СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ЭТАНОЛА В ТОПЛИВЕ ПРИ ПОМОЩИ ДАТЧИКА КИСЛОРОДА (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2019 года по МПК F02D19/08 F02D41/14 G01M15/10 F02D41/24 

Ссылки на родственные заявки

Настоящая заявка частично продолжает заявку на изобретение С.Ш.А. №14/151,574 «Способ определения содержания этанола в топливе при помощи датчика кислорода» зарегистрированную 9 января 2014 года, содержание которой в полном объеме и во всех отношениях включено в настоящее изобретение путем ссылки.

Уровень техники

Датчики впускных или отработавших газов могут быть приведены в действие для обеспечения индикации содержания разнообразных компонентов отработавшего газа. Например, в заявке С.Ш.А. 20120037134 раскрывается обнаружение разбавления на впуске двигателя с использованием датчика содержания кислорода во впускном воздухе. В альтернативных подходах разбавление в двигателе может быть оценено с помощью датчика содержания кислорода в отработавших газах. Оцененное разбавление в двигателе может быть использовано для регулирования разнообразных параметров работы двигателя, таких как подача топлива и воздушно-топливное отношение. Другим примером является заявка С.Ш.А. 5,145,566, раскрывающая обнаружение содержание воды в отработавших газах с использованием датчика содержания кислорода в отработавших газах. В альтернативных подходах с использованием датчика содержания кислорода во впускном воздухе можно оценить содержание воды в отработавших газах, рециркулирующих во впуск двигателя (рециркуляция отработавших газов (РОГ)). Оцененное с использованием датчика кислорода впускного или отработавшего газа содержание воды может быть использовано в процессе работы двигателя для нахождения значения влажности окружающего воздуха. Кроме этого, содержание воды может быть использовано для нахождения значения содержания спирта в сжигаемом в двигателе топливе.

Тем не менее, авторы настоящего изобретения выявили, что датчики кислорода (как датчики содержания кислорода во впускном воздухе, так и датчики содержания кислорода в отработавших газах) могут иметь значительную изменчивость в показаниях. Например, без какой-либо компенсации изменчивость измерений кислорода датчиком может доходить до 15%. Эта изменчивость выходного сигнала датчика может приводить к существенной ошибке измерения содержания спирта в топливе и разбавления в двигателе. Например, из-за изменчивости датчика может изменяться передаточная функция содержания спирта (используемая для оценивания содержания спирта в топливе по выходному сигналу датчика кислорода). Если использовать известную передаточную функцию для номинального датчика, то содержание спирта в топливе можно недооценить или переоценить. Следовательно, для того, чтобы корректно измерить содержание спирта в топливе, нужно скомпенсировать эту изменчивость в показаниях, которая зависит не только от возраста датчика, но также от условий окружающей среды (в частности, от уровней влажности окружающей среды), но также и от присутствия дополнительных разбавителей (таких как пары продувки или вентиляции картера).

Раскрытие изобретения

С вышеуказанными недостатками можно бороться, повышая точность оценивания содержания спирта в топливе с помощью датчика кислорода (во впускном воздухе или отработавших газах) за счет применения способа, лучше компенсирующего изменчивость в показаниях датчика.

Один из примеров способа включает в себя, при выбранных условиях, приведение в действие датчика кислорода при более низком напряжении, при котором молекулы воды не диссоциируют, для выработки первого выходного сигнала, и при более высоком напряжении, при котором молекулы воды полностью диссоциируют, для выработки второго выходного сигнала. Способ также включает в себя нахождение по первому и второму выходным сигналам поправочного коэффициента для датчика. Способ может также включать в себя регулирование параметра по содержанию спирта, причем содержание спирта в сжигаемом в двигателе топливе оценивают в совокупности по первому выходному сигналу и по найденному поправочному коэффициенту. Тем самым повышают надежность показаний датчика кислорода.

В указанном способе параметр может представлять собой требуемое воздушно-топливное отношение для сжигания в двигателе.

В указанном способе первый выходной сигнал может включать в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на приведение в действие при более низком эталонном напряжении, а второй выходной сигнал может включать в себя второй ток накачки, выработанный в ответ на приведение в действие при более высоком эталонном напряжении.

В указанном способе первый выходной сигнал может указывать содержание кислорода для влажного воздуха, а второй выходной сигнал может указывать увеличение содержания кислорода в результате диссоциации влажного воздуха, причем ток накачки для сухого воздуха может быть основан на отношении первого и второго выходных сигналов, и ток накачки для сухого воздуха может указывать содержание кислорода для сухого воздуха.

В одном примере при выбранных условиях датчик кислорода приводят в действие для определения показаний датчика кислорода, скорректированных для условий сухого воздуха. Например, когда газы продувки и вентиляции картера не подают во впускной коллектор двигателя, можно модулировать эталонное напряжение датчика содержания кислорода во впускном воздухе. Так, поправочный коэффициент может представлять собой поправочный коэффициент для сухого воздуха, компенсирующий изменчивость показаний датчика, и при этом нахождение поправочного коэффициента по первому и второму выходным сигналам может включать в себя нахождение поправочного коэффициента исходя из отношения выходного сигнала эталонного датчика к отношению между первым и вторым выходными сигналами.

В указанном способе эталонная передаточная функция содержания спирта датчика может быть основана на выходном сигнале эталонного датчика.

В указанном способе оценивание содержания спирта в топливе, как по первому выходному сигналу, так и по найденному поправочному коэффициенту может включать в себя: регулирование эталонной передаточной функции содержания спирта датчика по найденному поправочному коэффициенту; и применение отрегулированной передаточной функции содержания спирта к первому выходному сигналу датчика.

В указанном способе датчик кислорода может представлять собой универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах, связанный с выпускным коллектором двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов.

В указанном способе выбранные условия могут включать в себя условия без снабжения двигателя топливом, и при этом условия без снабжения двигателя топливом могут включать в себя событие выключения подачи топлива при замедлении.

В указанном способе датчик кислорода может представлять собой датчик содержания кислорода во впускном воздухе, связанный с впускным коллектором двигателя выше по потоку от впускного компрессора.

В указанном способе выбранные условия могут включать в себя включение в работу РОГ и отсутствие приема во впускном коллекторе газов продувки или газов вентиляции картера.

Альтернативно, в осуществлениях, где датчик кислорода является датчиком кислорода в отработавших газах, выбранные условия могут включать в себя условия без снабжения двигателя топливом, например, выключение подачи топлива при замедлении (ВПТ). В частности, эталонное напряжение датчика кислорода можно поднять с первого, более низкого значения, при котором выходной сигнал (например, ток накачки) представляет собой показание кислорода во влажных условиях, до второго, более высокого значения, при котором выходной сигнал (например, ток накачки) датчика характеризует увеличение содержания кислорода в результате полной диссоциации влаги. Затем, исходя из отношения первого и второго выходных сигналов можно определить ток накачки для сухого воздуха, причем ток накачки для сухого воздуха является индикатором, показывающим содержание кислорода в сухом воздухе. Показание содержания кислорода для сухого воздуха (то есть отношение между первым и вторым выходными сигналами) затем используют для корректировки передаточной функции содержания спирта. Затем скорректированную передаточную функцию и показание (первый выходной сигнал) содержания кислорода для влажного воздуха можно использовать для оценивания содержания спирта в топливе. Оценку содержания спирта в топливе можно затем использовать для оценивания параметра работы двигателя, например требуемого для сжигания топлива воздушно-топливного отношения. Например, по оцененному содержанию спирта в топливе контроллер может регулировать коррекцию воздушно-топливного отношения.

