от напряжения аккумуляторной батареи, так как работа стартера может происходить с частотой, зависящей от напряжения аккумуляторной батареи. Поэтому уровни температуры и заряда аккумуляторной батареи могут задавать частоту прокрутки коленчатого вала двигателя.
Следует понимать, что на шаге 306 все клапаны каждого из цилиндров двигателя включены, включая те, что выполнены с возможностью отключения. В число включенных клапанов цилиндров входят впускные и выпускные клапаны, функционирующие так, как они функционировали бы во время номинальной работы двигателя (в режиме без ОЦД), то есть впускной клапан, соединенный с цилиндром, будет открыт во время такта впуска для этого цилиндра, а выпускной клапан, соединенный с цилиндром, будет открыт во время такта выпуска для этого цилиндра. И наоборот, отключение цилиндра включает в себя отключение по меньшей мере одного клапанного механизма цилиндра, соединенного с клапанами данного цилиндра. Отключение клапанов цилиндра включает в себя то, что впускной клапан, соединенный с цилиндром, закрыт во время такта впуска для этого цилиндра, а выпускной клапан, соединенный с цилиндром, закрыт во время такта выпуска для этого цилиндра. Кроме того, осуществляют выборочное управление топливными форсунками (например, топливной форсункой 66 на ФИГ. 1-2), соединенными с каждым из цилиндров, чтобы они не подавали топливо в цилиндры. Системой зажигания (например, системой зажигания 190 на ФИГ. 2) также можно выборочно управлять, чтобы она не подавала искру посредством свечей зажигания, соединенных с соответствующими цилиндрами. Таким образом, вращение двигателя может происходить при относительно низкой постоянной частоте без сгорания, так как топливо и/или искра могут не поступать в указанные цилиндры.
На шаге 308 алгоритма регулируют дроссель и клапан РОГ. А именно, регулирование дросселя включает в себя направление контроллером сигнала для выборочного приведения в действие дроссельной заслонки (например, дроссельной заслонки 164 дросселя 20 на ФИГ. 2) для регулирования потока впускного воздуха, поступающего во впускной канал (например, впускной канал 144 на ФИГ. 1). В одном примере контроллер может направить сигнал для активного уменьшения степени открытия (например, закрытия или почти закрытия) дроссельной заслонки для уменьшения количества впускного воздуха, поступающего во впускной канал. Таким образом, поток воздуха, циркулирующий через двигатель во время диагностики, можно считать приблизительно постоянным (например, без всасывания атмосферного воздуха).
Кроме того, на шаге 308 алгоритма регулируют клапан РОГ. А именно, регулирование клапана РОГ включает в себя, в ответ на запуск алгоритма диагностики системы ОЦД, направление контроллером сигнала приводу клапана РОГ для выборочного регулирования степени открытия клапана РОГ (например, клапана 158 РОГ на ФИГ. 2). Это позволяет соединить по текучей среде впускной канал и выпускной канал через трубу РОГ (например, трубу 170 РОГ на ФИГ. 2) с возможностью рециркуляции отработавших газов из выпускного канала (например, выпускного канала 148 на ФИГ. 2) во впускной канал (например, впускной канал 144 на ФИГ. 2).
Клапан РОГ можно открыть на подходящую величину. В одном примере клапан РОГ можно открыть на величину, являющуюся функцией от частоты прокрутки коленчатого вала двигателя. Пример справочной таблицы, отражающей зависимость положения клапана РОГ от частоты (например, вращения) двигателя раскрыт на ФИГ. 5. Как показано на ФИГ. 5, если частота прокрутки коленчатого вала двигателя является низкой в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, степень открытия клапана РОГ можно уменьшить во избежание колебаний измеренных значений расхода потока РОГ. И наоборот, если частота прокрутки коленчатого вала двигателя в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД является повышенной, степень открытия клапана РОГ можно увеличить. Как сказано выше, частота вращения стартера может быть обусловлена располагаемым зарядом аккумуляторной батареи, который может быть разным при каждом выполнении диагностики. Поэтому степень открытия клапана РОГ можно регулировать для минимизации искажения измеренных значений расхода потока РОГ в результате колебания потока отработавших газов по системе РОГ, указываемого датчиком давления РОГ.
На шаге 310 алгоритма определяют, достиг ли поток РОГ установившегося состояния (например, равновесия). В начале прокрутки коленчатого вала двигателя из неподвижного состояния в состояние с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием поток может находиться в неустановившемся состоянии. В одном примере поток отработавших газов может достичь равновесия по прошествии установленного количества времени. В данном случае установленное количество времени может быть определено по данным многомерной характеристики или на основании того, что отклонения показаний датчика меньше установленного порога. Таким образом, вместо исходных переходных состояний с пусковым давлением и расходом потока, впускной коллектор и двигатель могут достигнуть установившегося состояния с возможностью измерений расхода потока отработавших газов в стабильных состояниях. В одном примере установленное количество времени может составить 3-5 секунд до того, как поток придет в состояние равновесия. Если поток отработавших газов не достиг равновесия, на шаге 311 алгоритм предусматривает ожидание достижения равновесия потоком отработавших газов. Так как алгоритм диагностики системы ОЦД выполняют, когда активное сгорание не происходит, следует понимать, что поток РОГ (например, поток отработавших газов), циркулирующий через двигатель в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, не включает в себя продукты сгорания, за исключением остаточных продуктов сгорания, которые могли быть уловлены в цилиндрах в результате предыдущего цикла сгорания.
Если поток газов через двигатель достиг установившегося состояния, и поток отработавших газов (например, поток РОГ) достиг равновесия, на шаге 312 алгоритм предусматривает измерение расхода потока отработавших газов без ОЦД посредством датчика отработавших газов. В одном примере измерение расхода потока отработавших газов может включать в себя измерение давления, температуры и массового расхода впускного воздуха, хотя могут быть выполнены и другие измерения. В изображенном примере применяют датчик перепада давления (например, датчик 126 давления РОГ на ФИГ. 2) с возможностью измерения перепада давления (например, изменения давления) потока РОГ на диафрагме в трубе РОГ. Одним примером датчика перепада давления является датчик перепада давления отработавших газов с обратной связью (ПДОГОС). Кроме того, измерение расхода потока отработавших газов без ОЦД (в настоящем описании именуемого «РОГ без ОЦД») представляет собой измерение перепада давления потока отработавших газов на диафрагме в трубе РОГ, выполняемое, когда клапан РОГ открыт, а степень открытия дросселя уменьшена (например, дроссель закрыт). Кроме того, измерение РОГ без ОЦД выполняют во время прокрутки коленчатого вала двигателя без подачи топлива в цилиндры, и когда все цилиндры включены (например, когда все впускные клапаны и все выпускные клапаны цилиндров открыты во время соответствующих тактов впуска и тактов выпуска). В ходе алгоритма диагностики системы ОЦД измерения расхода потока отработавших газов можно выполнять через синхронные интервалы снятия показаний по углу поворота коленчатого вала. Это может обеспечить преимущество по сравнению с использованием сигналов РОГ с привязкой по времени и позволить избежать эффекта колебания при измерении расхода потока отработавших газов в разных местах при вращении коленчатого вала.
В некоторых примерах алгоритм диагностики системы ОЦД может включать в себя проверку рациональности измеренных значений РОГ без ОЦД. Проверка рациональности измеренных значений РОГ без ОЦД может представлять собой определение того, находится ли сигнал РОГ без ОЦД в диапазоне ожидаемых значений для текущих параметров работы. Сравнение измеренного значения РОГ без ОЦД с пороговыми значениями проверки рациональности позволяет получить подтверждение того, что система функционирует, как предусмотрено. Если РОГ без ОЦД не пройдет проверку рациональности, это может указывать на ухудшение характеристик какой-либо другой системы, а не ОЦД, и может быть указан сбой проверки рациональности РОГ без ОЦД. Кроме того, оператору может быть выдано указание о возможном ухудшении характеристик клапана РОГ или датчика давления РОГ. В одном примере указание сбоя проверки рациональности РОГ без ОЦД и указание потенциального ухудшения характеристик клапана РОГ и/или датчика расхода потока отработавших газов может быть передано оператору посредством устройства отображения (не показано), расположенного в пассажирском салоне транспортного средства. Кроме того, алгоритм диагностики системы может быть отключен, и выполнение алгоритма будет завершено.
На шаге 314 алгоритма выборочно отключают один или несколько цилиндров двигателя (входят в режим ОЦД). Выборочное отключение цилиндров было описано выше и не будет раскрыто повторно в настоящем разделе. В ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, топливо может не поступать в какой-либо из цилиндров двигателя, поэтому «выборочное отключение» применительно к диагностическому алгоритму означает отключение цилиндров именно путем отключения впускных клапанов и выпускных клапанов, соединенных с отключаемым цилиндром. В одном примере могут быть отключены все отключаемые цилиндры. В других примерах может быть отключено подмножество отключаемых цилиндров. В других вариантах каждый цилиндр двигателя может быть отключен независимо от других и в индивидуальном порядке. А именно, восьмицилиндровый двигатель может работать в семицилиндровом режиме, шестицилиндровом режиме, пятицилиндровом режиме или четырехцилиндровом режиме, например. Если двигатель выполнен с возможностью такого индивидуального отключения цилиндров, отключение единственного цилиндра в рамках выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД позволяет оценивать механизмы ОЦД, соединенные с отдельными цилиндрами, на предмет ухудшения характеристик. Кроме того, это позволяет алгоритму диагностики системы ОЦД отключать отключаемые цилиндры в разной комбинации при каждом выполнении диагностики, или позволяет контроллеру выборочно отключать цилиндры в различных комбинациях в рамках одного события диагностики в случае получения измеренных значений расхода потока отработавших газов, выходящих за пределы установленного порога. Изменение состава отключаемых цилиндров позволяет выявить конкретный цилиндр (цилиндры) с ухудшенной работоспособностью клапанов.
