СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ СОСТОЯНИЯ СИСТЕМЫ ПИТАНИЯ ТОПЛИВОМ ДВИГАТЕЛЯ Российский патент 2013 года по МПК F02D41/00 F02D41/18 F02D41/22 F02D41/40 

Настоящее изобретение относится к способу диагностики состояния системы питания топливом двигателя внутреннего сгорания с управляемым зажиганием и с впрыском топлива, содержащего электронное контрольное устройство, использующее кислородный датчик для регулирования в замкнутом контуре значения соотношения воздух/топливо в смеси, подаваемой в камеры сгорания указанного двигателя.

Современные регламентные нормы по выбросу загрязняющих веществ требуют «контроля системы питания топливом в отношении ее соответствия стандартам выбросов». Отказ этой системы, который может повлечь за собой выход за пределы «порогов OBD» от "On Board Diagnostic" (встроенная диагностика), должен приводить к включению индикатора "OBD" для оповещения об этом водителя.

Неисправности системы питания топливом, такие как утечки топлива, закупоривание или старение, приводят к изменению гидравлических характеристик внутри этой системы, что влечет за собой ухудшение качества регулирования содержания топлива во впрыскиваемой смеси топливо/воздух.

Таким образом, насыщенность на выходе двигателя не включена в диапазон эффективности катализатора по некоторым моментам работы двигателя, в результате чего снижается эффективность этого двигателя, а также увеличивается количество загрязняющих веществ на выходе выхлопного коллектора транспортного средства.

Соблюдение вышеуказанного требования требует поиска средств для прямого или опосредованного отслеживания количества впрыскиваемого топлива.

В документе FR-A-2726860, поданном на имя заявителя, описан способ, который позволяет контролировать систему питания топливом через выходное напряжение кислородного датчика (бинарный лямбда-зонд).

Если это напряжение остается в заранее определенном низком значении в течение определенного времени, делается вывод о неисправном состоянии.

Эта методика позволяет обнаруживать дефекты, связанные с общим снижением насыщенности выхлопных газов на входе катализатора, но не дефекты, связанные с повышением этой насыщенности.

Кроме того, для обнаружения неисправности необходимо, чтобы сигнал, выдаваемый датчиком, оставался «зафиксированным» на указанном низком значении в течение определенного времени, чтобы обнаруживались только очень серьезные неисправности, приводящие к значительному выходу за пределы «порогов OBD».

В этих условиях такой способ не соответствует задаче обнаружения неисправностей системы питания топливом, если учитывать требования современных норм.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных проблем и создание способа диагностики состояния системы питания топливом двигателя внутреннего сгорания с управляемым зажиганием и с впрыском топлива, который позволяет обнаруживать неисправности, связанные как с повышением, так и с понижением насыщенности выхлопных газов, причем быстро и не прибегая к использованию специальных дополнительных средств.

В связи с этим объектом настоящего изобретения является способ диагностики состояния системы питания топливом двигателя внутреннего сгорания с управляемым зажиганием и с впрыском топлива, содержащего электронное контрольное устройство, использующее кислородный датчик для регулирования в замкнутом контуре значения соотношения воздух/топливо в смеси, подаваемой в камеры сгорания указанного двигателя, согласно которому анализируют сигнал, выдаваемый указанным кислородным датчиком,

характеризующийся тем, что:

а) из указанного сигнала выводят изменение поправочного множителя времени впрыска ALPHACL_MOYEN, которое позволяет регулировать насыщенность выхлопных газов на выходе двигателя, при этом ALPHACL_MOYEN получают при помощи отношения:

Время эффективного впрыска = В+ALPHACL_MOYEN*GAIN*A*Mair,

в котором: В является значением OFFSET смещения, которое корректирует время эффективного впрыска в зависимости от степени старения системы питания топливом;

GAIN является коэффициентом, позволяющим учитывать отклонение гидравлических характеристик системы питания топливом, связанное со старением;

А является множителем, учитывающим различные явления, связанные, в частности, с опорожнением топливного бака, со смачиванием стенок;

Mair является измеренной или оценочной массой воздуха, подаваемого в цилиндр двигателя;

б) ALPHACL_MOYEN сравнивают с заранее определенными пороговыми значениями: минимальным SEUIL_MIN и максимальным SEUIL_MAX;

в) состояние неисправности констатируют, когда ALPHACL_MOYEN находится за пределами интервала, заключенного между SEUIL_MIN и SEUIL_MAX.