Таким образом, другой вариант способа включает в себя, в условиях без снабжения двигателя топливом, подачу на датчик содержания кислорода в отработавших газах как первого, более низкого напряжения, при котором молекулы воды не диссоциируют, так и второго, более высокого напряжения, при котором молекулы воды полностью диссоциируют. Способ также включает в себя нахождение поправочного коэффициента для датчика исходя из отношения первого и второго выходных сигналов, выработанных при подаче первого и второго напряжений соответственно, и оценивание содержания этанола в сжигаемом в двигателе топливе путем применения найденного поправочного коэффициента к передаточной функции, основанной на первом выходном сигнале.

В одном из вариантов указанного способа условия без снабжения двигателя топливом могут включать в себя событие выключения подачи топлива при замедлении, а способ может также включать в себя регулирование параметра работы двигателя по оцененному содержанию этанола в топливе, и при этом параметр может включать в себя воздушно-топливное отношение для сжигания.

В другом из вариантов указанного способа первый выходной сигнал может включать в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на подачу первого, более низкого напряжения, а второй выходной сигнал может включать в себя второй ток накачки, выработанный в ответ на подачу второго, более высокого напряжения, причем первый и второй выходные сигналы указывают количество кислорода во влажном воздухе, и при этом первое, более низкое напряжение ниже среднего напряжения, а второе, более высокое напряжение выше среднего напряжения, среднее напряжение вырабатывает третий ток накачки, указывающий количество кислорода в сухом воздухе.

В еще одном варианте указанного способа датчик содержания кислорода в отработавших газах может быть размещен выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов и выше по потоку от входа канала РОГ, выполненного с возможностью рециркуляции остатков отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя.

Таким образом, можно эффективнее находить изменчивость в показаниях датчика содержания кислорода во впускном воздухе или датчика содержания кислорода в отработавших газах, включая вариацию в результате старения датчика. При нахождении изменчивости устраняется необходимость применения компенсационного резистора, выполненного с возможностью компенсации изменчивости в показаниях, что дает преимущества в снижении стоимости и снижении количества компонентов. Используя для корректировки передаточной функции оценку содержания кислорода для сухого воздуха с помощью датчика содержания кислорода, можно снизить нерегулярности оценки содержания этанола в топливе. Повышается надежность показаний датчика в целом. Также повышается точность оценивания содержания спирта в топливе по выходному сигналу датчика кислорода. За счет того, что выходной сигнал датчика и оценку содержания спирта в топливе используют для регулирования разнообразных параметров работы двигателя, улучшаются эксплуатационные характеристики двигателя в целом.

В еще одном примере способ включает в себя, когда газы продувки и вентиляции картера не подают в двигатель, подачу на датчик содержания кислорода во впускном воздухе первого, более низкого напряжения, при котором молекулы воды не диссоциируют и второго, более высокого напряжения, при котором молекулы воды полностью диссоциируют. При этом способ также включает в себя нахождение поправочного коэффициента для датчика исходя из отношения первого и второго выходных сигналов, выработанных при подаче первого и второго напряжений соответственно, и оценивание содержания этанола в сжигаемом в двигателе топливе путем применения найденного поправочного коэффициента к передаточной функции, основанной на первом выходном сигнале.

В одном из вариантов указанного способа первый выходной сигнал может включать в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на подачу первого, более низкого напряжения, первый выходной сигнал указывает количество кислорода во влажном воздухе, а второй выходной сигнал может включать в себя второй ток накачки, выработанный в ответ на подачу второго, более высокого напряжения, второй выходной сигнал указывает увеличение содержания кислорода в результате диссоциации влаги, и при этом отношение между первым и вторым выходными сигналами указывает содержание кислорода в сухом воздухе.

В другом варианте указанного способа датчик содержания кислорода во впускном воздухе может быть размещен выше по потоку от впускного дросселя, и ниже по потоку от выхода канала РОГ, выполненного с возможностью рециркуляции остатков отработавшего газа из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя.

В еще одном варианте указанный способ также включает в себя оценивание расхода РОГ в канал РОГ по отрегулированному выходному сигналу датчика содержания кислорода во впускном воздухе, основанному на выходном сигнале датчика содержания кислорода во впускном воздухе и найденном поправочном коэффициенте.

Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут описаны подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия. Также, вышеизложенные результаты были получены авторами настоящей заявки и не должны признаваться известными.

Краткое описание чертежей

На фиг. 1 схематически показан двигатель, содержащий датчик содержания кислорода в отработавших газах и датчик содержания кислорода во впускном воздухе.

На фиг. 2 схематически показан пример датчика кислорода.

На фиг. 3 показана блок-схема алгоритма точного оценивания количества содержащегося в топливе спирта при корректировке передаточной функции содержания спирта от эффектов вариации показаний датчика кислорода.

На фиг. 4 показаны на графике выходные сигналы датчика кислорода в зависимости от подаваемого напряжения при различной влажности.

На фиг. 5 показан график, иллюстрирующий влияние изменчивости в показаниях датчика кислорода на оценку содержания этанола в топливе.

На фиг. 6 показана блок-схема алгоритма управления двигателем по выходному сигналу датчика содержания кислорода во впускном воздухе или датчика содержания кислорода в отработавших газах.

Осуществление изобретения

Нижеследующее описание относится к способу определения количества спирта в топливной смеси (например, этанола с бензином) по выходным сигналам датчика впускного воздуха или датчика отработавших газов, например, датчика кислорода. Например, датчик можно приводить в действие с подачей первого, более низкого напряжения для получения первого выходного сигнала, указывающего на содержание кислорода во влажном воздухе. Затем датчик можно приводить в действие с подачей второго, более высокого напряжения для получения второго выходного сигнала, указывающего на содержание кислорода во влажном воздухе, когда вся влага воздуха диссоциировала на датчике кислорода. Подача промежуточного напряжения, среднего по величине между первым, более низким напряжением, и вторым, более высоким напряжением, может выработать выходной сигнал датчика кислорода, указывающий на содержание кислорода в сухом воздухе, когда произошла частичная диссоциация влаги. После этого содержание кислорода в сухом воздухе может быть оценено исходя из отношения первого и второго выходных сигналов. Передаточная функция содержания спирта может быть скорректирована по оцененному показанию содержания кислорода в сухом воздухе, после чего по скорректированной передаточной функции содержания спирта можно скорректировать первый выходной сигнал для выведения значения количества спирта во впрыскиваемом в двигатель топливе. Таким образом, можно снизить изменчивость показаний разных датчиков кислорода, чтобы достичь более точных показаний содержания спирта в топливе. В одном примере по обнаруженному количеству спирта в топливе можно отрегулировать параметры работы двигателя, такие как установка момента зажигания и/или количество впрыскиваемого топлива. В результате, несмотря на изменяющееся количество содержащегося в топливе спирта можно добиться того, что эксплуатационные характеристики двигателя, топливная экономичность и/или выбросы в атмосферу могут быть сохранены на одном уровне или могут даже быть улучшены.