На шаге 316 пример алгоритма предусматривает измерение РОГ с ОЦД. В одном примере датчик давления потока отработавших газов выполнен с возможностью определения перепада давления потока РОГ по трубе РОГ, когда выбранные цилиндры отключены (например, РОГ с ОЦД), и направления этих данных в контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 2). В зависимости от числа цилиндров, отключаемых на шаге 414, датчик давления РОГ может сформировать соответствующий сигнал РОГ с ОЦД. В одном примере, если отключают два из четырех отключаемых цилиндров в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, может быть сформирован сигнал РОГ с ОЦД, отличный от того, который был бы сформирован в случае отключения всех четырех отключаемых цилиндров в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД.
На шаге 318 алгоритма определяют, превышает ли расход потока РОГ с ОЦД первый порог.В одном примере первый порог может представлять собой ожидаемый расход потока РОГ для заданного числа отключенных цилиндров. В другом примере первый порог может зависеть от данных многомерной характеристики для определенного рабочего состояния. В дополнительном примере сравнение расхода потока РОГ с ОЦД с первым порогом может включать в себя определение того, отвечает ли соотношение расхода потока РОГ с ОЦД и первого порога заданному условию, причем заданное условие может представлять собой любое значение в пределах порогового отклонения от первого порога. Как сказано выше, в зависимости от числа цилиндров, отключаемых в рамках диагностического алгоритма, наблюдаемый расход потока РОГ с ОЦД может быть разным. При частичном ухудшении характеристик механизмов ОЦД, расход потока РОГ с ОЦД может превышать первый порог, но может не превышать второй порог.Второй порог может зависеть от данных многомерной характеристики для определенного рабочего состояния, в котором отключают только некоторые впускные и выпускные клапаны по мере необходимости. На полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД может указывать расход потока РОГ с ОЦД, превышающий и первый, и второй пороги.
На шаге 318, если показание РОГ с ОЦД не превышает первый порог, способ следует на шаг 320, где формируют указание отсутствия ухудшения характеристик механизмов ОЦД, а на шаге 326 возобновляют работу всех цилиндров двигателя, после чего алгоритм завершают.В одном примере, если в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД были отключены четыре цилиндра, перед завершением алгоритма будет возобновлена работа указанных четырех цилиндров (например, будет возобновлена работа их клапанов). Если на шаге 318 измеренное значение РОГ с ОЦД превышает первый порог, на шаге 321 алгоритма определяют, превышает ли РОГ с ОЦД второй порог.Если РОГ с ОЦД не превышает второй порог, на шаге 322 указывают частичное ухудшение характеристик механизмов ОЦД. В ответ на указание частичного ухудшения характеристик механизмов ОЦД, на шаге 324 контроллер устанавливает диагностический код и извещает оператора о частичном ухудшении характеристик механизмов ОЦД. В одном примере может быть включена индикаторная лампа неисправности (ИЛН) на устройстве отображения, расположенном в пассажирском салоне транспортного средства. В одном примере диагностический код может указывать на то, в каком именно цилиндре (цилиндрах) ухудшилась работоспособность клапанов. Следует понимать, что оценивать ухудшение характеристик механизмов ОЦД можно по одному или нескольким порогам. На шаге 326 способа возобновляют работу всех цилиндров двигателя, а затем завершают алгоритм. В одном примере завершение алгоритма включает в себя приведение в действие стартера для остановки вращения двигателя, закрытие клапана РОГ и возврат двигателя в состояние с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием. В противном случае, если поток РОГ с ОЦД превышает второй порог, на шаге 328 указывают, что возможно полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД. На шаге 330 алгоритм предусматривает установку диагностического кода и извещение оператора о полном ухудшении характеристик механизмов ОЦД. На шаге 332 алгоритм предусматривает возобновлением работы всех цилиндров двигателя перед тем, как алгоритм будет завершен.
Таким образом, раскрытый выше способ включает в себя алгоритм диагностики системы ОЦД для транспортного средства с возможностью исполнения в состояниях с выключенной подачей топлива, в которых не происходит движение транспортного средства. В одном конкретном примере алгоритм диагностики системы ОЦД можно запускать для восьмицилиндрового двигателя с четырьмя отключаемыми цилиндрами по истечении порогового периода с предыдущего выполнения алгоритма диагностики ОЦД и при наличии состояния с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием. В режиме без ОЦД, во время прокрутки коленчатого вала двигателя без подачи топлива, показание датчика РОГ без ОЦД может представлять собой сигнал напряжения 5 В. Значение для проверки рациональности для сигнала РОГ без ОЦД составляет 4.9-5.1 В, то есть, если бы провели проверку рациональности, данный сигнал РОГ без ОЦД прошел бы ее. В данном примере первый порог для РОГ с ОЦД может составлять 50%-60% от значения РОГ без ОЦД (например, 2.5-ЗВ). А именно, для того, чтобы можно было указать отсутствие ухудшения характеристик механизмов ОЦД, сигнал РОГ с ОЦД, снятый после отключения четырех цилиндров, должен составлять от 2.5 В до 3В. Второй порог для указания ухудшения характеристик механизмов ОЦД составляет 80% от значения РОГ без ОЦД (например, 4 В). Если сигнал РОГ с ОЦД составляет 2.6 В после отключения четырех цилиндров, то данный сигнал не превышает ни первый, ни второй пороги, и ухудшение характеристик механизмов ОЦД не указывают. Или же, если сигнал РОГ с ОЦД составляет 4.2 В, будет указано полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД, так как сигнал РОГ с ОЦД превысил первый и второй пороги.
На ФИГ. 4 раскрыт пример алгоритма 400 для выполнения диагностики системы ОЦД для двигателя (например, двигателя 10 на ФИГ. 1) в ответ на работу двигателя в режиме отсечки топлива при замедлении (ОТЗ). В данном случае, когда двигатель эксплуатируют без подачи топлива, ухудшение характеристик механизмов ОЦД можно диагностировать по сигналам от датчика давления потока отработавших газов, отслеживающего изменение давления потока отработавших газов на диафрагме в системе РОГ. Как сказано выше, следует понимать, что можно применять и другие способы измерения расхода потока отработавших газов.
Инструкции для осуществления алгоритма 400 может исполнять контроллер в соответствии с инструкциями в памяти контроллера и во взаимосвязи с сигналами от датчиков системы двигателя, например датчиков, раскрытых выше на примере ФИГ. 1-2. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
На шаге 402 алгоритма определяют, в наличии ли условия для диагностики системы ОЦД. Одним примером условия для диагностики системы ОЦД является работа двигателя в состоянии с отключенной подачей топлива с включенным зажиганием в режиме отсечки топлива при замедлении (ОТЗ). В одном примере ОТЗ представляет собой функцию, при которой, если контроллер обнаружит, что происходит движение транспортного средства накатом (например, движение накатом под уклон), контроллер прекращает подачу топлива в двигатель, при этом в трансмиссии включена передача, и движение транспортного средства происходит за счет силы тяжести или инерции движения транспортного средства. Как сказано выше, состояние с выключенной подачей топлива представляет собой состояние, когда не происходит подача топлива ни в один из цилиндров двигателя.
В вариантах осуществления транспортного средства, выполненных с технологией передачи данных между транспортным средством и любыми объектами (например, V2X), контроллер транспортного средства выполнен с возможностью связи с расположенными поблизости системами дорожного движения и/или с другими транспортными средствами. Для данных вариантов осуществления дополнительным условием для диагностики системы ОЦД может быть предварительная оценка возможной продолжительности нахождения транспортного средства в текущем режиме ОТЗ по таким параметрам, как условия дорожного движения и рельеф дороги. В одном примере, если ожидаемая продолжительность работы двигателя в режиме ОТЗ меньше порога, алгоритм диагностики системы ОЦД можно не запускать. Это позволяет избежать запуска алгоритма диагностики системы ОЦД только для того, чтобы сразу же прервать его в ответ на выход двигателя из режима ОТЗ.
В число дополнительных условий для диагностики системы ОЦД на шаге 402 может входить истечение порогового периода после завершения предыдущего алгоритма диагностики системы ОЦД. В одном примере может быть целесообразно выполнять алгоритм диагностики системы ОЦД не в ответ на все события ОТЗ, а запускать его по прошествии порогового периода времени (например, 5 дней) или порогового числа событий ОТЗ (например, десяти событий ОТЗ). В другом примере алгоритм диагностики системы ОЦД можно запускать по прошествии периода в виде порогового числа заправок топливного бака, порогового числа пройденных транспортным средством миль или иных входных сигналов от датчиков.
Если условия для диагностики ОЦД отсутствуют, на шаге 403 способ предусматривает оставление без изменений текущей работы двигателя. В некоторых примерах оставление без изменений текущей работы двигателя может включать в себя продолжение регулирования степени открытия дросселя двигателя для удовлетворения водительского запроса крутящего момента и/или продолжение регулирования степени открытия клапана РОГ в зависимости от параметров работы двигателя.
На шаге 404 алгоритма регулируют дроссель и клапан РОГ. А именно, регулирование дросселя включает в себя направление контроллером сигнала для выборочного приведения в действие дроссельной заслонки (например, дроссельной заслонки 164 дросселя 20 на ФИГ. 2) для регулирования потока впускного воздуха, поступающего во впускной канал (например, впускной канал 16 на ФИГ. 1). В одном примере контроллер может направить сигнал для активного уменьшения степени открытия (например, закрытия или почти закрытия) дроссельной заслонки для уменьшения количества впускного воздуха, поступающего во впускной канал. Таким образом, поток воздуха, циркулирующий через двигатель во время диагностики, можно считать приблизительно постоянным (например, без всасывания атмосферного воздуха).
На шаге 404 алгоритма также регулируют клапан РОГ. А именно, регулирование клапана РОГ включает в себя направление контроллером сигнала приводу клапана РОГ для выборочного регулирования степени открытия клапана РОГ (например, клапана 158 РОГ на ФИГ. 2). Это позволяет соединить по текучей среде впускной канал и выпускной канал через трубу РОГ (например, трубу 170 РОГ на ФИГ. 2) с возможностью рециркуляции отработавших газов из выпускного канала (например, выпускного канала 148 на ФИГ. 2) во впускной канал (например, впускной канал 144 на ФИГ. 2). Как сказано выше, степень открытия клапана РОГ можно регулировать для минимизации искажения измеренных значений расхода потока РОГ в результате колебания потока отработавших газов по системе РОГ, указываемого датчиком давления РОГ.
