Система регулировки работы двигателя
Предложены способы и системы для улучшения точности основанного на перепаде давления на клапане (DPOV) измерения расхода EGR в условиях низкого подъема клапана посредством определения ошибок подъема клапана EGR и/или передаточной функции расхода клапана EGR.
(Фиг. 1)
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к системам и способам регулировки режима работы на основании утечки клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR).
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Системы двигателя могут быть выполнены с системами рециркуляции выхлопных газов (EGR), которые подвергают рециркуляции часть выхлопных газов с выпуска двигателя в систему впуска двигателя для улучшения экономии топлива и уменьшения регулируемых выбросов. Подвергнутые рециркуляции выхлопные газы могут разбавлять концентрацию кислорода всасываемого воздуха, давая в результате пониженные температуры сгорания и, следовательно, может уменьшаться формирование оксидов азота в выхлопных газов. Чтобы добиваться улучшенной работы двигателя и пониженных выбросов, целевые интенсивность потока EGR и топливно-воздушное соотношение могут поддерживаться посредством регулировки исполнительных механизмов двигателя.
Клапан EGR может быть включен в тракт рециркуляции выхлопных газов для регулирования количества подвергнутых рециркуляции выхлопных газов, чтобы добиваться требуемого разбавления впуска воздуха. Системы двигателя с турбонаддувом могут включать в себя систему EGR низкого давления (LP-EGR), которая подвергает рециркуляции выхлопные газы из выпускного канала ниже по потоку от турбины во впускной канал выше по потоку от компрессора турбонагнетателя. Соответственно, выхлопные газы могут подвергаться рециркуляции в систему впуска воздуха низкого давления (LP-AIS) выше по потоку от компрессора, давая в результате сжатую смесь свежего всасываемого воздуха и EGR ниже по потоку от компрессора.
Расход EGR может измеряться на основании перепада давления на клапане EGR и проходного сечения, определенного по подъему клапана EGR. Ошибки измерения расхода EGR могут приводить к уменьшенной экономии топлива, пониженным рабочим характеристикам двигателя и повышенным выбросам. Поэтому, расход EGR должен контролироваться и регулироваться при работе двигателя, чтобы давать оптимальную EGR и топливно-воздушную смесь для сгорания. Один из примерных подходов для регулирования интенсивности потока EGR проиллюстрирован Сонгом и другими в US 2013/073179 A1 (опубл. 21.03.2013, МПК F02B 47/08). У Сонга и других, первая интенсивность потока EGR оценивается на основании концентрации кислорода на впуске, и вторая интенсивность потока EGR оценивается на основании скорости вращения двигателя и нагрузки двигателя. На основании разности между двумя интенсивностями потока, указывается неисправность в системе EGR.
Однако, авторы в материалах настоящего описания выявили проблемы у таких систем. Например, при определении расхода EGR, Сонг не учитывает изменения подъема клапана или площади сечения клапана, которые могут возникать вследствие нарастания сажи в канале EGR. Неравномерное нарастание сажи может приводить к изменениям полезной площади сечения клапана, которые могут приводить к ошибкам измерения EGR. Следовательно, могут возникать задержки и нехватка расхода EGR, которые, в свою очередь, могут приводить к ухудшенной экономии топлива, рабочим характеристикам и выбросам двигателя.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
В одном из примеров, некоторые из вышеприведенных проблем могут быть по меньшей мере частично преодолены посредством системы регулировки работы двигателя, содержащей:
двигатель с рециркуляцией выхлопных газов (EGR), содержащий клапан EGR;
впускной дроссель выше по потоку от впуска EGR в системе впуска;
контроллер с памятью, содержащей команды для регулировки открывания впускного дросселя для поддержания перепада давления на клапане EGR, пока он закрыт при определении поправки потока утечки клапана EGR на основании кислорода на впуске, и сохранения поправки в памяти.
В одном из вариантов предложена система, в которой EGR является EGR низкого давления.
В одном из вариантов предложена система, в которой EGR расположена только в одном ряду цилиндров V-образного двигателя.
Также предложен способ для двигателя, включающий в себя этапы, на которых осуществляют закрывание клапана рециркуляции выхлопных газов (EGR); уменьшение открывания впускного дросселя до тех пор, пока перепад давления на закрытом клапане EGR не достигает порогового значения; и наряду с тем, что поддерживается перепад давления, определение поправки расхода утечек EGR на основании кислорода на впуске и регулировку клапана EGR при работе с открытым клапаном EGR на основании рабочих параметров и поправки расхода утечек EGR.
В еще одном примере, способ двигателя может включать в себя этапы, на которых осуществляют уменьшение открывания впускного дросселя наряду с закрыванием клапана EGR; и оценку площади сечения утечки клапана EGR на основании датчика кислорода во впускном коллекторе, расположенного выше по потоку от дросселя. Способ дополнительно может включать в себя этапы, на которых осуществляют внесение поправки в интенсивность потока EGR на основании оцененной площади сечения утечки клапана EGR.
В еще одном другом примере, способ двигателя может включать в себя этапы, на которых осуществляют уменьшение открывания впускного дросселя наряду с регулировкой подъема клапана EGR; и определение передаточной функции расхода EGR в зависимости от подъема клапана на основании датчика кислорода во впускном коллекторе, расположенного в струе разбавленного потока воздуха. Способ дополнительно может включать в себя этапы, на которых осуществляют внесение поправки в интенсивность потока EGR на основании определенной передаточной функции.
Таким образом, могут быть предусмотрены способы системы управления двигателем для точного определения изменений подъема клапана EGR и регулировки интенсивности потока на основании подъема клапана. Посредством определения эффективной площади сечения утечки клапана EGR в условиях с закрытым клапаном и/или посредством определения передаточной функции перепада давления в условиях с разным подъемом клапана, могут выполняться регулировки полезной площади сечения клапана EGR. Как результат, могут быть получены более точные измерения расхода EGR, а следовательно, могут получаться улучшенная экономия топлива, улучшенные рабочие характеристики двигателя и пониженные выбросы. Кроме того, изменение расхода EGR от номинального расхода может рассчитываться посредством использования определенных площади сечения утечки и передаточной функции. По определению, что изменение расхода EGR больше, чем пороговое изменение, может указываться ухудшение характеристик клапана EGR. Посредством определения ухудшения характеристик клапана EGR на основании определенной площади сечения и/или передаточной характеристики утечки, может получаться более точная диагностика утечки, и может достигаться точное регулирование EGR.
Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, представлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Не предполагается идентифицировать ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые исключают какие-либо недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предмет настоящей полезной модели будет лучше понятен по прочтению последующего подробного описания неограничивающих вариантов осуществления со ссылкой на прилагаемые чертежи.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение системы двигателя с двойным турбонаддувом, включающей в себя систему EGR низкого давления и датчик кислорода на впуске.
Фиг. 2 показывает схематичное изображение системы EGR низкого давления системы двигателя с двойным турбонаддувом, показанной на фиг. 1, в том числе, сигналы из системы LP EGR, которые могут использоваться для определения интенсивности потока EGR.
Фиг. 3 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру выполнения диагностики клапана EGR на основании скорости утечки EGR.
Фиг. 4 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру определения расхода EGR на основании скорости утечки EGR.
Фиг. 5 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру определения скорости утечки клапана EGR.
Фиг. 6 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру выполнения диагностики клапана EGR на основании передаточной функции перепада давления на клапане (DPOV).
Фиг. 7 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру определения расхода EGR на основании передаточной функции DPOV.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру определения передаточной функции DPOV.
Фиг. 9 и 10 примерные процессы определения для измерения EGR посредством DPOV.
Фиг. 11 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую применение определенной поправки расхода EGR для подачи требуемой EGR при работе двигателя.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Предложены способы и системы для повышения точности измерения расхода EGR, определяемого на основании системы измерения перепада давления на клапане (DPOV) в системе двигателя (такой как система двигателя по фиг. 1) посредством определения ошибок расхода EGR. На основании сигналов из системы EGR, как показанная на фиг. 2, может быть реализован способ измерения DPOV для определения расхода EGR. Нарастание сажи может вызывать ошибки подъема клапана EGR, приводящие к ошибкам измерения расхода EGR посредством DPOV. Контроллер может выполнять процедуру, такую как процедура по Фиг. 5, для определения скорости утечки клапана EGR в условиях закрытого клапана EGR. Скорость утечки EGR, полученная таким образом, может использоваться для диагностики клапана EGR, как описано на Фиг. 3, и для внесения поправок в полезное проходное сечение EGR для измерений расхода EGR, как описано на Фиг. 4. Кроме того, контроллер может выполнять процедуру, такую как процедура на Фиг. 8 для определения передаточной функции DPOV, которая может предоставлять возможность определения изменений характеристик расхода клапана EGR в разных положениях подъема клапана. Определенная передаточная функция может использоваться для диагностики клапана EGR, как описано на Фиг. 6, и для внесения поправок в полезное проходное сечение EGR для измерения и точного регулирования расхода EGR, как описано на Фиг. 7. Примерное определение скорости утечки клапана EGR показано на Фиг. 9. Примерное определение передаточной функции DPOV показано на Фиг. 10. Определенная поправка расхода EGR, основанная на скорости утечки клапана EGR и передаточной функции DPOV, может использоваться, чтобы выдавать требуемую EGR во время работы двигателя, как проиллюстрировано на Фиг. 11.
