УСТРОЙСТВО И СПОСОБ КОНТРОЛЯ РАБОТЫ КЛАПАНА РЕЦИРКУЛЯЦИИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ С ПОМОЩЬЮ МЕХАНИЗМА ОПЕРЕЖЕНИЯ ЗАЖИГАНИЯ Российский патент 2018 года по МПК F02D35/02 F02M26/00 F02D41/22 

Настоящее изобретение касается устройства и способа контроля рабочего состояния устройства рециркуляции выхлопных газов в двигателе с принудительным зажиганием, в особенности контроля износа открытия и закрытия клапана управления рециркуляцией выхлопных газов.

Технология рециркуляции выхлопных газов (EGR), применяемая в двигателях с принудительным зажиганием, позволяет увеличить сопротивляемость двигателя к детонации.

Детонация представляет собой мгновенное и полное самовозгорание части еще не сгоревшей смеси, подаваемой при высокой температуре и давления движением клапана и выделением энергии, вызванным продвижением фронта пламени. В результате получается локальное увеличение давления, сопровождаемое вибрацией газообразной массы. Эта вибрация влечет за собой серьезные механические и термические последствия, которые могут вызвать серьезные повреждения: пробой прокладки головки блока цилиндра, заклинивание или частичное оплавливание поршня, повреждение головки блока и клапанов.

Риск появления детонации двигателя увеличивается при использовании слишком большого опережении зажигания или при большом коэффициенте компрессии двигателя. Технология рециркуляции выхлопных газов, уменьшая риски возможности появления детонации, позволяет увеличить опережение зажигания и коэффициент компрессии двигателя. Это улучшает коэффициент полезного действия цикла двигателя.

Известны системы рециркуляции выхлопных газов, которые имеют трубопровод рециркуляции, расположенный между выхлопной трубой и трубопроводом подачи топлива, через который проходит часть выхлопных газов. Чтобы контролировать количество выхлопных газов, поступивших в смесь, впрыснутую в двигатель, известные системы рециркуляции оборудованы регулировочным клапаном рециркуляции выхлопных газов.

Однако такой клапан не дает полного решения проблемы, учитывая, что он находится в агрессивной среде, могущей повлечь его загрязнение и засорение маслянистыми углеводородами. В частности, блокировка в открытом положении регулировочного клапана влечет за собой падение мощности, отсутствие ускорения и, иногда, появление нагара и перебои в работе двигателя.

Учитывая вышесказанное, целью изобретения является разработка контрольно-измерительное устройства, способного определять отказ клапана рециркуляции выхлопных газов.

Таким образом, это изобретение имеет целью предложить контрольно-измерительное устройство для двигателя внутреннего сгорания. Двигатель имеет, по меньшей мере, одну свечу зажигания, один механизм установки опережения зажигания, способный определить и осуществить установку оптимального опережения зажигания свечи зажигания, одно устройство рециркуляции выхлопных газов, имеющий один регулировочный клапан рециркуляции выхлопных газов.

Согласно одной из этих основных характеристик, контрольно-измерительное устройство имеет:

- первые средства управления, предназначенные для осуществления открытия и закрытия регулировочного клапана,

- картографию, на которую нанесены величины теоретического опережения зажигания в соответствии с режимом работы двигателя и нагрузки двигателя,

- первые вычислительные средства, предназначенные для вычисления диагностического критерия в зависимости от теоретической величины опережения зажигания, выбранной из картографии, и оптимальной величины опережения зажигания,

- средства сравнения, предназначенные для сравнения диагностического критерия с пороговой величиной отказа регулировочного клапана.

Таким образом, посредством измерительных устройств, уже имеющихся в двигателе, и первых вычислительных средств можно выработать критерий, характерный для диагностики отказа регулировочного клапана устройства рециркуляции выхлопных газов двигателя.

В одном из вариантов реализации механизм опережения зажигания имеет датчик детонации, способный обнаруживать появление детонации в двигателе.

Например, до того, как датчик детонации выявит в двигателе детонацию, оптимальное опережение зажигания, определенное механизмом установки, имеет наибольшую величину опережение зажигания.

Также возможно определить оптимальную величину опережения зажигания, принимая во внимание возможность детонации, на которую оказывает влияние степень открытия регулировочного клапана механизма рециркуляции выхлопных газов.

