СПОСОБ ВЫЯВЛЕНИЯ ДИСБАЛАНСА ВОЗДУШНО-ТОПЛИВНОГО ОТНОШЕНИЯ В ЦИЛИНДРАХ ДВИГАТЕЛЯ
METHOD OF DETECTING IMBALANCE OF AIR-FUEL RATIO IN ENGINE CYLINDERS

Область техники
Настоящее описание в целом относится к способам и системам для управления двигателем транспортного средства для контроля дисбаланса воздушно-топливного отношения во время отсечки топлива в режиме замедления ОТРЗ (DFSO).
Уровень техники и раскрытие изобретения
Воздушно-топливное отношение в двигателе можно регулировать для улучшения эксплуатационных показателей каталитического нейтрализатора, сокращения выбросов и повышения топливной экономичности. А именно, системы для регулирования воздушно-топливного отношения в цилиндрах двигателя могут предусматривать контроль концентрации кислорода в отработавших газах на датчике отработавших газов и регулирование параметров подачи топлива и/или наддувочного воздуха для уменьшения колебания воздушно-топливного отношения, сведения к минимуму ухудшения характеристик каталитического нейтрализатора отработавших газов и улучшения эксплуатационных показателей двигателя.
Пример системы и способа для регулирования воздушно-топливного отношения в двигателе раскрыт Макки (Makki) с соавторами в US 7,000,379. Он предусматривает применение контура регулирования с внутренней обратной связью для регулирования воздушно-топливного отношения в двигателе по входным сигналам от первого датчика отработавших газов, установленного выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, при этом для изменения показания воздушно-топливного отношения, направляемого в контур регулирования с внутренней обратной связью, применяют контур регулирования с внешней обратной связью для удержания выходного сигнала второго датчика отработавших газов (установленного на каталитическом нейтрализаторе отработавших газов) в пределах заранее заданного диапазона необходимого опорного значения. Модель каталитического нейтрализатора выявляет изменения динамических параметров каталитического нейтрализатора по входным сигналам от второго датчика отработавших газов.
Однако, при применении такой системы регулирования воздушно-топливного отношения в двигателе, такие факторы, как геометрические параметры выпускной системы, а также местоположение и чувствительность датчиков отработавших газов, могут вызвать расхождения результатов измерения воздушно-топливного отношения. Например, показания датчика отработавших газов, установленного выше по потоку от выпускной системы двигателя, куда поступают отработавшие газы из нескольких цилиндров двигателя, могу отражать выходные данные, относящиеся к цилиндрам, расположенным близко от указанного датчика отработавших газов, больше, чем выходные данные, относящиеся к цилиндрам, расположенным далеко от него. Это может затруднить выявление дисбаланса воздушно-топливного отношения по цилиндрам двигателя с несколькими цилиндрами. Кроме того, неудовлетворительное перемешивание отработавших газов на датчике отработавших газов может создавать дополнительные расхождения результатов измерения воздушно-топливного отношения и затруднять коррекцию дисбаланса воздушно-топливного отношения.
В других системах двигателей дисбаланс воздушно-топливного отношения в цилиндрах можно контролировать способами, в основе которых лежит ускорение коленчатого вала. Однако кратковременные изменения потребности в крутящем моменте (например, со стороны вспомогательных агрегатов двигателя) и ошибки, вызванные продувкой, могут повлиять на определение воздушно-топливного отношения в цилиндрах.
Учитывая вышеизложенное, авторы настоящего изобретения разработали способ для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по группам цилиндров. В одном примере способ содержит шаги, на которых: во время отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) последовательно обеспечивают воспламенение в цилиндрах группы цилиндров, при этом длительность импульса впрыска топлива в каждый цилиндр выбирают для создания ожидаемого отклонения воздушно-топливного отношения; и указывают наличие колебания воздушно-топливного отношения для каждого цилиндра на основании ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ относительно ожидаемого отклонения воздушно-топливного отношения. В одном примере указанное определение можно выполнять по результату оценки отклонения воздушно-топливного отношения на нагреваемом датчике отработавших газов. Это позволяет улучшить определение дисбаланса воздушно-топливного отношения в каждом цилиндре двигателя с одновременным сведением к минимуму ограничений, связанных с чувствительностью датчика и перемешиванием отработавших газов.
Например, при выявлении первого колебания воздушно-топливного отношения в сторону обогащения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение богаче ожидаемого), контроллер может определить первую ошибку воздушно-топливного отношения и, во время последующей работы, подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обеднения в зависимости от первой ошибки воздушно-топливного отношения. Аналогичным образом, при выявлении второго колебания воздушно-топливного отношения в сторону обеднения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение беднее ожидаемого), контроллер может определить вторую ошибку воздушно-топливного отношения и, во время последующей работы, подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обогащения в зависимости от второй ошибки воздушно-топливного отношения. Выявление воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах по колебанию воздушно-топливного отношения и коррекция подачи топлива в цилиндр в зависимости от ошибки воздушно-топливного отношения позволяют уменьшить колебания воздушно-топливного отношения в цилиндрах с одновременным сведением к минимуму ограничений, связанных с чувствительностью датчика и перемешиванием отработавших газов.
Раскрытое в настоящем описании решение может создавать несколько преимуществ. Например, ошибку воздушно-топливного отношения определяют, когда только в одном цилиндре в каждом ряду цилиндров двигателя происходит воспламенение, в то время как остальные цилиндры отключены, что обеспечивает возможность улучшения выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по группам цилиндров. Как следствие, данное решение обеспечивает сокращение выбросов и повышение топливной экономичности. Кроме того, определение дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах по показаниям расположенного ниже по потоку датчика позволяет дополнительно уменьшить ограничения, связанные с местоположением датчика и его чувствительностью с одновременным сведением к минимуму ошибки из-за неудовлетворительного перемешивания отработавших газов.
Выше изложены факты, выявленные авторами настоящего изобретения и не считающиеся общеизвестными. Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно в разделе «Осуществление изобретения». Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание фигур чертежа
На ФИГ. 1 представлен двигатель с цилиндром.
На ФИГ. 2 представлен двигатель с трансмиссией и различными компонентами.
На ФИГ. 3 представлен восьмицилиндровый V-образный двигатель с двумя рядами цилиндров.
На ФИГ. 4 представлен способ для проверки наличия условий для ОТРЗ.
На ФИГ. 5 представлен способ для проверки наличия условий для регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре и его запуска.
На ФИГ. 6 представлен способ для воспламенения в выбранных группах цилиндров во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре и определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах по сигналу НДКОГ.
На ФИГ. 7 представлен способ для воспламенения в выбранных группах цилиндров во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре и определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах по сигналу НДКОГ и/или УДКОГ.
На ФИГ. 8 в графической форме представлены результаты измерений во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по сигналу НДКОГ.
На ФИГ. 9 в графической форме представлены результаты измерений во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по сигналу УДКОГ и НДКОГ.
ФИГ. 10 представляет собой блок-схему способа для проверки необходимости включения впрыска топлива в выбранные цилиндры для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах.
Осуществление изобретения
Нижеследующее описание относится к системам и способам для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения (например, колебаний воздушно-топливных отношений в цилиндрах двигателя) во время ОТРЗ. На ФИГ. 1 представлен один цилиндр двигателя, содержащего датчик отработавших газов выше по потоку от устройства снижения токсичности выбросов. На ФИГ. 2 изображены двигатель, трансмиссия и другие компоненты транспортного средства. На ФИГ. 3 изображен восьмицилиндровый V-образный двигатель с двумя рядами цилиндров, двумя выпускными коллекторами и двумя датчиками кислорода в отработавших газах. ФИГ. 4 относится к способу для проверки наличия условий для ОТРЗ. ФИГ. 5 иллюстрирует способ для запуска регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре во время ОТРЗ. На ФИГ. 6 представлен пример способа для осуществления регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре и определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах по сигналу НДКОГ. ФИГ. 7 иллюстрирует пример способа для осуществления регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре и определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах по сигналу НДКОГ и/или УДКОГ. На ФИГ. 8 в графической форме представлены результаты измерений в процессе регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по сигналу НДКОГ. На ФИГ. 9 в графической форме представлены результаты измерений в процессе регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения по сигналу НДКОГ и/или УДКОГ. И наконец, на ФИГ. 10 раскрыт способ для проверки необходимости включения впрыска топлива в выбранные цилиндры для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах.
ФИГ. 1 представляет собой принципиальную схему, изображающую один из цилиндров многоцилиндрового двигателя 10 в системе 100 двигателя, могущей входить в состав силовой установки автомобиля. Двигателем 10 можно как минимум частично управлять с помощью системы управления, содержащей контроллер 12, и управляющих воздействий водителя 132 через устройство 130 ввода. В данном примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали. Камера 30 сгорания двигателя 10 может представлять собой цилиндр, образованный стенками 32 цилиндра с расположенным между ними поршнем 36. Поршень 36 может быть соединен с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательных движений поршня во вращение коленчатого вала.
Коленчатый вал 40 может быть соединен с как минимум одним ведущим колесом транспортного средства через промежуточную систему передачи. Кроме того, для обеспечения запуска двигателя 10, с коленчатым валом 40 может быть связан стартер через маховик.
Всасываемый воздух может поступать в камеру 30 сгорания из впускного коллектора 44 через заборный канал 42, а отработавшие газы могут выходить через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут избирательно сообщаться с камерой 30 сгорания через впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 соответственно. В некоторых примерах камера 30 сгорания может содержать два и более впускных клапана и/или два и более выпускных клапана.
В данном примере впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 выполнены с возможностью приведения в действие системами 51 и 53 кулачкового привода соответственно. Системы 51 и 53 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков и могут быть выполнены с возможностью выполнения одной или нескольких из следующих функций: переключение профиля кулачков ППК (CPS), изменение фаз кулачкового распределения ИФКР (VCT), изменение фаз газораспределения ИФГ (VVT) и/или изменение высоты подъема клапанов ИВПК (WL), которыми может управлять контроллер 12 для регулирования работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 можно определять с помощью датчиков 55 и 57 положения соответственно. В других примерах впускной клапан 52 и/или выпускной клапан 54 могут быть электроприводными. Например, в другом варианте цилиндр 30 может содержать впускной клапан с электроприводом и выпускной клапан с кулачковым приводом, включая системы ППК и/или ИФКР.
Топливная форсунка 69 показана соединенной непосредственно с камерой 30 сгорания для впрыска топлива непосредственно в нее пропорционально длительности импульса сигнала, полученного от контроллера 12. Так топливная форсунка 69 обеспечивает известный из уровня техники непосредственный впрыск топлива в камеру 30 сгорания. Топливная форсунка может быть установлена, например, на боковой стороне или сверху от камеры сгорания. Топливо можно подавать в топливную форсунку 69 по топливной системе (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливную рампу. В некоторых примерах камера 30 сгорания, вместо указанной форсунки или в дополнение к ней, может содержать топливную форсунку, установленную во впускном коллекторе 44 с возможностью известного из уровня техники впрыска топлива во впускной канал выше по потоку от камеры 30 сгорания.
Искру зажигания подают в камеру 30 сгорания с помощи свечи 66 зажигания. Система зажигания может дополнительно содержать катушку зажигания (не показана) для увеличения подачи напряжения на свечу 66 зажигания. В других вариантах, например, в дизельном двигателе, свеча 66 зажигания может отсутствовать.
Заборный канал 42 может содержать дроссель 62 с дроссельной заслонкой 64. В данном конкретном примере положение дроссельной заслонки 64 может изменять контроллер 12, направляя сигнал на электромотор или привод в составе дросселя 62; данную конфигурацию обычно называют «электронное управление дроссельной заслонкой» ЭУДЗ (ETC). Таким образом, дроссель 62 выполнен с возможностью регулирования подачи всасываемого воздуха в камеру 30 сгорания среди прочих цилиндров двигателя. Контроллер 12 может получать информацию о положении дроссельной заслонки 64 в виде сигнала положения дросселя. Заборный канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха и датчик 122 давления воздуха в коллекторе для определения количества воздуха, поступающего в двигатель 10.
Датчик 126 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 выше от устройства 70 снижения токсичности выбросов по направлению потока отработавших газов. Еще один датчик 127 отработавших газов показан соединенным с выпускным каналом 48 ниже от устройства 70 снижения токсичности выбросов по направлению потока отработавших газов. Датчики 126 и 127 могут представлять собой датчик любого типа, подходящего для определения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например: линейный датчик кислорода или УДКОГ (UEGO) (универсальный или широкодиапазонный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или ДКОГ (EGO), НДКОГ (HEGO) (нагреваемый ДКОГ). В одном примере расположенный выше по потоку датчик 126 отработавших газов представляет собой УДКОГ, а датчик 127 - НДКОГ, при этом оба датчика отработавших газов выполнены с возможностью выдачи выходного сигнала, например, сигнала напряжения, пропорционального количеству кислорода в отработавших газах. Контроллер 12 преобразует выходной сигнал датчика кислорода в значение воздушно-топливного отношения, используя функцию преобразования сигнала датчика кислорода.
В другом примере расположенный выше по потоку от каталитического нейтрализатора УДКОГ 126 выполнен с возможностью выявления воздушно-топливных дисбалансов, которые приведут к ненадлежащему сгоранию топлива на поверхности первого блока носителя каталитического нейтрализатора. Расположенный ниже по потоку от каталитического нейтрализатора НДКОГ 127 выполнен с возможностью опосредованного определения воздушно-топливных дисбалансов, приводящих к ненадлежащему сгоранию топлива на поверхности второго блока носителя каталитического нейтрализатора. Отработавшие газы, поступающие на НДКОГ, обычно горячее тех, что поступают на УДКОГ.
Устройство 70 снижения токсичности выбросов показано установленным вдоль выпускного канала 48 ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов и выше по потоку от датчика 127 отработавших газов. Устройство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор ТКН (TWC), накопитель оксидов азота, устройство снижения токсичности выбросов какого-либо иного типа или их комбинацию. В некоторых примерах, во время работы двигателя 10, устройство 70 снижения токсичности выбросов можно периодически регенерировать, подавая в один из цилиндров двигателя смесь с определенным диапазоном воздушно-топливного отношения.
Система 140 рециркуляции отработавших газов РОГ (EGR) может направлять необходимую часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной коллектор 44 по магистрали 152 РОГ. Величину подачи газов РОГ во впускной коллектор 44 может регулировать контроллер 12 с помощью клапана 144 РОГ. В некоторых условиях, систему 140 РОГ можно использовать для регулирования температуры топливовоздушной смеси внутри камеры сгорания, обеспечивая, таким образом, способ регулирования момента зажигания в некоторых режимах сгорания.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в виде микрокомпьютера, содержащего микропроцессорное устройство 102, порты 104 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном примере показанную в виде однокристального запоминающего устройства 106 (например, постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимое запоминающее устройство 110 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, в том числе: показание массового расхода всасываемого воздуха МРВ (MAF) от датчика 120 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя ТХД (ЕСТ) от датчика 112 температуры, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал положения двигателя от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40; положения дросселя от датчика 65 положения дросселя; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе ДВК (MAP) от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала датчика 118 положения коленчатого вала. Сигнал давления в коллекторе также представляет собой показание разряжения или давления во впускном коллекторе 44. Следует учесть, что возможно использование различных комбинаций вышеуказанных датчиков, например, датчика МРВ без датчика ДВК или наоборот. Во время работы двигателя значение крутящего момента двигателя можно вывести из показания датчика 122 ДВК и частоты вращения двигателя. Кроме того, этот датчик, помимо замера частоты вращения двигателя, можно использовать для оценки заряда (включая воздух), поданного в цилиндр. В одном примере датчик 118 положения коленчатого вала, также используемый как датчик частоты вращения двигателя, может генерировать заданное количество импульсов с равными промежутками при каждом обороте коленчатого вала.
