СПОСОБ СНЯТИЯ ДАННЫХ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА СНЯТИЯ ДАННЫХ ДАВЛЕНИЯ ВО ВПУСКНОМ ОКНЕ ЦИЛИНДА Российский патент 2016 года по МПК F02D9/02 F02D41/18 F02D41/22 

Уровень техники

Двигатель с дросселем окна может давать преимущества эффективности использования топлива и/или эксплуатационных качеств по сравнению с двигателями, которые не имеют дросселя окна. Однако может быть труднее определять заряд или захваченную массу воздуха в цилиндре двигателя с дросселем окна, когда захваченная масса воздуха в цилиндре двигателя с дросселем окна оценивается на основании датчика давления во впускном коллекторе или когда двигатель имеет датчик массового расхода воздуха, расположенный выше по потоку от дросселя окна. В частности, датчик абсолютного давления в коллекторе (MAP) может не подвергаться давлению на впускном окне цилиндра. По существу, захваченная масса воздуха в цилиндре, оцениваемая по датчику MAP, может быть не настолько точной, насколько требуется. Даже датчик MAP, расположенный ниже по потоку от дросселя окна, может давать неточные оценки захваченной массы воздуха в цилиндре с традиционной обработкой сигналов, вследствие больших колебаний давления в течение каждого цикла двигателя. Кроме того, оценка захваченной массы воздуха в цилиндре, которая основана на датчике массового расхода воздуха, расположенном выше по потоку от дросселя окна, может не давать настолько точные оценки захваченной массы воздуха в цилиндре, насколько требуется, во время переходных изменений давления во впускном коллекторе вследствие удаленности датчика массового расхода воздуха.

Раскрытие изобретения

Авторы в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые ограничения и предложили способ снятия данных, включающий снятие данных с датчика, расположенного во впускном окне ниже по потоку от дросселя окна, при этом впускное окно ведет в одиночный цилиндр, причем данные снимают с датчика в первый момент времени и второй момент времени в течение цикла одиночного цилиндра, и настройку первого исполнительного механизма в ответ на первые данные, снятые в первый момент времени, и настройку второго исполнительного механизма в ответ на вторые данные, снятые во второй момент времени.

Данные снимают с датчика предпочтительно в первый момент времени для выдачи первой переменной и данные снимают с датчика предпочтительно во второй момент времени для выдачи второй переменной.

Первая переменная предпочтительно представляет собой заряд воздуха цилиндра, а вторая переменная предпочтительно представляет собой давление на выпуске.

Первый исполнительный механизм представляет собой предпочтительно топливную форсунку, перепускной клапан или лопасть турбонагнетателя, источник зажигания, дроссель окна цилиндра, клапан EGR или фазирующее устройство кулачка распределительного вала, а второй исполнительный механизм предпочтительно представляет собой перепускной клапан или лопасть турбонагнетателя, впускной дроссель, клапан EGR, фазирующее устройство кулачка распределительного вала, клапан продувки бачка с активированным углем или источник зажигания.

Давление предпочтительно измеряется во впускном окне, а датчик предпочтительно является датчиком давления.

Первый момент времени предпочтительно находится в пределах заданного угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC и с запаздыванием от EVC.

Второй момент времени предпочтительно находится в пределах заданного угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC и с запаздыванием от IVO.

Согласно другому аспекту предложен способ снятия данных, включающий измерение характеристики впускного окна цилиндра в положении ниже по потоку от дросселя впускного окна цилиндра и выше по потоку от впускного клапана посредством датчика, снятие данных датчика в первый момент времени, второй момент времени и третий момент времени в течение цикла цилиндра для выдачи первых, вторых и третьих данных, настройку первого исполнительного механизма в ответ на первые данные, настройку второго исполнительного механизма в ответ на вторые данные и настройку третьего исполнительного механизма в ответ на третьи данные.

Первый момент времени предпочтительно является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от EVC, при этом второй момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от IVO, причем третий момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от IVO и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от EVO.

Способ предпочтительно дополнительно включает корректирование второго момента времени согласно времени пикового давления между IVO и EVC.

Пиковое давление предпочтительно находится увеличением количества данных, снятых между IVO и EVC.

Способ предпочтительно дополнительно включает настройку положения дросселя впускного окна цилиндра в ответ на давление во впускном окне цилиндра.

Характеристика предпочтительно представляет собой давление, при этом первый исполнительный механизм предпочтительно представляет собой топливную форсунку, второй исполнительный механизм представляет собой перепускной клапан турбонагнетателя, а третий исполнительный механизм представляет собой клапан EGR.

Способ предпочтительно дополнительно включает указание ухудшившегося состояния водителю в ответ на предполагаемое давление на выпуске, превышающее пороговое значение, при этом предполагаемое давление на выпуске основано на датчике.

Впускное окно цилиндра предпочтительно находится в сообщении по текучей среде с цилиндром, включенным в двигатель с множеством цилиндров, каждый из которых включает в себя дроссель окна.

Согласно еще одному аспекту предложена система снятия данных давления во впускном окне цилиндра, содержащая двигатель, впускной коллектор, присоединенный к двигателю, воздушный впускной дроссель, расположенный выше по потоку от впускного коллектора, впускное окно цилиндра, подающее воздух в цилиндр двигателя, дроссель окна, расположенный вдоль впускного окна цилиндра и выше по потоку от тарельчатого клапана цилиндра, датчик, расположенный вдоль впускного окна цилиндра между дросселем окна и тарельчатым клапаном, топливную форсунку, подающую топливо в цилиндр, турбонагнетатель, подающий воздух во впускное окно цилиндра и имеющий перепускной клапан, и контроллер, включающий в себя команды для инициирования первых и вторых данных с датчика в течение цикла цилиндра, при этом контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки топливной форсунки в ответ на первые данные, и контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки положения перепускного клапана в ответ на вторые данные, не реагируя на первые данные.

Система предпочтительно дополнительно содержит клапан EGR.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для инициирования третьих данных датчика в течение цикла цилиндра и настройки положения клапана EGR в ответ на третьи данные, при этом третьи данные являются указывающими MAP.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для настройки положения дросселя окна на основании выходного сигнала датчика.

Система предпочтительно дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для настройки установки момента снятия данных датчика в ответ на установку фаз распределения впускных и выпускных клапанов.

Посредством расположения датчика давления между впускным клапаном цилиндра и дросселем окна может быть возможным точно определять MAP и захваченную массу цилиндра. В частности, если данные снимаются с датчика, расположенного между впускным тарельчатым клапаном цилиндра и дросселем окна, который регулирует поток воздуха в отдельный цилиндр, возле момента времени закрытия впускного клапана (IVC), а также непосредственно после момента времени открытия впускного клапана (IVO), захваченная масса в цилиндре может определяться с помощью первых данных наряду с тем, что MAP может определяться посредством вторых данных. Масса, захваченная в цилиндре в течение цикла сгорания, может определяться точнее, когда данные снимают с датчика около IVC, поскольку давление на впускном окне цилиндра в тот момент времени близко к давлению в цилиндре. Кроме того, MAP двигателя может точно определяться без определения положения датчика MAP во впускном коллекторе посредством снятия данных с датчика впускного окна в момент времени, где давление во впускном окне цилиндра имеет время для восстановления и приближения к или достижения MAP. Таким образом, по меньшей мере две разные управляющие переменные могут определяться более точно по двум или более разным данным, снятым в течение цикла цилиндра. Кроме того, установка момента времени, в который снимаются данные, действует на улучшение оценки управляющих переменных, по которым могут настраиваться исполнительные механизмы.