Согласно другим предпочтительным и не ограничительным признакам способа:

- на этапе в) подсчитывают число периодов времени, в течение которых ALPHACL_MOYEN находится за пределами интервала, заключенного между SEUIL_MIN и SEUIL_MAX, и указанное неисправное состояние констатируют, когда число периодов равно заранее заданному числу;

- с этим заранее заданным числом связывают переменную FENETRE, из этой переменной вычитают значение 1, как только начинается отсчет нового периода времени, и указанное неисправное состояние констатируют, когда переменная FENETRE меньше или равна нулю;

- указанные этапы а), б) и в) применяют, только если проверяется, по меньшей мере, одно из следующих предварительных условий:

- регулирование указанной насыщенности происходит в замкнутом контуре;

- впрыск топлива происходит в последовательном режиме;

- уровень нагрузки двигателя и его режим находятся в заранее определенной зоне;

- датчики, обеспечивающие измерение переменных, необходимых для диагностики, исправны;

- указанные этапы а), б) и в) применяют, только если проверяются все указанные предварительные условия;

- указанные пороговые значения зависят от условий работы двигателя;

- указанные пороговые значения меняются в зависимости от того, работает ли двигатель в прогретом или в холодном состоянии.

Другие особенности и преимущества настоящего изобретения поясняются чертежами, на которых представлено следующее:

фиг.1 - схематичный вид двигателя внутреннего сгорания, оборудованного устройством для осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 и 3 - блок-схемы, уточняющие различные этапы осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.4А-4Е - кривые изменения в зависимости от времени основных параметров ALPHACL_MOYEN, CTR_DEFAUT, CTR_NO_DEFAUT, FENETRE, DEFAUT_PRESENT, при осуществлении настоящего способа, как показано на фиг.2 и 3.

На прилагаемой фиг.1 схематично показан многоцилиндровый двигатель 1 внутреннего сгорания с управляемым зажиганием, который оборудован электрически управляемой многоточечной рампой 2 топливных инжекторов. Таким образом, питание каждого цилиндра двигателя обеспечивает соответствующий электроинжектор 20. Электронная система 6 контроля задает время открывания каждого инжектора таким образом, чтобы корректировать смесь воздух/топливо, подаваемую в двигатель, по заданному значению насыщенности (предпочтительно близкому к стехиометрическому соотношению).

Топливо, находящееся в баке 4, подается в инжекторы 20 через насос 40 и фильтр 5.

Параллельно через дроссельный клапан 3 подается холодный воздух.

На выходе двигателя 1 на выхлопной трубе предусмотрен катализатор 7. Непосредственно перед ним на входе предусмотрен кислородный датчик 8.

Как известно, система 6 содержит, в частности, центральный блок, запоминающие устройства и различные входные и выходные интерфейсы. Эта система принимает входные сигналы, в частности, связанные с работой двигателя, осуществляет операции и генерирует выходные сигналы, в частности, предназначенные для инжекторов.

Среди входных сигналов, которые система 6 может обрабатывать, можно указать следующие данные: «нагрузка» двигателя, «режим» двигателя, выходной сигнал кислородного датчика, «исправность» датчиков, предназначенных для управления диагностикой и т.д.

Для этого двигатель и его непосредственная окружающая среда содержат:

- средства Р1 управления инжекторами;

- средства Р2 измерения или оценки температуры воздуха в воздушном распределителе на входе;

- средства Р3 измерения или оценки давления в воздушном распределителе на входе;

- средства Р4 измерения или оценки температуры воды;

- средства Р5 измерения или оценки режима;

- средства PS измерения выходного напряжения датчика 8.

Далее со ссылками на фиг.2, а затем на фиг.3 следует описание возможного варианта осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением.

Это осуществление проходит через три «состояния». «СОСТОЯНИЕ 1» (блок 90) соответствует инициализации всех переменных, используемых для диагностики. «СОСТОЯНИЕ 2» (блок 91) является состоянием ожидания адекватных условий для осуществления диагностики. Это соответствует двум первым блокам на фиг.2.

«СОСТОЯНИЕ 3» (блок 92) соответствует собственно диагностике системы питания топливом.

Вместе с тем, чтобы перейти от «СОСТОЯНИЯ 2» к «СОСТОЯНИЮ 3», проверяют наличие условий активации диагностики (блок 910).

Другими словами, проверяют следующие условия:

- регулирование указанной насыщенности происходит в замкнутом контуре;

- впрыск топлива происходит в последовательном режиме;

- уровень нагрузки двигателя и его режим находятся в заранее определенной зоне;

- датчики, обеспечивающие определение входных данных, необходимых для диагностики, исправны.