В носитель информации - постоянное запоминающее устройство 106 - могут быть введены машиночитаемые данные, представляющие собой команды в долговременной памяти, исполняемые микропроцессором 102 для выполнения раскрытых в настоящей заявке способов, а также других предполагаемых, но конкретно не перечисленных вариантов.
Во время работы любой из цилиндров двигателя 10, как правило, проходит четырехтактный цикл, включающий в себя: такт впуска, такт сжатия, рабочий такт и такт выпуска. Во время такта впуска обычно происходит закрытие выпускного клапана 54 и открытие впускного клапана 52. Воздух подают в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, и поршень 36 движется к нижней части цилиндра для увеличения объема внутри камеры 30 сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень 36 находится вблизи днища цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания достигает максимального объема), нижней мертвой точкой НМТ (BDC).
Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 движется к головке цилиндра для сжатия воздуха в камере 30 сгорания. Специалисты в данной области техники обычно называют положение, в котором поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (например, когда камера 30 сгорания достигает своего минимального объема), верхней мертвой точкой ВМТ (TDC). В процессе, в настоящем описании именуемом «впрыск», в камеру сгорания подают топливо. В процессе, в настоящем описании именуемом «зажигание», впрыснутое топливо зажигают, используя такое известное из уровня техники средство, как свеча 92 зажигания, в результате чего происходит сгорание.
Во время рабочего такта расширяющиеся газы вытесняют поршень 36 назад к НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в момент вращения вращающегося вала. И наконец, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывают для выпуска продуктов сгорания топливовоздушной смеси в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует учесть, что вышеизложенное описание служит исключительно для примера, и что моменты открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапана можно изменять для создания положительного или отрицательного перекрытия клапанов, позднего закрытия впускного клапана или различных других примеров.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом любой его цилиндр может также включать собственный комплект впускных /выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.п.
Специалистам в данной области техники будет понятно, что конкретные алгоритмы, раскрытые ниже на блок-схемах, 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 не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Хотя это явно и не описано, одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и (или) функций могут выполняться неоднократно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, фигуры чертежа графически изображают код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в контроллере 12, для выполнения контроллером совместно с аппаратными средствами системы двигателя, представленными на ФИГ. 1.
ФИГ. 2 представляет собой блок-схему силовой передачи 200 транспортного средства. Силовую передачу 200 может приводить в действие двигатель 10. В одном примере двигатель 10 может быть бензиновым. В других примерах может быть задействован двигатель другой конфигурации, например, дизельный. Двигатель 10 можно запускать с помощью системы запуска двигателя (не показана). Кроме того, двигатель 10 может создавать крутящий момент или регулировать его посредством исполнительного устройства 204 создания крутящего момента, например, форсунки, дросселя и т.п.
Отдаваемый двигателем крутящий момент можно передавать на гидротрансформатор 206 для приведения в действие автоматической трансмиссии 208 путем включения одной или нескольких муфт, в том числе муфты 210 переднего хода, при этом гидротрансформатор можно считать компонентом трансмиссии. Гидротрансформатор 206 содержит насосное колесо 220, передающее крутящий момент на турбинное колесо 222 посредством гидравлической жидкости. Можно включить одну или несколько зубчатых муфт 211 для изменения передаточного отношения между колесами 214 транспортного средства. Частоту вращения насосного колеса можно определять с помощью датчика 225 частоты вращения, а частоту вращения турбинного колеса - с помощью датчика 226 частоты вращения или спидометра 230 транспортного средства. Момент на выходе гидротрансформатора можно, в свою очередь, регулировать с помощью блокировочной муфты 212 гидротрансформатора. Когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью выключена, гидротрансформатор 206 передает крутящий момент на автоматическую трансмиссию 208 путем передачи жидкости между турбинным колесом и насосным колесом гидротрансформатора, обеспечивая тем самым мультипликацию крутящего момента. В противном случае, когда блокировочная муфта 212 гидротрансформатора полностью включена, крутящий момент на выходном валу двигателя передают непосредственно через муфту гидротрансформатора на ведущий вал (не показан) трансмиссии 208. Или же блокировочную муфту 212 гидротрансформатора можно включать частично, что позволяет регулировать величину крутящего момента, передаваемого на трансмиссию. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать величину крутящего момента, передаваемого гидротрансформатором, регулируя состояние блокировочной муфты гидротрансформатора в зависимости от различных параметров работы двигателя или по запросам водителя на совершение действий с двигателем.
Крутящий момент на выходе автоматической трансмиссии 208 можно, в свою очередь, передавать на колеса 214 для приведения транспортного средства в движение. А именно, автоматическая трансмиссия 208 может регулировать вращающий момент на ведущем валу (не показан) в зависимости от режима езды транспортного средства перед передачей выходного вращающего момента на колеса.
Колеса 214 можно блокировать путем включения колесных тормозов 216. В одном примере колесные тормоза 216 можно включить при нажатии водителем тормозной педали (не показана). Аналогичным образом, колеса 214 можно разблокировать, отключив колесные тормоза 216, когда водитель отпустит тормозную педаль.
Механический масляный насос (не показан) может быть связан по текучей среде с автоматической трансмиссией 208 для создания давления в гидравлической системе, необходимого для включения различных муфт, например, муфты 210 переднего хода и/или блокировочной муфты 212 гидротрансформатора. Механический масляный насос может работать синхронно с гидротрансформатором 206 и может приводиться в действие, например, вращением двигателя или ведущего вала трансмиссии. Так, давление в гидравлической системе, создаваемое механическим масляным насосом, может возрастать при увеличении частоты вращения двигателя и падать при уменьшении частоты вращения двигателя.
На ФИГ. 3 представлен пример исполнения двигателя 10, содержащего несколько V-образно расположенных цилиндров. В данном примере двигатель 10 выполнен в виде двигателя с отключаемыми цилиндрами ДОЦ (VDE). Двигатель 10 содержит множество камер сгорания или цилиндров 30. Указанное множество цилиндров 30 двигателя 10 расположено группами в разных рядах двигателя. В изображенном примере двигатель 10 содержит два ряда 30А, 30В цилиндров двигателя. Цилиндры первой группы (четыре цилиндра в изображенном примере) расположены в первом ряду 30А двигателя и имеют обозначения А1-А4, а цилиндры второй группы (четыре цилиндра в изображенном примере) расположены во втором ряду 30В двигателя и имеют обозначения В1-В4. Следует понимать, что, несмотря на то, что в изображенном на ФИГ. 1 примере показан V-образный двигатель с цилиндрами, расположенными в разных рядах, данный пример не носит ограничительного характера, и в других примерах двигатель может быть однорядным, где все цилиндры расположены в одном и том же ряду.
Всасываемый воздух может поступать в двигатель 10 через заборный канал 42, связанный с разветвленным впускным коллектором 44А, 44В. А именно, в первый ряд 30А двигателя всасываемый воздух поступает из заборного канала 42 через первый впускной коллектор 44А, а во второй ряд 30В двигателя - из заборного канала 142 через второй впускной коллектор 44В. Хотя ряды 30А, 30В двигателя показаны с общим впускным коллектором, следует понимать, что в других примерах двигатель может содержать два отдельных впускных коллектора. Количество воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя, можно регулировать, изменяя положение дроссельной заслонки 64 дросселя 62. Кроме того, количество воздуха, подаваемого в каждую группу цилиндров в конкретном ряду, можно регулировать, изменяя фазы газораспределения одного или нескольких впускных клапанов, соединенных с цилиндрами.
Продукты сгорания, образующиеся в цилиндрах первого ряда 30А двигателя, направляют в один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов в первом выпускном коллекторе 48А, где продукты сгорания проходят очистку перед сбросом в атмосферу. Первое устройство 70А снижения токсичности выбросов соединено с первым выпускным коллектором 48А. Первое устройство 70А снижения токсичности выбросов может включать в себя один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов, например, моноблочный каталитический нейтрализатор. В одном примере моноблочный каталитический нейтрализатор в устройстве 70А снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор.
Отработавшие газы, образующиеся в первом ряду 30А двигателя, проходят очистку в устройстве 70А снижения токсичности выбросов.
Продукты сгорания, образующиеся в цилиндрах второго ряда 30В двигателя, сбрасывают в атмосферу через второй выпускной коллектор 48В. Второе устройство 70В снижения токсичности выбросов соединено со вторым выпускным коллектором 48В. Второе устройство 70В снижения токсичности выбросов может содержать один или несколько каталитических нейтрализаторов отработавших газов, например, моноблочный каталитический нейтрализатор. В одном примере моноблочный каталитический нейтрализатор в устройстве 70А снижения токсичности выбросов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор. Отработавшие газы, образующиеся во втором ряду 30В двигателя, проходят очистку в устройстве 70В снижения токсичности выбросов.
Как было раскрыто выше, геометрия выпускного коллектора может повлиять на точность измерения датчиком отработавших газов воздушно-топливного отношения в цилиндре в номинальном режиме работы двигателя. В номинальном режиме работы двигателя (например, когда все цилиндры двигателя работают на стехиометрической смеси), из-за особенностей геометрии выпускного коллектора датчик может измерять состав смеси в определенных цилиндрах ряда двигателя точнее, чем в других цилиндрах того же ряда, что снижает способность такого датчика отработавших газов обнаруживать дисбаланс воздушно-топливного отношения. Например, ряд 30А двигателя содержит четыре цилиндра А1, А2, A3 и А4. В номинальном режиме работы двигателя отработавшие газы из А4 могут течь к той стороне выпускного коллектора, что находится ближе всего к расположенному выше по потоку датчику 126А отработавших газов, в связи с чем показание датчика отработавших газов будет устойчивым и точным. При этом, в номинальном режиме работы двигателя отработавшие газы из А1 могут течь к той стороне выпускного коллектора, что находится ближе всего к расположенному ниже по потоку датчику 127А отработавших газов, в связи с чем показание датчика отработавших газов будет устойчивым и точным. Это позволяет определять дисбаланс воздушно-топливного отношения в группе цилиндров с повышенной точностью в номинальном режиме работы двигателя. Кроме того, для сведения к минимуму проблемы выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения среди нескольких цилиндров, предпочтительным решением может быть отключение всех цилиндров в ряду двигателя, кроме одного, и определение воздушно-топливного отношения в работающем цилиндре.
Несмотря на то, что на ФИГ. 3 каждый из рядов двигателя показан соединенным с соответствующими подкузовными устройствами 70А и 70В снижения токсичности выбросов, в других примерах каждый ряд двигателя может быть соединен с общим подкузовным устройством снижения токсичности выбросов, расположенным ниже по потоку в общей выпускной линии.
С двигателем 300 могут быть соединены различные датчики. Например, первый датчик 126А отработавших газов может быть соединен с первым выпускным коллектором 48А первого ряда 30А двигателя выше по потоку от первого устройства 70А снижения токсичности выбросов, а второй датчик 126В отработавших газов - со вторым выпускным коллектором 48В второго ряда 30В двигателя выше по потоку от второго устройства 70В снижения токсичности выбросов. В других примерах первый датчик 127А отработавших газов может быть соединен с первым выпускным коллектором 48А первого ряда 30А двигателя ниже по потоку от первого устройства 70А снижения токсичности выбросов, а второй датчик 127В отработавших газов - со вторым выпускным коллектором 48В второго ряда 30В двигателя ниже по потоку от второго устройства 70В снижения токсичности выбросов. Также могут быть установлены и другие датчики, например, датчики температуры, соединенные с подкузовным устройством (устройствами) снижения токсичности выбросов. Как подробно раскрыто на ФИГ. 1, датчики 126А, 126В, 127А и 127В отработавших газов могут представлять собой датчики кислорода в отработавших газах, например, ДКОГ, НДКОГ или УДКОГ.
Один или несколько цилиндров двигателя можно выборочно отключать в определенных режимах работы двигателя. Например, во время ОТРЗ один или несколько цилиндров двигателя можно отключить, в то время как двигатель продолжает вращаться. Отключение цилиндров может включать в себя прекращение подачи топлива и искры в отключаемые цилиндры. При этом через отключенные цилиндры может продолжать течь воздух, в котором датчик отработавших газов может измерить воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси после начала ОТРЗ. В одном примере контроллер двигателя может выборочно отключить все цилиндры двигателя во время перехода в режим ОТРЗ, а затем возобновить работу всех цилиндров во время возврата в режим, отличный от ОТРЗ.
ФИГ. 4 иллюстрирует пример способа 400 для проверки наличия условий для ОТРЗ в автотранспортном средстве. ОТРЗ можно применять для повышения топливной экономичности путем отсечки впрыска топлива в один или несколько цилиндров двигателя и прекращения сгорания в отключенных цилиндрах. В некоторых примерах регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре во время ОТРЗ можно применять для определения воздушно-топливного отношения цилиндра двигателя, как будет подробнее раскрыто ниже. Условия для ОТРЗ детально раскрыты ниже. Команды для осуществления способа 400 и остальных способов, раскрытых в настоящем описании, может выполнять контроллер в соответствии с командами в его памяти и во взаимосвязи с сигналами, получаемыми от датчиков системы двигателя, например, датчиков, раскрытых выше на примере ФИГ. 1-3. Контроллер может задействовать исполнительные устройства системы двигателя для регулирования работы двигателя в соответствии с раскрытыми ниже способами.
Выполнение способа 400 начинают на шаге 402, на котором определяют, оценивают и/или измеряют текущие параметры работы двигателя. Текущие параметры работы двигателя могут включать в себя скорость транспортного средства, положение дросселя и/или воздушно-топливное отношение. На шаге 404 способа 400 проверяют соблюдение одного или нескольких условий для начала ОТРЗ. Условия для ОТРЗ могут включать в себя, помимо прочих, одно или несколько из следующих: педаль акселератора не нажата (406), постоянная или падающая скорость транспортного средства (408), и тормозная педаль нажата (410). Положение педали акселератора можно определить с помощью датчика положения акселератора. Педаль акселератора может находиться в исходном положении, когда она не нажата в той или иной степени, при этом педаль акселератора может покинуть исходное положение при увеличении степени нажатия педали акселератора. Дополнительно или альтернативно, положение педали акселератора можно определить с помощью датчика положения дросселя в примерах, где педаль акселератора связана с дросселем, или в примерах, где дроссель работает в режиме ведомого механизма педали акселератора. Постоянная или падающая скорость транспортного средства может быть предпочтительна для ОТРЗ, поскольку в это время потребность в крутящем моменте либо постоянна, либо не растет. Скорость транспортного средства может определять спидометр. Нажата ли тормозная педаль можно определить с помощью датчика положения тормозной педали. В некоторых примерах возможны другие условия для осуществления ОТРЗ.
На шаге 412 способа 400 оценивают, соблюдено ли одно или несколько из вышеперечисленных условий для ОТРЗ. Если условие (условия) соблюдено, способ 400 может перейти к способу 500 для проверки наличия условий для регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре, как подробнее раскрыто на примере ФИГ. 5. Если ни одно из указанных условий не соблюдено, способ 400 может проследовать на шаг 414 для оставления без изменений текущих параметров работы двигателя и не начинать ОТРЗ. Выполнение способа можно завершить после оставления без изменений текущих параметров работы двигателя.
В некоторых примерах можно использовать глобальную систему определения местоположения ГСОМ (GPS)/навигации для прогнозирования наступления условий для ОТРЗ. Информация, используемая ГСОМ для прогнозирования наступления условий для ОТРЗ, может включать в себя, помимо прочего, направление маршрута, информацию о движении транспорта и/или метеорологическую информацию. В качестве примера, ГСОМ может обнаруживать движение транспорта далее по маршруту следования транспортного средства и прогнозировать наступление одного или нескольких условий для ОТРЗ. Прогнозирование наступления одного или нескольких условий для ОТРЗ позволяет контроллеру планировать сроки начала ОТРЗ.