Фиг. 1 показывает схематичное изображение примерной системы 100 двигателя с турбонаддувом, включающей в себя многоцилиндровый двигатель 10 внутреннего сгорания и пару однотипных турбонагнетателей 120 и 130, которые могут быть идентичными. В качестве одного из неограничивающих примеров, система 100 двигателя может быть включена в качестве части силовой установки для пассажирского транспортного средства. Несмотря на то, что не изображены в материалах настоящего описания, другие конфигурации двигателя, такие как двигатель с одиночным турбонагнетателем, могут использоваться, не выходя из объема этого раскрытия.
Система 100 двигателя может управляться, по меньшей мере частично, контроллером 12, и впускными сигналами от водителя 190 транспортного средства через устройство 192 ввода. В этом примере, устройство 192 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 194 положения педали для формирования пропорционального сигнала РР положения педали. Контроллер 12 может быть микрокомпьютером, включающем в себя следующее: микропроцессорный блок, порты ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для хранения выполняемых программ и калибровочных значений (например, микросхему постоянного запоминающего устройства), оперативное запоминающее устройство, энергонезависимую память и шину данных. Постоянное запоминающее устройство запоминающего носителя может быть запрограммировано машиночитаемыми данными, представляющими постоянные команды, исполняемые микропроцессором для выполнения процедур, описанных в материалах настоящего описания, а также других вариантов, которые предвосхищены, но конкретно не перечислены. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью принимать информацию с множества датчиков 165 и отправлять сигналы управления на множество исполнительных механизмов 175 (различные примеры которых описаны в материалах настоящего описания). Другие исполнительные механизмы, такие как многообразие дополнительных клапанов и заслонок, могут быть присоединены к различным местоположениями в системе 100 двигателя. Контроллер 12 может принимать входные данные с различных датчиков, обрабатывать входные данные и приводить в действие исполнительные механизмы в ответ на обработанные входные данные, на основании команды или кода, запрограммированных в нем, соответствующих одной или более процедур. Примерные процедуры управления описаны в материалах настоящего описания со ссылкой на Фиг. 3-8.
Система 100 двигателя может принимать всасываемый воздух через впускной канал 140. Как показано на фиг. 1, впускной канал 40 может включать в себя воздушный фильтр 156 и дроссель 115 системы впуска воздуха (AIS). Дроссель 115 AIS может быть выполнен с возможностью регулировать и управлять величиной потока LP-EGR. В одном из примеров, дроссель AIS может регулироваться, чтобы устанавливать требуемый перепад давления на клапане 121 EGR. Положение дросселя 115 AIS может регулироваться системой управления посредством исполнительного механизма 117 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12.
По меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 122 турбонагнетателя 120 через первую ветвь впускного канала 140, как указано позицией 142, и по меньшей мере часть всасываемого воздуха может направляться в компрессор 132 турбонагнетателя 130 через вторую ветвь впускного канала 140, как указано позицией 144. Соответственно, система 100 двигателя включает в себя систему 191 AIS низкого давления выше по потоку от компрессоров 122 и 132, и систему 193 AIS ниже по потоку от компрессоров 122 и 132.
Трубопровод 198 принудительной вентиляции картера (PCV) может присоединять картер двигателя (не показан) ко второй ветви 144 впускного канала, чтобы газы в картере двигателя могли выпускаться управляемым образом из картера двигателя. Кроме того, парообразующие выбросы из бачка для паров топлива (не показан) могут выпускаться во впускной канал через трубопровод 195 продувки паров топлива, присоединяющий бачок для паров топлива ко второй ветви 144 впускного канала.
Первая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 122, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 146. Таким образом, впускные каналы 142 и 146 формируют первую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Подобным образом, вторая часть совокупного всасываемого воздуха может сжиматься посредством компрессора 132, где она может подаваться во впускной коллектор 160 через впускной воздушный канал 148. Таким образом, впускные каналы 144 и 148 формируют вторую ветвь системы впуска воздуха двигателя. Как показано на фиг. 1, всасываемый воздух из впускных каналов 146 и 148 может повторно объединяться посредством общего впускного канала 149 перед подачей во впускной коллектор 160, где всасываемый воздух может выдаваться в двигатель. В некоторых примерах, впускной коллектор 160 может включать в себя датчик 182 давления во впускном коллекторе для оценки давления в коллекторе (MAP) и/или датчик 183 температуры впускного коллектора для оценки температуры воздуха в коллекторе (MCT), каждый поддерживает связь с контроллером 12. В изображенном примере, впускной канал 149 также включает в себя охладитель 154 воздуха и дроссель 158. Положение дросселя 158 может регулироваться системой управления посредством исполнительного механизма 157 дросселя, с возможностью связи присоединенного к контролеру 12. Как показано, дроссель 158 может быть расположен во впускном канале 149 ниже по потоку от охладителя 154 воздуха и может быть выполнен с возможностью регулировать поток всасываемого газа, поступающий в двигатель 10.
Как показано на фиг. 1, перепускной клапан 152 компрессора (CBV) может быть расположен в канале 150 CBV, а CBV 155 может быть расположен в канале 151 CBV. В одном из примеров, CBV 152 и 155 могут быть электронными пневматическими CBV (EPCBV). CBV 152 и 155 могут управляться, чтобы давать возможность сброса давления в системе впуска, когда двигатель подвергается наддуву. Расположенный выше по потоку конец канала 150 CBV может быть соединен с впускным каналом 144 выше по потоку от компрессора 132, а расположенный ниже по потоку конец канала 150 CBV может быть соединен с впускным каналом 148 ниже по потоку от компрессора 132. Подобным образом, расположенный выше по потоку конец канала 151 CBV может быть соединен с впускным каналом 142 выше по потоку от компрессора 122, а расположенный ниже по потоку конец канала 151 CBV может быть соединен с впускным каналом 146 ниже по потоку от компрессора 122. В зависимости от положения каждого CBV, воздух, сжатый соответствующим компрессором, может подвергаться рециркуляции во впускной канал выше по потоку от компрессора (например, впускной канал 144 для компрессора 132 и впускной канал 142 для компрессора 122). Например, CBV может открываться для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 132, и/или CBV 155 может открываться для рециркуляции сжатого воздуха выше по потоку от компрессора 122 для сброса давления в системе впуска во время выбранных условий для снижения воздействий помпажной нагрузки компрессора. CBV 155 и 152 могут управляться системой управления активно или пассивно.
Как показано, датчик 196 давления LP-AIS расположен в месте соединения впускных каналов 140, 142 и 144, а датчик 169 давления HP-AIS расположен во впускном канале 149. Однако, в других ожидаемых вариантах осуществления, датчики 196 и 169 могут быть расположены в других местоположениях в пределах LP-AIS и HP-AIS соответственно. Среди других функций, измерения с датчика 196 давления LP-AIS и датчика 169 давления HP-AIS могут использоваться для определения степени повышения давления компрессора, которая может быть входным фактором для оценки риска помпажа компрессора.
Двигатель 10 может включать в себя множество цилиндров 14. В изображенном примере, двигатель 10 включает в себя шесть цилиндров, расположенных в V-образной конфигурации. Более точно, шесть цилиндров расположены в двух рядах 13 и 15, причем, каждый ряд включает в себя три цилиндра. В альтернативных примерах, двигатель 10 может включать в себя два или более цилиндров, к примеру, 3, 4, 5, 8, 10 или более цилиндров. Эти различные цилиндры могут быть поровну поделены и расположены в альтернативных конфигурациях, таких как V-образная, рядная, коробчатая, и т.д. Каждый цилиндр 14 может быть сконфигурирован топливной форсункой 166. В изображенном примере, топливная форсунка 166 является форсункой непосредственного впрыска в цилиндр. Однако, в других примерах, топливная форсунка 166 может быть выполнена в виде топливной форсунки оконного впрыска.
Всасываемый воздух, подаваемый в каждый цилиндр 14 (в материалах настоящего описания также указываемый ссылкой как камера 14 сгорания) через общий впускной канал 149, может использоваться для сжигания топлива, и продукты сгорания затем могут выпускаться через специфичные ряду параллельные выпускные каналы. В изображенном примере, первый ряд 13 цилиндров двигателя 10 может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 17, а второй ряд 15 цилиндров может выпускать продукты сгорания через общий выпускной канал 19.