Настоящее описание может обеспечивать несколько преимуществ. Более конкретно, подход может улучшать оценки MAP, захваченной массы в цилиндре и давления на выпуске. Кроме того, подход может сокращать количество данных, используемых для определения многочисленных управляющих переменных. В дополнение, стратегически определенные моменты времени снятия данных могут сокращать время обработки сигналов.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут с легкостью очевидны из последующего подробного описания, рассматриваемого в отдельности или совместно с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что раскрытие изобретения, приведенное выше, представлено для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые решают какие-нибудь недостатки, отмеченные выше или в любой части этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг. 1 представляет собой схематичный вид двигателя.

Фиг. 2 представляет собой примерную временную диаграмму снятия данных цикла цилиндра.

Фиг. 3 представляет собой примерный график характеристики давления на впускном окне цилиндра для двигателя, имеющего дроссель окна.

Фиг. 4 представляет собой пример снятия данных давлений на впускном окне цилиндра двигателя при меняющихся условиях эксплуатации двигателя.

Фиг. 5 представляет собой блок-схему последовательности операций примерного способа снятия данных на впускном окне цилиндра двигателя, имеющего дроссель окна.

Подробное описание изобретения

Настоящее описание имеет отношение к снятию данных давления на впускном окне цилиндра двигателя, имеющего дроссели окна. Посредством снятия данных давления во впускном окне цилиндра в выбранные моменты времени в течение цикла цилиндра может быть возможным улучшать оценки условий эксплуатации двигателя. Фиг. 1 показывает один из примеров двигателя, который включает в себя дроссель окна и воздушный впускной дроссель. Система по фиг.1 может подвергаться снятию данных с выбранными интервалами или моментами времени в течение цикла цилиндра, как показано на фиг.2, чтобы выдавать информацию, которая может быть основой для определения разных условий эксплуатации двигателя. Фиг. 3 показывает примерные характеристики давления на впускном окне цилиндра в разных условиях эксплуатации двигателя для двигателя с дросселем окна. В одном из примеров, дроссели впускного окна цилиндра могут подвергаться снятию данных, как показано на фиг.4, чтобы выдавать улучшенную оценку условий эксплуатации двигателя. В заключение фиг.5 показывает пример способа для снятия данных давления на впускном окне цилиндра.

Со ссылкой на фиг.1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг.1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. Фазирующее устройство 56 кулачка распределительного вала настраивает установку фаз распределения кулачка 51 впускного клапана относительно коленчатого вала 40. Дополнительно, фазирующее устройство кулачка выпускного клапана может быть предусмотрено для настройки установки фаз распределения кулачка 53 выпускного клапана относительно коленчатого вала 40. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана. Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для подачи наддувочного воздуха в двигатель. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. В некоторых примерах, может быть предусмотрен охладитель заряда воздуха. Частота вращения компрессора может настраиваться посредством настройки положения элемента 72 управления регулируемыми лопастями. В альтернативных примерах, перепускной клапан 74 может заменять элемент 72 управления регулируемыми лопастями. Элемент 72 управления регулируемыми лопастями настраивает положение лопастей турбины с изменяемой геометрией. Отработавшие газы могут проходить через турбину 164, подводя незначительную энергию для вращения турбины 164, когда лопасти находятся в открытом положении. Отработавшие газы могут проходить через турбину 164 и передавать повышенную силу на турбину 164, когда лопасти находятся в закрытом положении. В качестве альтернативы, перепускной клапан 74 обеспечивает отработавшим газам возможность обтекать турбину 164, с тем чтобы уменьшать количество энергии, подаваемое на турбину.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в цилиндр 30, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается на топливную форсунку 66 топливной системой (не показана), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель для топлива (не показана). Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который настраивает положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 двигателя. Дроссель 83 окна управляет потоком воздуха в цилиндр 30 посредством сдерживания воздуха или открытия, чтобы позволить воздуху втекать во впускное окно 81 цилиндра. В двигателях с множеством цилиндров, множество управляемых по отдельности дросселей окна может быть предусмотрено, так чтобы дроссель окна, регулирующий поток воздуха в одиночный отдельный цилиндр, мог располагаться иначе от дросселей окна другого цилиндра. Клапан 91 EGR управляет потоком отработавших газов во впускной коллектор 44.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через запальную свечу 92 в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода в отработавших газах (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Пары топлива из топливного бака (не показан) могут накапливаться в бачке 85 накопления паров топлива. В некоторых примерах, бачок 85 накопления паров топлива включает в себя активированный уголь для накопления паров топлива. Пары топлива могут сжигаться двигателем 10 посредством открытия клапана 87 продувки паров топлива и вытягивания паров топлива во впускной коллектор 44.

Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, включает в себя множество блоков катализатора. В еще одном примере, может использоваться множество устройств снижения токсичности отработавших газов, каждое с множеством блоков. Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехходового типа.

Контроллер 12 показан на фиг.1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и обычную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые описаны выше, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчик 134 положения, присоединенный к педали 130 акселератора для считывания положения, заданного ступней 132; необязательное измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 122 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; измерение давления на впускном окне сдатчика 45 давления, расположенного ниже по потоку от дросселя 83 окна; датчик положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120 (например, измерителя расхода воздуха с термоэлементом); и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может измеряться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. Состояние ухудшения характеристик может указываться посредством вывода на индикаторную лампу или дисплей 99. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает заданное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления, могут применяться другие конфигурации двигателя, например дизельный двигатель.

Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 обычно подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), обычно упоминается специалистами в данной области техники как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается по направлению к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), обычно упоминается специалистами в данной области техники как верхняя мертвая точка (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем упоминаемом как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем упоминаемом как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время рабочего такта расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливовоздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Следует отметить, что вышеприведенное описано просто в качестве примера и что привязка по времени открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов может меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрытие впускного клапана, или различные другие примеры.

Таким образом, система по фиг.1 предусматривает систему для снятия данных давления на впускном окне цилиндра, содержащую: двигатель; впускной коллектор, присоединенный к двигателю; воздушный впускной дроссель, расположенный выше по потоку от впускного коллектора; впускное окно цилиндра, подающее воздух в цилиндр двигателя; дроссель окна, расположенный вдоль впускного окна цилиндра и выше по потоку от тарельчатого клапана цилиндра; датчик, расположенный вдоль впускного окна цилиндра между дросселем окна и тарельчатым клапаном; топливную форсунку, подающую топливо в цилиндр; турбонагнетатель, подающий воздух во впускное окно цилиндра, турбонагнетатель имеет перепускной клапан; и контроллер, включающий в себя команды для инициирования первых и вторых данных с датчика в течение цикла цилиндра, контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки топливной форсунки в ответ на первые данные, контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки положения перепускного клапана в ответ на вторые данные, не реагируя на первые данные. Таким образом, впрыск топлива может настраиваться согласно заряду воздуха цилиндра, который определяется по данным с датчика давления. Кроме того, положение перепускного клапана турбонагнетателя или лопасти может настраиваться согласно величине противодавления отработавших газов, определенного по датчику давления на впускном окне цилиндра.

В некоторых примерах, система дополнительно содержит клапан EGR. Система дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для снятия данных датчика третий раз в течение цикла цилиндра и настройки положения клапана EGR в ответ на третьи данные, при этом третьи данные являются указывающими MAP. Система дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для настройки положения дросселя окна на основании выходного сигнала датчика. Система дополнительно содержит дополнительные команды контроллера для настройки установки момента снятия данных датчика в ответ на установку фаз распределения впускных и выпускных клапанов. Таким образом, система по фиг.1 может улучшать оценки управляющих переменных двигателя.