Способ 400 представляет собой пример способа для проверки контроллером (например, контроллером 12) возможности вхождения транспортного средства в режим ОТРЗ. После наступления одного или нескольких условий для ОТРЗ, контроллер (например, контроллер совместно с одним или несколькими дополнительными техническими средствами, например, датчиками, клапанами и т.п.) может выполнить способ 500 на ФИГ. 5.
ФИГ. 5 иллюстрирует пример способа 500 для проверки соблюдения условий для регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. В одном примере регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре можно запустить после пробега транспортным средством порогового количества миль (например, 2500 миль). В другом примере регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре можно запустить во время ближайшего события ОТРЗ после обнаружения дисбаланс воздушно-топливного отношения во время работы двигателя со стандартными параметрами (например, когда во всех цилиндрах двигателя происходит зажигание). Во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре в выбранной группе цилиндров можно обеспечивать воспламенение и определять их воздушно-топливное отношение (отношения), как будет раскрыто на примерах ФИГ. 6-7. По результатам определения воздушно-топливных отношений можно определить ошибки подачи топлива форсунками.
Способ 500 на ФИГ. 5 будет раскрыт в настоящем описании на примере компонентов и систем, изображенных на ФИГ. 1-3, в частности, двигателя 10, рядов 30А и 30В цилиндров, датчика 126А, датчика 127А и контроллера 12. Способ 500 может выполнять контроллер в соответствии с машиночитаемыми командами, хранящимися в его запоминающем устройстве. Следует понимать, что способ 500 можно применять в отношении других систем с разными конфигурациями без отступления от объема настоящего изобретения.
Выполнение способа 500 можно начать на шаге 502, на котором начинают ОТРЗ по результатам проверки соблюдения условий для ОТРЗ в процессе выполнения способа 400. Начало ОТРЗ включает в себя отсечку подачи топлива во все цилиндры двигателя, чтобы сгорание не могло продолжаться (например, отключение цилиндров). На шаге 504 способа 500 проверяют, был ли выявлен дисбаланс воздушно-топливного отношения во время номинального режима работы двигателя до ОТРЗ, как раскрыто выше. Дополнительно или альтернативно, способ 500 может проверить, прошло ли транспортное средство пороговое расстояние (например, 2500 миль) со времени предыдущей операции регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. Если дисбаланс воздушно-топливного отношения не был выявлен, и/или пороговое расстояние не было пройдено, то способ 500 переходит на шаг 506. На шаге 506 способа 500 продолжают эксплуатировать двигатель в режиме ОТРЗ до наступления условий, когда необходим выход из ОТРЗ. В одном примере выход из ОТРЗ может быть необходим, когда водитель нажимает на педаль акселератора, или когда частота вращения двигателя падает ниже пороговой. При наличии условий для выхода из режима ОТРЗ выполнение способа 500 завершают.
Вернемся на шаг 504: если дисбаланс воздушно-топливного отношения был выявлен, способ 500 может перейти к шагу 508, чтобы проверить, приносит ли регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре ожидаемые результаты. На шаге 508 способа 500 отслеживают наступление условий для входа в режим регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. Например, способ 500 с помощью датчика определяет воздушно-топливное отношение или коэффициент лямбда в выпускной системе (например, путем контроля концентрации кислорода в отработавших газах), для проверки того, удалены ли из цилиндров двигателя продукты сгорания, и перекачивают ли цилиндры двигателя свежий воздух. После начала ОТРЗ состав отработавших газов двигателя становится все беднее, пока воздушно-топливное отношение бедной смеси не достигнет предельного значения. Предельное значение может соответствовать концентрации кислорода в свежем воздухе или быть немного богаче, чем значение, соответствующее свежему воздуху, так как небольшое количество углеводородов может выходить из цилиндров даже после нескольких оборотов двигателя без впрыска топлива. Способ 500 контролирует состав отработавших газов двигателя для проверки того, превышает ли содержание в них кислорода пороговое значение. Проверка наступления указанных условий может также включать в себя проверку того, движется ли транспортное средство на постоянной скорости. Если это так, то результаты измерения по каждой группе цилиндров могут быть более корректными, чем результаты измерений при переменной скорости транспортного средства. После начала контроля воздушно-топливного отношения в отработавших газах способ 500 переходит на шаг 510.
На шаге 510 способа 500 определяют, наступили ли условия для входа в режим регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. В одном примере выбранными условиями являются: воздушно-топливное отношение в отработавших газах беднее порогового значения в течение заранее заданного количества времени (например, 1 секунды). В одном примере пороговым является значение, лежащее в пределах, отличающихся от показания датчика кислорода, соответствующего свежему воздуху, не более чем на заранее заданное количество процентов (например, 10%). Если указанные условия не наступили, способ 500 возвращается на шаг 508 для продолжения отслеживания наступления выбранных условий для входа в режим регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. Если условия для регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре наступили, способ следует на шаг 512 для запуска регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. После запуска регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре способ следует на шаг 514.
На шаге 514 способа выявляют дисбаланс воздушно-топливного отношения в цилиндрах по выходному сигналу датчика отработавших газов. На шаге 516 указанное выявление включает в себя определение дисбаланса воздушно-топливного отношения (только) по сигналу НДКОГ в первом состоянии. Первое состояние может включать в себя, например, то, что имеет место ухудшение характеристик УДКОГ, или то, что он чувствителен только к расположенным близко к нему цилиндрам (например, цилиндрам в пределах порогового расстояния от данного датчика) и нечувствителен к далеко расположенным цилиндрам (например, цилиндрам за пределами порогового расстояния от данного датчика). В еще одном примере выявление дисбаланса в цилиндрах на шаге 518 может включать в себя определение дисбаланса воздушно-топливного отношения и по сигналу НДКОГ, и по сигналу УДКОГ во втором состоянии. Второе состояние может включать в себя, например, то, что отсутствует ухудшение характеристик УДКОГ, и/или то, что показания датчика не относятся преимущественно к цилиндрам вблизи УДКОГ (например, цилиндрам в пределах порогового расстояния от данного датчика). При наличии первого состояния способ 500 может перейти к способу 600 для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах по сигналу НДКОГ, а в противном случае, т.е. во втором состоянии, способ 500 переходит к способу 700 для выявления дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах по сигналам НДКОГ и/или УДКОГ. Способ для выполнения регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре будет раскрыт на примере ФИГ. 6-7. Следует понимать, что в дополнительных примерах, например, в третьем состоянии, представляющем собой состояние, когда имеет место ухудшение характеристик НДКОГ, выявление дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах может включать в себя определение дисбаланса воздушно-топливного отношения (только) по сигналу УДКОГ.
Способы, раскрытые в настоящей заявке, отличаются от известных из уровня техники способов контроля дисбаланса воздушно-топливного отношения, подразумевающих, что датчик отработавших газов достоверно измеряет воздушно-топливное отношение на соответствие стехиометрическому. Авторы настоящего изобретения установили, что результаты этих измерений могут быть недостоверными из-за особенностей геометрии выпускного канала и местоположения датчика отработавших газов. Данный тип контроля воздушно-топливного отношения также может недостоверно определять воздушно-топливное отношение смеси в одном цилиндре, когда происходит сгорание топливовоздушных смесей еще в одном или нескольких цилиндрах двигателя. Авторы настоящего изобретения также установили, что во время ОТРЗ дисбаланс воздушно-топливного отношения можно определять путем воспламенения в группе цилиндров, содержащей как минимум один цилиндр, после того, как будет достигнуто пороговое воздушно-топливное отношение бедной смеси. Таким образом, способ может сопоставить разность коэффициента лямбда данной группы цилиндров и порогового воздушно-топливного отношения бедной смеси с разностью ожидаемого коэффициента лямбда группы цилиндров и порогового воздушно-топливного отношения бедной смеси.
Способ 500 можно хранить в долговременной памяти контроллера (например, контроллера 12) для проверки возможности запуска в транспортном средстве процесса регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре во время ОТРЗ. При наступлении одного или нескольких условий для регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре, контроллер (например, контроллер совместно с одним или несколькими дополнительными техническими средствами, например, датчиками, клапанами и т.п.) может выполнить способ 600 на ФИГ. 6. Способ 600 будет раскрыт в настоящем описании на примере компонентов и систем, изображенных на ФИГ. 1-3, в частности, двигателя 10, рядов 30А и 30В цилиндров, датчика 127 и контроллера 12. Способ 600 может выполнять контроллер в соответствии с машиночитаемыми командами, хранящимися в его запоминающем устройстве. Следует понимать, что способ 600 можно применять в отношении других систем с разными конфигурациями без отступления от объема настоящего изобретения.
ФИГ. 6 иллюстрирует пример способа 600 для выполнения регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре по сигналу НДКОГ (например, в первом состоянии). Первое состояние может включать в себя достижение сигналом НДКОГ предельного значения самой бедной смеси. В одном примере регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может включать в себя выбор группы цилиндров для возобновления сжигания топливовоздушных смесей и контроля воздушно-топливного отношения в данной группе цилиндров во время ОТРЗ. В одном примере указанная группа цилиндров может представлять собой пару соответствующих цилиндров из отдельных рядов цилиндров, например, первых цилиндров в каждом ряду. Указанные цилиндры могут соответствовать друг другу либо по порядку работы, либо по расположению. Например, выбранные цилиндры могут представлять собой первые по порядку воспламенения цилиндры каждого ряда, либо цилиндры, расположенные на одном конце каждого ряда. На примере ФИГ. 3, цилиндры А1 и В1 могут образовывать группу цилиндров. Или же цилиндры можно выбирать так, чтобы сгорание топливовоздушной смеси происходило в них с разницей в 360 градусов по углу поворота коленчатого вала, чтобы обеспечить равномерное воспламенение и создание крутящего момента.
Раскрытое в настоящей заявке решение предусматривает определение изменений выходного сигнала расположенного ниже по потоку нагреваемого датчика кислорода в отработавших газах (НДКОГ), коррелирующих с событиями сгорания в цилиндрах, работу которых возобновляют во время события ОТРЗ, когда двигатель вращается, и в части цилиндров двигателя не происходит сгорание топливовоздушных смесей. НДКОГ генерирует выходной сигнал, пропорциональный концентрации кислорода в отработавших газах. Так как сгорание воздуха и топлива может происходить только в одном цилиндре ряда цилиндров, выходной сигнал указанного датчика кислорода может указывать на наличие воздушно-топливного дисбаланса для цилиндра, где происходит сгорание воздуха и топлива. Таким образом, предложенное решение позволяет повысить отношение «сигнал - помеха» при выявлении воздушно-топливного дисбаланса в цилиндре. В одном примере выходной сигнал напряжения НДКОГ (преобразуемый в показание воздушно-топливного отношения или коэффициента лямбда (например, результат вычитания значения воздушно-топливного отношения из стехиометрического воздушно-топливного отношения)) снимают для каждого цилиндра, в котором происходит воспламенение во время воспламенения в группе цилиндров, после открытия выпускных клапанов цилиндра, куда поступает топливо. Снятый сигнал датчика кислорода оценивают для определения значения коэффициента лямбда или воздушно-топливного отношения. Ожидают, что значение коэффициента лямбда будет коррелировать с необходимым значением коэффициента лямбда (например, требуемым значением коэффициента лямбда).
Выполнение способа 600 начинают на шаге 602, на котором выбирают группу цилиндров для воспламенения в ней во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. В некоторых примерах группа цилиндров может содержать только один цилиндр. В других примерах группа цилиндров может содержать множество цилиндров, при этом из каждого ряда цилиндров выбирают только один цилиндр. Выбор группы цилиндров может включать в себя выбор количества и идентификационных номеров цилиндров, при этом указанный выбор осуществляют по порядку воспламенения и/или местоположению цилиндров. На примере ФИГ. 3, в качестве группы цилиндров можно выбрать цилиндры, расположенные выше всех по потоку от датчика отработавших газов (например, датчика 126) в каждом ряду цилиндров (например, цилиндры А1 и В1). Дополнительно или альтернативно, в качестве группы цилиндров могут быть выбраны цилиндры, соответствующие друг другу по порядку воспламенения, в каждом ряду (например, цилиндры А1 и В3). В некоторых примерах сгорание в цилиндрах может происходить с разницей 360 градусов для создания равномерного крутящего момента. Следовательно, цилиндры могут быть схожи по порядку воспламенения и местоположению.
После выбора группы цилиндров, способ 600 переходит на шаг 603 для проверки соблюдения условий для впрыска топлива в выбранную группу цилиндров. Наличие условий для начала впрыска топлива можно определить, как раскрыто в способе 1000 на ФИГ. 10. В частности, способ 1000 предусматривает принятие решение о том, подавать или не подавать топливо в цилиндры выбранной группы цилиндров (во время определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах), в зависимости от текущих параметров работы двигателя. В одном примере подачу топлива для выбранной группы цилиндров можно начать в связи с истечением порогового периода после предыдущего определения ошибки форсунки для данной группы цилиндров. Если условия для впрыска топлива не соблюдены, способ 600 может перейти на шаг 604 для продолжения отслеживания условий для впрыска топлива до тех пор, пока они не будут соблюдены.
Если условия для впрыска топлива соблюдены, способ 600 может перейти на шаг 605 для подачи топлива в выбранную группу цилиндров путем впрыска некоторого количества топлива и сжигания топливовоздушной смеси в выбранной группе цилиндров. В одном примере впрыск некоторого количества топлива включает в себя, на шаге 606, в первом рабочем состоянии, впрыск разного количества топлива в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров с одновременным оставлением остальных цилиндров отключенными (например, без подачи в них топлива) и продолжением вращения двигателя. Количество подаваемого в каждый цилиндр топлива можно регулировать для создания определенного возмущения воздушно-топливного отношения в отработавших газах после воспламенения в цилиндрах выбранной группы цилиндров. Первое рабочее состояние может включать в себя наличие известного значения отклонения НДКОГ с возможностью его использования для калибровки. Или же указанный впрыск некоторого количества может включать в себя, на шаге 607, во втором рабочем состоянии, впрыск фиксированного количества топлива в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров с одновременным оставлением других цилиндров отключенными. Фиксированное количество топлива, впрыскиваемое в каждый цилиндр, может создавать разные возмущения воздушно-топливного отношения отработавших газов цилиндров выбранной группы цилиндров, при этом в основе каждого возмущения лежит количество впрыснутого топлива. Второе рабочее состояние может включать в себя то, что заранее определяют конкретные значения отклонения НДКОГ для поддержания надлежащего баланса в двигателе.
После впрыска топлива в цилиндры выбранной группы цилиндров, способ 600 может подавать топливо в выбранную группу цилиндров один или несколько раз для создания возмущения воздушно-топливного отношения отработавших газов после выпуска продуктов сгорания после каждого события сгорания в работающем цилиндре. Например, если выбранная группа цилиндров содержит цилиндры А1 и В1, то топливо подают в оба цилиндра. Воспламенение в цилинде А1 создает возмущение воздушно-топливного отношения отработавших газов, определяемое посредством датчика отработавших газов, например, НДКОГ (например, датчиком 127А на ФИГ. 3) после выпуска продуктов сгорания смеси в цилиндре А1 в выпускную систему. Аналогичным образом, воспламенение в цилиндре В1 создает возмущение воздушно-топливного отношения отработавших газов, также определяемое посредством датчика отработавших газов, например, НДКОГ (например, 127В на ФИГ. 3) после выпуска продуктов сгорания смеси в цилиндре В1 в выпускную систему. Иными словами, газообразные продукты сгорания из цилиндров А1 и В1 понижают (например, изменяют в сторону обогащения) значения воздушно-топливного отношения, соответствовавшие бедным отработавшим газам, зафиксированные датчиками в соответствующих выпускных каналах, когда все цилиндры были отключены. Как сказано выше, в выбранном цилиндре (цилиндрах) может происходить сгорание воздуха и топлива в течение одного или нескольких рабочих циклов двигателя, когда другие цилиндры отключены и не получают топливо.