«СОСТОЯНИЕ 3» сохраняется, пока присутствуют условия активации диагностики.

Перед тем как перейти к «СОСТОЯНИЮ 3», проверяют, чтобы двигатель был прогрет. Если двигатель прогрет (блок 912), производят параметризацию специфических калибровок для прогретого двигателя, тогда как, если он является холодным (блок 913), производят параметризацию других специфических калибровок для холодного двигателя. Этими калибровками являются, в частности, пороговые значения и значения времени обнаружения.

Если ALPHACL_MOYEN находится в интервале, ограниченном двумя пороговыми значениями, минимальным SEUIL_MIN и максимальным SEUIL_MAX (блок 920), включается счетчик времени CTR_NO_DEFAUT, определяющий время, прошедшее в исправном состоянии между двумя пороговыми значениями, одновременно повторно инициализируют счетчик времени CTR_DEFAUT, определяющий время, прошедшее между двумя пороговыми значениями в неисправном состоянии (блок 922).

Как только CTR_NO_DEFAUT достигает нулевого значения (блок 924), информация DEFAUT_PRESENT становится равной нулю (блок 928) и свидетельствует о том, что в системе питания топливом не обнаружено никаких неисправностей.

Если ALPHACL_MOYEN выходит за пределы зоны, ограниченной двумя вышеуказанными пороговыми значениями (блок 920), счетчик времени CTR_DEFAUT, определяющий время, прошедшее за пределами двух пороговых значений, выключают, тогда как счетчик времени CTR_NO_DEFAUT, определяющий время в исправном состоянии между двумя пороговыми значениями, инициализируют повторно (блок 921). Как только CTR_DEFAUT достигает нулевого значения (блок 923), производят декрементацию на одну единицу (блок 925) переменной FENETRE, которой первоначально было присвоено заранее заданное значение, например значение 3.

Диагностика повторяется, пока переменная FENETRE остается больше нуля.

Когда переменная FENETRE равна нулю (блок 926), DEFAUT_PRESENT становится равным единице (блок 927) и предупреждает, что в системе питания топливом обнаружена неисправность. В этом случае производят повторную инициализацию переменной FENETRE.

При нормальной работе, то есть, когда в системе питания топливом нет неисправностей, насыщенность выхлопных газов на выходе двигателя и на входе катализатора постоянно остается очень близкой к стехиометрическому соотношению, и, следовательно, поправка времени впрыска является незначительной. ALPHACL_MOYEN остается очень близким к своему номинальному значению и находится между двумя пороговыми значениями. Следовательно, не происходит обнаружения неисправности.

При так называемой неисправной работе, то есть, когда в системе питания топливом присутствует неисправность типа утечки, механического повреждения топливного насоса и т.д., насыщенность выхлопных газов удаляется от стехиометрического соотношения, если не вводят никакой поправки времени впрыска.

После активации замкнутого контура регулирования насыщенности влияние неисправности на впрыскиваемое количество компенсируют при помощи ALPHACL_MOYEN, который увеличивает или уменьшает время впрыска, чтобы насыщенность на входе катализатора совпадала со стехиометрическим соотношением. Таким образом, ALPHACL_MOYEN выходит из интервала, ограниченного двумя пороговыми значениями. В этом случае неисправность обнаруживают по истечении нескольких десятков секунд.

Кривые на фиг.4 показывают изменение некоторых вышеуказанных параметров в зависимости от времени.

Вертикальная линия AD соответствует времени появления неисправности, тогда как стрелка DF соответствует времени обнаружения этой неисправности.

Пока значение ALPHACL_MOYEN находится в интервале, ограниченном двумя пороговыми значениями, минимальным SEUIL_MIN и максимальным SEUIL_MAX, то есть является близким к номинальному значению (часть кривой на фиг.4А между t=0 и t1), происходит повторная инициализация переменной CTR_DEFAUT (часть, соответствующая фиг.4В). Параллельно, включают и повторно инициализируют при каждой проверке переменную CTR_NO_DEFAUT (часть, соответствующая фиг.4С), которая является счетчиком времени.

В момент времени t1 значение ALPHACL_MOYEN уже не входит в интервал, ограниченный двумя пороговыми значениями, минимальным SEUIL_MIN и максимальным SEUIL_MAX, что соответствует появлению неисправности AD.