Клапан РОГ может быть открыт на подходящую величину, как показано на ФИГ. 5. Если в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД частота вращения двигателя низкая, степень открытия клапана РОГ можно уменьшить во избежание колебаний измеренных значений расхода потока РОГ. И наоборот, если частота вращения двигателя в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД является повышенной, степень открытия клапана РОГ можно увеличить.
На шаге 406 алгоритма определяют, достиг ли поток РОГ (например, отработавших газов) установившегося состояния (например, равновесия). Так как приведение в движение транспортного средства происходит в режиме ОТЗ, можно отслеживать множество параметров работы двигателя для определения того, достиг ли поток отработавших газов равновесия. Как сказано выше, в состоянии движения транспортного средства накатом, вращение двигателя может происходить с разными частотами, в связи с чем также возможны изменения давления во впускном коллекторе и расходов потоков впускного воздуха и отработавших газов двигателя. В одном примере контроллер может дополнительно выполнять измерения массового расхода воздуха и частоты вращения двигателя для определения того, достиг ли поток отработавших газов равновесия. Для получения измеренных значений расхода потока отработавших газов, которые можно сравнивать, желательно, чтобы двигатель работал с заданными параметрами. В одном примере, при выполнении диагностики системы ОЦД в режиме ОТЗ контроллер может задать фазы распределительного вала, положения дросселя и клапана РОГ на весь период выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД для достижения стабильных состояний для измерения расхода потока отработавших газов в режимах без ОЦД и с ОЦД. Если поток отработавших газов не достиг равновесия согласно показаниям множества датчиков, на шаге 408 алгоритм предусматривает ожидание достижения равновесия потоком РОГ.
На шаге 410 алгоритма определяют, все ли цилиндры включены. Поскольку рабочие состояния, связанные с эксплуатацией двигателя в режиме ОТЗ, схожи с рабочими состояниями, связанными с работой в режиме ОЦД (по меньшей мере один цилиндр отключен), возможна одновременная работа двигателя в режиме ОТЗ и в режиме ОЦД. В некоторых примерах двигатель может работать в режиме ОЦД (например, с отключенным по меньшей мере одним клапанным механизмом цилиндра двигателя) при наличии походящих рабочих состояний двигателя (например, низкой нагрузки двигателя, температуры двигателя выше порога), когда оператор ведет транспортное средство вниз по длинному склону и сокращает (например, прекращает) нажатие педали акселератора, в связи с чем транспортное средство едет накатом вниз по склону с включенной передачей. В ответ на движение транспортного средства накатом вниз по склону, контроллер может направить сигнал двигателю войти в режим ОТЗ, тем самым прекратив подачу топлива в оставшиеся включенные цилиндры. В одном примере, если двигатель работает одновременно в режиме ОТЗ и режиме ОЦД, отключение цилиндров может включать в себя: отключение механизмов ОЦД, и/или ограничение (например, прекращение) подачи топлива, и/или ограничение (например, прекращение) подачи искры в отключенные цилиндры.
Если ни один цилиндр не включен, на шаге 412 алгоритм предусматривает измерение расхода потока РОГ с ОЦД, например, с помощью датчика давления потока отработавших газов для определения перепада давления потока РОГ по трубе РОГ, когда выбранные цилиндры отключены (например, РОГ с ОЦД), и направление этих данных в контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 2). В зависимости от числа отключенных цилиндров, датчик давления РОГ может сформировать соответствующий сигнал РОГ с ОЦД. В одном примере, если отключают два из четырех отключаемых цилиндров в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, датчик может сформировать сигнал РОГ с ОЦД, отличный от сигнала РОГ с ОЦД, который был бы сформирован, если бы были отключены все четыре отключаемых цилиндра.
На шаге 414 алгоритм предусматривает включение всех цилиндров двигателя. А именно, возобновляют работу любых отключенных цилиндров двигателя. Так как двигатель эксплуатируют в режиме ОТЗ, возобновление работы цилиндров двигателя включает в себя включение клапанных механизмов цилиндров (например, механизмов ОЦД), при этом возобновление работы не включает в себя возобновление подачи топлива и/или искры в отключенные цилиндры. А именно, двигатель работает без подачи топлива, при этом все клапаны цилиндров включены.
На шаге 416 алгоритм предусматривает измерение расхода потока РОГ без ОЦД, например - путем определения измеренного значения расхода потока отработавших газов без ОЦД (например, РОГ без ОЦД) по показаниям датчика давления отработавших газов (например, датчика 126 давления РОГ на ФИГ. 2). Описание датчика давления отработавших газов было приведено на примере ФИГ. 2-3 и не будет повторено в настоящем разделе. Измеренное значение РОГ без ОЦД получают во время работы двигателя в режиме ОТЗ без подачи топлива в какой-либо цилиндр двигателя, когда все цилиндры включены (например, когда все впускные клапаны цилиндров открыты во время соответствующих тактов впуска и все выпускные клапаны цилиндров открыты во время соответствующих тактов выпуска). В ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, измерения расхода потока отработавших газов можно выполнять через синхронные интервалы снятия показаний по углу поворота коленчатого вала. Это позволяет избежать эффекта колебания при измерении расхода потока отработавших газов в разных местах при вращении коленчатого вала.
В некоторых примерах алгоритм диагностики системы ОЦД может включать в себя проверку рациональности измеренного значения РОГ без ОЦД. Проверка рациональности измеренного значения РОГ без ОЦД позволяет определить, лежит ли сигнал РОГ без ОЦД в диапазоне ожидаемых значений для текущих параметров работы. Сравнение измеренного значения РОГ без ОЦД с пороговыми значениями проверки рациональности позволяет подтвердить, что система функционирует, как предусмотрено. Если РОГ без ОЦД не пройдет проверку рациональности, это может указывать на ухудшение характеристик какой-либо другой системы, а не ОЦД, и может быть указан сбой проверки рациональности РОГ без ОЦД. Следует понимать, что при выполнении диагностики системы ОЦД в режиме ОТЗ проверка рациональности может зависеть от параметров работы двигателя и может быть разной при каждом выполнении диагностики. Кроме того, оператору может быть выдано указание о возможном ухудшении характеристик клапана РОГ или датчика давления РОГ. В одном примере указание сбоя проверки рациональности РОГ без ОЦД и указание потенциального ухудшения характеристик клапана РОГ и/или датчика расхода потока отработавших газов может быть передано оператору посредством устройства отображения (не показано), расположенного в пассажирском салоне транспортного средства. Кроме того, алгоритм диагностики системы может быть отключен, и выполнение алгоритма будет завершено.
На шаге 418 алгоритма определяют, превышает ли расход потока РОГ с ОЦД порог. В одном примере данный порог может представлять собой ожидаемый расход потока РОГ для заданного числа отключенных цилиндров. В дополнительном примере порог может зависеть от данных многомерной характеристики для определенного рабочего состояния. В дополнительном примере сравнение расхода потока РОГ с ОЦД с порогом может включать в себя определение того, отвечает ли соотношение расхода потока РОГ с ОЦД и указанного порога заданному условию, причем заданное условие может представлять собой любое значение в пределах порогового отклонения от порога. Как сказано выше, в зависимости от числа цилиндров, отключаемых в рамках диагностического алгоритма, наблюдаемый расход потока РОГ с ОЦД может быть разным. В некоторых примерах ухудшение характеристик механизмов ОЦД можно оценивать по нескольким порогам. А именно, при частичном ухудшении характеристик механизмов ОЦД, расход потока РОГ с ОЦД может превышать первый порог, но может не превышать второй порог.Второй порог может зависеть от данных многомерной характеристики для определенного рабочего состояния, в котором отключают только некоторые впускные и выпускные клапаны по мере необходимости. В данном примере на полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД может указывать расход потока РОГ с ОЦД, превышающий и первый, и второй пороги.
Если на шаге 418 показание РОГ с ОЦД не превышает порог, на шаге 428 формируют указание отсутствия ухудшения характеристик ОЦД (например, ухудшения характеристик механизмов ОЦД), и на шаге 430 двигатель продолжает работу в режиме ОТЗ до завершения алгоритма. Если на шаге 418 РОГ с ОЦД превышает порог, на шаге 432 указывают ухудшение характеристик ОЦД. В ответ на  указание ухудшения характеристик ОЦД (например, механизма ОЦД), на шаге 434 контроллер устанавливает диагностический код и извещает оператора об ухудшении характеристик ОЦД, перед тем, как завершить алгоритм. В одном примере может быть включена индикаторная лампа неисправности (ИЛН) на устройстве отображения, расположенном в пассажирском салоне транспортного средства. В одном примере диагностический код может указывать на то, в каком именно цилиндре (цилиндрах) ухудшились характеристики клапанов.
Или же на шаге 410 двигатель может работать в режиме ОТЗ со всеми цилиндрами во включенном состоянии. А именно, в результате работы в режиме ОТЗ топливо может не поступать ни в один из цилиндров двигателя, а в результате работы в режиме без ОЦД все клапанные механизмы цилиндров включены. Если все цилиндры включены, на шаге 420 алгоритм предусматривает измерение расхода потока отработавших газов без ОЦД (например, РОГ без ОЦД) по выходному сигналу датчика давления потока отработавших газов (например, датчика 126 давления РОГ на ФИГ. 2). Измеренное значение РОГ без ОЦД получают, когда двигатель работает в режиме ОТЗ без подачи топлива в какой-либо цилиндр двигателя, и все цилиндры включены (например, когда открытие и закрытие всех впускных и всех выпускных клапанов цилиндров происходит как во время номинальной работы двигателя). В ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, измерения расхода потока отработавших газов можно выполнять через синхронные интервалы снятия показаний по углу поворота коленчатого вала. Это позволяет избежать эффекта колебания при измерении расхода потока отработавших газов в разных местах при вращении коленчатого вала.