В одном из вариантов реализации первых вычислительные средства имеют одно первое сравнивающее устройство, у которого диагностический критерий равен разнице между оптимальным значением опережения зажигания и теоретическим значением опережения зажигания.

Можно также предусмотреть вторые вычислительные средства, которые могут определить, способны ли ранее собранные значения диагностического критерия вызывать отказ регулировочного клапана, если такого диагностического критерия в наличии нет, то используются первые вычислительные средства и первые средства сравнения.

Например, диагностический критерий содержит, по меньшей мере, одно условие, выбранное между условием, касающимся режима работы двигателя, который должен быть практически постоянным в течение определенного промежутка времени, и условием, касающимся нагрузки двигателя, которая должна быть практически постоянной в течение определенного промежутка времени.

Это устройство имеет, таким образом, преимущество, позволяющее контролировать состояние работы регулировочного клапана, независимо от состояния работы двигателя при условии, если оно, тем не менее, является практически стабильным независимо от режима и нагрузки двигателя.

Кроме этого, можно предусмотреть средства вывода данных на дисплей, способных сообщать об отказе регулировочного клапана, если величина диагностического критерия превышает пороговую величину отказа. В одном из вариантов реализации контрольно-измерительное устройство содержит, кроме всего прочего, средства выполнения итерации содержащие:

- счетчик, который сброшен на ноль в начале измерения и добавляет измеренное значение к предыдущему при каждой итерации,

- второе сравнивающее устройство, предназначенное для сравнения величины, фиксируемой счетчиком, с заданным количеством итераций,

- третьи вычислительные средства, предназначенные для запоминания при каждой итерации вычисленного диагностического критерия, а также для вычисления средней величины диагностического критерия после завершения итераций и сравнения её с пороговой величиной отказа регулировочного клапана.

С другой стороны, это изобретение касается также, способа контроля двигателя внутреннего сгорания с помощью устройства, описанного ранее.

Согласно одному из этих основных свойств этот способ содержит следующие этапы:

a) изменяют положение регулировочного клапана,

c) определяют с помощью механизма опережения установки зажигания оптимальную величину опережения зажигания,

d) высчитывают диагностический критерий по теоретической величине опережения зажигания выбранной из картографии и по оптимальной величине опережения зажигания,

e) диагностический критерий сравнивают с пороговой величиной отказа регулировочного клапана.

Кроме того, предусматривается первый этап, в рамках которого определяется соблюдение диагностического критерия, включающий, по меньшей мере, условие, касающееся режима работы двигателя, который должен быть практически постоянным в течение заданного отрезка времени, и условие, касающегося нагрузки работы двигателя, которая должна быть практически постоянной в течение заданного отрезка времени.

В другом варианте реализации контрольно-измерительное устройство имеет, кроме всего прочего, средства вывода данных на дисплей, при этом, последний этап этого способа контроля, с помощью средств вывода данных на дисплей дает информацию об отказе регулировочного клапана, если величина диагностического критерия превышает пороговую величину отказа.

В одном из вариантов реализации механизм опережения зажигания имеет датчик детонации, способный обнаруживать появление феномена детонации в двигателе, при этом этап d) имеет следующие подэтапы:

p) с помощью величины объема выхлопных газов, помещенных в трубопровод подачи топлива, определяют начальную величину опережения зажигания применительно к свече зажигания,

q) если датчик детонации обнаруживает детонацию, то осуществляют переход к этапу t),

r) опережение зажигания увеличивают на заданную величину, и эту новую величину опережения применяют в системе зажигании двигателя,

s) осуществляют возврат к подэтапу q),

t) использованную величину опережения зажигания поддерживают неизменной, и оптимальную величину опережения зажигания определяют как равную этой величине.

В другом примере контрольно-измерительное устройство снабжено средствами выполнения итерации, при этом способ имеет следующие этапы:

h) счетчик (24) приводят к нулю,

i) выполняют этапы a) - d),

j) фиксируют величину диагностического критерия, полученного в ходе этапа i),

k) добавляют величину, фиксируемую счетчиком,

1) величину, фиксируемую счетчиком, сравнивают с числом итераций, и если она меньше или равна числу итераций, осуществляют возврат к этапу i),

m) рассчитывают среднюю величину диагностического критерия, зафиксированного в течение этапов j) - 1),

n) сравнивают среднюю величину этапа m) с пороговой величиной отказа регулировочного клапана.