Как показано на ФИГ. 3, в результате воспламенения в выбранной группе цилиндров, содержащей цилиндр А1 и цилиндр В1, отработавшие газы из цилиндра А1 текут к датчику 127А, а отработавшие газы из цилиндра В1 текут к датчику 127В. Таким образом, каждый из датчиков измеряет только состав отработавших газов одного цилиндра, что позволяет преодолеть такой недостаток, как нечувствительность датчика.
На шаге 608 способа 600 оценивают значение коэффициента лямбда при каждом выпуске продуктов сгорания в выпускную систему из цилиндра, сжигающего воздух и топливо. Значение коэффициента лямбда может коррелировать с количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндр, при этом количество впрыскиваемого в цилиндр топлива может быть обеспечено путем регулирования длительности импульса впрыска топлива, подаваемого на топливную форсунку цилиндра, в который поступает топливо. В одном примере, в первом рабочем состоянии, в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров можно впрыскивать разные количества топлива для создания фиксированных значений коэффициента лямбда для каждого цилиндра. Или же, во втором рабочем состоянии, в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров можно впрыскивать фиксированное количество топлива для создания разных значений коэффициента лямбда для каждого цилиндра.
После того, как значения коэффициента лямбда будут определены, проверяют наличие или отсутствие разности фактических и ожидаемых значений коэффициента лямбда. В основе ожидаемых значений коэффициента лямбда могут лежать положение цилиндра в ряду цилиндров, и/или общее количество поданного в цилиндр топлива, и/или температура двигателя, и/или порядок воспламенения в двигателе, и/или моменты подачи топлива, и/или передаваемый через трансмиссию крутящий момент. Например, если добавляют фиксированное количество топлива, ожидаемое значение коэффициента лямбда может соответствовать этому фиксированному количеству. В еще одном примере, если добавляют переменное количество топлива, ожидаемое значение коэффициента лямбда может соответствовать фиксированному коэффициенту лямбда, относящемуся к этому переменному количеству топлива.
Воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам может быть результатом отклонения воздушно-топливного отношения одного или нескольких цилиндров от необходимого или ожидаемого воздушно-топливного отношения в двигателе. Разность фактического коэффициента лямбда цилиндра и ожидаемого коэффициента лямбда может быть определена для одного из значений коэффициента лямбда или его среднего значения, при этом ошибку подачи топлива форсункой можно определить по фактическим значениям коэффициента лямбда на шаге 609.
На шаге 609 способа 600 определяют ошибку подачи топлива форсункой. Определение ошибки подачи топлива форсункой включает в себя определение того, является ли воздушно-топливное отношение цилиндра более бедным (например, при избытке кислорода) или более богатым (например, при избытке топлива), чем ожидаемое, и сохранение результата определения ошибки для будущей эксплуатации цилиндра по завершении ОТРЗ. А именно, на шаге 610, в первом рабочем состоянии, ошибку подачи топлива форсункой определяют путем сравнения фактических значений коэффициента лямбда каждого цилиндра выбранной группы цилиндров по показаниям НДКОГ с ожидаемым фиксированным значением коэффициента лямбда. Или же на шаге 611, во втором рабочем состоянии, ошибку подачи топлива можно определить путем сравнения фактических значений коэффициента лямбда каждого цилиндра выбранной группы цилиндров по показаниям НДКОГ с ожидаемым значением коэффициента лямбда каждого цилиндра группы, в основе которого лежит соответствующее количество впрыскиваемого топлива. Если результат определения значения коэффициента лямбда на шаге 608 меньше порогового диапазона ожидаемых значений коэффициента лямбда (например, при богатом воздушно-топливном отношении) цилиндра, контроллер может принять решение об уменьшении количества впрыскиваемого топлива во время будущих событий сгорания в этом цилиндре в зависимости от величины ошибки. Величина ошибки коэффициента лямбда может быть равна разности ожидаемого значения коэффициента лямбда и фактического результата определения значения коэффициента лямбда на шаге 608. Определение может включать в себя сохранение разности ожидаемого и фактического значений коэффициента лямбда в памяти с привязкой к идентификационному номеру оцененного цилиндра. В одном примере, при наличии первого отклонения коэффициента лямбда в сторону обогащения в группе цилиндров (при котором фактический коэффициент лямбда богаче ожидаемого), контроллер может определить первую ошибку, и во время последующей работы подачу топлива в данную группу цилиндров можно скорректировать в сторону обеднения с учетом первой ошибки воздушно-топливного отношения. Аналогичным образом, при наличии второго отклонения коэффициента лямбда в сторону обеднения в группе цилиндров (при котором фактический коэффициент лямбда беднее ожидаемого), контроллер может определить вторую ошибку воздушно-топливного отношения, и во время последующей работы подачу топлива в данную группу цилиндров можно скорректировать в сторону обогащения с учетом второй ошибки воздушно-топливного отношения. Например, если значение коэффициента лямбда цилиндра выбранной группы цилиндров составляет 1.8, а ожидаемое значение коэффициента лямбда - 1.7, может иметь место отклонение коэффициента лямбда воздушно-топливного отношения в сторону обеднения величиной 0.1. Величину ошибки можно определить и применять для будущих событий сгорания в первой группе цилиндров по окончании ОТРЗ таким образом, чтобы при впрыске топлива можно было компенсировать отклонение коэффициента лямбда величиной 0.1 (например, впрыскивать количество топлива, превышающее заданное, при этом дополнительное количество топлива должно быть пропорционально величине 0.1) в цилиндре, где имеет место указанное отклонение.
В другом примере единственное значение коэффициента лямбда или среднее значение коэффициентов лямбда, определенных за несколько событий сгорания в цилиндре, можно сравнить с ожидаемым диапазоном значений коэффициента лямбда (например, 1.7λ-1.4λ). Если единственное значение коэффициента лямбда или среднее значение коэффициентов лямбда находится в ожидаемом диапазоне, это означает, что дисбаланс воздушно-топливного отношения не выявлен. При этом, если единственное значение коэффициента лямбда или среднее значение коэффициентов лямбда не находится в ожидаемом диапазоне, может быть установлено наличие дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндре. Контроллер может увеличить или уменьшить впрыск топлива во время будущих событий сгорания в цилиндре с учетом величины разности диапазона коэффициента лямбда и указанного значения коэффициента лямбда. В одном примере, если ожидаемое значение представляет собой диапазон от 1.7λ до 1.4λ, а фактическое значение коэффициента лямбда составляет 1.9λ, в цилиндр можно впрыскивать дополнительное топливо, так как значение коэффициента лямбда 1.9 беднее ожидаемого. Относительно бедное значение коэффициента лямбда компенсируют путем увеличения базового количества впрыскиваемого в цилиндр топлива на коэффициент, в основе которого лежит ошибка коэффициента лямбда величиной 0.2.
Также следует отметить, что, если во время подачи топлива в цилиндры, работу которых возобновили, будет запрошено переключение передач, впрыск топлива может быть прекращен до завершения переключения передач. Аналогичным образом, если переключение передач запрашивают во время впрысков топлива в разные цилиндры, подача топлива в цилиндры и анализ колебания коэффициента лямбда могут быть отсрочены до завершения переключения. Не выполняя подачу топлива и анализ коэффициента лямбда во время переключения передач, можно снизить вероятность того, что будет спровоцировано колебание коэффициента лямбда. Способ 600 следует на шаг 612 после определения дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах выбранной группы цилиндров.
На шаге 612 способа 600 проверяют, были ли оценены все цилиндры и определены значения коэффициента лямбда для всех цилиндров. Если значения коэффициента лямбда были оценены не для всех цилиндров, ответ будет "НЕТ", и способ 600 следует на шаг 613. В противном случае, ответ будет "ДА", и способ 600 следует на шаг 616.
На шаге 613 способа 600 проверяют, сохраняются ли все еще условия для ОТРЗ. Водитель может нажать педаль акселератора во время определения ошибки форсунки, что является причиной для выхода из состояния ОТРЗ. Или же водитель может запросить глушение двигателя, что является причиной для выхода из режима ОТРЗ. Если условия для ОТРЗ не соблюдены, способ 600 следует на шаг 614. В противном случае, способ 600 следует на шаг 615.
На шаге 614 способа 600 осуществляют выход из ОТРЗ и возврат к регулированию воздушно-топливного отношения в замкнутом контуре. Работу цилиндров возобновляют путем подачи искры и топлива в отключенные цилиндры. Таким образом, регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре также прекращают, несмотря на то, что значения коэффициента лямбда были получены не для всех цилиндров двигателя. В некоторых примерах, если регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре прекращают досрочно, контроллер может сохранить любые значения коэффициента лямбда, измеренные для выбранной группы (групп) цилиндров, а впоследствии сначала выбрать другую группу (группы) цилиндров во время следующей операции регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. То есть, если значения коэффициента лямбда для группы цилиндров не были получены во время операции регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре, данная группа может быть первой группой цилиндров, для которой будут определены значения коэффициента лямбда для установления наличия или отсутствия дисбаланса во время следующего события ОТРЗ. Способ 600 следует на шаг завершения после возврата двигателя к регулированию воздушно-топливного отношения в замкнутом контуре.
На шаге 615 способа 600 выбирают следующую группу цилиндров для определения значений коэффициента лямбда для установления наличия или отсутствия дисбаланса. Выбор следующей группы цилиндров может включать в себя выбор цилиндров, отличных от тех, чтобы были в выбраны в предыдущую группу цилиндров. На примере ФИГ. 3, после выполнения анализа цилиндров А1 и В1, могут быть выбраны цилиндры A3 и В3. Дополнительно или альтернативно, способ 600 может выбирать группы цилиндров последовательно по расположению в ряду цилиндров. Например, цилиндры А2 и В3 могут образовать группу цилиндров после воспламенения в цилиндрах А1 и В1 выбранной группы цилиндров. Способ 600 осуществляет возврат на шаг 603 для повторения цикла определения ошибки топливной форсунки путем возобновления работы выбранной группы цилиндров и контроля разностей ожидаемого и фактического воздушно-топливного отношений отработавших газов, как раскрыто выше. Данный процесс продолжают до тех пор, пока не будут оценены все цилиндры.
После того, как будут оценены все цилиндры, на шаге 616 способа 600 прекращают регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре, в том числе прекращают процессы включения цилиндров и выбора групп цилиндров. Затем способ 600 возобновляет ОТРЗ, при которой отключают все цилиндры и не выявляют дисбаланс в цилиндрах. Способ 600 следует на шаг 618 после вхождения двигателя в ОТРЗ.
На шаге 618 способа 600 проверяют, сохраняются ли все еще условия для ОТРЗ. Если ответ будет "НЕТ", способ 600 следует на шаг 620. В противном случае, ответ будет "ДА", и способ 600 осуществляет возврат на шаг 618 для продолжения ОТРЗ. Условия для ОТРЗ могут исчезнуть в случае нажатия педали акселератора или возрастания потребности в крутящем моменте.
На шаге 620 способа 600 осуществляют выход из ОТРЗ и возобновление работы всех цилиндров с регулированием подачи топлива в замкнутом контуре. Работу цилиндров можно возобновлять в соответствии с порядком воспламенения в цилиндрах двигателя. Возобновление работы цилиндров включает в себя возобновление подачи топлива и искры в двигатель. Способ 600 следует на шаг 622 после возобновления работы цилиндров двигателя.
На шаге 622 способа 600 корректируют работу любых цилиндров, в которых было выявлено колебание коэффициента лямбда согласно соответствующему результату определения ошибки форсунки на шаге 609. Коррекция может включать в себя коррекцию количеств впрыскиваемого в цилиндры двигателя топлива, например, путем коррекции длительности импульса впрыска топлива и/или коррекции момента впрыска топлива. Корректировки момента впрыска топлива могут быть пропорциональны разности ожидаемого значения коэффициента лямбда и результата определения значения коэффициента лямбда, о котором идет речь на шаге 609. Например, если ожидаемое значение коэффициента лямбда составляет 1.7, а результат измерения значения коэффициента лямбда составляет 1.5, величина ошибки может быть равна 0.2, что указывает на отклонение воздушно-топливного отношения в данном цилиндре в сторону обогащения. Указанная коррекция может также включать в себя впрыск большего или меньшего количества топлива за счет корректировок длительности импульса в зависимости от типа ошибки коэффициента лямбда. Например, при наличии в одном цилиндре признаков колебания или ошибки коэффициента лямбда в сторону обогащения, корректировки могут включать в себя уменьшение подачи топлива и/или увеличение подачи воздуха в данный цилиндр. Способ 600 можно завершить после внесения корректировок, соответствующих результатам определения ошибки коэффициента лямбда для каждого цилиндра.
В одном примере для шестицилиндрового двигателя с двумя рядами цилиндров, способ на ФИГ. 4-6 позволяет выявлять воздушно-топливный дисбаланс для цилиндров ряда цилиндров с цилиндрами 1-3 в первом рабочем состоянии с помощью следующих уравнений:
где  - масса топлива, впрыскиваемого в цилиндр 1 во время ОТРЗ,  - масса топлива, впрыскиваемого в цилиндр 2 во время ОТРЗ,  - масса топлива, впрыскиваемого в цилиндр 3 во время ОТРЗ. Коэффициенты k1, k2 и k3 представляют собой коэффициенты ошибки форсунки с возможностью их использования для указания наличия воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах 1, 2 и 3 соответственно. Значения k1, k2 и k3 определяют путем решения указанных трех уравнений для трех неизвестных. Коэффициент М представляет собой постоянную, не зависящую от воздушно-топливного дисбаланса. Коэффициент НУ представляет собой фиксированный сигнал коэффициента лямбда от НДКОГ для первого, второго и третьего цилиндров.
Или же во втором рабочем состоянии, воздушно-топливный дисбаланс для цилиндров указанного ряда цилиндров с цилиндрами 1-3 можно выявлять с помощью следующих уравнений:
где  - масса топлива, впрыскиваемого в цилиндры 1-3 во время ОТРЗ, коэффициенты k1, k2 и k3 представляют собой коэффициенты ошибки форсунки с возможностью их использования для указания наличия воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах 1, 2 и 3 соответственно. Значения k1, k2 и k3 определяют путем решения указанных трех уравнений для трех неизвестных. Коэффициент М представляет собой постоянную, не зависящую от воздушно-топливного дисбаланса. Коэффициент H_V1 представляет собой сигнал коэффициента лямбда от НДКОГ для первого цилиндра, H_V2 - сигнал коэффициента лямбда от НДКОГ для второго цилиндра, a H_V3 - сигнал коэффициента лямбда от НДКОГ для третьего цилиндра.
Таким образом, на ФИГ. 6 предложен способ, содержащий шаги, на которых: во время события отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) последовательно обеспечивают воспламенение в цилиндрах группы цилиндров, при этом длительность импульса впрыска топлива в каждый цилиндр выбирают для создания ожидаемого отклонения воздушно-топливного отношения; и указывают наличие колебания воздушно-топливного отношения для каждого цилиндра на основании ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ ожидаемому отклонению воздушно-топливного отношения. Ожидаемое отклонение воздушно-топливного отношения может представлять собой ожидаемое отклонение воздушно-топливного отношения на датчике отработавших газов, установленном ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, причем фактическое отклонение воздушно-топливного отношения оценивают посредством датчика, установленного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, причем датчик отработавших газов представляет собой нагреваемый датчик отработавших газов. Дополнительно или необязательно, ожидаемое отклонение воздушно-топливного отношения может зависеть от чувствительности датчика отработавших газов, а также минимальной длительности импульса форсунки группы цилиндров. Или же ожидаемое отклонение воздушно-топливного отношения может также зависеть от частоты вращения двигателя, и/или температуры двигателя, и/или нагрузки двигателя. Способ может дополнительно содержать шаг, на котором во время последующей работы двигателя с воспламенением во всех цилиндрах двигателя, корректируют подачу топлива в цилиндры в зависимости от выявленного колебания воздушно-топливного отношения. Кроме того, коррекция подачи топлива в цилиндры может включать в себя коррекцию длительности импульса впрыска топлива для цилиндра с учетом ошибки воздушно-топливного отношения. Впрыск топлива может также включать в себя определение количества впрыскиваемого топлива, причем количество впрыскиваемого топлива может быть меньше порогового количества впрыскиваемого топлива. Пороговое количество впрыскиваемого топлива может зависеть от управляемости, причем впрыск топлива в количестве, превышающем пороговое количество впрыскиваемого топлива, может снизить управляемость.