Далее, со ссылкой на фиг.2, показана примерная временная диаграмма снятия данных в цикле цилиндра. Двигатель может охватывать цикл цилиндра для каждого цилиндра двигателя. Например, четырехцилиндровый двигатель имеет четыре цикла цилиндра. Четыре цикла цилиндра происходят в пределах одного цикла двигателя (например, 720 градусов угла поворота коленчатого вала). Фиг. 2 показывает цикл одного цилиндра двигателя. Временная диаграмма 200 включает в себя временную последовательность 202, которая разбита на такты цилиндра у цилиндра, в то время как двигатель вращается с течением времени. Другие цилиндры двигателя демонстрируют подобные характеристики, но отличаются по фазе от проиллюстрированного цилиндра. Время идет слева в правую сторону временной диаграммы 200. Один цикл цилиндра (например, 720 градусов угла поворота коленчатого вала для четырехтактного двигателя, как показанный) плюс один такт цилиндра составляют длительность временной последовательности 202. Временная последовательность начинается тактом пуска, который сопровождается тактом сжатия, рабочим тактом и тактом выпуска. Цикл цилиндра повторяется, как указано вторым впускным тактом.

Линия 206 представляет длительность времени открытия впускного клапана цилиндра (например, 52 по фиг.1) в течение цикла цилиндра. Таким образом, в этом примере, впускной клапан резко открывается перед верхней мертвой точкой (ВМТ, TDC) такта впуска цилиндра и резко закрывается после нижней мертвой точки (НМТ, BDC) такта сжатия цилиндра. Линия 206 повторяется к концу временной последовательности 202.

Линия 204 представляет длительность времени открытия выпускного клапана цилиндра (например, 54 по фиг.1) в течение цикла цилиндра. В этом примере, выпуск открывается перед тактом выпуска НМТ цилиндра и закрывается после ВМТ такта впуска цилиндра.

Стрелки 230-234 представляют моменты времени данных в течение цикла цилиндра для снятия данных давления на впускном окне цилиндра (например, 81 по фиг.1) между дросселем окна (например, 83 по фиг.1) и впускным клапаном цилиндра (например, 52 по фиг.1). Впускное окно цилиндра может давать данные давления в разные моменты времени в течение цикла цилиндра, чтобы идентифицировать или делать вывод о разных условиях эксплуатации двигателя. Например, стрелка 230 представляет распределение во времени по коленчатому валу в градусах, где давление на впускном окне цилиндра ниже по потоку от дросселя окна является указывающим массу, захваченную в цилиндре в течение такта сжатия. С другой стороны, стрелка 232 представляет распределение во времени по коленчатому валу в градусах, где давление на впускном окне цилиндра ниже по потоку от дросселя окна является указывающим MAP (например, давление во впускном коллекторе между воздушным впускным дросселем и дросселем окна). Кроме того, стрелка 234 представляет распределение во времени по коленчатому валу в градусах, где давление на впускном окне цилиндра является указывающим внутреннее остаточное давление и давление на выпуске.

Когда данные давления на впускном окне цилиндра берутся с установкой момента, показанной стрелкой 230, давление в цилиндре является более высоким давлением, поскольку впускной клапан был открыт для обеспечения возможности выравнивания давления между впускным коллектором и цилиндром. Кроме того, снимаемые данные давления на впускном окне цилиндра в момент времени по стрелке 230, скомбинированные с объемом цилиндра, обеспечивают возможность определения захваченной массы в цилиндре согласно закону идеального газа, pv=nRT. Таким образом, снятие данных давления во впускном окне цилиндра в или возле момента времени закрытия впускного клапана (IVC) дает улучшенное измерение давления у величины массы, которая стала захваченной в цилиндре в течение такта сжатия. Следует отметить, что снятие данных давления на выпускном окне цилиндра на IVC включает в себя снятие данных давления на впускном окне цилиндра вплоть до заданного количества градусов угла поворота коленчатого вала перед IVC (например, 30 градусов с опережением IVC). Для того чтобы уменьшать вычислительную нагрузку контроллера, единственные данные давления на впускном окне цилиндра могут сниматься около IVC.

Снятие данных давления на впускном окне цилиндра на или непосредственно перед моментом времени открытия впускного клапана (IVO), как указано стрелкой 232, дает информацию о давлении, которая является указывающей MAP, так как давление на впускном окне цилиндра имеет наибольшее количество времени для восстановления после предыдущего события впуска, когда открыт впускной клапан. Следует отметить, что снятие данных давления на выпускном окне цилиндра на IVO включает в себя снятие данных давления на впускном окне цилиндра вплоть до заданного количества градусов угла поворота коленчатого вала перед IVO (например, 30 градусов с опережением IVO). Для того чтобы уменьшать вычислительную нагрузку контроллера, единственные данные давления на впускном окне цилиндра могут сниматься на IVO.

Снятие данных давления на впускном окне цилиндра с установкой момента времени, показанной стрелкой 234, обеспечивает возможность выравнивания давления между выпускным коллектором, цилиндром и впускным окном цилиндра. Таким образом, снятие данных давления на впускном окне цилиндра перед закрытием выпускного (EVC) клапана, в то время как впускной клапан открыт, подвергает впускное окно цилиндра давлению, указывающему давление в цилиндре и давление в выпускном коллекторе. Следует отметить, что снятие данных давления на выпускном окне цилиндра на EVC включает в себя снятие данных давления на впускном окне цилиндра вплоть до заданных градусов угла поворота коленчатого вала раньше EVC (например, на 30 по коленчатому валу с опережением EVC). Для того чтобы уменьшать вычислительную нагрузку контроллера, единственные данные давления на впускном окне цилиндра могут сниматься на EVC.

Таким образом, как указано установками момента времени данных, показанными на фиг.2, захваченная масса в цилиндре может определяться в ответ на первые данные давления на впускном окне цилиндра, MAP может определяться в ответ на вторые данные давления на впускном окне цилиндра с иной установкой момента времени по коленчатому валу, чем первые данные давления на впускном окне цилиндра, и остатки в цилиндре (например, отработавших газов), а также давление в выпускном коллекторе могут определяться в ответ на третьи данные давления на впускном окне цилиндра с иной установкой момента времени по коленчатому валу, чем первые и вторые данные давления на впускном окне цилиндра. Также следует отметить, что установка момента времени данных по коленчатому валу может быть основана скорее на угле поворота коленчатого вала, чем времени из тактового генератора.

Со ссылкой на фиг.3 показан примерный график характеристики давления на впускном окне цилиндра для двигателя, имеющего дроссель окна. В этом примере, двигатель дросселирован исключительно посредством дросселей окна и не включает в себя дросселирования посредством воздушного впускного дросселя, расположенного выше по потоку от дросселей окна. Ось X представляет угол поворота коленчатого вала. Ось X начинается на ВМТ такта впуска цилиндра в течение цикла цилиндра и заканчивается на 720 градусах угла поворота коленчатого вала позже. Ось Y представляет давление на впускном окне цилиндра в единицах бар.