На шаге 422 алгоритма выборочно отключают один или несколько цилиндров двигателя (например, входят в режим ОЦД). В ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, как и при эксплуатации двигателя в режиме ОТЗ, топливо не подают ни в один из цилиндров двигателя. Поэтому выборочное отключение при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД означает именно отключение цилиндров путем отключения впускных и выпускных клапанов. В одном примере могут быть отключены все отключаемые цилиндры. В других примерах может быть отключено подмножество отключаемых цилиндров. В других вариантах каждый цилиндр двигателя можно отключать независимо от других и в индивидуальном порядке. А именно, восьмицилиндровый двигатель может работать в семицилиндровом режиме, шестицилиндровом режиме, пятицилиндровом режиме или четырехцилиндровом режиме, например. Если двигатель выполнен с возможностью такого индивидуального отключения цилиндров, отключение единственного цилиндра в рамках выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД позволяет оценивать механизмы ОЦД, соединенные с отдельными цилиндрами, на предмет ухудшения характеристик. Кроме того, это позволяет алгоритму диагностики системы ОЦД отключать отключаемые цилиндры в разной комбинации при каждом выполнении диагностики, или позволяет контроллеру выборочно отключать цилиндры в различных комбинациях в рамках одного события диагностики в случае получения измеренных значений расхода потока отработавших газов, выходящих за пределы установленного порога. Изменение состава отключенных цилиндров позволяет определить, в каком именно цилиндре возможно ухудшение работоспособности клапанов.
На шаге 424 пример алгоритма предусматривает измерение расхода потока РОГ с ОЦД, например, с помощью датчика давления РОГ для определения перепада давления потока РОГ по трубе РОГ, когда выбранные цилиндры отключены (например, РОГ с ОЦД), и направление этих данных в контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 2). В зависимости от числа цилиндров, отключаемых на шаге 422, датчик давления РОГ может сформировать соответствующий сигнал РОГ с ОЦД. В одном примере, если отключают два из четырех отключаемых цилиндров в ходе алгоритма диагностики системы ОЦД, может быть сформирован сигнал РОГ с ОЦД, отличный от сигнала РОГ с ОЦД, который был бы сформирован, если бы были отключены все четыре отключаемых цилиндра.
На шаге 426 алгоритма определяют, превышает ли расход потока РОГ с ОЦД порог. В одном примере порог может представлять собой ожидаемый расход потока РОГ для заданного числа отключенных цилиндров. В дополнительном примере порог может зависеть от данных многомерной характеристики для определенного рабочего состояния. В дополнительном примере сравнение расхода потока РОГ с ОЦД с порогом может включать в себя определение того, отвечает ли соотношение расхода потока РОГ с ОЦД и порога заданному условию, причем заданное условие может представлять собой любое значение в пределах порогового отклонения от порога. Как сказано выше, в зависимости от числа цилиндров, отключаемых в рамках диагностического алгоритма, наблюдаемый расход потока РОГ с ОЦД может быть разным. В некоторых примерах ухудшение характеристик механизма ОЦД можно оценивать по нескольким порогам. А именно, при частичном ухудшении характеристик механизмов ОЦД, расход потока РОГ с ОЦД может превышать первый порог, но может не превышать второй порог. Второй порог может зависеть от данных многомерной характеристики для определенного рабочего состояния, в котором отключают только некоторые впускные и выпускные клапаны по мере необходимости. На полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД может указывать расход потока РОГ с ОЦД, превышающий и первый, и второй пороги.
Если показание РОГ с ОЦД не превышает порог, на шаге 428 формируют указание отсутствия ухудшения характеристик ОЦД, а на шаге 430 двигатель продолжает работу в режиме ОТЗ до завершения алгоритма. Если на шаге 426 РОГ с ОЦД превышает порог, на шаге 432 формируют указание наличия ухудшения характеристик ОЦД. В ответ на указание ухудшения характеристик ОЦД, на шаге 434 контроллер устанавливает диагностический код и извещает оператора об ухудшении характеристик ОЦД, перед тем, как завершить алгоритм. В одном примере может быть включена индикаторная лампа неисправности (ИЛН) на устройстве отображения, расположенном в пассажирском салоне транспортного средства. В одном примере диагностический код может указывать на то, в каком именно цилиндре (цилиндрах) ухудшились характеристики клапанов.
Таким образом, раскрытый выше способ включает в себя алгоритм диагностики системы ОЦД для транспортного средства с возможностью исполнения во время эксплуатации двигателя в режиме ОТЗ, в котором приведение транспортного средства в движение происходит без подачи топлива в какой-либо цилиндр двигателя. В одном конкретном примере алгоритм диагностики системы ОЦД можно запускать для восьмицилиндрового двигателя с четырьмя отключаемыми цилиндрами по истечении порогового периода с предыдущего выполнения алгоритма диагностики ОЦД и при наличии состояния ОТЗ. В режиме ОЦД, когда двигатель эксплуатируют без подачи топлива, сигнал РОГ с ОЦД от датчика может представлять собой сигнал напряжения 4.2 В. После включения всех цилиндров, сигнал РОГ без ОЦД составляет 5 В. В зависимости от данных многомерной характеристики, порог для РОГ с ОЦД составляет 50%-60% от значения РОГ без ОЦД (например, 2.5-3 В). А именно, для того, чтобы можно было указать отсутствие ухудшения характеристик механизмов ОЦД, ожидаемый сигнал РОГ с ОЦД, полученный, когда отключены четыре цилиндра, составляет от 2.5 В до 3В. Так как сигнал РОГ с ОЦД составляет 4.2 В, он превышает порог РОГ с ОЦД, и будет указано ухудшение характеристик механизмов ОЦД.
На ФИГ. 6 раскрыт пример алгоритма 600 для регулирования степени отключения цилиндров в двигателе, выполненном с механизмами индивидуального отключения цилиндров. На шаге 602 способа оценивают и/или измеряют параметры работы двигателя. В число параметров работы двигателя могут, например, входить: частота вращения двигателя, нагрузка двигателя, режим ОТЗ, водительский запрос крутящего момента (например, от датчика положения педали), расход потока РОГ, температура, давление и влажность окружающей среды, уровень наддува, давление воздуха в коллекторе (ДВК), расход воздуха через коллектор (МРВ), барометрическое давление (БД), температура двигателя, температура впускного воздуха и т.п.В одном примере контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 1-2) может получить показание датчика давления потока РОГ. В другом примере контроллер может получить показание скорости транспортного средства от датчика скорости транспортного средства.
На шаге 603 регулируют положение клапана РОГ в зависимости от таких параметров работы двигателя, как нагрузка и температура двигателя, и сигнала обратной связи от датчика давления РОГ. В одном примере контроллер может направить сигнал для приведения в действие клапана РОГ для увеличения степени открытия клапана РОГ, если нагрузка двигателя выше порога и температура двигателя выше порога.
На шаге 604 по оцененным параметрам работы можно определить, в наличии ли условия для отключения цилиндров (например, условия для входа в ОЦД). В одном примере можно считать, что условия для отключения цилиндров в наличии, если водительский запрос ниже порога, или если нагрузка двигателя ниже порога. Отключение цилиндров также может быть разрешено, когда температура охлаждающей жидкости двигателя выше порога, для предотвращения проблем, связанных с состояниями низкой температуры цилиндров. Состояние отсечки топлива при замедлении (ОТЗ) может иметь место одновременно с условиями для входа в ОЦД, так как и первое, и вторые возможны при низких нагрузках двигателя. Как сказано выше, в некоторых примерах двигатель может работать в режиме ОЦД (например, по меньшей мере с одним отключенным клапанным механизмом цилиндра двигателя) при наличии подходящих рабочих состояний двигателя (например, низкой нагрузки двигателя, температуры двигателя выше порога), когда оператор ведет транспортное средство вниз по длинному склону и сокращает (например, прекращает) нажатие педали акселератора, в связи с чем происходит движение транспортного средства накатом вниз по склону с включенной передачей. В ответ на движение транспортного средства накатом вниз по склону, контроллер может направить сигнал двигателю войти в режим ОТЗ, тем самым прекратив подачу топлива в оставшиеся включенные цилиндры. Если условия для отключения цилиндров отсутствуют, на шаге 606 алгоритм продолжает эксплуатацию двигателя со всеми цилиндрами во включенном состоянии (то есть в режиме без ОЦД) и выполнение алгоритма завершают.
Если условия для входа в ОЦД в наличии, на шаге 608 алгоритма определяют, было ли указано ухудшение характеристик ОЦД. В одном неограничивающем примере алгоритм диагностики системы ОЦД мог быть выполнен в предыдущем состоянии с выключенным двигателем и выключенным зажиганием, и было указано ухудшение характеристик механизма ОЦД. В другом примере алгоритм диагностики системы ОЦД мог быть выполнен в состоянии ОТЗ, и было указано ухудшение характеристик механизма ОЦД. Если наличие ухудшения характеристик ОЦД указано, алгоритм следует на шаг 606, где двигатель продолжает работать со всеми цилиндрами во включенном состоянии. В одном примере, даже если параметры работы двигателя подходят для отключения цилиндров и условия для входа в ОЦД в наличии (например, водительский запрос ниже порога, температура охлаждающей жидкости двигателя выше порога), контроллер не будет выборочно приводить в действие приводы для отключения клапанов цилиндров, и двигатель продолжит работу со всеми клапанами цилиндров во включенном состоянии.
Если ухудшение характеристик ОЦД не было указано, на шаге 610 способа выборочно отключают один или несколько цилиндров двигателя. В одном примере выборочное отключение одного или нескольких цилиндров двигателя включает в себя выборочное отключение индивидуальных клапанных механизмов цилиндров (например, механизмов ОЦД) для одного или нескольких цилиндров, выбранных для отключения. Кроме того, выборочное отключение может включать в себя ограничение (например, прекращение) подачи топлива и/или подачи искры в выбранные цилиндры. В дополнительном примере выборочное отключение может включать в себя отключение клапанных механизмов цилиндров, и/или прекращение подачи топлива, и/или прекращение подачи искры. В дополнительном примере отключение цилиндров может включать в себя блокирование движения поршня. Выборочное отключение может также включать в себя выбор подмножества отключаемых цилиндров для отключения. В одном примере можно выборочно отключить один или несколько цилиндров ряда двигателя (например, в V-образном двигателе). Выборочное отключение одного или нескольких цилиндров позволяет эксплуатировать двигатель в режиме ОЦД с меньшим рабочим объемом и более высоким КПД за счет уменьшения насосных потерь.