Другие цели, характеристики и преимущества изобретения будут видны из следующего описания, приведенного только в качестве неограничительного примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено следующее:

фиг. 1 - функциональная схема контрольно-измерительного устройства для двигателя с принудительным зажиганием, имеющего устройство рециркуляции выхлопных газов согласно варианту реализации данного изобретения,

фиг. 2 - развернутая функциональная схема средств выполнения итерации контрольно-измерительного устройства на фиг. 1,

фиг. 3 - способ контроля, включающий в себя несколько итераций согласно варианту реализации данного изобретения,

фиг. 4 - детально выполнения итерации способа контроля, приведенного на фиг. 3,

фиг. 5 - деталь этапа расчета опережения зажигания способа контроля, приведенного на фиг. 3.

На фиг. 1 представлена функциональная схема контрольно-измерительного устройства для двигателя внутреннего сгорания 2.

Двигатель внутреннего сгорания 2 имеет поршень 3а, перемещающийся внутри цилиндра 3b, до границы с камерой сгорания 3с.

Поршень 3а связан с шатуном 4, соединенным с коленчатым валом 5. Двигатель 2, кроме этого, имеет трубопровод подачи топлива 6 и выхлопную трубу 7, которые, при этом, соединены с камерой сгорания 3с.

Двигатель 2 имеет два клапана 8, способных перекрывать отверстия трубопроводов 6 и 7. Двигатель имеет также свечу зажигания 9.

Зажигание свечи зажигания управляется механизмом установки опережения зажигания 10, посредством которого устанавливается величина опережения зажигания AV_AP. Механизм установки опережения зажигания 10 имеет датчик детонации 11, способный обнаружить появление феномена детонации в двигателе 2. Механизм установки опережения зажигания 10 может рассчитать оптимальную величину опережение зажигания AV_OPT, то есть наиболее значимую величину установленного опережения зажигания, которая устраняет риск возникновения детонации.

Конкретно механизм установки опережения зажигания 10 тестирует несколько использованных величин опережения зажигания AV_AP, обнаруживает или не обнаруживает сигнал S_PINKING обнаружения детонации с помощью датчика 11 и определяет оптимальную величину опережения зажигания AV_OPT.

Двигатель 2 имеет, кроме всего прочего, устройство рециркуляции 12 выхлопных газов, состоящее из трубопровода 14 рециркуляции выхлопных газов, соединенный с одной стороны с выхлопной трубой 7, с другой стороны, с трубопроводом подачи топлива 6. Трубопровод 14 снабжен управляющим клапаном 13 рециркуляции выхлопных газов, для того, чтобы контролировать количество выхлопных газов, выведенных в воздух, попавший в камеру внутреннего сгорания 3с.

Двигатель 2 также снабжен первыми измерительными средствами 15 для измерения своей скорости вращения R_M и вторыми измерительные средствами 16 для измерения величины своей нагрузки C_M. Контрольно-измерительное устройство 1 имеет первые средства управления 17, способные регулировать открытие управляющего клапана 13, посылая изменяющийся сигнал CMD. Он также имеет картографию 18, в которую занесены теоретические величины опережения зажигания AV_TH в соответствии с сигналами режима двигателя R_M и нагрузки двигателя C_M, вырабатываемые соответственно первыми измерительными средствами 15 и вторыми измерительными средствами 16, без учета рециркуляции выхлопных газов. Кроме того, контрольно-измерительное устройство 1 имеет вычислительные средства 19, с помощью которых вычисляется диагностический критерий Cr_DIAG рабочего состояния управляющего клапана 13. Для этого, вычислительные средства 19 собирают сигнал оптимального опережения зажигания AV_OPT, определяемый механизмом установки опережения зажигания 10 и сигнал теоретического опережения зажигания AV_TH, определяемый по картографии 18.

Сравнивающее устройство 20 высчитывает разницу между двумя сигналами AV_OPT и AV_TH, называемую диагностическим критерием Cr_DIAG. Если теоретическая величина опережения зажигания AV_TH рассчитывается из одиночных сигналов режима R_M двигателя и нагрузки C_M двигателя, то в случае, когда управляющий клапан закрыт, её рассматривают как оптимальную величину опережения зажигания.