Кривая 302 давления представляет давление на впускном окне цилиндра между дросселем окна и впускным клапаном цилиндра, когда нагрузка двигателя достигает IMEP в 1 бар. Кривая 304 давления представляет давление на впускном окне цилиндра, когда нагрузка двигателя достигает IMEP 1,8 бар. Кривая 306 давления представляет давление на впускном окне цилиндра, когда нагрузка двигателя достигает IMEP 2,62 бар. Кривая 308 давления представляет давление на впускном окне цилиндра, впускном окне цилиндра, когда нагрузка двигателя достигает IMEP 5,5 бар. Кривая 310 давления представляет давление на впускном окне цилиндра, когда нагрузка двигателя достигает IMEP 7 бар. Кривая 312 давления представляет давление на впускном окне цилиндра, когда нагрузка двигателя достигает IMEP 8 бар. Для того чтобы нагрузка двигателя достигала все более и более высоких значений IMEP, дроссели впускного окна двигателя открываются с дополнительной степенью, с тем чтобы увеличивать поток воздуха через дроссели окна.

Вскоре после нуля градусов угла поворота коленчатого вала давление на впускном окне цилиндра каждой кривой начинает указывать падение давления, поскольку впускной клапан открывается возле ВМТ в этом примере. Однако, что касается кривых 302 и 304, кривые коротко нарастают, а затем падают, в то время как отработавший газ вытекает из цилиндра обратно во впускное окно цилиндра вследствие низкого давления на впускном окне цилиндра в течение таких условий на впускном окне цилиндра. Повышение давления может быть указывающим давление в выпускном коллекторе после того, как происходит повышение давления в течение периода перекрытия впускного и выпускного клапанов перед EVC. В одном из примеров, данные давления на впускном окне цилиндра могут сниматься перед EVC и после IVO, как указано стрелкой 234 по фиг.2, так что пиковое давление в цилиндре и на впускном окне цилиндра могут устанавливаться в течение периода перекрытия впускного и выпускного клапанов.

В момент времени вскоре после приблизительно 200 градусов угла поворота коленчатого вала давление на впускном окне цилиндра начинает восстанавливаться, поскольку впускной клапан закрывается, и давление начинает выравниваться между окном давления в цилиндре и впускным коллектором двигателя. Скорость, с которой восстанавливается давление, является зависящей от объема впускного окна цилиндра и величины открытия дросселя впускного окна цилиндра. Давление, представленное кривой 302, представляет более медленное восстановление давления на впускном окне цилиндра, чем давления, представленного кривой 304, поскольку дроссель окна закрыт дальше в течение времени, представленного кривой 302.

Далее, со ссылкой на фиг.4, показан пример снятия данных давлений на окне цилиндра при отличающихся условиях эксплуатации двигателя. Последовательность снятия данных, показанная на фиг.4, может выдаваться контроллером 12 по фиг.1, выполняющим команды согласно способу по фиг.5.

Первый график сверху по фиг.4 представляет собой частоту вращения двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет число оборотов двигателя, и число оборотов двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y.

Второй график сверху по фиг.4 представляет крутящий момент двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет крутящий момент двигателя, и крутящий момент двигателя увеличивается в направлении стрелки оси Y.

Третий график сверху по фиг.4 представляет собой фазу кулачка впускного клапана двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет фазу кулачка впускного клапана двигателя, и фаза кулачка впускного клапана двигателя осуществляет опережение в направлении стрелки оси Y.

Третий график сверху по фиг.4 представляет собой фазу кулачка выпускного клапана двигателя в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет фазу кулачка выпускного клапана двигателя, и фаза кулачка выпускного клапана двигателя осуществляет опережение относительно положения коленчатого вала в направлении стрелки оси Y.

Пятый график сверху по фиг.4 представляет собой момент времени снятия данных на впускном окне цилиндра в зависимости от времени. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой на правую сторону графика. Ось Y представляет момент времени снятия данных на впускном окне цилиндра двигателя, и момент времени снятия данных на впускном окне цилиндра двигателя осуществляет опережение относительно положения коленчатого вала в направлении стрелки оси Y. Кривая 402 представляет установку момента времени данных относительно угла поворота коленчатого вала для определения захваченной массы цилиндра. Кривая 404 представляет установку момента времени данных относительно угла поворота коленчатого вала для определения MAP. Кривая 406 представляет установку момента времени данных относительно угла поворота коленчатого вала для определения давления на выпуске и остатков (например, отработавших газов) в цилиндрах двигателя.

В момент T₀ времени число оборотов двигателя и запрошенный крутящий момент двигателя низки. В одном из примеров, установки фаз распределения клапанов являются представляющими установки фаз распределения клапанов в режиме холостого хода. Начальные установки фаз распределения впускных клапанов показаны в положении с задержкой. Начальные установки фаз распределения выпускных клапанов показаны в положении с опережением. Установки фаз распределения впускных клапанов с задержкой и установки фаз распределения выпускных клапанов с опережением дают низкую величину перекрытия клапанов в момент T₀ времени. Таким образом, всего лишь небольшое количество внутренней EGR (например, EGR, которая возникает в цилиндре и не проводится через впускной коллектор) выдается на более низких нагрузке и числе оборотов двигателя. Установка момента времени данных для определения захваченной массы в цилиндре задерживается, чтобы соответствовать задержанной установке фаз распределения впускного клапана. Установка момента времени данных для определения MAP задерживается вместе с задержанной установкой фаз распределения впускного клапана. Установка момента времени данных для определения давления на выпуске и остатков подвергается опережению в соответствии с подвергнутой опережению установкой фаз распределения выпускного клапана.

В момент T₁ времени запрос крутящего момента двигателя начинает увеличиваться и число оборотов двигателя начинает увеличиваться в ответ на увеличение запроса крутящего момента двигателя. В то время как число оборотов двигателя увеличивается, установка фаз распределения выпускного клапана начинает задерживаться. Установка фаз распределения впускного клапана остается в задержанном положении, в то время как увеличиваются число оборотов двигателя и нагрузка двигателя. Установка момента времени снятия данных для определения давления на выпуске и остатков отработавших газов изменяется с изменением установки фаз распределения выпускного клапана. Таким образом, когда установка фаз распределения выпускного клапана задерживается, установка момента времени снятия данных для давления на выпуске задерживается вместе с установкой фаз распределения выпускного клапана.

В момент T₂ времени переход от более низких числа оборотов и нагрузки двигателя к более высоким числу оборотов и нагрузке двигателя завершается (например, переход от режима холостого хода к BMEP 2,6 бар 1500 оборотов в минуту). Число оборотов двигателя стабилизируется на среднем числе оборотов двигателя, а крутящий момент двигателя стабилизируется на среднем уровне крутящего момента двигателя. Установка фаз распределения впускного клапана остается в задержанном положении, а установка фаз распределения выпускного клапана достигает стабильной задержанной установки фаз распределения. Установка момента времени снятия данных для MAP и захваченной массы в цилиндре остается в задержанных положениях, поскольку установка фаз распределения впускных клапанов не изменилась от установки фаз распределения в T₀. Установка момента времени снятия данных для давления на выпуске и остатков в цилиндре становится задержанной в большей степени, по мере того как задерживается установка фаз распределения выпускных клапанов.

В других примерах, установка фаз распределения впускных клапанов может продвигаться в сторону опережения, в то время как установка фаз распределения выпускных клапанов подвергается опережению или задерживается. Во время условий, где установка фаз распределения впускных клапанов продвигается в сторону опережения, установка момента времени снятия данных для определения захваченной массы в цилиндре и MAP подвергается опережению вместе с осуществлением опережения установки фаз распределения впускных клапанов. Кроме того, установка фаз распределения снятия данных для захваченной массы в цилиндре и MAP может продвигаться в сторону опережения или задерживаться с той же самой скоростью, что и установка фаз распределения впускных клапанов. Аналогичным образом, установка момента времени для давления на выпуске и остатков может осуществлять опережение или задерживаться с такой же скоростью, что и установка фаз распределения выпускных клапанов. Таким образом, установка фаз распределения снятия данных для захваченной массы в цилиндре, MAP и давления на выпуске может настраиваться по мере того, как меняется установка фаз распределения впускных и выпускных клапанов.