Положение впускных и выпускных клапанов каждого цилиндра 14 может регулироваться посредством толкателей с гидравлическим приводом, присоединенных к штокам толкателя клапана, или посредством механических искривлений, в которых используются рабочие выступы кулачка. В этом примере, по меньшей мере впускные клапаны каждого цилиндра 14 могут управляться посредством приведения в действие кулачков с использованием системы приведения в действие кулачков. Более точно, система 25 приведения в действие кулачков впускных клапанов может включать в себя один или более кулачков и может использовать переменные установку фаз кулачкового распределения или подъем для впускных и/или выпускных клапанов. В альтернативных вариантах осуществления, впускные клапаны могут управляться электрическим клапанным распределителем. Подобным образом, выпускные клапаны могут управляться системами приведения в действие кулачков или электрическим клапанным распределителем. В еще одном другом альтернативном варианте осуществления, кулачки могут не быть регулируемыми.
Продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 17, могут направляться через выпускную турбину 124 турбонагнетателя 120, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 122 через вал 126, чтобы обеспечивать сжатие для всасываемого воздуха. В качестве альтернативы, некоторая часть или все выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 17, могут обходить турбину 124 через обводной канал 123 турбин, пока управляются перепускной заслонкой 128 для выхлопных газов. Положение перепускной заслонки 128 для выхлопных газов может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может регулировать положение перепускной заслонки 128 для выхлопных газов посредством соленоидного клапана. В этом конкретном примере, соленоидный клапан 121 может принимать перепад давления для облегчения приведения в действие перепускной заслонки 128 для выхлопных газов посредством привода 129 от разности давлений воздуха между впускным каналом 142, расположенным выше по потоку от компрессора 122, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 122. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие перепускной заслонки 128 для выхлопных газов.
Подобным образом, продукты сгорания, которые выпускаются двигателем 10 через выпускной канал 19, могут направляться через выпускную турбину 134 турбонагнетателя 130, которая, в свою очередь, может выдавать механическую работу на компрессор 132 через вал 136, чтобы обеспечивать сжатие всасываемого воздуха, протекающего через вторую ветвь системы впуска двигателя. В качестве альтернативы, некоторая часть или все выхлопные газы, протекающие через выпускной канал 19, могут обходить турбину 134 через обводной канал 133 турбин, пока управляются перепускной заслонкой 138 для выхлопных газов. Положение перепускной заслонки 138 для выхлопных газов может управляться приводом (не показан) в соответствии с указаниями контроллера 12. В качестве одного из неограничивающих примеров, контроллер 12 может регулировать положение перепускной заслонки 138 для выхлопных газов посредством соленоидного клапана. В этом конкретном примере, соленоидный клапан 121 может принимать перепад давления для облегчения приведения в действие перепускной заслонки 138 для выхлопных газов посредством привода 129 от разности давлений воздуха между впускным каналом 144, расположенным выше по потоку от компрессора 132, и впускным каналом 149, расположенным ниже по потоку от компрессора 132. В других примерах, другие пригодные подходы, иные чем соленоидный клапан, могут использоваться для приведения в действие перепускной заслонки 138 для выхлопных газов.
В некоторых примерах, турбины 124 и 134 с приводом от выхлопных газов могут быть выполнены в виде турбин с переменной геометрией, при этом контроллер 12 может регулировать положение лопаток (или лопастей) рабочего колеса турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока выхлопных газов и сообщается их соответственному компрессору. В качестве альтернативы, турбины 124 и 134 с приводом от выхлопных газов могут быть выполнены в виде турбин с регулируемым соплом, при этом контроллер 12 может регулировать положение сопла турбины для изменения уровня энергии, которая получается из потока выхлопных газов и сообщается их соответственному компрессору. Например, система управления может быть сконфигурирована для независимого изменения положения лопастей или сопла турбин 124 и 134 с приводом от выхлопных газов через соответствующие приводы.
Продукты сгорания, выпускаемые цилиндрами через выпускной канал 19, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 180 ниже по потоку от турбины 134 наряду с тем, что продукты сгорания, выпускаемые через выпускной канал 17, могут направляться в атмосферу через выпускной канал 170 ниже по потоку от турбины 124. Выпускные каналы 170 и 180 могут включать в себя одно или более устройств последующей очистки выхлопных газов, таких как каталитический нейтрализатор, и один или более датчиков выхлопных газов. Например, как показано на фиг. 1, выпускной канал 170 может включать в себя устройство 129 снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от турбины 124, выпускной канал 180 может включать в себя устройство 127 снижения токсичности выхлопных газов, расположенное ниже по потоку от турбины 134. Устройства 127 и 129 снижения токсичности выхлопных газов могут быть устройствами избирательного каталитического восстановления (SCR), трехкомпонентными каталитическими нейтрализаторами (TWC), уловителями NOx, различными другими устройствами снижения токсичности выхлопных газов или их комбинациями. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, при работе двигателя 10, например, устройства 127 и 129 снижения токсичности выхлопных газов могут периодически восстанавливаться посредством приведения в действие по меньшей мере одного цилиндра двигателя в пределах конкретного топливно-воздушного соотношения.
Система 100 двигателя дополнительно включает в себя систему 108 EGR низкого давления (LP). Система 108 LP-EGR направляет требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 170 во впускной канал 142. В изображенном варианте осуществления, EGR направляется в канале 197 EGR из ниже по потоку от турбины 124 во впускной канал 142 в точке смешивания, расположенной выше по потоку от компрессора 122. Величина EGR, выдаваемой во впускной канал 142, может меняться контроллером 12 посредством клапана 121 EGR, присоединенного в системе 108 LP-EGR. В примерном варианте осуществления, показанном на фиг. 1, система 108 LP-EGR включает в себя охладитель 113 EGR, расположенный выше по потоку от клапана 121 EGR. Охладитель 113 EGR может отводить тепло из подвергнутых рециркуляции выхлопных газов, например, в хладагент двигателя. В альтернативном варианте осуществления, система двигателя может включать в себя вторую систему LP-EGR (не показана), которая направляет требуемую часть выхлопных газов из выпускного канала 180 во впускной канал 144. В еще одном альтернативном варианте осуществления, система двигателя может включать в себя обе системы LP-EGR (одна направляет выхлопные газы из выпускного канала 180 во впускной канал 144, а другая направляет выхлопные газы из выпускного канала 170 во впускной канал 142), описанные выше.
Клапан 121 EGR может быть выполнен с возможностью регулировать количество и/или расход выхлопных газов, отведенных через соответствующие каналы EGR, для достижения требуемого процента разбавления EGR впускного заряда, поступающего в двигатель, где впускной заряд с более высоким процентом разбавления EGR включает в себя более высокое количественное соотношение подвергнутых рециркуляции выхлопных газов и воздуха, чем впускной заряд с более низким процентом разбавления EGR. В дополнение к положению клапанов EGR, следует принимать во внимание, что положение дросселя AIS и другие исполнительные механизмы также могут оказывать влияние на процент разбавления EGR впускного заряда. В качестве примера, положение дросселя AIS может оказывать влияние на поток свежего воздуха в систему впуска; больший поток свежего воздуха в систему впуска может снижать процент разбавления EGR, тогда как меньший поток свежего воздуха в систему впуска может повышать процент разбавления EGR. Соответственно, разбавление EGR всасываемого заряда может регулироваться посредством управления одним или более из положения клапана EGR и положения дросселя AIS в числе других параметров.
Процент разбавления EGR впускного заряда в данный момент времени (например, количественное соотношение газообразных продуктов сгорания и воздуха во впускном канале двигателя) может логически выводиться из выпускного сигнала датчика 168 кислорода на впуске. В изображенном варианте осуществления, датчик кислорода на впуске расположен ниже по потоку от охладителя 154 воздуха. Однако, в других вариантах осуществления, датчик 168 может быть расположен в месте соединения впускных каналов 146, 148 и 149, и выше по потоку от охладителя 154 воздуха или в другом местоположении вдоль впускного канала 149. Датчик 168 кислорода на впуске (IAO2) может быть любым пригодным датчиком для выдачи показания концентрации кислорода впускного заряда, таким как линейный датчик кислорода, датчик UEGO (универсальный или широкодиапазонный, кислорода выхлопных газов) на впуске, двухрежимный датчик кислорода, и т.д. Контроллер 12 может оценивать процентное разбавление потока EGR на основании обратной связи с датчика 168 кислорода на впуске. В некоторых примерах, контроллер затем может регулировать один или более из клапана 121 EGR, дросселя 115 AIS или других исполнительных механизмов, чтобы добиваться требуемого процента разбавления EGR всасываемого заряда.
В одном из примеров, интенсивность потока EGR может оцениваться на основании системы перепада давления на клапане (DPOV), которая включает в себя датчик 125 перепада давления, который выявляет перепад давления между расположенной выше по потоку областью клапана 121 EGR и расположенной ниже по потоку области клапана 121 EGR. Интенсивность потока EGR, определенная системой DPOV, дополнительно может быть основана на температуре EGR, выявленной датчиком 135 температуры EGR, расположенным ниже по потоку от клапана 121 EGR, и площади сечения проема клапана EGR, выявленной датчиком 131 подъема клапана EGR. В еще одном примере, интенсивность потока EGR может определяться на основании выходных данных из системы измерения EGR, которая включает в себя датчик 168 кислорода на впуске, датчик массового расхода воздуха (не показан), датчик 182 абсолютного давления в коллекторе и датчика 183 температуры коллектора. В некоторых примерах, обе системы измерения EGR (то есть, система DPOV, включающая в себя датчик 125 перепада давления, и система измерения EGR, включающая в себя датчик 168 кислорода на впуске) могут использоваться для определения, контроля и регулировки интенсивности потока EGR.