На шаге 612 можно определить, в наличии ли условия для включения цилиндров (например, условия для выхода из ОЦД). В одном примере можно считать, что условия для включения цилиндров в наличии, если водительский запрос, согласно показанию датчика положения педали, соединенного с педалью акселератора (например, датчика 134 положения педали, соединенного с педалью 132 акселератора на ФИГ. 2), возрастает сверх порога. Кроме того, условия для выхода из ОЦД могут быть в наличии, если нагрузка двигателя выше порога, что возможно при приведении транспортного средства в движение вверх по склону или буксировании груза. Если условия для включения цилиндров в наличии, на шаге 614 алгоритм предусматривает выборочное возобновление работы одного или нескольких цилиндров двигателя. В одном примере выборочное включение одного или нескольких цилиндров двигателя предусматривает выборочное включение индивидуальных клапанных механизмов одного или нескольких цилиндров, выбранных для включения. В другом примере выборочное включение может предусматривать возобновление подачи топлива и/или искры в выбранные цилиндры. В некоторых примерах может быть возобновлена работа не всех отключенных цилиндров. Например, может произойти небольшой рост нагрузки/частоты вращения четырехцилиндрового двигателя, работающего в двухцилиндровом режиме ОЦД, при котором трехцилиндровый режим ОЦД может быть эффективнее возврата в четырехцилиндровый режим без ОЦД. Если условия для выхода из ОЦД не наступили, на шаге 616 алгоритм продолжает эксплуатацию двигателя с отключенными цилиндрами (то есть в режиме ОЦД).
На ФИГ. 7-8 раскрыт пример хронологической последовательности работы восьмицилиндрового двигателя с четырьмя отключаемыми цилиндрами, например, двигателя 10 на ФИГ. 1. Двигатель может быть выполнен с возможностью выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД по РОГ, например, алгоритма диагностики системы ОЦД на ФИГ. 3. На ФИГ. 7 раскрыт пример хронологической последовательности работы двигателя во время выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД при наличии состояния с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием. ФИГ. 8 является продолжением ФИГ. 7 и изображает пример хронологической последовательности работы двигателя после выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД. Диаграмма 700 на ФИГ. 7-8 иллюстрирует положение педали (ПП) на графике 702, скорость транспортного средства на графике 704, частоту вращения двигателя на графике 706, отключение цилиндров (ОЦД) на графике 708, топливо, подаваемое в отключаемые цилиндры на графике 710, топливо, подаваемое в неотключаемые цилиндры на графике 712, положение открытия клапана РОГ на графике 714, расход потока отработавших газов на графике 716 и включение стартера на графике 718. На ФИГ. 7 и 8 представлены одни и те же параметры двигателя, однако хронологическая последовательность на ФИГ. 7 представляет работу двигателя во время выполнения примера алгоритма диагностики системы ОЦД, а ФИГ. 8 - последующую работу двигателя после выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД.
До момента t1 двигатель находится в состоянии с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием. В одном примере транспортное средство может быть поставлено на стоянку в гараже. В момент t1 происходит запуск алгоритма диагностики системы ОЦД (например, алгоритма диагностики системы ОЦД 300 на ФИГ. 3). В одном примере контроллер транспортного средства (например, контроллер 12 на ФИГ. 1-2) может реализовать функцию активизации в ответ на указание истечения достаточного периода времени после запроса выключения зажигания. В результате может произойти активизация контроллера и запуск им диагностики системы ОЦД в момент t1. В другом примере контроллер может получить запрос оператора на дистанционный пуск транспортного средства в момент t1. В момент t1 контроллер может включить стартер, как видно из графика 718, для прокрутки (например, вращения) коленчатого вала двигателя, как видно из графика 706. В момент t1 может быть отрегулирован дроссель (не показан), как раскрыто выше. Топливо не подают ни в один цилиндр двигателя, как видно из графиков 710 и 712, а степень открытия клапана РОГ увеличена, как видно из графика 714. Следует понимать, что степень открытия клапана РОГ можно регулировать в зависимости от частоты прокрутки коленчатого вала двигателя, как раскрыто на примере ФИГ. 5. В изображенном примере транспортное средство не приводят в движение, и оно находится в состоянии с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием, поэтому маловероятно, что оператор (например, водитель) находится в транспортном средстве. Поэтому положение педали (ПП) и скорость транспортного средства остаются нулевыми, как видно из графиков 702 и 704, соответственно. Следует понимать, что между моментами t1 и t2 происходит вращение двигателя со всеми цилиндрами во включенном состоянии (режим без ОЦД), как видно из графика 708. В ответ на увеличение степени открытия клапана РОГ, датчик расхода потока отработавших газов показывает рост расхода потока РОГ на диафрагме в трубе РОГ (график 716).
В ответ на прокрутку (например, вращение) коленчатого вала двигателя из неподвижного положения в момент t1 поток впускного воздуха и отработавших газов может сначала быть неустановившимся. После некоторого периода постоянной прокрутки коленчатого вала двигателя, поток впускного воздуха и отработавших газов может перейти в установившееся состояние. В одном примере между моментами t1 и t2 может пройти установленный период, обеспечивающий возможность достижения потоком отработавших газов равновесия. Как сказано выше, данное установленное количество времени позволяет потоку газов через двигатель достичь установившегося состояния, а потоку отработавших газов -достичь равновесия, как видно из графика 716, перед тем, как будут регистрировать измеренные значения расхода потока отработавших газов, позволяющие определить, произошло ли ухудшение характеристик ОЦД. В другом примере равновесие можно определять по данным от датчика расхода потока отработавших газов.
В момент t2 датчик расхода потока отработавших газов (например, датчик 126 давления РОГ на ФИГ. 2) показывает измеренное значение РОГ без ОЦД. А именно, измеренное значение РОГ без ОЦД представляет собой показание расхода потока рециркуляции отработавших газов из выпускного канала во впускной канал двигателя со всеми цилиндрами во включенном состоянии (график 708) и без подачи топлива в какой-либо цилиндр двигателя (графики 710 и 712). В изображенном примере клапан РОГ остается открытым (график 714) в фиксированном положении в течение всего периода алгоритма диагностики системы ОЦД, но следует понимать, что если частота прокрутки коленчатого вала изменится, степень открытия клапана РОГ можно отрегулировать, как раскрыто на ФИГ. 5, для поддержания равновесия потока отработавших газов. После указания значения РОГ без ОЦД, контроллер выборочно отключает один или несколько цилиндров двигателя (график 708). Если отключение клапанов цилиндров происходит, как предусмотрено, впускные клапаны, соединенные с отключенными цилиндрами, остаются закрытыми в течение соответствующих тактов впуска, а выпускные клапаны, соединенные с отключенными цилиндрами, остаются закрытыми в течение соответствующих тактов выпуска. В результате происходит уменьшение потока отработавших газов через систему РОГ, так как поток отработавших газов пропорционален числу включенных цилиндров. Уменьшение потока отработавших газов через систему РОГ уменьшает перепад давления на диафрагме в трубе РОГ и, соответственно, расход потока отработавших газов, как видно из графика 716. График 716 представляет полностью работоспособные механизмы ОЦД, при которых отключение всех впускных и выпускных клапанов происходит, как предусмотрено, по запросу отключения, полученному от контроллера.
Следует понимать, что если поток отработавших газов остается почти без изменений между моментами t2 и t3, как видно из пунктирного графика 715, можно сделать вывод, что могло произойти полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД. В примерах, содержащих первый порог (график 719) и второй порог (график 713), полное ухудшение характеристик механизма ОЦД может быть указано, если РОГ с ОЦД превышает и первый, и второй пороги, как видно из графика 715. А именно, если показание расхода потока отработавших газов остается почти без изменений между моментами t2 и t3, как видно из пунктирного графика 715, можно сделать вывод, что может не происходить отключение впускных и выпускных клапанов отключаемых цилиндров (например, они не остаются закрытыми), когда их приводят в действие с этой целью, в связи с чем отключаемый цилиндр не изолирован во время отключения. В дополнительном примере, в котором поток отработавших газов представлен штриховым графиком 717, можно сделать вывод, что могло произойти ухудшение характеристик части, но не всех, механизмов ОЦД. А именно, штриховой график 717 представляет двигатель с частичным ухудшением характеристик механизмов ОЦД, при котором не все впускные и/или выпускные клапаны остаются закрытыми во время отключения. В данном примере РОГ с ОЦД, представленный графиком 717, может превышать первый порог 719, но не второй порог 713.
Следует понимать, что можно выполнять снятие показаний расхода потока отработавших газов по углу поворота коленчатого вала для того, чтобы отличить ухудшение характеристик впускных клапанов от ухудшения характеристик выпускных клапанов. В одном примере, если выпускные клапаны цилиндра отключены, а впускные клапаны работают в номинальном режиме (как в режиме без ОЦД), влияние на поток РОГ может не быть различимым. Поэтому отличить друг от друга ухудшение характеристик впускных и выпускных клапанов можно по данным от дополнительных датчиков. В одном примере отслеживать падение давления во впускном коллекторе в момент открытия впускного клапана (такта впуска) можно с помощью датчика давления воздуха в коллекторе (ДВК), например, датчика ДВК 128 на ФИГ. 2. В другом примере, если впускные клапаны цилиндра отключены, а выпускные клапаны работают в номинальном режиме (как в режиме без ОЦД), возможно уменьшение потока отработавших газов во время открытия выпускного клапана (такта выпуска). Отслеживание характеристик потока впускного воздуха и отработавших газов таким образом позволяет более точно диагностировать частичное ухудшение характеристик клапанов цилиндров ДОЦ по временным отклонениям от номинального расхода потока впускного воздуха и отработавших газов.