На фиг. 1 схематически изображен один цилиндр многоцилиндрового двигателя 10, который может входить в состав движительной системы автомобиля. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере частично, посредством системы управления, содержащей контроллер 12, и посредством команды оператора 132 автомобиля через устройство 130 ввода. В настоящем примере устройство 130 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования сигнала ПП, пропорционального положению педали. Камера 30 сгорания (т.е. цилиндр) двигателя 10 может содержать стенки 32 камеры и расположенный внутри поршень 36. Поршень 36 может быть связан с коленчатым валом 40 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 40 через промежуточную трансмиссионную систему может быть связан по меньшей мере с одним ведущим колесом автомобиля. Кроме того, для запуска двигателя 10 в работу, с коленчатым валом 40 через маховик может быть связан мотор стартера.

Камера 30 сгорания может принимать впускной воздух из впускного коллектора 44 через впускной канал 42, и может выпускать отработавшие газы через выпускной канал 48. Впускной коллектор 44 и выпускной канал 48 могут выборочно сообщаться с камерой 30 сгорания через соответствующий впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. В некоторых вариантах осуществления камера 30 сгорания может содержать два или более впускных клапанов и/или два или более выпускных клапанов.

В настоящем примере управление впускным клапаном 52 и выпускным клапаном 54 можно осуществлять соответствующими системами 51 и 53 кулачкового привода. Каждая из систем 51 и 53 кулачкового привода могут содержать один или несколько кулачков и могут использовать одну или несколько из следующих систем: систему переключения профилей кулачков (ППК), систему изменения фаз газораспределения (ИФГ), систему изменения синхронизации клапанов (ИСК) и/или систему изменения подъема клапанов (ИПК), которыми может управлять контроллер 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 52 и выпускного клапана 54 могут определять соответственно датчиками 55, 57 положения. В альтернативных вариантах осуществления впускным клапаном 52 и/или выпускным клапаном 54 могут управлять приведением в действие электрического привода клапана. К примеру, цилиндр 30 в альтернативном осуществлении может содержать впускной клапан, управляемый приведением в действие электрического привода клапана, и выпускной клапан, управляемый приведением в действие кулачка с привлечением систем ППК и/или ИФГ.

В некоторых осуществлениях каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или несколькими подающими в него топливо топливными форсунками. В качестве неограничивающего примера, показано, что цилиндр 30 включает в себя одну топливную форсунку 66. Топливная форсунка 66 показанная связанной с цилиндром 30 напрямую для снабжения его топливом пропорционально длительности импульса сигнала впрыска топлива (ИВТ), получаемого от контроллера посредством электронного привода 68. Таким образом, топливная форсунка 66 осуществляет известный прямой впрыск (также называемый здесь ПВ) топлива в цилиндр 30 сгорания.

Следует понимать, в альтернативном осуществлении, форсунка 66 может быть форсункой впрыска во впускной канал, обеспечивающей впрыск топлива во впускной канал выше по потоку от цилиндра 30. Также следует понимать, что цилиндр 30 может получать топливо от множества форсунок, например, от множества форсунок прямого впрыска, некоторого количества форсунок впрыска во впускной канал, или от сочетания некоторых количеств форсунок вышеуказанных типов.

Топливный бак в топливной системе 172 может вмещать виды топлива с различными качествами, например, с разным составом. Эти различия могут касаться различного содержания спирта, различных октановых чисел, различного тепла испарения, различных смесей топлива и/или сочетаний перечисленного и т.п. Двигатель может работать на спиртосодержащей топливной смеси, например, Е85 (содержащей примерно 85% этанола и 15% бензина) или М85 (содержащей примерно 85% метанола и 15% бензина). Альтернативно, двигатель может работать при других соотношениях бензина и этанола, содержащихся в топливном баке, в том числе и на 100% бензине и на 100% этаноле, и при изменяющихся соотношениях этих составляющих топлива, в зависимости от того, сколько этанола будет в топливе, которое зальет в бак оператор транспортного средства. Более того, характеристики топлива в топливном баке могут часто меняться. В одном примере в первый день водитель может залить в бак топливо марки Е85, на следующий день - марки Е50, а еще через день - марки Е50. В результате, состав топлива в топливном баке может изменяться динамически в зависимости от уровня и состава топлива, оставшегося в баке на момент дозаправки.

Результатом межсуточной неодинаковости дозаправки бака может стать часто меняющийся состав топлива в топливной системе 172, что повлияет на состав и/или качество топлива, подаваемого форсункой 66. Разнящиеся составы топлива, впрыскиваемые форсункой 66, могут в настоящем контексте считаться различными типами топлива. В одном примере, разные составы топлива количественно могут описываться их исследовательским октановым числом (ОЧИ), процентным содержанием спирта, процентным содержанием этанола и т.д.

Следует понимать, что хотя в одном осуществлении двигатель могут эксплуатировать при впрыске топлива переменного состава через форсунку прямого впрыска, в других осуществлениях двигатель могут эксплуатировать при использовании двух форсунок и при изменении относительного количества впрыска через каждую из форсунок. Также следует понимать, что при эксплуатации двигателя с наддувом от устройства наддува, такого как турбонагнетатель или компрессор наддува, предел наддува может быть повышен при повышении содержания спирта в топливе переменного состава.

Как показано на фиг. 1, впускной канал 42 может содержать дроссель 62, содержащий дроссельную заслонку 64. В данном частном примере, контроллер 12 может изменять положение дроссельной заслонки 64 посредством сигнала, подаваемого на электрический мотор или исполнительный орган, входящий в состав дросселя 62, в соответствии с конфигурацией, которую принято называть электронным дроссельным управлением (ЭДУ). Таким образом, дроссель 62 можно приводить в действие, чтобы изменять поток впускного воздуха, подаваемого в камеру 30 сгорания - один из цилиндров двигателя. Информация о положении дроссельной заслонки 64 могут передавать в контроллер 12 посредством сигнала положения дросселя (ПД). Впускной канал 42 может содержать датчик 120 массового расхода воздуха (МРВ) и датчик 122 давления воздуха в коллекторе (ДВК) для передачи в контроллер 12 соответствующих сигналов МРВ и ДВК.

В выбранных режимах работы, в ответ на сигнал опережения зажигания (03) от контроллера 12, система 88 зажигания может подать искру зажигания в камеру 30 сгорания. Хотя показаны компоненты искрового зажигания, в некоторых осуществлениях камера 30 сгорания или одна или несколько других камер сгорания двигателя 10 могут работать в режиме компрессионного зажигания, с искрой зажигания или без нее.