Кроме того, следует принимать во внимание, что, в альтернативных вариантах осуществления, двигатель 10 может включать в себя одну или более систем EGR высокого давления (HP), а также систему LP-EGR, чтобы отводить по меньшей мере некоторое количество выхлопных газов из выпускных каналов двигателя выше по потоку от турбин на впуск двигателя ниже по потоку от компрессоров.
Система 100 двигателя может включать в себя различные датчики 165 в дополнение к указанным выше. Как показано, общий впускной канал 149 может включать в себя датчик 172 давления на впуске дросселя (TIP) для оценки давления на впуске заслонки (TIP) и/или датчик 173 температуры на впуске дросселя для оценки температуры воздуха на дросселе (TCT), каждый находится на связи с контроллером 12. Кроме того, несмотря на то, что не изображено в материалах настоящего описания, каждый из впускных каналов 142 и 144 может включать в себя датчик массового расхода воздуха.
С обращением к фиг. 2, проиллюстрированы схема узла клапана LP-EGR и сигналы для определения расхода EGR на основании системы измерения потока EGR DPOV. Массовый расход EGR может определяться с использованием системы измерения DPOV на основании площади сечения проема клапана EGR (которая может рассчитываться по подъему клапана EGR), перепада давления на клапане EGR, температуры EGR и давления ниже по потоку от клапана EGR.
Клапан 121 EGR, расположенный в канале 197 EGR ниже по потоку от турбины 124 и выше по потоку от компрессора 122, может регулироваться контроллером, чтобы допускать требуемую величину EGR во впускной канал 142. Массовый расход EGR через клапан EGR может рассчитываться на основании сигнала подъема клапана EGR с датчика 131 подъема клапана EGR, который определяет величину открывания клапана EGR, сигнала температуры EGR с датчика 135 температуры EGR, который определяет температуру EGR, сигнала перепада давления (DP) с датчика 125 перепада давления, который выявляет перепад давления на клапане 121 EGR, и сигнала давления ниже по потоку с датчика 196 давления AIS LP, который выявляет давление ниже по потоку от клапана EGR. В примере, изображенном в материалах настоящего описания, датчик температуры EGR расположен ниже по потоку от клапана 121 EGR. В некоторых примерах, датчик температуры EGR может быть расположен выше по потоку от клапана 121 EGR.
Контроллер может принимать сигналы подъема клапана EGR, DP, температуры EGR и давления ниже по потоку с соответствующих датчиков, как обсуждено выше, чтобы определять массовый расход EGR на основании системы измерения DPOV. Определенная интенсивность потока EGR может использоваться в цепи обратной связи для регулировки расхода EGR, например, посредством регулирования величины подъема клапана EGR. Однако, нарастание сажи на клапане EGR может приводить к ошибке величины подъема клапана EGR. Например, при накоплении сажи, площадь сечения клапана EGR может быть меньшей, чем площадь сечения клапана EGR, когда клапан EGR свободен от нарастания сажи. В таких условиях, если площадь сечения клапана EGR не корректируется на нарастание сажи, измерение расхода EGR может быть неточным. Поэтому, в одном из примеров, система измерения датчика IAO2 может использоваться для определения интенсивности потока EGR, а определенная интенсивность потока EGR может использоваться для определения ошибки подъема клапана EGR. В одном из примеров, как конкретизировано на Фиг. 4, подъем клапана EGR может регулироваться на основании определенной ошибки подъема клапана (такой как ошибки подъема клапана, обусловленные нарастанием сажи) для определения более точной интенсивности потока EGR. В еще одном примере, как конкретизировано на Фиг. 7, подъем клапана EGR может регулироваться на основании передаточной функции DPOV, например, в условиях, когда ошибка подъема клапана может не быть выше порогового значения (то есть, когда ошибка подъема клапана невелика).
Таким образом, расход EGR может определяться на основании сигналов из системы EGR и подвергаться поправке посредством регулировки подъема клапана EGR на основании определенных ошибок подъема клапана EGR.
Как обсуждено выше, в основанной на DPOV системе измерения EGR, ошибка подъема клапана EGR может преобразовываться в ошибку измерения расхода EGR. В одном из примеров, ошибка подъема клапана EGR может определяться на основании скорости утечки EGR в закрытых положениях клапана EGR. Определение скорости утечки клапана EGR будет дополнительно конкретизировано на Фиг. 5. В одном из примеров, как дополнительно описано на Фиг. 3, скорость утечки клапана EGR может использоваться для диагностики клапана EGR. В еще одном примере, как дополнительно описано на Фиг. 4, скорость утечки клапана EGR может использоваться для улучшения точности измерений расхода EGR, когда расход EGR определяется на основании способа измерения DPOV.
С обращением к Фиг. 3, она показывает процедуру 300а для определения дефекта клапана EGR на основании скорости утечки клапана EGR.
На этапе 304, контроллер может определять скорость утечки клапана EGR на основании расхода EGR, измеренного датчиком IAO2, и перепада давления на клапане EGR. Подробности определения скорости утечки будут дополнительно конкретизированы на Фиг. 5. По определению скорости утечки клапана EGR, процедура может переходить на этап 306, где может определяться, является ли скорость утечки клапана EGR большей, чем заданная пороговая скорость. Если да, может указываться, что утечка присутствует в клапане EGR, и, на этапе 308, процедура может выполнять дополнительную диагностику клапана EGR для подтверждения наличия утечки клапана EGR. В одном из примера, расход EGR, определенный посредством датчика IAO2, может использоваться для диагностики клапана EGR. По подтверждению утечки клапана EGR, водитель транспортного средства может уведомляться о наличии утечки (например, посредством бортового устройства отображения) и может приглашаться предпринять необходимые шаги для исправления утечки. Если скорость утечки не больше, чем пороговая скорость, может указываться отсутствие утечки, и дополнительная диагностика клапана EGR может не выполняться.
Таким образом, расход утечки клапана EGR может определяться на основании по меньшей мере выпускного сигнала с датчика IAO2. Кроме того, на основании скорости утечки EGR, являющейся большей, чем пороговая скорость, может выполняться диагностика клапана EGR.
С обращением к Фиг. 4, она показывает процедуру 300b для определения расхода EGR на основании скорости утечки клапана EGR. Например, на основании скорости утечки клапана EGR, оцененный расход EGR, измеренный системой измерения DPOV, может корректироваться для определения более точного расхода EGR.
На этапе 312, может определяться скорость утечки клапана EGR. Скорость утечки клапана EGR может определяться на основании расхода EGR, измеренного системой измерения датчика IAO2, и DP на клапане EGR. Подробности определения скорости утечки клапана EGR будут дополнительно конкретизированы на Фиг. 5.
Затем, на этапе 314, по определению скорости утечки клапана EGR, может определяться эффективная площадь сечения утечки клапана. Клапан EGR может протекать, например, вследствие накопления сажи и/или коррозии. В одном из примеров, несгоревшие топливо и масло в выхлопных газах могут вызывать нарастание частиц сажи. Как результат, клапан EGR может не закрываться полностью и, следовательно, расход EGR может не прекращаться полностью, даже в условиях, когда клапан EGR находится в закрытом положении. Другими словами, часть EGR может просачиваться через клапан EGR. В некоторых примерах, коррозия клапана EGR также может вызывать утечку EGR через клапан EGR. Скорость утечки клапана EGR может определяться на основании расхода EGR через закрытый клапан EGR в качестве измеренного датчиком IAO2 при заданном перепаде давления на клапане EGR. На основании расхода EGR (или утечки EGR) через закрытый клапан EGR, может определяться эффективная площадь сечения утечки. Другими словами, может определяться площадь сечения проема в закрытом клапане EGR, через который может просачиваться EGR.
Массовый расход EGR 
может определяться в зависимости от площади сечения проема (А), температуры потока EGR (TEGR), перепада давления на клапане (DP) и давления ниже по потоку от клапана EGR (P d). То есть,
Массовый расход EGR может определяться на основании выходного сигнала датчика IAO2, температура EGR может определяться на основании выходного сигнала датчика температуры, расположенного ниже по потоку от клапана EGR, перепад давления может определяться на основании выходного сигнала датчика перепада давления, измеряющего перепад давления на клапане EGR, и давление ниже по потоку может определяться датчиком давления на впуске компрессора, расположенным во впускном канале в местоположении ниже по потоку от клапана EGR. Посредством измерения расхода EGR, температуры и давления ниже по потоку во время состояния закрытого клапана EGR при заданном DP на клапане EGR, и использования зависимости между расходом EGR, температурой, площадью сечения проема, DP и давлением ниже по потоку, как обсуждено выше, может определяться эффективная площадь сечения утечки клапана EGR.