В момент t3 контроллер выборочно возобновляет работу отключенных цилиндров для возврата двигателя к работе со всеми цилиндрами во включенном состоянии, как видно из графика 708. В одном примере это может включать в себя направление контроллером сигнала приводу распределительного вала для переключения выступов кулачков и возобновления работы ранее отключенных клапанов цилиндров. Как сказано выше, представленный неограничивающий пример изображает двигатель либо в режиме без ОЦД со всеми восемью цилиндрами во включенном состоянии, либо в режиме ОЦД с четырьмя цилиндрами во включенном состоянии, однако следует понимать, что при такой конфигурации двигателя число цилиндров, работу которых возобновляют, может быть разным.
В момент t4 контроллер может сформировать указание работоспособности механизма ОЦД (например, ухудшилась она или нет), перед тем, как завершить алгоритм диагностики системы ОЦД и вернуть двигатель в выключенное состояние. Между моментами t4 и t5 транспортное средство остается на стоянке с выключенным двигателем. В одном примере произошла активизация контроллера для выполнения диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4 и, как только диагностика системы ОЦД будет завершена, контроллер вернется в спящий режим.
Как сказано выше, ФИГ. 8 является продолжением ФИГ. 7, и хронологическая последовательность на ФИГ. 8 начинается в момент t5'. На ФИГ. 8 раскрыт пример хронологической последовательности работы двигателя после выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД. В момент t5' контроллер приводит в действие стартер (график 718) по запросу оператора на пуск двигателя. В одном примере оператор может вставить ключ в замок зажигания транспортного средства и включить зажигание, тем самым запросив пуск двигателя. Между моментами t5' и t6 транспортное средство остается неподвижным (график 704) в состоянии холостого хода, как видно из графика 706. Клапан РОГ остается закрытым (график 714), что обычно для состояний с холодным двигателем. Топливо подают во все цилиндры двигателя (графики 710 и 712), так как двигатель работает на холостом ходу, и все цилиндры включены (график 708).
В момент t6 оператор формирует запрос среднего крутящего момента. В одном примере оператор может привести транспортное средство в движение и осуществлять движение транспортного средства. А именно, когда транспортное средство достигнет желаемой скорости, оператор может поддерживать среднюю постоянную скорость (график 704), на что указывает положение педали акселератора (график 702). Частота вращения двигателя становится постоянной вскоре после момента t6 (график 706). Когда будет достигнута желаемая частота вращения двигателя, параметры работы двигателя могут стать подходящими для его эксплуатации в режиме ОЦД. В одном примере ухудшение характеристик ОЦД не было указано при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4 поэтому, когда условия для входа в ОЦД будут в наличии, двигатель можно эксплуатировать в режиме ОЦД с четырьмя отключенными цилиндрами, как видно из графика 708. Если двигатель входит в режим ОЦД, подача топлива в отключенные цилиндры может быть прекращена, как видно из графика 710. В другом примере при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4 было указано ухудшение характеристик механизма ОЦД, поэтому контроллер может не запустить режим ОЦД, как видно из штрихового графика 709 даже при наличии условий для входа в ОЦД. Подача топлива в отключаемые цилиндры может быть продолжена, как видно из штрихового графика 711, если отключаемые цилиндры не отключены.
Клапан РОГ может быть частично открыт, когда будет достигнута постоянная скорость, как видно из графика 714, что является обычным при низких и постоянных нагрузках, когда двигатель теплый. Так как клапан РОГ открыт частично, указано наличие потока отработавших газов (график 716), так как отработавшие газы текут из выпускного канала во впускной канал. Двигатель активно работает (происходит сгорание), поэтому стартер не задействуют для прокрутки коленчатого вала двигателя, как видно из графика 718.
В момент t7 оператор нажимает педаль акселератора (график 702), увеличивая запрос крутящего момента, в связи с чем контроллер выборочно включает любой из отключенных в это время цилиндров (график 708) для удовлетворения запроса крутящего момента и прекращает эксплуатацию в режиме ОЦД. В одном примере оператор может нажимать педаль акселератора, например, на наклонном въезде на автомагистраль или при движении вверх по склону, когда транспортное средство нагружено. В ответ на нажатие педали акселератора частота вращения двигателя (график 706), как и скорость транспортного средства (график 704), возрастают. Возобновляют и увеличивают подачу топлива в отключаемые цилиндры (график 710), дополнительно увеличивая потребление топлива включенными цилиндрами (график 712) для поддержания стехиометрии в связи с увеличением потока впускного воздуха для удовлетворения возросшего запроса крутящего момента. Во время нажатия педали акселератора, степень открытия клапана РОГ можно уменьшить (например, закрыть клапан), как видно из графика 714, в результате чего происходит уменьшение потока отработавших газов, как видно из графика 716. Как и раньше, так как двигатель уже работает, стартер остается выключенным, как видно из графика 718.
Между моментами t7 и t8 транспортное средство продолжает ускорение до момента t8, когда двигатель эксплуатируют с высокой частотой вращения, как того требует высокое, но постоянное, нажатие педали акселератора (график 702). В одном примере транспортное средство могло достигнуть желаемой высокой скорости и теперь поддерживает ее, например, на автомагистрали. Скорость транспортного средства (график 704) и частота вращения двигателя (график 706) растут до момента t8, обеспечивая в это время удовлетворение постоянного запроса оператора. Двигатель продолжает работать на всех восьми цилиндрах (то есть в режиме без ОЦД), как видно из графика 708. Подача топлива во все цилиндры стабилизируется в момент t8 (графики 710 и 712) при стабилизации запроса крутящего момента. Степень открытия клапана РОГ может быть увеличена, как видно из графика 714, в результате чего соответственно возрастает поток отработавших газов через систему РОГ, как видно из графика 716.
В момент t9 водительский запрос крутящего момента падает, например, из-за отпускания педали акселератора (график 702). Скорость транспортного средства (график 704) и частота вращения двигателя (график 706) падают соответственно. В это время параметры работы двигателя могут стать подходящими для его эксплуатации в режиме ОЦД. В одном примере транспортное средство может ехать накатом вниз по склону. Если ухудшение характеристик ОЦД не было указано при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4, и условия для входа в ОЦД в наличии, двигатель можно эксплуатировать в режиме ОЦД с четырьмя отключенными цилиндрами, как видно из графика 708. В другом примере ухудшение характеристик ОЦД было указано при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4, поэтому, несмотря на наличие условий для входа в ОЦД, двигатель не эксплуатируют в режиме ОЦД, как видно из штрихового графика 709. Если цилиндры не отключены, подачу топлива в отключаемые цилиндры можно не прекратить, а продолжить, как видно из штрихового графика 711.
Степень открытия клапана РОГ обычно уменьшают (например, закрывают клапан РОГ) при высоких нагрузках, поэтому он может быть закрыт, как видно из графика 714, в ответ на отпускание педали акселератора. Следует понимать, что клапан РОГ может представлять собой бесступенчато-регулируемый клапан с возможностью бесступенчатого изменения положения от полностью закрытого до полностью открытого.
Между моментами t9 и t10 происходит постепенное замедление транспортного средства до момента t10, когда происходит остановка транспортного средства (график 704) и выключение двигателя (график 706). А именно, в момент t10 происходит событие выключения зажигания. В одном примере оператор может поставить транспортное средство на стоянку в гараж или на месте работы.
На ФИГ. 9-10 раскрыт пример хронологической последовательности работы восьмицилиндрового двигателя с отключаемыми цилиндрами, например двигателя 10 на ФИГ. 1, с четырьмя отключаемыми цилиндрами. Двигатель может быть выполнен с возможностью выполнения диагностики системы ОЦД по РОГ, например алгоритма диагностики системы ОЦД на ФИГ. 3. Кроме того, двигатель может быть выполнен с возможностью работы в режиме отсечки топлива при замедлении (например, ОТЗ), в котором подачу топлива в цилиндры двигателя уменьшают (например, прекращают) в состояниях движения транспортного средства накатом (например, накатом под уклон). На ФИГ. 9 раскрыт пример хронологической последовательности работы двигателя во время выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД в ответ на наличие условий для диагностики системы ОЦД, в число которых входит работа двигателя в режиме ОТЗ. ФИГ. 10 является продолжением ФИГ. 9 и изображает пример хронологической последовательности работы двигателя после выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД. Диаграмма 800 на ФИГ. 9-10 иллюстрирует положение педали (ПП) на графике 802, скорость транспортного средства на графике 804, частоту вращения двигателя на графике 806, отключение цилиндров (ОЦД) на графике 808, состояние ОТЗ на графике 810, топливо, подаваемое в отключаемые цилиндры на графике 812, топливо, подаваемое в неотключаемые цилиндры на графике 814, положение открытия клапана РОГ на графике 816, расход потока отработавших газов на графике 818 и включение стартера на графике 820. На ФИГ. 9 и 10 представлены одни и те же параметры двигателя, но хронологическая последовательность на ФИГ. 9 изображает пример алгоритма диагностики системы ОЦД, а ФИГ. 10 -последующую работу двигателя после выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД.
На ФИГ. 9 раскрыт пример параметров работы, которые можно отслеживать во время выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД. До момента t1 транспортное средство приводят в движение. В одном примере транспортное средство может ехать накатом вниз по склону, поэтому оператор не приводит в действие педаль акселератора (график 802). В состоянии движения накатом скорость транспортного средства (график 804) и частота вращения двигателя (график 806) могут быть приблизительно постоянными или немного падать вследствие трения и сопротивления. В изображенном примере параметры работы двигателя до момента t1 указывают на то, что двигатель можно эксплуатировать и в режиме ОЦД (график 808), и в режиме ОТЗ (график 810). При эксплуатации в режиме ОЦД, отключение отключаемых цилиндров может предусматривать отключение клапанных механизмов цилиндров (например, механизмов ОЦД), соединенных с отключаемыми цилиндрами. При эксплуатации в режиме ОТЗ, может не происходить подача топлива в отключаемые цилиндры (график 812) или неотключаемые цилиндры (график 814). Кроме того, до момента t1 клапан РОГ может быть закрыт, что является обычным при очень низких нагрузках двигателя. До момента t1 условия для диагностики ОЦД могут быть в наличии. В одном примере в число условий для диагностики ОЦД может входить работа двигателя в режиме ОТЗ. В других примерах определять наличие начальных условий для диагностики системы ОЦД можно по конкретным порогам для таких параметров двигателя, как частота вращения двигателя, давление, расход и температура впускного воздуха и отработавших газов.