Далее, со ссылкой на фиг.5 показана блок-схема последовательности операций примерного способа снятия данных на впускном окне цилиндра двигателя на двигателе, имеющем дроссель окна. Способ по фиг.5 может применяться к каждому датчику давления на окне двигателя, имеющего множество цилиндров. В дополнение, способ по фиг.5 может выполняться посредством команд, выполняемых в контроллере 12 по фиг.1.

На 502, способ 500 определяет условия эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут определяться посредством опрашивания датчиков и исполнительных механизмов через порты ввода и вывода контроллера 12, как показано на фиг.1. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя, но не ограничиваясь, MAP, температуру двигателя, число оборотов двигателя, нагрузку двигателя, положение коленчатого вала, положение распределительного вала, давление в пределах впускных окон цилиндра ниже по потоку от впускного дросселя и одного или более дросселей впускного окна цилиндра. Способ 500 переходит на 504 после того, как определены условия эксплуатации двигателя.

На 504, способ 500 оценивает, были ли подвергнуты опережению или задержке установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов от базовой установки фаз распределения. В одном из примеров, распределительные валы могут быть закреплены на базовых установках фаз распределения впускного и выпускного распределительных валов. Базовые установки фаз распределения для впускных и выпускных клапанов могут меняться между разными конструкциями двигателя, но базовые установки фаз распределения клапанов дают полезную точку данных для опережения или задержки установки момента времени данных для данных MAP, захваченной массы в цилиндре и давления на выпуске. Если способ 500 делает вывод, что установки фаз распределения впускных и/или выпускных клапанов были настроены, способ 500 переходит на 512. Иначе, способ 500 переходит на 506.

На 506, способ 500 осуществляет снятие данных датчика давления на впускном окне цилиндра в положении ниже по потоку от дросселя окна и выше по потоку от впускного клапана цилиндра для определения захваченной массы в цилиндре. Впускное окно цилиндра подвергается снятию данных в заданный момент времени (например, базовой установки момента времени данных для определения захваченной массы цилиндра) для определения захваченной массы цилиндра. В одном из примеров, определенный момент времени является углом поворота коленчатого вала, подвергнутым опережению от IVC на заданное количество градусов угла поворота коленчатого вала. Заданное количество градусов угла поворота коленчатого вала может быть между 0 и 30 градусами угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC. В одном из примеров, данные давления на впускном окне цилиндра снимаются на 10 градусах угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC. В еще одном примере, данные могут быть средним сигналом в течение заданного диапазона угла поворота коленчатого вала, таким как от 15 до 5 градусов с опережением от IVC. Данные давления на впускном окне цилиндра, снимаемые около IVC, преобразуются в захваченную массу в цилиндре после снятия данных посредством уравнения идеального газа и оцененной температуры газа в цилиндре. Захваченная масса цилиндра, в таком случае, может быть основой для настройки установки момента зажигания, положения воздушного впускного дросселя, положения дросселя окна, установок фаз распределения клапанов, расхода EGR, количества впрыска топлива, установки момента впрыска топлива и т.д. Например, определенная захваченная масса в цилиндре (например, из 506) и остаток отработавших газов (например, из 508) могут вычитаться для определения захваченной массы воздуха в цилиндре, которая может быть поделена на требуемое топливовоздушное соотношение для определения массы топлива для впрыска в двигатель. Способ 500 переходит на 508 после того, как снимаются данные с датчика впускного окна цилиндра с установкой момента времени для определения захваченной массы цилиндра.

На 508, способ 500 осуществляет снятие данных датчика на впускном окне цилиндра, где датчик находится в положении ниже по потоку от дросселя окна и выше по потоку от впускного клапана цилиндра, для определения давления на выпуске и остатков в цилиндрах двигателя. Данные снимаются с впускного окна цилиндра в заданный момент времени для определения давления на выпуске двигателя (например, базовой установки момента времени данных для определения давления на выпуске) и остатков отработавших газов в цилиндре. В одном из примеров, определенный момент времени является углом поворота коленчатого вала, подвергнутым опережению от EVC на заданное количество градусов угла поворота коленчатого вала. Заданное количество градусов угла поворота коленчатого вала может быть между 0 и 30 градусами угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC. В одном из примеров, снимаются данные давления на впускном окне цилиндра на 10 градусах угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC. В еще одном примере, данные могут быть средним сигналом в течение заданного диапазона угла поворота коленчатого вала, таким как от 15 до 5 градусов с опережением от EVC. Данные давления на впускном окне цилиндра, снимаемые около EVC, преобразуются в давление на выпуске. В одном из примеров, давление на выпуске может определяться по таблице, которая индексируется посредством данных давления на впускном окне цилиндра, снимаемых около EVC, и числа оборотов двигателя. Таблица содержит эмпирически определенные давления на выпуске, которые выводятся, когда индексируются давлением на впускном окне цилиндра и числом оборотов двигателя. Дополнительно, остаток (например, отработавший газ) в цилиндре может определяться посредством данных давления на впускном окне цилиндра, снимаемых около EVC. В частности, закон идеального газа может использоваться для определения массы отработавших газов в цилиндре в момент времени EVC. Масса остаточных отработавших газов может вычитаться из захваченной массы в цилиндре, определенной на IVC, для определения количества свежего воздуха в цилиндре. Свежий воздух в цилиндре после IVC является основой для определения установки момента зажигания, установки момента впрыска и т.д., как описано на 506. Давление на выпуске может быть основой для настройки положения перепускного клапана или лопастей турбонагнетателя, внешнего EGR, внутреннего EGR посредством настройки установки фаз распределения клапанов, установки момента зажигания и т.д. Способ 500 переходит на 510 после получения давления на впускном окне цилиндра с установкой момента времени, которая необходима для определения давления на выпуске и остатков в цилиндре.

На 510, способ 500 осуществляет снятие данных с датчика на впускном окне цилиндра, где датчик находится в положении ниже по потоку от дросселя окна и выше по потоку от впускного клапана цилиндра, для определения MAP. В некоторых примерах, MAP может быть основой для определения и управления потоком EGR во впускной коллектор двигателя через клапан EGR и/или определения и управления потоком продувки паров топлива бачка с активированным углем во впускной коллектор двигателя через клапан продувки и/или для определения и управления положением впускного дросселя и/или положением дросселя окна. В некоторых примерах, установка датчика MAP во впускном коллекторе может избегаться посредством использования датчика на впускном окне цилиндра для измерения MAP. Посредством измерения давления на впускном окне цилиндра перед IVO может производиться измерение MAP. В некоторых примерах, давление на впускном окне цилиндра может настраиваться для обеспечения улучшенной оценки MAP. Например, функция или таблица могут индексироваться посредством числа оборотов и нагрузки двигателя для извлечения составляющей, которая прибавляется к давлению на впускном окне цилиндра, для улучшения оценки MAP.