Показано, что выше по потоку от устройства 70 снижения токсичности отработавших газов к выпускному каналу 48 присоединен датчик 126 отработавших газов. Датчик 126 может представлять собой любой подходящий датчик для измерения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик, или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (ШКОГ), кислородный датчик с двумя состояниями (КОГ), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ), датчик оксидов азота, углеводорода или оксида углерода. Показано, что во выпускном канале 48, ниже по потоку от датчика 126 отработавших газов расположено устройство 70 снижения токсичности отработавших газов. Уствойство 70 может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКК), уловитель оксидов азота, другие разнообразные устройства снижения токсичности отработавших газов или сочетание указанных устройств. В некоторых вариантах осуществления при работе двигателя 10 могут осуществлять периодический сброс устройства 70 снижения токсичности выбросов путем установления по меньшей мере в одном цилиндре двигателя определенного воздушно-топливного отношения.

Согласно показанному на фиг. 1 примеру система также содержит датчик 127 впускного воздуха, связанный с впускным каналом 44. Датчик 127 может представлять собой любой подходящий датчик для измерения воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например, линейный кислородный датчик, или универсальный или широкодиапазонный датчик содержания кислорода в отработавших газах (ШКОГ), кислородный датчик с двумя состояниями (КОГ), нагреваемый датчик содержания кислорода в отработавших газах (НКОГ), датчик оксидов азота, углеводорода или оксида углерода.

Кроме того, в рассматриваемых вариантах осуществления, система рециркуляции отработавших газов (РОГ) может направлять нужную часть отработавших газов из выпускного канала 48 во впускной канал 44 через канал 140 РОГ. Контроллер 12 посредством клапана 142 РОГ может изменять количество газов РОГ, подаваемых во впускной канал 44. Кроме того, в канале 140 РОГ может быть установлен датчик 144 РОГ, который может обеспечивать индикацию одной или более из следующих величин: давления, температуры и концентрации отработавшего газа. В некоторых условиях система РОГ может быть использована для регулирования температуры воздушно-топливной смеси в камере сгорания, обеспечивая тем самым способ управления распределением зажигания в некоторых режимах сгорания. Кроме того, в некоторых условиях, часть газов горения могут удерживать или улавливать в камере сгорания за счет управления открытием и закрытием выпускного клапана, например управления механизмом изменения синхронизации клапанов.

Контроллер 12 на фиг. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство 102 (МПУ), порты 104 ввода/вывода (ВВОД/ВЫВОД), электронную среду хранения исполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере изображенную в виде чипа постоянного запоминающего устройства 106 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 108 (ОЗУ), энергонезависимое запоминающее устройство 110 (ЭЗУ) и шину данных. Дополнительно к тем сигналам, о которых говорилось выше, контроллер 12 может принимать различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, и эти сигналы могут включать в себя: сигнал МРВ от датчика 120 массового расхода воздуха; сигнал температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 112, связанного с рубашкой 114 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 118 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 40, сигнал ПД от датчика положения дроссельной заслонки; сигнал ДВК от датчика 122. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ.

Электронная среда хранения, выполненная в виде ПЗУ 106, может быть запрограммирована машиночитаемыми данными, представляющими собой инструкции, исполняемые микропроцессорным устройством 102 для реализации способов, описанных ниже, а также других вариантов, которые предполагаются, но конкретно не перечисляются.

Как говорилось выше, на фиг. 1 изображен только один цилиндр многоцилиндрового двигателя, при этом каждый цилиндр может аналогичным образом включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку, свечу зажигания и т.п.

На фиг. 2 схематически изображен пример осуществления датчика 200 кислорода, например, выполненного с возможностью измерения концентрации кислорода (O₂) в потоке впускного воздуха во впускном канале или в потоке отработавших газов в выпускном канале. Например, датчик 200 может функционировать как датчик 126 ШКОГ, описанный выше со ссылкой на фиг. 1. Датчик 200 содержит множество слоев одного или нескольких керамических материалов, уложенных друг на друга. В варианте осуществления по фиг. 2 пять керамических слоев обозначены как слои 201, 202, 203, 204 и 205. Среди этих слоев содержится один или более слоев твердого электролита, способного проводить кислород в ионной форме. В качестве некоторых примеров пригодных твердых электролитов можно назвать материалы на основе оксида циркония. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления может иметься нагреватель 207, расположенный в тепловом контакте со слоями для повышения ионной проводимости слоев. Хотя показанный датчик кислорода сформирован из пяти керамических слоев, следует понимать, что датчик кислорода может включать в себя и другое подходящее количество керамических слоев.

Слой 202 включает в себя материал или материалы, создающие диффузионный путь 210. Диффузионный путь 210 рассчитан с возможностью введения отработавших газов в первую внутреннюю полость 222 посредством диффузии. Диффузионный путь 210 может быть рассчитан с возможностью того, чтобы один или более компонентов впускного воздуха или отработавших газов, в том числе, анализируемое вещество (например, O₂), диффундировал во внутреннюю полость 222 с более ограничивающей скоростью, чем та, с которой анализируемое вещество может быть закачано или откачано парой электродов накачки 212 и 214. При этом можно достичь стехиометрического уровня O₂ в первой внутренней полости 222.

Датчик 200 также включает в себя вторую внутреннюю полость 224 внутри слоя 204, отделенную от первой внутренней полости 222 слоем 203. Вторая внутренняя полость 224 выполнена с возможностью поддержания постоянного парциального давления кислорода, соответствующего стехиометрическому условию, нипример, уровень кислорода, присутствующего во второй внутренней полости 224, равен тому, который бы имел отработавший газ, если бы воздушно-топливное отношение было бы стехиометрическим. Концентрацию кислорода во второй внутренней полости 224 поддерживают постоянным напряжением V_cp накачки. В данном примере вторая внутренняя полость 224 может называться эталонной ячейкой.

Пара измерительных электродов 216 и 218 расположена с возможностью сообщения с первой внутренней полостью 222 и с эталонной ячейкой 224. Пара измерительных электродов 216 и 218 регистрирует градиент концентрации, который может развиться между первой внутренней полостью 222 и эталонной ячейкой 224 за счет того, что концентрация кислорода во впускном воздухе или в отработавших газах будет выше или ниже стехиометрического уровня. Высокая концентрация кислорода может быть результатом обеднения впускного воздуха или смеси отработавших газов, а низкая концентрация кислорода может быть следствием обогащения смеси.

Пара электродов 212 и 214 накачки расположена с возможностью сообщения с внутренней полостью 222 и выполнена с возможностью электрохимически откачивать выбранную составляющую газа (например, O₂) из внутренней полости 222 через слой 201 наружу из датчика 200. Альтернативно, пара электродов 212 и 214 накачки может быть выполнена с возможностью электрохимически закачивать выбранный газ через слой 210 во внутреннюю полость 222. В данном примере пара электродов 212 и 214 накачки может быть названа ячейкой накачки кислорода.

Электроды 212, 214, 216 и 218 могут быть выполнены из разнообразных подходящих материалов. В некоторых вариантах осуществления электроды 212, 214, 216 и 218 по меньшей мере частично могут быть выполнены из материала, являющегося катализатором диссоциации молекулярного кислорода. Примерами таких материалов, среди прочего, являются электроды, содержащие платину и/или серебро.