По определению эффективной площади сечения утечки клапана, на этапе 316, площадь сечения клапана EGR может корректироваться на основании определенной эффективной площади сечения утечки клапана. Например, определенная площадь сечения утечки может прибавляться к площади сечения клапана для внесения поправки в полезную площадь сечения клапана EGR.
Затем, на этапе 318, расход EGR может определяться на основании системы измерения DPOV, в которой может использоваться площадь сечения клапана EGR. Как обсуждено выше, расход EGR может определяться в зависимости от (подвергнутой поправке) площади сечения проема клапана, температуры EGR, DP на клапане и давления ниже по потоку.
Таким образом, при определении расхода EGR на основании системы измерения DPOV, регулировка полезной площади сечения клапана EGR на основании эффективной площади сечения утечки клапана может давать более точные измерения расхода EGR.
Фиг. 5 показывает примерную процедуру 300 с для определения скорости утечки клапана EGR. Утечка клапана EGR может происходить вследствие накопления сажи в клапане EGR. Например, отложения составляющих несгоревшего топлива или масла с высоким молекулярным весом в системе выпуска могут вызывать нарастание сажи в клапане EGR. Следовательно, клапан EGR не уплотняться полностью в закрытом положении EGR, и EGR может просачиваться через закрытый клапан EGR. В некоторых примерах, коррозия клапана EGR также может побуждать EGR просачиваться через клапан EGR, когда он закрыт.Поэтому, чтобы определять более точную интенсивность потока EGR, может быть важным определять скорость утечки клапана EGR. Скорость утечки клапана EGR может определяться на основании расхода EGR, оцененного системой измерения датчика IAO2, и перепада давления (DP), измеренного на клапане EGR. Как обсуждено на фиг. 1, датчик IAO2 может быть расположен ниже по потоку охладителя наддувочного воздуха (САС). Вследствие эффекта конденсации, присутствующего в САС на датчике IAO2, определение скорости утечки клапана EGR может выполняться на основании отсутствия конденсата в САС, как описано ниже.
На этапе 320, может определяться, присутствует ли конденсат в охладителе наддувочного воздуха. Модель накопления конденсата может применяться для определения наличия конденсата в САС. В одном из примеров, накопление конденсата может определяться на основании температуры окружающей среды, влажности окружающей среды, условий САС (температур и давлений на впуске и выпуске, интенсивности потока через САС, и т.д.), массового расхода воздуха, MAP, скорости вращения и нагрузки двигателя, температуры двигателя, наддува, и т.д.
В двигателях с турбонаддувом, сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха. Чтобы охлаждать нагретый воздух, может использоваться охладитель наддувочного воздуха (САС). Во время дождливых или влажных погодных условий, или когда снижается температура окружающего воздуха, конденсат может формироваться в САС, где всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат может накапливаться в САС. Во время определенных условий потока воздуха, конденсат может выходить из САС и поступать во впускной коллектор в качестве капелек воды. Конденсат может оказывать влияние на датчик IAO2, расположенный во впускном коллекторе ниже по потоку от САС. Следовательно, датчик IAO2, когда он используется для измерения расхода EGR, может давать ложное показание EGR, и может не получаться более точная информация об утечке клапана EGR. Поэтому, если (на 320) определено, что конденсат присутствует в САС; контроллер может не выполнять определение утечки клапана EGR.
Если конденсат не выявлен в САС, процедура может переходить на этап 322. На этапе 322, контроллер может закрывать клапан EGR. Затем, по закрыванию клапана EGR, на этапе 324, перепад давления (DP) может повышаться на клапане EGR. Дроссель AIS, расположенный во впускном канале, может регулироваться, чтобы устанавливать требуемый DP на клапане EGR. Например, открывание дросселя AIS может уменьшаться, чтобы повышать DP на клапане EGR.
На этапе 326, контроллер может определять, является ли DP большим чем или равным заданному пороговому значению испытания на утечку. Если нет, процедура может продолжать повышать DP на клапане EGR до тех пор, пока DP не больше чем или равным заданному пороговому значению испытания на утечку. По достижению или превышению заданного порогового значения испытания на утечку, процедура может переходить на этап 328. На этапе 328, скорость утечки клапана EGR может рассчитываться с использованием системы измерения датчика IAO2. Другими словами, расход EGR через закрытый клапан EGR при заданном DP на клапане EGR может измеряться на основании выходного сигнала датчика IAO2. Основанная на датчике IAO2 система измерения EGR может рассчитывать расход EGR на основании одного или более выходных сигналов датчика IAO2, датчика массового расхода воздуха, датчика абсолютного давления в коллекторе и датчика температуры коллектора. В одном из примеров, скорость утечки EGR может рассчитываться на множестве заданных пороговых пределов, а впоследствии, может рассчитываться средняя скорость утечки EGR.
В одном из примеров, как обсуждено на Фиг. 4, посредством использования скорости утечки EGR, может определяться подъем клапана EGR. Посредством определения величины подъема клапана во время закрытых положений клапана EGR, полезная площадь сечения клапана EGR может регулироваться, чтобы определять более точный расход EGR. В еще одном примере, как обсуждено на Фиг. 3, если скорость утечки через клапан EGR в закрытом положении EGR больше, чем пороговая скорость утечки, может указываться дефект клапана EGR, и дополнительная диагностика клапана EGR может выполняться для подтверждения дефекта клапана EGR.
Таким образом, посредством определения скорости утечки клапана EGR, могут достигаться более точное измерение расхода EGR и диагностика клапана EGR.
В условиях, таких как (1) когда ошибка подъема клапана невелика (то есть, когда мала площадь сечения утечки EGR), или (2) когда неравномерное нарастание сажи вызывает изменения интенсивности потока EGR на разных величинах подъема клапана, характеристики расхода EGR для многочисленных положений подъема клапана могут изучаться и, на основании расхода EGR в многочисленных положениях подъема клапана, может получаться передаточная функция DPOV. Передаточная функция DPOV может представлять характеристики расхода EGR на множестве положений подъема клапана, находящихся в диапазоне от закрытого положения клапана EGR до подъема клапана с заданным пороговым подъемом клапана. Определение передаточной функции DPOV будет дополнительно конкретизировано на Фиг. 8. Кроме того, в одном из примеров, как проиллюстрировано на Фиг. 7, изменение характеристик расхода EGR от номинальных характеристик расхода EGR может использоваться, чтобы определять изменение полезной площади проходного сечения EGR для определения измерения расхода EGR посредством способа измерения DPOV. В еще одном примере, как дополнительно проиллюстрировано на Фиг. 6, изменение характеристик расхода EGR выше порогового изменения может использоваться для диагностики клапана EGR.
С обращением к Фиг. 6, она показывает примерную процедуру 400а для определения дефекта клапана EGR на основании характеристик расхода клапана EGR в многочисленных положениях подъема клапана.
На этапе 404, передаточная функция DPOV может определяться на основании зависимости между расходом EGR и подъемом клапана в многочисленных разных положениях подъема клапана для заданного DP, установленного на клапане EGR. Определение передаточной функции DPOV будет дополнительно конкретизировано на Фиг. 8. Затем, на этапе 406, по определению передаточной функции DPOV, процедура может определять изменение характеристик расхода EGR на основании передаточной функции DPOV. Например, характеристики расхода EGR могут определяться на основании передаточной функции DPOV. Определенные характеристики потока EGR могут сравниваться с номинальными характеристиками расхода EGR. Изменение расхода EGR может рассчитываться на основании разностей между определенными характеристиками расхода EGR и номинальными характеристиками расхода EGR.
На этапе 408, может определяться, является ли изменение расхода EGR большим, чем пороговое изменение. Если да, процедура может переходить на этап 410, чтобы выполнять диагностику клапана EGR, чтобы определять дефект клапана EGR. Если, на этапе 408, изменение расхода EGR не больше, чем пороговое изменение, процедура может заканчиваться без выполнения диагностики клапана EGR.
Таким образом, изменение расхода EGR, определенное на основании передаточной функции DPOV, может использоваться для диагностики клапана EGR. Посредством сравнения характеристик расхода EGR, определенных на основании передаточной функции DPOV, с номинальными характеристиками расхода EGR клапана EGR, может изучаться изменение характеристик расхода EGR. Таким образом, посредством использования передаточной функции DPOV, может получаться более точная информация для диагностики клапана EGR.
Затем, с обращением к Фиг. 7, она иллюстрирует процедуру 400b для регулировки расхода EGR на основании определенной площади проходного сечения клапана EGR, которая может определяться на основании передаточной функции DPOV.
На этапе 414, контроллер может определять передаточную функцию DPOV на основании расхода EGR, измеренного датчиком IAO2, в многочисленных разных положениях подъема клапана. Передаточная функция может определяться при заданном DP, установленном на клапане EGR. Определение передаточной функции DPOV будет дополнительно описано на Фиг. 8. По определению передаточной функции DPOV, на этапе 416, контроллер может определять изменение характеристик расхода клапана EGR. Например, изменение характеристик расхода клапана EGR может определяться на основании разности между определенной передаточной функцией DPOV и номинальной передаточной функцией для расхода клапана EGR. Другими словами, изменение характеристик расхода клапана EGR может определяться на основании разности между определенным расходом EGR и номинальным расходом EGR.