Таким образом, сравнивая оптимальную величину AV_OPT опережения зажигания для одного и того же режима работы двигателя и теоретическую величину AV_TH опережения зажигания, можно получить данные по отказу управляющего клапана 13. Например, если подается команда закрыть клапан 13, оптимальная величина AV_OPT опережения зажигания должна быть практически равна теоретической величине AV_TH опережения зажигания. Иначе говоря, диагностический критерий Cr_DIAG практически равен нулю. Если этого не случается, и он превышает некоторую пороговую величину, налицо факт отказа запирающей и отпирающей системы управляющего клапана 13. В другом случае фиг. 1 можно передать команду управляющему клапану 13 оставаться в открытом состоянии. В этом случае диагностический критерий Cr_DIAG сравнивается с пороговой величиной безотказности S_NONDEF. Если Cr_DIAG не превышает пороговую величину безотказности, это означает, что оптимальная величина AV_OPT опережения зажигания в том случае, когда клапан 13 открыт, очень близка к теоретической величине AV_TH опережения зажигания, а это значит, что имеется отказ управляющего клапана 13.

В этой связи контрольно-измерительное устройство 1 содержит сравнительные средства 21 для сравнения диагностического критерия Cr_DIAG с несколькими пороговыми величинами такими, как пороговая величина безотказности S_NONDEF, о которой говорилось выше. Существуют несколько ситуаций контроля, например, в открытом положении, закрытом положении, полуоткрытом положении и т.д. Для обнаружения отказа управляющего клапана 13 во время упомянутой ситуации сравнительные средства 21 для каждого из этих положений имеют соответствующую пороговую величину отказа или соответствующую пороговую величину безотказности. Сравнительные средства 21 способны выдавать сигнал DEF обнаружения отказа. В случае отказа сигнал DEF равен 1, в противном случае он будет равен 0.

Устройство 1 может диагностировать рабочее состояние управляющего клапана 13, когда имеются в наличии диагностические условия, в частности для каждого момента режима работы двигателя, при условии, что режим работы и нагрузка двигателя будут неизменными в течение периода, примерно равного величине времени, необходимого для осуществления контроля рабочего состояния регулировочного клапана 13. Счётно-измерительное устройство 1 также имеет вторые вычислительные средства 22, которые предназначены для определения наличия этих диагностических условий. Вычислительные средства 22 в случае, если этих условий для диагностики в наличии нет, издают запрещающий сигнал INHIB, предназначенный для вычислительных средств 19 и сравнительных средств 21. Таким образом, вычислительные средства 22 препятствую вычислению и отправлению сигнала диагностического критерия Cr_DIAG и препятствуют посылке сигнала DEF поиска отказа. Для того, чтобы определить нужно или не нужно посылать сигнал INHIB, вторые вычислительные средства 22 анализирую сигналы режима работы двигателя R_M и нагрузки двигателя C_M в течение времени опрашивания Tsmp. Вторичные вычислительные средства 22 способны, в частности, обнаружить, выходят ли упомянутые сигналы R_M и C_M соответственно за рамки допустимого предел ε_r режима работы двигателя и за рамки допустимого предел ε_c в период Tsmp.

Устройство 1 имеет, кроме этого, средства выполнения итераций 23, позволяющие реализацию нескольких проверок рабочего состояния регулировочного клапана 13. Отсюда, как результат, большая надежность контрольно-измерительного устройства. Эти средства выполнения итерации 23 способны взаимодействовать со средствами управления 17, картографией 18, вычислительными средствами 19 и сравнивающими средствами 21 для реализации многократного контроля величины сигнала DEF. Далее, они определяют сигнал тревоги S_ALERT, предназначенный средствам вывода данных на дисплей 27, с помощью которых водитель оповещается об отказе в регулирующем устройстве 12 выхлопных газов своего автотранспортного средства.

Фиг. 2 представляет детально средства выполнения итерации 23. Средства выполнения итерации 23 позволяют выполнять несколько повторов контроля функционального состояния регулировочного клапана 13 для того, чтобы подать сигнал тревоги при малейшем намёке на отказ. Средства выполнения итерации 23, в связи с этим, способны принимать сигнал обнаружения отказа DEF и сигнала N_ITER. Этот последний сигнал соответствует числу повторов, требуемому для направления сигнала отказа в работе регулировочного клапана 13. Он является заранее предусмотренным параметром и включен в систему конструктором автотранспортного средства. Средства выполнения итерации 23 содержат счетчик 24, второе сравнительное устройство 25 и третьи вычислительные средства 26.