При этом производят декрементацию и повторную инициализацию соответственно переменных CTR_DEFAUT и CTR_NO_DEFAUT, пока значение ALPHACL_MOYEN остается за пределами интервала, то есть после моментов t2, t3 и t4 (части кривых на фиг.4В и 4С, находящиеся справа от t1).

При появлении неисправности AD переменной FENETRE присваивают значение 3 и это значение декрементируют на одну единицу после каждого из моментов t2, t3 и t4 (фиг.4D).

Наконец, как только FENETRE достигает нулевого значения (то есть в момент t4), переменная DEFAUT_PRESENT становится равной единице, и обнаруживается неисправность DF (фиг.4Е).

Объектом настоящего изобретения является способ диагностики состояния системы питания топливом двигателя (1) внутреннего сгорания с управляемым зажиганием и с впрыском топлива, содержащего электронное контрольное устройство (6), использующее кислородный датчик (8) для регулирования в замкнутом контуре значения соотношения воздух/топливо в смеси, подаваемой в камеры сгорания указанного двигателя (1), согласно которому анализируют сигнал, выдаваемый указанным кислородным датчиком (8), причем а) из указанного сигнала выводят поправочный множитель времени впрыска ALPHACL_MOYEN, посредством которого регулируют насыщенность выхлопных газов на выходе двигателя (1); б) ALPHACL_MOYEN сравнивают с заранее определенными пороговыми значениями: минимальным SEUIL_MIN и максимальным SEUIL_MAX; в) состояние неисправности констатируют, когда ALPHACL_MOYEN находится за пределами интервала, заключенного между SEUIL_MIN и SEUIL_MAX. Улучшение эффективности работы двигателя внутреннего сгорания, а также снижение количества загрязняющих веществ на выходе выхлопного коллектора транспортного средства, является техническим результатом предложенного изобретения. 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ диагностики состояния системы питания топливом двигателя (1) внутреннего сгорания с управляемым зажиганием и с впрыском топлива, содержащего электронное контрольное устройство (6), использующее кислородный датчик (8) для регулирования в замкнутом контуре значения соотношения воздух/топливо в смеси, подаваемой в камеры сгорания указанного двигателя (1), согласно которому анализируют сигнал, выдаваемый указанным кислородным датчиком (8),
отличающийся тем, что:
а) из указанного сигнала выводят поправочный множитель времени впрыска ALPHACL_MOYEN, посредством которого регулируют насыщенность выхлопных газов на выходе двигателя (1), при этом ALPHACL_MOYEN получают при помощи отношения:
Время эффективного впрыска = B+ALPHACL_MOYEN·GAIN·A·Mair,
где В является значением OFFSET смещения;
GAIN является коэффициентом, позволяющим учитывать отклонение гидравлических характеристик системы питания топливом;
А является множителем, учитывающим различные явления, связанные, в частности, с опорожнением топливного бака, со смачиванием стенок;
Mair является измеренной или оценочной массой воздуха, подаваемого в цилиндре двигателя (1);
б) ALPHACL_MOYEN сравнивают с заранее определенными пороговыми значениями: минимальным SEUIL_MIN и максимальным SEUIL_MAX;
в) состояние неисправности констатируют, когда ALPHACL_MOYEN находится за пределами интервала, заключенного между SEUIL_MIN и SEUIL_MAX.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на этапе в) подсчитывают число периодов времени, в течение которых ALPHACL_MOYEN находится за пределами интервала, заключенного между SEUIL_MIN и SEUIL_MAX, и указанное неисправное состояние констатируют, когда число периодов равно заранее заданному числу.

3. Способ по п.2, отличающийся тем, что с упомянутым заранее заданным числом связывают переменную FENETRE, из указанной переменной вычитают значение 1, как только начинается отсчет нового периода времени, и указанное неисправное состояние констатируют, когда переменная FENETRE меньше или равна нулю.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанные этапы а), б) и в) выполняют, только если проверяется, по меньшей мере, одно из следующих предварительных условий:
- регулирование указанной насыщенности осуществляется в замкнутом контуре;
- впрыск топлива осуществляется в последовательном режиме;
- уровень нагрузки двигателя (1) и его режим находятся в заранее определенной зоне;
- датчики, обеспечивающие измерение переменных, необходимых для диагностики, исправны.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанные этапы а), б) и в) выполняют, только если проверяются все указанные предварительные условия.

6. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что указанные пороговые значения зависят от условий работы двигателя (1).

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что указанные пороговые значения меняют в зависимости от того, работает ли двигатель (1) в прогретом или в холодном состоянии.