Затем, на этапе 418, может определяться изменение полезного проходного сечения клапана EGR. Как обсуждено на Фиг. 4, расход EGR, измеренный системой измерения DPOV, может быть основан на площади проходного сечения EGR (другими словами, подъема клапана или проема клапана), температуре EGR, DP на клапане EGR и давлении EGR ниже по потоку. Поэтому, на основании изменения расхода EGR, может определяться изменение площади проходного сечения EGR. Например, вследствие нарастания сажи на клапане EGR, полезная площадь проходного сечения EGR в данном положении клапана может уменьшаться и, следовательно, может получаться меньший расход EGR, чем ожидается. Поэтому, по мере того, как полезное проходное сечение клапана уменьшается, для данной требуемой величины EGR, система управления может давать клапану команду открываться в большей степени, чем он открывался бы в противном случае (например, при наличии уменьшенного засорения и большего полезного проходного сечения).
По определению изменения полезного проходного сечения, на этапе 420, может регулироваться полезное проходное сечение клапана EGR. В одном из примеров, частично открытое положение подъема клапана, изменение полезной площади проходного сечения может указывать уменьшение полезной площади проходного сечения клапана EGR. Например, в условиях подъема частично открытого клапана, нарастание сажи может засорять клапан EGR. Следовательно, полезная площадь сечения клапана EGR может уменьшаться. Поэтому, полезное проходное сечение клапана EGR может регулироваться на основании изменения полезного проходного сечения клапана, чтобы указывать уменьшенное полезное проходное сечение. В еще одном примере, в закрытом положении клапана EGR, изменение полезного проходного сечения клапана EGR может указывать увеличенное полезное проходное сечение. Это может происходить вследствие нарастания сажи, вызывающего неполное закрывание клапана EGR и, следовательно, полезная площадь проходного сечения может увеличиваться. В этом случае, полезная площадь проходного сечения клапана EGR может регулироваться, чтобы указывать увеличенную полезную площадь проходного сечения.
Затем, на этапе 424, после регулировки полезного проходного сечения клапана EGR, контроллер может определять расход EGR на основании отрегулированной площади сечения клапана EGR. Расход EGR может определяться на основании системы измерения DPOV, при этом полезная площадь сечения клапана, используемая при определении расхода EGR, может быть скорректированной полезной площадью проходного сечения клапана EGR.
Таким образом, посредством определения полезного проходного сечения на основании изменения передаточной функции DPOV, может определяться изменение полезного проходного сечения клапана EGR. Посредством внесения поправки в площадь сечения клапана EGR на основании изменения полезного проходного сечения клапана EGR, может определяться более точный расход EGR.
Фиг. 8 показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру 400с для определения передаточной функции DPOV, которая может использоваться для определения изменения характеристик расхода EGR. На основании изменения расхода EGR, может инициироваться диагностика клапана EGR, и/или интенсивность потока EGR может определяться, как описано на Фиг. 6 и 7 соответственно.
На этапе 426, может определяться, присутствует ли конденсат в охладителе наддувочного воздуха. Как обсуждено на Фиг. 5, модель накопления конденсата может применяться для определения наличия конденсата в САС. В одном из примеров, накопление конденсата может определяться на основании температуры окружающей среды, влажности окружающей среды, условий САС (температур и давлений на впуске и выпуске, интенсивности потока через САС, и т.д.), массового расхода воздуха, MAP, скорости вращения и нагрузки двигателя, температуры двигателя, наддува, и т.д.
В двигателях с турбонаддувом, сжатие воздуха может вызывать повышение температуры воздуха. Чтобы охлаждать нагретый воздух, может использоваться охладитель наддувочного воздуха (САС). Во время дождливых или влажных погодных условий, или когда снижается температура окружающего воздуха, конденсат может формироваться в САС, где всасываемый воздух охлаждается ниже температуры конденсации воды. Конденсат может накапливаться в САС. Во время определенных условий потока воздуха, конденсат может выходить из САС и поступать во впускной коллектор в качестве капелек воды. Конденсат может падать на датчик IAO2, расположенный во впускном коллекторе ниже по потоку от САС.
Следовательно, датчик IAO2, когда он используется для измерения расхода EGR, может давать ложное показание EGR, и может не получаться более точная информация о расходе клапана EGR. Поэтому, если (на 426) определено, что конденсат присутствует в CAC; контроллер может не выполнять определение передаточной функции DPOV. Принято во внимание, что, если датчик IAO2 расположен выше по потоку от CAC, этап 426 может быть пропущен.
Если конденсат не выявлен в CAC, процедура может переходить на этап 428. На этапе 428, контроллер может отправлять сигналы на клапан EGR, чтобы закрывать клапан EGR. По закрыванию клапана EGR, процедура может переходить на этап 430, чтобы устанавливать перепад давления на клапане EGR на заданном пороговом уровне. DP на клапане EGR может устанавливаться посредством использования дросселя AIS, расположенного во впускном канале. Например, посредством уменьшения открывания дросселя AIS, DP на закрытом клапане EGR может повышаться. Поэтому, открывание дросселя AIS может уменьшаться до тех пор, пока DP на клапане EGR не достигает заданного порогового значения.
Затем, на этапе 432, по установлению заданного DP, контроллер может открывать клапан EGR с первым заданным подъемом клапана. Затем, на этапе 434, расход EGR на клапане EGR может определяться посредством использования системы измерения датчика IAO2, которая основана на выпускном сигнале из датчика IAO2, расположенного во впускном канале. Кроме того, определенные данные расхода EGR и соответствующие данные подъема клапана могут сохраняться в отображении данных PCM в памяти.
Затем, на этапе 436, может определяться, является ли текущий подъем клапана EGR (то есть, текущее открывание клапана EGR) большим чем или равным пороговому подъему клапана. Если нет, процедура может переходить на этапе 442. На этапе 442, контроллер может отправлять сигналы на клапан EGR для увеличения подъема клапана, то есть, чтобы дополнительно открывать клапан EGR на следующей заданной величине подъема клапана. По повышению величины подъема клапана, процедура может переходить на этап 434. Как обсуждено выше, на этапе 434, расход EGR может определяться на основании основанной на датчике IAO2 системы измерения, и данные расхода EGR наряду с соответствующими данными подъема клапана могут сохраняться в отображении данных PCM. Таким образом, подъем клапана EGR может увеличиваться ступенчатым образом до тех пор, пока подъем клапана EGR не достигает или не превышает заданный предел подъема клапана EGR, и данные расхода EGR для каждого подъема клапана EGR могут сохраняться. Другими словами, посредством изменения открывания клапана EGR (то есть, подъема клапана EGR), могут определяться данные расхода EGR для множества положений подъема клапана EGR.
Возвращаясь на этапе 436, если определено, что подъем клапана EGR больше чем или равным пороговому подъему клапана, процедура может переходить на этап 438. На этапе 438, передаточная функция DPOV может определяться на основании сохраненных данных расхода EGR и подъема клапана. В одном из примеров, передаточная функция DPOV может определяться на каждом из множества пороговых уровней перепада давления. Каждый пороговый уровень перепада давления может устанавливаться посредством регулировки дросселя AIS.
Таким образом, посредством определения передаточной функции на основании расхода EGR в множестве положений подъема клапана, ошибка подъема клапана может определяться с большей точностью. В одном из примеров, как обсуждено выше, изменения передаточной функции DPOV могут определяться на основании изменений полезного проходного сечения. В еще одном примере, изменения передаточной функции DPOV могут выявляться подобным образом во время нормальной работы при известных комбинациях DP и подъема клапана.
В одном из примеров, как обсуждено на Фиг. 5, скорость утечки клапана EGR, вызванная нарастанием сажи и/или коррозией, может определяться на основании утечки EGR во время закрытых положений EGR. В еще одном примере, как обсуждено на Фиг. 8, чтобы учитывать небольшие изменения характеристик расхода EGR, может использоваться передаточная функция DPOV. В еще одном другом примере, может использоваться комбинация определения скорости утечки EGR во время закрытых положений клапана EGR и определения передаточной функции DPOV.
Далее, с обращением к Фиг. 9, она показывает примерное определение определения подъема клапана EGR, как описано на Фиг. 5, и определение расхода EGR на основании определения подъема клапана EGR. Более точно, на графике 500, положение впускного дросселя показано на графике 502, перепад давления показан на графике 506, пороговое значение перепада давления показано на графике 504, положение клапана EGR показано на графике 508, площадь сечения утечки клапана EGR показано на графике 510, расход EGR, определенный на основании датчика IAO2, показан на графике 512, фактический расход EGR показан на графике 514, и расход EGR, определенный на основании системы измерения DPOV, показан на графике 516. График начерчен по времени вдоль оси x. До t3, показано определение подъема клапана EGR.