Счетчик 24 предназначен для подсчитывания количества повторов уже сделанных с начала момента установки в рабочее положение. Таким образом, с момента начала работы контрольно-измерительного устройства и по завершении каждого повтора вычислительные средства 26 направляют соответственно на счетчик 24 сигнал ZER и сигнал INC. Счетчик 24 способен определить и запомнить величину VR. Когда счетчик 24 получает сигнал ZER, он приводит её к нулю. Каждый раз, когда он получает сигнал INC, он добавляет к ней единицу и пунктуально направляет сигнал VR на адрес сравнительного устройства 25.

Сравнительное устройство 25 сравнивает величину VR и количество выполнения итераций N_ITER и вырабатывает сигнал S_ITER или сигнал S_END. Так как сигнал VR является всегда меньше сигнала N_ITER, вырабатывается сигнал S_ITER. Как только достигается равенство двух сигналов VR и N_ITER или сигнал N_ITER становится больше величины VR, вырабатывается сигнал S_END.

Вычислительные средства 26 способны направлять сигнал активации S_ACT средствам управления 17, картографии 18, вычислительным средствам 19 и сравнительными средствами 21 для того, чтобы привести в действие контроль рабочего состояния управляющего клапана 13. В результате получается величина сигнала DEF, полученная средствами 26. В ходе получения сигнала DEF средства 26 направляют сигнал INC на счетчик 24.

Необходимо помнить, что вычислительные средства 26 обрабатывают сигналы S_ITER и S_END, выданные сравнивающим устройством 25. С одной стороны, когда сигнал S_ITER выдается сравнительным устройством 25, средства 26 выдают сигнал S_ACT, фиксируют величину сигнала DEF в памяти хранилища, потом выдают сигнал INC. С другой стороны, после получения сигнала S_END вычислительные средства 26 рассчитывают среднюю величину сигналов DEF, фиксированных в памяти хранилища. Они сравнивают её с пороговой величиной аварийного сигнала и выдают аварийный сигнал S_ALERT, если эта средняя величина превосходит пороговую величину. В этом случае больше нельзя суммировать повторы и контроль рабочего состояния регулировочного клапана 13 прекращается. Чтобы возобновить контроль, вычислительные средства 26 выдают сигнал ZER.

Фиг. 3 представляет способ контроля двигателя внутреннего сгорания, имеющий несколько повторов, с помощью контролирующего устройства, которое представлено на фиг. 1.

Способ контроля начинается с первой фазы А, в ходе которой выдается сигнал ZER. Эта фаза может быть выполнена с помощью третьих вычислительных средств 26 средств выполнения итерации 23 контрольно-измерительного устройства. Она запускается с помощью компьютера, установленного в автотранспортном средстве. Эта фаза автоматически запускает фазу В, в ходе которой переменная величина VR, находящаяся в счетчике 24, принимает величину 0.

После этого наступает фаза тестирования С, в ходе которой с помощью сравнительного устройства 25 сравниваются фиксируемая величина VR и запрограммированное число выполнения итераций N_ITER. В этом примере N_ITER = 10, в то время как VR = 0. Тогда величина VR < N_ITER. Следовательно, применяются фазы ветви, связанной с ответом «ДА».

Следовательно, применяется фаза D, в ходе которой выдается сигнал S_ITER. Эта фаза D влечет за собой фазу Е, которая реализуется вычислительными средствами 26. Во время этой фазы Е сигнал активации S_ACT направляется средствам управления 17, картографии 18, вычислительным средствам 19 и сравнительными средствам 21. В результате эти четыре составляющие начинают функционировать и осуществлять контроль работы регулировочного клапана 13. В соответствии с этой фазой, если обнаруживается отказ, сигнал DEF равен 1, в противном случае сигнал DEF будет равен 0. В течение следующей фазы F вновь получают сигнал DEF.

Следующая фаза G предназначена для складирования величины сигнала DEF в память хранилища. В этом примере величина сигнала DEF связана с переменной величиной сигнала DEF_VR, то есть в данном случае с величиной сигнала DEFo. Во время фазы Н к величине VR добавляют единицу, то есть высчитывают результат операции VR + 1, затем добавляют его к переменной величине VR. Эта последовательность фаз от С до Н называется повтор. Стало быть, по истечении этого первого повтора VR = 1.