Процесс электрохимической накачки кислорода из внутренней полости 222 или внутрь нее предусматривает подачу напряжения V_p на пару электродов 212 и 214. Напряжение V_p накачки, подаваемое на ячейку накачки кислорода, перекачивает кислород внутрь первой внутренней полости 222 или из нее с целью поддержания стехиометрического уровня кислорода в ячейке накачки полости. Результирующий ток I_p накачки пропорционален концентрации кислорода в отработавшем газе. Система управления (не показанная на фиг. 2) вырабатывает сигнал I_p тока накачки в зависимости от подаваемого напряжения V_p накачки, требующегося для поддержания стехиометрического уровня внутри первой внутренней полости 222. То есть, обеднение смеси приведет к откачке кислорода из внутренней полости 222, а обогащение смеси приведет к закачке кислорода во внутреннюю полость 222.

Следует понимать, что описанный здесь датчик кислорода является лишь одним из примеров осуществления датчика кислорода, и что другие осуществления датчиков кислорода могут иметь дополнительные и/или альтернативные отличительные признаки или конструкции.

Как конкретизируется далее по тексту, показанный на фиг. 2 датчик кислорода может быть предпочтительно использован для оценки точного количество спирта в сжигаемом в двигателе топлива независимо от изменчивости показаний датчика кислорода во впускном воздухе или отработавших газах. В частности, можно определить коррекцию передаточной функции содержания спирта, определив оценочное содержание кислорода в сухом воздухе исходя из отношения выходного сигнала датчика кислорода при первом, более низком напряжении, к выходному сигналу датчика кислорода при втором, более высоком напряжении. Затем для оценки содержания этанола в топливе, скорректированную передаточную функцию можно применить к показаниям содержания кислорода во влажном воздухе при первом, более низком напряжении.

На фиг. 3 показана блок-схема, иллюстрирующая алгоритм 300 точной оценки количества содержащегося в топливе спирта при коррекции передаточной функции содержания спирта от изменчивости показаний датчика кислорода, такого как описанный выше со ссылкой на фиг. 2 датчик 200 кислорода. В частности, алгоритм 300 определяет количество спирта, содержащегося во впрыскиваемом в двигатель топливе, определяя тем самым тип топлива, исходя из значений напряжений, подаваемых на ячейку накачки датчика пока существуют выбранные условия снабжения двигателя топливом, и из коррекции передаточной функции содержания спирта.

На этапе 310 алгоритма 300 определяют условия работы двигателя. Условия работы двигателя среди прочего могут включать в себя, например, воздушно-топливное отношение, объем поступающего в камеры сгорания потока РОГ и условия снабжения двигателя топливом.

После того, как определены условия работы двигателя, алгоритм 300 переходит на этап 312, на котором определяют, удовлетворены ли выбранные условия. Например, когда датчиком кислорода является датчик содержания кислорода во впускном воздухе, размещенный во впускном канале, то выбранные условия могут включать в себя задействованное состояние РОГ и отсутствие подачи во впускной коллектор газов продувки или вентиляции картера. В другом примере, когда датчиком кислорода является датчик содержания кислорода в отработавших газах, размещенный в выпускном канале, выбранные условия могут включать в себя условия без снабжения двигателя топливом. Условия без снабжения двигателя топливом включают в себя условия замедления транспортного средства и условия работы двигателя, при которых подачу топлива прерывают, но двигатель продолжает вращаться и по меньшей мере один впускной и один выпускной клапаны продолжают работать; то есть воздух протекает через один или несколько цилиндров, но топливо в цилиндры не впрыскивают. В условиях без снабжения двигателя топливом, его сжигания не производят и окружающий воздух может проходить через цилиндр от впуска до выпуска. Таким образом, датчик, такой как датчик содержания кислорода во впускном воздухе или датчик содержания кислорода в отработавших газах, может принимать окружающий воздух, на котором могут быть выполнены измерения, например, регистрация влажности окружающего воздуха.

Как было указано, к условиям без снабжения двигателя топливом может относиться, например, выключение подачи топлива при замедлении (ВПТЗ). ВПТЗ является реакцией на действие оператора педалью (например, в ответ на сброс газа водителем и тогда, когда автомобиль ускоряется больше, чем на величину порогового значения). Условия ВПТЗ могут повторяться в процессе одного ездового цикла, следовательно, на протяжении ездового цикла могут генерироваться многочисленные показатели влажности окружающего воздуха, например, при каждом условии ВПТЗ. Следовательно, по количеству содержащейся в отработанных газах воды можно точно идентифицировать тип топлива, несмотря на колебания влажности между ездовыми циклами или даже на протяжении одного ездового цикла.

Как показано на фиг. 3, если определяют, что выбранные условия работы не удовлетворяются, то алгоритм 300 переходит на этап 313 для продолжения текущей работы датчика кислорода (при текущем напряжении накачки) для определения количества содержащегося в топливе спирта по ранее определенному поправочному коэффициенту. И наоборот, если определяют, что выбранные условия работы удовлетворяются, то алгоритм 300 переходит на этап 314, на котором на ячейку накачки кислорода датчика содержания кислорода в отработавших газах подают первое напряжение (V₁) накачки и получают первый ток (V_P1) накачки. Первое напряжение накачки может быть таким, что кислород будет откачиваться из ячейки, но достаточно низким (например, V₁=450 мВ) для того, чтобы не диссоциировали соединения кислорода, такие как H₂O (вода). Например, при первом напряжении накачки датчик кислорода может вообще не вызывать диссоциацию молекул воды. Поданное первое напряжение вырабатывает выходной сигнал датчика в виде первого тока (I_P1) накачки, указывающего количество кислорода в исследуемом газе. В этом примере, так как двигатель находится при выбранных условиях (например, в условиях без снабжения двигателя топливом), количество кислорода может соответствовать количеству кислорода в окружающем транспортное средство свежем воздухе, или показанию содержания кислорода во влажном воздухе.

После того, как определено количество кислорода, алгоритм 300 переходит на этап 316, на котором на ячейку накачки кислорода датчика подают второе напряжение (V₂) накачки и получают второй ток (I_P2) накачки. Второе напряжение может быть больше первого поданного на датчик напряжения. В частности, величина второго напряжения может быть достаточной для того, чтобы целевое соединение кислорода диссоциировало. Например, второе напряжение может быть достаточно высоким (например, V₂=1,1 В) для диссоциации всех молекул H₂O на водород и кислород. Поданное второе напряжение вырабатывает второй ток (I_P2) накачки, указывающий количество кислорода и воды в исследуемом газе. Следует понимать, что использующийся здесь термин «вода» в контексте «количества кислорода и воды» относится к количеству кислорода из диссоциированных молекул H₂O в исследуемом газе.