ФИГ. 7 иллюстрирует пример способа 700 для выполнения регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре и по сигналу НДКОГ, и по сигналу УДКОГ во втором состоянии, в котором отсутствует ухудшение характеристик УДКОГ и НДКОГ, а также отсутствуют данные о чувствительности или преимущественной чувствительности УДКОГ к конкретным цилиндрам (например, цилиндрам в пределах порогового расстояния от УДКОГ). Способ 700 будет раскрыт на примере компонентов и систем, изображенных на ФИГ. 1-3, в частности, двигателя 10, рядов 30А и 30В цилиндров, датчика 127 и контроллера 12. Способ 700 может выполнять контроллер в соответствии с машиночитаемыми командами, хранящимися в его запоминающем устройстве. Следует понимать, что способ 700 можно применять в отношении других систем с разными конфигурациями без отступления от объема настоящего изобретения.
В одном примере способа 700 регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может предусматривать выбор группы цилиндров для возобновления сжигания топливовоздушных смесей и контроль воздушно-топливного отношения группы цилиндров во время ОТРЗ. Группа цилиндров может представлять собой пару соответствующих друг другу цилиндров из разных рядов цилиндров, например, первых цилиндров в каждом ряду. Цилиндры могут соответствовать друг другу либо по порядку воспламенения, либо по местоположению. Например, выбранные цилиндры могут представлять собой первые по порядку воспламенения цилиндры каждого ряда или цилиндры на одном конце каждого ряда. На примере ФИГ. 3, цилиндры А1 и В1 могут образовывать группу цилиндров. Или же цилиндры можно выбирать так, чтобы сгорание топливовоздушной смеси происходило в них с разницей в 360 градусов оборота коленчатого вала, чтобы обеспечить равномерное воспламенение и создание крутящего момента.
С помощью раскрытого в настоящей заявке решения определяют изменения выходного сигнала расположенного ниже по потоку нагреваемого датчика кислорода в отработавших газах (НДКОГ) и изменения выходного сигнала расположенного выше по потоку датчика кислорода в отработавших газах (УДКОГ), при этом выходные сигналы обоих датчиков коррелируют с событиями сгорания в цилиндрах, работу которых возобновляют во время события ОТРЗ, когда двигатель вращается, и в части цилиндров двигателя не происходит сгорание топливовоздушных смесей. И НДКОГ, и УДКОГ генерируют выходной сигнал, пропорциональный концентрации кислорода в отработавших газах. Так как сгорание воздуха и топлива может происходить только в одном цилиндре ряда цилиндров, выходной сигнал датчика кислорода может указывать на наличие воздушно-топливного дисбаланса в цилиндре, где происходит сгорание воздуха и топлива. Таким образом, предложенное решение позволяет повысить отношение «сигнал - помеха» при выявлении воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах. В одном примере выходной сигнал напряжения НДКОГ и УДКОГ (преобразуемый в показание воздушно-топливного отношения или коэффициента лямбда (например, результат вычитания значения воздушно-топливного отношения из стехиометрического воздушно-топливного отношения)) снимают для каждого события воспламенения в цилиндре во время воспламенения в группе цилиндров после открытия выпускных клапанов цилиндра, в который поступает топливо. Снятый сигнал датчика кислорода оценивают для определения значений коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и УДКОГ. Ожидают, что значения коэффициента лямбда будут коррелировать с необходимыми значениями коэффициента лямбда.
Выполнение способа 700 начинают на шаге 702, на котором выбирают группу цилиндров для воспламенения в ней во время регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. В некоторых примерах группа цилиндров может содержать только один цилиндр. В других примерах группа цилиндров может содержать множество цилиндров, при этом из каждого ряда цилиндров выбирают как минимум один цилиндр. Выбор группы цилиндров может включать в себя выбор количества и идентификационных номеров цилиндров, при этом указанный выбор осуществляют по порядку воспламенения и/или местоположению цилиндров. На примере ФИГ. 3, в качестве группы цилиндров можно выбрать цилиндры, расположенные выше всех по потоку от датчика отработавших газов (например, датчика 126) в каждом ряду цилиндров (например, цилиндры А1 и В1). Дополнительно или альтернативно, в качестве группы цилиндров могут быть выбраны цилиндры, соответствующие друг другу по порядку воспламенения, в каждом ряду (например, цилиндры А1 и В3). В некоторых примерах сгорание в цилиндрах может происходить с разницей 360 градусов для создания равномерного крутящего момента. Следовательно, цилиндры могут быть схожи по порядку воспламенения и местоположению.
После выбора группы цилиндров, способ 700 переходит на шаг 703 для проверки соблюдения условий для впрыска топлива в выбранную группу цилиндров. Наличие условий для начала впрыска топлива можно определить, как раскрыто в способе 1000 на ФИГ. 10. В частности, способ 1000 предусматривает принятие решение о том, подавать или не подавать топливо в цилиндры выбранной группы цилиндров (во время определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах), в зависимости от текущих параметров работы двигателя. В одном примере подачу топлива для выбранной группы цилиндров можно начать в связи с истечением порогового периода после предыдущего определения ошибки форсунки для данной группы цилиндров. Если условия для впрыска топлива не соблюдены, способ 700 может перейти на шаг 704 для продолжения отслеживания условий для впрыска топлива до тех пор, пока они не будут соблюдены.
Если условия для впрыска топлива соблюдены, способ 700 может перейти на шаг 705 для подачи топлива в выбранную группу цилиндров путем впрыска количества топлива и сжигания топливовоздушной смеси в выбранной группе цилиндров. В одном примере впрыск количества топлива включает в себя, на шаге 706, в первом состоянии, впрыск разного количества топлива в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров с одновременным оставлением остальных цилиндров отключенными (например, без подачи в них топлива) и продолжением вращения двигателя. Количество подаваемого в каждый цилиндр топлива можно регулировать для создания определенного возмущения воздушно-топливного отношения в отработавших газах после воспламенения в цилиндрах выбранной группы цилиндров. Первое рабочее состояние может включать в себя наличие известного значения отклонения НДКОГ с возможностью его использования для калибровки. Или же указанный впрыск некоторого количества топлива может включать в себя, на шаге 707, во втором состоянии, впрыск фиксированного количества топлива в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров с одновременным оставлением других цилиндров отключенными. Фиксированное количество топлива, впрыскиваемое в каждый цилиндр, может создавать разные возмущения воздушно-топливного отношения отработавших газов в цилиндрах выбранной группы цилиндров, при этом возмущения соответствуют количеству впрыскиваемого топлива. Второе рабочее состояние может включать в себя то, что заранее определяют конкретные отклонения НДКОГ для поддержания надлежащего баланса в двигателе (или удержания дисбаланса по цилиндрам на уровне ниже порогового).
После впрыска топлива в цилиндры выбранной группы цилиндров, способ 700 может подавать топливо в выбранную группу цилиндров один или несколько раз для создания возмущения воздушно-топливного отношения отработавших газов после выпуска продуктов сгорания после каждого события сгорания в работающем цилиндре. Например, если выбранная группа цилиндров содержит цилиндры А1 и В1, то топливо подают в оба цилиндра А1 и В1. Воспламенение в цилиндре А1 создает возмущение воздушно-топливного отношения отработавших газов, определяемое посредством датчиков кислорода (например, 126А и 127А, ФИГ. 3) после выпуска продуктов сгорания смеси в цилиндре А1 в выпускную систему. Воспламенение в цилиндре В1 создает возмущение воздушно-топливного отношения, определяемое посредством датчиков кислорода (например, 126В и 127В, ФИГ. 3) после выпуска продуктов сгорания смеси в цилиндре В1 в выпускную систему. Иными словами, газообразные продукты сгорания из цилиндров А1 и В1 понижают (например, изменяют в сторону обогащения) значения воздушно-топливного отношения, соответствовавшие бедным отработавших газам, зафиксированные датчиками в соответствующих выпускных каналах, когда все цилиндры были отключены. Как сказано выше, в выбранном цилиндре (цилиндрах) может происходить сгорание воздуха и топлива в течение одного или нескольких рабочих циклов двигателя, когда другие цилиндры отключены и не получают топливо.
Как показано на ФИГ. 3, в результате воспламенения в выбранной группе цилиндров, содержащей цилиндр А1 и цилиндр В1, отработавшие газы из цилиндра А1 текут к датчикам 126А и 127А, а отработавшие газы из цилиндра В1 текут к датчикам 126В и 127 В. Таким образом, каждая пара датчиков измеряет только состав отработавших газов одного цилиндра, что позволяет преодолеть такой недостаток, как нечувствительность датчика.
На шаге 708 способа 700 оценивают значения коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ при каждом выпуске продуктов сгорания в выпускную систему из цилиндра, сжигающего воздух и топливо. Значения коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и УДКОГ могут коррелировать с количеством топлива, впрыскиваемого в цилиндр, при этом количество впрыскиваемого в цилиндр топлива может быть обеспечено путем регулирования длительности импульса впрыска топлива, подаваемого на топливную форсунку цилиндра, в который поступает топливо. В одном примере, в первом состоянии в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров можно впрыскивать разные количества топлива для создания фиксированных значений коэффициента лямбда для каждого цилиндра, в котором происходит воспламенение. Или же во втором состоянии, в каждый цилиндр выбранной группы цилиндров можно впрыскивать фиксированное количество топлива для создания разных значений коэффициента лямбда для каждого цилиндра.
После того, как значения коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ будут определены, проверяют наличие или отсутствие разности фактических и ожидаемых значений коэффициента лямбда. В основе ожидаемых значений коэффициента лямбда могут лежать положение цилиндра в том или ином ряду цилиндров, и/или общее количество поданного в цилиндр топлива, и/или температура двигателя, и/или порядок воспламенения в двигателе, и/или моменты подачи топлива, и/или передаваемый через трансмиссию крутящий момент. Например, если добавляют фиксированное количество топлива, ожидаемое значение коэффициента лямбда может соответствовать этому фиксированному количеству. В еще одном примере, если добавляют переменное количество топлива, ожидаемое значение коэффициента лямбда может соответствовать фиксированному коэффициенту лямбда, относящемуся к этому переменному количеству топлива.
Воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам может быть результатом отклонения воздушно-топливного отношения одного или нескольких цилиндров от необходимого или ожидаемого воздушно-топливного отношения. Разность фактического коэффициента лямбда цилиндра и ожидаемого коэффициента лямбда может быть определена для одного из значений коэффициента лямбда или его среднего значения, при этом ошибку подачи топлива форсункой можно определить по фактическим значениям коэффициента лямбда на шаге 709. На шаге 709 способа 700 определяют ошибку подачи топлива форсункой. Определение ошибки подачи топлива форсункой включает в себя определение того, является ли воздушно-топливное отношение цилиндра более бедным (например, при избытке кислорода) или более богатым (например, при избытке топлива), чем ожидаемое, и сохранение результата определения ошибки для будущей эксплуатации цилиндра по завершении ОТРЗ. А именно, на шаге 710, в первом состоянии, ошибку подачи топлива форсункой определяют путем сравнения фактических значений коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ для каждого цилиндра выбранной группы цилиндров с ожидаемым фиксированным значением коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ. Или же на шаге 711, во втором состоянии, ошибку подачи топлива можно определить путем сравнения фактических значений коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ для каждого цилиндра выбранной группы цилиндров с ожидаемым значением коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ для каждого цилиндра группы, в основе которого лежит соответствующее количество впрыскиваемого топлива. Если результат определения значения коэффициента лямбда на шаге 708 по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ меньше порогового диапазона ожидаемого значения коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ (например, при богатом воздушно-топливном отношении) для цилиндра, контроллер может принять решение об уменьшении количества впрыскиваемого топлива во время будущих событий сгорания в этом цилиндре в зависимости от величины ошибки. Величина ошибки коэффициента лямбда НДКОГ может быть равна разности ожидаемого и фактического значений коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ, а ошибка коэффициента лямбда УДКОГ может быть равна разности ожидаемого значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ и фактического результата определения значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ на шаге 708. Определение может включать в себя сохранение разности ожидаемого и фактического значений коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ в памяти с привязкой к идентификационному номеру оцененного цилиндра. В одном примере при наличии первого колебания коэффициента лямбда в сторону обогащения по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ в группе цилиндров (при котором фактический коэффициент лямбда богаче ожидаемого), контроллер может определить первую ошибку воздушно-топливного отношения, и во время последующей работы подачу топлива в данную группу цилиндров можно скорректировать в сторону обеднения с учетом первой ошибки воздушно-топливного отношения. Аналогичным образом, при наличии второго колебания коэффициента лямбда в сторону обеднения по показаниям НДКОГ и/или УДКОГ в группе цилиндров (при котором фактический коэффициент лямбда беднее ожидаемого), контроллер может определить вторую ошибку воздушно-топливного отношения, и во время последующей работы подачу топлива в данную группу цилиндров можно скорректировать в сторону обогащения с учетом второй ошибки воздушно-топливного отношения. Например, если отработавшие газы достаточно перемешаны, и НДКОГ достаточно нагрет, выявлять дисбаланс воздушно-топливного отношения в цилиндрах можно с помощью НДКОГ. В другом примере может иметь место ухудшение характеристик УДКОГ, или УДКОГ может быть избирательно более чувствителен к цилиндрам в пределах порогового расстояния от УДКОГ и менее чувствителен к цилиндрам за пределами порогового расстояния. В этом случае можно выявлять воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам с помощью НДКОГ. Если значение коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ для цилиндра выбранной группы цилиндров составляет 1.8, а ожидаемое значение коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ составляет 1.7, может иметь место колебание коэффициента лямбда воздушно-топливного отношения в сторону обеднения величиной 0.1. Величину колебания можно определить и применять для будущих событий сгорания в первой группе цилиндров по окончании ОТРЗ таким образом, чтобы при впрыске топлива можно было компенсировать колебание коэффициента лямбда величиной 0.1 (например, впрыскивать количество топлива, превышающее заданное, при этом дополнительное количество топлива должно быть пропорционально величине 0.1) в цилиндре, где имеет место указанное колебание.
В другом примере, в состояниях холодного пуска, когда НДКОГ не работает, или когда имеет место ухудшение характеристик НДКОГ, для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах можно использовать УДКОГ. Единственное значение коэффициента лямбда или среднее значение коэффициентов лямбда, определенных за несколько событий сгорания в цилиндре, можно сравнить с ожидаемым диапазоном значений коэффициента лямбда (например, 2.0λ-1.8λ). Если единственное значение коэффициента лямбда или среднее значение коэффициентов лямбда находится в ожидаемом диапазоне, это означает, что дисбаланс воздушно-топливного отношения не выявлен. При этом, если единственное значение коэффициента лямбда или среднее значение коэффициентов лямбда не находится в ожидаемом диапазоне, может быть установлено наличие дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах. Контроллер может увеличить или уменьшить впрыск топлива во время будущих событий сгорания в цилиндре с учетом величины разности диапазона коэффициента лямбда и указанного значения коэффициента лямбда. В одном примере, если ожидаемое значение представляет собой диапазон от 2.0λ до 1.8λ, а фактическое значение коэффициента лямбда составляет 2.1λ, в цилиндр можно впрыскивать дополнительное топливо, так как значение коэффициента лямбда 2.1 беднее ожидаемого. Относительно бедное значение коэффициента лямбда компенсируют путем увеличения базового количества впрыскиваемого в цилиндр топлива на коэффициент, в основе которого лежит ошибка коэффициента лямбда величиной 0.1.