Данные с датчика давления на впускном окне цилиндра могут сниматься в заданный момент времени для определения MAP. В одном из примеров, определенный момент времени является углом поворота коленчатого вала, подвергнутым опережению от IVO на заданное количество градусов угла поворота коленчатого вала. Заданное количество градусов угла поворота коленчатого вала может быть между 0 и 30 градусами угла поворота коленчатого вала с опережением от IVO. В одном из примеров, данные давления на впускном окне цилиндра снимаются на 10 градусах угла поворота коленчатого вала с опережением от IVO. В еще одном примере, данные могут быть средним сигналом в течение заданного диапазона угла поворота коленчатого вала, таким как от 15 до 5 градусов с опережением от IVO. Данные давления на впускном окне цилиндра, снимаемые возле IVO, идентифицируются в качестве показания MAP. MAP, в таком случае, может быть основой для положения клапана EGR, положения клапана продувки паров топлива, положения воздушного впускного дросселя, положения дросселя окна, настройки установки момента зажигания, настройки установки фаз распределения клапанов и установки момента впрыска топлива. Способ 500 переходит на 517 или, в качестве альтернативы, 518 после того, как данные впускного окна цилиндра снимаются с установкой момента времени для определения MAP.

На 512, способ 500 настраивает момент времени, в который данные давления на впускном окне цилиндра двигателя снимаются для определения захваченной массы в цилиндре. В одном из примеров, момент времени данных давления на впускном окне цилиндра настраивается на основании установки момента времени, с которым настроено IVC, от базовой установки момента времени IVC. Например, если IVC задержано на 10 градусов угла поворота коленчатого вала от базовой установки момента времени IVC, снятие данных давления на выпускном окне цилиндра для определения захваченной массы в цилиндре задерживается на 10 градусов угла поворота коленчатого вала от базовой установки момента времени снятия данных для определения захваченной массы в цилиндре. В еще одном примере, момент времени данных давления на впускном окне цилиндра настраивается на основании числа оборотов двигателя, а установка момента времени IVC настраивается по базовой установке момента времени IVC.

Например, число оборотов двигателя и установка момента времени IVC индексируют таблицу, эмпирически определенных настроек момента времени данных, которые затем добавляются к базовой установке момента времени для снятия данных на впускном окне цилиндра. Таким образом, установка момента времени, в который снимаются данные давления на впускном окне цилиндра, настраивается под регулировки для IVC. Кроме того, поскольку настройки установки момента времени данных учитывают компенсацию числа оборотов двигателя, настройки для установки момента времени данных могут быть большими или меньшими, чем настройки для установки фаз распределения клапанов, так чтобы могла компенсироваться динамика системы впуска. Например, если базовая установка момента времени данных на впускном окне цилиндра для захваченной массы в цилиндре имеет значение 5 градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC и число оборотов двигателя увеличено на 1000 оборотов в минуту, а IVC опережено на 5 градусов угла поворота коленчатого вала, установка момента времени данных давления на впускном окне цилиндра для захваченной массы в цилиндре может подвергаться опережению на 8 градусов угла поворота коленчатого вала. В этом примере, установка момента времени данных на впускном окне цилиндра для определения захваченной массы в цилиндре подвергается опережению на 5 градусов для опережения IVC и на 3 градуса угла поворота коленчатого вала на основании изменения числа оборотов двигателя. Захваченная масса в цилиндре затем может быть основой для настройки установки момента зажигания, положения дросселя и т.д., как описано на 506. Способ 500 переходит на 514 после того, как установка момента времени данных на впускном окне цилиндра для определения захваченной массы в цилиндре настроена и получено давление на впускном окне цилиндра.

На 514, способ 500 настраивает момент времени, в который снимаются данные давления на впускном окне цилиндра для определения давления на выпуске двигателя и остатков отработавших газов в цилиндре. В одном из примеров, момент времени данных давления на впускном окне цилиндра настраивается на основании установки момента времени, с которым настроено EVC, от базовой установки момента времени EVC. Например, если IVC задержано на 10 градусов угла поворота коленчатого вала от базовой установки момента времени IVC, снятие данных давления на выпускном окне цилиндра для определения давления на выпуске двигателя задерживается на 10 градусов угла поворота коленчатого вала для определения давления на выпуске двигателя. В еще одном примере, момент времени данных давления на впускном окне цилиндра настраивается на основании числа оборотов двигателя, а установка момента времени EVC настраивается по базовой установке момента времени EVC.

Например, число оборотов двигателя и установка момента времени EVC индексируют таблицу, эмпирически определенных настроек момента времени данных, которые затем добавляются к базовой установке момента времени для снятия данных на впускном окне цилиндра. Таким образом, установка момента времени, в который снимаются данные давления на впускном окне цилиндра, настраивается под настройки для EVC. Кроме того, поскольку настройки установки момента времени данных учитывают компенсацию числа оборотов двигателя, настройки для установки момента времени данных могут быть большими или меньшими, чем настройки для установки фаз распределения клапанов, так чтобы могла компенсироваться динамика системы выпуска. Например, если базовая установка момента времени данных на впускном окне цилиндра для давления на выпуске двигателя имеет значение 5 градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC, число оборотов двигателя увеличено до 1000 оборотов в минуту, и EVC подвергается опережению на 5 градусов угла поворота коленчатого вала, установка момента времени данных для давления на выпуске двигателя может подвергаться опережению на 7 градусов угла поворота коленчатого вала. В этом примере, установка момента времени данных для определения захваченной массы в цилиндре подвергается опережению на 5 градусов для опережения EVC и на 2 градуса угла поворота коленчатого вала на основании изменения числа оборотов двигателя. Давление на выпуске может быть основой для определения остатков отработавших газов в цилиндре и для настройки перепускного клапана или положения лопастей турбонагнетателя, внешнего EGR, внутреннего EGR и т.д., как описано в 508. Способ 500 переходит на 516 после того, как настроена установка момента времени данных для определения давления и остатков на выпуске двигателя и получено давление на впускном окне.

На 516, способ 500 настраивает момент времени, в который снимаются данные давления на впускном окне цилиндра для определения MAP. В одном из примеров, момент времени данных настраивается на основании установки момента времени, с которым настроено IVO, от базовой установки момента времени IVO. Например, если IVO задержано на 5 градусов угла поворота коленчатого вала от базовой установки момента времени IVO, снятие данных для определения MAP задерживается на 5 градусов угла поворота коленчатого вала от базовой установки момента времени данных для определения MAP. В еще одном примере, момент времени данных настраивается на основании числа оборотов двигателя, а установка момента времени IVO настраивается по базовой установке момента времени IVO.

Например, число оборотов двигателя и установка момента времени IVO индексируют таблицу, эмпирически определенных настроек момента времени данных, которые затем добавляются к базовой установке момента времени для снятия данных давления на впускном окне цилиндра. Таким образом, установка момента времени, в который снимаются данные давления на впускном окне цилиндра, настраивается под регулировки для IVO. Кроме того, поскольку настройки установки момента времени данных учитывают компенсацию числа оборотов двигателя, настройки для установки момента времени данных могут быть большими или меньшими, чем настройки для установки фаз распределения клапанов, так чтобы могла компенсироваться динамика системы впуска. Например, если базовая установка момента времени данных на впускном окне цилиндра для определения MAP имеет значение 5 градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от IVO, число оборотов двигателя увеличено до 1000 оборотов в минуту, и IVO подвергается опережению на 5 градусов угла поворота коленчатого вала, установка момента времени данных для определения MAP может подвергаться опережению на 8 градусов угла поворота коленчатого вала. В этом примере, установка момента времени данных для определения MAP подвергается опережению на 5 градусов для опережения IVO и на 3 градуса угла поворота коленчатого вала на основании изменения числа оборотов двигателя. MAP, в таком случае, может быть основой для положения клапана EGR, положения клапана продувки паров топлива, положения воздушного впускного дросселя, настройки установки момента зажигания, настройки установки фаз распределения клапанов и установки момента впрыска топлива. Способ 500 переходит на 517 после того, как установка момента времени данных на впускном окне цилиндра для определения MAP настроена и получено давление на впускном окне цилиндра. В альтернативных примерах, способ 500 может переходить на 518.