В момент t1 контроллер регулирует (например, открывает) клапан РОГ. Как сказано выше, степень открытия клапана РОГ можно регулировать в зависимости от частоты вращения двигателя, как видно из графика 816. В момент t1 контроллер также может отрегулировать дроссель двигателя (не показан), а затем отслеживать поток отработавших газов до достижения им установившегося состояния в момент t2. Как сказано выше, регистрация измеренных значений расхода потока отработавших газов после того, как он придет в равновесие, как видно из графика 818, обеспечит получение более точных измеренных значений расхода потока отработавших газов. Так как транспортное средство приводят в движение, параметры работы могут меняться, и клапан РОГ мог быть открыт в момент t1, в связи с чем можно отслеживать дополнительные параметры двигателя, чтобы удостовериться в том, что отклонение потока отработавших газов находится в пределах порога отклонения, перед тем, как измерять расход потока отработавших газов для определения того, произошло ли ухудшение характеристик механизмов ОЦД. В одном примере, если частота вращения двигателя изменяется в результате движения накатом под уклон, контроллер может направить сигнал приводу клапана РОГ для регулирования степени открытия клапана РОГ для поддержания соотношения между частотой вращения двигателя и степенью открытия клапана РОГ, как раскрыто на ФИГ. 5.
В изображенном примере до запуска алгоритма диагностики системы ОЦД двигатель эксплуатируют в режиме ОЦД. Поэтому может быть получено измеренное значение РОГ с ОЦД, а затем - измеренное значение РОГ без ОЦД, как в примере на ФИГ. 7. Следует понимать, что измеренные значения РОГ без ОЦД и РОГ с ОЦД можно получать в любом порядке. В результате увеличения степени открытия клапана РОГ в момент t1 датчик расхода потока отработавших газов показывает рост расхода потока РОГ на диафрагме в трубе РОГ (график 818). Если отключение клапанов цилиндров происходит, как предусмотрено, впускные клапаны, соединенные с отключенными цилиндрами, остаются закрытыми в течение такта впуска, а выпускные клапаны, соединенные с отключенными цилиндрами, остаются закрытыми в течение такта выпуска. Результатом этого является то, что поток отработавших газов через систему РОГ, когда двигатель эксплуатируют в режиме ОЦД, меньше, чем в режиме без ОЦД, так как поток отработавших газов пропорционален числу включенных цилиндров. Уменьшение потока отработавших газов через систему РОГ уменьшает перепад давления на диафрагме в трубе РОГ и, соответственно, расход потока отработавших газов. В примерах, содержащих первый порог (график 819) и второй порог (график 813), полное ухудшение характеристик механизмов ОЦД может быть указано, если РОГ с ОЦД превышает и первый, и второй пороги, как видно из графика 815. Следует понимать, что если поток отработавших газов является таким, как на графике 818, можно сделать вывод, что механизмы ОЦД являются полностью работоспособными, так как РОГ с ОЦД не превышает ни первый, ни второй порог. В еще одном примере, если поток отработавших газов является таким, как на графике 817, можно сделать вывод, что возможно частичное ухудшение характеристик механизмов ОЦД, так как РОГ с ОЦД превышает первый порог 819, но не второй порог 813.
В момент t2 датчик расхода потока отработавших газов (например, датчик 126 давления РОГ на ФИГ. 2) показывает измеренное значение РОГ с ОЦД. А именно, измеренное значение РОГ с ОЦД представляет собой показание расхода потока рециркуляции отработавших газов из выпускного канала во впускной канал двигателя с отключенными цилиндрами и без подачи топлива в какой-либо цилиндр двигателя. В изображенном примере клапан РОГ остается открытым в фиксированном положении в течение всего периода алгоритма диагностики системы ОЦД, но следует понимать, что при изменении частоты вращения двигателя степень открытия клапана РОГ можно регулировать для поддержания равновесия потока отработавших газов, как раскрыто на ФИГ. 5. Топливо не подают ни в один из цилиндров двигателя (графики 812 и 814).
Измерив РОГ с ОЦД в момент t2, контроллер включает все цилиндры двигателя (график 808). А именно, любые отключенные цилиндры включают путем включения механизмов ОЦД. Когда все цилиндры включены, поток отработавших газов возрастает, как видно из графика 818.
В момент t3 контроллер выборочно отключает цилиндры для возврата двигателя в рабочее состояние до момента t2. В одном примере это может предусматривать направление контроллером сигнала приводу распределительного вала для переключения выступов кулачков и отключения включенных на тот момент клапанов цилиндров. Как сказано выше, раскрытый неограничивающий пример изображает двигатель либо в режиме без ОЦД со всеми восемью цилиндрами во включенном состоянии, либо в режиме ОЦД с четырьмя включенными цилиндрами, однако следует понимать, что при указанной конфигурации двигателя число цилиндров, чью работу возобновляют, может быть разным.
В момент t4 контроллер может сформировать указание работоспособности механизма ОЦД (например, полное ухудшение, частичное ухудшение или отсутствие ухудшения), перед тем, как завершить алгоритм диагностики системы ОЦД и возвратить двигатель к работе в режиме ОТЗ.
В момент t5 происходит остановка транспортного средства и событие выключения зажигания. В одном примере оператор может поставить транспортное средство на стоянку и привести в действие ключ в замке зажигания транспортного средства, тем самым запросив выключение двигателя.
Как сказано выше, ФИГ. 10 является продолжением ФИГ. 9, и хронологическая последовательность на ФИГ. 10 берет начало в момент t5'. На ФИГ. 10 раскрыт пример хронологической последовательности работы двигателя после выполнения алгоритма диагностики системы ОЦД. В момент t5' контроллер приводит в действие стартер (график 820) по запросу оператора на пуск двигателя. В одном примере оператор может вставить ключ в замок зажигания транспортного средства и включить зажигание, тем самым запросив пуск двигателя. Между моментами t5' и t6 транспортное средство остается неподвижным (график 804) в состоянии холостого хода, как видно из графика 806. Клапан РОГ остается закрытым (график 816), что обычно для состояний с холодным двигателем. Топливо подают во все цилиндры двигателя (графики 812 и 814), так как двигатель работает на холостом ходу, и все цилиндры включены (график 808).
В момент t6 оператор формирует запрос среднего крутящего момента. В одном примере оператор может привести транспортное средство в движение и осуществлять движение транспортного средства. А именно, когда транспортное средство достигнет желаемой скорости, оператор может поддерживать среднюю постоянную скорость (график 804), на что указывает положение педали акселератора (график 802). Частота вращения двигателя становится постоянной вскоре после момента t6 (график 806). Когда будет достигнута желаемая частота вращения двигателя, параметры работы двигателя могут стать подходящими для его эксплуатации в режиме ОЦД. В одном примере при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4 ухудшение характеристик ОЦД не было указано, поэтому, когда условия для входа в ОЦД будут в наличии, двигатель можно эксплуатировать в режиме ОЦД с четырьмя отключенными цилиндрами, как видно из графика 808. Если двигатель входит в режим ОЦД, подача топлива в отключенные цилиндры может быть прекращена, как видно из графика 812. В другом примере при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4 было указано ухудшение характеристик механизма ОЦД (например, полное или частичное ухудшение характеристик), поэтому контроллер может не запустить режим ОЦД, представленный штриховым графиком 809, даже при наличии условий для входа в ОЦД. Подача топлива в отключаемые цилиндры может быть продолжена, как видно из штрихового графика 811, если отключаемые цилиндры не отключены.
Клапан РОГ может быть открыт частично (график 816) при достижении постоянной частоты вращения двигателя (график 806), что является обычным при низких и постоянных нагрузках, когда двигатель теплый. Так как клапан РОГ частично открыт, указано наличие потока отработавших газов (график 818), поскольку отработавшие газы текут из выпускного канала во впускной канал. Двигатель активно работает (происходит сгорание), поэтому стартер не приведен в действие для прокрутки (например, вращения) коленчатого вала двигателя, как видно из графика 820.
В момент t7 оператор нажимает педаль акселератора (график 802), увеличивая запрос крутящего момента, в связи с чем контроллер выборочно включает любой из отключенных в это время цилиндров для удовлетворения запроса крутящего момента. В одном примере оператор может нажимать педаль акселератора, например, на наклонном въезде на автомагистраль или при движении вверх по склону, когда транспортное средство нагружено. В ответ на нажатие педали акселератора, частота вращения двигателя (график 806), а также скорость транспортного средства (график 804), возрастают.В связи с возросшим запросом крутящего момента, возобновляют работу всех отключенных цилиндров, так что двигатель вновь работает на всех восьми цилиндрах, а не в режиме ОЦД (график 808). Возобновляют и увеличивают подачу топлива в отключаемые цилиндры (график 812), дополнительно увеличивая потребление топлива включенными цилиндрами (график 814) для поддержания стехиометрии в связи с увеличением потока впускного воздуха для удовлетворения возросшего запроса крутящего момента. Во время нажатия педали акселератора, степень открытия клапана РОГ можно уменьшить (например, закрыть клапан РОГ), как видно из графика 816, в результате чего происходит уменьшение потока отработавших газов, как видно из графика 818. Как и раньше, так как двигатель уже работает, стартер остается выключенным, как видно из графика 820.