Также следует отметить, что, если во время подачи топлива в цилиндры, работу которых возобновили, будет запрошено переключение передач, впрыск топлива для определения ошибки форсунки может быть прекращен до завершения переключения передач. Аналогичным образом, если переключение передач запрашивают во время впрысков топлива в разные цилиндры, подача топлива в цилиндры и анализ колебания коэффициента лямбда могут быть отсрочены до завершения переключения. Не выполняя подачу топлива и анализ коэффициента лямбда во время переключения передач, можно снизить вероятность того, что будет спровоцировано колебание коэффициента лямбда. Способ 700 переходит на шаг 712 после определения дисбаланса воздушно-топливного отношения в цилиндрах выбранной группы цилиндров.
На шаге 712 способа 700 проверяют, были ли оценены все цилиндры и определены значения коэффициента лямбда для всех цилиндров. Если значения коэффициента лямбда были оценены не для всех цилиндров, ответ будет "НЕТ", и способ 700 следует на шаг 713. В противном случае, ответ будет "ДА", и способ 700 переходит на шаг 716.
На шаге 713 способа 700 проверяют, сохраняются ли все еще условия для ОТРЗ. Водитель может нажать педаль акселератора во время определения ошибки форсунки, что является причиной для выхода из состояния ОТРЗ. Или же водитель может запросить глушение двигателя, что является причиной для выхода из режима ОТРЗ. Если условия для ОТРЗ не соблюдены, способ 700 переходит на шаг 714. В противном случае, способ 700 переходит на шаг 715.
На шаге 714 способа 700 осуществляют выход из ОТРЗ и возврат к регулированию воздушно-топливного отношения в замкнутом контуре. Работу цилиндров возобновляют путем подачи искры и топлива в отключенные цилиндры. Таким образом, регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре также прекращают, несмотря на то, что значения коэффициента лямбда были получены не для всех цилиндров двигателя. В некоторых примерах, если регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре прекращают досрочно, контроллер может сохранить любые значения коэффициента лямбда, измеренные для выбранной группы (групп) цилиндров, а впоследствии сначала выбрать другую группу (группы) цилиндров во время следующей операции регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. То есть, если значения коэффициента лямбда для группы цилиндров не были получены во время операции регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре, данная группа может быть первой группой цилиндров, для которой будут определены значения коэффициента лямбда для установления наличия или отсутствия дисбаланса во время следующего события ОТРЗ. Способ 700 следует на шаг завершения после возврата двигателя к регулированию воздушно-топливного отношения в замкнутом контуре.
На шаге 715 способа 700 выбирают следующую группу цилиндров для определения значений коэффициента лямбда для установления наличия или отсутствия дисбаланса. Выбор следующей группы цилиндров может включать в себя выбор цилиндров, отличных от тех, чтобы были в выбраны в предыдущую группу цилиндров. На примере ФИГ. 3, после выполнения анализа цилиндров А1 и В1, могут быть выбраны цилиндры A3 и В3. Дополнительно или альтернативно, способ 700 может выбирать группы цилиндров последовательно по расположению в ряду цилиндров. Например, цилиндры А2 и В3 могут образовать группу цилиндров после воспламенения в цилиндрах А1 и В1 выбранной группы цилиндров. Способ 700 совершает возврат на шаг 703 для повторения цикла определения ошибки топливной форсунки путем возобновления работы выбранной группы цилиндров и контроля разностей ожидаемого и фактического воздушно-топливного отношений отработавших газов, как раскрыто выше. Данный процесс продолжают до тех пор, пока не будут оценены все цилиндры.
После того, как будут оценены все цилиндры, на шаге 716 способа 700 прекращают регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре, в том числе прекращают процессы включения цилиндров и выбора групп цилиндров. Затем способ 700 возобновляет ОТРЗ, при которой отключают все цилиндры и не выявляют дисбаланс в цилиндрах. Способ 700 переходит на шаг 718 после вхождения двигателя в ОТРЗ.
На шаге 718 способа 700 проверяют, сохраняются ли все еще условия для ОТРЗ. Если ответ будет "НЕТ", способ 700 переходит на шаг 720. В противном случае, ответ будет "ДА", и способ 700 совершает возврат на шаг 718 для продолжения ОТРЗ. Условия для ОТРЗ могут исчезнуть в случае нажатия педали акселератора или возрастания потребности в крутящем моменте.
На шаге 720 способа 700 осуществляют выход из ОТРЗ и возобновление работы всех цилиндров с регулированием подачи топлива в замкнутом контуре. Работу цилиндров можно возобновлять в соответствии с порядком воспламенения в цилиндрах двигателя. Возобновление работы цилиндров включает в себя возобновление подачи топлива и искры в двигатель. Способ 700 переходит на шаг 722 после возобновления работы цилиндров двигателя.
На шаге 722 способа 700 корректируют работу любых цилиндров, в которых было выявлено колебание коэффициента лямбда согласно соответствующему результату определения ошибки форсунки на шаге 709. Коррекция может включать в себя коррекцию количеств впрыскиваемого в цилиндры двигателя топлива, например, путем коррекции длительности импульса впрыска топлива и/или коррекции момента впрыска топлива. Корректировки момента впрыска топлива могут быть пропорциональны разности ожидаемого значения коэффициента лямбда и результата определения значения коэффициента воздуха, о котором идет речь на шаге 709. Например, если ожидаемое значение коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ составляет 1.7, а результат измерения значения коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ составляет 1.5, величина ошибки может быть равна 0.2, что указывает на отклонение воздушно-топливного отношения в данном цилиндре в сторону обогащения. Указанная коррекция может также включать в себя впрыск большего или меньшего количества топлива за счет корректировок длительности импульса в зависимости от типа ошибки коэффициента лямбда. Например, при наличии в одном цилиндре признаков колебания или ошибки коэффициента лямбда в сторону обогащения, корректировки могут включать в себя уменьшение подачи топлива и/или увеличение подачи воздуха в данный цилиндр.
Способ 700 можно завершить после внесения корректировок, соответствующих результатам определения ошибки коэффициента лямбда для каждого цилиндра.
В одном примере для шестицилиндрового двигателя с двумя рядами цилиндров, способ на ФИГ. 4-5 и ФИГ. 7 позволяет выявлять воздушно-топливный дисбаланс для цилиндров ряда цилиндров с цилиндрами 1-3 с помощью следующих уравнений:
где  - масса топлива, впрыскиваемого в цилиндры 1-3 во время ОТРЗ, коэффициенты k1, k2 и k3 представляют собой коэффициенты ошибки форсунки с возможностью их использования для указания наличия воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах 1, 2 и 3 соответственно. Значения k1, k2 and k3 определяют путем решения указанных трех уравнений для трех неизвестных. Коэффициент М представляет собой постоянную, не зависящую от воздушно-топливного дисбаланса. Коэффициент V1 представляет собой значение коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ или УДКОГ для первого цилиндра, V1 представляет собой значение коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ или УДКОГ для второго цилиндра, a V3 - значение коэффициента лямбда по показаниям НДКОГ или УДКОГ для третьего цилиндра.
На ФИГ. 8 изображена рабочая последовательность 800, иллюстрирующая примеры результатов для ряда цилиндров двигателя, содержащего три цилиндра (например, шестицилиндрового V-образного двигателя с двумя рядами цилиндров, по три цилиндра в каждом ряду). Линия 802 представляет наличие или отсутствие ОТРЗ, линия 804 представляет рабочее состояние (включена или отключена) форсунки первого цилиндра, линия 806 представляет рабочее состояние (включена или отключена) форсунки второго цилиндра, а линия 808 представляет рабочее состояние (включена или отключена) форсунки третьего цилиндра. Для линий 804, 806 и 808, значение "1" означает, что топливная форсунка впрыскивает топливо (например, в цилиндре происходит воспламенение), а значение "0" - то, что топливо не впрыскивают (например, цилиндр отключен). Сплошная линия 810 представляет выходной сигнал напряжения нагреваемого датчика отработавших газов (НДКОГ), штриховая линия 812 представляет ожидаемый выходной сигнал коэффициента лямбда, а линия 814 представляет стехиометрическое значение коэффициента лямбда (например, 1). Горизонтальные оси каждого графика представляют время, значения которого растут с левой к правой стороне фигуры.
До Т1 в первый, во втором и третьем цилиндрах обеспечивают воспламенение в номинальном режиме работы двигателя (например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении), на что указывают линии 804, 806 и 808 соответственно. Поэтому выходные значения напряжения для цилиндров по существу равны 0.1, на что указывает линия 810. Более высокие значения напряжения являются признаком более бедных воздушно-топливных отношений, а более низкие значения напряжения - более богатых воздушно-топливных отношений. Значение напряжения может вычислять контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 1) по концентрации кислорода в выпускной системе двигателя, измеряемой датчиком отработавших газов. Режим ОТРЗ отключен, на что указывает линия 802.
В момент Т1 условия для ОТРЗ наступили, и ОТРЗ начинают. В связи с ОТРЗ, прекращают подачу топлива во все цилиндры двигателя (то есть отключают подачу топлива и искры во все цилиндры), при этом напряжение начинает падать, так как воздух перекачивают через цилиндры двигателя без впрыска топлива.
После Т1 и до Т2 ОТРЗ продолжается, при этом напряжение продолжает падать и достигает минимального. Форсунки не могут начать впрыск топлива, пока не пройдет пороговое время (например, 5 секунд) после начала ОТРЗ. Дополнительно или альтернативно, форсунки не могут начать впрыск топлива, пока НДКОГ не выявит минимальное напряжение. Между Т1 и Т2 отслеживают наступление условий для воспламенения в выбранную группу цилиндров.
В момент Т2 первый цилиндр включают в связи с наступлением условий для воспламенения в выбранной группе цилиндров (например, двигатель не проходит через точку нулевого крутящего момента, скорость транспортного средства ниже пороговой и не происходит понижение передачи), поэтому работу форсунки 1 выборочно возобновляют для впрыска топлива в первый цилиндр.
После Т2 и до Т3 в первом цилиндре происходит сгорание. Как показано, сгорание в первом цилиндре происходит два раза с двумя отдельными значениями длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания. Концентрацию кислорода в отработавших газах измеряет НДКОГ, а контроллер рассчитывает значение напряжения, соответствующее каждому событию сгорания, по отклонению от минимального напряжения. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что количество событий воспламенения может быть и другим. Как показано, в результате впрысков топлива в первый цилиндр получают разные значения коэффициента лямбда после сгорания. При этом в некоторых примерах регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может предусматривать впрыск разных количеств топлива таким образом, чтобы при каждом впрыске происходила подача по существу другого количества топлива, но при этом возникали аналогичные значения напряжения.
Результаты измерения значений напряжения для первого цилиндра сравнивают с ожидаемым значением напряжения (линия 812). Ожидаемое напряжение может зависеть от позиции цилиндра в ряду цилиндров, и/или общего количества подаваемого в данный цилиндр топлива, и/или порядка воспламенение в цилиндрах двигателя, и/или моментов впрыска топлива. Если результаты измерения напряжения не равны ожидаемому значению напряжения, то может быть выявлено колебание воздушно-топливного отношения, вызывающее воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам, и может быть определена ошибка форсунки, как раскрыто выше на примере ФИГ. 6. В изображенном примере значения напряжения для первого цилиндра равны ожидаемым, поэтому значение колебания или ошибки воздушно-топливного отношения не определяют для первого цилиндра.
В одном примере при выявлении первого колебания воздушно-топливного отношения в сторону обогащения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение богаче ожидаемого), контроллер может определить первую ошибку и во время последующей работы подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обеднения в зависимости от первой ошибки. Аналогичным образом, при выявлении второго колебания воздушно-топливного отношения в сторону обеднения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение беднее ожидаемого), контроллер может определить вторую ошибку и во время последующей работы подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обогащения в зависимости от второй ошибки. Например, если значение воздушно-топливного отношения для выбранного цилиндра составляет 1.8, а ожидаемое значение воздушно-топливного отношения составляет 1.7, может иметь место колебание воздушно-топливного отношения в сторону обеднения величиной 0.1. Величину колебания можно определить и применять для будущих событий сгорания в данном цилиндре по окончании ОТРЗ таким образом, чтобы количество впрыскиваемого топлива могло компенсировать колебание воздушно-топливного отношения величиной 0.1 (то есть впрыскивать количество топлива, превышающее заданное, при этом дополнительное количество топлива должно быть пропорционально величине 0.1).
В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, результат измерения воздушно-топливного отношения можно сравнить с пороговым диапазоном, как раскрыто выше. Если результат измерения воздушно-топливного отношения не находится в пределах порогового диапазона, можно указать наличие дисбаланса и определить его. Дополнительно или альтернативно, в некоторых примерах процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре можно выполнить заданное количество раз и усреднить результаты для указания наличия дисбаланса воздушно-топливного отношения, если он будет выявлен.
В момент Т3 первый цилиндр отключают, и ОТРЗ продолжается. Происходит возврат напряжения к минимальному значению. После Т3 и до Т4 ОТРЗ продолжается без воспламенения в выбранной группе цилиндров. В результате, воздушно-топливное отношение остается на уровне минимального напряжения. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может выбрать следующую группу цилиндров для подачи топлива. Регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может предусматривать возврат напряжения к минимальному значению до воспламенения в следующей группе цилиндров для сохранения однородных исходных данных (например, минимального напряжения) для каждой группы цилиндров. Наступление условий для воспламенения в следующей группе цилиндров отслеживают.
В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, подачу топлива в следующую группу цилиндров можно осуществлять непосредственно после воспламенения в первой группе цилиндров. Таким образом, процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может выбрать следующую группу цилиндров в момент Т3, например, без ожидания возврата напряжения к минимальному значению.
В момент Т4 происходит включение второго цилиндра, выборочное включение форсунки 2, и впрыск топлива во второй цилиндр в связи с наступлением условий для воспламенения в этом цилиндре. ОТРЗ продолжается, а первый и третий цилиндры остаются в отключенном состоянии. После Т4 и до Т5 воспламенение во втором цилиндре обеспечивают два раза с созданием двух длительностей импульсов впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания во втором цилиндре. Значение концентрации кислорода в отработавших газах пересчитывают в результат измерения напряжения, соответствующий значению напряжения для второго цилиндра. Результаты измерения напряжения для второго цилиндра по существу равны ожидаемым значениям напряжения. Поэтому дисбаланс воздушно-топливного отношения не определяют.
В момент Т5 второй цилиндр отключают, в результате чего значение напряжения падает в сторону минимального значения напряжения, при этом ОТРЗ продолжается. После Т5 и до Т6 в процессе регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре выбирают следующую группу цилиндров и ждут возврата напряжения к минимальному напряжению, перед воспламенением в следующей группе цилиндров. ОТРЗ продолжается, при этом все цилиндры остаются в отключенном состоянии. Наступление условий для воспламенения в следующей группе цилиндров отслеживают.