При определении подъема клапана EGR перед t1, клапану EGR может даваться команда закрываться (график 508), и DP на клапане EGR может увеличиваться (график 506) посредством увеличения открывания дросселя (график 506). Вследствие нарастания сажи, клапан EGR может не закрываться полностью, и EGR может просачиваться через площадь сечения утечки клапана EGR (график 510). Утечка потока EGR (график 512) может измеряться на основании датчика IAO2. По мере того, как возрастает DP, расход EGR, просачивающийся через клапан EGR, также может возрастать (график 512). Расход EGR, измеренный согласно DPOV, до определения подъема клапана, не учитывает площадь сечения утечки клапана EGR и, следовательно, увеличение расхода EGR (то есть, утечки EGR) через клапан EGR может не определяться системой измерения DPOV (график 516). Другими словами, расход EGR, измеренный системой измерения DPOV (график 516), не представляет фактический расход EGR через закрытый клапан EGR (график 514).
Между t1 и t2, DP может дополнительно повышаться посредством регулировки открывания дросселя (график 502) для достижения порогового значения (график 506). Клапан EGR может продолжать подвергаться команде в закрытом положении (график 508). По мере того, как повышается DP, расход EGR, измеренный на основании выходного сигнала датчика IAO2, также может возрастать (график 512). Поскольку система измерения DPOV не учитывает утечку EGR, отсутствие изменения расхода EGR может измеряться согласно DPOV (график 516). Тогда как фактический расход EGR (график 514) может возрастать по мере того, как возрастает DP на клапане EGR.
В t2, DP на клапане EGR (график 506) может достигать порогового значения 504. Между t2 и t3, DP (график 506) может поддерживаться на пороговом уровне 504. С DP, установленным на требуемом пороговом уровне, расход EGR может измеряться основанной на датчике IAO2 системой измерения. Клапан EGR может поддерживаться в командном закрытом положении (508). В командном закрытом положения клапана EGR, на основании DP на клапане EGR и расхода EGR, измеренного на основании датчика IAO2, может определяться площадь сечения утечки клапана EGR. Таким образом, может изучаться эффективная площадь сечения утечки клапана EGR. На основании определенной площади сечения утечки клапана EGR, полезная площадь сечения клапана EGR может регулироваться, чтобы учитывать утечку клапана EGR. Посредством регулировки полезной площади сечения клапана EGR при использовании системы измерения DPOV, может определяться более точный расход EGR. В некоторых примерах, подъем клапана EGR может изучаться при более чем одном пороговом предельном значении DP и, впоследствии, может определяться средняя площадь сечения утечки клапана EGR. Средняя площадь сечения утечки клапана EGR может использоваться для регулировки полезной площади сечения клапана EGR для измерения расхода EGR посредством системы измерения DPOV.
К t3, определение подъема клапана EGR может завершаться, и может определяться площадь сечения утечки клапана EGR. В t3, клапан EGR может продолжать оставаться закрытом по команде (график 508), a DP на клапане EGR (график 506) может продолжать быть установленным на пороговом значении 504. По определению подъема клапана EGR и определению площади сечения утечки клапана EGR до t3, в t3, площадь сечения клапана EGR может регулироваться на основании определенной площади сечения утечки клапана EGR. Следовательно, расход EGR, определенный системой измерения DPOV (график 516) может указывать расход EGR, близкий к фактическому расходу EGR (график 514).
Таким образом, на основании расхода EGR через закрытый клапан EGR при заданном пороговом DP на клапане EGR, могут определяться утечка клапана EGR, а впоследствии, площадь сечения утечки клапана EGR. Посредством включения площади сечения утечки клапана EGR в полезную площадь сечения клапана EGR, могут получаться более точные основанные на DPOV измерения расхода EGR.
Фиг. 10 показывает примерное определение передаточной функции DPOV, как описано на Фиг. 8, и определение расхода EGR на основании определенной передаточной функции DPOV. Более точно, график 600 показывает положение впускного дросселя на графике 602, перепад давления на клапане EGR на графике 606, пороговое значение перепада давления на графике 604, положение клапана EGR на графике 608, номинальный расход EGR (другими словами, ожидаемый расход EGR) на графике 610, расход EGR, измеренный на основании выходного сигнала датчика IAO2 на графике 612, расход EGR, измеренный на основании системы измерения DPOV, на графике 614 и фактический расход EGR на графике 616. График начерчен по времени вдоль оси x. Определение характеристик расхода EGR
посредством определения передаточной функции DPOV может выполняться перед t5.
До t1, клапан EGR может быть закрыт (график 608), и DP на клапане EGR (график 606) может повышаться посредством увеличения открывания дросселя (график 602). Вследствие накопления сажи, клапан EGR может не закрываться полностью. Следовательно, площадь сечения проема клапана EGR может увеличиваться, тем самым, предоставляя EGR возможность просачиваться через клапан EGR. Кроме того, по мере того, как DP возрастает (график 606), расход EGR (график 612) может повышаться. Расход EGR может измеряться на основании выпускного сигнала датчика IAO2. Перед определением передаточной функции DPOV, информации касательно ошибки подъема клапана EGR может не быть в распоряжении, а следовательно, полезное проходное сечение клапана EGR может не уточняться. Как результат, измерение расхода EGR, основанное на системе измерения DPOV, может не учитывать изменение подъема клапана EGR и/или изменение расхода EGR, обусловленное нарастанием сажи. Поэтому, расход EGR, определенный посредством системы измерения DPOV (график 614), может не указывать фактическое увеличение потока EGR (график 616).
В t1, DP на клапане EGR (график 606) может достигать заданного порогового значения 604. Затем, между t1 и t2, клапан EGR может оставаться закрытым (график 608), и DP (график 606) может находиться на заданном пороговом значении 604. Расход EGR, определенный на основании системы измерения датчика IAO2, и соответствующие данные подъема клапана могут сохраняться в отображении данных PCM. Вследствие утечки EGR, вызванной неполным закрыванием клапана (например, в результате нарастании сажи), расход EGR, измеренный датчиком IAO2 (график 612), может быть более высоким, чем ожидаемый или номинальный расход EGR (график 610). Номинальный расход EGR может указывать расход EGR, когда клапан EGR свободен от нарастания или отложений сажи и/или коррозии. До определения передаточной функции DPOV, система измерения DPOV не учитывает утечку EGR. Следовательно, расход EGR, измеренный на основании DPOV (график 614), может находиться ниже, чем фактический расход EGR (график 616).
Затем, между t2 и t3, клапан EGR моет быть частично открыт с первой заданной величиной подъема клапана (график 608). По мере того, как открывание клапана EGR возрастает, изменение перепада давления может быть небольшим или по существу нулевым (график 606), и расход EGR может повышаться (графики 610, 612, 614 и 616). Однако, нарастание сажи может засорять клапан EGR, уменьшая полезное проходное сечение клапана EGR. Следовательно, расход EGR, измеренный на основании датчика IAO2 (график 612), может быть более низким, чем номинальный или ожидаемый расход EGR (график 610). Расход EGR, измеренный на основании датчика IAO2, и соответствующий подъем клапана могут сохраняться в отображении данных PCM, которое может использоваться для определения передаточной функции DPOV. Передаточная функция может представлять характеристики расхода клапана EGR в различных положениях подъема клапана. Кроме того, перед определением передаточной функции, поскольку поток EGR не подвергнут поправке на нарастание сажи, основанное на DPOV измерение расхода EGR может находиться выше, чем фактический расход EGR.
Между t3 и t4, и между t4 и t5, открывание клапана EGR может увеличиваться ступенчатым образом с повышением заданных величин подъема клапана (график 608) до тех пор, пока не достигнуто пороговое открывание клапана. По мере того, как открывание клапана EGR возрастает, перепад давления на клапане EGR может уменьшаться (график 606), а расход EGR может возрастать (графики 610, 612, 614 и 616). В примере, проиллюстрированном в материалах настоящего описания, расход EGR, измеренный на основании выходного сигнала датчика IAO2 (график 612) может находиться ниже, чем номинальный расход EGR (график 610) вследствие нарастания сажи. Расход EGR, измеренный на основании показания датчика IAO2, и соответствующие данные подъема клапана могут сохраняться в отображении данных PCM для определения передаточной функции DPOV. До определения характеристик расхода EGR на основании передаточной функции DPOV, расход EGR, измеренный на основании системы измерения DPOV, может не подвергаться поправке на накопление сажи. Следовательно, расход EGR, измеренный согласно DPOV (график 616), может находиться выше, чем фактический расход EGR (график 616).