Между моментами t7 и t8 транспортное средство продолжает ускорение до момента t8, когда двигатель эксплуатируют с высокой частотой вращения, как того требует высокая, но постоянная, степень нажатия педали акселератора (график 802). В одном примере транспортное средство могло достигнуть желаемой высокой скорости и теперь поддерживает ее, например, на автомагистрали. Скорость транспортного средства (график 804) и частота вращения двигателя (график 806) растут до момента t8, обеспечивая в это время удовлетворение постоянного запроса оператора. Двигатель продолжает работать на всех восьми цилиндрах (то есть в режиме без ОЦД), как видно из графика 808. Подача топлива во все цилиндры стабилизируется в момент t8 (графики 812 и 814) при стабилизации запроса крутящего момента. Степень открытия клапана РОГ может быть увеличена, как видно из графика 816, в результате чего соответственно возрастает поток отработавших газов через систему РОГ, как видно из графика 818.
В момент t9 водительский запрос крутящего момента падает, например, из-за отпускания педали акселератора (график 802). Скорость транспортного средства (график 804) и частота вращения двигателя (график 806) падают соответственно. В это время параметры работы двигателя могут стать подходящими для его эксплуатации в режиме ОЦД. В одном примере транспортное средство может ехать накатом вниз по склону. Если ухудшение характеристик ОЦД не было указано при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4, и условия для входа в режим ОЦД в наличии, двигатель можно эксплуатировать в режиме ОЦД с четырьмя отключенными цилиндрами, как видно из графика 808. В другом примере ухудшение характеристик ОЦД было указано при выполнении алгоритма диагностики системы ОЦД между моментами t1 и t4, поэтому несмотря на наличие условий для входа в ОЦД, двигатель не будут эксплуатировать в режиме ОЦД, как видно из штрихового графика 809. Если цилиндры не отключают, подачу топлива в отключаемые цилиндры можно не прекратить, а продолжить, как видно из штрихового графика 811.
Степень открытия клапана РОГ обычно уменьшают (например, закрывают клапан РОГ) при высоких нагрузках, поэтому в это время он может быть закрыт (график 816). Следует понимать, что несмотря на то, что клапан РОГ может быть представлен на графике 816 открытым или закрытым, клапан РОГ может представлять собой бесступенчато-регулируемый клапан с возможностью бесступенчатого изменения положения от полностью закрытого до полностью открытого.
Между моментами t9 и t10 происходит постепенное замедление транспортного средства до момента t10, когда происходит остановка транспортного средства (график 804) и выключение двигателя (график 806). А именно, в момент И 0 происходит событие выключения зажигания. В одном примере оператор может поставить транспортное средство на стоянку в гараж или на месте работы.
Таким образом, ухудшение характеристик механизмов отключения клапанов цилиндров можно оценивать с помощью системы РОГ в состояниях без подачи топлива, например в состоянии с выключенным двигателем, в котором вращение двигателя осуществляет стартер, или в состоянии с отсечкой топлива при замедлении. Это позволяет диагностировать систему ОЦД без дополнительных дорогостоящих датчиков, например датчика внутрицилиндрового давления, так как диагностику системы ОЦД позволяют осуществить имеющийся датчик РОГ и активное вращение двигателя без подачи топлива.
Технический результат, достигаемый за счет диагностики системы ОЦД в состояниях без подачи топлива, состоит в возможности выявления ухудшения характеристик фазовращателей изменения фаз кулачкового распределения для ОЦД и/или утечки впускных или выпускных клапанов. Выполнение алгоритма диагностики системы ОЦД в состояниях без подачи топлива, в число которых могут входить состояния с выключенным двигателем и без присутствия людей в транспортном средстве, позволяет оценивать механизмы ОЦД на предмет ухудшения их характеристик независимо от стереотипов вождения оператора, в число которых может входить регулярное отключение цилиндров. Дополнительный технический результат от выявления ухудшения характеристик фазовращателей изменения фаз кулачкового распределения для ОЦД и/или утечки впускных или выпускных клапанов состоит в возможности блокирования режима ОЦД для предотвращения необоснованных насосных потерь и ухудшения управляемости.
Способ для двигателя содержит шаги, на которых: в ответ на запрос диагностики привода клапана цилиндра двигателя в состоянии двигателя без подачи топлива подают команду открытия клапана РОГ и определяют первый расход потока отработавших газов, и отключают один или несколько клапанов цилиндра и указывают ухудшение характеристик привода клапана цилиндра, если второй расход потока отработавших газов не ниже пороговой величины, заданной относительно первого расхода потока отработавших газов. В первом примере способа состояние двигателя без подачи топлива представляет собой состояние выключенного двигателя, причем в способе дополнительно запускают вращение двигателя до подачи команды открытия клапана РОГ, причем вращение двигателя запускают из состояния, в котором не происходит вращение двигателя в неподвижном транспортном средстве. Во втором примере способа, опционально включающем в себя первый пример, запуск вращения двигателя включает в себя приведение в действие стартера, соединенного с двигателем. В третьем примере способа, опционально включающем в себя первый и/или второй примеры, диагностику привода клапана цилиндра запрашивают по истечении порогового периода после предыдущего запроса и в ответ на событие выключения зажигания, и/или событие активизации контроллера, и/или событие включения зажигания. В четвертом примере способа, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по третий, дополнительно определяют первый и второй расходы потока отработавших газов посредством измерения соответствующих изменений давления потока отработавших газов на диафрагме в канале, соединяющем впускной канал двигателя и выпускной канал двигателя. В пятом примере способа, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по четвертый, отключение одного или нескольких клапанов цилиндра включает в себя выборочное приведение в действие электромагнитного клапана для регулирования положения распределительного вала для закрытия клапанов цилиндра. В шестом примере способа, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по пятый, дополнительно блокируют отключение цилиндра во время номинальной работы двигателя в ответ на указание ухудшения характеристик приводов клапанов цилиндра.
Система для двигателя с отключаемым цилиндром и неотключаемым цилиндром содержит впускной клапан и выпускной клапан, каждый из которых соединен с отключаемым цилиндром, при этом и впускной клапан, и выпускной клапан выполнены с возможностью выборочного приведения в действие посредством системы привода отключения цилиндров двигателя (ОЦД); канал РОГ, соединяющий впускной канал и выпускной канал, при этом впускной канал содержит дроссель; клапан РОГ, выполненный с возможностью регулирования потока через канал РОГ; и контроллер с инструкциями, сохраненными в долговременной памяти, с возможностью их исполнения для указания ухудшения характеристик системы привода ОЦД в ответ на расход потока отработавших газов через канал РОГ, превышающий пороговый расход потока газов и измеренный в состояниях двигателя без подачи топлива, когда происходит вращение двигателя, и когда и впускной клапан, и выпускной клапан отключены. В одном примере состояния двигателя без подачи топлива, когда происходит вращение двигателя, и когда и впускной клапан, и выпускной клапан отключены, могут включать в себя выдачу контроллером команды отключения клапанов, которое может включать в себя выдачу команды механизму ОЦД отключить впускные клапаны и выпускные клапаны, соединенные с цилиндром. В первом примере системы состояние двигателя без подачи топлива включает в себя состояние с выключенной подачей топлива и выключенным зажиганием и/или состояние в режиме отсечки топлива при замедлении. Во втором примере системы, опционально включающем в себя первый пример, возможность исполнения указанных инструкций предусмотрена для регулирования клапана РОГ в зависимости от частоты вращения двигателя. В третьем примере системы, опционально включающем в себя первый и/или второй примеры, пороговый расход потока газов является функцией от второго расхода потока отработавших газов, измеренного в состояниях двигателя без подачи топлива, когда происходит вращение двигателя и когда впускной клапан и выпускной клапан включены. В четвертом примере системы, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по третий, возможность измерения расхода потока отработавших газов предусмотрена посредством снятия показаний, синхронизированного по углу поворота коленчатого вала. В пятом примере системы, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по четвертый, возможность исполнения указанных инструкций предусмотрена для блокирования отключения клапанов цилиндра в ответ на расход потока отработавших газов, превышающий пороговый расход потока газов. В шестом примере системы, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по пятый, возможность исполнения указанных инструкций предусмотрена для инициирования состояний без подачи топлива, когда происходит вращение двигателя, в ответ на событие выключения двигателя, и/или событие включения двигателя, и/или событие активизации контроллера, и/или вхождение двигателя в режим отсечки топлива при замедлении.
Способ для двигателя, содержащего первый цилиндр и второй цилиндр, при этом способ содержит шаги, на которых в состояниях без сгорания в двигателе во время вращения двигателя: приводят в действие первый впускной клапан и первый выпускной клапан первого цилиндра и измеряют первый расход потока газов через канал рециркуляции отработавших газов (РОГ), соединяющий выпускной коллектор двигателя с впускным коллектором двигателя; отключают первый впускной клапан и первый выпускной клапан и измеряют второй расход потока газов через канал РОГ; и указывают ухудшение характеристик системы отключения цилиндров двигателя (ОЦД), если разность первого расхода потока газов и второго расхода потока газов лежит в пороговом диапазоне. В первом примере способа дополнительно в состояниях без сгорания в двигателе во время вращения двигателя не подают топливо в первый цилиндр. Во втором примере способа, опционально включающем в себя первый пример, указание ухудшения характеристик системы ОЦД включает в себя установку диагностического кода и извещение оператора. В третьем примере способа, опционально включающем в себя первый и/или второй примеры, дополнительно первый и второй расходы потока газов по каналу РОГ измеряют посредством измерения перепада давления на диафрагме в канале РОГ. В четвертом примере способа, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по третий, дополнительно в состояниях без сгорания в двигателе во время вращения двигателя приводят в действие второй впускной клапан и второй выпускной клапан второго цилиндра. В пятом примере способа, опционально включающем в себя один или несколько примеров с первого по четвертый, дополнительно блокируют отключение первого впускного клапана и первого выпускного клапана в ответ на указание ухудшения характеристик системы ОЦД. Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут осуществляться системой управления, содержащей контроллер, в сочетании с различными датчиками, исполнительными механизмами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки необязательно требуется для достижения отличительных признаков и преимуществ раскрытых в настоящей заявке вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько 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 графически представлять код, запрограммированный в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия выполняют путем исполнения инструкций в системе, содержащей разнообразные аппаратные компоненты двигателя в сочетании с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящей заявке конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, 1-4, 1-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Объект настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В пунктах формулы ссылка может быть сделана на «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая наличие двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в объект настоящего изобретения.