В момент Т6 происходит включение третьего цилиндра, выборочное включение форсунки 3, и впрыск топлива в третий цилиндр в связи с наступлением условий для воспламенения в этом цилиндре. ОТРЗ продолжается, а первый и второй цилиндры остаются в отключенном состоянии. После Т6 и до Т7 воспламенение в третьем цилиндре обеспечивают два раза с созданием двух длительностей импульсов впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания в третьем цилиндре. Значение концентрации кислорода в отработавших газах пересчитывают в результаты измерения напряжения, соответствующие событиям сгорания в третьем цилиндре. Результаты измерения напряжения (810) для третьего цилиндра меньше ожидаемого значение напряжения (812). Следовательно, в третьем цилиндре имеет место дисбаланс воздушно-топливного отношения, а именно, ошибка или отклонение воздушно-топливного отношения в сторону обеднения. Определяют ошибку воздушно-топливного отношения или ошибку напряжения для третьего цилиндра с возможностью их использования при эксплуатации третьего цилиндра во время работы двигателя.
Например, при наличии колебания воздушно-топливного отношения в сторону обеднения цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение беднее ожидаемого), контроллер может определить ошибку воздушно-топливного отношения и во время последующей работы подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обогащения в зависимости от ошибки воздушно-топливного отношения.
В момент Т7 отключают третий цилиндр, следовательно, теперь отключены все цилиндры. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре прекращают, а ОТРЗ можно продолжать до тех пор, пока имеют место условия для ОТРЗ. После Т7 и до Т8 ОТРЗ продолжается, и все цилиндры остаются в отключенном состоянии. Результат измерения напряжения датчиком НДКОГ равен минимальному напряжению.
В момент Т8 условия для ОТРЗ более не соблюдаются (например, происходит нажатие педали акселератора), и ОТРЗ прекращают. Прекращение ОТРЗ включает в себя подачу топлива во все цилиндры двигателя. В первый цилиндр поступает топливо из форсунки 1, а во второй цилиндр - из форсунки 2 без каких-либо корректировок по результатам регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. Впрыск топлива топливной форсункой третьего цилиндра может быть скорректирован с учетом результата определения колебания воздушно-топливного отношения для увеличения или уменьшения подачи топлива в третий цилиндр. Указанная корректировка (корректировки) может включать в себя увеличение количества впрыскиваемого топлива относительно впрысков топлива при аналогичных условиях до ОТРЗ, так как в основе результата определения колебания воздушно-топливного отношения лежит колебание воздушно-топливного отношения в сторону обеднения. Благодаря впрыску большего количества топлива, воздушно-топливное отношение третьего цилиндра может стать по существу равным стехиометрическому (например, напряжение будет равно 0.1). После Т8 двигатель продолжает работать в номинальном режиме. Режим ОТРЗ все так же отключен. В первом, втором и третьем цилиндрах обеспечивают воспламенение, и согласно показаниям НДКОГ, значение напряжения по существу равно стехиометрическому.
На ФИГ. 9 изображена рабочая последовательность 900, иллюстрирующая примеры результатов для ряда цилиндров двигателя, содержащего три цилиндра (например, шестицилиндрового V-образного двигателя с двумя рядами цилиндров, по три цилиндра в каждом ряду). Линия 902 представляет наличие или отсутствие ОТРЗ, линия 904 представляет рабочее состояние (включена или отключена) форсунки первого цилиндра, линия 906 представляет рабочее состояние (включена или отключена) форсунки второго цилиндра, а линия 908 представляет рабочее состояние (включена или отключена) форсунки третьего цилиндра. Для линий 904, 906 и 908, значение "1" означает, что топливная форсунка впрыскивает топливо (например, в цилиндре происходит воспламенение), а значение "0" - то, что топливо не впрыскивают (например, цилиндр отключен). Сплошная линия 910 представляет выходной сигнал напряжения нагреваемого датчика отработавших газов (НДКОГ), штриховая линия 912 представляет ожидаемый выходной сигнал НДКОГ, а линия 914 представляет стехиометрическое значение напряжения (например, 0.1). Более высокие значения напряжения указывают на более бедные воздушно-топливные отношения, а более низкие значения напряжения - на более богатые воздушно-топливные отношения. Сплошная линия 916 представляет выходной сигнал коэффициента лямбда от расположенного выше по потоку датчика отработавших газов (УДКОГ), штриховая линия 918 представляет ожидаемый выходной сигнал коэффициента лямбда от УДКОГ. Сплошная линия 920 представляет стехиометрическое значение коэффициента лямбда (например, 1). Горизонтальные оси каждого графика представляют время, значения которого растут с левой к правой стороне фигуры.
До Т1 в первом, втором и третьем цилиндрах обеспечивают воспламенение в номинальном режиме работы двигателя (например, при стехиометрическом воздушно-топливном отношении), на что указывают линии 904, 906 и 908 соответственно. В результате, значения напряжения по показаниям НДКОГ для указанных цилиндров по существу равны 0.1, на что указывает линия 910, при этом значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ равны 1, на что указывает линия 916. Напряжение по показаниям НДКОГ и значение коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ может вычислять контроллер (например, контроллер 12 на ФИГ. 1) по концентрации кислорода в выпускной системе двигателя, измеренной датчиками отработавших газов (например, датчиками 126 и 127 на ФИГ. 1). Режим ОТРЗ отключен, на что указывает линия 902.
В момент Т1 условия для ОТРЗ наступили, и ОТРЗ начинают. В связи с ОТРЗ, прекращают подачу топлива во все цилиндры двигателя (то есть отключают подачу топлива и искры во все цилиндры), при этом напряжение или воздушно-топливное отношение начинает падать, так как воздух перекачивают через цилиндры двигателя без впрыска топлива.
После Т1 и до Т2 ОТРЗ продолжается, при этом напряжение, определяемое НДКОГ (910), продолжает падать и достигает минимального значения. Воздушно-топливное отношение, определяемое УДКОГ (916), растет и достигает воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси.
Форсунки не могут начать впрыск топлива, пока не пройдет пороговое время (например, 5 секунд) после начала ОТРЗ. Дополнительно или альтернативно, форсунки могут начать впрыск топлива, если НДКОГ зафиксирует заранее заданное напряжение, а УДКОГ зафиксирует заранее заданное значение воздушно-топливного отношения. Между Т1 и Т2 отслеживают наступление условий для воспламенения в выбранной группе цилиндров.
В момент Т2 первый цилиндр включают в связи с наступлением условий для воспламенения в выбранной группе цилиндров (например, двигатель не проходит через точку нулевого крутящего момента, скорость транспортного средства ниже пороговой и не происходит понижение передачи), поэтому работу форсунки 1 выборочно возобновляют для впрыска топлива в первый цилиндр.
После Т2 и до Т3 в первом цилиндре происходит сгорание. Как показано, сгорание в первом цилиндре происходит два раза с двумя отдельными значениями длительности импульса впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания. Концентрацию кислорода в отработавших газах измеряет НДКОГ, при этом контроллер вычисляет значения напряжения по показаниям НДКОГ, соответствующие каждому событию сгорания по отклонению от минимального напряжения. УДКОГ также измеряет концентрацию кислорода в отработавших газах, при этом контроллер вычисляет значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ, соответствующие каждому событию сгорания, по отклонению от максимального воздушно-топливного отношения. Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что количество событий сгорания может быть и другим. Как показано, в результате впрысков топлива в первый цилиндр получают разные значения напряжения по показаниям НДКОГ и значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ после сгорания. При этом в некоторых примерах регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может предусматривать впрыск разных количеств топлива таким образом, чтобы при каждом впрыске количество впрыскиваемого топлива было по существу другим, при этом значения напряжение по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ были аналогичны.
Результаты измерения напряжения или коэффициента лямбда для первого цилиндра сравнивают с ожидаемым напряжением или значением коэффициента лямбда. Ожидаемое напряжение или коэффициент лямбда могут зависеть от позиции цилиндра в ряду цилиндров, и/или общего количества подаваемого в данный цилиндр топлива, и/или порядка воспламенения в цилиндрах двигателя, и/или моментов впрыска топлива. Значение напряжения по показаниям НДКОГ (910) сравнивают с ожидаемым значением напряжения по показаниям НДКОГ (912), а значение коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ (916) сравнивают с ожидаемым значением коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ (918). Если результаты измерения напряжения по показаниям НДКОГ и/или коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ не равны ожидаемым значениям напряжения по показаниям НДКОГ и/или коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ, то может быть выявлено колебание воздушно-топливного отношения, вызывающее воздушно-топливный дисбаланс по цилиндрам, и может быть определена ошибка форсунки, как раскрыто выше на примере ФИГ. 7. В изображенном примере значение напряжения по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ для первого цилиндра равны ожидаемым значениям напряжения по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ, поэтому значение колебания или ошибки воздушно-топливного отношения не определяют для первого цилиндра.
В одном примере, при выявлении первого колебания воздушно-топливного отношения в сторону обогащения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение богаче ожидаемого), контроллер может определить первую ошибку и во время последующей работы подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обеднения в зависимости от первой ошибки. Аналогичным образом, при выявлении второго колебания воздушно-топливного отношения в сторону обеднения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение беднее ожидаемого), контроллер может определить вторую ошибку и во время последующей работы подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обогащения в зависимости от второй ошибки. Например, если значение воздушно-топливного отношения по показаниям НДКОГ для выбранного цилиндра составляет 1.8, а ожидаемое значение воздушно-топливного отношения по показаниям НДКОГ составляет 1.7, может иметь место колебание воздушно-топливного отношения в сторону обеднения величиной 0.1. Также, если значение воздушно-топливного отношения по показаниям УДКОГ для выбранного цилиндра составляет 2.2, а ожидаемое значение воздушно-топливного отношения по показаниям УДКОГ составляет 1.9, может иметь место колебание воздушно-топливного отношения в сторону обеднения величиной 0.3. По выявленным НДКОГ и УДКОГ колебаниям воздушно-топливного отношения можно вычислить среднюю ошибку воздушно-топливного отношения величиной 0.2. Величину ошибки воздушно-топливного отношения можно учитывать для будущих событий сгорания в данном цилиндре по окончании ОТРЗ таким образом, чтобы количество впрыскиваемого топлива могло компенсировать колебание воздушно-топливного отношения величиной 0.2 (то есть впрыскивать количество топлива, превышающее заданное, при этом дополнительное количество топлива должно быть пропорционально величине 0.2).
В момент Т3 первый цилиндр отключают, и ОТРЗ продолжается. Значение напряжения по показаниям НДКОГ возвращается к минимальному, при этом значение коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ возрастает до воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. После Т3 и до Т4 ОТРЗ продолжается без воспламенения в выбранной группе цилиндров. В результате, значение напряжения по показаниям НДКОГ остается на уровне минимального напряжения, а значение коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ остается на уровне максимального воздушно-топливного отношения. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может выбрать следующую группу цилиндров для подачи топлива. Регулирование воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может предусматривать возврат к минимальному напряжению (в случае НДКОГ) и возврат к воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси (в случае УДКОГ) до начала воспламенения в следующей группе цилиндров для сохранения однородных исходных данных (например, минимального напряжения для НДКОГ и воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси для УДКОГ) для каждой группы цилиндров. Наступление условий для воспламенения в следующей группе цилиндров отслеживают.
В некоторых примерах, дополнительно или альтернативно, воспламенение в следующей группе цилиндров можно осуществлять непосредственно после воспламенения в первой группе цилиндров. Таким образом, процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре может выбрать следующую группу цилиндров в момент Т3, например, без ожидания возврата напряжения по показаниям НДКОГ к минимальному значению напряжения или значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ к максимальному значению коэффициента лямбда.
В момент Т4 происходит включение второго цилиндра, выборочное включение форсунки 2, и впрыск топлива во второй цилиндр в связи с наступлением условий для воспламенения в этом цилиндре. ОТРЗ продолжается, а первый и третий цилиндры остаются в отключенном состоянии. После Т4 и до Т5 воспламенение во втором цилиндре обеспечивают два раза с созданием двух длительностей импульсов впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания во втором цилиндре. Значение концентрации кислорода в отработавших газах преобразуют в результаты измерения напряжения по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ, соответствующие значениям напряжения по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ соответственно для второго цилиндра. Результаты измерения напряжения по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ для второго цилиндра по существу равны ожидаемым значениям напряжения по показаниям НДКОГ и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ соответственно. Поэтому дисбаланс воздушно-топливного отношения не определяют.
В момент Т5 второй цилиндр отключают, в результате чего значение напряжения по показаниям НДКОГ падает в сторону минимального напряжения, а значение коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ возрастает в сторону воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси. ОТРЗ продолжается. После Т5 и до Т6 в процессе регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре выбирают следующую группу цилиндров и ждут возврата напряжения по показаниям НДКОГ к минимальному напряжению и коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ к максимальному воздушно-топливному отношению перед воспламенением в следующей группе цилиндров. ОТРЗ продолжается, при этом все цилиндры остаются в отключенном состоянии. Наступление условий для воспламенения в следующей группе цилиндров отслеживают.
В момент Т6 происходит включение третьего цилиндра, выборочное включение форсунки 3, и впрыск топлива в третий цилиндр в связи с наступлением условий для воспламенения в этом цилиндре. ОТРЗ продолжается, при этом первый и второй цилиндры остаются в отключенном состоянии. После Т6 и до Т7 воспламенение в третьем цилиндре обеспечивают два раза с созданием двух длительностей импульсов впрыска топлива, при этом каждая длительность импульса впрыска топлива соответствует одному событию сгорания в третьем цилиндре. Концентрацию кислорода в отработавших газах на НДКОГ и УДКОГ преобразуют соответственно в результаты измерения напряжения и коэффициента лямбда, соответствующие событиям сгорания в третьем цилиндре. Результат измерения напряжения по показаниям НДКОГ (910) для третьего цилиндра меньше ожидаемого значения напряжения по показаниям НДКОГ (912). Аналогичным образом, результат измерения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ (916) для третьего цилиндра меньше ожидаемого значения коэффициента лямбда по показаниям УДКОГ (918). Следовательно, в третьем цилиндре имеет место дисбаланс воздушно-топливного отношения, а именно, ошибка или отклонение воздушно-топливного отношения в сторону обеднения. Определяют ошибку воздушно-топливного отношения или ошибку коэффициента лямбда для третьего цилиндра с возможностью их использования при эксплуатации третьего цилиндра во время работы двигателя. Например, при наличии колебания воздушно-топливного отношения в сторону обеднения в цилиндре (при котором фактическое воздушно-топливное отношение беднее ожидаемого), контроллер может определить ошибку воздушно-топливного отношения и во время последующей работы подачу топлива в данный цилиндр можно скорректировать в сторону обогащения в зависимости от ошибки воздушно-топливного отношения.
В момент Т7 отключают третий цилиндр, следовательно, теперь отключены все цилиндры. Процесс регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре прекращают, а ОТРЗ можно продолжать до тех пор, пока имеют место условия для ОТРЗ. После Т7 и до Т8 ОТРЗ продолжается, и все цилиндры остаются в отключенном состоянии. Результат измерения напряжения на НДКОГ равен минимальному воздушно-топливному отношению, при этом результат измерения коэффициента лямбда на УДКОГ равен воздушно-топливному отношению максимально бедной смеси.
В момент Т8 условия для ОТРЗ более не соблюдаются (например, происходит нажатие педали акселератора), и режим ОТРЗ отключают. Отключение режима ОТРЗ включает в себя подачу топлива во все цилиндры двигателя. В первый цилиндр поступает топливо из форсунки 1, а во второй цилиндр - из форсунки 2 без каких-либо корректировок по результатам регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре. Момент впрыска топлива топливной форсунки третьего цилиндра может быть скорректирован с учетом результата определения колебания воздушно-топливного отношения для увеличения или уменьшения подачи топлива в третий цилиндр. Указанная корректировка (корректировки) может включать в себя увеличение количества впрыскиваемого топлива относительно впрысков топлива при аналогичных условиях до ОТРЗ, так как в основе результата определения колебания воздушно-топливного отношения лежит колебание воздушно-топливного отношения в сторону обеднения. Благодаря впрыску большего количества топлива, воздушно-топливное отношение третьего цилиндра может стать по существу равным стехиометрическому (например, коэффициент лямбда по показаниям УДКОГ будет равен 1). После Т8 двигатель продолжает работать в номинальном режиме. Режим ОТРЗ все так же отключен. В первом, втором и третьем цилиндрах обеспечивают воспламенение, и, согласно показаниям НДКОГ и УДКОГ, значения напряжения и воздушно-топливного отношения по существу равны стехиометрическим (например, 0.1 для НДКОГ и 1.0 для УДКОГ).