Таким образом, как это видно на фиг. 3, фаза С повторяется. Принимая во внимание, что величина VR равна 1, на вопрос «VR < N_ITER?» дается утвердительный ответ и фазы D, E, F, G и H применяются так, как они были описаны, с той разницей, что величина VR равна 1 до фазы Н. Во время фазы Н эта величина становиться равной 2 и уже складируется какая-то величина DEF₁.

Эти фазы применяются до десятого повтора, по окончанию которого имеется величина VR = 10. Ответ на вопрос фазы С будет, следовательно, «нет» и идет переход к фазе I, которая заключается в выработке сигнала S_FIN. Это приводит в действие фазу J, которая заключается в вычислении средней величины из таблицы величин DEFi, то есть таблицы десяти величин {DEFi / 0 ≤ i < 9}, вычисленных с помощью вычислительных средств 26.

Во время тестирующей фазы К эта средняя величина сравнивается с заданной пороговой величиной, например 0,7. Если ответ будет «да», то осуществляется переход к фазе L, за которой следует фаза М. Если ответ будет «нет», то переход осуществляется непосредственно к этой фазе М.

Фаза L заключается в выработке сигнала опасности S_ALERT, адресованного средствам вывода данных на дисплей 27.

Фаза М предназначена для стирания всех величин из памяти, в частности величины VR и DEFi.

Фиг. 4 представляет деталь фазы Е способа, представленного на фиг. 3. Эта фаза, как указывалось ранее, заключается в выработке при помощи средств выполнения итерации 23 сигнала S_ACT, адресованного средствам управления 17, картографии 18, вычислительным средствам 19 и сравнительным средствам 21. Это влечет за собой комплекс значений, который вытекает из величины сигнала DEF обнаружения отказа регулировочного клапана. 13.

Фаза Е начинается, таким образом, с этапа El выработки сигнала S_ACT. За этим этапом следует этап E2, который вызывает принудительное закрытие или открытие регулировочного клапана 13, путем направления средствами управления 17 сигнала CMD. В этом примере открытие регулировочного клапана 13 провоцируется.

Следующий этап E3 заключается в расчете оптимальной величины опережения зажигания AV_OPT. Этот расчет производится с помощью механизм установки опережения зажигания 10. Оптимальное опережение AV_OPT зажигания в тоже время подается на свечу зажигания 9.

В течение этапа Е4 измеряется режим R_M и нагрузка двигателя C_M.

Для этого используются датчики 15 и 16. Затем, в ходе этапа Е6 используются величины R_M и C_M которые вычислили для того, чтобы определить теоретическую величину опережения зажигания AV_TH, потом следует этап Е6, который имеет целью вычислить диагностический критерий Cr_DIAG, который в нашем примере равен разнице между оптимальной величиной опережения зажигания AV_OPT и теоретической величиной опережения зажигания AV_TH.

Потом переходят к этапу тестирования Е7, в ходе которого задается вопрос «Cr_DIAG < S_NONDEF?». Следует учесть, что S_NONDEF является пороговой величиной безотказности и что отказ регулировочного клапана 13 происходит, если величина диагностического критерия Cr_DIAG меньше пороговой величины S_NONDEF.

Соответственно, если имеется ответ «да», то переходят к этапу Е8, в ходе которого величина сигнала DEF становится равной 1. Если имеет ответ «нет», применяется этап Е9, в ходе которого величина сигнала DEF становится равной 0.

Фиг. 5 представляет способ получения сигнала оптимального опережения зажигания AV_OPT с помощью устройства управления 10 на этапе Е3 фазы Е способа, представленного на фиг. 3.

Этот этап начинается на подэтапе Е31, который состоит в том, чтобы определить применённую величину опережения зажигания AV_AP. В этом примере используют теоретическую величину опережения зажигания AV_TH, вычисленную по картографии 18.

Затем применяют подэтап тестирования Е32, используя датчик детонации 11 механизм установки 10 опережения зажигания. Этот подэтап заключается в обнаружении или необнаружении появления феномена детонации. Если да, то используют подэтап Е33. Если нет, применяется подэтап Е36. Если теоретическая величина опережения зажигания AV_TH соответствует величине опережения зажигания, адаптированной к условиям работы двигателя без учета рециркуляции выхлопных газов, можно будет заметить, что появления детонации в ходе этапа Е32 маловероятно. Задачей является оградить себя от вредного феномена, коим является детонация, прежде чем начать постепенно увеличивать применяемую величину опережения зажигания AV_AP.