В примере, показанном в материалах настоящего описания, по мере того, как возрастает открывание клапана EGR, может быть соответствующее уменьшение перепада давления на клапане EGR. перепад давления может определяться с использованием датчика DPOV, показанного на фиг. 1 и 2. Измеренный перепад давления может указывать перепад давления между расположенной выше по потоку областью клапана EGR и расположенной ниже по потоку областью клапана EGR. В некоторых примерах, при определении расхода EGR на разных подъемах клапана EGR, перепад давления может поддерживаться на заданном пороговом уровне. Например, между t1 и t2, t2 и t3, и t3 и t4, по мере того, как клапан EGR открывается при повышении заданных величин подъема клапана, перепад давления может поддерживаться на пороговом уровне. Это может выполняться посредством регулировки дросселя для поддержания перепада давления на пороговом уровне. Например, по мере того, как открывание клапана EGR увеличивается, перепад давления на клапане может возрастать. Чтобы поддерживать перепад давления на заданном пороговом уровне, может регулироваться дроссель AIS. То есть, по мере того, как увеличивается открывание клапана EGR, открывание дросселя AIS может уменьшаться, чтобы возвращать перепад давления на пороговый уровень.
Затем, в t5, открывание клапана EGR может быть на пороговом уровне. Данные расхода EGR при разных величинах подъема клапана, находящихся в диапазоне от закрытого положения EGR до пороговых величин подъема клапана EGR, определенных перед t5, могут сохраняться в отображении данных PCM. В t5, на основании данных расхода EGR, измеренных на основании датчика IAO2, и соответствующей величины подъема клапана, может рассчитываться передаточная функция DPOV, представляющая характеристики расхода EGR при разных величинах подъема клапана. Кроме того, изменение передаточной функции может определяться на основании разности между расходом EGR, измеренным на основании датчика IAO2, и номинальным расходом EGR. Поэтому, изменение передаточной функции может указывать изменение характеристик потока клапана EGR. На основании изменения передаточной функции, может определяться изменение полезного проходного сечения клапана EGR. На основании определенного диапазона полезного проходного сечения клапана EGR, может регулироваться расход EGR, измеренный на основании DPOV. Таким образом, посредством определения изменений характеристик расхода клапана EGR в разных положениях подъема клапана, может определяться более точные, основанные на DPOV измерения расхода EGR.
Между t5 и t6, определенные изменения расхода EGR могут применяться для коррекции полезного проходного сечения EGR в основанных на DPOV измерениях расхода EGR. Поэтому, расход EGR (график 614 после t5 - измеренный на основании DPOV) может быть ближе к фактическому расходу EGR (график 616), чем когда основанный на DPOV расход EGR измерялся до определения расхода EGR для разных подъемов клапана, определения передаточной функции DPOV и применения определенного изменения передаточной функции. Другими словами, ошибка между расходом EGR, определенным на основании системы измерения DPOV, и фактическим расходом EGR может уменьшаться. Таким образом, передаточная функция DPOV может определяться на основании расхода EGR в разных положениях подъема клапана EGR. На основании изменения передаточной функции DPOV от номинальной передаточной функции, может определяться изменение характеристик расхода EGR и, впоследствии, изменение полезного проходного сечения EGR. Посредством применения определенного изменения полезного проходного сечения EGR к основанному на DPOV определению расхода EGR, может получаться более точное измерение расхода EGR. В частности, если нарастание сажи или ошибка подъема клапана невелики, определение характеристик расхода EGR в множестве положений подъема клапана, как описано на Фиг. 8 и 10, дает возможность устойчивых к ошибкам основанных на DPOV измерений EGR.
Накопление сажи в клапане EGR используется для иллюстрации примеров, описанных в материалах настоящего описания на Фиг. 9 и 6. В некоторых других примерах, изменения расхода EGR, например, могут возникать вследствие коррозии в клапане EGR. В таких случаях, так же, как описано на Фиг. 9 и 10, определение подъема клапана EGR и передаточной функции DPOV может применяться для определения более точных, основанных на DPOV измерений расхода EGR.
С обращением к Фиг. 11, она показывает блок-схему последовательности операций способа, иллюстрирующую процедуру 700 для использования определенной поправки расхода EGR, чтобы выдавать требуемую EGR при работе двигателя. Процедура 700 может выполняться в условиях, когда не выполняется определение ошибки расхода EGR. Например, ошибка расхода EGR может изучаться во время регламентного обслуживания, периодической принудительно проверки или во время прежних нормальных условий работы, пригодных для определения. На основании определенных ошибок измерения расхода EGR, требуемая EGR может обеспечиваться в условиях работы двигателя без определения. Определение поправки расхода EGR может выполняться, как обсуждено на Фиг. 5 и 8.
На этапе 702, рабочие параметры двигателя могут измеряться и/или оцениваться. Рабочие параметры двигателя, например, могут включать в себя скорость вращения, нагрузку, массовый расход воздуха двигателя, абсолютное давление в коллекторе, температуру коллектора, температуру хладагента двигателя, барометрическое давление, температуру каталитического нейтрализатора, и т.д. На этапе 704, на основании одного или более рабочих параметров двигателя, может определяться требуемый расход EGR. Затем, на этапе 706, расход EGR может определяться на основании системы измерения DPOV, как описано на фиг. 2. При определении измерения расхода EGR посредством способа DPOV, основанная на определенном коэффициенте поправки площадь сечения утечки клапана (как описано на Фиг. 4) и/или изменение полезного проходного сечения (как описано на Фиг. 7) могут применяться для определения более точного измерения расхода EGR. Другими словами, измерение расхода EGR может определяться на основании уточненной площади сечения клапана, уточнение применяется на основании определенной площади сечения утечки клапана и/или изменения полезного проходного сечения, как описано на Фиг. 4 и 7 соответственно.
По определению расхода EGR, на этапе 708, может оцениваться ошибка между требуемым расходом EGR и измеренным расходом EGR. Затем, на этапе 710, расход EGR может подвергаться поправке, чтобы выдавать требуемый расход EGR, посредством регулировки открывания клапана EGR. В одном из примеров, определенный коэффициент поправки расхода EGR, определенный на основании площади утечки клапана и/или изменения полезного проходного сечения (как обсуждено по Фиг. 4 и 7), может применяться для регулировки открывания клапана EGR. Пропорционально-интегрально-
дифференциальный (PID) регулятор может использоваться для управления клапаном EGR на основании определенной поправки расхода EGR и ошибки, рассчитанной между требуемым расходом EGR и измеренным расходом EGR. Определение поправки расхода EGR может выполняться посредством определения скорости утечки клапана EGR (как обсуждено на Фиг. 5) и/или передаточной функции DPOV (как обсуждено на Фиг. 8).
Таким образом, посредством регулировки клапана EGR на основании определенной поправки расхода EGR для выдачи требуемой EGR, могут достигаться более точные регулировки расхода EGR, а следовательно, может уменьшаться ошибка между требуемым расходом и измеренным расходом EGR.
Следует отметить, что примерные процедуры управления, включенные в материалы настоящего описания, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или транспортного средства. Специфичные процедуры, описанные в материалах настоящего описания, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерыванием, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, проиллюстрированные различные действия, операции или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения признаков и преимуществ примерных вариантов осуществления, описанных в материалах настоящего описания, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Одно или более из проиллюстрированных
действий или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии. Кроме того, описанные действия могут графически представлять код, который должен быть запрограммирован на машиночитаемый запоминающий носитель в системе управления двигателем.
Следует принимать во внимание, что конфигурации и процедуры, раскрытые в материалах настоящего описания, являются примерными по природе, и что эти специфичные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны многочисленные варианты. Например, вышеприведенная технология может быть применена к типам двигателя V6, I-3, I-4, I-6, V-12, оппозитному 4-цилиндровому и другим типам двигателя. Кроме того, одна или более различных конфигураций системы могут использоваться в комбинации с одной или более описанных диагностических процедур. Предмет настоящего раскрытия включает в себя все новейшие и не очевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, и другие признаки, функции и/или свойства, раскрытые в материалах настоящего описания.
Последующая формула полезной модели подробно указывает некоторые комбинации и подкомбинации, рассматриваемые в качестве новейших и неочевидных. Эти пункты формулы полезной модели могут указывать ссылкой на элемент в единственном числе либо «первый» элемент или его эквивалент. Следует понимать, что такие пункты формулы полезной модели включают в себя объединение одного или более таких элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Другие комбинации и подкомбинации раскрытых признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть заявлены формулой полезной модели посредством изменения настоящей формулы полезной модели или представления новой формулы полезной модели в этой или родственной заявке. Такая формула полезной модели, более широкая, более узкая, равная или отличная по объему по отношению к исходной формуле полезной модели, также рассматривается в качестве включенной в предмет полезной модели настоящего раскрытия.
1. Система регулировки работы двигателя, содержащая:
двигатель с системой рециркуляции выхлопных газов (EGR), содержащей клапан EGR;
впускной дроссель выше по потоку от впуска EGR в системе впуска;
контроллер с памятью, содержащей команды для регулировки открывания впускного дросселя для поддержания перепада давления на клапане EGR, пока он закрыт при определении поправки потока утечки клапана EGR на основании кислорода на впуске, и сохранения поправки в памяти.
2. Система по п. 1, в которой EGR является EGR низкого давления.
3. Система по п. 2, в которой EGR расположена только в одном ряду цилиндров V-образного двигателя.
РИСУНКИ