На ФИГ. 10 раскрыт способ для принятия решения о том, подавать ли топливо для возобновления работы отключенных цилиндров для выявления дисбаланса в цилиндрах. Способ на ФИГ. 10 можно применять совместно со способами на ФИГ. 4-7 для создания последовательностей на ФИГ. 8-9. Или же способ на ФИГ. 10 может быть основой для принятия решения о возможности использования выборочных значений параметров отработавших газов для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах.
На шаге 1002 способа 1000 проверяют, запрошено ли переключение передач, либо происходит ли переключение передач. В одном примере способа 1000 можно определить, запрошено ли переключение передач, или происходит ли переключение передач, по значению переменной в памяти. Состояние переменной может меняться в зависимости от скорости транспортного средства и запрашиваемого водителем крутящего момента. Если способ 1000 установит наличие запроса переключения передач или то, что процесс переключения передач происходит, ответ будет "ДА", и способ 1000 следует на шаг 1016. В противном случае, ответ будет "НЕТ", и способ 1000 следует на шаг 1004. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры во время переключений передач можно уменьшить колебание воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал - помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1004 способа 1000 проверяют, лежит ли запрошенная частота вращения двигателя в необходимом диапазоне (например, 1000-3500 оборотов в минуту). В одном примере способа 1000 частоту вращения двигателя можно определить по показанию датчика положения двигателя или частоты вращения двигателя. Если способ 1000 установит, что частота вращения двигателя находится в необходимом диапазоне, ответ будет "ДА", и способ 1000 следует на шаг 1006. В противном случае, ответ будет "НЕТ", и способ 1000 следует на шаг 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры, когда частота вращения двигателя находится за пределами диапазона, можно уменьшить колебание воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал - помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1006 способа 1000 проверяют, находится ли запрошенная интенсивность замедления двигателя в необходимом диапазоне (например, менее 300 оборотов в минуту/в секунду). В одном примере способа 1000 можно определить замедление двигателя по показанию датчика положения двигателя или частоты вращения двигателя. Если способ 1000 установит, что замедление двигателя находится в необходимом диапазоне, ответ будет "ДА", и способ 1000 следует на шаг 1008. В противном случае, ответ будет "НЕТ", и способ 1000 следует на шаг 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры, когда интенсивность замедления двигателя находится за пределами диапазона, можно уменьшить колебание воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал - помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1008 способа 1000 проверяют, находится ли нагрузка двигателя в необходимом диапазоне (например, от 0.1 до 0.6). В одном примере способа 1000 можно определить нагрузку двигателя по показаниям датчика давления во впускном коллекторе или датчика массового расхода воздуха. Если способ установит, что нагрузка двигателя находится в необходимом диапазоне, ответ будет "ДА", и способ 1000 следует на шаг 1009. В противном случае, ответ будет "НЕТ", и способ 1000 следует на шаг 1016. Не впрыскивая топливо в отключенные цилиндры, когда нагрузка двигателя находится за пределами диапазона, можно уменьшить колебание воздушно-топливного отношения для повышения отношения «сигнал -помеха» при определении воздушно-топливного отношения.
На шаге 1009 способа 1000 проверяют, разомкнута ли муфта гидротрансформатора, и разблокирован ли гидротрансформатор. Если гидротрансформатор разблокирован, турбинное колесо и насосное колесо гидротрансформатора могут вращаться с разной частотой. Значения частоты вращения насосного колеса и турбинного колеса гидротрансформатора могут указывать на то, пропускает ли силовая передача крутящий момент или находится ли она в точке нулевого крутящего момента. При этом, если муфта гидротрансформатор замкнута, показание точки нулевого крутящего момента может быть менее четким. Состояние муфты гидротрансформатора можно определить с помощью датчика, либо на замкнутое или разомкнутое состояние муфты гидротрансформатора может указывать двоичная единица информации в памяти. Если муфта гидротрансформатора разомкнута, ответ будет "ДА", и способ 1000 следует на шаг 1010. В противном случае, ответ будет "НЕТ", и способ 1000 следует на шаг 1014. В некоторых примерах может быть дана команда разомкнуть муфту гидротрансформатора для разблокирования гидротрансформатора, когда нужно выполнить определение дисбаланса воздушно-топливного отношения по цилиндрам.
На шаге 1010 способа 1000 определяют абсолютное значение разности частот вращения насосного и турбинного колес гидротрансформатора. Разность частот вращения может указывать на то, что двигатель проходит через точку нулевого крутящего момента, когда крутящий момент двигателя равен крутящему моменту силовой передачи. Во время замедления транспортного средства крутящий момент двигателя может быть снижен, и инерция транспортного средства может передавать отрицательный крутящий момент от колес транспортного средства в силовую передачу транспортного средства. Как следствие, пространство между шестернями транспортного средства, называемое «зазор зубьев», может увеличиться до такого, при котором шестерни некоторое время не могут войти в положительное зацепление, а затем входят в зацепление на противоположной стороне шестерен. Состояние, при котором существует зазор между зубьями шестерен (например, отсутствует положительное зацепление зубьев шестерен), является точкой нулевого крутящего момента. Увеличение зазора зубьев и последующее расцепление зубьев шестерен может вызвать возмущения крутящего момента силовой передачи, что может спровоцировать изменения количества воздуха в цилиндрах и, в результате, колебание воздушно-топливного отношения. Поэтому желательно не подавать топливо в выбранные цилиндры во время прохождения точки нулевого крутящего момента во время ОТРЗ для снижения вероятности искажений при определении дисбаланса воздушно-топливного отношения. Частота вращения насосного колеса гидротрансформатора в пределах пороговой частоты вращения турбинного колеса гидротрансформатора (например, в пределах+25 оборотов в минуту) может указывать на нахождение в точке нулевого крутящего момента или прохождение через нее, когда увеличивается пространство между шестернями или образуется зазор зубьев. Поэтому можно прекратить подачу топлива до тех пор, пока силовая передача не пройдет через точку нулевого крутящего момента, чтобы не спровоцировать ошибки при определении дисбаланса воздушно-топливного отношения. Или же подачу топлива нельзя начинать до тех пор, пока силовая передача не пройдет через точку нулевого крутящего момента, и зубья шестерен вновь не войдут в зацепление во время ОТРЗ. После определения абсолютного значения разности частот вращения турбинного и насосного колес способ 1000 следует на шаг 1012.
На шаге 1012 способа 1000 проверяют, превышает ли абсолютное значение разности частот вращения насосного колеса гидротрансформатора и турбинного колеса гидротрансформатора пороговое значение (например, 50 оборотов в минуту). Если превышает, то ответ будет "ДА", и способ 1000 следует на шаг 1014. В противном случае, ответ будет "НЕТ", и способ 1000 следует на шаг 1016.
На шаге 1014 способа 1000 указывают, что условия для включения впрыска топлива в выбранные цилиндры двигателя во время ОТРЗ для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах соблюдены. Следовательно, работу одного или нескольких отключенных цилиндров двигателя можно возобновить путем впрыска топлива в выбранные цилиндры и сжигания этого топлива. Способ 1000 указывает способам на ФИГ. 4-7, что условия для впрыска топлива в выбранные отключенные цилиндры во время ОТРЗ имеют место.
Или же на шаге 1014 способа 1000 указывают, что условия для применения или использования результатов измерения воздушно-топливного отношения в отработавших газах или выборочных значений коэффициента лямбда для выявления воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах соблюдены. Поэтому выборочные значения параметров отработавших газов можно использовать для определения отклонения коэффициента лямбда для цилиндров, работу которых возобновляют во время ОТРЗ.
На шаге 1016 способа 1000 указывают, что условия для включения впрыска топлива в выбранные цилиндры двигателя во время ОТРЗ для выявления воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах не соблюдены. Следовательно, один или несколько отключенных цилиндров двигателя оставляют в отключенном состоянии до наступления условий для впрыска топлива в отключенные цилиндры. Кроме того, следует иметь в виду, что подачу топлива в один или несколько цилиндров можно прекращать, а затем возобновлять, в зависимости от прекращения или возобновления условий для впрыска топлива. В некоторых примерах анализ дисбаланса в цилиндрах, в которые подают топливо, начинают сначала, то есть значения воздушно-топливного отношения, полученные до того, как впрыск топлив был прекращен, и после его возобновления, не усредняют. Способ 1000 указывает способам на ФИГ. 4-7, что условия для впрыска топлива в выбранные отключенные цилиндры во время ОТРЗ отсутствуют.
Или же на шаге 1216 способа 1000 указывают, что условия для применения или использования значений воздушно-топливного отношения в отработавших газах или выборочных значений коэффициента лямбда для определения воздушно-топливного дисбаланса в цилиндрах не соблюдены. Поэтому выборочные значения параметров отработавших газов можно не учитывать при определении среднего значения коэффициента лямбда в отработавших газах или значения воздушно-топливного отношения для цилиндров, работу которых возобновили во время ОТРЗ. Таким образом, можно обеспечить повышение согласованности (например, воспроизводимости) результатов регулирования воздушно-топливного отношения в разомкнутом контуре для первой выбранной группы цилиндров и второй выбранной группы цилиндров. Специалистам в данной области техники будет ясно, что возможно использование других подходящих условий для начала впрыска топлива в цилиндры, отключенные во время события ОТРЗ, и их комбинаций. Например, впрыск топлива можно начать по прошествии заранее заданного времени после того, как воздушно-топливное отношение в отработавших газах станет беднее порогового.
В одном примере способ содержит шаги, на которых: во время события отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) последовательно обеспечивают воспламенение в цилиндрах группы цилиндров, при этом длительность импульса впрыска топлива в каждый цилиндр выбирают для обеспечения фиксированного отклонения воздушно-топливного отношения; и указывают наличие колебания воздушно-топливного отношения для каждого цилиндра на основании ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси во время ОТРЗ относительно указанного фиксированного отклонения воздушно-топливного отношения. В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения определяют как фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения на датчике отработавших газов, установленном ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, причем фактическое отклонение воздушно-топливного отношения оценивают посредством датчика, установленного ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, причем датчик отработавших газов представляет собой нагреваемый датчик отработавших газов. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения определяют в зависимости от чувствительности датчика отработавших газов, а также в зависимости от минимальной длительности импульса форсунки группы цилиндров. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения также определяют в зависимости от частоты вращения двигателя, и/или температуры двигателя, и/или нагрузки двигателя. Все предыдущие примеры или любой из них могут дополнительно или необязательно содержать шаг, на котором во время последующей работы двигателя с воспламенением во всех цилиндрах двигателя корректируют подачу топлива в цилиндры в зависимости от выявленного колебания воздушно-топливного отношения.
В предыдущем примере, дополнительно или необязательно, коррекция подачи топлива в цилиндры включает в себя коррекцию длительности импульса впрыска топлива для цилиндра в зависимости от указанной ошибки. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, группу цилиндров выбирают по порядку воспламенения в цилиндрах и/или позиции цилиндра в порядке воспламенения в цилиндрах. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, подача топлива в группу цилиндров с указанной длительностью импульса впрыска топлива происходит после того, как во время ОТРЗ будет измерено воздушно-топливное отношение максимально бедной смеси. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в группу цилиндров подают топливо и эксплуатируют ее для осуществления цикла сгорания несколько раз во время ОТРЗ с получением множества сигналов воздушно-топливного отношения, причем колебание воздушно-топливного отношения указывают на основании среднего значения указанного множества сигналов воздушно-топливного отношения.
В еще одном примере способ содержит шаги, на которых: после отключения всех цилиндров, ведущих в общую выпускную систему двигателя, последовательно подают топливо в каждый из отключенных цилиндров; в первом состоянии определяют колебание воздушно-топливного отношения для каждого из отключенных цилиндров на основе первой ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси относительно фиксированного отклонения воздушно-топливного отношения на первом датчике отработавших газов, установленном ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в указанной общей выпускной системе; и во втором состоянии определяют колебание воздушно-топливного отношения на основе второй ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения от воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси относительно результата оценки фиксированного отклонения воздушно-топливного отношения на втором датчике отработавших газов, установленном выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов в указанной общей выпускной системе. Предыдущий пример может дополнительно или необязательно содержать шаг, на котором в третьем состоянии определяют колебание воздушно-топливного отношения по соотношению первой и второй ошибок. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, отклонение воздушно-топливного отношения определяют по соотношению первой и второй ошибок, при этом отклонение воздушно-топливного отношения определяют по среднему значению первой и второй ошибок. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, первое состояние включает в себя наличие ухудшения характеристик второго датчика отработавших газов или то, что второй датчик отработавших газов датчик избирательно более чувствителен к цилиндрам, находящимся в пределах порогового расстояния от второго датчика отработавших газов, и менее чувствителен к цилиндрам за пределами порогового расстояния, причем второе состояние включает в себя отсутствие ухудшения характеристик второго датчика отработавших газов, или то, что второй датчик отработавших газов не является избирательно более чувствительным к цилиндрам в пределах указанного порогового расстояния от второго датчика отработавших газов, причем третье состояние включает в себя наличие ухудшения характеристик первого датчика отработавших газов. Все предыдущие примеры или любой из них могут дополнительно или необязательно содержать шаги, на которых возобновляют работу указанных цилиндров после указанного определения и корректируют подачу топлива в цилиндры во время возобновления их работы в зависимости от результата указанного определения. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, в первом состоянии фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения больше порогового отклонения на первом датчике отработавших газов, при этом во втором состоянии фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения меньше порогового отклонения на первом датчике отработавших газов. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения зависит от частоты вращения и нагрузки двигателя. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, указанные цилиндры, ведущие в общую выпускную систему, установлены в одном и том же ряду цилиндров двигателя, причем фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения зависит от позиции цилиндра, в который последовательно подают топливо, в указанном ряду цилиндров двигателя. Во всех предыдущих примерах или в любом из них, дополнительно или необязательно, фиксированное отклонение воздушно-топливного отношения также зависит от порядка воспламенения в цилиндре, в который последовательно подают топливо.
В другом примере решения способ содержит шаги, на которых: во время события отсечки топлива в режиме замедления (ОТРЗ) последовательно обеспечивают воспламенение в каждом цилиндре группы цилиндров, при этом длительность импульса впрыска топлива в каждый цилиндр выбирают для обеспечения первого фиксированного отклонения воздушно-топливного отношения на первом датчике отработавших газов, установленном ниже по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов, и второго, другого, фиксированного отклонения воздушно-топливного отношения на втором датчике отработавших газов, установленном выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов; и указывают наличие колебания воздушно-топливного отношения для каждого цилиндра на основании первой ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения на первом датчике относительно первого фиксированного отклонения, а также на основании второй ошибки фактического отклонения воздушно-топливного отношения на втором датчике относительно второго фиксированного отклонения. В предыдущем примере, первое фиксированное отклонение, второе фиксированное отклонения и фактическое отклонение измеряют относительно воздушно-топливного отношения максимально бедной смеси после отсечки топлива в режиме замедления.
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 команд в долговременной памяти и выполняться системой управления, содержащей контроллер, совместно с различными датчиками, исполнительными механизмами и другими техническими средствами в составе 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 не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь 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 изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, при этом раскрытые действия осуществляют путем выполнения указанных команд в системе, содержащей различные аппаратные средства в составе двигателя, совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы 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, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и 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 таких 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 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 идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.