На 517, способ 500 определяет положение дросселя окна. Положение дросселя окна может измеряться датчиком положения на валу или тяге дросселя, или оно может логически выводиться в системах, которые имеют как датчик MAP, так и датчик на впускном окне цилиндра. В одном из примеров, положение дросселя окна выводится на основании восстановления давления на впускном окне цилиндра.

В частности, траектории давления на впускном окне цилиндра, такие как проиллюстрированные на фиг.3, эмпирически определяются и сохраняются в памяти. Траектория давления на впускном окне цилиндра в течение цикла цилиндра сравнивается с траекториями давления, сохраненными в памяти, и положение дросселя окна определяется из сравнения. Данные давления на впускном окне цилиндра могут сниматься много раз между событием открытия впускного клапана для определения положения дросселя окна.

Например, в выбранных интервалах числа оборотов и нагрузок двигателя, траектории давления на впускном окне цилиндра сохраняются в памяти. Число оборотов и нагрузка двигателя используются для индексации таблиц или функций, которые хранят эмпирически определенные траектории давления на впускном окне цилиндра. Траектория давления на впускном окне цилиндра из текущего цикла двигателя сравнивается с траекторией давления, извлеченной из таблиц или функций. Положение дросселя окна определяется по сохраненной траектории давления на впускном окне цилиндра, которая ближе всего соответствует траектории давления на впускном окне цилиндра текущего цикла цилиндра. Способ 500 переходит на 518 после того, как определено положение дросселя окна.

На 518, способ 500 оценивает, находится или нет давление на выпуске для текущего цикла цилиндра, как определено на 508 и 514, в ожидаемом диапазоне. В одном из примеров, ожидаемые давления на выпуске сохраняются в памяти для выбранных чисел оборотов и нагрузок двигателя. Если выведенное давление на выпуске является большим или меньшим, чем ожидаемое давление на выпуске, более чем на заданную величину, способ 500 переходит на 520. Иначе, способ 500 переходит на выход.

На 520, способ 500 увеличивает количество данных, снятых между IVO и EVC. При необходимости, некоторое количество данных также может быть снято после EVC. Увеличение количества отбираемых данных может улучшать возможность обнаружения пика давления, вызванного отработавшими газами, входящими во впускное окно. Во время условий, где дроссель окна по меньшей мере частично закрыт, дроссель окна может ограничивать поток отработавших газов во впускной коллектор, обеспечивая рост давления на впускном окне цилиндра. Способ 500 переходит на 522 после увеличения количества данных, снятых между IVO и EVC.

На 522, способ 500 обрабатывает данные давления на впускном окне цилиндра и оценивает каждые данные на наибольшее значение давления из данных, снятых между IVO и EVC. Способ 500 сохраняет значение пикового давления на впускном окне цилиндра и угол поворота коленчатого вала, под которым имело место пиковое давление в цилиндре, в памяти и переходит на 524.

На 524, способ 500 настраивает установку момента времени или положение коленчатого вала, где снимаются данные давления на впускном окне цилиндра для определения давления на выпуске. Например, если на 514 способ 500 осуществляет снятие данных давления на впускном окне цилиндра для определения давления на выпуске под 5 градусами угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC, но пиковое давление на впускном окне цилиндра для определения давления на выпуске определено находящимся на 8 градусах поворота коленчатого вала с опережением от EVC, установка момента времени для определения давления на выпуске исправляется на 8 градусов поворота коленчатого вала с опережением от EVC в конкретных условиях эксплуатации двигателя. Способ 500 переходит на 526 после того, как настроена установка момента времени снятия данных.

На 526, способ 500 указывает состояние ухудшения характеристик водителю транспортного средства, если давление на выпуске, определенное на 514 или 508, является большим, чем требуемое давление на выпуске. Давление на выпуске, которое является более высоким, чем ожидаемое давление на выпуске, может быть указанием засоренного или поврежденного устройства последующей обработки отработавших газов. В качестве альтернативы, давление на выпуске, которое выше или ниже, чем ожидаемое давление на выпуске, может быть указанием застрявшего закрытым или застрявшего открытым перепускного клапана, либо лопаток турбины, которые не движутся, как требуется, или утечки системы выпуска. Указание ухудшения характеристик может быть в виде меняющегося освещения или отображения. Дополнительно, давление наддува двигателя и установка момента зажигания могут настраиваться в ответ на указанное состояние с ухудшенными характеристиками, с тем чтобы ограничивать крутящий момент двигателя. Например, давление наддува может понижаться в ответ на указание ухудшения характеристик давления на выпуске. Способ 500 переходит на выход после указания ухудшения характеристик водителю.

Таким образом, способ по фиг.5 предусматривает снятие данных и включает: снятие данных с датчика, расположенного на впускном окне ниже по потоку от дросселя окна, при этом впускное окно ведет в одиночный цилиндр, причем данные снимают с датчика в первый момент времени и второй момент времени в течение цикла одиночного цилиндра; и настройку первого исполнительного механизма в ответ на первые данные, снятые в первый момент времени, и настройку второго исполнительного механизма в ответ на вторые данные, снятые во второй момент времени. Способ включает в себя те случаи, когда данные снимают с датчика в первый момент времени для выдачи первой переменной, и те случаи, когда данные снимают с датчика во второй момент времени для выдачи второй переменной. Способ также включает в себя те случаи, когда первая переменная является зарядом воздуха цилиндра, и те случаи, когда вторая переменная является давлением на выпуске.

В некоторых примерах, способ включает в себя те случаи, когда первый исполнительный механизм является топливной форсункой, перепускным клапаном турбонагнетателя, источником зажигания, впускным дросселем, дросселем окна цилиндра, клапаном EGR, клапаном продувки бачка с активированным углем, фазирующим устройством кулачка распределительного вала, и те случаи, когда второй исполнительный механизм является положением перепускного клапана или лопасти турбонагнетателя, клапаном EGR, установкой фаз кулачкового газораспределения или находится в источнике зажигания. Способ также включает в себя те случаи, когда давление измеряется на впускном окне, и те случаи, когда датчик является датчиком давления. Способ также включает в себя те случаи, когда первый момент времени находится в пределах заданного угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC и с запаздыванием от EVC. Кроме того, способ включает в себя те случаи, когда второй момент времени находится в пределах заданного угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC и с запаздыванием от IVO.

Способ по фиг.5 также предусматривает снятие данных и включает: измерение характеристики впускного окна цилиндра в положении ниже по потоку от дросселя впускного окна цилиндра и выше по потоку от впускного клапана посредством датчика; снятие данных с датчика в первый момент времени, второй момент времени и третий момент времени в течение цикла цилиндра для выдачи первых, вторых и третьих данных; настройку первого исполнительного механизма в ответ на первые данные; настройку второго исполнительного механизма в ответ на вторые данные; и настройку третьего исполнительного механизма в ответ на третьи данные. Способ включает в себя те случаи, когда первый момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от IVC и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от EVC, а второй момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от EVC и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от IVO, при этом третий момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от IVO и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от EVO. Таким образом, давление на окне цилиндра может настраиваться в ответ на установку фаз распределения клапанов.