Подэтап E33 состоит в том, чтобы вычислить результат операции AV_AP - AV_INC, где AV_INC, соответствует углу изменения опережения зажигания, величина которого предопределена заранее и введена в устройство изготовителем автотранспортного средства.

Затем, результат операции вводится в переменную величину опережения зажигания AV_AP, применяемою для свечи зажигания 9. Следующий подэтап тестирования E34 заключается в обнаружении присутствия детонации в двигателе с помощью всё того же датчика 11. Если феномен детонации обнаруживают, повторяют подэтап Е33. Если не обнаруживают, переходят в подэтапу Е35. Этот подэтап Е35 состоит в том, чтобы давать переменной величине AV_OPT величину опережения зажигания AV_AP, примененную в ходе последнего приведения в действие подэтапа Е34.

Подэтап Е36 состоит в том, чтобы, таким же образом, вычислить результат операции AV_AP + AV_INC и ввести результат в переменную величину AV_AP. Это приведет к новому подэтапу тестирования Е37, в котором задается вопрос, имеет или не имеет место появление феномена детонации. Если детонация не обнаружена, подэтап Е34 проводится снова. Если обнаруживают появление феномена детонации, переходят к подэтапу Е38. Этот этап состоит в том, чтобы дать переменной величине AV_OPT величину результата операции AV_AP - AV_INC.

Таким образом, независимо от того, обнаружен или не обнаружен во время этапа Е32 феномен детонации, оптимальной величиной AV_OPT опережения зажигания всегда будет при отсутствии наличия детонации наибольшая примененная величина опережения зажигания AV_AP.

Таким образом, при помощи такого контрольно-измерительного устройства, как описано выше, возможно обнаружить отказ управляющего клапана устройства рециркуляции выхлопных газов двигателя с принудительным зажиганием в любой момент его работы. Преимуществом такого устройства, кроме того, является то, что оно не требует дополнительного датчика, так как оно использует датчики, которые обычно уже установлены на большинстве автотранспортных средствах.

Изобретение относится к контролю рабочего состояния устройства рециркуляции выхлопных газов (EGR) в двигателе с принудительным зажиганием, в особенности контроля износа открытия и закрытия клапана управления рециркуляцией выхлопных газов. Технический результат заключается в определении отказа клапана рециркуляции выхлопных газов. Предложено контрольно-измерительное устройство (1), содержащее: первые средства управления (17), осуществляющие принудительное открытие и закрытие регулировочного клапана (13), картографическую схему (18), на которую нанесены величины теоретического опережения зажигания в соответствии с режимом работы двигателя и нагрузки двигателя, первые вычислительные средства (19) для вычисления диагностического критерия в зависимости от теоретической величины опережения зажигания, выбранной из картографии (18), и оптимальной величины опережения зажигания, сравнительные средства (21) для сравнения диагностических показателей с пороговой величиной отказа регулировочного клапана. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Контрольно-измерительное устройство (1) для двигателя (2) внутреннего сгорания, при этом двигатель (2) содержит по меньшей мере одну свечу зажигания (9), механизм (10) установки опережения зажигания, предназначенный для определения и осуществления установки оптимального опережения зажигания свечи зажигания (9), устройство (12) рециркуляции выхлопных газов, имеющее один регулировочный клапан (13) рециркуляции выхлопных газов, при этом контрольно-измерительное устройство содержит:

- первые средства управления (17), предназначенные для осуществления открытия и закрытия регулировочного клапана (13),

- картографию (18), на которую нанесены величины теоретического опережения зажигания в соответствии с режимом работы двигателя (2) и нагрузки двигателя (2),

- первые вычислительные средства (19), предназначенные для вычисления диагностического критерия в зависимости от теоретической величины опережения зажигания, выбранной из картографии (18), и оптимальной величины опережения зажигания,

- средства сравнения (21), предназначенные для сравнения диагностического критерия с пороговой величиной отказа регулировочного клапана (13).

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что механизм (10) установки опережения зажигания имеет датчик детонации (11), предназначенный для обнаружения детонации в двигателе (2).

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что оптимальная величина опережения, определенная механизмом (10), является наибольшей величиной опережения зажигания до момента выявления детонации датчиком детонации (11) в двигателе (2).

4. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что первые вычислительные средства (19) содержат первое сравнивающее устройство (20), у которого диагностический критерий равен разнице между оптимальным значением опережения зажигания и теоретическим значением опережения зажигания.

5. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно имеет вторые вычислительные средства (22), которые определяют, способны ли ранее собранные значения диагностического критерия вызывать отказ регулировочного клапана (13), если такого значения диагностического критерия в наличии нет, то используются первые вычислительные средства (19) и первые средства сравнения (21).

6. Устройство по п. 5, отличающееся тем, что диагностический критерий содержит по меньшей мере одно условие, выбранное между условием, касающимся режима работы двигателя (2), который должен быть постоянным в течение заданного промежутка времени, и условием, касающимся нагрузки двигателя, которая должна быть постоянной в течение определенного промежутка времени.

7. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства (27) вывода данных на дисплей для сообщения информации об отказе регулировочного клапана (13), если величина диагностического критерия превышает пороговую величину отказа.

8. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит средства выполнения итерации (23), включающие:

- счетчик (24), который сброшен на ноль в начале измерения и добавляет измеренное значение к предыдущему при каждой итерации,

- второе сравнивающее устройство (25), предназначенное для сравнения величины (VR), фиксируемой счетчиком, с заданным количеством итераций (N_ITER),

- третьи вычислительные средства (26), предназначенные для запоминания при каждой итерации вычисленного диагностического критерия, а также для вычисления средней величины диагностического критерия после завершения выполнения итераций (N_ITER) и сравнения её с пороговой величиной отказа регулировочного клапана (13).

9. Способ контроля двигателя (2) внутреннего сгорания с помощью устройства по п. 1, отличающийся тем, что выполняют следующие этапы:

a) изменяют положение регулировочного клапана (13),

c) определяют с помощью механизма опережения установки зажигания оптимальную величину опережения зажигания,

d) высчитывают диагностический критерий по теоретической величине опережения зажигания выбранной из картографии (18) и по оптимальной величине опережения зажигания,

e) диагностический критерий сравнивают с пороговой величиной отказа регулировочного клапана (13).

10. Способ контроля по п. 9, отличающийся тем, что дополнительно предусматривают первый этап, на котором определяют соблюдение диагностического критерия, включающий, по меньшей мере, условие, касающееся режима работы двигателя (2), который должен быть постоянным в течение заданного отрезка времени, и условие, касающееся нагрузки работы двигателя (2), которая должна быть практически постоянной в течение заданного отрезка времени.

11. Способ контроля по п. 9, отличающийся тем, что контрольно-измерительное устройство имеет средства вывода данных на дисплей, при этом последний этап этого способа контроля с помощью средств вывода данных на дисплей дает информацию об отказе регулировочного клапана (13), если величина диагностического критерия превышает пороговую величину отказа.

12. Способ контроля по п. 9, отличающийся тем, что механизм опережения зажигания имеет датчик детонации (11), предназначенный для обнаружения детонации в двигателе, при этом этап d) имеет следующие подэтапы:

p) с помощью величины объема выхлопных газов, помещенных в трубопровод подачи топлива, определяют начальную величину опережения зажигания применительно к свече зажигания,

q) если датчик детонации (11) обнаруживает детонацию, то осуществляют переход к этапу t),

r) опережение зажигания увеличивают на заданную величину, и эту новую величину опережения применяют в системе зажигании двигателя (2),

s) осуществляют возврат к подэтапу q),

t) использованную величину опережения зажигания поддерживают неизменной, и оптимальную величину опережения зажигания определяют как равную этой величине.

13. Способ контроля с помощью контрольно-измерительного устройства по п. 1, отличающийся тем, что контрольно-измерительное устройство снабжено средствами итерации, при этом выполняют следующие этапы:

h) счетчик (24) приводят к нулю,

i) выполняют этапы a) – d) способа контроля по п. 9,

j) фиксируют величину диагностического критерия, полученного в ходе этапа i),

k) добавляют величину (VR), фиксируемую счетчиком (24),

1) величину (VR), фиксируемую счетчиком, сравнивают с числом итераций, и если она меньше или равна числу итераций, осуществляют возврат к этапу i),

m) рассчитывают среднюю величину диагностического критерия, зафиксированного в течение этапов j) - 1),

n) сравнивают среднюю величину этапа m) с пороговой величиной отказа регулировочного клапана (13).