В одном частном примере второе напряжение может составлять 1080 мВ, и при этом значении вода в воздухе полностью диссоциирует (например, при напряжении 1080 мВ 100% содержащейся в воздухе воды диссоциирует). Это второе напряжение может быть больше третьего, среднего напряжения, при котором содержащаяся в воздухе вода диссоциирует частично (например, диссоциирует 40% содержащейся в воздухе воды). В одном примере третье, среднее напряжение может составлять примерно 920 мВ. В другом примере третье, среднее напряжение может составлять примерно 950 мВ. Приведенный на фиг. 4 график 400 показывает выходной сигнал датчика кислорода для некоторого диапазона (например, от 1,5% до 4% влажности) условий по влажности. Как показано, выходной сигнал датчика при 920 мВ соответствует показанию для сухого воздуха в данном диапазоне условий по влажности. Выходной сигнал датчика при 1,1 В соответствует показанию для влажного воздуха, когда вся содержащаяся в воздухе вода диссоциировала на датчике, а выходной сигнал датчика при 4,5 В соответствует показанию для влажного воздуха, когда содержащаяся в воздухе вода не диссоциировала. То есть, показания содержания кислорода в сухом воздухе могут быть получены из отношения выходных сигналов датчика кислорода, когда датчик кислорода приводят в действие при 4,5 В и 1,1 В. В альтернативном осуществлении показания содержания кислорода в сухом воздухе могут быть получены из отношения выходных сигналов датчика кислорода, когда датчик приводят в действие при напряжении ниже 0,92 В, когда вода не диссоциирует (например, даже частично не диссоциирует) и при напряжении свыше 0,92 В, когда вода полностью диссоциирует (например, диссоциирует 100% воды).

На этапе 318 по первому току накачки и второму току накачки определяют показание содержания кислорода в сухом воздухе и связанный поправочный коэффициент. Например, как описано выше, приведением в действие датчика при 450 мВ (или при аналогичном напряжении, при котором на датчике не происходит Ассоциации воды), можно получить более низкий ток накачки и показание содержания кислорода, а приведением в действие датчика при 1080 мВ (или при аналогичном напряжении, при котором на датчике диссоциирует вся вода), можно получить более высокий ток накачки и показание содержания кислорода. Затем, из отношения более низкого тока накачки и более высокого тока накачки можно оценить ток накачки для сухого воздуха, указывающий показание содержания кислорода в сухом воздухе. Например, сумма 40% более высокого тока накачки и 60% более низкого тока накачки может быть существенно равной току накачки и показанию содержания кислорода для сухого воздуха. В альтернативном примере для определения тока накачки для сухого воздуха можно сложить другие процентные соотношения более высокого и более низкого токов накачки. Например, если более высокое или более низкое напряжения отличаются от 450 мВ и 1080 мВ соответственно, то соответствующие процентные соотношения, используемые для определения отношения между более высоким и более низким токами накачки могут отличаться пропорционально.

Оцененные исходя из отношения между более высоким и более низким токами накачки (например, между более высоким и более низким выходными сигналами датчика кислорода, соответствующим более высокому и более низкому напряжениям) показание содержания кислорода в сухом воздухе затем можно использовать для определения поправочного коэффициента или для коррекции передаточной функции содержания спирта. Как было описано выше, поправочный коэффициент является коэффициентом, компенсирующим изменчивость показаний датчика. В одном примере поправочный коэффициент могут определять исходя из отношения выходного сигнала эталонного датчика к оценочному показанию содержания кислорода в сухом воздухе при отношении между первым и вторым напряжениями. Другими словами, поправочный коэффициент можно определить исходя из отношения выходного сигнала эталонного датчика к отношению первого и второго сигналов датчика, полученных при подаче первого и второго напряжений соответственно. После того, как определен поправочный коэффициент, на этапе 320 производят обновление передаточной функции содержания спирта исходя из найденного поправочного коэффициента.

После того, как были выработаны первый и второй токи накачки, на этапе 322 показанного на фиг. 3 алгоритма 300 можно определить количество содержащейся в исследуемом газе воды. Например, когда второй ток накачки достаточно высок для того, чтобы диссоциации по существу всех молекул воды в исследуемом газе, то для того, чтобы определить значение, соответствующее количеству воды, можно из значения второго тока накачки вычесть значение первого тока накачки.

Наконец, на этапе 324 можно определить количество содержащегося в топливе спирта, тем самым определив тип топлива. Например, скорректированную передаточную функцию можно применить к первому току накачки, чтобы получить точную информацию о количестве спирта (например, процентном содержании этанола) в топливе, впрыскиваемом в двигатель. В некоторых осуществлениях машиночитаемая среда хранения системы управления, получающей данные от датчика, может содержать инструкции для идентификации количества спирта.

Таким образом, по выходным сигналам (например, токам накачки) датчика, вырабатываемым в ответ на подачу напряжений на ячейку накачки кислорода датчика содержания кислорода во впускном воздухе или датчика содержания кислорода в отработавших газах в условиях с подачей топлива в двигатель и без снабжения двигателя топливом, а также по поправочному коэффициенту передаточной функции, можно идентифицировать точный показатель количества содержащегося в топливе спирта (например, процентное содержание этанола). Кроме этого, после того, как будет определен тип топлива, можно выполнить регулировку разнообразных параметров работы двигателя для сохранения эффективности двигателя по топливу и/или по выбросам в атмосферу, что будет подробно описано далее по тексту.

Способ также, после этапа 318, может включать в себя определение скорректированного выходного сигнала датчика кислород по поправочному коэффициенту и измеренному кислороду (например, по первому выходному сигналу). Скорректированный выходной сигнал датчика кислорода может являться измерением датчика кислорода, скорректированным с учетом изменчивости показаний разных датчиков кислорода и/или с учетом изменения со временем показаний датчика кислорода. Затем исправленное показание датчика кислорода можно использовать в дополнительных функциях управления двигателем или расчетах, например, для оценивания потока РОГ, если датчик кислорода является датчиком содержания кислорода во впускном воздухе, размещенным во впускной системе двигателя.

На фиг. 5 показан график, иллюстрирующий разницу в процентном содержании этанола и-за изменчивости показаний разных датчиков. Например, кривой 502 показана первая передаточная функция для нормального датчика. Кривой 504 показана вторая передаточная функция датчика, которая указывает на меньшее содержание этанола, чем в случае нормального датчика. Кривой 506 показана третья передаточная функция датчика, указывающая на большее содержание этанола, чем в случае нормального датчика. Как видно из данной иллюстрации, из-за расхождения показаний разных датчиков, они могут показывать различающиеся значения процентного содержания этанола в одной и той же среде. Раз так, то передаточную функцию содержания этанола можно скорректировать, используя первый и второй выходные сигналы датчика кислорода согласно приведенному выше описанию, что позволит снизить влияние изменчивости показаний разных датчиков и получить более точное показание количества содержащегося в топливе спирта.

На фиг. 6 приведена блок-схема общего управляющего алгоритма 600 регулирования параметров работы двигателя по количеству спирта (например, по скорректированному количеству спирта, найденному согласно вышеприведенному описанию по скорректированной передаточной функции), содержащегося во впрыскиваемом в двигатель топливе. В частности, в соответствии с изменением количества спирта в топливе могут быть отрегулированы один или несколько параметров работы двигателя. Например, виды топлива, содержащие разные количества спирта, могут иметь разные свойства, например, вязкость, октановое число, скрытую энтальпию парообразования и т.д. Это значит, что если не регулировать соответствующие один или несколько рабочих параметров, то эксплуатационные характеристики двигателя, его экономичность по топливу и/или характеристики по выбросам в атмосферу могут ухудшиться.