В некоторых примерах, способ дополнительно включает корректирование второго момента времени согласно времени пикового давления между IVO и EVC. Способ включает в себя те случаи, когда пиковое давление подвергается определению положения посредством увеличения количества данных, снятых между IVO и EVC. Способ дополнительно включает настройку положения дросселя впускного окна цилиндра в ответ на давление на впускном окне цилиндра. Кроме того, способ включат в себя те случаи, когда характеристикой является давление, при этом первый исполнительный механизм является топливной форсункой, второй исполнительный механизм является перепускным клапаном турбонагнетателя, а третий исполнительный механизм является клапаном EGR. В одном из примеров, способ дополнительно включает указание состояния с ухудшенными характеристиками водителю в ответ на предполагаемое давление на выпуске, превышающее пороговое значение, при этом предполагаемое давление на выпуске основано на датчике. Способ также включает в себя те случаи, когда впускное окно цилиндра находится в сообщении по текучей среде с цилиндром, а цилиндр включен в двигатель, имеющий множество цилиндров, каждый из которых включает в себя дроссель окна.

Специалистам в данной области техники следует понимать, что способ, описанный на фиг.5, может представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерываниями, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Аналогичным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, а приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя это не проиллюстрировано явным образом, специалисту в данной области техники следует понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

На этом описание завершено. Однако, после его прочтения специалистам в данной области техники будут очевидны многие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема описания. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10, V12 и V16, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящее описание для получения преимущества.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Способ снятия данных заключается в следующем. Снимают данных с датчика (45), расположенного во впускном окне (81) ниже по потоку от дросселя (83) окна. Впускное окно (81) ведет в одиночный цилиндр (30) двигателя. Данные снимают с датчика (45) в первый момент времени и второй момент времени в течение цикла одиночного цилиндра (30). Осуществляют настройку первого исполнительного механизма в ответ на данные заряда воздуха цилиндра (30), снятые в первый момент времени, и настройку второго исполнительного механизма в ответ на данные давления на выпуске, снятые во второй момент времени. Раскрыты варианты способа снятия данных. Технический результат заключается в повышении точности оценки массы воздуха, подаваемой в цилиндр двигателя. 4 н. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ снятия данных, включающий:
снятие данных с датчика, расположенного во впускном окне ниже по потоку от дросселя окна, при этом впускное окно ведет в одиночный цилиндр, причем данные снимают с датчика в первый момент времени и второй момент времени в течение цикла одиночного цилиндра; и
настройку первого исполнительного механизма в ответ на данные заряда воздуха цилиндра, снятые в первый момент времени, и настройку второго исполнительного механизма в ответ на данные давления на выпуске, снятые во второй момент времени.

2. Способ по п. 1, в котором первый исполнительный механизм представляет собой топливную форсунку, перепускной клапан или лопасть турбонагнетателя, источник зажигания, дроссель окна цилиндра, клапан рециркуляции отработавших газов или фазирующее устройство кулачка распределительного вала, а второй исполнительный механизм представляет собой перепускной клапан или лопасть турбонагнетателя, впускной дроссель, клапан рециркуляции отработавших газов, фазирующее устройство кулачка распределительного вала, клапан продувки бачка с активированным углем или источник зажигания.

3. Способ по п. 1, в котором давление измеряется во впускном окне, а датчик является датчиком давления.

4. Способ по п. 1, в котором первый момент времени находится в пределах заданного угла поворота коленчатого вала с опережением от закрытия впускного клапана и с запаздыванием от закрытия выпускного клапана.

5. Способ по п. 1, в котором второй момент времени находится в пределах заданного угла поворота коленчатого вала с опережением от закрытия выпускного клапана и с запаздыванием от открытия впускного клапана.

6. Способ снятия данных, включающий:
измерение характеристики впускного окна цилиндра в положении ниже по потоку от дросселя впускного окна цилиндра и выше по потоку от впускного клапана посредством датчика;
снятие данных с датчика в первый момент времени, второй момент времени и третий момент времени в течение цикла цилиндра для выдачи первых, вторых и третьих данных;
настройку первого исполнительного механизма в ответ на первые данные;
настройку второго исполнительного механизма в ответ на вторые данные; и
настройку третьего исполнительного механизма в ответ на третьи данные, при этом характеристика представляет собой давление, первый исполнительный механизм представляет собой топливную форсунку, второй исполнительный механизм представляет собой перепускной клапан турбонагнетателя, а третий исполнительный механизм представляет собой клапан рециркуляции отработавших газов.

7. Способ по п. 6, в котором первый момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от закрытия впускного клапана и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от закрытия выпускного клапана, второй момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от закрытия выпускного клапана и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от открытия впускного клапана, а третий момент времени является заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с опережением от открытия впускного клапана и заданным количеством градусов угла поворота коленчатого вала с задержкой от открытия выпускного клапана.

8. Способ по п. 6, дополнительно включающий корректирование второго момента времени согласно времени пикового давления между открытием впускного клапана и закрытием выпускного клапана.

9. Способ по п. 8, в котором пиковое давление находится увеличением количества данных, снятых между открытием впускного клапана и закрытием выпускного клапана.

10. Способ по п. 6, дополнительно включающий настройку положения дросселя впускного окна цилиндра в ответ на давление во впускном окне цилиндра.

11. Способ по п. 6, в котором впускное окно цилиндра находится в сообщении по текучей среде с цилиндром, включенным в двигатель с множеством цилиндров, каждый из которых включает в себя дроссель окна.

12. Способ снятия данных, включающий:
измерение характеристики впускного окна цилиндра в положении ниже по потоку от дросселя впускного окна цилиндра и выше по потоку от впускного клапана посредством датчика;
снятие данных с датчика в первый момент времени, второй момент времени и третий момент времени в течение цикла цилиндра для выдачи первых, вторых и третьих данных;
настройку первого исполнительного механизма в ответ на первые данные;
настройку второго исполнительного механизма в ответ на вторые данные; и
настройку третьего исполнительного механизма в ответ на третьи данные, при этом способ дополнительно включает указание ухудшившегося состояния водителю в ответ на определяемое давление на выпуске, превышающее пороговое значение, при этом определяемое давление на выпуске основано на датчике.

13. Система снятия данных давления во впускном окне цилиндра, содержащая:
двигатель;
впускной коллектор, присоединенный к двигателю;
воздушный впускной дроссель, расположенный выше по потоку от впускного коллектора;
впускное окно цилиндра, подающее воздух в цилиндр двигателя;
дроссель окна, расположенный вдоль впускного окна цилиндра и выше по потоку от тарельчатого клапана цилиндра;
датчик, расположенный вдоль впускного окна цилиндра между дросселем окна и тарельчатым клапаном;
топливную форсунку, подающую топливо в цилиндр;
турбонагнетатель, подающий воздух во впускное окно цилиндра и имеющий перепускной клапан; и
контроллер, включающий в себя команды для инициирования первых и вторых данных с датчика в течение цикла цилиндра, при этом контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки топливной форсунки в ответ на первые данные, и контроллер включает в себя дополнительные команды для настройки положения перепускного клапана в ответ на вторые данные, не реагируя на первые данные.

14. Система по п. 13, дополнительно содержащая клапан рециркуляции отработавших газов.

15. Система по п. 14, дополнительно содержащая дополнительные команды контроллера для инициирования третьих данных датчика в течение цикла цилиндра и настройки положения клапана рециркуляции отработавших газов в ответ на третьи данные, при этом третьи данные являются указывающими абсолютное давление в коллекторе.

16. Система по п. 13, дополнительно содержащая дополнительные команды контроллера для настройки положения дросселя окна на основании выходного сигнала датчика.

17. Система по п. 13, дополнительно содержащая дополнительные команды контроллера для настройки установки момента снятия данных датчика в ответ на установку фаз распределения впускных и выпускных клапанов.