На этапе 610 алгоритма 600 определяют условия работы двигателя. Условия работы двигателя могут включать в себя, например, воздушно-топливное отношение, установку момента впрыска топлива и момента зажигания. Например, являющееся стехиометрическим воздушно-топливное отношение может быть разным для различных типов топлива (например, 14,7 для бензина, 9,76 для марки Е95), и установку момента впрыска топлива и момента зажигания необходимо регулировать в зависимости от типа топлива.

После того, как определены условия работы, на этапе 612 алгоритма 600 находят обновленное количество спирта в топливной смеси и влажность окружающего воздуха. Как описано выше, по выходным сигналам датчика отработавших газов или впускного воздуха можно определить тип топлива. После того, как стал известен тип топлива, алгоритм 600 переходит на этап 614, где при выбранных условиях работы двигателя, например, при его холодном запуске или переходных условиях снабжения двигателя топливом, по количеству содержащегося в топливе спирта выполняют регулировку одного или нескольких нужных параметров работы двигателя. Например, по оцененному количеству содержащегося в топливе спирта система может настроить воздушно-топливное отношение, нужное для сжигания топлива (например, стехиометрическое воздушно-топливное отношение). Кроме того, по количеству содержащегося в топливе спирта могут быть настроены усиления в канале управления воздушно-топливным отношением с обратной связью. Кроме этого, по количеству содержащегося в топливе спирта может быть отрегулировано воздушно-топливное отношение, нужное при холодном запуске двигателя. Кроме перечисленного выше, по количеству содержащегося в топливе спирта могут быть отрегулированы угол опережения зажигания (например, на запаздывание зажигания) и/или уровни наддува.

В некоторых осуществлениях, например, можно отрегулировать момент впрыска топлива и/или количество впрыскиваемого топлива. Например, если определяют, что в условиях холодного запуска количество спирта в топливе возросло (например, с 10% этанола до 30% этанола), то могут увеличить количество впрыскиваемого в двигатель топлива.

Другим примером может быть регулировка момента зажигания по обнаруженному количеству спирта в топливе. Например, если обнаруженное процентное содержание спирта ниже обнаруженного ранее (например, произошло изменение с 85% этанола до 50% этанола), то момент зажигания можно отрегулировать в сторону запаздывания для того, чтобы достичь большей выходной мощности двигателя или наддува без детонации.

При существовании выбранных условий работы, по обнаруженному количеству спирта, содержащегося во впрыскиваемом в двигатель топливе можно отрегулировать разнообразные параметры работы двигателя. Таким образом, можно сохранить или даже улучшить к.п.д. двигателя и/или характеристики двигателя по выбросам в атмосферу, а также его топливную экономичность.

В качестве одного варианта осуществления, способ включает в себя, в условиях без снабжения двигателя топливом, подачу на датчик содержания кислорода в отработавших газах первого, более низкого напряжения, при котором не происходит диссоциации молекул воды, и второго, более высокого напряжения, при котором молекулы воды полностью диссоциируют. Способ также включает в себя нахождение поправочного коэффициента для датчика исходя из отношения первого и второго выходных сигналов, выработанных при подаче первого и второго напряжений соответственно, и оценивание содержания этанола в сжигаемом в двигателе топливе путем применения найденного поправочного коэффициента к передаточной функции, полученной по первому выходному сигналу. Условия без снабжения двигателя топливом включают в себя событие выключения подачи топлива при замедлении, а способ также включает в себя регулирование параметра работы двигателя по оцененному содержанию этанола в топливе, причем указанный параметр включает в себя воздушно-топливное отношение для сжигания топлива. Первый выходной сигнал включает в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на подачу первого, более низкого напряжения, а второй выходной сигнал включает в себя второй ток накачки, выработанный при подаче второго, более высокого напряжения, причем первый и второй выходной сигналы указывают количество кислорода во влажном воздухе, и при этом первое, более низкое напряжение ниже среднего напряжения, второе, более высокое напряжение выше среднего напряжения, а среднее напряжение является напряжением, при котором молекулы воды в воздухе диссоциируют частично, и среднее напряжение вырабатывает третий ток накачки, указывающий количество кислорода в сухом воздухе. В одном примере среднее напряжение может составлять 920 мВ, первое, более низкое напряжение, может составлять 450 мВ, а второе, более высокое напряжение, может составлять 1080 мВ. Кроме того, датчик содержания кислорода в отработавших газах размещен выше по потоку от входа канала РОГ, выполненного с возможностью рециркуляции остатков отработавшего газа из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя.

В качестве другого варианта осуществления, способ включает в себя, когда в двигатель не подают газы продувки и вентиляции кратера, подачу на датчик содержания кислорода во впускном воздухе первого, более низкого напряжения, при котором не происходит диссоциации молекул воды, и второго, более высокого напряжения, при котором молекулы воды полностью диссоциируют. Способ также включает в себя нахождение поправочного коэффициента для датчика исходя из отношения первого и второго выходных сигналов, выработанных при подаче первого и второго напряжений соответственно, и оценивание содержания этанола в сжигаемом в двигателе топливе путем применения найденного поправочного коэффициента к передаточной функции, полученной по первому выходному сигналу. Первый выходной сигнал включает в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на подачу первого, более низкого напряжения, причем первый ток накачки указывает количество кислорода во влажном воздухе, а второй выходной сигнал включает в себя второй ток накачки, выработанный при подаче второго, более высокого напряжения, причем второй выходной сигнал указывает увеличение количества кислорода в результате диссоциации влаги, а отношение между первым и вторым выходными сигналами указывает количество кислорода в сухом воздухе. Датчик содержания кислорода во впускном воздухе размещен выше по потоку от впускного дросселя, и ниже по потоку от выхода канала РОГ, выполненного с возможностью рециркуляции остатков отработавшего газа из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя. Способ также включает в себя оценивание расхода РОГ в канале РОГ по отрегулированному выходному сигналу датчика содержания кислорода во впускном воздухе, основанному на выходном сигнале датчика содержания кислорода во впускном воздухе и найденном поправочном коэффициенте.

Отметим, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в энергонезависимом запоминающем устройстве. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Что подразумевает, что проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или несколько из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия операции и/или функции могут графически изображать код, программируемый в энергонезависимом запоминающем устройстве машиночитаемой компьютерной среды хранения в системе управления двигателем.

Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не несут ограничительной функции, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, в схеме с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и производные сочетания различных систем и схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых в настоящем описании.

В нижеследующей формуле изобретения, в частности, внимание сосредоточено на определенных сочетаниях компонентов и производных сочетаниях компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. Следует понимать, что такие пункты включают в себя один или более указанных элементов, не требуя, и не исключая двух или более таких элементов. Иные сочетания и производные сочетания раскрытых отличительных признаков, функций, элементов или свойств могут быть включены в формулу путем поправки имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи исходной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.

Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предложены способы для точного нахождения изменчивости показаний датчика содержания кислорода во впускном воздухе или датчика содержания кислорода в отработавших газах. Способы включают приведение в действие датчика кислорода при более низком эталонном напряжении, при котором молекулы воды не диссоциируют, для выработки первого выходного сигнала и при более высоком эталонном напряжении, при котором молекулы воды полностью диссоциируют, для выработки второго выходного сигнала и нахождение поправочного коэффициента для датчика по первому и второму выходным сигналам. По найденному поправочному коэффициенту регулируют передаточную функцию содержания спирта с целью повышения точности оценки содержания этанола в сжигаемом топливе, что позволяет улучшить эксплуатационные характеристики двигателя за счет улучшения регулировки параметров его работы. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Способ управления двигателем, включающий в себя:

при выбранных условиях приведение в действие датчика кислорода при более низком эталонном напряжении, при котором молекулы воды не диссоциируют, для выработки первого выходного сигнала и при более высоком эталонном напряжении, при котором молекулы воды полностью диссоциируют, для выработки второго выходного сигнала; и

нахождение поправочного коэффициента для датчика по первому и второму выходным сигналам.

2. Способ по п. 1, дополнительно содержащий регулирование параметра по содержанию спирта в сжигаемом в двигателе топливе, оцененному и по первому выходному сигналу, и по найденному поправочному коэффициенту.

3. Способ по п. 2, в котором параметр представляет собой требуемое воздушно-топливное отношение для сжигания в двигателе.

4. Способ по п. 1, в котором первый выходной сигнал включает в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на приведение в действие при более низком эталонном напряжении, а второй выходной сигнал включает в себя второй ток накачки, выработанный в ответ на приведение в действие при более высоком эталонном напряжении.

5. Способ по п. 1, в котором первый выходной сигнал указывает содержание кислорода для влажного воздуха, а второй выходной сигнал указывает увеличение содержания кислорода в результате диссоциации влажного воздуха, причем ток накачки для сухого воздуха основан на отношении первого и второго выходных сигналов и ток накачки для сухого воздуха указывает содержание кислорода для сухого воздуха.

6. Способ по п. 1, в котором поправочный коэффициент представляет собой поправочный коэффициент для сухого воздуха, компенсирующий изменчивость показаний датчика, и при этом нахождение поправочного коэффициента по первому и второму выходным сигналам включает в себя нахождение поправочного коэффициента исходя из отношения выходного сигнала эталонного датчика к отношению между первым и вторым выходными сигналами.

7. Способ по п. 6, в котором эталонная передаточная функция содержания спирта датчика основана на выходном сигнале эталонного датчика.

8. Способ по п. 7, в котором оценивание содержания спирта в топливе как по первому выходному сигналу, так и по найденному поправочному коэффициенту включает в себя:

регулирование эталонной передаточной функции содержания спирта датчика по найденному поправочному коэффициенту; и

применение отрегулированной передаточной функции содержания спирта к первому выходному сигналу датчика.

9. Способ по п. 1, в котором датчик кислорода представляет собой универсальный датчик содержания кислорода в отработавших газах, связанный с выпускным коллектором двигателя выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов.

10. Способ по п. 9, в котором выбранные условия включают в себя условия без снабжения двигателя топливом и при этом условия без снабжения двигателя топливом включают себя событие выключения подачи топлива при замедлении.

11. Способ по п. 1, в котором датчик кислорода представляет собой датчик содержания кислорода во впускном воздухе, связанный с впускным коллектором двигателя выше по потоку от впускного компрессора.

12. Способ по п. 11, в котором выбранные условия включают в себя включение в работу рециркуляции отработавших газов (РОГ) и отсутствие приема во впускном коллекторе газов продувки или газов вентиляции картера.

13. Способ управления двигателем, включающий в себя: в условиях без снабжения двигателя топливом

подачу на датчик содержания кислорода в отработавших газах как первого, более низкого, напряжения, при котором молекулы воды не диссоциируют, так и второго, более высокого, напряжения, при котором молекулы воды полностью диссоциируют; нахождение поправочного коэффициента для датчика исходя из отношения первого и второго выходных сигналов, выработанных при подаче первого и второго напряжений соответственно, и

оценивание содержания этанола в сжигаемом в двигателе топливе путем применения найденного поправочного коэффициента к передаточной функции, основанной на первом выходном сигнале.

14. Способ по п. 13, в котором условия без снабжения двигателя топливом включают в себя событие выключения подачи топлива при замедлении, а способ также включает в себя регулирование параметра работы двигателя по оцененному содержанию этанола в топливе и при этом параметр включает в себя воздушно-топливное отношение для сжигания.

15. Способ по п. 13, в котором первый выходной сигнал включает в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на подачу первого, более низкого, напряжения, а второй выходной сигнал включает в себя второй ток накачки, выработанный в ответ на подачу второго, более высокого, напряжения, причем первый и второй выходные сигналы указывают количество кислорода во влажном воздухе и при этом первое, более низкое, напряжение ниже среднего напряжения, а второе, более высокое, напряжение выше среднего напряжения, среднее напряжение вырабатывает третий ток накачки, указывающий количество кислорода в сухом воздухе.

16. Способ по п. 13, в котором датчик содержания кислорода в отработавших газах размещен выше по потоку от каталитического нейтрализатора отработавших газов и выше по потоку от входа канала РОГ, выполненного с возможностью рециркуляции остатков отработавших газов из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя.

17. Способ управления двигателем, включающий в себя:

когда газы продувки и вентиляции картера не подают в двигатель, подачу на датчик содержания кислорода во впускном воздухе первого, более низкого, напряжения, при котором молекулы воды не диссоциируют, и второго, более высокого, напряжения, при котором молекулы воды полностью диссоциируют; нахождение поправочного коэффициента для датчика исходя из отношения первого и второго выходных сигналов, выработанных при подаче первого и второго напряжений соответственно, и

оценивание содержания этанола в сжигаемом в двигателе топливе путем применения найденного поправочного коэффициента к передаточной функции, основанной на первом выходном сигнале.

18. Способ по п. 17, в котором первый выходной сигнал включает в себя первый ток накачки, выработанный в ответ на подачу первого, более низкого, напряжения, первый выходной сигнал указывает количество кислорода во влажном воздухе, а второй выходной сигнал включает в себя второй ток накачки, выработанный в ответ на подачу второго, более высокого, напряжения, второй выходной сигнал указывает увеличение содержания кислорода в результате диссоциации влаги и при этом отношение между первым и вторым выходными сигналами указывает содержание кислорода в сухом воздухе.

19. Способ по п. 17, в котором датчик содержания кислорода во впускном воздухе размещен выше по потоку от впускного дросселя и ниже по потоку от выхода канала РОГ, выполненного с возможностью рециркуляции остатков отработавшего газа из выпускного коллектора во впускной коллектор двигателя.

20. Способ по п. 19, также включающий в себя оценивание расхода РОГ в канал РОГ по отрегулированному выходному сигналу датчика содержания кислорода во впускном воздухе, основанному на выходном сигнале датчика содержания кислорода во впускном воздухе и найденном поправочном коэффициенте.